上海煊仁環(huán)保儀器有限公司
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閱讀：184發(fā)布時間：2025-6-13
飲用水低濁度在線濁度儀技術(shù)概要
幾十年前美國材料實驗協(xié)會（ASTM）聲明：“在為人類設(shè)計的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，使用的水的澄清度很重要"（ASTM 2130 濁度），從此，濁度被很多國家列為水質(zhì)*重要的參數(shù)。高濁度的水往往含有更多對健康不利的微生物和化學物質(zhì)，但即便是低濁度的清澈的水，也不見得就是純凈的，健康的，仍可能含有可溶性重金屬等對人體有害的物質(zhì)。
濁度測試技術(shù)原理較為簡單，成本可控，并可用于連續(xù)測量，即“在線監(jiān)測儀器"。可用于飲用水處理監(jiān)控的濁度測量系統(tǒng)都是根據(jù)EPA 180.1（白光或紅色光源）或ISO 7027（使用紅外光源）標準設(shè)計的。這兩個標準規(guī)定了濁度測試僅應(yīng)檢測和評估在光束和檢測器之間以90度角散射的光。
當前現(xiàn)狀：飲用水水質(zhì)低濁度在線監(jiān)測儀主要分為兩類：
· 比色皿型：水樣流經(jīng)玻璃比色皿，光源和光電二極管在比色皿外部。光電二極管接受散射光后，相關(guān)電子設(shè)備計算出對應(yīng)的濁度測試值。
· 水體內(nèi)置型：傳感器，包括光電二極管位于水體內(nèi)部。
比色皿型 |
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本文比較了這兩類在線監(jiān)測濁度儀，向?qū)Φ蜐岫葴y試感興趣人士提供指導(dǎo)。兩類儀器的主要問題和測試要求，及相對應(yīng)的技術(shù)設(shè)計將進一步描述。我們知道，校準過程會出現(xiàn)的誤差總是導(dǎo)致讀數(shù)偏高而不是偏低，那么兩類儀器出現(xiàn)讀數(shù)不一的情況時，哪個是正確的呢？
在低濁度的測試中，雜散光是誤差的主要來源，導(dǎo)致讀數(shù)偏高。測定區(qū)域中被顆粒物散射的散射光是我們需要測量的光，但在該區(qū)域中還存在被不規(guī)則反射的光，即雜散光，使傳感器接受的信號偏強，產(chǎn)生誤差。[1]
哪種濁度儀受雜散光影響較??？“水體內(nèi)置型"還是“比色皿型"？
· “水體內(nèi)置型"儀器采用多項設(shè)計避免雜散光。這類儀器的傳感器位于水體內(nèi)部，水體內(nèi)部結(jié)構(gòu)本身是黑色的，表面覆有特殊吸光材料，避免產(chǎn)生反射光，一些型號還安裝了“雜光吸收器"。
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干凈/需清潔的比色皿 |
結(jié)論：如果比色皿在測試過程中表現(xiàn)不佳，并且需要額外的花費清潔維護，那在濁度計中避免使用比色皿似乎是更好的選擇。
干凈/需清潔的比色皿
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微小氣泡是濁度測試中的主要誤差來源之一，它們也會散射光引起干擾，卻難以擺脫。為了避免氣泡進入測量區(qū)域，濁度儀采用適當?shù)某龤馀菅b置如氣泡收集器和/或增加水壓結(jié)構(gòu)消除氣泡。[2]
哪類儀器可以更好地避免氣泡？“水體內(nèi)置型"還是“比色皿型"？
· 兩種技術(shù)都可以具有良好而有效的氣泡陷阱或不佳氣泡陷阱。取決于氣泡收集器的具體設(shè)計。
結(jié)論：由于氣泡總是會嚴重干擾測量，因此，在購買新的濁度儀之前應(yīng)進行一些測試?？梢院唵蔚叵蜻M液管中注入多氣泡的液體，在操作手冊中提示的*佳流量條件下，濁度計不應(yīng)出現(xiàn)氣泡。諸如“已連接氣泡收集器"或“測試結(jié)果中的氣泡誤差已在計算中消除"之類的陳述可通過測試驗證。
