როგორ იზომება წყლის სიმღვრივე?

რა არის სიმღვრივე?

სიმღვრივე არის სითხის ღრუბლიანობის ან ბურუსით მოცვის საზომი, რომელიც ხშირად გამოიყენება წყლის ხარისხის შესაფასებლად ბუნებრივ წყლის ობიექტებში, როგორიცაა მდინარეები, ტბები და ოკეანეები, ასევე წყლის გამწმენდ სისტემებში. ის წარმოიქმნება შეწონილი ნაწილაკების, მათ შორის შლამის, წყალმცენარეების, პლანქტონის და სამრეწველო ქვეპროდუქტების არსებობის გამო, რომლებიც წყლის სვეტში გამავალ სინათლეს ფანტავენ.
სიმღვრივე, როგორც წესი, განისაზღვრება ნეფელომეტრიული სიმღვრივის ერთეულებით (NTU), სადაც უფრო მაღალი მნიშვნელობები წყლის უფრო მაღალ გამჭვირვალობაზე მიუთითებს. ეს ერთეული ეფუძნება წყალში შეწონილი ნაწილაკების მიერ გაფანტული სინათლის რაოდენობას, რომელიც იზომება ნეფელომეტრით. ნეფელომეტრი სინათლის სხივს ასხივებს ნიმუშში და აფიქსირებს სინათლეს, რომელიც გაფანტულია შეწონილი ნაწილაკების მიერ 90 გრადუსიანი კუთხით. NTU-ს უფრო მაღალი მნიშვნელობები მიუთითებს წყალში უფრო მეტ სიმღვრივეზე, ანუ ღრუბლიანობაზე. NTU-ს უფრო დაბალი მნიშვნელობები მიუთითებს უფრო სუფთა წყალზე.
მაგალითად: სუფთა წყალს შეიძლება ჰქონდეს NTU მნიშვნელობა 0-თან ახლოს. სასმელი წყლის, რომელიც უნდა აკმაყოფილებდეს უსაფრთხოების სტანდარტებს, NTU, როგორც წესი, 1-ზე ნაკლებია. წყლის, რომელსაც აქვს დაბინძურების ან შეწონილი ნაწილაკების მაღალი დონე, NTU მნიშვნელობა შეიძლება ასობით ან ათასობით იყოს.

რატომ უნდა გავზომოთ წყლის ხარისხის სიმღვრივე?

მომატებულმა სიმღვრივემ შეიძლება გამოიწვიოს რამდენიმე უარყოფითი შედეგი:
1) სინათლის შეღწევადობის შემცირება: ეს აფერხებს ფოტოსინთეზს წყლის მცენარეებში, რითაც არღვევს უფრო ფართო წყლის ეკოსისტემას, რომელიც დამოკიდებულია პირველად პროდუქტიულობაზე.
2) ფილტრაციის სისტემების გაჭედვა: შეწონილმა მყარმა ნაწილაკებმა შეიძლება წყლის გამწმენდ ნაგებობებში ფილტრები დაბლოკოს, რაც ზრდის საოპერაციო ხარჯებს და ამცირებს გამწმენდი ნაგებობების ეფექტურობას.
3) დამაბინძურებლებთან კავშირი: სიმღვრივის გამომწვევი ნაწილაკები ხშირად წარმოადგენენ მავნე დამაბინძურებლების, როგორიცაა პათოგენური მიკროორგანიზმები, მძიმე მეტალები და ტოქსიკური ქიმიკატები, მატარებლებს, რაც საფრთხეს უქმნის როგორც გარემოს, ასევე ადამიანის ჯანმრთელობას.
შეჯამებისთვის, სიმღვრივე წყლის რესურსების ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგიური მთლიანობის შესაფასებლად კრიტიკულ ინდიკატორს წარმოადგენს, განსაკუთრებით გარემოს მონიტორინგისა და საზოგადოებრივი ჯანმრთელობის ჩარჩოებში.
რა არის სიმღვრივის გაზომვის პრინციპი?

სიმღვრივის გაზომვის პრინციპი ეფუძნება სინათლის გაფანტვას, როდესაც ის გადის წყლის ნიმუშში, რომელიც შეიცავს შეწონილ ნაწილაკებს. როდესაც სინათლე ურთიერთქმედებს ამ ნაწილაკებთან, ის იფანტება სხვადასხვა მიმართულებით და გაფანტული სინათლის ინტენსივობა პირდაპირპროპორციულია არსებული ნაწილაკების კონცენტრაციისა. ნაწილაკების უფრო მაღალი კონცენტრაცია იწვევს სინათლის გაფანტვის ზრდას, რაც იწვევს სიმღვრივის ზრდას.

