“`html
تعكر المياه هو الرقم الأكثر فائدة في جهاز توضيح المياه العادمة النسيجية، وهو أيضًا الأسهل قياسه بشكل خاطئ. يمكن لنباتين قراءة نفس قيمة NTU باستخدام جهازين مختلفين وتعنيان أشياء مختلفة تمامًا، لأن التعكر ليس مقياسًا لمدى احتواء المياه على المواد الصلبة – بل هو مقياس لمدى تشتت الضوء في المياه. في المياه العادمة النسيجية، حيث يتغير لون المياه مع كل دفعة صبغ، يحدد هذا التمييز ما إذا كان الجهاز مفيدًا أو مضللًا.
يغطي هذا الدليل المبادئ البصرية وراء قياس التعكر، وكيف يتم بناء مستشعر التعكر، وكيف يجب معايرته ووضعه، وما الذي يحدث عادةً بشكل خاطئ في تركيب صبغ الأقمشة.
Table of Contents
ما الذي يقيسه التعكر فعليًا
يقيس التعكر التأثير البصري للمواد المعلقة والمواد الغروية. يفقد شعاع الضوء الذي يدخل عينة من المياه كثافة الضوء بطريقتين: يتم امتصاصه بواسطة اللون المذاب، ويتم تشتته بواسطة الجسيمات. تم تصميم أجهزة قياس التعكر للاستجابة للتشتت ورفض الامتصاص قدر الإمكان.
النتيجة هي أن التعكر هو قياس نسبي. يصبح رقمًا مطلقًا فقط من خلال المعايرة مقابل معيار مرجعي، ولهذا السبب يمكن تتبع كل قراءة للتعكر إلى المعيار المستخدم لإنتاجها.
المعايير والوحدات
فورمازين هو المادة المرجعية الأساسية للتعكر. يتم إعداد تعليقات فورمازين في تركيزات محددة وتعيين قيم معبر عنها في NTU (وحدات التعكر النيفلومتري). تم استبدال تحضيرات فورمازين المستقرة – فورمازين معلق في مصفوفة بوليمر – إلى حد كبير بالفورمازين الطازج في الميدان لأنها تحتفظ بقيمتها لفترة أطول بكثير وأسهل في التعامل معها بأمان.
FNU (وحدات النيفلومتري للفورمازين) تُستخدم عندما يتم القياس وفقًا لطريقة ISO، التي تحدد هندسة جهاز مختلفة عن طريقة EPA. الوحدتان متساويتان عدديًا حيث يفي الجهاز بالمعيار المعني، لكن المعايير ليست قابلة للتبادل في تصريح، لذا من الجيد معرفة أيهما ينطبق على حد التصريف المعني.
هندسة القياس
قياس النيفلومتري
تقيس أجهزة النيفلومتري الضوء المتشتت بزاوية 90° بالنسبة للشعاع الساقط. يتبع القياس ISO 7027 وEPA Method 180.1، التي تحدد مصدر الضوء، هندسة الكاشف، ومتطلبات المعايرة لقياس التعكر التنظيمي. الكشف بزاوية 90° هو الأكثر حساسية لحجم الجسيمات التي تهيمن على المراقبة في التوضيح والترشيح، ولهذا السبب تعتبر هذه الهندسة هي الهندسة الافتراضية لتطبيقات المياه العادمة ومياه الشرب.
يختلف اختيار مصدر الضوء بين الطرق. تحدد ISO 7027 مصدرًا قريبًا من الأشعة تحت الحمراء عند 860 نانومتر، بينما تحدد EPA 180.1 مصباح تنغستن في النطاق المرئي. يتمتع المصدر القريب من الأشعة تحت الحمراء بميزة عملية في المياه العادمة النسيجية: يمتص اللون المذاب بشدة في الطيف المرئي، لذا فإن جهاز 860 نانومتر يرى تداخلًا أقل بكثير من اللون مقارنةً بجهاز الضوء المرئي.
قياس الضوء المنقول (المخفف)
تقيس الأجهزة المخففة فقدان الكثافة عبر العينة بدلاً من الضوء المتشتت جانبيًا. هذه الهندسة مفيدة للتعكر العالي جدًا، حيث تشبع التشتت بزاوية 90°، وتقدم قراءة تستجيب لتركيز الجسيمات عبر المسار بالكامل بدلاً من التشتت من حجم صغير واحد. بالنسبة للمياه العادمة النسيجية ذات الحمل العالي من الصبغة، يتأثر قياس الضوء المنقول بشدة بامتصاص اللون، ويجب تصحيحه أو تقييده على عينات معروفة بأنها منخفضة في اللون.
