Jak se měří zákal vody?

Co je to zákal?

Zákal je míra zakalení neboli mlhavosti kapaliny, běžně používaná k posouzení kvality vody v přírodních vodních útvarech – jako jsou řeky, jezera a oceány – a také v systémech úpravy vody. Vzniká v důsledku přítomnosti suspendovaných částic, včetně bahna, řas, planktonu a průmyslových vedlejších produktů, které rozptylují světlo procházející vodním sloupcem.
Zákal se obvykle kvantifikuje v nefelometrických jednotkách zákalu (NTU), přičemž vyšší hodnoty naznačují větší opacitu vody. Tato jednotka je založena na množství světla rozptýleného částicemi suspendovanými ve vodě, měřeném nefelometrem. Nefelometr promítá paprsek světla skrz vzorek a detekuje světlo rozptýlené suspendovanými částicemi pod úhlem 90 stupňů. Vyšší hodnoty NTU naznačují větší zákal neboli oblačnost vody. Nižší hodnoty NTU naznačují čistší vodu.
Například: Čistá voda může mít hodnotu NTU blízkou 0. Pitná voda, která musí splňovat bezpečnostní normy, má obvykle NTU menší než 1. Voda s vysokou úrovní znečištění nebo suspendovaných částic může mít hodnoty NTU v řádu stovek nebo tisíců.

Proč měřit zákal vody?

Zvýšená hladina zákalu může vést k několika nežádoucím účinkům:
1) Snížený průnik světla: To zhoršuje fotosyntézu u vodních rostlin, a tím narušuje širší vodní ekosystém, který je závislý na primární produktivitě.
2) Ucpávání filtračních systémů: Nerozpuštěné látky mohou ucpávat filtry v úpravnách vody, což zvyšuje provozní náklady a snižuje účinnost čištění.
3) Souvislost se znečišťujícími látkami: Částice způsobující zákal často slouží jako nosiče škodlivých kontaminantů, jako jsou patogenní mikroorganismy, těžké kovy a toxické chemikálie, což představuje riziko pro životní prostředí i lidské zdraví.
Stručně řečeno, zákal slouží jako kritický ukazatel pro hodnocení fyzikální, chemické a biologické integrity vodních zdrojů, zejména v rámci monitorování životního prostředí a rámců veřejného zdraví.
Jaký je princip měření zákalu?

Princip měření zákalu je založen na rozptylu světla při jeho průchodu vzorkem vody obsahujícím suspendované částice. Když světlo interaguje s těmito částicemi, rozptyluje se různými směry a intenzita rozptýleného světla je přímo úměrná koncentraci přítomných částic. Vyšší koncentrace částic má za následek zvýšený rozptyl světla, což vede k většímu zákalu.

Princip měření zákalu

Proces lze rozdělit do následujících kroků:
Zdroj světla: Světelný paprsek, obvykle vyzařovaný laserem nebo LED diodou, je směrován vzorkem vody.
Suspendované částice: Jak se světlo šíří vzorkem, suspendované látky – jako jsou sedimenty, řasy, plankton nebo znečišťující látky – způsobují rozptyl světla do více směrů.
Detekce rozptýleného světla: Anefelometr, přístroj používaný pro měření zákalu, detekuje světlo rozptýlené v úhlu 90 stupňů vzhledem k dopadajícímu paprsku. Tato úhlová detekce je standardní metodou díky své vysoké citlivosti na rozptyl indukovaný částicemi.
Měření intenzity rozptýleného světla: Intenzita rozptýleného světla je kvantifikována, přičemž vyšší intenzity naznačují vyšší koncentraci suspendovaných částic a v důsledku toho vyšší zákal.
Výpočet zákalu: Naměřená intenzita rozptýleného světla se převede na nefelometrické jednotky zákalu (NTU), čímž se získá standardizovaná číselná hodnota, která představuje stupeň zákalu.
Čím se měří zákal vody?

Měření zákalu vody pomocí optických senzorů zákalu je v moderních průmyslových aplikacích široce používanou praxí. Obvykle je vyžadován multifunkční analyzátor zákalu, který zobrazuje naměřené hodnoty v reálném čase, umožňuje pravidelné automatické čištění senzorů a spouštění upozornění na abnormální hodnoty, čímž zajišťuje soulad s normami kvality vody.

Online senzor zákalu (měřitelná mořská voda)

Různá provozní prostředí vyžadují odlišná řešení pro monitorování zákalu. V rezidenčních sekundárních vodovodních systémech, úpravnách vody a na vstupních a výstupních bodech zařízení na pitnou vodu se převážně používají nízkorozsahové turbidity s vysokou přesností a úzkými rozsahy měření. To je dáno přísnými požadavky na nízké úrovně zákalu v těchto prostředích. Například ve většině zemí regulační norma pro vodu z kohoutku na výstupech z úpraven vody specifikuje úroveň zákalu pod 1 NTU. Ačkoli je testování vody v bazénech méně běžné, pokud se provádí, vyžaduje také velmi nízké úrovně zákalu, což obvykle vyžaduje použití turbidit s nízkým rozsahem.

