Hvordan måles turbiditet i vann?

Hva er turbiditet?

Turbiditet er et mål på hvor uklar eller disig en væske er, og brukes ofte til å vurdere vannkvaliteten i naturlige vannforekomster – som elver, innsjøer og hav – samt i vannbehandlingssystemer. Det oppstår på grunn av tilstedeværelsen av suspenderte partikler, inkludert silt, alger, plankton og industrielle biprodukter, som sprer lys som passerer gjennom vannsøylen.
Turbiditet kvantifiseres vanligvis i nefelometriske turbiditetsenheter (NTU), der høyere verdier indikerer større vannunkelhet. Denne enheten er basert på mengden lys spredt av partiklene som er suspendert i vannet, målt med et nefelometer. Nefelometeret sender en lysstråle gjennom prøven og registrerer lyset som spres av de suspenderte partiklene i en 90-graders vinkel. Høyere NTU-verdier indikerer større turbiditet, eller uklarhet, i vannet. Lavere NTU-verdier indikerer klarere vann.
For eksempel: Klart vann kan ha en NTU-verdi nær 0. Drikkevann, som må oppfylle sikkerhetsstandarder, har vanligvis en NTU på mindre enn 1. Vann med høye nivåer av forurensning eller suspenderte partikler kan ha NTU-verdier som er i hundrevis eller tusenvis.

Hvorfor måle turbiditeten i vannkvaliteten?

Forhøyede turbiditetsnivåer kan føre til flere bivirkninger:
1) Redusert lysgjennomtrengning: Dette svekker fotosyntesen i vannplanter, og forstyrrer dermed det bredere akvatiske økosystemet som er avhengig av primærproduktivitet.
2) Tilstopping av filtreringssystemer: Suspenderte faste stoffer kan tette filtre i vannbehandlingsanlegg, noe som øker driftskostnadene og reduserer behandlingseffektiviteten.
3) Sammenheng med forurensende stoffer: Turbiditetsfremkallende partikler fungerer ofte som bærere av skadelige forurensninger, som patogene mikroorganismer, tungmetaller og giftige kjemikalier, noe som utgjør en risiko for både miljøet og menneskers helse.
Oppsummert fungerer turbiditet som en kritisk indikator for å evaluere den fysiske, kjemiske og biologiske integriteten til vannressurser, spesielt innenfor miljøovervåking og folkehelserammeverk.
Hva er prinsippet for turbiditetsmåling?

Prinsippet for turbiditetsmåling er basert på spredning av lys når det passerer gjennom en vannprøve som inneholder suspenderte partikler. Når lys samhandler med disse partiklene, spres det i forskjellige retninger, og intensiteten til det spredte lyset er direkte proporsjonal med konsentrasjonen av tilstedeværende partikler. En høyere partikkelkonsentrasjon resulterer i økt lysspredning, noe som fører til større turbiditet.

prinsippet for turbiditetsmåling

Prosessen kan deles inn i følgende trinn:
Lyskilde: En lysstråle, vanligvis sendt ut av en laser eller LED, rettes gjennom vannprøven.
Suspenderte partikler: Når lyset forplanter seg gjennom prøven, forårsaker suspendert materiale – som sediment, alger, plankton eller forurensende stoffer – at lyset spres i flere retninger.
Deteksjon av spredt lys: Anefelometer, instrumentet som brukes til måling av turbiditet, detekterer lys spredt i en 90-graders vinkel i forhold til den innfallende strålen. Denne vinkeldeteksjonsmetode er standardmetoden på grunn av den høye følsomheten for partikkelindusert spredning.
Måling av intensiteten til spredt lys: Intensiteten til det spredte lyset kvantifiseres, der høyere intensiteter indikerer en større konsentrasjon av suspenderte partikler og følgelig høyere turbiditet.
Turbiditetsberegning: Den målte spredte lysintensiteten konverteres til nefelometriske turbiditetsenheter (NTU), noe som gir en standardisert numerisk verdi som representerer graden av turbiditet.
Hva måler turbiditeten til vann?

Måling av vannturbiditet ved hjelp av optiske turbiditetssensorer er en bredt brukt praksis i moderne industrielle applikasjoner. Vanligvis kreves en multifunksjonell turbiditetsanalysator for å vise sanntidsmålinger, muliggjøre periodisk automatisk sensorrengjøring og utløse varsler for unormale avlesninger, og dermed sikre samsvar med vannkvalitetsstandarder.

Online turbiditetssensor (målbart sjøvann)

Ulike driftsmiljøer krever forskjellige løsninger for turbiditetsovervåking. I boligers sekundære vannforsyningssystemer, vannbehandlingsanlegg og ved innløps- og utløpspunkter for drikkevannsanlegg, brukes hovedsakelig lavfrekvens-turbiditetsmålere med høy presisjon og smale måleområder. Dette skyldes det strenge kravet til lave turbiditetsnivåer i disse omgivelsene. For eksempel spesifiserer den regulatoriske standarden for tappevann ved behandlingsanleggets utløp et turbiditetsnivå under 1 NTU i de fleste land. Selv om testing av svømmebassengvann er mindre vanlig, krever det også svært lave turbiditetsnivåer når det utføres, noe som vanligvis krever bruk av lavfrekvens-turbiditetsmålere.

