CN114509549A - 一种海水淡化产水中硼的连续检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种海水淡化产水中硼的连续检测系统及方法，包括取水系统、一级反渗透系统、缓冲水箱、二级反渗透系统以及产品水池；其中，取水系统与一级反渗透系统的入口相连，一级反渗透系统的出口分为两路，一路经缓冲水箱与二级反渗透系统相连，二级反渗透系统与产品水池相连；一级反渗透系统的出口另一路与产品水池相连。通过对原海水的初始硼含量、进水水温及pH的实时在线检测，实现对一级反渗透产水中硼含量的监控，为操作运行人员启动二级反渗透除盐系统提供依据，减少人工检测淡化水水质的频次，并使得最终产水的硼含量小于1mg/L。

Description

一种海水淡化产水中硼的连续检测系统及方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种海水淡化产水中硼的连续监测系统及方法。
背景技术
反渗透技术成熟，生产和使用成本相较于热法低，广泛用于电力、石油化工、钢铁、电子、医药、食品饮料、市政及环保等领域，在沿海地区、岛屿及船只海水淡化、内陆地区苦咸水脱盐、火电厂循环水排污水处理、超纯水制备、饮用水生产过程中。但受到原海水进水水温浮动的影响，反渗透膜元的脱盐率会有一定程度的波动，生活用水卫生标准中要求硼含量小于0.5mg/L，夏季反渗透系统脱盐率有一定程度下降，一级反渗透产水硼含量通常高于1mg/L，在进入市政管网前需要根据淡化水硼含量，适时进行二次脱硼处理，因此需要对淡化水中硼含量做定期检测。
目前淡化水中硼含量的检测大多采用姜黄素分光光度法和甲亚胺-H分光光度法，检测一次步序较为繁琐，为保障检测精度还需频繁变更标线，较难做到对淡化水中硼含量做到实时检测。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种海水淡化产水中硼的连续检测系统及方法，该方法可根据进水水温及pH值对采用反渗透工艺的海水淡化装置产水硼含量进行实时监测，使运行人员更便捷的掌握反渗透产水硼含量的总体水平，为操作运行人员启动二级反渗透除盐提供依据，减少人工检测淡化水水质的频次。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种海水淡化产水中硼的检测系统，包括取水系统、一级反渗透系统、缓冲水箱、二级反渗透系统以及产品水池；其中，取水系统与一级反渗透系统的入口相连，一级反渗透系统的出口分为两路，一路经缓冲水箱与二级反渗透系统相连，二级反渗透系统与产品水池相连；一级反渗透系统的出口另一路与产品水池相连。
进一步的，取水系统与一级反渗透系统的管路上设置有在线温度检测仪及pH在线检测仪。
进一步的，一级反渗透系统的出口二级反渗透系统之间设置有缓冲水箱。
一种海水淡化产水中硼的检测方法，包括以下步骤：
原海水进入一级反渗透系统中进行一级反渗透，一级反渗透系统的一级反渗透产水一部分进入产品水池，根据原海水初始硼含量、水温及pH值，实时计算一级反渗透产水中硼含量；当一级反渗透产水中硼含量大于1mg/L时，启动二级反渗透系统，二级反渗透系统产水进入产品水池，与一级反渗透产水在产品水池直接进行掺混，使得产品水池中产水硼含量小于1mg/L。
进一步的，原海水初始硼含量为5mg/L，初始pH为8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y＝0.174e0.051t (1)
式中，t-原海水初始水温；
y-一级反渗透产水硼含量。
进一步的，原海水初始硼含量大于5mg/L，初始pH为8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y＝0.174e0.051t+(y1-5)(0.033e0.053t)
式中，t-原海水初始水温；
y1-原海水初始硼含量。
进一步的，原海水初始硼含量为5mg/L，pH大于8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y1＝0.174e0.051t+(p1-8)(-5*10-5t2-0.001t-0.016)*10
式中，p1-原海水初始pH值；
t-原海水初始水温；
y-一级反渗透产水硼含量。
进一步的，原海水初始硼含量大于5mg/L，pH大于8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y1＝0.174e0.051t+(y1-5)(0.033e0.053t)+(p1-8)(-5*10-5t2-0.001t-0.016)*10
式中，p1-原海水初始pH值；
t-原海水初始水温；
y-一级反渗透产水硼含量。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明中通过设置一级反渗透系统和二级反渗透系统，当一级反渗透产水中的硼含量大于1mg/L时，启动二级反渗透系统，将一级反渗透产水与二级反渗透产水混合，从而使得产水硼含量小于1mg/L。
