اندازه گیری کدورت (Turbidity) چیست ؟
اندازه گیری کدورت (Turbidity) یکی از مهمترین روشها برای پایش کیفیت آب آشامیدنی، فاضلاب و فرآیند های صنعتی است. کدورت نشان دهنده میزان ذرات معلق و ناخالصی های موجود در سیال بوده و نقش کلیدی در کنترل فرآیند های تصفیه، ایمنی و کیفیت محصول دارد.
سیستم های اندازه گیری کدورت معمولاً شامل یک سنسور کدورت، ترانسمیتر، کابل اندازه گیری و مجموعه نصب (غوطه وری، عبوری یا قابل جمع شدن) هستند. انتخاب صحیح نوع سنسور، رعایت شرایط نصب، نگهداری منظم و کالیبراسیون دقیق از عوامل اصلی در دستیابی به نتایج قابل اعتماد محسوب میشوند.
در این مقاله، اصول عملکرد سنسورهای کدورت بر اساس روش نفلومتریک (Nephelometric)، واحدهای اندازه گیری استاندارد، شرایط نصب، عوامل مؤثر بر دقت، روشهای نگهداری و کالیبراسیون بررسی میشود تا مهندسان ابزار دقیق بتوانند بهترین بهره برداری را از این تجهیزات داشته باشند.
سنسورها و ترانسمیترها در اندازه گیری کدورت
سنسورها و ترانسمیترها یک سیستم کامل اندازه گیری کدورت شامل موارد زیر است:
- یک سنسور کدورت با کابل اندازه گیری ویژه
- یک ترانسمیتر
- یک مجموعه نصب (غوطه وری، عبوری یا قابل جمع شدن)
اصل اندازه گیری – Measuring principle
اصل نفلومتریک (Nephelometric) با زاویه ۹۰ درجه و نور مادون قرمز نزدیک (NIR) مطابق استاندارد EN 27027 / ISO 7027 برای ثبت مقادیر کدورت تحت شرایط استاندارد و قابل مقایسه استفاده میشود.
- نور مادون قرمز با طول موج ۸۸۰ نانومتر از فرستنده (Fig. 2, Item 1) به محیط تابانده میشود.
- شکست های نوری بین پنجره ورودی و محیط (آب) در نظر گرفته میشوند.
- ذرات موجود در محیط (Item 5) باعث پراکندگی نور میشوند که به آشکارسازهای زاویه ۹۰ درجه (Items 3, 4) میرسد.
- مقادیر اندازه گیریشده با مقادیر آشکارساز مرجع (Item 2) مقایسه میشوند.
- فیلترهای دیجیتال و سیستم خودپایش سنسور، قابلیت اطمینان اندازه گیری را افزایش میدهند.
استاندارد مرجع و واحدها – Standard reference and units
- ذره مرجع استاندارد فرمازین (Formazine) است که سرطانزا و ناپایدار است.
- واحدهای متداول:
- FNU (Formazine Nephelometric Unit)
- NTU (Nephelometric Turbidity Unit)
- FTU (Formazine Turbidity Unit)
- JTU (Jackson Turbidity Unit)
- TE/F (Trübungseinheiten Formazin)
رابطه: 1 FNU = 1 NTU = 1 FTU = 1 TE/F
- محلول مادر فرمازین: 4000 FNU (معادل 10000 ppm SiO₂)
- 1 FNU = 2.5 ppm SiO₂
نکته:
- رابطه مستقیمی بین FNU و غلظت ذرات معلق وجود ندارد.
- استاندارد تا 10000 FNU معتبر است؛ بالاتر از این مقدار، ذرات بیشتر جذب میکنند تا اینکه پراکنده شوند.
- سنسورهای Endress+Hauser با داشتن آشکارساز دوم، محدوده اندازه گیری وسیع تری (تا 300 g/l) را پوشش میدهند.
سنسورها CUS31 و CUS41
- CUS31: برای آب آشامیدنی و آب فرآیندی
- 0.000 تا 9999 FNU
- 0.00 تا 3000 ppm
- 0.00 تا 3 g/l
- CUS41: برای فاضلاب و لجن
- 0.000 تا 9999 FNU
- 0.00 تا 100 تا 300 g/l
عوامل مؤثر بر اندازهگیری کدورت – Influences on turbidity measurement
- تغییر نوع لجن
- تغییرات جریان
- وجود حبابهای هوا یا کف
- رسوب ذرات معلق
- بازتاب نور از دیواره لوله یا نزدیکی به دیواره (Back scatter)
- رسوبات روی اپتیک سنسور
شرایط نصب – نصب در لوله – Installation conditions – Pipe installation
(تصویر 3)
- قطر لوله باید حداقل ۴ اینچ (DN 100) باشد (به ویژه در لوله های استیل ضدزنگ).
