Hoe wordt de troebelheid van water gemeten?

Wat is troebelheid?

Troebelheid is een maatstaf voor de troebelheid of wazigheid van een vloeistof. Deze maat wordt vaak gebruikt om de waterkwaliteit te beoordelen in natuurlijke wateren – zoals rivieren, meren en oceanen – en in waterzuiveringssystemen. Troebelheid ontstaat door de aanwezigheid van zwevende deeltjes, waaronder slib, algen, plankton en industriële bijproducten, die het licht dat door de waterkolom gaat, verstrooien.
Troebelheid wordt doorgaans gekwantificeerd in nefelometrische turbiditeitseenheden (NTU), waarbij hogere waarden duiden op een grotere wateropaciteit. Deze eenheid is gebaseerd op de hoeveelheid licht die wordt verstrooid door de in het water zwevende deeltjes, gemeten met een nefelometer. De nefelometer schijnt een lichtbundel door het monster en detecteert het licht dat onder een hoek van 90 graden door de zwevende deeltjes wordt verstrooid. Hogere NTU-waarden duiden op een grotere troebelheid, oftewel troebelheid, in het water. Lagere NTU-waarden duiden op helderder water.
Bijvoorbeeld: helder water kan een NTU-waarde hebben die dicht bij 0 ligt. Drinkwater, dat aan veiligheidsnormen moet voldoen, heeft doorgaans een NTU van minder dan 1. Water met een hoge vervuilingsgraad of zwevende deeltjes kan NTU-waarden hebben die in de honderden of duizenden lopen.

Waarom wordt de troebelheid van de waterkwaliteit gemeten?

Een verhoogde troebelheid kan verschillende nadelige effecten hebben:
1) Verminderde lichtpenetratie: Dit belemmert de fotosynthese in waterplanten en verstoort daarmee het bredere aquatische ecosysteem dat afhankelijk is van de primaire productiviteit.
2) Verstopping van filtratiesystemen: zwevende vaste stoffen kunnen filters in waterzuiveringsinstallaties verstoppen, waardoor de operationele kosten toenemen en de zuiveringsefficiëntie afneemt.
3) Associatie met verontreinigende stoffen: Deeltjes die troebelheid veroorzaken, dienen vaak als drager voor schadelijke verontreinigingen, zoals pathogene micro-organismen, zware metalen en giftige chemicaliën, die een risico vormen voor zowel de gezondheid van het milieu als de gezondheid van de mens.
Samenvattend kan gesteld worden dat troebelheid een belangrijke indicator is voor het beoordelen van de fysieke, chemische en biologische integriteit van waterbronnen, met name binnen het kader van milieumonitoring en volksgezondheid.
Wat is het principe van troebelheidsmeting?

Het principe van troebelheidsmeting is gebaseerd op de verstrooiing van licht wanneer het door een watermonster met zwevende deeltjes stroomt. Wanneer licht met deze deeltjes interageert, wordt het in verschillende richtingen verstrooid, en de intensiteit van het verstrooide licht is recht evenredig met de concentratie van de aanwezige deeltjes. Een hogere deeltjesconcentratie resulteert in een verhoogde lichtverstrooiing, wat leidt tot een grotere troebelheid.

het principe van troebelheidsmeting

Het proces kan worden onderverdeeld in de volgende stappen:
Lichtbron: Een lichtstraal, meestal afkomstig van een laser of LED, wordt door het watermonster gericht.
Zwevende deeltjes: terwijl het licht zich door het monster voortplant, zorgen zwevende deeltjes (zoals sediment, algen, plankton of verontreinigende stoffen) ervoor dat het licht in meerdere richtingen wordt verstrooid.
Detectie van verstrooid licht: Anefelometer, het instrument dat wordt gebruikt voor het meten van troebelheid, detecteert het licht dat onder een hoek van 90 graden ten opzichte van de invallende bundel wordt verstrooid. Deze hoekdetectie is de standaardmethode vanwege de hoge gevoeligheid voor door deeltjes veroorzaakte verstrooiing.
Meting van de intensiteit van verstrooid licht: De intensiteit van het verstrooide licht wordt gekwantificeerd, waarbij een hogere intensiteit duidt op een hogere concentratie zwevende deeltjes en dus een hogere troebelheid.
Berekening van troebelheid: De gemeten intensiteit van het verstrooide licht wordt omgezet in Nephelometric Turbidity Units (NTU), wat resulteert in een gestandaardiseerde numerieke waarde die de mate van troebelheid weergeeft.
Hoe wordt de troebelheid van water gemeten?

