Hoe wordt de troebelheid van water gemeten?

Wat is troebelheid?

Troebelheid is een maat voor de mate van ondoorzichtigheid van een vloeistof en wordt vaak gebruikt om de waterkwaliteit te beoordelen in natuurlijke waterlichamen – zoals rivieren, meren en oceanen – maar ook in waterzuiveringsinstallaties. Het ontstaat door de aanwezigheid van zwevende deeltjes, waaronder slib, algen, plankton en industriële bijproducten, die het licht dat door de waterkolom gaat, verstrooien.
De troebelheid wordt doorgaans uitgedrukt in nephelometrische troebelheidseenheden (NTU), waarbij hogere waarden een grotere wateropaciteit aangeven. Deze eenheid is gebaseerd op de hoeveelheid licht die wordt verstrooid door de deeltjes die in het water zweven, zoals gemeten met een nephelometer. De nephelometer schijnt een lichtstraal 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 van 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-waarde van minder dan 1. Water met een hoge mate van vervuiling of zwevende deeltjes kan NTU-waarden hebben die in de honderden of duizenden lopen.

Waarom de troebelheid van het water meten?

Verhoogde troebelheid kan leiden tot diverse nadelige effecten:
1) Verminderde lichtpenetratie: Dit belemmert de fotosynthese in waterplanten, waardoor het bredere aquatische ecosysteem dat afhankelijk is van primaire productiviteit, wordt verstoord.
2) Verstopping van filtersystemen: Zwevende deeltjes kunnen filters in waterzuiveringsinstallaties verstoppen, waardoor de operationele kosten stijgen en de zuiveringsefficiëntie afneemt.
3) Associatie met verontreinigende stoffen: Deeltjes die troebelheid veroorzaken, fungeren vaak als dragers van schadelijke verontreinigingen, zoals pathogene micro-organismen, zware metalen en giftige chemicaliën, wat risico's met zich meebrengt voor zowel het milieu als de menselijke gezondheid.
Samenvattend is troebelheid een cruciale indicator voor het beoordelen van de fysieke, chemische en biologische integriteit van waterbronnen, met name binnen milieumonitoring en de 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 gaat. Wanneer licht met deze deeltjes in wisselwerking treedt, wordt het in verschillende richtingen verstrooid en is de intensiteit van het verstrooide licht rechtstreeks 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: Wanneer het licht zich door het monster voortplant, zorgt zwevend materiaal – zoals sediment, algen, plankton of verontreinigende stoffen – ervoor dat het licht in meerdere richtingen wordt verstrooid.
Detectie van verstrooid licht: eennefelometerHet instrument dat gebruikt wordt 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 hogere intensiteiten wijzen op een hogere concentratie zwevende deeltjes en bijgevolg een hogere troebelheid.
Troebelheidsberekening: De gemeten intensiteit van het verstrooide licht wordt omgezet in nefelometrische troebelheidseenheden (NTU), wat een gestandaardiseerde numerieke waarde oplevert die de mate van troebelheid weergeeft.
Waarmee wordt de troebelheid van water gemeten?

Het meten van de troebelheid van water met behulp van optische troebelheidssensoren is een veelgebruikte methode in moderne industriële toepassingen. Doorgaans is een multifunctionele troebelheidsanalysator nodig die realtime metingen weergeeft, periodieke automatische sensorreiniging mogelijk maakt en waarschuwingen geeft bij afwijkende waarden, waardoor de naleving van de waterkwaliteitsnormen wordt gewaarborgd.

Online troebelheidssensor (meetbaar zeewater)

Verschillende operationele omgevingen vereisen verschillende oplossingen voor het meten van troebelheid. In secundaire waterleidingnetten voor woningen, waterzuiveringsinstallaties en bij de in- en uitlaatpunten van drinkwatervoorzieningen worden overwegend troebelheidsmeters met een laag meetbereik, hoge precisie en een smal meetbereik gebruikt. Dit komt door de strenge eisen voor lage troebelheidsniveaus in deze omgevingen. In de meeste landen schrijft de wettelijke norm voor leidingwater bij de uitgang van waterzuiveringsinstallaties bijvoorbeeld een troebelheidsniveau van minder dan 1 NTU voor. Hoewel het testen van zwembadwater minder vaak voorkomt, vereist het, indien uitgevoerd, ook zeer lage troebelheidsniveaus, waardoor doorgaans troebelheidsmeters met een laag meetbereik nodig zijn.

