Cum se măsoară turbiditatea apei?

Ce este turbiditatea?

Turbiditatea este o măsură a tulburelii sau a opacității unui lichid, utilizată în mod obișnuit pentru a evalua calitatea apei în corpurile de apă naturale - cum ar fi râurile, lacurile și oceanele - precum și în sistemele de tratare a apei. Aceasta apare din cauza prezenței particulelor în suspensie, inclusiv nămol, alge, plancton și subproduse industriale, care împrăștie lumina care trece prin coloana de apă.
Turbiditatea este de obicei cuantificată în unități de turbiditate nefelometrice (NTU), valorile mai mari indicând o opacitate mai mare a apei. Această unitate se bazează pe cantitatea de lumină împrăștiată de particulele suspendate în apă, măsurată cu un nefelometru. Nefelometrul proiectează un fascicul de lumină prin probă și detectează lumina împrăștiată de particulele suspendate la un unghi de 90 de grade. Valori NTU mai mari indică o turbiditate sau o tulburețe mai mare a apei. Valori NTU mai mici indică o apă mai limpede.
De exemplu: Apa limpede poate avea o valoare NTU apropiată de 0. Apa potabilă, care trebuie să îndeplinească standardele de siguranță, are de obicei o valoare NTU mai mică de 1. Apa cu niveluri ridicate de poluare sau particule în suspensie poate avea valori NTU de ordinul sutelor sau miilor.

De ce se măsoară turbiditatea calității apei?

Nivelurile ridicate de turbiditate pot duce la mai multe efecte adverse:
1) Pătrunderea redusă a luminii: Aceasta afectează fotosinteza plantelor acvatice, perturbând astfel ecosistemul acvatic mai larg care depinde de productivitatea primară.
2) Înfundarea sistemelor de filtrare: Solidele în suspensie pot obstrucționa filtrele din instalațiile de tratare a apei, crescând costurile operaționale și reducând eficiența tratării.
3) Asocierea cu poluanți: Particulele care cauzează turbiditate servesc adesea ca purtători pentru contaminanți nocivi, cum ar fi microorganismele patogene, metalele grele și substanțele chimice toxice, prezentând riscuri atât pentru mediu, cât și pentru sănătatea umană.
În concluzie, turbiditatea servește ca un indicator critic pentru evaluarea integrității fizice, chimice și biologice a resurselor de apă, în special în cadrul monitorizării mediului și al sănătății publice.
Care este principiul măsurării turbidității?

Principiul măsurării turbidității se bazează pe împrăștierea luminii pe măsură ce aceasta trece printr-o probă de apă care conține particule în suspensie. Atunci când lumina interacționează cu aceste particule, aceasta este împrăștiată în diferite direcții, iar intensitatea luminii împrăștiate este direct proporțională cu concentrația particulelor prezente. O concentrație mai mare de particule are ca rezultat o împrăștiere crescută a luminii, ceea ce duce la o turbiditate mai mare.

principiul măsurării turbidității

Procesul poate fi împărțit în următorii pași:
Sursă de lumină: Un fascicul de lumină, emis de obicei de un laser sau LED, este direcționat prin proba de apă.
Particule în suspensie: Pe măsură ce lumina se propagă prin probă, materia în suspensie - cum ar fi sedimentele, algele, planctonul sau poluanții - face ca lumina să se împrăștie în mai multe direcții.
Detectarea luminii împrăștiate: Anefelometru, instrumentul utilizat pentru măsurarea turbidității, detectează lumina împrăștiată la un unghi de 90 de grade față de fasciculul incident. Această detectare unghiulară este metoda standard datorită sensibilității sale ridicate la împrăștierea indusă de particule.
Măsurarea intensității luminii împrăștiate: Intensitatea luminii împrăștiate este cuantificată, intensitățile mai mari indicând o concentrație mai mare de particule în suspensie și, în consecință, o turbiditate mai mare.
Calculul turbidității: Intensitatea luminii împrăștiate măsurată este convertită în unități de turbiditate nefelometrice (NTU), oferind o valoare numerică standardizată care reprezintă gradul de turbiditate.
Ce măsoară turbiditatea apei?

Măsurarea turbidității apei folosind senzori optici de turbiditate este o practică larg răspândită în aplicațiile industriale moderne. De obicei, este necesar un analizor de turbiditate multifuncțional pentru a afișa măsurători în timp real, a permite curățarea automată periodică a senzorilor și a declanșa alerte pentru citiri anormale, asigurând astfel conformitatea cu standardele de calitate a apei.

Senzor de turbiditate online (apă de mare măsurabilă)

Diferite medii operaționale necesită soluții distincte de monitorizare a turbidității. În sistemele rezidențiale secundare de alimentare cu apă, în stațiile de tratare a apei și la punctele de intrare și ieșire ale instalațiilor de apă potabilă, se utilizează predominant turbidmetre cu interval de măsurare redus, cu precizie ridicată și intervale de măsurare înguste. Acest lucru se datorează cerinței stricte privind nivelurile scăzute de turbiditate în aceste situații. De exemplu, în majoritatea țărilor, standardul de reglementare pentru apa de la robinet la ieșirile din stațiile de tratare specifică un nivel de turbiditate sub 1 NTU. Deși testarea apei din piscine este mai puțin frecventă, atunci când este efectuată, aceasta necesită și niveluri foarte scăzute de turbiditate, necesitând de obicei utilizarea turbidmetrelor cu interval de măsurare redus.