اختيار هندسة لمياه صبغ الأقمشة
يجعل الجمع بين اللون والمواد الصلبة في المياه العادمة النسيجية اختيار مصدر الضوء أكثر أهمية من الهندسة في العديد من التركيبات. يشتت سائل الصبغة الداكن بقوة عند 90° ولكنه أيضًا يمتص الشعاع الساقط، مما سيقرأ مرتفعًا على جهاز الضوء المرئي لأن الامتصاص يزيل الضوء الذي كان سيتم قياسه كضوء منقول – ثم تنجرف المعايرة في كل مرة يتغير فيها وصفة الصبغة. يزيل جهاز النيفلومتري 860 نانومتر معظم هذه المشكلة، لكنه لا يزال يتعين التحقق منه مقابل المياه العادمة الفعلية، لأن بعض فئات الصبغة تمتص في النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء أيضًا.
الإجابة العملية هي جهاز نيفلومتري بمصدر قريب من الأشعة تحت الحمراء، مثبت في نقطة عينة حيث يكون الحمل من الصبغة مشابهًا لما ينطبق عليه حد التصريف – عادةً بعد التوضيح، حيث تمت إزالة اللون إلى حد كبير وتكون قراءة التعكر مهيمنة بواسطة المواد الصلبة المتبقية.
بناء المستشعر
يتكون مستشعر التعكر العامل من أكثر من مصدر ضوء وكاشف:
- مصدر LED قريب من الأشعة تحت الحمراء لرفض اللون، متوافق مع ISO 7027 حيث يشير التصريح إلى هذا المعيار
- نوافذ بصرية من الزجاج أو الياقوت، مع تفضيل الياقوت في التيارات الكاشطة أو ذات المواد الصلبة العالية
- غرفة قياس مصممة لتقليل الفقاعات، حيث أن الهواء المدخل يشتت الضوء بكفاءة أكبر بكثير من المواد الصلبة التي يتم قياسها وهو السبب الأكثر شيوعًا للقراءات الخاطئة
- آلية تنظيف – ممسحة أو نظام نفخ هوائي تلقائي، وهو العنصر الذي يحدد ما إذا كان الجهاز سيبقى دقيقًا بين المعايرات
- إخراج رقمي لنظام التحكم، مع القياس الخام وحالة التشخيص متاحة لتشخيص الأعطال
يستحق نظام التنظيف مزيدًا من الاهتمام أكثر مما يحصل عليه عادة. يقوم مستشعر التعكر في المياه العادمة النسيجية بقياس الضوء من خلال نافذة ستغطيها النمو البيولوجي والزيت والألياف الدقيقة في غضون أيام. يفشل أفضل تصميم بصري إذا كانت النافذة ملوثة، وعادةً ما تكون وحدة المسح هي الفرق بين جهاز يعمل موسمًا دون تدخل وجهاز يحتاج إلى تنظيف يدوي كل أسبوع.
ممارسة المعايرة
التعكر هو قياس نسبي، لذا تحدد انضباط المعايرة ما إذا كانت الأرقام تعني شيئًا.
معايرة المصنع ضد الفورمازين تحدد استجابة الجهاز الأساسية عبر نطاقه. يجب تسليم هذا مع شهادة تحدد المعيار والطريقة المستخدمة.
التحقق من المعيار الثانوي. يتدهور المعيار الأساسي ويكون من الصعب التعامل معه، لذا تستخدم الفحوصات الروتينية معيارًا صلبًا ثانويًا مستقرًا. تحقق منه أسبوعيًا خلال التشغيل الأولي وشهريًا بعد ذلك. هذه فحص، وليست معايرة – فهي تتحقق من أن الجهاز لم ينحرف، وهي سريعة بما يكفي لتتم بشكل روتيني.
التحقق المتبادل ضد جهاز قياس التعكر المختبري. كل ربع سنة، قارن الجهاز عبر الإنترنت مع جهاز قياس التعكر في المختبر على عينة أخذت من نفس النقطة. هذا يلتقط الانحراف في المعيار الثانوي نفسه ويؤكد أن القراءة عبر الإنترنت قابلة للمقارنة مع ما يبلغه المختبر لنفس المياه.
سجل كل شيء. نتائج التحقق، أحداث التنظيف، وتعديلات المعايرة هي الأدلة على أن الجهاز كان صالحًا في أي يوم معين – وهو ما يهم إذا تم التشكيك في نتيجة التصريف.
أين يتم التركيب في مصنع المياه العادمة النسيجية
تغطي أربع نقاط قياس تقريبًا جميع الاحتياجات التشغيلية والامتثالية:
- مخرج جهاز التوضيح – النقطة الأساسية للتحكم في جرعات المواد المساعدة والمخثرات، وأول إشارة على أن أداء الترسيب قد تغير
- مخرج فلتر الرمل أو الوسائط المتعددة – يتحقق من أن الترشيح يعمل ويتنبأ بما يصل إلى مرحلة الغشاء
- تغذية الغشاء – تحمي الأغشية من خلال اكتشاف المواد الصلبة التي تنتقل من المعالجة الأولية upstream
- التصريف النهائي أو حل إعادة الاستخدام – قياس الامتثال، حيث تحدد جودة المياه ما إذا كان إعادة الاستخدام ممكنًا
توفير جهاز واحد فقط عند نقطة التصريف يعطي بيانات الامتثال ولكن لا يوفر معلومات تحكم. يتم اتخاذ قرارات الجرعات التي تحدد نتيجة التصريف في جهاز التوضيح، لذا فإن القياس هناك هو ما يسمح بإدارة النتيجة بدلاً من مجرد الإبلاغ عنها.
