Hvernig er gruggleiki vatns mælt?

Hvað er grugg?

Grugg er mælikvarði á skýjað eða móðukennt ástand vökva og er almennt notað til að meta vatnsgæði í náttúrulegum vatnsföllum - svo sem ám, vötnum og höfum - sem og í vatnshreinsikerfum. Það stafar af nærveru svifagna, þar á meðal silts, þörunga, svifs og iðnaðarafurða, sem dreifa ljósi sem fer í gegnum vatnssúluna.
Grugg er yfirleitt mælt í nefelómetrískum gruggunareiningum (NTU), þar sem hærri gildi gefa til kynna meiri ógagnsæi vatns. Þessi eining er byggð á magni ljóss sem dreift er af ögnum sem svífa í vatninu, eins og mælt er með nefelómetri. Nefelómetrínn varpar ljósgeisla í gegnum sýnið og nemur ljósið sem dreift er af ögnunum í 90 gráðu horni. Hærri NTU gildi gefa til kynna meiri grugg eða skýjakennd í vatninu. Lægri NTU gildi gefa til kynna tærra vatn.
Til dæmis: Tært vatn gæti haft NTU-gildi nálægt 0. Drykkjarvatn, sem þarf að uppfylla öryggisstaðla, hefur yfirleitt NTU undir 1. Vatn með mikið mengunarmagn eða svifagnir getur haft NTU-gildi sem eru í hundruðum eða þúsundum.

Hvers vegna að mæla grugggæði vatns?

Hækkað gruggmagn getur leitt til nokkurra aukaverkana:
1) Minnkuð ljósgegndræpi: Þetta skerðir ljóstillífun í vatnaplöntum og raskar þannig vistkerfi vatnsins sem er háð frumframleiðni.
2) Stíflur í síukerfum: Sviflausnir geta stíflað síur í vatnshreinsistöðvum, aukið rekstrarkostnað og dregið úr skilvirkni meðhöndlunar.
3) Tengsl við mengunarefni: Agnir sem valda gruggi bera oft skaðleg mengunarefni, svo sem sjúkdómsvaldandi örverur, þungmálma og eitruð efni, sem skapar áhættu bæði fyrir umhverfið og heilsu manna.
Í stuttu máli má segja að grugg sé mikilvægur mælikvarði til að meta eðlisfræðilegan, efnafræðilegan og líffræðilegan heilleika vatnsauðlinda, sérstaklega innan umhverfisvöktunar og lýðheilsu.
Hver er meginreglan á bak við mælingar á gruggi?

Meginreglan á bak við mælingar á gruggi byggist á dreifingu ljóss þegar það fer í gegnum vatnssýni sem inniheldur svifagnir. Þegar ljós hefur samskipti við þessar agnir dreifist það í ýmsar áttir og styrkur hins dreifða ljóss er í réttu hlutfalli við styrk agnanna sem eru til staðar. Hærri agnastyrkur leiðir til aukinnar ljósdreifingar, sem leiðir til meiri gruggs.

Meginreglan um mælingu á gruggi

Ferlið má skipta niður í eftirfarandi skref:
Ljósgjafi: Ljósgeisli, venjulega gefinn út af leysi eða LED, er beint í gegnum vatnssýnið.
Svifagnir: Þegar ljósið berst í gegnum sýnið veldur svifagnir - svo sem setlög, þörungar, svif eða mengunarefni - því að ljósið dreifist í margar áttir.
Greining á dreifðu ljósi: Anefelometer, tækið sem notað er til að mæla grugg, nemur ljós sem dreifist í 90 gráðu horni miðað við innfallandi geislann. Þessi horngreining er staðlað aðferð vegna mikillar næmni hennar fyrir dreifingu af völdum agna.
Mæling á styrk dreifðs ljóss: Styrkur dreifða ljóssins er magngreindur, þar sem hærri styrkleiki gefur til kynna meiri styrk svifagna og þar af leiðandi meiri grugg.
Útreikningur á gruggi: Mældum dreifðum ljósstyrk er breytt í nefelómetrískar gruggeiningar (NTU), sem gefur staðlað tölulegt gildi sem táknar gruggstigið.
Hvað mælir gruggleika vatns?

Mæling á gruggi í vatni með ljósfræðilegum gruggskynjurum er útbreidd aðferð í nútíma iðnaði. Venjulega er fjölnota grugggreiningartæki nauðsynlegt til að birta rauntíma mælingar, gera kleift að þrífa skynjarana reglulega og gefa viðvaranir um óeðlilegar mælingar og tryggja þannig að vatnsgæðastaðlar séu í samræmi við.

Netgruggsmælir (mælanlegur sjór)

Mismunandi rekstrarumhverfi kallar á mismunandi lausnir til að fylgjast með gruggi. Í vatnsveitukerfum íbúðarhúsnæðis, vatnshreinsistöðvum og við inntaks- og úttakspunkta drykkjarvatnsmannvirkja eru aðallega notaðir lágmælikvarðar á gruggi með mikilli nákvæmni og þröngum mælisviðum. Þetta er vegna strangra krafna um lágt gruggstig í þessum aðstæðum. Til dæmis, í flestum löndum, tilgreinir reglugerðarstaðall fyrir kranavatn við úttak hreinsistöðva gruggstig undir 1 NTU. Þó að prófanir á sundlaugavatni séu sjaldgæfari, þá krefjast þær einnig mjög lágs gruggstigs þegar þær eru framkvæmdar, sem venjulega krefst notkunar lágmælikvarða á gruggi.

