Jak mierzy się mętność wody?

Co to jest mętność?

Mętność to miara zmętnienia lub zamglenia cieczy, powszechnie stosowana do oceny jakości wody w naturalnych zbiornikach wodnych – takich jak rzeki, jeziora i oceany – a także w systemach uzdatniania wody. Powstaje ona w wyniku obecności zawieszonych cząstek, w tym mułu, glonów, planktonu i przemysłowych produktów ubocznych, które rozpraszają światło przechodzące przez słup wody.
Mętność zazwyczaj określa się w nefelometrycznych jednostkach mętności (NTU), przy czym wyższe wartości oznaczają większą nieprzezroczystość wody. Jednostka ta opiera się na ilości światła rozproszonego przez zawieszone w wodzie cząstki, mierzonej nefelometrem. Nefelometr przepuszcza wiązkę światła przez próbkę i wykrywa światło rozproszone przez zawieszone cząstki pod kątem 90 stopni. Wyższe wartości NTU oznaczają większe zmętnienie wody. Niższe wartości NTU oznaczają klarowniejszą wodę.
Na przykład: Czysta woda może mieć wartość NTU bliską 0. Woda pitna, która musi spełniać normy bezpieczeństwa, zwykle ma wartość NTU mniejszą niż 1. Woda z wysokim poziomem zanieczyszczeń lub zawieszonych cząstek może mieć wartości NTU rzędu setek lub tysięcy.

Dlaczego warto mierzyć mętność wody?

Podwyższony poziom mętności może powodować szereg niekorzystnych skutków:
1) Zmniejszona penetracja światła: Utrudnia to fotosyntezę u roślin wodnych, zakłócając tym samym funkcjonowanie szerszego ekosystemu wodnego, który zależy od produktywności pierwotnej.
2) Zatkanie systemów filtracyjnych: Zawiesiny mogą zatykać filtry w zakładach uzdatniania wody, zwiększając koszty operacyjne i zmniejszając wydajność oczyszczania.
3) Związek z zanieczyszczeniami: Cząsteczki powodujące zmętnienie często służą jako nośniki szkodliwych zanieczyszczeń, takich jak mikroorganizmy chorobotwórcze, metale ciężkie i toksyczne substancje chemiczne, stwarzając zagrożenie dla środowiska i zdrowia ludzi.
Podsumowując, mętność jest kluczowym wskaźnikiem oceny integralności fizycznej, chemicznej i biologicznej zasobów wodnych, szczególnie w kontekście monitorowania środowiska i zdrowia publicznego.
Jaka jest zasada pomiaru mętności?

Zasada pomiaru mętności opiera się na rozpraszaniu światła przechodzącego przez próbkę wody zawierającą zawieszone cząstki. Gdy światło oddziałuje z tymi cząstkami, ulega rozproszeniu w różnych kierunkach, a intensywność rozproszonego światła jest wprost proporcjonalna do stężenia obecnych cząstek. Wyższe stężenie cząstek powoduje większe rozproszenie światła, co prowadzi do większego zmętnienia.

zasada pomiaru mętności

Proces ten można podzielić na następujące kroki:
Źródło światła: Wiązka światła, zwykle emitowana przez laser lub diodę LED, jest kierowana przez próbkę wody.
Cząstki zawieszone: Gdy światło rozchodzi się w próbce, zawieszone substancje, takie jak osady, glony, plankton lub zanieczyszczenia, powodują rozpraszanie światła w wielu kierunkach.
Wykrywanie światła rozproszonego: Anefelometr, przyrząd służący do pomiaru mętności, wykrywa światło rozproszone pod kątem 90 stopni do wiązki padającej. Takie kątowe wykrywanie jest standardową metodą ze względu na wysoką czułość na rozpraszanie indukowane przez cząstki.
Pomiar natężenia światła rozproszonego: Natężenie światła rozproszonego jest kwantyfikowane. Im wyższe natężenie, tym większe stężenie cząstek zawieszonych, a co za tym idzie, większe zmętnienie.
Obliczanie mętności: Zmierzona intensywność rozproszonego światła jest przeliczana na nefelometryczne jednostki mętności (NTU), co daje standaryzowaną wartość liczbową reprezentującą stopień mętności.
Co mierzy mętność wody?

Pomiar mętności wody za pomocą optycznych czujników mętności jest powszechnie stosowaną praktyką w nowoczesnych zastosowaniach przemysłowych. Zazwyczaj wielofunkcyjny analizator mętności jest wymagany do wyświetlania pomiarów w czasie rzeczywistym, umożliwiania okresowego automatycznego czyszczenia czujnika oraz generowania alertów o nieprawidłowych odczytach, zapewniając w ten sposób zgodność z normami jakości wody.

Czujnik mętności online (mierzalny poziom wody morskiej)

Różne środowiska operacyjne wymagają zróżnicowanych rozwiązań w zakresie monitorowania mętności. W domowych systemach zaopatrzenia w wodę wtórną, stacjach uzdatniania wody oraz na wlocie i wylocie urządzeń uzdatniających wodę pitną, stosuje się głównie mierniki mętności niskiego zakresu, charakteryzujące się wysoką precyzją i wąskim zakresem pomiarowym. Wynika to z rygorystycznych wymogów dotyczących niskiego poziomu mętności w tych warunkach. Przykładowo, w większości krajów norma regulacyjna dla wody wodociągowej na wylocie stacji uzdatniania określa poziom mętności poniżej 1 NTU. Chociaż badanie wody w basenach jest rzadsze, to jednak, jeśli jest przeprowadzane, wymaga ono również bardzo niskiego poziomu mętności, zazwyczaj wymagającego stosowania mierników mętności niskiego zakresu.