Troebelheidsmeters voor lage bereiken TBG-6188T

Daarentegen vereisen toepassingen zoals afvalwaterzuiveringsinstallaties en lozingspunten van industrieel afvalwater troebelheidsmeters met een hoog meetbereik. Water in deze omgevingen vertoont vaak aanzienlijke schommelingen in troebelheid en kan aanzienlijke concentraties zwevende deeltjes, colloïdale deeltjes of chemische neerslag bevatten. De troebelheidswaarden overschrijden vaak de bovengrens van ultralage-bereik instrumenten. Zo kan de influenttroebelheid bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie oplopen tot enkele honderden NTU, en zelfs na de primaire behandeling blijft monitoring van troebelheidsniveaus in de orde van 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 dynamische bereikvergrotingstechnieken bereiken deze instrumenten meetbereiken 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 de stabiliteit op lange termijn van troebelheidsmetingen. Deze industrieën maken vaak gebruik van dual-beam troebelheidsmeters, die een referentiestraal bevatten om verstoringen door variaties in de lichtbron en temperatuurschommelingen te compenseren, waardoor een consistente meetbetrouwbaarheid wordt gegarandeerd. Zo moet de troebelheid van water voor injectie doorgaans onder de 0,1 NTU blijven, wat strenge eisen stelt aan de gevoeligheid en storingsbestendigheid van het instrument.
Bovendien worden moderne systemen voor het monitoren van troebelheid, dankzij de vooruitgang in de Internet of Things (IoT)-technologie, steeds intelligenter en meer verbonden. De integratie van 4G/5G-communicatiemodules maakt realtime overdracht van troebelheidsgegevens naar cloudplatformen mogelijk, wat monitoring op afstand, data-analyse en geautomatiseerde waarschuwingsmeldingen vergemakkelijkt. Zo heeft een gemeentelijke waterzuiveringsinstallatie een intelligent systeem voor het monitoren van troebelheid geïmplementeerd dat de gegevens over de troebelheid bij de uitstroom koppelt aan het waterdistributiesysteem. Bij detectie van abnormale troebelheid past het systeem automatisch de chemische dosering aan, wat resulteert in een verbetering van de waterkwaliteit van 98% naar 99,5% en een vermindering van het chemicaliënverbruik met 12%.
Is troebelheid hetzelfde concept als de totale hoeveelheid zwevende deeltjes?

Troebelheid en totale zwevende deeltjes (TSS) zijn verwante begrippen, maar ze zijn niet hetzelfde. Beide verwijzen naar de hoeveelheid deeltjes die in water zweven, maar ze verschillen in wat ze meten en hoe ze worden gekwantificeerd.
Troebelheid meet de optische eigenschap van water, met name hoeveel licht wordt verstrooid door zwevende deeltjes. 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 zoals 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 deeltjes (TSS)

Totaal zwevende deeltjesTSS (Total Suspended Stimulation) 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 door een filter te filteren (meestal een filter met een bekend gewicht). Nadat het water is gefilterd, worden de vaste stoffen die op het filter zijn achtergebleven gedroogd en gewogen. Het resultaat wordt uitgedrukt in milligram per liter (mg/L). TSS is rechtstreeks gerelateerd aan 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 de deeltjes die in water zweven).
2) Wat ze meten:
De troebelheid geeft een indicatie van hoe helder of troebel het water is, maar geeft geen daadwerkelijke hoeveelheid vaste stoffen weer.
TSS geeft een directe meting van de hoeveelheid vaste stoffen in het water, ongeacht hoe helder of troebel het eruitziet.
3) Eenheden:
De troebelheid wordt gemeten in NTU (Nephelometrische Troebelheidseenheden).
TSS wordt gemeten in mg/L (milligram per liter).
Zijn kleur en troebelheid hetzelfde?

Kleur en troebelheid zijn niet hetzelfde, hoewel beide het uiterlijk van water beïnvloeden.

Online waterkwaliteitsmeter met kleurenmeter

Het verschil zit hem hierin:
Kleur verwijst naar de tint of nuance van het water, veroorzaakt door opgeloste stoffen, zoals organisch materiaal (bijvoorbeeld rottende bladeren) of mineralen (zoals ijzer of mangaan). Zelfs helder water kan een kleur hebben als het opgeloste gekleurde verbindingen bevat.
Troebelheid verwijst naar de mate van ondoorzichtigheid van water, veroorzaakt door zwevende deeltjes zoals klei, slib, micro-organismen of andere fijne vaste stoffen. Het meet in hoeverre de deeltjes het licht dat door het water gaat, verstrooien.
Kortom:
Kleur = opgeloste stoffen
Troebelheid = zwevende deeltjes