كيفية تفسير قراءات مستشعر العكارة في التطبيقات الصناعية؟

تُعدّ قراءات العكارة مؤشرات رقمية لعدد الجزيئات الموجودة في الماء في لحظة معينة. تراقب محطات معالجة المياه هذه القراءات لأن العكارة تستجيب بسرعة؛ فإذا طرأ أي تغيير على الماء، فعادةً ما يكون هذا التغيير هو أول ما يتغير. تُستخدم هذه القراءات عند دخول المياه الخام إلى المحطة، وعند خروج المياه المعالجة منها، وحتى أثناء دوران المياه عبر أنابيب التوزيع. مع ذلك، لا تُفيد هذه الأرقام كثيرًا ما لم نفهم معناها. يقيس مستشعر العكارة ما يرمز إليه اختصار NTU. بمجرد معرفة ذلك، لن تبدو القراءات عشوائية.

كيف يعمل جهاز استشعار عكارة الماء؟

يقوم مستشعر العكارة بتسليط ضوء الأشعة تحت الحمراء على الماء. تعمل الجزيئات العالقة - كالطين والطمي والأوساخ والزيوت والمواد العضوية أو شظايا الميكروبات - على تشتيت هذا الضوء. يقيس كاشف موضوع بزاوية 90 درجة الضوء المشتت، وكلما زاد التشتت، زادت قراءة العكارة.

♦ ما الذي لا يستطيع المستشعر إخبارك به؟

لا يستطيع المستشعر تحديد الجسيمات التي تسببت في التشتت. فالطين والبكتيريا والرغوة تبدو جميعها متشابهة بالنسبة للجهاز. ولهذا السبب قد تحصل عينتان من الماء على نفس قراءة وحدة NTU، لكنهما تبدوان مختلفتين تمامًا ظاهريًا.

♦ لماذا يُستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء؟

يساعد ضوء الأشعة تحت الحمراء على تقليل تداخل ألوان الماء. قد يؤثر اللون القوي على القراءات، ولكن بدرجة أقل بكثير مما يؤثر عليه الضوء المرئي.

♦ لماذا تُعد إعادة المعايرة مهمة؟

تقوم محطات معالجة المياه بإعادة معايرة أجهزة قياس العكارة بشكل دوري لأن أجهزة الاستشعار تنحرف ببطء مع مرور الوقت. وبدون إعادة المعايرة، قد يثق المشغلون بالقراءات أكثر مما ينبغي.

وحدات قياس العكارة النيفيلومترية (NTU)

وحدة NTU هي الوحدة المستخدمة في معظم محطات معالجة المياه. ارتفاع قيمة NTU يعني زيادة تشتت الماء. لا يعني ذلك بالضرورة زيادة نسبة المواد الصلبة بالوزن، بل يعني فقط زيادة تأثير التشتت. ومع ذلك، فهي توفر للمشغلين معيارًا مشتركًا يسمح للجميع بالتحدث عن العكارة بلغة واحدة.

● نطاقات NTU التقريبية

هذه النطاقات ليست دقيقة تمامًا. تستقر المحطات على قيمها "المعتادة" الخاصة بها. يتصرف كل نظام بشكل مختلف نظرًا لاختلاف مصدر المياه، وعمر المعدات، والمواد الكيميائية، وأنماط التدفق، وعادات المشغلين. قد تكون قيمة تبدو مرتفعة على الورق طبيعية في محطة ما، بينما قد تعتبرها محطة أخرى علامة تحذير. تتعامل بعض المنشآت مع تقلبات موسمية، وتشهد أخرى تغيرات يومية، بينما لا تشهد بعضها أي تغيرات تُذكر. مع مرور الوقت، يتعلم المشغلون ما هي القيم "المعتادة" في نظامهم، وليس من خلال مخطط بياني. لذا، تُعطيك النطاقات فكرة عامة، لكن القيمة المطلقة الفعلية تأتي من المحطة نفسها.

تفسير قراءات العكارة

تعتمد قراءة العكارة في الغالب على الأنماط. لا تُعطي قراءة واحدة دلالة كبيرة. المهم هو مدى اختلاف هذا الرقم عن المعدل الطبيعي للمحطة. عادةً، يصل المعدل الطبيعي للمحطة إلى 0.3 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU) بعد الترشيح، ويُلاحظ أي ارتفاع مفاجئ إلى 0.7 وحدة عكارة نفيلومترية. من المحتمل أن يكون قد حدث شيء ما. ولكن إذا كان خط الغسيل يعمل بمعدل يتراوح بين 1 و3 وحدات عكارة نفيلومترية يوميًا، فإن هذه التقلبات طبيعية.

