CN101066797A - 在线监控二次给水臭氧净化系统及用于该系统的方法 - Google Patents

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本发明提供了一种在线监控二次给水臭氧净化系统，该在线监控二次给水臭氧净化系统的制氧器的出气端与臭氧发生器的进气端相连，臭氧发生器的出气端通过气水混合泵的吸气孔与气水混合泵相连，气水混合泵的出水口端与氧化罐的进水口端相连，氧化罐的排气端与臭氧尾气分解器的进气端相连，氧化罐的出水口连接过滤器，从过滤器的出水口流出洁净水，由于本发明能够在监测出水溶液中的臭氧浓度，并可以根据水质特征进行自动识别，调整臭氧发生器的产量，控制水溶臭氧浓度，从而保证二次给水的水质达到标准。

Description

在线监控二次给水臭氧净化系统及用于该系统的方法
技术领域
本发明涉及一种能够对饮用自来水进行臭氧消毒的臭氧净化系统及用于该系统的净化方法。
背景技术
城市由于自来水管网陈旧，而且管网距离长，所以仅仅利用管网供水，不能够保证城市居民饮水的质量，有必要对管网供水进行二次净化。现有技术中对管网供水的二次净化手段简单，缺乏连续性，设备可靠性差，特别是针对二次给水的水量不断变化的特点，目前没有一种能实现连续、可靠的消毒，并能在线监测消毒液浓度，随着水量的变化而适时闭环控制消毒剂的投加量，使设备始终保持恒定的水溶消毒浓度。传统的消毒方式一般是在水中加液氯或二氧化氯，这种方式虽然能够在线监测水中氯的浓度，但氯溶于水后易生成clo2 -、clo3 -，运用液氯消毒会产生氯化有机物，有害人体健康。
采用臭氧消毒的方式，是在水中添加臭氧，这种方法虽然比较安全，但目前利用臭氧消毒的相关设备简单，控制功能不完备，如，臭氧添加量不能自动调节，当供水量或水质发生变化时，单一固定量投加臭氧，使水溶臭氧浓度不稳定，从而直接影响臭氧消毒杀菌的效果；不能做到自动连续监测水溶臭氧浓度，对于不同水质采用多大的浓度进行消毒达到效果，既便有浓度监测，可不具备控制信号输出功能，反馈控制臭氧发生器设备，适时调整臭氧发生量，而是需要人工干预，这就会造成二次净化后的水质仍然不稳定，达不到二次净化的目的。所以现有的臭氧消毒方式不能满足人们对水质要求的高标准。
发明内容
技术问题：
本发明要解决的技术问题是提供一种在线监控二次给水臭氧净化系统及用于该系统的方法，能在线监测水中的臭氧浓度，随水量的变化适时闭环控制臭氧的投加量，使水溶液保持恒定的臭氧浓度，达到良好的对自来水的二次净化效果。
技术方案：
为达到上述技术目的，本发明提供了一种在线监控二次给水臭氧净化系统，其技术方案是，制氧器的出气端与臭氧发生器的进气端相连，臭氧发生器的出气端通过气水混合泵的吸气孔与气水混合泵相连，气水混合泵的出水口端与氧化罐的进水口端相连，氧化罐的排气端与臭氧尾气分解器的进气端相连，氧化罐的出水口连接过滤器，从过滤器的出水口流出洁净水，在线监测仪的通过氧化还原电位电极的电极测量端与氧化罐相连，在线监测仪的控制信号输出端与臭氧发生器控制器的控制信号输入端相连，臭氧发生器控制器的控制信号输出端与臭氧发生器的臭氧电源逆变电路驱动信号输入端相连。
优选的，在线监测仪的氧化还原电位电极探头的第一电压信号输出端和电位计的参比电极输入端相连，氧化还原电位电极探头的第二电压信号输出端与电位计的测量信号输入端连接；电位计的温度信号输入端与氧化还原电位电极探头温度感应器之间串联温度补偿装置，电位计电压信号输出端连接多功能数字运算处理装置的电压信号输入端，在电位计的指示电极电信号输出端与多功能数字运算处理装置的参比信号输入端之间串联水质特征识别装置，多功能数字运算处理装置的电信号输出端连接数字显示装置的电信号输入端。