本发明针对初始硼含量范围5-10mg/L，初始pH8.0-9.0，初始水温5-30℃范围的原海水，计算一级反渗透产水硼含量，通过对原海水的初始硼含量、进水水温及pH的实时在线检测，实现对一级反渗透产水中硼含量的监控，为操作运行人员启动二级反渗透除盐系统提供依据，减少人工检测淡化水水质的频次，并使得最终产水的硼含量小于1mg/L。
进一步的，针对不同的硼含量、pH值以及温度，利用相应的公式可以快速计算出一级反渗透产水硼含量
附图说明
图1为本发明的检测系统的结构示意图。图2为结合工程实际给出的一级反渗透产水硼含量与原海水初始温度、pH之间的关系曲线，(a)为一级反渗透产水硼含量与原海水温度曲线，(b)为原海水初始硼含量增大1mg/L条件下产水硼含量与原海水温度曲线，(c)为原海水初始pH增大0.1条件下产水硼含量与原海水温度曲线。
图中，1为取水系统，2为一级反渗透系统，3为缓冲水箱，4为二级反渗透系统，5为产品水池，6为在线温度检测仪，7为pH在线检测仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明提供了一种海水淡化产水中硼的检测系统，包括取水系统1、一级反渗透系统2、缓冲水箱3、二级反渗透系统4以及产品水池5；其中，取水系统1与一级反渗透系统2的入口相连，一级反渗透系统2的出口分为两路，一路与缓冲水箱3入口相连，缓冲水箱3出口与产品水池5相连；一级反渗透系统2的出口另一路与产品水池5相连。
取水系统1与一级反渗透系统2的管路上设置有在线温度检测仪6及pH在线检测仪7。
一种海水淡化产水中硼的检测方法，包括以下步骤：
原海水进入一级反渗透系统2，原海水水温通过一级反渗透进水处的在线温度检测仪6实时监测记录，一级反渗透系统2的一级反渗透产水一部分进入产品水池5，一部分进入缓冲水箱3，根据原海水初始硼含量、水温及pH值，对一级淡化水中硼含量进行实时检测计算；依据计算结果，当一级反渗透产水中硼含量大于1mg/L时，启动二级反渗透系统4，并依据一级反渗透产水硼含量适时调节二级反渗透系统出力，二级反渗透系统4产水进入产品水池5，与一级反渗透产水在产品水池5直接进行掺混，使得最终产水硼含量满足小于1mg/L。
原海水进入一级反渗透系统2中进行一级反渗透，一级反渗透系统2的一级反渗透产水一部分进入产品水池5，根据原海水初始硼含量、水温及pH值，实时计算一级反渗透产水中硼含量；当一级反渗透产水中硼含量大于1mg/L时，启动二级反渗透系统4，二级反渗透系统4产水进入产品水池5，与一级反渗透产水在产品水池5直接进行掺混，使得产品水池5中产水硼含量小于1mg/L。
本发明适用于初始硼含量范围5-10mg/L，初始pH 8.0-9.0，初始水温5-30℃范围的原海水中硼含量的计算。
针对原海水初始硼含量和初始pH，计算一级反渗透产水硼含量，具体如下：
1)原海水初始硼含量为5mg/L，初始pH为8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y＝0.174e0.051t (1)
式中，t-原海水初始水温，℃；
y-一级反渗透产水硼含量，mg/L。
2)原海水初始硼含量大于5mg/L，初始pH为8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y＝0.174e0.051t+(y1-5)(0.033e0.053t) (2)
式中，t-原海水初始水温，℃；
y1-原海水初始硼含量，mg/L。
3)原海水初始硼含量为5mg/L，pH大于8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y1＝0.174e0.051t+(p1-8)(-5*10-5t2-0.001t-0.016)*10 (3)
式中，p1-原海水初始pH值；
t-原海水初始水温，℃
y-一级反渗透产水硼含量，mg/L。
4)原海水初始硼含量大于5mg/L，pH大于8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y1＝0.174e0.051t+(y1-5)(0.033e0.053t)+(p1-8)(-5*10-5t2-0.001t-0.016)*10 (4)
式中，p1-原海水初始pH值；
t-原海水初始水温，℃
y-一级反渗透产水硼含量，mg/L。
实施例1
原海水进入一级反渗透系统2，原海水水温通过一级反渗透进水在线温度检测仪6实时监测记录，一级反渗透产水部分进入产品水池5，部分进入缓冲水箱3，缓冲水箱3进口设置pH在线监测仪7对一级淡化水pH进行实时监测记录，根据原海水初始硼含量、水温及一级淡化水产水pH，对一级淡化水中硼含量进行实时计算；当一级淡化水硼含量大于1mg/L时，启动二级反渗透系统，二级反渗透系统产水进入产品水池，与一级反渗透产水在产品水池进行掺混。
在若原海水硼含量为5mg/L，初始pH 8.0，若原海水水温为5℃，初始pH 8根据公式(1)计算，得到一级反渗透产水中硼含量约为0.22mg/L，若原海水水温为25℃，初始pH 8，则一级反渗透产水硼含量约为0.62mg/L。
