浊度测量技术在饮用水生产过程中的应用

　　作为污水处理过程中的固定参数值，长久以来，浑浊度在人们最为普遍的饮用水处理过程中充当着重要的角色。近来，研究发现水处理浑浊度的测量在其他领域同样可以收到良好的效果，比如，在对河流源头水质的研究以及对河水的反流监控方面等。然而，传统的浊度测量技术既不能够精确把握浑浊度较高的水质，也不能满足颜色、泡沫和光吸收领域浑浊度测量应用的要求。为了拓展测量范围，减少补偿冲突，新的测量技术已经研制成功。
　　这篇文章概述当今应用的几种不同的浊度测量技术以及每一种测量技术的运用方法。理解测量技术和设备本身的特质性能，有助于面对五花八门的饮用水处理选择最适合的浊度测量设备。
　　浊度测量工艺
　　浑浊度定义为由于浮沉颗粒的参与导致光线散射与集合，而不能够直射到物品上的样品在光学特性方面的表示。浑浊是由一些诸如黏土、淤泥、支离破碎的细小颗粒、浮游生物、其他细微有机物、有机酸和燃料等在液体或气体中沉淀、溶解引起的。在研究过程中值得注意的是，浑浊度的测量并不是指抽选样品中固体颗粒的量的多少，而是对组合的水样本漂浮物对光源散射效果的总体衡量。
　　传统的饮用水过滤应用领域包括低浊度的测量，浊度组件装置等，这些方法都是传统的浊度测量技术的手段。而这项工艺将从光源射进的入波束直接射向样品把探测器的指针调整到与入社波束垂直的角度，这时会发现照射在样品上的光束是离散的，而且光线的浑浊度也随之改变。由于采集的样本是避免了诸如色彩和微粒子吸光率等外界条件干扰的，所以说，这种浊度仪表是一种符合理论的理想化设计。目前，很多浊度测量工艺大多应用在一些专业领域和监控设备中。在这些技术中加入额外的光源特性、探测手段以实现不同的测量技巧。例如，检波器有时会被用来捕获射向浑浊度较高样品光线的直线反射。了解不同颗粒吸收率、反射率，大小和粒径分的样品与不同波长的光源会产生不同的互动是很重要的。因此，不同的浊度测量技术在相同的样本上也可能得到不一样的结果。
　　浊度检测技术的三个设计标准：
　　检测附带光源类型
　　离散光角度检测类型
　　分散光检测数据应用
　　浊度计在光源白炽化、光发二极体和激光二极体三个方面的应用较为普遍。强烈的光源发出的光线散射的范围大，包括适宜于检测较小尘埃物质的短波。平常用作浊度测量的红外线能够放射出830-890纳米的光线强度，以至于这种光线不能够被样品中的可见色所吸收掉。在浊度测量中，避开错误光源带来的干扰，以激光为基础的光线波段对混浊度的细小变化是非常敏感的，所以这种方法经常被用来检测滤波器的纯水性能，而且在许多工业应用领域也普遍使用这一技术。
　　这个检测角度是被定位在入射光束和检测器接收光束的中心线的位置。90度检测角度技术经常涉及到浊度检测角度，由于它对粒度变化有较强的敏感性，所以也是最为常用的检波角度。离散的检波角度是与附带光束成180度的，所以，它一般应用在由于轻微散射和吸收而造成的附带光的衰减的检测方面。反散射检波角度使用的一般都是与附带光束中心线成0度到45度之间的检测器。其他一些不同测量角度的检测计包括衰减度检测、反射检测和散播角度检测，都是用来混浊度由低到高变化的测定。多角度检波是一个使用检测器相结合共同检测混浊度，最后取近似值的一种比率测定的方法。例如，一种检测手段是检测与入射光成90度的浊度，而另外一些多角度检测，包括稀薄程度、反散射和向前散射程度，用来测定浊度值从低到高的变化。
　　滤波器应用程序
　　安全饮水标准需要满足生产消费用水中的浊度测量的最低限度，通常低于0.3个比浊度。由于样本避免了色彩和微粒子吸光率的干扰，传统的浊度及设计方案适合于这种比较符合规则的应用程序领域。此应用程序的技术标准是将浊度仪与光源组合在一起，从让光源经过传感器装置时能够很好的观测到样品中的悬浮颗粒。