优选的，臭氧发生器控制器中，第一滤波器的输出端与脉宽调制器的第一信号输入端相连，第二滤波器输出端与脉宽调制器的第二信号输入端相连，脉宽调制器的脉宽信号输出端与直流/交流变换器的直流输入端连接，升压变压器的低压输入端与直流/交流变换器的交流输出端连接，臭氧发生器的电极端与升压变压器的高压输出端连接，气水混合泵的吸气孔与臭氧发生器的臭氧输出口连接，氧化罐的进水口与气水混合泵的出水口连接，氧化罐与在线监测仪的氧化还原电位电极的探头测量端连接，在线监测仪的测量信号输入端与氧化还原电位电极的电位信号输出端连接，第二滤波器的反馈信号输入端与在线监测仪的反馈信号输出端相连。
优选的，第一滤波器的信号输入端连接设定信号，第二滤波器的信号输入端连接由在线监测仪提供的反馈控制信号，脉宽调制器的反相输入端与第一滤波器的信号输出端连接，脉宽调制器的同相输入端与第二滤波器的信号输出端连接，直流/交流变换器的第一直流端和第二直流端分别与脉宽调制器的第一脉冲信号输出端和第二脉冲信号输出端连接，升压变压器的第一低压接线端和第二低压接线端分别与直流/交流变换器的第一交流端和第二交流端连接，臭氧发生器的高压电极端与升压变压器的高压端连接，臭氧发生器的接地极与升压变压器的零端连接，气水混合泵的吸气端与臭氧发生器的臭氧出气端连接，氧化罐的进水口与气水混合泵的臭氧水出水端连接，在线监测仪的氧化还原电位电极探头测量端与氧化罐连接，在线监测仪的信号采集端与氧化还原电位电极的信号输出端连接，在线监测仪的反馈信号输出端与第二滤波器的信号输入端连接。
本发明还提供了在线监控二次给水臭氧净化系统的监控二次给水臭氧净化的方法，待处理的受到污染的自来水原水从储水池流出经过气水混合泵进行加压，同时在气水混合泵的吸气口投加入臭氧气体，使臭氧气体与自来水混合溶解，经过加压溶解入臭氧的自来水又流入到氧化罐内，再次进行接触氧化，使水中臭氧溶解度达到一定量形成臭氧水，氧化罐中的臭氧水浓度由与其连接的在线监测仪进行连续监测，测量到的浓度值在在线监测仪显示出来，同时臭氧发生器接受到与其连接的在线监测仪的反馈控制信号，控制臭氧发生器的改变输出功率，从而达到控制臭氧投加量的目的，使臭氧水浓度始终保持与设定值一致；氧化罐中的剩余未溶解的臭氧气体通过与其连接的臭氧尾气分解器，被还原成氧气排放至大气中，在氧化罐形成的臭氧水从出水口流入活性碳过滤器，滤除水中剩余臭氧和其他杂质，达到净化目的，由活性碳过滤器出口端流出的洁净水质直接输送给用户。
有益效果：
由于本发明能够在监测出水溶液中的臭氧浓度，并可以根据水质特征进行自动识别，调整臭氧发生器的产量，控制水溶臭氧浓度，从而保证二次给水的水质达到标准。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明在线监测仪的电路图；
图3是本发明臭氧发生器控制器的电路框图；
图4是本发明臭氧发生器控制器的电路图；
图5是在线监控二次给水臭氧净化系统的监控二次给水臭氧净化的方法示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种在线监控二次给水臭氧净化系统，制氧器2的出气端与臭氧发生器1的进气端相连，臭氧发生器1的出气端通过气水混合泵6的吸气孔61与气水混合泵6相连，气水混合泵6的出水口端与氧化罐5的进水口端相连，氧化罐5的出气端与臭氧尾气分解器4的进气端相连，氧化罐5的出水口连接过滤器8，从过滤器8的出水口流出洁净水，在线监测仪3的通过氧化还原电位电极31的电极测量端与氧化罐5相连，在线监测仪3的控制信号输出端与臭氧发生器控制器7的控制信号输入端相连，臭氧发生器控制器7的控制信号输出端与臭氧发生器1的臭氧电源逆变电路驱动信号输入端相连。
