วัดความขุ่นของน้ำได้อย่างไร?

ความขุ่นคืออะไร?

ความขุ่นคือการวัดระดับความขุ่นมัวของของเหลว ซึ่งมักใช้ในการประเมินคุณภาพน้ำในแหล่งน้ำธรรมชาติ เช่น แม่น้ำ ทะเลสาบ และมหาสมุทร รวมถึงในระบบบำบัดน้ำเสีย ความขุ่นเกิดขึ้นเนื่องจากมีอนุภาคแขวนลอยอยู่ เช่น ตะกอน สาหร่าย แพลงก์ตอน และของเสียจากอุตสาหกรรม ซึ่งจะกระจายแสงที่ผ่านลงไปในน้ำ
โดยทั่วไปแล้ว ความขุ่นจะวัดเป็นหน่วยความขุ่นแบบเนเฟโลเมตริก (NTU) โดยค่าที่สูงกว่าแสดงถึงความทึบแสงของน้ำที่มากกว่า หน่วยนี้อิงตามปริมาณแสงที่กระเจิงโดยอนุภาคที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ ซึ่งวัดโดยเครื่องวัดเนเฟโลมิเตอร์ เครื่องวัดเนเฟโลมิเตอร์จะส่องลำแสงผ่านตัวอย่างและตรวจจับแสงที่กระเจิงโดยอนุภาคที่แขวนลอยอยู่ในมุม 90 องศา ค่า NTU ที่สูงกว่าแสดงถึงความขุ่นหรือความไม่ใสของน้ำที่มากกว่า ในขณะที่ค่า NTU ที่ต่ำกว่าแสดงถึงน้ำที่ใสกว่า
ตัวอย่างเช่น: น้ำใสอาจมีค่า NTU ใกล้เคียงกับ 0 น้ำดื่มซึ่งต้องเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยโดยทั่วไปจะมีค่า NTU น้อยกว่า 1 น้ำที่มีมลพิษหรืออนุภาคแขวนลอยในระดับสูงอาจมีค่า NTU สูงถึงหลายร้อยหรือหลายพัน

เหตุใดจึงต้องวัดความขุ่นของน้ำ?

ระดับความขุ่นที่สูงขึ้นอาจนำไปสู่ผลเสียหลายประการ:
1) การทะลุผ่านของแสงลดลง: สิ่งนี้ทำให้การสังเคราะห์แสงในพืชน้ำลดลง ส่งผลให้ระบบนิเวศทางน้ำโดยรวมที่ขึ้นอยู่กับผลผลิตขั้นต้นเกิดความปั่นป่วน
2) การอุดตันของระบบกรอง: สารแขวนลอยอาจอุดตันตัวกรองในโรงบำบัดน้ำ ทำให้ต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพการบำบัดลดลง
3) ความเกี่ยวข้องกับสารมลพิษ: อนุภาคที่ก่อให้เกิดความขุ่นมักทำหน้าที่เป็นพาหะของสารปนเปื้อนที่เป็นอันตราย เช่น จุลินทรีย์ก่อโรค โลหะหนัก และสารเคมีที่เป็นพิษ ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อทั้งสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์
โดยสรุปแล้ว ความขุ่นของน้ำเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการประเมินความสมบูรณ์ทางกายภาพ เคมี และชีวภาพของแหล่งน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรอบการเฝ้าระวังด้านสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุข
หลักการของการวัดความขุ่นคืออะไร?

