Come funziona un Sensore TSS (Solidi Sospesi Totali)

Cosa Sono i Solidi Sospesi Totali?

I Solidi Sospesi Totali si riferiscono a particelle che sono fisicamente sospese nell'acqua ma non disciolte. A differenza dei sali disciolti che influiscono sulla conduttività, i solidi sospesi rimangono come piccole particelle galleggianti nella colonna d'acqua.

Esempi includono:

• Argilla e limo

• Detriti organici

• Alghe

• Colonie di batteri

• Frammenti di biofilm

• Particelle industriali

Il TSS è tipicamente misurato in:

mg/L (milligrammi per litro)

Livelli più alti di TSS indicano solitamente una maggiore torbidità e una minore chiarezza dell'acqua, anche se la torbidità e il TSS non sono esattamente la stessa misura.

Principio di Base di un Sensore TSS

La maggior parte dei sensori TSS moderni funziona utilizzando misurazioni ottiche, specificamente rilevando come le particelle disperdono la luce.

Il principio è relativamente semplice:

1. Il Sensor emette un fascio di luce (di solito infrarosso o quasi infrarosso).

2. Le particelle sospese nell'acqua disperdono la luce.

3. Un fotodetector misura l'intensità della luce dispersa.

4. L'elettronica dei Sensori converte il segnale rilevato in un valore di concentrazione TSS.

Più particelle sono presenti nell'acqua, più la luce viene dispersa, risultando in una lettura TSS più alta.

Misura della Dispersione della Luce

Il metodo ottico più comune è chiamato nefelometria, dove il detector misura la luce dispersa a 90 gradi dalla sorgente luminosa.

Il processo funziona così:

1. Un emettitore LED invia luce nel campione d'acqua.

2. Le particelle sospese intercettano la luce.

3. Le particelle disperdono la luce in più direzioni.

4. Un detector posizionato ad un angolo di 90° misura l'intensità della luce dispersa.

La curva di calibrazione interna del Sensor converte questo segnale ottico in un valore TSS in mg/L.

Questa tecnica è molto sensibile a piccole particelle ed è ampiamente usata nel monitoraggio ambientale e delle acque reflue.

Luce Infrarossa per Evitare Interferenze

Molti Sensori TSS utilizzano luce infrarossa (IR), tipicamente intorno a 850 nm.

Infrarosso è preferito perché:

• Riduce le interferenze dal colore dell'acqua.

• Minimizza l'influenza della luce solare.

• È meno influenzato dalla pigmentazione delle alghe.

Ciò consente letture più stabili nei sistemi acquatici naturali e negli ambienti industriali.

Torbidità vs TSS

La torbidità e il TSS sono misure strettamente correlate ma non identiche.

Torbidità

• Mede la nuvolosità dell'acqua causata da particelle.

• Espresso in NTU (Unità di torbidità nefelometrica).

TSS

• Mede la concentrazione effettiva di massa dei solidi sospesi.

• Espresso in mg/L.

Un sensore di torbidità misura la dispersione ottica direttamente, mentre un sensore TSS solitamente applica curve di calibrazione che correlano l'intensità della dispersione con la reale concentrazione di solidi determinata da metodi di filtrazione di laboratorio.

Poiché la dimensione e la composizione delle particelle variano, i sensori TSS devono spesso essere calibrati per applicazioni specifiche.

Tipi di Sensori TSS

1. Sensori TSS Ottici

Questi sono i Sensori più ampiamente usati.

Contengono:

• Emettitore di luce (LED o laser)

• Fotodetector

• Finestra ottica

• Elettronica di elaborazione del segnale

Vantaggi:

• Misurazione in tempo reale

• Nessun reagente chimico richiesto

• Bassa manutenzione

Questi Sensori sono comuni negli impianti di trattamento delle acque reflue, nei sistemi di acquacoltura e nei processi di acqua industriale.

2. Sensori di Scattering Laser

Sensori di precisione più elevata utilizzano talvolta sorgenti di luce laser anziché LED.

Vantaggi:

• Fascio più focalizzato

• Maggiore sensibilità

• Migliore rilevamento delle particelle

Questi sono spesso utilizzati nella ricerca e nei sistemi di monitoraggio ad alta precisione.

Incrustazione e Pulizia dei Sensori

Poiché i Sensori TSS si basano su finestre ottiche, possono essere influenzati da:

• Accrescimento di biofilm

• Crescita di alghe

• Scala minerale

• Depositi di sedimenti

Per prevenire letture inaccurate, molti Sensori industriali includono:

• Spazzole automatiche

• Pulizia ad aria compressa

• Rivestimenti anti-fouling

Pulizia e calibrazione regolare sono importanti per misurazioni affidabili.

Intervalli Tipici del TSS

Le diverse applicazioni operano entro diversi intervalli di TSS:

Importanza nei Sistemi di Trattamento dell'Acqua

Monitorare i solidi sospesi è fondamentale perché alti livelli di TSS possono:

• Ridurre il trasferimento di ossigeno

• Aumentare la crescita del biofilm

• Intasare i sistemi di irrigazione

• Ridurre l'efficienza della filtrazione

• Influenzare la vita acquatica

Nei sistemi biologici come l'acquacoltura o l'idroponica, solidi sospesi in eccesso possono anche promuovere la crescita batterica e degradare la qualità dell'acqua.

Monitoraggio del TSS nei Trattamenti Avanzati delle Acque

Nelle tecnologie avanzate di trattamento delle acque, come l'aerazione con nanobolle e i sistemi di ossidazione, il monitoraggio del TSS fornisce informazioni sulle prestazioni del sistema.

Ad esempio:

• La diminuzione del TSS può indicare un miglioramento nel degrado del biofilm o nell'ossidazione delle particelle.

• Livelli di TSS stabili e bassi possono indicare un miglior equilibrio microbico.

• L'aumento del TSS può indicare il distacco del biofilm o un disturbo del sistema.

Poiché i solidi sospesi influenzano fortemente il trasferimento di ossigeno e l'attività biologica, i Sensori TSS vengono spesso utilizzati insieme a:

• Sensori di Ossigeno Disciolto (DO)

• Sensori ORP

• Sensori di pH

• Sensori di conduttività

Insieme, queste misurazioni forniscono un quadro completo della chimica dell'acqua e delle prestazioni del trattamento.