სიმღვრივის გაზომვის პრინციპი

პროცესი შეიძლება დაიყოს შემდეგ ეტაპებად:
სინათლის წყარო: სინათლის სხივი, რომელიც ჩვეულებრივ ლაზერის ან LED-ის მიერ არის გამოსხივებული, წყლის ნიმუშში გადის.
შეჩერებული ნაწილაკები: როდესაც სინათლე ნიმუშში ვრცელდება, შეჩერებული ნივთიერება — როგორიცაა ნალექი, წყალმცენარეები, პლანქტონი ან დამაბინძურებლები — იწვევს სინათლის გაფანტვას მრავალი მიმართულებით.
გაბნეული სინათლის აღმოჩენა: Aნეფელომეტრი, სიმღვრივის გაზომვის ინსტრუმენტი, აფიქსირებს სინათლეს, რომელიც გაბნეულია 90 გრადუსიანი კუთხით დაცემული სხივის მიმართ. ეს კუთხური აღმოჩენა სტანდარტული მეთოდია ნაწილაკებით გამოწვეული გაფანტვის მიმართ მაღალი მგრძნობელობის გამო.
გაფანტული სინათლის ინტენსივობის გაზომვა: გაფანტული სინათლის ინტენსივობა რაოდენობრივად განისაზღვრება, უფრო მაღალი ინტენსივობა მიუთითებს შეწონილი ნაწილაკების უფრო დიდ კონცენტრაციაზე და, შესაბამისად, უფრო მაღალ სიმღვრივეზე.
სიმღვრივის გამოთვლა: გაზომილი გაფანტული სინათლის ინტენსივობა გარდაიქმნება ნეფელომეტრიულ სიმღვრივის ერთეულებად (NTU), რაც იძლევა სტანდარტიზებულ რიცხვით მნიშვნელობას, რომელიც წარმოადგენს სიმღვრივის ხარისხს.
რა ზომავს წყლის სიმღვრივეს?

წყლის სიმღვრივის გაზომვა ოპტიკურ-ზე დაფუძნებული სიმღვრივის სენსორების გამოყენებით ფართოდ გავრცელებული პრაქტიკაა თანამედროვე სამრეწველო პროგრამებში. როგორც წესი, მრავალფუნქციური სიმღვრივის ანალიზატორი საჭიროა რეალურ დროში გაზომვების საჩვენებლად, სენსორის პერიოდული ავტომატური გაწმენდის უზრუნველსაყოფად და პათოლოგიური მაჩვენებლების შესახებ შეტყობინებების გასააქტიურებლად, რითაც უზრუნველყოფილია წყლის ხარისხის სტანდარტებთან შესაბამისობა.

ონლაინ სიმღვრივის სენსორი (ზღვის წყლის გაზომვადი)

სხვადასხვა საოპერაციო გარემო მოითხოვს სიმღვრივის მონიტორინგის განსხვავებულ გადაწყვეტილებებს. საცხოვრებელი მეორადი წყალმომარაგების სისტემებში, წყლის გამწმენდ ნაგებობებში და სასმელი წყლის ობიექტების შესასვლელ და გამოსასვლელ წერტილებში, უპირატესად გამოიყენება დაბალი დიაპაზონის სიმღვრივის მრიცხველები მაღალი სიზუსტით და ვიწრო გაზომვის დიაპაზონებით. ეს განპირობებულია ამ გარემოში დაბალი სიმღვრივის დონის მკაცრი მოთხოვნებით. მაგალითად, ქვეყნების უმეტესობაში, გამწმენდი ნაგებობების გამოსასვლელებში ონკანის წყლის მარეგულირებელი სტანდარტი განსაზღვრავს სიმღვრივის დონეს 1 NTU-ზე დაბალ დონეზე. მიუხედავად იმისა, რომ საცურაო აუზის წყლის ტესტირება ნაკლებად გავრცელებულია, ჩატარებისას ის ასევე მოითხოვს ძალიან დაბალ სიმღვრივის დონეს, რაც, როგორც წესი, მოითხოვს დაბალი დიაპაზონის სიმღვრივის მრიცხველების გამოყენებას.