如图2所示，在线监测仪3的氧化还原电位电极探头310的第一电压信号输出端11和电位计340的参比电极输入端41相连，氧化还原电位电极探头310的第二电压信号输出端13与电位计340的测量信号输入端42连接；电位计340的温度信号输入端45与氧化还原电位电极探头310温度感应器12之间串联温度补偿装置320，电位计340电压信号输出端43连接多功能数字运算处理装置350的电压信号输入端51，在电位计340的指示电极电信号输出端44与多功能数字运算处理装置350的参比信号输入端53之间串联水质特征识别装置330，多功能数字运算处理装置350的电信号输出端52连接数字显示装置360的电信号输入端61。
如图3所示，臭氧发生器控制器7中，第一滤波器74的输出端与脉宽调制器71的第一信号输入端相连，第二滤波器75输出端与脉宽调制器71的第二信号输入端相连，脉宽调制器71的脉宽信号输出端与直流/交流变换器72的直流输入端连接，升压变压器73的低压输入端与直流/交流变换器72的交流输出端连接，臭氧发生器1的电极端与升压变压器73的高压输出端连接，气水混合泵6的吸气孔与臭氧发生器1的臭氧输出口连接，氧化罐5的进水口与气水混合泵2的出水口连接，氧化罐5与在线监测仪3的氧化还原电位电极31的探头测量端连接，在线监测仪3的测量信号输入端与氧化还原电位电极31的电位信号输出端连接，第二滤波器75的反馈信号输入端与在线监测仪3的反馈信号输出端相连。
如图4所示，第一滤波器74的信号输入端742连接设定信号，第二滤波器75的信号输入端连接由在线监测仪3提供的反馈控制信号，脉宽调制器71的反相输入端712与第一滤波器74的信号输出端741连接，脉宽调制器71的同相输入端711与第二滤波器75的信号输出端751连接，直流/交流变换器72的第一直流端721和第二直流端722分别与脉宽调制器71的第一脉冲信号输出端713和第二脉冲信号输出端714连接，升压变压器73的第一低压接线端731和第二低压接线端732分别与直流/交流变换器72的第一交流端723和第二交流端724连接，臭氧发生器1的高压电极端101与升压变压器73的高压端733连接，臭氧发生器1的接地极102与升压变压器73的零端734连接，气水混合泵6的吸气端601与臭氧发生器1的臭氧出气端103连接，氧化罐5的进水口501与气水混合泵6的臭氧水出水端602连接，在线监测仪3的氧化还原电位电极31探头测量端319与氧化罐5连接，在线监测仪3的信号采集端301与氧化还原电位电极31的信号输出端318连接，在线监测仪3的反馈信号输出端317与第二滤波器75的信号输入端752连接。
本发明还提供了在线监控二次给水臭氧净化系统的监控二次给水臭氧净化的方法，如图5所示，待处理的受到污染的自来水原水从储水池流出经过气水混合泵进行加压，同时在气水混合泵的吸气口投加入臭氧气体，使臭氧气体与自来水混合溶解，经过加压溶解入臭氧的自来水又流入到氧化罐内，再次进行接触氧化，使水中臭氧溶解度达到一定量形成臭氧水，氧化罐中的臭氧水浓度由与其连接的在线监测仪进行连续监测，测量到的浓度值在在线监测仪显示出来，同时臭氧发生器接受到与其连接的在线监测仪的反馈控制信号，控制臭氧发生器的改变输出功率，从而达到控制臭氧投加量的目的，使臭氧水浓度始终保持与设定值一致；氧化罐中的剩余未溶解的臭氧气体通过与其连接的臭氧尾气分解器，被还原成氧气排放至大气中，在氧化罐形成的臭氧水从出水口流入活性碳过滤器，滤除水中剩余臭氧和其他杂质，达到净化目的，由活性碳过滤器出口端流出的洁净水质直接输送给用户。
第一滤波器和第二滤波器可采用的型号是LM358，脉宽调制器的控制驱动模块可采用的型号是TL494，直流/交流变换器功率器件可采用的型号是20N120CND，升压变压器可采用的型号U22-100/200-0.8。

