Как измеряется мутность воды?

Что такое мутность?

Мутность — это мера мутности или непрозрачности жидкости, обычно используемая для оценки качества воды в природных водоёмах, таких как реки, озёра и океаны, а также в системах водоочистки. Мутность обусловлена ​​наличием взвешенных частиц, включая ил, водоросли, планктон и промышленные отходы, которые рассеивают свет, проходящий через толщу воды.
Мутность обычно измеряется в нефелометрических единицах мутности (NTU), где более высокие значения указывают на большую непрозрачность воды. Эта единица основана на количестве света, рассеянного взвешенными в воде частицами, которое измеряется нефелометром. Нефелометр пропускает луч света через образец и регистрирует свет, рассеянный взвешенными частицами под углом 90 градусов. Более высокие значения NTU указывают на большую мутность или непрозрачность воды. Более низкие значения NTU указывают на более прозрачную воду.
Например: у чистой воды значение NTU может быть близким к 0. У питьевой воды, которая должна соответствовать стандартам безопасности, NTU обычно составляет менее 1. У воды с высоким уровнем загрязнения или взвешенных частиц значения NTU могут составлять сотни или тысячи.

Зачем измерять мутность воды?

Повышенный уровень мутности может привести к ряду неблагоприятных последствий:
1) Уменьшение проникновения света: это ухудшает фотосинтез в водных растениях, тем самым нарушая более широкую водную экосистему, которая зависит от первичной продуктивности.
2) Засорение систем фильтрации: Взвешенные твердые частицы могут засорить фильтры на водоочистных сооружениях, увеличивая эксплуатационные расходы и снижая эффективность очистки.
3) Связь с загрязняющими веществами: Частицы, вызывающие мутность, часто служат переносчиками вредных загрязняющих веществ, таких как патогенные микроорганизмы, тяжелые металлы и токсичные химические вещества, что создает риски как для окружающей среды, так и для здоровья человека.
Подводя итог, можно сказать, что мутность служит важнейшим показателем для оценки физической, химической и биологической целостности водных ресурсов, особенно в рамках мониторинга окружающей среды и общественного здравоохранения.
В чем заключается принцип измерения мутности?

Принцип измерения мутности основан на рассеянии света при прохождении через образец воды, содержащий взвешенные частицы. При взаимодействии света с этими частицами он рассеивается в различных направлениях, причём интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна концентрации присутствующих частиц. Более высокая концентрация частиц приводит к усилению рассеяния света, что приводит к большей мутности.

принцип измерения мутности

Процесс можно разбить на следующие этапы:
Источник света: луч света, обычно излучаемый лазером или светодиодом, направляется через образец воды.
Взвешенные частицы: По мере распространения света через образец взвешенные частицы, такие как осадок, водоросли, планктон или загрязняющие вещества, заставляют свет рассеиваться в нескольких направлениях.
Обнаружение рассеянного света: АнефелометрПрибор, используемый для измерения мутности, обнаруживает свет, рассеянный под углом 90 градусов относительно падающего луча. Такое угловое обнаружение является стандартным методом из-за его высокой чувствительности к рассеянию, вызванному частицами.
Измерение интенсивности рассеянного света: интенсивность рассеянного света определяется количественно, причем более высокие значения интенсивности указывают на большую концентрацию взвешенных частиц и, следовательно, на более высокую мутность.
Расчет мутности: измеренная интенсивность рассеянного света преобразуется в нефелометрические единицы мутности (NTU), что дает стандартизированное числовое значение, которое представляет степень мутности.
Чем измеряется мутность воды?

Измерение мутности воды с помощью оптических датчиков мутности широко применяется в современных промышленных приложениях. Как правило, многофункциональный анализатор мутности должен отображать результаты измерений в режиме реального времени, обеспечивать периодическую автоматическую очистку датчиков и выдавать оповещения об отклонениях от нормы, тем самым обеспечивая соответствие стандартам качества воды.

Онлайн-датчик мутности (измеряемый морской воды)

Различные условия эксплуатации требуют различных решений для контроля мутности. В системах вторичного водоснабжения жилых домов, на водоочистных станциях, а также на входе и выходе объектов питьевого водоснабжения преимущественно используются низкочастотные мутномеры с высокой точностью и узкими диапазонами измерений. Это обусловлено строгими требованиями к низкому уровню мутности в этих условиях. Например, в большинстве стран нормативный стандарт для водопроводной воды на выходе очистных сооружений устанавливает уровень мутности ниже 1 NTU. Хотя тестирование воды в плавательных бассейнах встречается реже, оно также требует очень низкого уровня мутности, что обычно требует использования низкочастотных мутномеров.