დაბალი დიაპაზონის სიმღვრივის მრიცხველები TBG-6188T

ამის საპირისპიროდ, ისეთ შემთხვევებში, როგორიცაა ჩამდინარე წყლების გამწმენდი ნაგებობები და სამრეწველო ჩამდინარე წყლების ჩაშვების წერტილები, საჭიროა მაღალი დიაპაზონის სიმღვრივის მრიცხველები. ასეთ გარემოში წყალი ხშირად ავლენს სიმღვრივის მნიშვნელოვან რყევებს და შეიძლება შეიცავდეს შეწონილი მყარი ნივთიერებების, კოლოიდური ნაწილაკების ან ქიმიური ნალექების მნიშვნელოვან კონცენტრაციას. სიმღვრივის მნიშვნელობები ხშირად აღემატება ულტრადაბალი დიაპაზონის ინსტრუმენტების ზედა გაზომვის ზღვრებს. მაგალითად, ჩამდინარე წყლების გამწმენდ ნაგებობაში შემომავალი სიმღვრივემ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ასეულ NTU-ს და პირველადი გაწმენდის შემდეგაც კი, სიმღვრივის დონის მონიტორინგი ათობით NTU-ში კვლავ აუცილებელია. მაღალი დიაპაზონის სიმღვრივის მრიცხველები ჩვეულებრივ მუშაობენ გაფანტული და გადაცემული სინათლის ინტენსივობის თანაფარდობის პრინციპით. დინამიური დიაპაზონის გაფართოების ტექნიკის გამოყენებით, ეს ინსტრუმენტები აღწევენ გაზომვის შესაძლებლობებს 0.1 NTU-დან 4000 NTU-მდე, სრული მასშტაბის ±2%-ის სიზუსტის შენარჩუნებით.

სამრეწველო ონლაინ სიმღვრივის ანალიზატორი

სპეციალიზებულ სამრეწველო კონტექსტებში, როგორიცაა ფარმაცევტული და კვებისა და სასმელების სექტორები, კიდევ უფრო დიდი მოთხოვნები დგება სიმღვრივის გაზომვების სიზუსტესა და გრძელვადიან სტაბილურობაზე. ეს ინდუსტრიები ხშირად იყენებენ ორსხივიან სიმღვრივის მრიცხველებს, რომლებიც მოიცავს საცნობარო სხივს სინათლის წყაროს ვარიაციებითა და ტემპერატურის რყევებით გამოწვეული დარღვევების კომპენსაციისთვის, რითაც უზრუნველყოფენ გაზომვის თანმიმდევრულ სანდოობას. მაგალითად, ინექციისთვის განკუთვნილი წყლის სიმღვრივე, როგორც წესი, უნდა შენარჩუნდეს 0.1 NTU-ზე დაბლა, რაც მკაცრ მოთხოვნებს აწესებს ინსტრუმენტის მგრძნობელობასა და ჩარევისადმი მდგრადობაზე.
გარდა ამისა, ნივთების ინტერნეტის (IoT) ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, თანამედროვე სიმღვრივის მონიტორინგის სისტემები სულ უფრო ინტელექტუალური და ქსელური ხდება. 4G/5G საკომუნიკაციო მოდულების ინტეგრაცია საშუალებას იძლევა სიმღვრივის მონაცემების რეალურ დროში გადაცემა ღრუბლოვან პლატფორმებზე, რაც ხელს უწყობს დისტანციურ მონიტორინგს, მონაცემთა ანალიზს და ავტომატურ განგაშის შეტყობინებებს. მაგალითად, მუნიციპალურ წყლის გამწმენდ ქარხანაში დანერგილია ინტელექტუალური სიმღვრივის მონიტორინგის სისტემა, რომელიც გამოსასვლელი სიმღვრივის მონაცემებს წყლის განაწილების კონტროლის სისტემასთან აკავშირებს. პათოლოგიური სიმღვრივის აღმოჩენის შემთხვევაში, სისტემა ავტომატურად არეგულირებს ქიმიური ნივთიერებების დოზირებას, რაც იწვევს წყლის ხარისხის შესაბამისობის გაუმჯობესებას 98%-დან 99.5%-მდე, ქიმიური ნივთიერებების მოხმარების 12%-ით შემცირებასთან ერთად.
სიმღვრივე იგივე ცნებაა, რაც მთლიანი სუსპენზიური მყარი ნივთიერებები?