مشاكل ميدانية شائعة
تغليف الألياف حول الممسحة. تحمل المياه العادمة النسيجية الوبر وقطع الألياف التي تعلق على عمود الممسحة وتمنعها من الدوران. الحل هو ميكانيكي: تحقق من الممسحة في كل زيارة خدمة واعتبر تصميم ممسحة مع عمود محكم أو ترتيب تنظيف لا يقدم نقطة جذب.
الانحراف البصري من التغطية. تغطي الصبغة والزيت والأغشية الحيوية النوافذ وتقلل من كثافة المصدر التي تصل إلى الكاشف، مما يقرأ كقيمة تعكر متدنية – وضع فشل يتشابه مع التحسن. يزيل التنظيف الدوري باستخدام حمض الستريك المخفف القشور المعدنية، ويتعامل الهيبوكلوريت الصوديوم المخفف مع الأغشية البيولوجية. جدولة التنظيف بدلاً من الانتظار حتى تبدو القراءة خاطئة.
تداخل الرغوة. تمر الرغوة عبر غرفة القياس وتشتت الضوء وتنتج ذروات غير مرتبطة بالمواد الصلبة. تزيل بئر السكون أو حلقة إزالة الغاز قبل المستشعر معظم إدخال الهواء وتسمح للفقاعات بالهروب قبل القياس.
تداخل الصبغة في العينات ذات اللون العالي. حيث يجب أن يحدث القياس قبل إزالة اللون، يقلل جهاز 860 نانومتر ولكن لا يلغي التأثير. النهج الصادق هو التحقق من الارتباط مقابل القياس المختبري لكل فئة صبغة رئيسية ومعرفة أين يمكن الوثوق بالجهاز وأين لا يمكن.
التدفق والترسيب. يسمح حجرة القياس ذات التدفق غير الكافي للمواد الصلبة بالترسيب على البصريات؛ التدفق المفرط يدخل الهواء. تحدد معظم أجهزة الاستشعار التي تمر عبرها تدفقًا محددًا لسرعة التشغيل لهذا السبب بالضبط.
استخدام التعكر مع معلمات أخرى
تصبح قراءات التعكر أكثر فائدة جنبًا إلى جنب مع المعلمات التي تفسرها:
- التعكر مع COD يميز الحمل العضوي عن المواد الصلبة الخاملة، وهو ما يهم لكل من التحكم في المعالجة وحدود التصريح
- التعكر مع pH يربط انتقال المواد الصلبة بكيمياء التخثر، حيث تحدد نقطة ضبط pH ما إذا كان المخثر يعمل على الإطلاق
- التعكر مع الموصلية يفصل مشاكل المواد الصلبة عن مشاكل الأملاح المذابة، وهو التمييز الذي يحدد ما إذا كانت تيارات إعادة الاستخدام مقبولة في الأسفل
تميل المصانع التي تنتقل من فحوصات التعكر اليدوية الدورية إلى القياس المتصل إلى تقليل استهلاك المخثر، لأن الجرعات يمكن تقليمها مع انخفاض المواد الصلبة في المدخل بدلاً من الاحتفاظ بها بمعدل مصمم للحالة الأسوأ. يعتمد حجم التوفير على مدى اختلاف المياه العذبة وحمل المياه العادمة في الموقع، ويجب تحديده من سجلات الجرعات الخاصة بالمصنع عبر مجموعة كاملة من ظروف التشغيل.
الخاتمة
يبدو قياس التعكر بسيطًا بشكل خادع: أضئ الضوء، قياس التشتت، قراءة الرقم. في المياه العادمة النسيجية، البساطة هي الفخ. اللون، الألياف، الرغوة، والأغشية الحيوية جميعها تدفع القراءة بعيدًا عن القيمة التي تهم، ولا يكسب الجهاز مكانه إلا إذا كانت الهندسة، ومصدر الضوء، ونظام التنظيف، وروتين المعايرة جميعها متطابقة مع المياه التي يتم قياسها.
تقوم شركة Shanghai ChiMay بتوريد مستشعرات التعكر، وأجهزة الإرسال، وأجهزة مراقبة جودة المياه متعددة المعلمات لتطبيقات المياه العادمة النسيجية ومعالجة المياه الصناعية.
“`