Lavt turbiditetsmålere TBG-6188T

I motsetning til dette krever applikasjoner som avløpsrenseanlegg og utslippspunkter for industrielle avløpsvann høyhastighetsturbiditetsmålere. Vann i disse miljøene viser ofte betydelige turbiditetssvingninger og kan inneholde betydelige konsentrasjoner av suspenderte faste stoffer, kolloidale partikler eller kjemiske utfellinger. Turbiditetsverdier overstiger ofte de øvre målegrensene for instrumenter med ultralavt måleområde. For eksempel kan tilløpsturbiditet ved et avløpsrenseanlegg nå flere hundre NTU, og selv etter primærbehandling er det fortsatt nødvendig å overvåke turbiditetsnivåer i titalls NTU. Høyhastighetsturbiditetsmålere fungerer vanligvis etter prinsippet om forholdet mellom spredt og transmittert lysintensitet. Ved å bruke dynamiske områdeutvidelsesteknikker oppnår disse instrumentene målekapasiteter fra 0,1 NTU til 4000 NTU, samtidig som de opprettholder en nøyaktighet på ±2 % av full skala.

Industriell online turbiditetsanalysator

I spesialiserte industrielle sammenhenger, som farmasøytisk sektor og næringsmiddel- og drikkevaresektoren, stilles det enda større krav til nøyaktigheten og den langsiktige stabiliteten til turbiditetsmålinger. Disse industriene bruker ofte turbiditetsmålere med to stråler, som har en referansestråle for å kompensere for forstyrrelser forårsaket av lyskildevariasjoner og temperatursvingninger, og dermed sikre jevn målepålitelighet. For eksempel må turbiditeten til injeksjonsvann vanligvis holdes under 0,1 NTU, noe som stiller strenge krav til instrumentfølsomhet og interferensmotstand.
Videre, med fremskrittene innen tingenes internett (IoT)-teknologi, blir moderne turbiditetsovervåkingssystemer stadig mer intelligente og nettverkskoblede. Integrering av 4G/5G-kommunikasjonsmoduler muliggjør sanntidsoverføring av turbiditetsdata til skyplattformer, noe som forenkler fjernovervåking, dataanalyse og automatiserte varslingsvarsler. For eksempel har et kommunalt vannbehandlingsanlegg implementert et intelligent turbiditetsovervåkingssystem som kobler turbiditetsdata fra utløpet til vanndistribusjonskontrollsystemet. Ved deteksjon av unormal turbiditet justerer systemet automatisk kjemikaliedoseringen, noe som resulterer i en forbedring av vannkvalitetssamsvaret fra 98 % til 99,5 %, sammen med en reduksjon på 12 % i kjemikalieforbruket.
Er turbiditet det samme konseptet som totalt suspendert stoff?

Turbiditet og totalt suspendert stoff (TSS) er beslektede konsepter, men de er ikke det samme. Begge refererer til partikler suspendert i vann, men de er forskjellige i hva de måler og hvordan de kvantifiseres.
Turbiditet måler vanns optiske egenskaper, nærmere bestemt hvor mye lys som spres av suspenderte partikler. Den måler ikke direkte mengden partikler, men snarere hvor mye lys som blokkeres eller avbøyes av disse partiklene. Turbiditet påvirkes ikke bare av konsentrasjonen av partikler, men også av faktorer som størrelsen, formen og fargen på partiklene, samt bølgelengden til lyset som brukes i målingen.

Industriell måler for totalt suspendert stoff (TSS)

Totalt suspendert faststoff(TSS) måler den faktiske massen av suspenderte partikler i en vannprøve. Den kvantifiserer den totale vekten av de faste stoffene som er suspendert i vannet, uavhengig av deres optiske egenskaper.
TSS måles ved å filtrere et kjent volum vann gjennom et filter (vanligvis et filter med kjent vekt). Etter at vannet er filtrert, tørkes og veies de faste stoffene som er igjen på filteret. Resultatet uttrykkes i milligram per liter (mg/L). TSS er direkte relatert til mengden suspenderte partikler, men gir ikke informasjon om partikkelstørrelsen eller hvordan partiklene sprer lys.
Viktige forskjeller:
1) Målingens art:
Turbiditet er en optisk egenskap (hvordan lys spres eller absorberes).
TSS er en fysisk egenskap (massen av partikler suspendert i vann).
2) Hva de måler:
Turbiditet gir en indikasjon på hvor klart eller grumsete vannet er, men gir ikke en faktisk masse av faste stoffer.
TSS gir en direkte måling av mengden faste stoffer i vannet, uavhengig av hvor klart eller grumsete det ser ut.
3) Enheter:
Turbiditet måles i NTU (nefelometriske turbiditetsenheter).
TSS måles i mg/L (milligram per liter).
Er farge og turbiditet det samme?

Farge og turbiditet er ikke det samme, selv om begge påvirker vannets utseende.

Vannkvalitetsfargemåler på nett

Her er forskjellen:
Farge refererer til fargetonen eller fargetonen i vannet forårsaket av oppløste stoffer, som organisk materiale (som råtnende blader) eller mineraler (som jern eller mangan). Selv klart vann kan ha farge hvis det inneholder oppløste fargede forbindelser.
Turbiditet refererer til hvor uklar eller disig vann er forårsaket av suspenderte partikler, som leire, silt, mikroorganismer eller andre fine faste stoffer. Det måler hvor mye partiklene sprer lys som passerer gjennom vannet.
Kort sagt:
Farge = oppløste stoffer
Turbiditet = suspenderte partikler