სიმღვრივე და მთლიანი სუსპენდირებული მყარი ნივთიერებები (TSS) დაკავშირებული ცნებებია, თუმცა ისინი ერთი და იგივე არ არის. ორივე ეხება წყალში სუსპენდირებულ ნაწილაკებს, მაგრამ ისინი განსხვავდებიან იმით, თუ რას ზომავენ და როგორ რაოდენობრივად განსაზღვრავენ.
სიმღვრივე ზომავს წყლის ოპტიკურ თვისებას, კერძოდ, იმას, თუ რამდენად იფანტება სინათლე შეწონილი ნაწილაკებით. ის პირდაპირ არ ზომავს ნაწილაკების რაოდენობას, არამედ იმას, თუ რამდენად ბლოკავს ან გადახრის სინათლე ამ ნაწილაკებით. სიმღვრივეზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ნაწილაკების კონცენტრაცია, არამედ ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა ნაწილაკების ზომა, ფორმა და ფერი, ასევე გაზომვისას გამოყენებული სინათლის ტალღის სიგრძე.

სამრეწველო სულ შეწონილი მყარი ნივთიერებების (TSS) საზომი

სულ შეწონილი მყარი ნივთიერებები(TSS) ზომავს წყლის ნიმუშში შეწონილი ნაწილაკების ფაქტობრივ მასას. ის რაოდენობრივად განსაზღვრავს წყალში შეწონილი მყარი ნივთიერებების მთლიან წონას, მათი ოპტიკური თვისებების მიუხედავად.
TSS იზომება წყლის ცნობილი მოცულობის ფილტრში (როგორც წესი, ცნობილი წონის ფილტრში) გაფილტვრით. წყლის გაფილტვრის შემდეგ, ფილტრზე დარჩენილი მყარი ნივთიერებები შრება და იწონება. შედეგი გამოისახება მილიგრამებში ლიტრზე (მგ/ლ). TSS პირდაპირ კავშირშია შეწონილი ნაწილაკების რაოდენობასთან, მაგრამ არ იძლევა ინფორმაციას ნაწილაკების ზომის ან იმის შესახებ, თუ როგორ აფანატებენ ნაწილაკები სინათლეს.
ძირითადი განსხვავებები:
1) გაზომვის ხასიათი:
სიმღვრივე ოპტიკური თვისებაა (როგორ იფანტება ან შეიწოვება სინათლე).
TSS არის ფიზიკური თვისება (წყალში შეწონილი ნაწილაკების მასა).
2) რას ზომავენ ისინი:
სიმღვრივე მიუთითებს წყლის გამჭვირვალეობის ან მღვრიეობის შესახებ, მაგრამ არ იძლევა მყარი ნივთიერებების რეალურ მასას.
TSS უზრუნველყოფს წყალში მყარი ნივთიერებების რაოდენობის პირდაპირ გაზომვას, მიუხედავად იმისა, თუ რამდენად გამჭვირვალე ან ბუნდოვანი ჩანს ის.
3) ერთეულები:
სიმღვრივე იზომება NTU-ში (ნეფელომეტრიული სიმღვრივის ერთეულები).
TSS იზომება მგ/ლ-ში (მილიგრამი ლიტრზე).
ფერი და სიმღვრივე ერთნაირია?

ფერი და სიმღვრივე ერთი და იგივე არ არის, თუმცა ორივე გავლენას ახდენს წყლის იერსახეზე.

წყლის ხარისხის ონლაინ ფერის მრიცხველი

აი, რა განსხვავებაა:
ფერი გულისხმობს წყლის ელფერს ან შეფერილობას, რომელიც გამოწვეულია გახსნილი ნივთიერებებით, როგორიცაა ორგანული ნივთიერებები (მაგალითად, ლპობადი ფოთლები) ან მინერალები (მაგალითად, რკინა ან მანგანუმი). თუ ის შეიცავს გახსნილ ფერად ნაერთებს, სუფთა წყალსაც კი შეიძლება ჰქონდეს ფერი.
სიმღვრივე გულისხმობს წყლის მღვრიეობას ან დაბინდვას, რომელიც გამოწვეულია შეწონილი ნაწილაკებით, როგორიცაა თიხა, შლამი, მიკროორგანიზმები ან სხვა წვრილი მყარი სხეულები. ის ზომავს, თუ რამდენად აფანატებენ ნაწილაკები წყალში გამავალ სინათლეს.
მოკლედ:
ფერი = გახსნილი ნივთიერებები
სიმღვრივე = შეწონილი ნაწილაკები