«`html
Мутность — это единственное наиболее полезное число в очистителе текстильных сточных вод, и это также самое простое число для неправильного измерения. Два завода могут показывать одно и то же значение NTU с помощью двух разных инструментов и иметь совершенно разные значения, потому что мутность не измеряет, сколько твердых частиц содержится в воде — это измерение того, сколько света рассеивает вода. В текстильных сточных водах, где цвет воды меняется с каждой партией красителя, это различие определяет, полезен ли инструмент или вводит в заблуждение.
Этот гид охватывает оптические принципы, лежащие в основе измерения мутности, как построен датчик мутности, как его следует калибровать и устанавливать, а также что обычно идет не так при установке в красильном цехе.
Table of Contents
Что на самом деле измеряет мутность
Мутность количественно определяет оптический эффект взвешенных и коллоидных материалов. Луч света, входящий в образец, теряет интенсивность двумя способами: он поглощается растворенным цветом и рассеивается частицами. Инструменты для измерения мутности разработаны так, чтобы реагировать на рассеяние и как можно больше отвергать поглощение.
Следствием этого является то, что мутность является относительным измерением. Она становится абсолютным числом только через калибровку по сравнению с эталонным стандартом, именно поэтому каждое измерение мутности можно отследить к стандарту, использованному для его получения.
Стандарты и единицы
Формазин является основным эталонным материалом для мутности. Подвески полимера формазина готовятся в определенных концентрациях и получают значения, выраженные в NTU (нефелометрические единицы мутности). Стабилизированные формазиновые препараты — формазин, подвешенный в полимерной матрице — в значительной степени заменили свежеприготовленный формазин в полевых условиях, поскольку они сохраняют свою ценность гораздо дольше и гораздо легче обрабатываются безопасно.
FNU (формазиновые нефелометрические единицы) используется, когда измерение производится в соответствии с методом ISO, который указывает другую геометрию инструмента по сравнению с методом EPA. Эти две единицы численно эквивалентны, когда инструмент соответствует соответствующему стандарту, но стандарты не взаимозаменяемы в разрешении, поэтому стоит знать, какой из них применяется к лимиту сброса.
Геометрия измерения
Нефелометрическое измерение
Нефелометрические инструменты измеряют свет, рассеиваемый под углом 90° к падающему лучу. Измерение соответствует ISO 7027 и методу EPA 180.1, которые указывают источник света, геометрию детектора и требования к калибровке для регуляторного измерения мутности. Обнаружение под углом 90° наиболее чувствительно к диапазону размеров частиц, которые доминируют в мониторинге осветления и фильтрации, именно поэтому это является стандартной геометрией для сточных вод и питьевой воды.
Выбор источника света различается между методами. ISO 7027 указывает источник ближнего инфракрасного диапазона на 860 нм, в то время как EPA 180.1 указывает лампу в видимом диапазоне. Источник ближнего инфракрасного диапазона имеет практическое преимущество в текстильных сточных водах: растворенный краситель сильно поглощает в видимом спектре, поэтому инструмент на 860 нм видит гораздо меньше помех от цвета, чем инструмент на видимом свете.
Измерение ослабленного (переданного) света
Ослабленные инструменты измеряют потерю интенсивности через образец, а не свет, рассеиваемый вбок. Эта геометрия полезна для очень высокой мутности, когда рассеяние под углом 90° насыщается, и она дает показание, которое реагирует на концентрацию частиц по всему пути, а не на рассеяние из одного небольшого объема. Для текстильных сточных вод с высокой нагрузкой красителя измерение переданного света сильно зависит от поглощения цвета, и его необходимо корректировать или ограничивать образцами, известными как низкие по цвету.
Выбор геометрии для сточных вод красильной ванны
Сочетание цвета и твердых частиц в текстильных сточных водах делает выбор источника света более важным, чем геометрия во многих установках. Темный красильный раствор, сильно рассеивающий свет под углом 90°, но также поглощающий падающий луч, будет показывать высокие значения на инструменте с видимым светом, потому что поглощение удаляет свет, который в противном случае был бы измерен как переданный — и калибровка затем смещается каждый раз, когда меняется рецепт красителя. Инструмент на 860 нм устраняет большую часть этой проблемы, но его все равно нужно проверять по сравнению с фактическими сточными водами, поскольку некоторые классы красителей также поглощают в ближнем инфракрасном диапазоне.
Практическим ответом является нефелометрический инструмент с источником ближнего инфракрасного диапазона, установленный на контрольной точке, где нагрузка красителя сопоставима с тем, к чему применяется лимит сброса — обычно после осветления, где цвет в значительной степени был удален, и показание мутности доминируется остаточными твердыми частицами.
Конструкция датчика
Работающий датчик мутности состоит не только из источника света и детектора:
- Источник ближнего инфракрасного светодиода для отклонения цвета, соответствующий ISO 7027, где разрешение ссылается на этот стандарт
- Оптические окна из стекла или сапфира, предпочтительно сапфир в абразивных или высокотвердых потоках
- Измерительная камера, спроектированная для подавления пузырьков, поскольку захваченный воздух рассеивает свет гораздо эффективнее, чем измеряемые твердые частицы, и является самой распространенной причиной ложных показаний
- Механизм очистки — автоматический стеклоочиститель или система воздушного потока, которая является компонентом, определяющим, остается ли инструмент точным между калибровками
- Цифровой выход для системы управления, с доступными сырыми измерениями и диагностическим статусом для диагностики неисправностей
Системе очистки следует уделить больше внимания, чем обычно. Датчик мутности в текстильных сточных водах измеряет свет через окно, которое будет покрыто биологическим ростом, маслом и мелкими волокнами в течение нескольких дней. Лучший оптический дизайн терпит неудачу, если окно загрязнено, и модуль стеклоочистителя обычно является разницей между инструментом, который работает сезон без вмешательства, и тем, который требует ручной очистки каждую неделю.