Turbidimetre cu gamă joasă de măsurare TBG-6188T

În schimb, aplicații precum stațiile de epurare a apelor uzate și punctele de evacuare a efluenților industriali necesită turbiditate cu rază mare de acțiune. Apa din aceste medii prezintă adesea fluctuații semnificative de turbiditate și poate conține concentrații substanțiale de solide în suspensie, particule coloidale sau precipitate chimice. Valorile turbidității depășesc frecvent limitele superioare de măsurare ale instrumentelor cu rază ultra-scăzută de acțiune. De exemplu, turbiditatea influentului la o stație de epurare a apelor uzate poate ajunge la câteva sute de NTU și, chiar și după tratarea primară, monitorizarea nivelurilor de turbiditate de ordinul zecilor de NTU rămâne necesară. Turbidimetrele cu rază mare de acțiune funcționează de obicei pe principiul raportului intensității luminii împrăștiate cu cea transmisă. Prin utilizarea tehnicilor de extindere dinamică a razei de acțiune, aceste instrumente ating capacități de măsurare de la 0,1 NTU la 4000 NTU, menținând în același timp o precizie de ±2% din scala completă.

Analizor de turbiditate industrial online

În contexte industriale specializate, cum ar fi sectoarele farmaceutic și alimentar, există cerințe și mai mari privind acuratețea și stabilitatea pe termen lung a măsurătorilor de turbiditate. Aceste industrii utilizează adesea turbidmetre cu fascicul dublu, care încorporează un fascicul de referință pentru a compensa perturbațiile cauzate de variațiile sursei de lumină și fluctuațiile de temperatură, asigurând astfel o fiabilitate constantă a măsurătorilor. De exemplu, turbiditatea apei pentru injecții trebuie de obicei menținută sub 0,1 NTU, impunând cerințe riguroase privind sensibilitatea instrumentului și rezistența la interferențe.
În plus, odată cu avansarea tehnologiei Internet of Things (IoT), sistemele moderne de monitorizare a turbidității devin din ce în ce mai inteligente și interconectate. Integrarea modulelor de comunicare 4G/5G permite transmiterea în timp real a datelor de turbiditate către platformele cloud, facilitând monitorizarea de la distanță, analiza datelor și notificările automate de alertă. De exemplu, o stație municipală de tratare a apei a implementat un sistem inteligent de monitorizare a turbidității care leagă datele de turbiditate la ieșire cu sistemul său de control al distribuției apei. La detectarea unei turbidități anormale, sistemul ajustează automat dozarea substanțelor chimice, rezultând o îmbunătățire a conformității cu standardele de calitate a apei de la 98% la 99,5%, împreună cu o reducere cu 12% a consumului de substanțe chimice.
Este turbiditatea același concept ca și solidele totale în suspensie?

Turbiditatea și solidele totale în suspensie (TSS) sunt concepte înrudite, dar nu sunt același lucru. Ambele se referă la particulele în suspensie în apă, dar diferă prin ceea ce măsoară și modul în care sunt cuantificate.
Turbiditatea măsoară proprietatea optică a apei, în special câtă lumină este împrăștiată de particulele în suspensie. Nu măsoară direct cantitatea de particule, ci mai degrabă câtă lumină este blocată sau deviată de aceste particule. Turbiditatea este afectată nu numai de concentrația particulelor, ci și de factori precum dimensiunea, forma și culoarea particulelor, precum și lungimea de undă a luminii utilizate în măsurare.

Contor industrial pentru solide totale în suspensie (TSS)

Solide totale în suspensie(TSS) măsoară masa reală a particulelor în suspensie dintr-o probă de apă. Cuantifică greutatea totală a solidelor care sunt în suspensie în apă, indiferent de proprietățile lor optice.
TSS se măsoară prin filtrarea unui volum cunoscut de apă printr-un filtru (de obicei, un filtru cu o greutate cunoscută). După ce apa este filtrată, solidele rămase pe filtru sunt uscate și cântărite. Rezultatul este exprimat în miligrame pe litru (mg/L). TSS este direct legat de cantitatea de particule în suspensie, dar nu oferă informații despre dimensiunea particulelor sau despre modul în care particulele împrăștie lumina.
Diferențe cheie:
1)Natura măsurării:
Turbiditatea este o proprietate optică (modul în care lumina este împrăștiată sau absorbită).
TSS este o proprietate fizică (masa particulelor suspendate în apă).
2) Ce măsoară:
Turbiditatea oferă o indicație a cât de limpede sau tulbure este apa, dar nu oferă o masă reală de solide.
TSS oferă o măsurare directă a cantității de solide din apă, indiferent de cât de limpede sau tulbure arată aceasta.
3) Unități:
Turbiditatea se măsoară în NTU (unități de turbiditate nefelometrice).
TSS se măsoară în mg/L (miligrame pe litru).
Sunt culoarea și turbiditatea același lucru?

Culoarea și turbiditatea nu sunt același lucru, deși ambele afectează aspectul apei.

Contor de culoare online pentru calitatea apei

Iată diferența:
Culoarea se referă la nuanța sau nuanța apei cauzată de substanțele dizolvate, cum ar fi materia organică (cum ar fi frunzele în descompunere) sau mineralele (cum ar fi fierul sau manganul). Chiar și apa limpede poate avea culoare dacă conține compuși colorați dizolvați.
Turbiditatea se referă la tulburețea sau opacitatea apei cauzată de particulele în suspensie, cum ar fi argila, nămolul, microorganismele sau alte solide fine. Măsoară cât de mult împrăștie particulele lumina care trece prin apă.
În scurt:
Culoare = substanțe dizolvate
Turbiditate = particule în suspensie