Het meten van troebelheid van water met behulp van optische troebelheidssensoren is een veelgebruikte praktijk in moderne industriële toepassingen. Meestal is een multifunctionele troebelheidsanalysator nodig om realtime metingen weer te geven, periodieke automatische sensorreiniging mogelijk te maken en waarschuwingen te activeren bij afwijkende meetwaarden, waardoor naleving van de waterkwaliteitsnormen wordt gewaarborgd.

Online troebelheidssensor (meetbaar zeewater)

Verschillende operationele omgevingen vereisen verschillende oplossingen voor troebelheidsmonitoring. In residentiële secundaire waterleidingsystemen, waterzuiveringsinstallaties en bij de in- en uitlaatpunten van drinkwaterinstallaties worden overwegend laagfrequente troebelheidsmeters met hoge precisie en smalle meetbereiken gebruikt. Dit komt door de strenge eisen voor lage troebelheidsniveaus in deze omgevingen. Zo schrijft de regelgeving voor leidingwater bij de uitlaat van zuiveringsinstallaties in de meeste landen een troebelheidsniveau van minder dan 1 NTU voor. Hoewel het testen van zwembadwater minder gebruikelijk is, vereist het, wanneer het wordt uitgevoerd, ook zeer lage troebelheidsniveaus, waarvoor doorgaans het gebruik van laagfrequente troebelheidsmeters vereist is.

laagbereik troebelheidsmeters TBG-6188T

Toepassingen zoals afvalwaterzuiveringsinstallaties en lozingspunten van industrieel afvalwater vereisen daarentegen troebelheidsmeters met een hoog meetbereik. Water in deze omgevingen vertoont vaak aanzienlijke schommelingen in de troebelheid en kan aanzienlijke concentraties zwevende deeltjes, colloïdale deeltjes of chemische neerslag bevatten. Troebelheidswaarden overschrijden vaak de bovenste meetlimieten van instrumenten met een ultralaag meetbereik. Zo kan de troebelheid van het influent van een afvalwaterzuiveringsinstallatie enkele honderden NTU bereiken, en zelfs na primaire zuivering blijft monitoring van troebelheidsniveaus in de tientallen NTU noodzakelijk. Troebelheidsmeters met een hoog meetbereik werken doorgaans op basis van de verhouding tussen de intensiteit van verstrooid en doorgelaten licht. Door gebruik te maken van technieken voor dynamische bereikuitbreiding bereiken deze instrumenten meetmogelijkheden van 0,1 NTU tot 4000 NTU, met behoud van een nauwkeurigheid van ±2% van de volledige schaal.

Industriële online troebelheidsanalysator

In gespecialiseerde industriële contexten, zoals de farmaceutische industrie en de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, worden nog hogere eisen gesteld aan de nauwkeurigheid en langetermijnstabiliteit van troebelheidsmetingen. Deze industrieën maken vaak gebruik van dual-beam troebelheidsmeters, die een referentiebundel gebruiken om verstoringen veroorzaakt door variaties in de lichtbron en temperatuurschommelingen te compenseren en zo een consistente meetbetrouwbaarheid te garanderen. Zo moet de troebelheid van water voor injectie doorgaans onder de 0,1 NTU worden gehouden, wat strenge eisen stelt aan de gevoeligheid en interferentieweerstand van het instrument.
Bovendien worden moderne systemen voor troebelheidsmonitoring, dankzij de vooruitgang van Internet of Things (IoT), steeds intelligenter en meer genetwerkt. Integratie van 4G/5G-communicatiemodules maakt realtime transmissie van troebelheidsgegevens naar cloudplatforms mogelijk, wat monitoring op afstand, data-analyse en geautomatiseerde waarschuwingen mogelijk maakt. Zo heeft een gemeentelijke waterzuiveringsinstallatie een intelligent systeem voor troebelheidsmonitoring geïmplementeerd dat troebelheidsgegevens aan de uitlaat koppelt aan het waterdistributiesysteem. Bij detectie van abnormale troebelheid past het systeem automatisch de dosering van chemicaliën aan, wat resulteert in een verbetering van de naleving van de waterkwaliteit van 98% naar 99,5%, samen met een vermindering van het chemicaliënverbruik met 12%.
Is troebelheid hetzelfde concept als totale zwevende vaste stoffen?