Практика калибровки
Мутность является относительным измерением, поэтому дисциплина калибровки определяет, имеют ли числа какое-либо значение.
Фабричная калибровка по формазину устанавливает базовый отклик инструмента по всему его диапазону. Это должно быть предоставлено с сертификатом, который идентифицирует стандарт и метод, использованные.
Проверка вторичного стандарта. Первичный стандарт деградирует и неудобен в обращении, поэтому рутинные проверки используют стабильный вторичный твердый стандарт. Проверяйте его еженедельно во время ввода в эксплуатацию и ежемесячно после этого. Это проверка, а не калибровка — она подтверждает, что инструмент не сместился, и она достаточно быстрая, чтобы выполнять ее регулярно.
Перекрестная проверка с настольным турбидиметром. Каждый квартал сравнивайте онлайн-инструмент с лабораторным турбидиметром на выборочном образце из той же точки. Это выявляет смещение во втором стандарте и подтверждает, что онлайн-показание сопоставимо с тем, что лаборатория сообщает для той же воды.
Записывайте все. Результаты проверки, события очистки и корректировки калибровки являются доказательством того, что инструмент был действительным в любой данный день — что имеет значение, если результат сброса ставится под сомнение.
Где установить в текстильном заводе по обработке сточных вод
Четыре контрольные точки охватывают почти все операционные и нормативные потребности:
- Выход из осветлителя — основная контрольная точка для дозирования коагулянта и флокулянта, и самое раннее указание на то, что производительность осаждения изменилась
- Выход из песчаного или мультимедийного фильтра — подтверждает, что фильтрация работает и предсказывает, что достигает стадии мембраны
- Подача на мембрану — защищает мембраны, обнаруживая перенос твердых частиц из предварительной обработки выше по потоку
- Финальный сброс или петля повторного использования — измерение соответствия, и где качество воды определяет, является ли повторное использование жизнеспособным
Установка одного инструмента только в точке сброса дает данные о соответствии, но никакой информации о контроле. Решения о дозировании, которые определяют результат сброса, принимаются на осветлителе, поэтому измерение там позволяет управлять результатом, а не просто сообщать о нем.
Распространенные проблемы на месте
Обмотка волокна вокруг стеклоочистителя. Текстильные сточные воды несут ворс и фрагменты волокна, которые застревают на валу стеклоочистителя и останавливают его вращение. Решение механическое: проверяйте стеклоочиститель при каждом сервисном визите и рассмотрите конструкцию стеклоочистителя с запечатанным валом или систему очистки, которая не представляет собой точку захвата.
Оптическое смещение от покрытия. Краситель, масло и биопленка покрывают окна и уменьшают интенсивность источника, достигающего детектора, что читается как падающее значение мутности — режим отказа, который имитирует улучшение. Периодическая очистка с использованием разбавленной лимонной кислоты удаляет минеральные отложения, а разбавленный гипохлорит натрия справляется с биологическими пленками. Запланируйте очистку, а не ждите, пока показание не станет неправильным.
Помехи от пены. Пена, проходящая через измерительную камеру, рассеивает свет и производит пики, которые не связаны с твердыми частицами. Спокойный колодец или дегазационная кольцевая система перед датчиком удаляет большую часть захваченного воздуха и позволяет пузырькам выйти до измерения.
Помехи от красителя в образцах с высоким цветом. Где измерение должно происходить до обесцвечивания, инструмент на 860 нм уменьшает, но не устраняет эффект. Честный подход — проверить корреляцию с лабораторным измерением для каждого основного класса красителя и знать, где инструмент можно и нельзя доверять.
Поток и осаждение. Измерительная камера с недостаточным потоком позволяет твердым частицам оседать на оптике; чрезмерный поток захватывает воздух. Большинство датчиков с проточным измерением указывают диапазон скорости работы именно по этой причине.
Использование мутности вместе с другими параметрами
Показания мутности становятся гораздо более полезными вместе с параметрами, которые их объясняют:
- Мутность с COD различает органическую нагрузку от инертных твердых частиц, что имеет значение как для контроля обработки, так и для предельных значений разрешения
- Мутность с pH связывает перенос твердых частиц с химией коагуляции, где заданное значение pH определяет, работает ли коагулянт вообще
- Мутность с проводимостью отделяет проблемы с твердыми частицами от проблем с растворенными солями, что является различием, которое определяет, является ли поток повторного использования приемлемым ниже по течению
Заводы, которые переходят от периодических ручных проверок мутности к встроенному измерению, как правило, снижают потребление коагулянта, поскольку дозирование может быть уменьшено по мере снижения твердых частиц в сточных водах, а не удерживаться на уровне, рассчитанном на худший случай. Размер экономии зависит от того, насколько сильно изменяются пресная вода и нагрузка сточных вод на месте, и это должно быть установлено на основе собственных записей дозирования завода в течение полного диапазона условий эксплуатации.
Заключение
Измерение мутности выглядит обманчиво просто: осветите светом, измерьте рассеяние, прочитайте число. В текстильных сточных водах простота является ловушкой. Цвет, волокно, пена и биопленка все отклоняют показание от значения, которое имеет значение, и инструмент заслуживает своего места только если геометрия, источник света, система очистки и процедура калибровки все соответствуют измеряемой воде.
Shanghai ChiMay поставляет датчики мутности, передатчики и многопараметрические инструменты для мониторинга качества воды для текстильных сточных вод и промышленных приложений по обработке воды.
«`