- محل نصب باید دارای جریان یکنواخت باشد و از نقاطی که هوا یا کف جمع می شود یا ذرات ته نشین می شوند اجتناب شود.
- بهترین محل نصب: لوله صعودی (Ascending).
- نصب در لوله افقی مجاز است، اما در لوله نزولی توصیه نمیشود.
- سطح سنسور باید در مقابل جریان قرار گیرد (اثر خود تمیزشوندگی).
نصب در مجموعههای عبوری – Installation in flow assemblies
(تصویر4)
- بهترین حالت: نصب عمودی با ورود جریان از پایین.
- نصب افقی نیز امکان پذیر است.
- دو حالت در نصب افقی:
- موازی با جریان (برای استفاده با اسپری هد CUR3)
- مخالف جریان (برای افزایش اثر خود تمیزشوندگی در محیطهای آلوده تر از ۱۵ FNU)
عملیات و نگهداری – Operation and Maintenance
- تمیز کردن سنسور و مجموعه نصب
- بررسی کابل و اتصالات
- کالیبراسیون
تمیز کردن سنسور کدورت:
- رسوبات آهکی: محلول ضد رسوب تجاری
- آلودگی های روغنی: شوینده های پایه سورفکتانت محلول در آب
- سایر آلودگی ها: آب و برس نرم
⚠️ هشدار:
- از اجسام تیز برای تماس با اپتیک استفاده نکنید.
- اپتیک را خراش ندهید.
کالیبراسیون و تنظیم – Calibration and adjustment
- سنسور به صورت کارخانه ای با فرمازین (ISO 7027) کالیبره میشود.
- داده های کالیبراسیون در EEPROM سنسور ذخیره میشوند.
- در صورت قطع برق یا تعویض ترانسمیتر، نیازی به کالیبراسیون مجدد نیست.
- در صورت تعویض سنسور، کالیبراسیون اختصاصی لازم است.
انواع کالیبراسیون:
- سه نقطهای (3-Point Calibration): ضروری در کاربردهای لجن یا تغییر نوع لجن
- تک نقطهای (1-Point Calibration): کافی در آب آشامیدنی یا آب باقیمانده بتن
انجام کالیبراسیون سهنقطهای – Performing three-point calibration
(تصویر5)
- باید در محدوده کدورت/غلظت جامدات مورد نظر انجام شود.
- سه نمونه با کدورت یا غلظت مشخص لازم است.
- نمونه ها باید به ترتیب رقیقسازی ۱۰٪، ۳۳٪ و ۱۰۰٪ باشند.
- شرط: Sample A > 1.1 × Sample B > 1.1 × Sample C
تنظیم نصب – Installation adjustment
- بازتاب نور از محیط اطراف سنسور جبران میشود.
- باید با محیطی با کدورت کمتر از ۲ FNU یا ۵ ppm انجام شود.
- ابزار مرجع: TURBICAL (خدمات Endress+Hauser).
بررسی نقطه اندازهگیری – Checking the measuring point
- سنسورهای CUS31 و CUS41 پردازش داخلی دارند و داده ها را از طریق RS485 به ترانسمیتر منتقل میکنند.
- برای تست نقطه اندازه گیری، وجود یک سنسور سالم الزامی است.
- بررسیها شامل:
- واکنش نمایشگر
- شبیهسازی جریان خروجی
- اندازه گیری ولتاژ کاری سنسور (۱۰ تا ۱۶ ولت)
- در صورت خطا: تعویض سنسور یا ماژول تغذیه/ترانسمیتر
فهرست لوازم جانبی – List of accessories
کابلهای اندازهگیری
- CYK81: کابل بدون سربندی برای افزایش طول کابل سنسورهای Memosens، CUS31/CUS41
- دو رشته، زوج بههم تابیده با شیلد و روکش PVC (حداقل 20 AWG)
- عرضه بهصورت متری
- شماره سفارش: 51502543
سایر لوازم جانبی
- CUY22: واحد تست برای بررسی پایداری سنسورهای CUS31 و CUS41 – شماره سفارش: 51504477
- CUY31: کیت خدماتی شامل ۳ بازوی یدکی پاککننده برای مدل CUS31-Wxx – شماره سفارش: 50089252
- Flow assembly Flowfit CUA250: برای سنسورهای CUS31/CUS41 (برای سفارش با واحد فروش تماس بگیرید)