Nízkorozsahové měřiče zákalu TBG-6188T

Naproti tomu aplikace, jako jsou čistírny odpadních vod a místa vypouštění průmyslových odpadních vod, vyžadují měřiče zákalu s vysokým rozsahem. Voda v těchto prostředích často vykazuje značné kolísání zákalu a může obsahovat značné koncentrace suspendovaných látek, koloidních částic nebo chemických sraženin. Hodnoty zákalu často překračují horní limity měření přístrojů s velmi nízkým rozsahem. Například zákal přítokové vody v čistírně odpadních vod může dosáhnout několika stovek NTU a i po primárním čištění je nutné monitorovat úrovně zákalu v desítkách NTU. Měřiče zákalu s vysokým rozsahem obvykle fungují na principu poměru intenzity rozptýleného a procházejícího světla. Využitím technik dynamického rozšíření rozsahu dosahují tyto přístroje měřicích schopností od 0,1 NTU do 4000 NTU při zachování přesnosti ±2 % z plného rozsahu.

Průmyslový online analyzátor zákalu

Ve specializovaných průmyslových kontextech, jako je farmaceutický a potravinářský a nápojový průmysl, jsou kladeny ještě větší nároky na přesnost a dlouhodobou stabilitu měření zákalu. Tato odvětví často využívají dvoupaprskové turbidity, které obsahují referenční paprsek pro kompenzaci rušení způsobeného změnami světelného zdroje a kolísáním teploty, čímž je zajištěna konzistentní spolehlivost měření. Například zákal vody pro injekci musí být obvykle udržován pod 0,1 NTU, což klade přísné požadavky na citlivost přístroje a odolnost proti rušení.
S rozvojem technologie internetu věcí (IoT) se moderní systémy pro monitorování zákalu stávají stále inteligentnějšími a propojenějšími do sítí. Integrace komunikačních modulů 4G/5G umožňuje přenos dat o zákalu v reálném čase do cloudových platforem, což usnadňuje vzdálené monitorování, analýzu dat a automatizovaná upozornění. Například městská úpravna vody zavedla inteligentní systém pro monitorování zákalu, který propojuje data o zákalu na výstupu s řídicím systémem distribuce vody. Po detekci abnormálního zákalu systém automaticky upraví dávkování chemikálií, což vede ke zlepšení kvality vody z 98 % na 99,5 % a zároveň ke snížení spotřeby chemikálií o 12 %.
Je zákal stejný jako celkové nerozpuštěné látky?

Zákal a celkové suspendované látky (TSS) jsou příbuzné pojmy, ale nejsou totéž. Oba označují částice suspendované ve vodě, ale liší se v tom, co měří a jak se kvantifikují.
Zákal měří optické vlastnosti vody, konkrétně kolik světla je rozptýleno suspendovanými částicemi. Neměří přímo množství částic, ale spíše kolik světla je těmito částicemi blokováno nebo odkloněno. Zákal je ovlivněn nejen koncentrací částic, ale také faktory, jako je velikost, tvar a barva částic, a také vlnová délka světla použitá při měření.

Průmyslový měřič celkového množství nerozpuštěných látek (TSS)

Celkové množství nerozpuštěných látek(TSS) měří skutečnou hmotnost suspendovaných částic ve vzorku vody. Kvantifikuje celkovou hmotnost pevných látek suspendovaných ve vodě, bez ohledu na jejich optické vlastnosti.
Celková hmotnost (TSS) se měří filtrací známého objemu vody přes filtr (obvykle filtr se známou hmotností). Po filtraci vody se pevné látky zbývající na filtru vysuší a zváží. Výsledek se vyjadřuje v miligramech na litr (mg/l). Celková hmotnost (TSS) přímo souvisí s množstvím suspendovaných částic, ale neposkytuje informace o velikosti částic ani o tom, jak částice rozptylují světlo.
Klíčové rozdíly:
1) Povaha měření:
Zákal je optická vlastnost (jak se světlo rozptyluje nebo absorbuje).
Celková hmotnost částic suspendovaných ve vodě je fyzikální vlastnost (hmotnost částic suspendovaných ve vodě).
2) Co měří:
Zákal udává, jak je voda čirá nebo kalná, ale neudává skutečné množství pevných látek.
TSS umožňuje přímé měření množství pevných látek ve vodě, bez ohledu na to, jak čirá nebo kalná je.
3) Jednotky:
Zákal se měří v NTU (nefelometrické jednotky zákalu).
TSS se měří v mg/l (miligramech na litr).
Jsou barva a zákal stejné?

Barva a zákal nejsou totéž, i když obojí ovlivňuje vzhled vody.

Online měřič barvy vody

Zde je rozdíl:
Barva se vztahuje k odstínu nebo zabarvení vody způsobenému rozpuštěnými látkami, jako jsou organické látky (například rozkládající se listí) nebo minerály (například železo nebo mangan). I čistá voda může mít barvu, pokud obsahuje rozpuštěné barevné sloučeniny.
Zákal označuje zakalení neboli mlhu vody způsobenou suspendovanými částicemi, jako je jíl, bahno, mikroorganismy nebo jiné jemné pevné látky. Měří, jak moc částice rozptylují světlo procházející vodou.
Stručně řečeno:
Barva = rozpuštěné látky
Zákal = suspendované částice