若原海水初始pH为8，初始硼含量大于5mg/L，则根据公式(2)计算一级反渗透产水硼含量；具体的，若原海水水温为5℃，初始pH 8，初始硼含量为6mg/L，则一级反渗透产水硼含量约为0.26mg/L，若原海水水温升高至25℃，则一级反渗透产水硼含量约为0.74mg/L；若原海水水温为5℃，初始pH 8，初始硼含量为9mg/L，则一级反渗透产水硼含量约为0.39mg/L，若原海水水温升高至25℃，则一级反渗透产水硼含量约为1.12mg/L。
若初始原海水的初始pH大于8，则利用公式(3)计算以及反渗透产水硼含量，具体的，若原海水初始硼含量为5mg/L，初始pH 8.5，原海水水温为5℃，则一级反渗透产水硼含量约为0.11mg/L，若原海水水温升至25℃，则一级反渗透产水硼含量约为0.26mg/L。
若初始原海水的初始pH大于8，则利用公式(4)计算一级反渗透产水硼含量，具体的，若原海水硼含量为9mg/L，初始pH 8.5，原海水水温为5℃，则一级反渗透产水硼含量约为0.28mg/L，若原海水水温升至25℃，则一级反渗透产水硼含量约为0.76mg/L。
结合工程实际给出的一级反渗透产水硼含量与原海水初始温度、pH之间的关系曲线，参见图2中(a)、(b)和(c)，可以看出，假定原海水初始硼含量为5mg/L，初始pH为8时，一级反渗透产水硼含量随原海水水温的增大而呈指数增长，同样的当原海水初始硼含量在5mg/L基础上增大1mg/L，同时保持原海水初始pH为8.0时，一级反渗透产水硼含量随原海水水温的增大也呈指数增长，而当pH在8.0基础上增大0.1后，一级反渗透产水硼含量随原海水水温的变化量可通过多项式进行拟合，总体呈现一级反渗透产水硼含量随初始pH增大而下降，同时温度越高下降越明显。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海水淡化产水中硼的检测系统，其特征在于，包括取水系统(1)、一级反渗透系统(2)、缓冲水箱(3)、二级反渗透系统(4)以及产品水池(5)；其中，取水系统(1)与一级反渗透系统(2)的入口相连，一级反渗透系统(2)的出口分为两路，一路经缓冲水箱(3)与二级反渗透系统(4)相连，二级反渗透系统(4)与产品水池(5)相连；一级反渗透系统(2)的出口另一路与产品水池(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化产水中硼的检测系统，其特征在于，取水系统(1)与一级反渗透系统(2)的管路上设置有在线温度检测仪(6)及pH在线检测仪(7)。
3.根据权利要求1所述的一种海水淡化产水中硼的检测系统，其特征在于，一级反渗透系统(2)的出口二级反渗透系统(4)之间设置有缓冲水箱(3)。
4.一种基于权利要求1中所述的检测系统的海水淡化产水中硼的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
原海水进入一级反渗透系统(2)中进行一级反渗透，一级反渗透系统(2)的一级反渗透产水一部分进入产品水池(5)，根据原海水初始硼含量、水温及pH值，实时计算一级反渗透产水中硼含量；当一级反渗透产水中硼含量大于1mg/L时，启动二级反渗透系统(4)，二级反渗透系统(4)产水进入产品水池(5)，与一级反渗透产水在产品水池(5)直接进行掺混，使得产品水池(5)中产水硼含量小于1mg/L。
5.一种根据权利要求4中所述的海水淡化产水中硼的检测方法，其特征在于，原海水初始硼含量为5mg/L，初始pH为8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y＝0.174e0.051t (1)
式中，t-原海水初始水温；
y-一级反渗透产水硼含量。
6.一种根据权利要求4中所述的海水淡化产水中硼的检测方法，其特征在于，原海水初始硼含量大于5mg/L，初始pH为8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y＝0.174e0.051t+(y1-5)(0.033e0.053t)
式中，t-原海水初始水温；
y1-原海水初始硼含量。
7.一种根据权利要求4中所述的海水淡化产水中硼的检测方法，其特征在于，原海水初始硼含量为5mg/L，pH大于8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y1＝0.174e0.051t+(p1-8)(-5*10-5t2-0.001t-0.016)*10
式中，p1-原海水初始pH值；
t-原海水初始水温；
y-一级反渗透产水硼含量。
8.一种根据权利要求4中所述的海水淡化产水中硼的检测方法，其特征在于，原海水初始硼含量大于5mg/L，pH大于8.0时，一级反渗透产水硼含量通过下式计算：
y1＝0.174e0.051t+(y1-5)(0.033e0.053t)+(p1-8)(-5*10-5t2-0.001t-0.016)*10
式中，p1-原海水初始pH值；
t-原海水初始水温；
y-一级反渗透产水硼含量。
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