หลักการวัดความขุ่นของน้ำนั้นอาศัยการกระเจิงของแสงเมื่อผ่านตัวอย่างน้ำที่มีอนุภาคแขวนลอยอยู่ เมื่อแสงกระทบกับอนุภาคเหล่านี้ แสงจะกระเจิงไปในทิศทางต่างๆ และความเข้มของแสงที่กระเจิงจะแปรผันตรงกับความเข้มข้นของอนุภาค ยิ่งความเข้มข้นของอนุภาคสูงเท่าไร การกระเจิงของแสงก็จะยิ่งมากขึ้น ส่งผลให้ความขุ่นเพิ่มขึ้น

หลักการวัดความขุ่น

กระบวนการนี้สามารถแบ่งออกเป็นขั้นตอนดังต่อไปนี้:
แหล่งกำเนิดแสง: ลำแสง ซึ่งโดยทั่วไปปล่อยออกมาจากเลเซอร์หรือ LED จะถูกฉายผ่านตัวอย่างน้ำ
อนุภาคแขวนลอย: เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวอย่าง อนุภาคแขวนลอย เช่น ตะกอน สาหร่าย แพลงก์ตอน หรือสารมลพิษ จะทำให้แสงกระเจิงไปในหลายทิศทาง
การตรวจจับแสงที่กระเจิง: Aเนเฟโลมิเตอร์เครื่องมือที่ใช้ในการวัดความขุ่นจะตรวจจับแสงที่กระเจิงทำมุม 90 องศาเมื่อเทียบกับลำแสงตกกระทบ การตรวจจับเชิงมุมนี้เป็นวิธีการมาตรฐานเนื่องจากมีความไวสูงต่อการกระเจิงที่เกิดจากอนุภาค
การวัดความเข้มของแสงที่กระเจิง: ความเข้มของแสงที่กระเจิงจะถูกวัดปริมาณ โดยความเข้มที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงความเข้มข้นของอนุภาคแขวนลอยที่มากขึ้น และส่งผลให้ความขุ่นสูงขึ้นตามไปด้วย
การคำนวณความขุ่น: ความเข้มของแสงที่กระเจิงซึ่งวัดได้จะถูกแปลงเป็นหน่วยความขุ่นแบบเนเฟโลเมตริก (NTU) ซึ่งเป็นค่าตัวเลขมาตรฐานที่แสดงถึงระดับความขุ่น
อะไรคือสิ่งที่ใช้วัดความขุ่นของน้ำ?

การวัดความขุ่นของน้ำโดยใช้เซ็นเซอร์วัดความขุ่นแบบออปติคอลเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมสมัยใหม่ โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องใช้เครื่องวิเคราะห์ความขุ่นแบบมัลติฟังก์ชั่นเพื่อแสดงค่าการวัดแบบเรียลไทม์ เปิดใช้งานการทำความสะอาดเซ็นเซอร์อัตโนมัติเป็นระยะ และแจ้งเตือนเมื่อค่าที่วัดได้ผิดปกติ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพน้ำ

เซ็นเซอร์วัดความขุ่นแบบออนไลน์ (วัดได้ในน้ำทะเล)

สภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกันจำเป็นต้องใช้โซลูชันการตรวจสอบความขุ่นที่แตกต่างกัน ในระบบจ่ายน้ำประปาสำรองสำหรับที่อยู่อาศัย โรงบำบัดน้ำ และจุดทางเข้าและทางออกของระบบน้ำดื่ม มักใช้เครื่องวัดความขุ่นแบบช่วงต่ำที่มีความแม่นยำสูงและช่วงการวัดแคบ เนื่องจากข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับระดับความขุ่นต่ำในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ในประเทศส่วนใหญ่ มาตรฐานข้อบังคับสำหรับน้ำประปาที่ทางออกของโรงบำบัดน้ำระบุระดับความขุ่นต่ำกว่า 1 NTU แม้ว่าการทดสอบน้ำในสระว่ายน้ำจะไม่ค่อยพบเห็น แต่เมื่อมีการดำเนินการ ก็ต้องการระดับความขุ่นที่ต่ำมากเช่นกัน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องใช้เครื่องวัดความขุ่นแบบช่วงต่ำ

