Kā mēra ūdens duļķainību?

Kas ir duļķainība?

Duļķainība ir šķidruma duļķainības vai miglainības mērs, ko parasti izmanto, lai novērtētu ūdens kvalitāti dabiskās ūdenstilpēs, piemēram, upēs, ezeros un okeānos, kā arī ūdens attīrīšanas sistēmās. Tā rodas suspendētu daļiņu, tostarp dūņu, aļģu, planktona un rūpniecisko blakusproduktu, klātbūtnes dēļ, kas izkliedē gaismu, kas iet caur ūdens slāni.
Duļķainību parasti kvantificē nefelometriskās duļķainības vienībās (NTU), kur augstākas vērtības norāda uz lielāku ūdens necaurredzamību. Šī vienība ir balstīta uz gaismas daudzumu, ko izkliedē ūdenī suspendētās daļiņas, ko mēra ar nefelometru. Nefelometrs laiž gaismas staru caur paraugu un uztver gaismu, ko izkliedē suspendētās daļiņas 90 grādu leņķī. Augstākas NTU vērtības norāda uz lielāku duļķainību jeb duļķainību ūdenī. Zemākas NTU vērtības norāda uz dzidrāku ūdeni.
Piemēram: tīram ūdenim NTU vērtība var būt tuvu 0. Dzeramajam ūdenim, kam jāatbilst drošības standartiem, NTU parasti ir mazāka par 1. Ūdenim ar augstu piesārņojuma vai suspendēto daļiņu līmeni NTU vērtības var būt simtos vai tūkstošos.

Kāpēc jāmēra ūdens kvalitātes duļķainība?

Paaugstināts duļķainības līmenis var izraisīt vairākas negatīvas sekas:
1) Samazināta gaismas caurlaidība: Tas pasliktina fotosintēzi ūdensaugos, tādējādi izjaucot plašāku ūdens ekosistēmu, kas ir atkarīga no primārās produktivitātes.
2) Filtrācijas sistēmu aizsērēšana: Suspendētās cietās daļiņas var aizsprostot filtrus ūdens attīrīšanas iekārtās, palielinot ekspluatācijas izmaksas un samazinot attīrīšanas efektivitāti.
3) Saistība ar piesārņotājiem: Duļķainību izraisošās daļiņas bieži kalpo kā kaitīgu piesārņotāju, piemēram, patogēnu mikroorganismu, smago metālu un toksisku ķīmisku vielu, nesēji, radot risku gan videi, gan cilvēku veselībai.
Rezumējot, duļķainība kalpo kā kritisks rādītājs ūdens resursu fizikālās, ķīmiskās un bioloģiskās integritātes novērtēšanai, jo īpaši vides monitoringa un sabiedrības veselības ietvaros.
Kāds ir duļķainības mērīšanas princips?

Duļķainības mērīšanas princips ir balstīts uz gaismas izkliedi, tai izejot cauri ūdens paraugam, kas satur suspendētas daļiņas. Kad gaisma mijiedarbojas ar šīm daļiņām, tā tiek izkliedēta dažādos virzienos, un izkliedētās gaismas intensitāte ir tieši proporcionāla esošo daļiņu koncentrācijai. Augstāka daļiņu koncentrācija izraisa palielinātu gaismas izkliedi, kas savukārt rada lielāku duļķainību.

duļķainības mērīšanas princips

Procesu var iedalīt šādos posmos:
Gaismas avots: Caur ūdens paraugu tiek virzīts gaismas stars, ko parasti izstaro lāzers vai LED.
Suspendētās daļiņas: gaismai izplatoties caur paraugu, suspendētās vielas, piemēram, nogulumi, aļģes, planktons vai piesārņotāji, izraisa gaismas izkliedi vairākos virzienos.
Izkaisītās gaismas noteikšana: Anefelometrs, instruments, ko izmanto duļķainības mērīšanai, nosaka gaismu, kas izkliedēta 90 grādu leņķī attiecībā pret krītošo staru kūli. Šī leņķiskā noteikšana ir standarta metode, pateicoties tās augstajai jutībai pret daļiņu izraisītu izkliedi.
Izkaisītās gaismas intensitātes mērīšana: Izkaisītās gaismas intensitāte tiek kvantificēta, un lielāka intensitāte norāda uz lielāku suspendēto daļiņu koncentrāciju un līdz ar to uz lielāku duļķainību.
Duļķainības aprēķins: Izmērītā izkliedētās gaismas intensitāte tiek konvertēta nefelometriskās duļķainības vienībās (NTU), iegūstot standartizētu skaitlisku vērtību, kas atspoguļo duļķainības pakāpi.
Kas mēra ūdens duļķainību?