　　另外，运用激光浊度计测定流体的浊度也是一种比较常用的方法。激光浊度计采用先进的激光技术和信号处理技术，来测量那些污浊度较低的液体，因为这种情况下，液体中所含有的污染颗粒还处于形成大量污秽物的初级阶段，形态比较细小。这种类型的浊度测量仪器能够观察到体积小于0.1mm，浊度值改变范围在0.3-0.03NTU之间的液体混浊度。这种高灵敏度仪器的应用能够使操作人员及时地感应到过滤过程中的细微变化，详尽描述过滤过程中并能够在最短的时间内收到最大的效果。激光浊度计还可以应用于防止反渗透设备增添污垢的检测中，保证隔膜的完整性，以及测量常用水的反渗透性能。
　　对天然水源的检测
　　水中大量微粒子的存在以及给水杀菌消毒、凝结带来巨大的影响。凝聚剂或消毒剂量的多少时常因微粒子物质含油量的差异而不同。在由于天气原因造成浊度峰值变化的情况下，浊度的测量有助于维持空气中的可见度。浊度还可以作为测定新污染源的一个参考标准，在混浊度的测量过程中起到一定的替代作用。
　　由于季节的不同和天气因素的影响，浊度值得高低也会有很大的差异，大范围的测量工具的使用是很有必要的。在原材料和源水质检测仪的应用中，还需要有能力处理高流速的流水。
　　表面散射浊度仪的实际应用价值是很高的，这些仪器通过对样品表面光散射的程度来检测混浊度。高强度光源与液体表面呈现一个锐角的形式，光线经过样品表面的细微颗粒后产生散射，被探测光直接定位在照射进液体的位置。光线被样品上的颗粒物质所散射或者依附在样品的四周，最后被液体逐渐的吸收。这些大量分散的光线沿着各个不同的角度散射开来。依据LED在测量管内侧插入红外探测器的浊度仪，为测定水源及检测水质提供了又一个较好的方案，这种测量技术弥补了颜色反差和表面反射带来的缺陷。发光二极管将红外线以45度的角度射入到传感器的表面，浊度光检测器检测90度的入射光束。用散射检测器比技术允许干扰补偿和散射角度，使我们能够测量非常高浊度水平。另外管测量的优点是，它是直接在样品上放置而不必从管道改道，以更短的时间得到测量的最好结果。
　　澄清程序监控
　　包括絮凝、沉淀方法的澄清处理技术经常应用于离子分离方面。浊度测量有助于了解污水沉淀在澄清过程中的有效性。在这个应用程序中，通常使用到浊度范围在0.5-5NTU之间的浊度测量工具。标准浊度比或non-ratio浊度计或使用较早的红外线沉淀浊度计都能够很少应用在澄清过程当中。
　　反渗透检测
　　反渗透检测器的使用量在过滤器中占据10%左右。反渗透清洗法在消耗能源的同时也在节省能源。如果洗涤用水不再回收利用，那么，会有更多的水资源被浪费。在冲洗过滤器的过程也能够防止细小颗粒的入侵，以避免资源的二次污染。
　　这可能会导致水在滤波器内的流动时间缩短。反冲水运营商通常根据一些基本的原理，在显示器上预先设定大致的时间界限。但是，每个运营商对反冲洗滤波器的构成在清晰条件方面的不同想法，使得他们设定时间的长短也会有所区别。
　　反冲洗浊度检测必备条件包括测量范围的宽度和水源的最大流速。特备是通道内的测量很重要，因为这使得它可以快速收到滤槽内的即时数字，一旦达到标准，就能过及时关闭反冲洗系统，结束清洗，以避免水源浪费，有效保护过滤介质。以红外光为基础的光源探头插入测量，给反冲洗方法提供了一个良好的应用技术。它能够在一秒中之内读出变化范围在0.1到400NTu的浊度值。
　　结论
　　浊度测量并不是一个单一的元素，监测原水，澄清过程，反冲洗，过滤出水在污水处理系统中占据着重要的作用。浊度测量在分析池塘、湖泊、水库、溪流大小或对径流区域内建筑样土的检测中也发挥着重要作用。它除了能够有效地测量水的相对浊度值，还可以用于替代有机物或无机物检测污染生物。然而，依据目前的技术知识，不同的浊度测量技术测出的结果会相差很大。这些差异与测量所使用的技术类型，以及所给定样本不同的吸收率和衰减特性有关。
　　色彩浊度的测量，经过EPA批准后的传统方法是完全可以使用的。但是，EPA所批准的方法并不适用于高层次浊度的测量。
　　所以，利用先进的技术，尤其是在文章中提到的比率技术，为浊度的测量提供了更好的替代方案，以优化远程控制。