المواد الصلبة العالقة مقابل العكارة: الفرق، والوحدات، واختيار المستشعر

1. يقيس المعياران شيئين مختلفين

كثيراً ما يُنظر إلى العكارة والمواد الصلبة العالقة على أنهما مصطلحان لنفس القياس، وهذا غير صحيح. فالأول يصف مظهر الماء عند تعرضه لشعاع ضوئي، بينما يصف الثاني كمية المواد الصلبة التي يحملها.

1.1 العكارة: مقدار الضوء الذي تشتته الجسيمات

تصف العكارة صفاء الماء البصري. يدخل شعاع ضوئي إلى العينة، فتشتته الجسيمات العالقة في جميع الاتجاهات، ويقيس الجهاز الضوء المتشتت عند90 درجةإلى الشعاع. تم الإبلاغ عن النتيجة فيNTU(وحدات قياس العكارة النيفيلومترية) أوFNU(وحدات قياس التعكر للفورمازين).

تحدد المواصفة القياسية ISO 7027 والمواصفة القياسية الأوروبية EN 27027 ما يلي:الأشعة تحت الحمراء 860 نانومترمصدر ضوئي يقلل من تداخل لون العينة. هذا هو التصميم المستخدم في جهاز RK500-07، بالإضافة إلى نافذة قياس من الياقوت وأربعة نطاقات قابلة للاختيار: 0-10، 0-100، 0-1000، و0-4000 وحدة تعكر نفيلومترية (NTU).

تعتبر العكارة حساسة للغاية عند التركيزات المنخفضة، ولهذا السبب فهي الخيار القياسي لمياه الشرب ومنافذ الترشيح ومياه العمليات النظيفة.

1.2 إجمالي المواد الصلبة العالقة: ما هي كمية المواد الصلبة العالقة الموجودة فعلياً؟

المواد الصلبة العالقة الكلية (TSS) هيتركيز الكتلةبوحدة ملغم/لتر. الطريقة المرجعية هي طريقة الوزن: يتم ترشيح عينة ممزوجة جيدًا عبر مرشح من الألياف الزجاجية، ثم تجفيف المواد الصلبة المتبقية عند درجة حرارة 103-105 درجة مئوية حتى الوصول إلى وزن ثابت، ثم وزنها. تتبع مواصفات المرشح وإجراءاته الطريقة المطبقة، مثل الطريقة القياسية 2540 د أو طريقة وكالة حماية البيئة 160.2.

هذه الطريقة مباشرة وقابلة للتتبع وتستخدم نفس وحدة تصاريح التصريف، لكنها بطيئة: لا يمكن إجراء أخذ العينات والترشيح والتجفيف والوزن بشكل فوري. أما مستشعر المواد الصلبة العالقة الكلي المتصل بالإنترنت فيسلك مسارًا مختلفًا - عادةًالتشتت العكسي— ويقوم بتحويل شدة الضوء إلى ملليغرام/لتر من خلال المعايرة الداخلية والتخطيط الخطي. تم تصميم جهاز RK500-20 بهذه الطريقة.

1.3 لماذا لا يمكن تحويل وحدة NTU إلى ملغم/لتر

يعتمد الضوء المتناثر على أكثر من مجرد كتلة المواد الصلبة في الماء:

إن العبارة المألوفة "NTU × 2 ≈ mg/L" هيقاعدة عامة محليةهذه الطريقة صالحة فقط لمسطح مائي واحد في وقت محدد. بتغيير الموقع أو الموسم، تتوقف عن العمل. الطريقة الصحيحة هي أخذ عينة من الماء في الموقع، وقياس إجمالي المواد الصلبة العالقة عن طريق التجفيف الوزني، وتسجيل قراءة المستشعر في نفس اللحظة، ثم بناء...منحنى TSS الخاص بالموقع.

2. كيف يُنتج مستشعر المواد الصلبة العالقة عبر الإنترنت وحدة ملغم/لتر

باستخدام جهاز RK500-20 كمثال، تتم عملية القياس على ثلاث خطوات:

1. يُصدر المستشعر شعاعًا ضوئيًا في الماء.
2. تقوم الجسيمات العالقة بتشتيت الضوء للخلف، ويقيس جهاز الاستقبال شدة التشتت العكسي.
3. تتم مقارنة شدة الإشارة بقيمة المعايرة الداخلية وتحويلها إلى ناتج بوحدة ملغم/لتر.