Troebelheid en totale zwevende vaste stoffen (TSS) zijn verwante begrippen, maar ze zijn niet hetzelfde. Beide hebben betrekking op deeltjes die in water zweven, maar ze verschillen in wat ze meten en hoe ze worden gekwantificeerd.
Troebelheid is een maatstaf voor de optische eigenschappen van water, met name voor de hoeveelheid licht die door zwevende deeltjes wordt verstrooid. Het meet niet direct de hoeveelheid deeltjes, maar eerder hoeveel licht door die deeltjes wordt geblokkeerd of afgebogen. Troebelheid wordt niet alleen beïnvloed door de concentratie van deeltjes, maar ook door factoren als de grootte, vorm en kleur van de deeltjes, evenals de golflengte van het licht dat bij de meting wordt gebruikt.

Industriële meter voor totale zwevende vaste stoffen (TSS)

Totaal zwevende vaste stoffen(TSS) meet de werkelijke massa van zwevende deeltjes in een watermonster. Het kwantificeert het totale gewicht van de vaste stoffen die in het water zweven, ongeacht hun optische eigenschappen.
TSS wordt gemeten door een bekend volume water te filteren door een filter (meestal een filter met een bekend gewicht). Nadat het water is gefilterd, worden de vaste stoffen die op het filter achterblijven, gedroogd en gewogen. De uitkomst wordt uitgedrukt in milligram per liter (mg/l). TSS houdt rechtstreeks verband met de hoeveelheid zwevende deeltjes, maar geeft geen informatie over de deeltjesgrootte of hoe de deeltjes licht verstrooien.
Belangrijkste verschillen:
1）Aard van de meting:
Troebelheid is een optische eigenschap (hoe licht wordt verstrooid of geabsorbeerd).
TSS is een fysische eigenschap (de massa van deeltjes die in water zweven).
2) Wat ze meten:
Troebelheid geeft aan hoe helder of troebel het water is, maar zegt niets over de daadwerkelijke hoeveelheid vaste deeltjes.
Met TSS kunt u direct de hoeveelheid vaste stoffen in het water meten, ongeacht hoe helder of troebel het water eruitziet.
3）Eenheden:
Troebelheid wordt gemeten in NTU (Nephelometric Turbidity Units).
TSS wordt gemeten in mg/L (milligram per liter).
Zijn kleur en troebelheid hetzelfde?

Kleur en troebelheid zijn niet hetzelfde, maar ze beïnvloeden wel allebei het uiterlijk van het water.

Waterkwaliteit online kleurmeter

Dit is het verschil:
Kleur verwijst naar de tint van het water die wordt veroorzaakt door opgeloste stoffen, zoals organisch materiaal (zoals rottende bladeren) of mineralen (zoals ijzer of mangaan). Zelfs helder water kan kleur hebben als het gekleurde verbindingen bevat die erin zijn opgelost.
Troebelheid heeft betrekking op de troebelheid of wazigheid van water die wordt veroorzaakt door zwevende deeltjes, zoals klei, slib, micro-organismen of andere fijne vaste stoffen. Het meet in hoeverre de deeltjes het licht verstrooien dat door het water gaat.
Kortom:
Kleur = opgeloste stoffen
Troebelheid = zwevende deeltjes