自来水厂在线浊度仪的工作原理介绍

浊度是衡量自来水水质的核心指标之一，直接反映水中悬浮颗粒物（如泥沙、藻类、胶体、微生物等）的含量，其高低与饮用水安全密切相关——高浊度水不仅影响水的感官性状，还可能成为细菌、病毒等病原微生物的载体，增加消毒难度。上海玄天TST-6100A型自来水厂在线浊度仪作为水质实时监测的关键设备，能够24小时连续追踪浊度变化，为净水工艺调整（如混凝、沉淀、过滤）和水质安全预警提供数据支撑，其工作原理围绕 “光与水中悬浮颗粒的相互作用" 展开，结合现代传感技术实现精准量化。以下是其详细介绍：

一、浊度的定义与检测单位

浊度指水中悬浮颗粒对光线产生散射和吸收作用，导致光线透过水体时发生衰减、传播方向改变的物理特性。目前自来水厂通用的检测单位为 “散射浊度单位（NTU）"，以一定浓度的福尔马肼标准混悬液作为参照 ——1NTU 对应 1 升水中含有 1 毫克福尔马肼混悬颗粒产生的浊度。我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）明确要求，自来水出厂水浊度不得超过 1NTU，特殊情况下不得超过 3NTU，这就对在线浊度仪的检测精度和稳定性提出了严苛要求。

二、在线浊度仪核心工作原理

在线浊度仪的本质是通过检测 “光与水样的相互作用信号"，并将其转化为浊度值，主流原理分为三大类，其中散射光法因适配自来水低浊度检测需求，成为自来水厂的理想方案。

（一）散射光法：低浊度检测的主流选择

散射光法基于 “瑞利散射" 和 “米氏散射" 理论 —— 当平行光束穿过水样时，水中悬浮颗粒会使光线向四周散射，散射光强度与颗粒的浓度、大小、形状密切相关，且在低浊度范围内（0-10NTU），散射光强度与浊度值呈良好线性关系。

自来水厂所用散射光法浊度仪的结构的核心组成包括：近红外光源（波长 860nm 左右，可避免水样颜色对检测的干扰）、光学透镜（将光源转化为平行光束）、检测池（水样流通通道，采用石英玻璃材质，减少光吸收）、光电检测器（安装在与入射光呈 90° 的位置，专门捕捉散射光）。

工作时，光源发出的平行光束穿透检测池内的水样，水中悬浮颗粒产生 90° 散射光，检测器将散射光信号转化为微弱电信号，经放大、滤波、温度补偿后，与仪器内置的福尔马肼标准曲线对比，最终换算出浊度值。该方法的优势在于灵敏度高，能精准检测 0.01-100NTU 范围内的浊度，匹配自来水厂滤后水、出厂水的低浊度监测需求。

（二）透射光法：高浊度场景的辅助补充

透射光法的原理是 “光线衰减定律"—— 平行光束穿过水样时，部分光线被悬浮颗粒吸收、散射，剩余光线沿原方向透射，透射光强度与浊度呈负相关：浊度越高，透射光强度越弱。

仪器结构与散射光法类似，但检测器安装在入射光的正对面，用于检测透射光强度。工作时，先以纯水（浊度 = 0NTU）作为空白对照，记录其透射光强度（I₀）；再检测水样的透射光强度（I），通过公式 “浊度 = K×lg (I₀/I)"（K 为校准系数）计算浊度值。该方法适合原水、沉淀池进水等高浊度水体（10-1000NTU）检测，但低浊度范围内灵敏度不足，常与散射光法配合使用，拓宽检测范围。

（三）散射 - 透射比值法：高精度检测方案

为抵消水样颜色、光源衰减、检测池污染等干扰，部分高精度在线浊度仪采用 “散射 - 透射比值法"，即同时检测散射光强度（I_scat）和透射光强度（I_trans），通过两者的比值（I_scat/I_trans）计算浊度值。

该方法的核心优势是 “抗干扰能力强"—— 水样颜色变化、光源老化等因素会同时影响散射光和透射光强度，但对两者比值的影响极小，因此能显著提升检测精度。自来水厂常将其用于滤后水、出厂水等对浊度要求高的关键监测点，确保数据真实可靠。

三、自来水厂在线浊度仪工作流程

自来水厂中，在线浊度仪并非孤立工作，而是与采样系统、控制系统联动，形成 “采样 - 检测 - 分析 - 反馈" 的闭环流程：

水样采集与预处理：通过专用采样管从水管（如沉淀池出水渠、滤池出水管道、出厂水总管）引出水样，经过滤器（去除粒径＞1mm 的大颗粒，避免损坏检测池）、稳流装置（保证水样流速稳定在 10-30mL/min）后，流入检测池。

光学检测：检测池内的水样稳定后，光源发出平行光束，检测器同步捕捉散射光（或透射光、散射 - 透射光）信号，转化为电信号。

信号处理与数据换算：主板对电信号进行放大、滤波（去除环境光干扰）、温度补偿（修正水温对光散射的影响），再根据校准曲线将电信号转化为 NTU 单位的浊度值。

结果输出与联动控制：浊度值实时显示在仪器面板上，并通过 4-20mA 电流信号或 RS485 通讯接口，上传至水厂中央控制系统（SCADA）；当浊度值超过预设阈值（如滤后水浊度＞0.5NTU、出厂水浊度＞1NTU）时，系统自动触发报警，并联动调整净水工艺（如增加混凝剂投加量、启动滤池反冲洗）。

四、总结

自来水厂在线浊度仪以 “光与悬浮颗粒的相互作用" 为核心原理，通过散射光法、透射光法或比值法实现浊度的实时量化，其工作流程与净水工艺深度融合，既能及时发现水质异常，又能为工艺优化提供数据支撑。随着水质标准的不断提高，在线浊度仪正朝着 “更高精度、更强抗干扰、更智能（如自动清洗、远程校准）" 的方向发展，成为保障自来水水质安全的重要屏障。