يُجري المستشعر معايرةً وتخطيطًا داخليين، وتناسب إعدادات المصنع الوسائط النموذجية. أما في حالة خصائص الجسيمات غير المعتادة - مثل المحتوى العضوي العالي، واللون القوي، والمواد الصلبة الدقيقة جدًا - فإنمعايرة ميدانيةيستحق الجهد:

• خذ من ثلاث إلى خمس عينات بالقرب من المستشعر، تغطي التركيز المنخفض والمتوسط ​​والعالي.
• قم بقياس كل عينة عن طريق التجفيف الوزني.
• قم بإجراء تحليل الانحدار لقيم TSS المقاسة مقابل قراءات المستشعر للحصول على المنحنى المحلي.
• أعد المعايرة عندما تتغير العملية أو المياه الواردة بشكل ملحوظ.

3. المستشعران جنبًا إلى جنب

3.1 إصدارات RK500-07 الأربعة

يتميز الإصدار D بدقة ±2% من النطاق الكامل بسبب مجموعة الفرشاة الخاصة به؛ أما الإصدارات الأخرى فهي بدقة ±1% من النطاق الكامل.

4. أيها لأي تطبيق

تمييز عملي:تستجيب العكارة بشكل أسرع وتناسب التحكم في العمليات والاتجاهات والإنذارات، بينما تعطي المواد الصلبة العالقة تركيز الكتلة بوحدة ملغم/لتر. بالنسبة للتقارير التنظيمية، لا تزال طريقة التحليل ومتطلبات المراقبة الخاصة بالتصريح أو السلطة المختصة سارية؛ يدعم مستشعر المواد الصلبة العالقة المتصل بالإنترنت المراقبة المستمرة ولكنه لا يحل محل الطريقة المرجعية.

للاطلاع على نظرة أوسع حول جانب العكارة، انظر إلىدليل اختيار مستشعر العكارة.

5. التركيب: الفقاعات والانعكاسات تأتي أولاً

5.1 مستشعر العكارة

• تجنب الفقاعات.لا تقم بتركيب الجهاز فوق موزع هواء، أو أسفل سد أو شلال، أو عند مخرج مضخة. تتشتت الفقاعات بقوة وتتسبب في قفز القراءة.
• تجنب الاهتزازات القوية.يؤدي ذلك إلى الإخلال بالمحاذاة البصرية ويمكن أن يتسبب في تلف الزجاج الأمامي في نهاية المطاف.
• راقب الانعكاسات في الأنابيب.في الأنابيب العاكسة مثل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ، قم بمحاذاة الخط بين الفتحتين الصغيرتين مع اتجاه التدفق وحافظ على مسافة لا تقل عن58 ممبين المسبار وجدار الأنبوب.
• حافظ على نظافة النافذة البصرية.امسح برفق بقطعة قماش ناعمة؛ لا تقم أبدًا بكشط نافذة الياقوت بجسم صلب.

5.2 مستشعر TSS

• حافظ على المسبار أكثر من5 سم من الجدار الجانبيوأكثر من10 سم من الأسفل، كما هو محدد من قبل الشركة المصنعة، لتجنب انعكاس الجدار والرواسب المتراكمة.
• ضعها في مكان ذي حركة بطيئة بدلاً من منطقة راكدة تتجمع فيها الحمأة.
• حتى مع استخدام فرشاة أوتوماتيكية، تحقق بشكل دوري من أن الشعيرات ليست مغطاة بالألياف.

5.3 المتطلبات العامة

• تختلف وصلات العملية باختلاف الطراز: يستخدم طراز RK500-07 من النوعين A وB وD وصلات NPT3/4، بينما تم تصميم النوع C لتركيب أنابيب UPVC، ويستخدم طراز RK500-20 وصلات NPT3/4 أيضًا. يتوفر حامل تثبيت بطول متر واحد للغمر؛ يُرجى التأكد من الأبعاد وشروط التركيب قبل الطلب.
• يسمح تصنيف IP68 بالغمر المستمر؛ طول الكابل القياسي 5 أمتار، وتتوفر أطوال مخصصة.
• قم بتمديد كابل الإشارة بشكل منفصل عن كابل الطاقة وقم بتأريض الغلاف من أحد طرفيه.