Ūdens duļķainības mērīšana, izmantojot optiskos duļķainības sensorus, ir plaši izplatīta prakse mūsdienu rūpnieciskajos pielietojumos. Parasti daudzfunkcionāls duļķainības analizators ir nepieciešams, lai parādītu reāllaika mērījumus, nodrošinātu periodisku automātisku sensoru tīrīšanu un aktivizētu brīdinājumus par neparastiem rādījumiem, tādējādi nodrošinot atbilstību ūdens kvalitātes standartiem.

Tiešsaistes duļķainības sensors (izmērāms jūras ūdens)

Dažādās ekspluatācijas vidēs ir nepieciešami atšķirīgi duļķainības monitoringa risinājumi. Dzīvojamo māju sekundārajās ūdensapgādes sistēmās, ūdens attīrīšanas iekārtās un dzeramā ūdens iekārtu ieplūdes un izplūdes punktos galvenokārt tiek izmantoti zema diapazona duļķainības mērītāji ar augstu precizitāti un šauru mērījumu diapazonu. Tas ir saistīts ar stingrajām prasībām attiecībā uz zemu duļķainības līmeni šajos apstākļos. Piemēram, vairumā valstu krāna ūdens normatīvais standarts attīrīšanas iekārtu izvados nosaka duļķainības līmeni zem 1 NTU. Lai gan peldbaseinu ūdens testēšana ir retāk sastopama, tās veikšanas laikā ir nepieciešams ļoti zems duļķainības līmenis, kas parasti prasa zema diapazona duļķainības mērītāju izmantošanu.

Zema diapazona duļķainības mērītāji TBG-6188T

Turpretī tādām lietojumprogrammām kā notekūdeņu attīrīšanas iekārtas un rūpniecisko notekūdeņu izplūdes vietas ir nepieciešami liela diapazona duļķainības mērītāji. Šādās vidēs ūdenim bieži ir ievērojamas duļķainības svārstības, un tas var saturēt ievērojamas suspendēto cietvielu, koloidālo daļiņu vai ķīmisko nogulšņu koncentrācijas. Duļķainības vērtības bieži pārsniedz īpaši zema diapazona instrumentu augšējās mērīšanas robežas. Piemēram, ieplūdes duļķainība notekūdeņu attīrīšanas iekārtās var sasniegt vairākus simtus NTU, un pat pēc primārās attīrīšanas joprojām ir nepieciešams uzraudzīt duļķainības līmeni desmitos NTU. Liela diapazona duļķainības mērītāji parasti darbojas pēc izkliedētās un caurlaidīgās gaismas intensitātes attiecības principa. Izmantojot dinamiskās diapazona paplašināšanas metodes, šie instrumenti sasniedz mērīšanas iespējas no 0,1 NTU līdz 4000 NTU, vienlaikus saglabājot precizitāti ±2% no pilnas skalas.