Lágsviðs gruggmælar TBG-6188T

Aftur á móti þurfa notkunarsvið eins og skólphreinsistöðvar og útrennslisstöðvar iðnaðarskólps hámælitæki fyrir gruggmæla. Vatn í þessu umhverfi sýnir oft verulegar sveiflur í gruggi og getur innihaldið verulegan styrk af sviflausnum, kolloidögnum eða efnaúrfellingum. Grugggildi fara oft yfir efri mælimörk mælitækja með mjög lágu mælisviði. Til dæmis getur grugg í aðrennsli í skólphreinsistöð náð nokkrum hundruðum NTU, og jafnvel eftir fyrstu hreinsun er nauðsynlegt að fylgjast með gruggstigum í tugum NTU. Hámælitæki fyrir grugg virka almennt samkvæmt meginreglunni um hlutfall dreifðs ljósstyrks og gegnumsends ljóss. Með því að nota aðferðir til að auka breytilegt svið ná þessi tæki mælingargetu frá 0,1 NTU til 4000 NTU en viðhalda nákvæmni upp á ±2% af fullu kvarða.

Iðnaðargrugggreiningartæki á netinu

Í sérhæfðum iðnaði, svo sem lyfja- og matvælaiðnaði, eru enn meiri kröfur gerðar um nákvæmni og langtímastöðugleika gruggmælinga. Þessar atvinnugreinar nota oft tvígeisla gruggmæla, sem innihalda viðmiðunargeisla til að bæta upp fyrir truflanir af völdum breytinga á ljósgjafa og hitastigssveiflna, og tryggja þannig stöðuga áreiðanleika mælinga. Til dæmis verður grugg í stunguvatni yfirleitt að vera haldið undir 0,1 NTU, sem setur strangar kröfur um næmi og truflunarþol mælitækja.
Ennfremur, með framþróun tækni í tengslum við internetið hlutanna (IoT), eru nútíma kerfi til að fylgjast með gruggi sífellt að verða snjallari og nettengdari. Samþætting 4G/5G samskiptaeininga gerir kleift að senda grugggögn í rauntíma til skýjapalla, sem auðveldar fjarvöktun, gagnagreiningu og sjálfvirkar viðvörunartilkynningar. Til dæmis hefur vatnshreinsistöð sveitarfélags innleitt snjallt gruggeftirlitskerfi sem tengir grugggögn frá útrás við vatnsdreifingarstjórnunarkerfi sitt. Við greiningu óeðlilegs gruggs aðlagar kerfið sjálfkrafa efnaskömmtun, sem leiðir til bættrar vatnsgæða úr 98% í 99,5%, ásamt 12% minnkun á efnanotkun.
Er grugg það sama og heildar sviflausnir?

Grugg og heildar sviflausnir (e. Total Suspended Solids (TSS)) eru skyld hugtök en þau eru ekki það sama. Báðir vísa til agna sem eru sviflausir í vatni en þeir eru ólíkir í því hvað þeir mæla og hvernig þeir eru magngreindir.
Grugg mælir ljósfræðilega eiginleika vatns, sérstaklega hversu mikið ljós dreifist af svifögnum. Það mælir ekki beint magn agna, heldur hversu mikið ljós er blokkað eða sveigt frá af þessum ögnum. Grugg er ekki aðeins fyrir áhrifum af styrk agna heldur einnig af þáttum eins og stærð, lögun og lit agnanna, sem og bylgjulengd ljóssins sem notuð er við mælingar.

Mælir fyrir heildar sviflausnir í iðnaði (TSS)

Heildar sviflausnir(TSS) mælir raunverulegan massa svifagna í vatnssýni. Það magngreinir heildarþyngd föstu efnanna sem eru svifagnir í vatninu, óháð ljósfræðilegum eiginleikum þeirra.
TSS er mælt með því að sía þekkt rúmmál af vatni í gegnum síu (venjulega síu með þekktri þyngd). Eftir að vatnið hefur verið síað eru föstu efnin sem eftir eru í síunni þurrkuð og vigtuð. Niðurstaðan er gefin upp í milligrömmum á lítra (mg/L). TSS er í beinu samhengi við magn svifagna en gefur ekki upplýsingar um agnastærð eða hvernig agnirnar dreifa ljósi.
Lykilmunur:
1) Eðli mælinga:
Grugg er sjónrænn eiginleiki (hvernig ljós dreifist eða frásogast).
TSS er eðlisfræðilegur eiginleiki (massi agna sem svífa í vatni).
2) Hvað þeir mæla:
Gruggleiki gefur vísbendingu um hversu tært eða gruggugt vatnið er, en gefur ekki raunverulegan massa fastra efna.
TSS mælir beint magn fastra efna í vatninu, óháð því hversu tært eða gruggugt það lítur út.
3) Einingar:
Grugg er mæld í NTU (nephelometric turbidity units).
TSS er mælt í mg/L (milligrömmum á lítra).
Er litur og gruggleiki það sama?

Litur og grugg eru ekki það sama, þó að bæði hafi áhrif á útlit vatnsins.

Litamælir fyrir vatnsgæði á netinu

Hér er munurinn:
Litur vísar til litbrigða eða blæbrigða vatnsins sem orsakast af uppleystum efnum, svo sem lífrænum efnum (eins og rotnandi laufum) eða steinefnum (eins og járni eða mangani). Jafnvel tært vatn getur haft lit ef það inniheldur uppleyst lituð efnasambönd.
Gruggleiki vísar til skýja eða móðukenndar vatns sem orsakast af svifögnum, svo sem leir, silti, örverum eða öðrum fíngerðum efnum. Það mælir hversu mikið agnirnar dreifa ljósi sem fer í gegnum vatnið.
Í stuttu máli:
Litur = uppleyst efni
Grugg = svifagnir