在线流动电流仪

1.什么是流动电流仪？

流动电流仪是一种用于在线检测水中胶体颗粒表面电荷特性（通常以流动电流值表示）的精密仪器，它的核心功能是连续、实时地测量水样中胶体物质的电荷状态。

您可以将在线流动电流仪理解为一个水处理过程的“电荷眼睛”。它不直接测量浊度、pH值或化学药剂量，而是测量这些因素共同作用后的一个综合性结果——胶体颗粒的带电程度。

2.流动电流仪主要作用是什么？

在线流动电流仪主要作用是用于水处理的混凝（絮凝）过程的控制。

具体来说，它的作用包括：

优化混凝剂投加量：通过实时监测电荷变化，自动控制混凝剂（如铝盐、铁盐）的投加量，确保达到良好的混凝效果。

克服水质波动的干扰：原水的水质（如浊度、pH、有机物含量）经常变化。流动电流仪能快速反映这些变化对胶体稳定性的影响，并及时调整药剂投加，保证出水水质稳定。

实现自动化控制：将流动电流仪的检测信号与加药泵联动，形成闭合回路控制系统，实现混凝过程的全程自动化，减少人工依赖。

节省药剂成本：避免药剂投加不足（效果差）或过量（浪费、残留、产生污泥多），可实现高达10%-30%的药剂节约。

预警功能：监测值的异常波动可以预示原水水质发生重大变化或设备故障。

3.流动电流仪的工作原理

在线流动电流仪的工作原理基于电动力学现象中的流动电流效应。其工作流程和原理可以分解如下：

核心概念：

水中大多数胶体颗粒（如粘土、细菌、有机物）表面都带有负电荷。它们相互排斥，难以聚集沉淀。混凝剂（正电荷）的作用就是中和这些负电荷。

仪器结构关键部件：

检测池（传感器）：内部有一个可做往复运动的活塞或一个固定的环形空间。

环形电极：位于检测池两端，用于检测电流。

活塞驱动装置：使活塞在检测池内高速往复运动。

信号放大器与处理器：将微弱的电信号放大、处理并输出。

工作过程：

取样：水样被连续引入检测池。

产生剪切：活塞在检测池内高速往复运动，对水样产生强烈的剪切作用。这相当于迫使水沿着检测池内壁（或活塞表面）来回流动。

电荷分离：由于水中的胶体颗粒是带电的，它们会吸附一层带相反电荷的离子（反离子）在周围，形成“双电层”。当水被强制流动时，带电的胶体颗粒核心（因其质量/体积较大，惯性大）倾向于保持静止或运动滞后，而外层的反离子（溶解离子，惯性小）则更容易随水流运动。这就导致了正、负电荷在空间上的短暂分离。

产生电流：这种电荷分离在检测池两端的环形电极上感应出一个微弱的交变电流，这就是流动电流。

检测与输出：电极检测到这个电流信号，经过放大和整流处理后，输出一个与胶体颗粒净表面电荷密度成比例的流动电流值。该值通常是一个无量纲的相对值，范围在-1000到+1000之间。控制器读取到传感器检测的流动电流值后，会将流动电流值转换并进行直观的检测数值显示；控制器配置有PID控制功能，在对流动电流值与设定基准值进行对比计算后会输出用于调节计量泵或加药阀开度的4-20mA信号。

简单比喻：就像用勺子快速搅动一碗带有细小沙粒（带负电）和铁屑（带正电的混凝剂）的汤。搅拌时，不同电荷的物质运动趋势不同，从而产生一个可以测量的“电荷流”信号。

4.流动电流仪的应用场景

在线流动电流仪主要应用于需要混凝-絮凝过程的领域：

饮用水处理厂：这是最经典的应用场景。用于控制铝盐、铁盐等混凝剂的投加，确保自来水浊度、铝残留达标。

市政污水处理厂：用于初级强化处理或化学除磷过程的混凝控制。

工业废水处理：处理含金属、颜料、油脂等需要混凝的废水。

纸浆与造纸工业：控制湿部化学，优化填料和纤维的留着率。

5.流动电流仪的优势与局限性

优势：

实时连续：提供秒级的反。

灵敏度高：对电荷变化敏感。

综合性强：反映了所有影响胶体稳定性的综合因素。

维护相对简单：无消耗性化学试剂，主要维护工作是定期清洗传感器。

局限性：

非直接水质参数：它测量的是“电荷”而非“浊度”或“污染物浓度”，需要与工艺目标（如出水浊度）建立相关关系。

受干扰因素：高浓度有机物、表面活性剂或油类物质可能污染传感器表面，影响测量准确性。

需要校准：初始安装时需要根据实际水质确定基准值。

总结

在线流动电流仪是现代水处理领域一项关键的过程控制仪表。它通过监测胶体颗粒的流动电流，直接揭示了混凝过程的核心——电荷中和状态，从而为实现精准、自动、高效的混凝加药控制提供了可能。其广泛应用显著提升了水处理系统的稳定性、出水质量和经济性。