عادةً ما تحدث الارتفاعات المفاجئة بسبب:

• الهواء في خط الأنابيب
• بدء تشغيل المضخات
• اختلاط مفاجئ
• الاهتزازات
• المواد الصلبة المحتجزة تتحرر
  
  

عادةً ما ترتبط الزيادات التدريجية بما يلي:

• اتساخ وسائط الترشيح
• جودة المياه الواردة تتفاوت
• تراكمات داخل الأنابيب
• مشاكل المعالجة الكيميائية

يُعدّ موقع المستشعر بالغ الأهمية. بعد التخثر، من المفترض أن تنخفض العكارة، ثم تنخفض مجددًا بعد الترسيب. عادةً ما تُعطي عملية الترشيح أدنى القراءات وأكثرها استقرارًا. إذا اختلفت أي مرحلة عن الأخرى، فسيرصد خط قياس العكارة هذا الاختلاف قبل ظهور أي شيء مرئي.

عادةً ما يقوم المشغلون بفحص العكارة بالتزامن مع قياس التدفق أو الضغط أو جرعات المواد الكيميائية لتحديد سبب التغيير. فالرقم وحده لا يكفي.

أين تُستخدم أجهزة استشعار العكارة؟

توجد أجهزة استشعار العكارة في أماكن كثيرة.

• تضع مرافق مياه الشرب أجهزة استشعار العكارة قبل وبعد مراحل الترشيح.
• تستخدم محطات معالجة مياه الصرف الصحي هذه المواد حول أحواض الترسيب وعند التصريف النهائي.
• تقوم الأنظمة الصناعية بتركيب أجهزة استشعار في أبراج التبريد، وخطوط تغذية الغلايات، وحلقات الشطف، ودوائر العمليات الداخلية.
• تقوم مصانع الأغذية والمشروبات بمراقبة العكارة أثناء مراحل غسل المياه ودورات الشطف في نظام التنظيف الآلي (CIP).
• تقوم فرق الرصد البيئي بتتبع العكارة في الأنهار والبحيرات ومواقع تربية الأحياء المائية.
  
  

تعمل أجهزة استشعار العكارة من علامات تجارية مثل Rika Sensor بشكل موثوق في جميع هذه السيناريوهات - من مياه الشرب النظيفة ذات العكارة القريبة من الصفر إلى مياه الصرف الصحي غير المستقرة للغاية - مما يجعلها متعددة الاستخدامات تقريبًا لكل تطبيق.

العوامل التي تؤثر على الدقة

قد تتقلب قراءات العكارة لأسباب لا علاقة لها بـ   الماء . في معظم الأحيان، يكون   المستشعر نفسه. هذه هي النقاط الشائعة التي يفحصها المشغلون.

• يجب إجراء المعايرة .
  • تستخدم النباتات 0، 20، 100 وحدة NTU، وأحيانًا أعلى من ذلك.
  • يؤدي تخطي عملية المعايرة إلى انحراف المستشعر.
  • يحدث الانجراف ببطء، لذلك لا يلاحظه الناس .
  • قد تبدو القراءة طبيعية ، لكنها قد تكون خاطئة.
    
    
• يجب أن يبقى القرص البصري نظيفًا .
  • طبقة الزيت ترفع قيمة NTU.
  • كما أن الغشاء الحيوي يزيد من قيمة NTU.
  • الغبار أو الأوساخ يفعل الشيء نفسه.
  • يُعدّ تراكم الأوساخ على النوافذ أحد أهم أسباب القراءات الخاطئة.
    
    
• تسبب فقاعات الهواء ارتفاعًا زائفًا في مستوى السكر في الدم
  • تُشتت الفقاعات الضوء مثل الجسيمات.
  • لا يستطيع المستشعر التمييز بين الفقاعات .
  • زيادة الاضطراب = زيادة الفقاعات.
  • يؤدي التكهف حول المضخات إلى تفاقم الارتفاعات المفاجئة في درجة الحرارة.
    
    
• ظروف التدفق مهمة
  • يؤدي التدفق المفاجئ إلى اهتزاز المواد الصلبة وانفصالها عن جدران الأنابيب.
  • يؤدي التدفق المنخفض إلى ترسب المواد الصلبة بالقرب من المستشعر.
  • يؤدي التدفق غير المنتظم إلى قراءات غير منتظمة.
    
    
• سلوك تغيرات درجة الحرارة
  • الماء الساخن يُبقي المواد الصلبة متحركة لفترة أطول.
  • الماء البارد يرسّب المواد الصلبة بشكل أسرع.
  • يمكن أن تؤدي تقلبات درجات الحرارة إلى تغيير القراءات حتى عندما تظل جودة المياه كما هي.
    
    
• يؤثر الماء الملون على الشعاع
  • اللون القوي يمتص المزيد من الضوء.
  • تتسبب الأصباغ أو المياه الداكنة في انخفاض القراءات أو عدم استقرارها.
    
