Взвешенные твердые частицы против мутности: разница, единицы измерения и выбор датчика.

1. Эти два параметра измеряют разные вещи.

Мутность и содержание взвешенных твердых частиц часто рассматриваются как два названия одного и того же показателя. Это не так. Один описывает, как вода выглядит в свете луча, а другой — сколько твердых частиц она содержит.

1.1 Мутность: насколько рассеивают свет частицы

Мутность описывает оптическую прозрачность воды. Световой луч входит в образец, взвешенные частицы рассеивают его во всех направлениях, и прибор измеряет рассеянный свет.90°к пучку. Результат представлен вNTU(единицы нефелометрической мутности) илиFNU(формазиновые нефелометрические единицы).

Стандарты ISO 7027 и EN 27027 определяют следующее:860 нм инфракрасное излучениеИсточник света, который уменьшает помехи от цвета образца. Именно такая конструкция используется в RK500-07, вместе с сапфировым измерительным окном и четырьмя выбираемыми диапазонами: 0–10, 0–100, 0–1000 и 0–4000 NTU.

Мутность очень чувствительна при низких концентрациях, поэтому она является стандартным выбором для питьевой воды, воды из фильтрующих установок и очищенной технологической воды.

1.2 TSS: Какое количество взвешенных твердых частиц фактически присутствует

TSS (общее количество взвешенных твердых частиц) — этомассовая концентрацияв мг/л. Стандартный метод — гравиметрический: тщательно перемешанный образец фильтруют через стекловолоконный фильтр, удерживаемые твердые частицы высушивают при 103–105 °C до постоянной массы и взвешивают. Технические характеристики фильтра и процедура соответствуют применимому методу, например, стандартному методу 2540 D или методу EPA 160.2.

Этот метод прямой, отслеживаемый и использует тот же прибор, что и разрешения на сброс, но он медленный: отбор проб, фильтрация, сушка и взвешивание не могут быть выполнены в режиме онлайн. Онлайн-датчик общего содержания взвешенных твердых частиц использует другой подход — обычнообратное рассеяние— и преобразует интенсивность света в мг/л посредством внутренней калибровки и линеаризации. Модель RK500-20 построена именно таким образом.

1.3 Почему NTU нельзя перевести в мг/л

Рассеянный свет зависит не только от массы твердых частиц в воде:

Привычное выражение «НТУ × 2 ≈ мг/л» — этоместное эмпирическое правилоЭтот метод действителен только для одного водоема в один момент времени. Изменение местоположения или времени года приводит к его неработоспособности. Правильный подход заключается в отборе проб воды на месте, измерении общего содержания взвешенных твердых частиц методом гравиметрической сушки, записи показаний датчика в тот же момент и построении системы.кривая TSS, специфичная для конкретного участка.

2. Как онлайн-датчик TSS выдает значения в мг/л

На примере RK500-20 измерение проводится в три этапа:

1. Датчик излучает световой луч в воду.
2. Взвешенные частицы рассеивают свет в обратном направлении, и приемник измеряет интенсивность этого рассеянного света.
3. Интенсивность сравнивается с внутренним калибровочным значением и линеаризуется, преобразуясь в выходное значение в мг/л.

Датчик применяет внутреннюю калибровку и линеаризацию, а заводские настройки подходят для типичных сред. В случаях, когда характеристики частиц необычны — высокое содержание органических веществ, насыщенный цвет, очень мелкие твердые частицы —калибровка поляЭто стоит усилий:

• Возьмите от трех до пяти проб вблизи датчика, охватывающих низкую, среднюю и высокую концентрацию.
• Каждый образец следует высушить гравиметрическим методом.
• Для получения локальной кривой проведите регрессионный анализ измеренного значения TSS относительно показаний датчика.
• Необходимо проводить повторную калибровку при значительных изменениях в технологическом процессе или составе поступающей воды.

3. Два датчика расположены рядом.

3.1 Четыре версии RK500-07

Версия D обеспечивает точность ±2% от полной шкалы благодаря использованию щеточного механизма; точность остальных версий составляет ±1% от полной шкалы.

4. Какой из них для какого применения?

Практическое различие:Измерение мутности происходит быстрее и подходит для управления технологическими процессами, отслеживания тенденций и оповещения, в то время как измерение общего количества взвешенных твердых частиц (TSS) дает массовую концентрацию в мг/л. Для отчетности перед регулирующими органами по-прежнему применяются требования к аналитическому методу и мониторингу, установленные в соответствующем разрешении или органе; онлайн-датчик TSS поддерживает непрерывный мониторинг, но не заменяет эталонный метод.