6. المعايرة والصيانة

6.1 معايرة العكارة

• استخدم معايير الفورمازين؛ اختر النقاط وفقًا للطراز والنطاق وإجراءات المعايرة الخاصة بالشركة المصنعة. ومن الأمثلة الشائعة 0.02 و10 و100 و1000 وحدة تعكر نفيلومترية (NTU).
• قم بتنظيف النافذة البصرية أولاً، ثم اشطفها بالماء النقي وجففها بقطعة قماش ناعمة.
• اترك المعيار يستقر في درجة الحرارة وتجنب الفقاعات.
• اتبع ممارسات ISO 7027 وسجل تاريخ وميل كل معايرة.

6.2 معايرة المواد الصلبة العالقة

• قم بأخذ عينات في الموقع وقم بقياسها عن طريق التجفيف الوزني، عند ما لا يقل عن ثلاث نقاط تركيز.
• قم بأخذ العينة من أقرب نقطة ممكنة من المسبار، وسجل القراءة في نفس اللحظة.
• قم بضبط المنحنى الناتج في المستشعر أو النظام المضيف وفقًا لإجراءات المعايرة الخاصة بالشركة المصنعة، وكرر ذلك عند تغير العملية أو الموسم.

6.3 فترات التنظيف

الفترات الزمنية المذكورة أدناه هي ممارسات موصى بها بناءً على جودة المياه النموذجية؛ قم بتعديلها وفقًا لمعدل التلوث الفعلي.

7. خمسة أخطاء شائعة

1. "اضرب NTU في 2 للحصول على mg/L."ينطبق هذا على مسطح مائي واحد في أحسن الأحوال، ويفشل بمجرد تغير المصدر أو الموسم.
2. "المدى الأوسع هو دائماً أكثر أماناً."يؤدي استخدام نطاق أوسع إلى انخفاض الدقة والوضوح في المستويات الدنيا. يُنصح باستخدام نطاق 0-10 أو 0-100 وحدة تعكر نفيلومترية (NTU) للمياه النظيفة، وليس 0-4000.
3. "اللون لا يهم."يقلل الأشعة تحت الحمراء بطول موجة 860 نانومتر من تداخل الألوان، لكن الماء ذو ​​اللون العالي والمحتوى العضوي العالي لا يزال يؤثر على القراءة.
4. "الفقاعات مشكلة بسيطة."تُشتت الفقاعات ضوءًا أكثر بكثير من الجسيمات؛ وهي السبب الرئيسي لقفزات القراءة في الميدان.
5. "قم بتثبيته وانساه."يمكن أن يتسبب التلوث في حدوث انحراف أو تحيز أو قراءات غير مستقرة اعتمادًا على الترسبات، وبحلول الوقت الذي يتم فيه تشغيل الإنذار، يكون التلوث قد مضى عليه أسابيع.

8. الأسئلة الشائعة

هل يمكن تحويل العكارة والمواد الصلبة العالقة الكلية؟

يقتصر ذلك على مسطح مائي واحد ذي توزيع مستقر لحجم الجسيمات، وفقط من خلال منحنى خاص بالموقع تم إنشاؤه عن طريق أخذ العينات الوزنية. لا يوجد عامل عالمي.

ما الفرق بين جامعة نانيانغ التكنولوجية (NTU) وجامعة فين الوطنية (FNU)؟

وحدة NTU هي وحدة قياس العكارة النيفيلومترية، وترتبط تاريخيًا بطرق الضوء الأبيض مثل معيار EPA 180.1. أما وحدة FNU فهي وحدة قياس العكارة النيفيلومترية للفورمازين المستخدمة مع معيار ISO 7027 ومصدر الأشعة تحت الحمراء بطول موجي 860 نانومتر. وفقًا لتعريفاتهما القياسية، تتكافئ الوحدتان عدديًا لمعايرة الفورمازين، ولكن ينبغي مقارنة القراءات من أجهزة مختلفة من خلال التحقق من مصدر الضوء والطريقة والتصميم البصري.

لماذا يعطي جهازان لقياس العكارة قراءات مختلفة لنفس العينة؟

تؤدي اختلافات الطول الموجي وزاوية القياس والهندسة البصرية ومعايير المعايرة إلى اختلافات في النتائج. قارن النتائج مع المعيار نفسه، عند درجة الحرارة نفسها، وتأكد من أن كلا الجهازين يتبعان الطريقة نفسها.

كم مرة يحتاج مستشعر المواد الصلبة العالقة إلى المعايرة؟

تُناسب معايرة المصنع الوسائط النموذجية. أما في حال حدوث تغيرات كبيرة في المواد الصلبة - كالرواسب الموسمية أو تغييرات العمليات - يُنصح بإجراء فحص ميداني كل ثلاثة إلى ستة أشهر؛ تأكد من الإجراء مع الشركة المصنعة.

