Miten TSS-anturi toimii (samon kintoaineiden kokonaismäärä)
kirjoittanut
Tuotepäällikkö konetekniikan painotuksella, joka suunnittelee järjestelmiä ja yhdistää tuotteen, tuotannon sekä toiminnot saavuttaakseen parhaan mahdollisen vaikuttavuuden. Toimiston ulkopuolella olen intohimoinen kiipeilijä ja entinen kilpaurheilija, ja vapaa-ajallani valmennan edelleen sekä rakennan reittejä.
Tilaa kuukausittainen uutiskirjeemme vedestä
Saatamme lähettää sinulle sähköpostia, jos meillä on jotain uutisoinnin arvoista, jonka vesiensuojelun ammattilaisemme ovat kirjoittaneet
Mitä ovat kiintoaineet (TSS)?
Kiintoaineet (Total Suspended Solids, TSS) viittaavat hiukkasiin, jotka ovat fyysisesti sitoutumattomina eli samentuneina vedessä, mutta eivät liuenneina. Toisin kuin liuenneet suolat, jotka vaikuttavat sähkönjohtavuuteen, kiintoaineet pysyvät pieninä hiukkasina, jotka kelluvat vesipatsaassa.
Esimerkkejä ovat:
Savi ja hiesu
Orgaaninen jäte
Levät
Bakteeripesäkkeet
Biofilmin palaset
Teollisuuden hiukkaset
Kiintoainepitoisuutta mitataan tyypillisesti yksikössä:
mg/l (milligrammaa litrassa)
Korkeammat TSS-arvot viittaavat yleensä suurempaan sameuteen ja heikompaan veden kirkkauteen, vaikka sameus ja TSS eivät ole täysin sama mittari.
TSS-anturin perustoimintaperiaate
Useimmat nykyaikaiset TSS-anturit perustuvat optiseen mittaukseen, erityisesti havaitsemalla, miten hiukkaset sirottavat valoa.
Periaate on suhteellisen yksinkertainen:
Anturi lähettää valonsäteen (yleensä infrapuna- tai lähi-infrapunavaloa).
Vedessä olevat kiintoainehiukkaset sirottavat valoa.
Valonilmaisin mittaa sirottuneen valon voimakkuuden.
Anturin elektroniikka muuntaa havaitun signaalin kiintoainepitoisuuden arvoksi.
Mitä enemmän vedessä on hiukkasia, sitä enemmän valoa sirottuu, mikä johtaa korkeampaan TSS-lukemaan.
Valon sirontamittaus
Yleisin optinen menetelmä on nefelometria, jossa ilmaisin mittaa valoa, joka sirottuu 90 asteen kulmassa valonlähteestä.
Prosessi toimii seuraavasti:
LED-lähetin lähettää valoa vesinäytteeseen.
Kiintoainehiukkaset osuvat valonsäteeseen.
Hiukkaset sirottavat valoa useisiin suuntiin.
90 asteen kulmaan sijoitettu ilmaisin mittaa sirottuneen valon voimakkuuden.
Anturin sisäinen kalibrointikäyrä muuntaa tämän optisen signaalin TSS-arvoksi yksikössä mg/l.
Tämä tekniikka on erittäin herkkä pienille hiukkasille, ja sitä käytetään laajalti ympäristön ja jäteveden säännöllisessä seurannassa.
Infrapunavalo häiriöiden välttämiseksi
Monet TSS-anturit käyttävät infrapunavaloa (IR), tyypillisesti noin 850 nm:n aallonpituudella.
Infrapunavaloa suositaan, koska:
Se vähentää veden värin aiheuttamia häiriöitä.
Se minimoi auringonvalon vaikutuksen.
Levien pigmentaatio vaikuttaa siihen vähemmän.
Tämä mahdollistaa vakaammat lukemat luonnonvesissä ja teollisuusympäristöissä.
Sameus vs TSS
Sameus ja TSS ovat läheisesti toisiinsa liittyviä, mutta eivät identtisiä mittareita.
Sameus
Mittaa hiukkasten aiheuttamaa veden sameutta.
Ilmoitetaan yksikössä NTU (Nephelometric Turbidity Units).
TSS
Mittaa kiintoaineiden todellista massapitoisuutta.
