一、加药装置的原理

（一）搅拌原理

1. 机械搅拌
   • 机械搅拌是加药装置中常用的一种搅拌方式。它主要通过电机带动搅拌桨旋转，使药剂在溶液中充分混合。搅拌桨的形状和转速对搅拌效果有重要影响。例如，螺旋桨式搅拌桨可以产生轴向流，使药剂在垂直方向上充分混合；而涡轮式搅拌桨能产生较强的径向流，有助于药剂在水平方向扩散。
   • 当电机启动后，搅拌桨以一定的转速旋转，在溶液中形成复杂的流场。这个流场能够打破药剂颗粒之间的团聚，使药剂均匀地分散在溶液中。例如，在制备混凝剂溶液时，机械搅拌可以确保混凝剂（如聚合氯化铝）充分溶解，避免出现药剂沉淀在底部而导致浓度不均匀的情况。
2. 水力搅拌
   • 水力搅拌是利用液体的流动来实现药剂混合的方式。在一些加药装置中，通过特殊的管道设计或液体喷射装置，使液体产生湍流，从而达到搅拌的目的。例如，在文丘里管加药装置中，高速流动的液体通过文丘里管的收缩段时，流速增大，压力降低。在喉管处，药剂被吸入并与主液体流混合，然后在扩散段，由于流速降低，压力回升，药剂和液体进一步混合。
   • 这种搅拌方式的原理是基于流体力学中的能量转换和湍流扩散。当液体处于湍流状态时，流体微团之间的剧烈混合会促使药剂在溶液中快速扩散。水力搅拌方式的优点是没有运动部件，结构简单，维护方便。

（二）计量原理

1. 流量计量
   • 流量计量是加药装置实现精准加药的关键。常见的流量计量方式有电磁流量计、涡轮流量计和转子流量计等。电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律，当导电液体流经磁场时，会产生感应电动势，其大小与液体的流速成正比，通过测量感应电动势就可以计算出液体的流量。
   • 涡轮流量计则是利用流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的转速与流体的流量成正比。转子流量计是根据浮子在垂直锥形管中受到的浮力和重力平衡原理来测量流量。通过这些流量计量设备，可以精确地控制药剂的添加量。例如，在污水处理中，根据污水的流量和水质情况，精确地添加消毒剂（如二氧化氯），确保污水达到消毒标准。
2. 重量计量
   • 重量计量是另一种准确的计量方式。在一些对药剂添加量精度要求极高的场合，如制药行业，会采用重量计量。加药装置通过高精度的称重传感器来测量药剂的重量。当需要添加一定重量的药剂时，控制系统根据称重传感器的反馈信号，控制加药泵的工作时间或频率，直到达到设定的重量。
   • 例如，在药品生产过程中，对于某些活性成分的添加，通过重量计量可以确保每一批次药品的成分含量精确无误，保证药品质量和药效的稳定性。

二、加药装置的应用

（一）污水处理领域

1. 混凝沉淀过程
   • 在污水处理的混凝沉淀环节，加药装置用于添加混凝剂（如聚合硫酸铁、聚合氯化铝等）和助凝剂（如聚丙烯酰胺）。混凝剂可以使污水中的悬浮颗粒脱稳，形成微小的絮体，助凝剂则进一步促进絮体的长大和沉淀。
   • 例如，在处理生活污水时，污水中的胶体颗粒和细小悬浮物通过混凝沉淀可以得到有效去除。加药装置根据污水的水质和流量，准确地添加适量的混凝剂和助凝剂，经过混合、反应和沉淀后，污水的悬浮物含量和浊度可以显著降低，为后续的深度处理或排放标准达标提供保障。
2. 消毒过程
   • 为了杀灭污水中的病原体，如细菌、病毒和寄生虫等，需要在污水处理的最后阶段进行消毒。加药装置用于添加消毒剂，常见的消毒剂有氯气、二氧化氯、次氯酸钠等。
   • 例如，在医院污水处理中，由于污水中含有大量的致病微生物，消毒要求更为严格。加药装置会精确地添加消毒剂，确保污水中的病原体被有效杀灭，达到排放标准后才能排放，防止疾病传播。
3. 除磷过程
   • 为了控制水体富营养化，污水处理过程中需要去除磷。加药装置可以添加除磷药剂，如铁盐、铝盐或钙盐等。这些药剂与污水中的磷反应，生成难溶性的沉淀物，从而去除磷。
   • 例如，在处理含磷较高的工业废水（如印染废水、食品加工废水等）时，加药装置通过精确控制除磷药剂的添加量，使污水中的磷含量降低到排放标准以下，减少对受纳水体的污染。

（二）工业循环冷却水领域

1. 水质稳定处理
   • 工业循环冷却水在循环使用过程中，会出现结垢、腐蚀和微生物滋生等问题。加药装置用于添加水质稳定剂，如缓蚀剂、阻垢剂和杀菌剂等。缓蚀剂可以在金属表面形成保护膜，防止金属腐蚀；阻垢剂可以阻止水中的钙、镁等离子形成水垢；杀菌剂可以抑制微生物的生长繁殖。
   • 例如，在火力发电厂的循环冷却水系统中，加药装置根据冷却水的水质和运行参数，定期添加水质稳定剂，保证冷却水系统的正常运行，延长设备的使用寿命，提高热交换效率。
2. pH 调节
   • 循环冷却水的 pH 值对系统的稳定性和设备的腐蚀情况有重要影响。加药装置可以用于添加酸碱调节剂，如硫酸、氢氧化钠等，来调节冷却水的 pH 值。
   • 例如，当循环冷却水的 pH 值过高时，通过加药装置添加适量的硫酸来降低 pH 值；当 pH 值过低时，添加氢氧化钠来提高 pH 值，使 pH 值保持在适宜的范围内（一般为 7 – 9）。

（三）制药行业

1. 药品生产过程中的配料
   • 在制药过程中，加药装置用于精确添加各种原料和辅料。例如，在生产片剂时，需要将药物活性成分、填充剂、崩解剂和润滑剂等按照一定的配方进行混合。加药装置可以根据配方要求，准确地添加每种成分，确保药品的质量和药效的一致性。
   • 对于一些对剂量精度要求极高的药品，如注射剂，加药装置通过重量计量等高精度计量方式，严格控制药物成分的添加量，保证药品的安全性和有效性。
2. 药品清洗和消毒
   • 在制药设备的清洗和消毒过程中，加药装置用于添加清洗剂和消毒剂。例如，在药品生产车间，设备需要定期进行清洗，以去除残留的药物和杂质。加药装置可以添加合适的清洗剂，如碱性清洗剂或酸性清洗剂，对设备进行清洗。
   • 同时，为了防止微生物污染，需要对设备进行消毒。加药装置可以添加消毒剂，如过氧化氢、过氧乙酸等，确保设备的无菌状态，保证药品生产环境的卫生和安全。