Для более подробного ознакомления с проблемой мутности, см. наш разделруководство по выбору датчика мутности.

5. Монтаж: Пузыри и отражения – на первом месте.

5.1 Датчик мутности

• Избегайте образования пузырьков.Не устанавливайте прибор над воздухораспределителем, под водосливом или водопадом, а также на выходе насоса. Пузырьки сильно рассеиваются, и показания прибора будут скачкообразно меняться.
• Избегайте сильных вибраций.Это нарушает оптическую юстировку и в конечном итоге может повредить переднее стекло.
• Посмотрите на отражения в трубах.В отражающих трубах, таких как трубы из нержавеющей стали, выровняйте линию между двумя небольшими отверстиями по направлению потока и соблюдайте минимальное расстояние между ними.58 мммежду зондом и стенкой трубы.
• Следите за чистотой оптического окна.Аккуратно протрите мягкой тканью; ни в коем случае не царапайте сапфировое стекло твердым предметом.

5.2 Датчик TSS

• Держите зонд дольше5 см от боковой стенкии более чем10 см от основанияКак указано производителем, это необходимо для предотвращения отражения от стен и образования осадка.
• Разместите его там, где движение жидкости медленное, а не в застойной зоне, где скапливается осадок.
• Даже при использовании автоматической щетки периодически проверяйте, не намотаны ли щетинки волокнами.

5.3 Общие требования

• Технические соединения различаются в зависимости от модели: модели RK500-07 типов A/B и D используют резьбу NPT3/4, тип C предназначен для установки в трубы из ПВХ, а модель RK500-20 использует резьбу NPT3/4. Для погружного монтажа доступен монтажный кронштейн длиной 1 м; перед заказом необходимо уточнить размеры и условия монтажа.
• Степень защиты IP68 позволяет непрерывное погружение в воду; стандартная длина кабеля составляет 5 м, возможна индивидуальная длина кабеля.
• Проложите сигнальный кабель отдельно от силового кабеля и заземлите экран на одном конце.

6. Калибровка и техническое обслуживание

6.1 Калибровка мутности

• Используйте стандартные растворы формазина; выбирайте точки в соответствии с моделью, диапазоном и процедурой калибровки производителя. Часто используются значения 0,02, 10, 100 и 1000 NTU.
• Сначала очистите оптическое окно, промойте чистой водой и промокните насухо мягкой тканью.
• Дайте стандарту стабилизироваться по температуре и избегайте образования пузырьков.
• Следуйте рекомендациям стандарта ISO 7027 и записывайте дату и наклон каждой калибровки.

6.2 Калибровка TSS

• Отберите образцы на месте и измерьте их методом гравиметрической сушки, используя не менее трех точек концентрации.
• Отбирайте пробы как можно ближе к зонду и одновременно записывайте показания.
• Настройте полученную кривую в датчике или в системе управления в соответствии с процедурой калибровки производителя и повторите процедуру при изменении процесса или времени года.

6.3 Интервалы очистки

Указанные ниже интервалы являются рекомендуемой практикой, основанной на типичном качестве воды; скорректируйте их в соответствии с фактической скоростью загрязнения.

7. Пять распространенных ошибок

1. «Чтобы получить мг/л, умножьте NTU на 2».В лучшем случае это справедливо для одного водоема, а в худшем случае перестает действовать при смене источника или времени года.
2. «Чем шире диапазон действия, тем безопаснее».Более широкий диапазон затрат приводит к снижению разрешения и точности в нижнем пределе. Для чистой воды следует использовать диапазон 0–10 или 0–100 NTU, а не 0–4000.
3. «Цвет не имеет значения».Инфракрасное излучение с длиной волны 860 нм уменьшает цветовые помехи, но вода с высокой концентрацией красителей и органических веществ все еще влияет на показания.
4. «Пузыри — это незначительная проблема».Пузырьки рассеивают гораздо больше света, чем частицы; они являются основной причиной скачков показаний в полевых условиях.
5. «Установите и забудьте».Загрязнение может вызывать дрейф показаний, смещение или нестабильность показаний в зависимости от типа отложений, и к моменту срабатывания сигнализации загрязнение обычно происходит уже несколько недель назад.

8. Часто задаваемые вопросы

Можно ли перевести мутность и содержание взвешенных твердых частиц в однозначный показатель?