Ilmoitetaan yksikössä mg/l.
Sameusanturi mittaa suoraan optista sirontaa, kun taas TSS-anturi käyttää yleensä kalibrointikäyriä, jotka korreloivat sironnan voimakkuuden laboratorio-suodatuksella määritetyn todellisen kiintoainepitoisuuden kanssa.
Koska hiukkaskoko ja -koostumus vaihtelevat, TSS-anturit on usein kalibroitava tiettyä sovelluskohdetta varten.
TSS-anturien tyypit
1. Optiset TSS-anturit
Nämä ovat laajimmin käytettyjä antureita.
Ne sisältävät:
Valonlähteen (LED tai laser)
Valonilmaisimen
Optisen ikkunan
Signaalinkäsittelyelektroniikan
Edut:
Reaaliaikainen mittaus
Erillisiä kemiallisia reagensseja ei tarvita
Vähäinen huoltotarve
Nämä anturit ovat yleisiä jätevedenpuhdistamoissa, vesiviljelyjärjestelmissä ja teollisuuden vesiprosesseissa.
2. Lasersironta-anturit
Korkeamman tarkkuuden antureissa käytetään joskus laservalonlähteitä LED-valojen sijaan.
Edut:
Tarkemmin kohdistettu säde
Suurempi herkkys
Parempi hiukkasten havaitseminen
Näitä käytetään usein tutkimuksessa ja erittäin tarkkaa valvontaa vaativissa järjestelmissä.
Anturin likaantuminen ja puhdistus
Koska TSS-anturit luottavat optisiin ikkunoihin, niihin voivat vaikuttaa:
Biofilmin muodostuminen
Levien kasvu
Kalkkeutuminen ja mineraalikerrostumat
Sakkaumat
Epätarkkojen lukemien välttämiseksi monet teollisuusanturit sisältävät:
Automaattiset pyyhkimet
Paineilmapuhdistuksen
Likaantumista estävät pinnoitteet
Säännöllinen puhdistus ja kalibrointi ovat tärkeitä luotettavien mittaustulosten saamiseksi.
Tyypilliset TSS-alueet
Eri sovelluksissa toimitaan eri TSS-alueilla:
Sovelluskohde | Tyypillinen TSS-alue |
|---|---|
Talousvesi | < 5 mg/l |
Vesiviljelyjärjestelmät | 5 – 80 mg/l |
Joet ja järvet | 1 – 100 mg/l |
Tuleva jätevesi | 100 – 350 mg/l |
Aktiiviliete | 2 000 – 6 000 mg/l |
Merkitys vedenkäsittelyjärjestelmissä
Kiintoaineiden seuranta on kriittistä, sillä korkeat TSS-tasot voivat:
Heikentää hapen siirtymistä
Lisätä biofilmin kasvua
Tukkia kastelujärjestelmiä
Vähentää suodatuksen tehokkuutta
Vaikuttaa haitallisesti vesieliöihin
Biologisissa järjestelmissä, kuten vesiviljelyssä tai vesiviljelyssä (hydroponiikka), liiallinen kiintoaineiden määrä voi myös edistää bakteerien kasvua ja heikentää veden laatua.
TSS-valvonta edistyneessä vedenkäsittelyssä
Edistyneissä vedenkäsittelyteknologioissa, kuten nanokuplailmastuksessa ja hapetusjärjestelmissä, TSS-seuranta antaa tietoa järjestelmän suorituskyvystä.
Esimerkiksi:
TSS-arvon lasku voi osoittaa biofilmin parantunutta hajoamista tai hiukkasten hapettumista.
Vakaat, matalat TSS-tasot voivat kertoa paremmasta mikrobisen toiminnan tasapainosta.
Nouseva TSS voi viitata biofilmin irtoamiseen tai järjestelmän häiriintymiseen.
Koska kiintoaineet vaikuttavat voimakkaasti hapen siirtymiseen ja biologiseen toimintaan, TSS-antureita käytetään usein yhdessä seuraavien kanssa:
Happianturit (DO)
ORP-anturit (redoks-potentiaali)
pH-anturit
Sähkönjohtavuusanturit
Yhdessä nämä mittaukset antavat kattavan kuvan veden kemiasta ja käsittelyn tehokkuudesta.