正如炎熱的天氣中冷飲外壁掛了一層水珠，每當空氣中的水氣碰到較冷的表面時，會發(fā)生冷凝。飲用水廠中的水溫總是低于空氣，因此濕氣會凝結(jié)在玻璃或光學表面上。冷凝會產(chǎn)生雜散光，產(chǎn)生較高的濁度讀數(shù)。
哪類儀器可以更好地避免冷凝？“水體內(nèi)置型"還是“比色皿型"？
· “水體內(nèi)置型"儀器的傳感器位于水體中，收集散射光的透鏡也在水中，因此透鏡外側(cè)不會發(fā)生凝結(jié)。透鏡的內(nèi)側(cè)即光源一側(cè)是空氣含量很小的密閉空間，不易產(chǎn)生凝結(jié)。
· “比色皿型"儀器使用干燥劑除濕。儀器必須正確密封，否則干燥劑可能會迅速浸透。干燥劑會飽和，操作人員需要定期更換，在濕度較高的熱帶國家應(yīng)更頻繁地更換干燥劑，否則測量結(jié)果會因為水氣冷凝而讀數(shù)過高。
結(jié)論：使用干燥劑造成兩個問題，一是必須定期購買更換，二是存在無法檢測到其耗盡或儀器密封件泄漏的風險。“流通體"儀器不存在類似問題。
響應(yīng)時間反映了儀器在采樣點對濁度的初始變化的響應(yīng)速度。這一參數(shù)在容易發(fā)生事故的過濾系統(tǒng)很重要，需要儀器檢測到水樣濁度的突然變化。在許多我們不希望信號突然變化的應(yīng)用中，響應(yīng)時間并不重要，有時還會使用所謂的“平均功能"甚至將響應(yīng)時間增長以平滑信號。例如在30秒或60秒期間不顯示實際測量值，而是該時間段內(nèi)測量值的平均值。
濁度測試中的響應(yīng)時間并不取決于傳感器，光學傳感器反應(yīng)非?？?，時長可以忽略。響應(yīng)時間僅取決于水的體積和流量，實際被測水樣需要流經(jīng)進水管及測量室到達光學傳感器，相關(guān)的水量是進水管和儀器測量室內(nèi)的水量。
哪類儀器具有更短的響應(yīng)時間？ “水體內(nèi)置型"還是“比色皿型"？
· “水體內(nèi)置型"中的水量可以是舊的儀器的10倍，甚至比“比色皿型"中的水量多30倍，其流速通常是"比色皿型“流量計中的3倍。在水流進水管路較短時，“比色皿型“的響應(yīng)速度會更快。
· 儀器的響應(yīng)時間通常沒有明確定義，T90以秒為單位，表示達到信號變化的90%所需時間。 T10表示打到10％的信號變化的時間。較舊的儀器通常會在其規(guī)格中顯示T10時間，數(shù)字較小。
結(jié)論：如果需要縮短響應(yīng)時間，請將流速提高到操作手冊規(guī)定范圍的*大值，減小進水管路距離。在上述條件下，“比色皿型"濁度儀的響應(yīng)速度比“水體內(nèi)置型"快3倍。
校準是濁度計保持精度的重要步驟。美國（USEPA）要求每季度對濁度計進行一次校準。濁度計通常用上等濁度標準液校準，例如福爾馬肼或福爾馬肼標準品的穩(wěn)定形式。[2]標準物的價格較高，若需要頻繁校準，可使用經(jīng)過校準的實驗室濁度計進行取樣并測量。（在線濁度儀中測量的水相同的時間和位置采集樣品，確保樣品具有代表性，儀器本身若帶有采樣點會更方便）。
哪類儀器校準更方便、準確？ “水體內(nèi)置型"還是“比色皿型"？
· 將“水體內(nèi)置型"儀器中的水樣換成標準液即可校準儀器，儀器制造商可提供20 NTU或5 NTU標準液。由于每季度只要校準一次，因此通常操作員會在校準前清潔儀器，儀器可連續(xù)運行三個月無需其他維護。
· 在“比色皿型"儀器中，校準過程更為簡單。將測試比色皿取出，放入制造商提供的裝有標準液的比色皿，即可校準。不過，由于在校準過程中已卸下并更換了測量單元，測試比色皿沒有參與校準。上文提到比色皿可導(dǎo)致多種誤差和干擾，因此之一方法的校準準確性難以定論。
結(jié)論：每年用上等標準物對整個系統(tǒng)進行4次校準好過忽略系統(tǒng)中*敏感的部分—比色皿進行多次簡單校準。
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