เครื่องวัดความขุ่นช่วงต่ำ TBG-6188T

ในทางตรงกันข้าม การใช้งานในสถานที่ต่างๆ เช่น โรงบำบัดน้ำเสียและจุดปล่อยน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดความขุ่นที่มีช่วงการวัดสูง น้ำในสภาพแวดล้อมเหล่านี้มักมีความผันผวนของความขุ่นอย่างมาก และอาจมีสารแขวนลอย อนุภาคคอลลอยด์ หรือตะกอนเคมีในปริมาณมาก ค่าความขุ่นมักจะเกินขีดจำกัดการวัดสูงสุดของเครื่องมือที่มีช่วงการวัดต่ำมาก ตัวอย่างเช่น ความขุ่นของน้ำเสียขาเข้าโรงบำบัดน้ำเสียอาจสูงถึงหลายร้อย NTU และแม้หลังจากการบำบัดขั้นต้นแล้ว การตรวจสอบระดับความขุ่นในระดับหลายสิบ NTU ก็ยังคงมีความจำเป็น เครื่องวัดความขุ่นที่มีช่วงการวัดสูงมักทำงานบนหลักการของอัตราส่วนความเข้มแสงที่กระเจิงต่อแสงที่ส่องผ่าน โดยใช้เทคนิคการขยายช่วงไดนามิก เครื่องมือเหล่านี้สามารถวัดได้ตั้งแต่ 0.1 NTU ถึง 4000 NTU ในขณะที่ยังคงรักษาความแม่นยำไว้ที่ ±2% ของช่วงการวัดเต็ม

เครื่องวิเคราะห์ความขุ่นแบบออนไลน์สำหรับอุตสาหกรรม

ในบริบทอุตสาหกรรมเฉพาะทาง เช่น อุตสาหกรรมยาและอาหารและเครื่องดื่ม ความต้องการความแม่นยำและความเสถียรในระยะยาวของการวัดความขุ่นนั้นยิ่งสูงขึ้นไปอีก อุตสาหกรรมเหล่านี้มักใช้เครื่องวัดความขุ่นแบบลำแสงคู่ ซึ่งมีลำแสงอ้างอิงเพื่อชดเชยการรบกวนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของแหล่งกำเนิดแสงและการผันผวนของอุณหภูมิ จึงมั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในการวัดที่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ความขุ่นของน้ำสำหรับฉีดต้องต่ำกว่า 0.1 NTU ซึ่งทำให้เกิดข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความไวของเครื่องมือและความต้านทานต่อการรบกวน
นอกจากนี้ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (IoT) ระบบตรวจสอบความขุ่นสมัยใหม่จึงมีความอัจฉริยะและเชื่อมต่อเครือข่ายมากขึ้นเรื่อยๆ การบูรณาการโมดูลการสื่อสาร 4G/5G ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลความขุ่นแบบเรียลไทม์ไปยังแพลตฟอร์มคลาวด์ ทำให้สามารถตรวจสอบจากระยะไกล วิเคราะห์ข้อมูล และแจ้งเตือนอัตโนมัติได้ ตัวอย่างเช่น โรงบำบัดน้ำประปาของเทศบาลแห่งหนึ่งได้นำระบบตรวจสอบความขุ่นอัจฉริยะมาใช้ ซึ่งเชื่อมโยงข้อมูลความขุ่นของน้ำที่ออกจากระบบกับระบบควบคุมการจ่ายน้ำ เมื่อตรวจพบความขุ่นผิดปกติ ระบบจะปรับปริมาณสารเคมีโดยอัตโนมัติ ส่งผลให้คุณภาพน้ำดีขึ้นจาก 98% เป็น 99.5% พร้อมทั้งลดการใช้สารเคมีลง 12%
ความขุ่นกับปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมดเป็นสิ่งเดียวกันหรือไม่?