    
• قد يؤدي تناول المواد الكيميائية إلى تغيير القراءات.
  • تؤدي الجرعة الزائدة إلى دفع التكتلات إلى الأمام.
  • يؤدي نقص الجرعة إلى ترك الجزيئات الدقيقة عالقة في الهواء.
    
    
• مشاكل ميكانيكية أو كهربائية
  • تتسبب الكابلات غير المحكمة في حدوث تشويش في الإشارة.
  • يؤدي ضعف مصدر الطاقة إلى قفزات في القراءات.
  • يمكن أن يؤدي الاهتزاز بالقرب من المستشعر إلى هزّه بدرجة كافية لتشويه الأرقام.

قراءات المياه النظيفة مقابل قراءات مياه الصرف الصحي

تتصرف المياه النظيفة بثبات، لذا فإن الانتقال من 0.2 إلى 0.4 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU) يُعدّ أمراً مهماً. وتتعامل أنظمة مياه الشرب مع التغييرات الطفيفة بجدية.

لا تتصرف مياه الصرف الصحي بهذه الطريقة. تتفاوت نسبة المواد الصلبة فيها بشكل كبير، لذا فإن تقلبات وحدة NTU أمر طبيعي. قد تصل القراءة إلى 80 وحدة NTU صباحًا و150 وحدة NTU عصرًا دون حدوث أي خلل جوهري. يركز المشغلون بشكل أقل على الرقم الدقيق وأكثر على ما إذا كان الاتجاه تصاعديًا أو تنازليًا أو ثابتًا.

مقارنة جنبًا إلى جنب

غالباً ما يبالغ الأشخاص الجدد في التعامل مع مياه الصرف الصحي في ردود أفعالهم لأنهم يتوقعون أرقاماً ثابتة.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هي مستويات العكارة الجيدة للأنظمة الصناعية؟

عادةً ما تُحفظ مياه الشرب دون مستوى 1 وحدة تعكر نفيلومترية (NTU)، وغالبًا ما تكون قريبة من 0.2-0.3 وحدة تعكر نفيلومترية. أما مياه تغذية الغلايات، فيُفترض أن تكون أقل من 0.5 وحدة تعكر نفيلومترية. وتتراوح مياه التبريد عمومًا بين 1 و10 وحدات تعكر نفيلومترية. ويختلف تصريف مياه الصرف الصحي باختلاف المنطقة، ولكن العديد من المنشآت تُنتج مياه صرف معالجة تتراوح درجة تعكرها بين 10 و30 وحدة تعكر نفيلومترية.

س2: هل يمكن أن يدل قياس العكارة على التلوث الميكروبي؟

لا، لا تُحدد العكارة نوع الجسيمات. قد تزيد الميكروبات من العكارة، وكذلك الطين أو الرمل أو المواد الكيميائية الصلبة. قد يشير ارتفاع قيمة NTU إلى وجود مشكلة، ولكن يلزم إجراء فحوصات مخبرية لتأكيد نمو الميكروبات.

س3: كيف تتصل أجهزة الاستشعار بالأتمتة؟

تُوفر معظم أجهزة استشعار العكارة إشارات تتراوح بين 4 و20 مللي أمبير، بالإضافة إلى مخرجات RS-485 Modbus. وتستطيع أنظمة PLC وSCADA قراءة هذه الإشارات بسهولة. وتستخدم المصانع هذه البيانات للمراقبة المستمرة، وتعديل جرعات المواد الكيميائية، وتحديد توقيت غسل المرشحات العكسي، وإصدار الإنذارات، وتتبع الاتجاهات على المدى الطويل.

خاتمة

لا تكون قراءات العكارة ذات دلالة إلا عند صيانة أجهزة الاستشعار ومعايرتها بشكل صحيح، وعندما يفهم المشغلون ما يُعتبر طبيعيًا لنظامهم. ومن خلال تتبع الاتجاهات بمرور الوقت ومقارنة القراءات بالخطوط الأساسية المحددة، تستطيع محطات المعالجة التمييز بين مشاكل جودة المياه الحقيقية وانحراف أجهزة الاستشعار أو حالات الشذوذ في الصيانة.

تقدم شركة ريكا سينسور ، التي تتمتع بخبرة تزيد عن 10 سنوات في مجال الرصد البيئي، حلولاً متطورة مثل   مستشعر العكارة RK500-07 . باستخدام تقنية الكشف عن الضوء المتناثر بزاوية 90 درجة ومصدر الأشعة تحت الحمراء بطول موجي 860 نانومتر، فإنه يوفر قياسات دقيقة وموثوقة في تطبيقات المياه ذات العكارة المنخفضة والعالية.

اتخذ الخطوة التالية، واستكشف مجموعة حلول مراقبة جودة المياه والبيئة الكاملة من Rika Sensor لضمان بيانات دقيقة وموثوقة لعملياتك.