Rūpnieciskais tiešsaistes duļķainības analizators

Specializētās rūpniecības nozarēs, piemēram, farmācijas un pārtikas un dzērienu nozarēs, duļķainības mērījumu precizitātei un ilgtermiņa stabilitātei tiek izvirzītas vēl lielākas prasības. Šajās nozarēs bieži tiek izmantoti divu staru duļķainības mērītāji, kuros ir iekļauts atskaites stars, lai kompensētu gaismas avotu izmaiņu un temperatūras svārstību radītos traucējumus, tādējādi nodrošinot nemainīgu mērījumu ticamību. Piemēram, injekciju ūdens duļķainība parasti jāuztur zem 0,1 NTU, kas nosaka stingras prasības instrumentu jutībai un traucējumu izturībai.
Turklāt, attīstoties lietu interneta (IoT) tehnoloģijai, mūsdienu duļķainības uzraudzības sistēmas kļūst arvien inteliģentākas un tīklā savienotas. 4G/5G sakaru moduļu integrācija ļauj reāllaikā pārraidīt duļķainības datus uz mākoņplatformām, atvieglojot attālinātu uzraudzību, datu analīzi un automatizētus brīdinājuma paziņojumus. Piemēram, pašvaldības ūdens attīrīšanas iekārta ir ieviesusi inteliģentu duļķainības uzraudzības sistēmu, kas saista izplūdes duļķainības datus ar ūdens sadales vadības sistēmu. Konstatējot anomālu duļķainību, sistēma automātiski pielāgo ķīmisko vielu dozēšanu, kā rezultātā ūdens kvalitāte uzlabojas no 98% līdz 99,5%, kā arī ķīmisko vielu patēriņš samazinās par 12%.
Vai duļķainība ir tas pats jēdziens, kas kopējais suspendēto cietvielu daudzums?

Duļķainība un kopējais suspendēto cietvielu daudzums (TSS) ir saistīti jēdzieni, taču tie nav viens un tas pats. Abi attiecas uz ūdenī suspendētām daļiņām, taču tie atšķiras pēc tā, ko tie mēra un kā tie tiek kvantificēti.
Duļķainība mēra ūdens optisko īpašību, proti, cik daudz gaismas izkliedē suspendētās daļiņas. Tā tieši nemēra daļiņu daudzumu, bet gan to, cik daudz gaismas šīs daļiņas bloķē vai novirza. Duļķainību ietekmē ne tikai daļiņu koncentrācija, bet arī tādi faktori kā daļiņu izmērs, forma un krāsa, kā arī mērījumā izmantotās gaismas viļņa garums.

Rūpnieciskais kopējo suspendēto cietvielu (TSS) mērītājs

Kopējais suspendēto cietvielu daudzums(TSS) mēra suspendēto daļiņu faktisko masu ūdens paraugā. Tā kvantificē ūdenī suspendēto cietvielu kopējo svaru neatkarīgi no to optiskajām īpašībām.
TSS mēra, filtrējot zināmu ūdens tilpumu caur filtru (parasti filtru ar zināmu svaru). Pēc ūdens filtrēšanas uz filtra atlikušās cietās daļiņas tiek žāvētas un nosvērtas. Rezultātu izsaka miligramos uz litru (mg/L). TSS ir tieši saistīts ar suspendēto daļiņu daudzumu, bet nesniedz informāciju par daļiņu izmēru vai to, kā daļiņas izkliedē gaismu.
Galvenās atšķirības:
1) Mērījuma raksturs:
Duļķainība ir optiska īpašība (kā gaisma tiek izkliedēta vai absorbēta).
TSS ir fizikāla īpašība (ūdenī suspendēto daļiņu masa).
2) Ko viņi mēra:
Duļķainība norāda uz ūdens dzidrumu vai duļķainību, bet nesniedz faktisko cietvielu masu.
TSS nodrošina tiešu cietvielu daudzuma mērījumu ūdenī neatkarīgi no tā, cik dzidrs vai duļķains tas izskatās.
3) Vienības:
Duļķainību mēra NTU (nefelometriskās duļķainības vienībās).
TSS mēra mg/l (miligrami litrā).
Vai krāsa un duļķainība ir vienādas?

Krāsa un duļķainība nav viens un tas pats, lai gan abi ietekmē ūdens izskatu.

Ūdens kvalitātes tiešsaistes krāsu mērītājs

Lūk, kāda ir atšķirība:
Krāsa attiecas uz ūdens nokrāsu vai niansi, ko izraisa izšķīdušas vielas, piemēram, organiskās vielas (piemēram, trūdošas lapas) vai minerāli (piemēram, dzelzs vai mangāns). Pat dzidram ūdenim var būt krāsa, ja tajā ir izšķīduši krāsaini savienojumi.
Duļķainība attiecas uz ūdens duļķainību vai miglainību, ko izraisa suspendētas daļiņas, piemēram, māls, dūņas, mikroorganismi vai citas smalkas cietvielas. Tā mēra, cik daudz daļiņas izkliedē gaismu, kas plūst caur ūdeni.
Īsumā:
Krāsa = izšķīdušas vielas
Duļķainība = suspendētās daļiņas