ความขุ่นและปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (TSS) เป็นแนวคิดที่เกี่ยวข้องกัน แต่ไม่ใช่สิ่งเดียวกัน ทั้งสองหมายถึงอนุภาคที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ แต่แตกต่างกันในสิ่งที่วัดและวิธีการวัดปริมาณ
ความขุ่นเป็นการวัดคุณสมบัติทางแสงของน้ำ โดยเฉพาะปริมาณแสงที่กระเจิงโดยอนุภาคแขวนลอย การวัดความขุ่นไม่ได้วัดปริมาณอนุภาคโดยตรง แต่เป็นการวัดปริมาณแสงที่ถูกปิดกั้นหรือหักเหโดยอนุภาคเหล่านั้น ความขุ่นได้รับผลกระทบไม่เพียงแต่จากความเข้มข้นของอนุภาคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาด รูปร่าง และสีของอนุภาค ตลอดจนความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ในการวัดด้วย

เครื่องวัดปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (TSS) ระดับอุตสาหกรรม

ปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมด(TSS) เป็นอุปกรณ์ที่วัดมวลจริงของอนุภาคแขวนลอยในตัวอย่างน้ำ โดยจะวัดน้ำหนักรวมของของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในน้ำโดยไม่คำนึงถึงคุณสมบัติทางแสงของอนุภาคเหล่านั้น
ปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (TSS) วัดได้โดยการกรองน้ำปริมาตรที่ทราบค่าผ่านตัวกรอง (โดยปกติจะเป็นตัวกรองที่มีน้ำหนักที่ทราบค่า) หลังจากกรองน้ำแล้ว ของแข็งที่เหลืออยู่บนตัวกรองจะถูกทำให้แห้งและชั่งน้ำหนัก ผลลัพธ์จะแสดงเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) TSS มีความสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณอนุภาคแขวนลอย แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดอนุภาคหรือวิธีการที่อนุภาคกระจายแสง
ความแตกต่างที่สำคัญ:
1) ลักษณะของการวัด:
ความขุ่นเป็นคุณสมบัติทางแสง (ลักษณะการกระเจิงหรือการดูดซับของแสง)
TSS เป็นคุณสมบัติทางกายภาพ (มวลของอนุภาคที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ)
2) สิ่งที่พวกเขาทำการวัด:
ค่าความขุ่นบ่งบอกถึงความใสหรือความขุ่นของน้ำ แต่ไม่ได้บอกถึงมวลของของแข็งที่แท้จริง
TSS เป็นการวัดปริมาณของแข็งในน้ำโดยตรง โดยไม่คำนึงถึงว่าน้ำจะใสหรือขุ่นแค่ไหน
3) หน่วย:
ค่าความขุ่นวัดได้ในหน่วย NTU (Nephelometric Turbidity Units)
ปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมด (TSS) วัดเป็นหน่วย mg/L (มิลลิกรัมต่อลิตร)
สีและความขุ่นเหมือนกันหรือไม่?

สีและความขุ่นไม่ใช่สิ่งเดียวกัน แม้ว่าทั้งสองอย่างจะส่งผลต่อลักษณะของน้ำก็ตาม

เครื่องวัดสีคุณภาพน้ำออนไลน์

นี่คือความแตกต่าง:
สีหมายถึงเฉดสีหรือโทนสีของน้ำที่เกิดจากสารละลายต่างๆ เช่น สารอินทรีย์ (เช่น ใบไม้ที่เน่าเปื่อย) หรือแร่ธาตุ (เช่น เหล็กหรือแมงกานีส) แม้แต่น้ำใสก็อาจมีสีได้หากมีสารประกอบสีละลายอยู่
ความขุ่นหมายถึงความไม่ใสของน้ำที่เกิดจากอนุภาคแขวนลอย เช่น ดินเหนียว ตะกอน จุลินทรีย์ หรือของแข็งละเอียดอื่นๆ โดยจะวัดว่าอนุภาคเหล่านั้นกระจายแสงที่ผ่านน้ำได้มากน้อยเพียงใด
โดยสรุป:
สี = สารละลาย
ความขุ่น = อนุภาคแขวนลอย