mierniki mętności niskiego zakresu TBG-6188T

Natomiast zastosowania takie jak oczyszczalnie ścieków i punkty zrzutu ścieków przemysłowych wymagają mierników mętności wysokiego zakresu. Woda w tych środowiskach często wykazuje znaczne wahania mętności i może zawierać znaczne stężenia zawiesin, cząstek koloidalnych lub osadów chemicznych. Wartości mętności często przekraczają górne granice pomiarowe przyrządów o ultraniskim zakresie. Na przykład, mętność wody dopływającej do oczyszczalni ścieków może sięgać kilkuset NTU, a nawet po wstępnym oczyszczeniu, monitorowanie poziomu mętności rzędu dziesiątek NTU pozostaje konieczne. Mierniki mętności wysokiego zakresu zazwyczaj działają w oparciu o stosunek natężenia światła rozproszonego do natężenia światła przechodzącego. Dzięki zastosowaniu technik rozszerzania zakresu dynamicznego, przyrządy te osiągają zakres pomiarowy od 0,1 NTU do 4000 NTU, zachowując dokładność ±2% pełnej skali.

Przemysłowy analizator mętności on-line

W wyspecjalizowanych zastosowaniach przemysłowych, takich jak sektor farmaceutyczny czy spożywczy i napojowy, stawiane są jeszcze większe wymagania dotyczące dokładności i długoterminowej stabilności pomiarów mętności. W tych branżach często stosuje się mętnościomierze dwuwiązkowe, które zawierają wiązkę odniesienia kompensującą zakłócenia spowodowane zmianami źródła światła i wahaniami temperatury, zapewniając w ten sposób stałą niezawodność pomiarów. Na przykład, mętność wody do iniekcji musi zazwyczaj utrzymywać się poniżej 0,1 NTU, co nakłada rygorystyczne wymagania dotyczące czułości i odporności przyrządów na zakłócenia.
Ponadto, wraz z rozwojem technologii Internetu Rzeczy (IoT), nowoczesne systemy monitorowania mętności stają się coraz bardziej inteligentne i sieciowe. Integracja modułów komunikacyjnych 4G/5G umożliwia transmisję danych o mętności w czasie rzeczywistym do platform chmurowych, ułatwiając zdalny monitoring, analizę danych i automatyczne powiadomienia alarmowe. Na przykład, miejska stacja uzdatniania wody wdrożyła inteligentny system monitorowania mętności, który łączy dane o mętności na wylocie z systemem sterowania dystrybucją wody. W przypadku wykrycia nieprawidłowego mętności, system automatycznie dostosowuje dozowanie środków chemicznych, co skutkuje poprawą jakości wody z 98% do 99,5%, a także 12% redukcją zużycia środków chemicznych.
Czy mętność to to samo, co całkowita zawartość zawiesiny?

Mętność i całkowita zawiesina (TSS) to pojęcia powiązane, ale nie to samo. Oba terminy odnoszą się do cząstek zawieszonych w wodzie, ale różnią się tym, co mierzą i w jaki sposób się to kwantyfikuje.
Mętność jest miarą właściwości optycznych wody, a konkretnie tego, ile światła jest rozpraszane przez zawieszone cząsteczki. Nie mierzy bezpośrednio ilości cząsteczek, ale raczej ile światła jest przez nie blokowane lub odchylane. Na mętność wpływa nie tylko stężenie cząsteczek, ale także takie czynniki, jak wielkość, kształt i kolor cząsteczek, a także długość fali światła użytego do pomiaru.

Przemysłowy miernik całkowitej zawiesiny (TSS)

Całkowita zawiesina(TSS) mierzy rzeczywistą masę zawieszonych cząstek w próbce wody. Określa całkowitą masę ciał stałych zawieszonych w wodzie, niezależnie od ich właściwości optycznych.
TSS mierzy się poprzez przefiltrowanie znanej objętości wody przez filtr (zwykle filtr o znanej masie). Po przefiltrowaniu wody pozostałe na filtrze substancje stałe są suszone i ważone. Wynik wyraża się w miligramach na litr (mg/l). TSS jest bezpośrednio związany z ilością zawieszonych cząstek, ale nie podaje informacji na temat rozmiaru cząstek ani sposobu, w jaki rozpraszają one światło.
Kluczowe różnice:
1) Charakter pomiaru:
Mętność jest właściwością optyczną (sposobem rozpraszania i pochłaniania światła).
TSS jest właściwością fizyczną (masą cząstek zawieszonych w wodzie).
2) Co mierzą:
Mętność informuje o tym, jak czysta lub mętna jest woda, ale nie określa faktycznej masy ciał stałych.
TSS umożliwia bezpośredni pomiar ilości ciał stałych w wodzie, bez względu na to, czy jest ona przejrzysta, czy mętna.
3) Jednostki:
Mętność mierzy się w NTU (nefelometrycznych jednostkach mętności).
TSS mierzy się w mg/l (miligramach na litr).
Czy kolor i mętność to to samo?

Kolor i mętność to nie to samo, choć oba te parametry mają wpływ na wygląd wody.

Miernik koloru online do pomiaru jakości wody

Oto różnica:
Kolor odnosi się do odcienia lub barwy wody, którą nadają jej rozpuszczone substancje, takie jak materia organiczna (np. gnijące liście) lub minerały (np. żelazo czy mangan). Nawet czysta woda może mieć kolor, jeśli zawiera rozpuszczone związki barwne.
Mętność odnosi się do zmętnienia lub zamglenia wody spowodowanego przez zawieszone cząstki, takie jak glina, muł, mikroorganizmy lub inne drobne ciała stałe. Mierzy ona stopień, w jakim cząstki rozpraszają światło przechodzące przez wodę.
Krótko mówiąc:
Kolor = substancje rozpuszczone
Mętność = zawieszone cząstki