Это возможно только в пределах одного водоема со стабильным распределением частиц по размерам и только при наличии кривой, построенной на основе гравиметрического отбора проб. Универсального фактора не существует.

В чём разница между NTU и FNU?

NTU — это нефелометрическая единица мутности, исторически связанная с методами белого света, такими как EPA 180.1. FNU — это нефелометрическая единица формазина, используемая в стандарте ISO 7027 с инфракрасным источником 860 нм. В соответствии с их стандартными определениями эти две единицы численно эквивалентны для калибровки формазина, но показания, полученные с помощью разных приборов, все же следует сравнивать, проверяя источник света, метод и оптическую схему.

Почему два мутномера показывают разные значения на одном и том же образце?

Различная длина волны, угол измерения, оптическая геометрия и калибровочные стандарты приводят к различиям. Сравните результаты с одним и тем же стандартом при одинаковой температуре и убедитесь, что оба прибора используют один и тот же метод.

Как часто необходимо калибровать датчик TSS?

Заводская калибровка подходит для типичных сред. В случаях, когда содержание твердых частиц значительно меняется — сезонные осадки, изменения технологических процессов — целесообразно проводить полевую проверку каждые три-шесть месяцев; уточните процедуру у производителя.

Для воды с высокой мутностью следует использовать показатель мутности или показатель взвешенных твердых частиц?

При значениях выше примерно 4000 NTU датчик мутности приближается к своему пределу; датчик взвешенных твердых частиц (TSS) охватывает диапазон до 40 000 мг/л. Использование обоих датчиков позволяет провести полезную перекрестную проверку.

Какой датчик лучше всего подходит для аквакультуры в морской воде?

Для измерения мутности используется модель RK500-07 B с титановым корпусом. Для измерения взвешенных твердых частиц (ВТЧ) в модели RK500-20 используется сталь марки 316L, поэтому условия длительной работы в морской воде следует уточнить у производителя для конкретного режима работы.

Автоматическая щетка для очистки устраняет необходимость в техническом обслуживании?

Это значительно увеличивает интервал между чистками, но щетинки могут задерживать волокна и чешуйки. Визуальный осмотр раз в месяц по-прежнему рекомендуется.

Можно ли одновременно использовать 4–20 мА и RS485?

RK500-07 поддерживает одновременный вывод сигнала 4–20 мА и RS485. В спецификации RK500-20 указаны выходы 4–20 мА и RS485 (Modbus-RTU); перед интеграцией необходимо уточнить требования к одновременной работе и проводке у компании RIKA.

Где следует установить датчик?

Мутность: вдали от пузырьков и вибрации, с соблюдением расстояния отражения в трубопроводе. Взвешенные твердые частицы: на расстоянии более 5 см от стенки и 10 см от дна. Оба показателя характерны для медленно текущей воды, а не для застойной зоны.

Стоит ли устанавливать оба варианта?

Да, для очистных сооружений, речных станций и систем рециркуляционного рыбоводства. Мутность позволяет быстро отслеживать тенденции и подавать сигналы тревоги; взвешенные твердые частицы (ВТЧ) позволяют определить соответствие нормам и баланс массы.

9. Контрольный список для отбора

Перед оформлением заказа подтвердите следующие восемь пунктов:

1. Тип воды: питьевая, сточная, речная, аквакультурная или промышленная.
2. Независимо от того, нужны ли вам значения NTU, мг/л или и то, и другое.
3. Ожидаемый диапазон концентраций и пиковое значение, определяющие диапазон.
4. Морская вода или агрессивная среда, которая затвердевает материал тела.
5. Способ крепления: погружной, трубный или кронштейнный.
6. Требуется ли автоматическая очистка?
7. Выходной и питающий ток: 4–20 мА, RS485, 12–24 В постоянного тока.
8. Длина кабеля: стандартная — 5 м.

Мониторинг мутности и взвешенных твердых частиц с помощью датчика RIKA SENSOR

RIKA SENSOR предлагает оптические датчики для измерения мутности и содержания взвешенных частиц, работающие в режиме онлайн и охватывающие как чистую воду, так и промышленные сточные воды с высоким содержанием твердых частиц.

ОнДатчик мутности RK500-07иДатчик TSS RK500-20Оба устройства имеют степень защиты IP68, обеспечивают выходной ток 4–20 мА и связь RS485, а также поддерживают погружную или встроенную установку в зависимости от версии.

При выборе проекта полезно указать: тип воды, ожидаемый диапазон концентрации, рабочую температуру и давление, способ установки, требования к очистке и желаемый объем производства.