Измерители мутности низкого диапазона TBG-6188T

Напротив, для таких применений, как очистные сооружения сточных вод и точки сброса промышленных стоков, требуются измерители мутности с высоким диапазоном. Вода в этих средах часто демонстрирует значительные колебания мутности и может содержать значительные концентрации взвешенных твердых частиц, коллоидных частиц или химических осадков. Значения мутности часто превышают верхние пределы измерений приборов со сверхнизким диапазоном. Например, мутность входящей воды на очистных сооружениях сточных вод может достигать нескольких сотен NTU, и даже после первичной очистки мониторинг уровней мутности в десятки NTU остается необходимым. Измерители мутности с высоким диапазоном обычно работают по принципу отношения интенсивности рассеянного и проходящего света. Благодаря использованию методов расширения динамического диапазона эти приборы достигают возможностей измерения от 0,1 NTU до 4000 NTU, сохраняя при этом точность ±2% от полной шкалы.

Промышленный онлайн-анализатор мутности

В специализированных отраслях промышленности, таких как фармацевтическая и пищевая, предъявляются ещё более высокие требования к точности и долговременной стабильности измерений мутности. В этих отраслях часто используются двухлучевые мутномеры, в которых используется опорный луч для компенсации помех, вызванных колебаниями источника света и колебаниями температуры, что обеспечивает стабильную надёжность измерений. Например, мутность воды для инъекций, как правило, должна поддерживаться ниже 0,1 NTU, что предъявляет высокие требования к чувствительности прибора и помехоустойчивости.
Более того, с развитием технологий Интернета вещей (IoT) современные системы мониторинга мутности становятся всё более интеллектуальными и сетевыми. Интеграция модулей связи 4G/5G позволяет передавать данные о мутности в режиме реального времени на облачные платформы, что упрощает удалённый мониторинг, анализ данных и автоматическую отправку оповещений. Например, на муниципальной водоочистной станции была внедрена интеллектуальная система мониторинга мутности, которая связывает данные о мутности на выходе с системой управления водораспределением. При обнаружении аномальной мутности система автоматически корректирует дозировку реагентов, что приводит к повышению соответствия качества воды нормативам с 98% до 99,5% и снижению расхода реагентов на 12%.
Мутность — это то же самое, что и общее количество взвешенных частиц?

Мутность и общее содержание взвешенных частиц (ОВЧ) — это связанные, но не одинаковые понятия. Оба они относятся к частицам, взвешенным в воде, но различаются по тому, что они измеряют и как их количественно определяют.
Мутность измеряет оптические свойства воды, а именно, сколько света рассеивается взвешенными частицами. Она измеряет не количество частиц напрямую, а скорее количество света, блокируемое или отклоняемое этими частицами. На мутность влияет не только концентрация частиц, но и такие факторы, как размер, форма и цвет частиц, а также длина волны света, используемая при измерении.

Промышленный измеритель общего содержания взвешенных частиц (TSS)

Общее количество взвешенных частиц(TSS) измеряет фактическую массу взвешенных частиц в образце воды. Он количественно определяет общий вес твердых частиц, взвешенных в воде, независимо от их оптических свойств.
Содержание взвешенных частиц измеряется путем фильтрации известного объема воды через фильтр (обычно фильтр с известным весом). После фильтрации воды твердые частицы, оставшиеся на фильтре, высушиваются и взвешиваются. Результат выражается в миллиграммах на литр (мг/л). Содержание взвешенных частиц напрямую зависит от количества взвешенных частиц, но не дает информации о размере частиц или о том, как частицы рассеивают свет.
Ключевые отличия:
1) Характер измерения:
Мутность — это оптическое свойство (способность рассеивать или поглощать свет).
TSS — это физическое свойство (масса частиц, взвешенных в воде).
2) Что они измеряют:
Мутность показывает, насколько прозрачна или мутна вода, но не дает представления о фактической массе твердых частиц.
TSS обеспечивает прямое измерение количества твердых частиц в воде, независимо от того, насколько она прозрачная или мутная.
3) Единицы измерения:
Мутность измеряется в NTU (нефелометрических единицах мутности).
Содержание взвешенных частиц измеряется в мг/л (миллиграммах на литр).
Цвет и мутность — это одно и то же?

Цвет и мутность — это не одно и то же, хотя оба показателя влияют на внешний вид воды.

Онлайн-колориметр качества воды

Вот в чем разница:
Цвет — это оттенок или окраска воды, обусловленная растворенными веществами, такими как органические вещества (например, гниющие листья) или минералы (например, железо или марганец). Даже чистая вода может иметь цвет, если в ней содержатся растворенные окрашенные соединения.
Мутность — это непрозрачность или мутность воды, вызванная взвешенными частицами, такими как глина, ил, микроорганизмы или другие мелкие твердые частицы. Она измеряет, насколько сильно частицы рассеивают проходящий через воду свет.
Суммируя:
Цвет = растворенные вещества
Мутность = взвешенные частицы