هل ينبغي استخدام مقياس العكارة أم مقياس المواد الصلبة العالقة الكلية (TSS) في المياه ذات العكارة العالية؟

عند تجاوز قيمة العكارة 4000 وحدة عكارة نفيلومترية تقريبًا، يكون مستشعر العكارة قريبًا من حده الأقصى؛ بينما يغطي مستشعر المواد الصلبة العالقة ما يصل إلى 40000 ملغم/لتر. تشغيل كلا المستشعرين يوفر فحصًا متبادلًا مفيدًا.

أي نوع من أجهزة الاستشعار مناسب للاستزراع المائي في مياه البحر؟

لقياس العكارة، يُستخدم جهاز RK500-07 B ذو الهيكل المصنوع من التيتانيوم. أما لقياس المواد الصلبة العالقة، فيُستخدم جهاز RK500-20 المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، لذا يُنصح بالتأكد من الشركة المصنعة بشأن إمكانية غمره في مياه البحر لفترات طويلة.

هل تُغني فرشاة التنظيف الأوتوماتيكية عن الحاجة إلى الصيانة؟

يؤدي ذلك إلى إطالة الفترة بين مرات التنظيف بشكل ملحوظ، ولكن قد تعلق الألياف والترسبات الكلسية بالفرشاة. ولا يزال يُنصح بإجراء فحص بصري مرة واحدة شهرياً.

هل يمكن استخدام 4-20 مللي أمبير و RS485 في نفس الوقت؟

يدعم جهاز RK500-07 إخراجًا متزامنًا بتيار 4-20 مللي أمبير وRS485. وتشير مواصفات جهاز RK500-20 إلى إمكانية إخراج تيار 4-20 مللي أمبير وRS485 (Modbus-RTU)؛ لذا يُرجى التأكد من التشغيل المتزامن ومتطلبات التوصيل مع شركة RIKA قبل التكامل.

أين ينبغي تركيب المسبار؟

العكارة: يجب أن تكون بعيدة عن الفقاعات والاهتزازات، مع مراعاة مسافة الانعكاس في الأنابيب. المواد الصلبة العالقة: يجب أن تكون على بعد أكثر من 5 سم من الجدار و10 سم من القاع. يجب أن تكون كلتا القيمتين في المياه بطيئة الجريان، وليس في منطقة راكدة.

هل يستحق الأمر تثبيت كليهما؟

نعم، بالنسبة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي، ومحطات الأنهار، وأنظمة الاستزراع المائي المعاد تدويرها. يوفر قياس العكارة اتجاهاً سريعاً ومؤشراً للإنذار؛ بينما توفر المواد الصلبة العالقة الكلية رقم الامتثال ورقم توازن الكتلة.

9. قائمة التحقق من الاختيار

تأكد من هذه النقاط الثمانية قبل الطلب:

1. نوع الماء: مياه الشرب، مياه الصرف الصحي، مياه الأنهار، مياه الاستزراع المائي أو المياه الصناعية
2. سواء كنت بحاجة إلى وحدة NTU أو وحدة mg/L أو كليهما
3. نطاق التركيز المتوقع وقيمة الذروة، والتي تحدد النطاق
4. مياه البحر أو الوسائط العدوانية، التي تثبت مادة الجسم
5. طريقة التركيب: غمر، أنبوب أو دعامة
6. هل التنظيف التلقائي مطلوب؟
7. المخرجات والتغذية: 4-20 مللي أمبير، RS485، 12-24 فولت تيار مستمر
8. طول الكابل 5 أمتار قياسياً

مراقبة العكارة والمواد الصلبة العالقة باستخدام مستشعر ريكا

توفر شركة RIKA SENSOR أجهزة استشعار بصرية متصلة بالإنترنت لقياس العكارة والمواد الصلبة العالقة، وتغطي المياه النظيفة وصولاً إلى النفايات الصناعية عالية المواد الصلبة.

المستشعر العكارة RK500-07ومستشعر RK500-20 TSSكلاهما حاصل على تصنيف IP68، وكلاهما يوفران خرج 4-20 مللي أمبير وRS485، وكلاهما يدعم التركيب بالغمر أو التركيب المباشر حسب الإصدار.

لاختيار المشروع، من المفيد توفير ما يلي: نوع الماء، ونطاق التركيز المتوقع، ودرجة حرارة التشغيل والضغط، وطريقة التركيب، ومتطلبات التنظيف، واحتياجات الإنتاج.