Claims (5)

1、一种在线监控二次给水臭氧净化系统，其特征在于，制氧器(2)的出气端与臭氧发生器(1)的进气端相连，臭氧发生器(1)的出气端通过气水混合泵(6)的吸气孔(61)与气水混合泵(6)相连，气水混合泵(6)的出水口端与氧化罐(5)的进水口端相连，氧化罐(5)的排气端与臭氧尾气分解器(4)的进气端相连，氧化罐(5)的出水口连接过滤器(8)，从过滤器(8)的出水口流出洁净水，在线监测仪(3)的通过氧化还原电位电极(31)的电极测量端与氧化罐(5)相连，在线监测仪(3)的控制信号输出端与臭氧发生器控制器(7)的控制信号输入端相连，臭氧发生器控制器(7)的控制信号输出端与臭氧发生器(1)的臭氧电源逆变电路驱动信号输入端相连。
2、如权利要求1所述的在线监控二次给水臭氧净化系统，其特征在于，在线监测仪(3)的氧化还原电位电极探头(310)的第一电压信号输出端(11)和电位计(340)的参比电极输入端(41)相连，氧化还原电位电极探头(310)的第二电压信号输出端(13)与电位计(340)的测量信号输入端(42)连接；电位计(340)的温度信号输入端(45)与氧化还原电位电极探头(310)温度感应器(12)之间串联温度补偿装置(320)，电位计(340)电压信号输出端(43)连接多功能数字运算处理装置(350)的电压信号输入端(51)，在电位计(340)的指示电极电信号输出端(44)与多功能数字运算处理装置(350)的参比信号输入端(53)之间串联水质特征识别装置(330)，多功能数字运算处理装置(350)的电信号输出端(52)连接数字显示装置(360)的电信号输入端(61)。
3、如权利要求1所述的在线监控二次给水臭氧净化系统，其特征在于，臭氧发生器控制器(7)中，第一滤波器(74)的输出端与脉宽调制器(71)的第一信号输入端相连，第二滤波器(75)输出端与脉宽调制器(71)的第二信号输入端相连，脉宽调制器(71)的脉宽信号输出端与直流/交流变换器(72)的直流输入端连接，升压变压器(73)的低压输入端与直流/交流变换器(72)的交流输出端连接，臭氧发生器(1)的电极端与升压变压器(73)的高压输出端连接，气水混合泵(6)的吸气孔与臭氧发生器(1)的臭氧输出口连接，氧化罐(5)的进水口与气水混合泵(2)的出水口连接，氧化罐(5)与在线监测仪(3)的氧化还原电位电极(31)的探头测量端连接，在线监测仪(3)的测量信号输入端与氧化还原电位电极(31)的电位信号输出端连接，第二滤波器(75)的反馈信号输入端与在线监测仪(3)的反馈信号输出端相连。
4、如权利要求3所述的在线监控二次给水臭氧净化系统，其特征在于，第一滤波器(74)的信号输入端(742)连接设定信号，第二滤波器(75)的信号输入端连接由在线监测仪(3)提供的反馈控制信号，脉宽调制器(71)的反相输入端(712)与第一滤波器(74)的信号输出端(741)连接，脉宽调制器(71)的同相输入端(711)与第二滤波器(75)的信号输出端(751)连接，直流/交流变换器(72)的第一直流端(721)和第二直流端(722)分别与脉宽调制器(71)的第一脉冲信号输出端(713)和第二脉冲信号输出端(714)连接，升压变压器(73)的第一低压接线端(731)和第二低压接线端(732)分别与直流/交流变换器(72)的第一交流端(723)和第二交流端(724)连接，臭氧发生器(1)的高压电极端(101)与升压变压器(73)的高压端(733)连接，臭氧发生器(1)的接地极(102)与升压变压器(73)的零端(734)连接，气水混合泵(6)的吸气端(601)与臭氧发生器(1)的臭氧出气端(103)连接，氧化罐(5)的进水口(501)与气水混合泵(6)的臭氧水出水端(602)连接，在线监测仪(3)的氧化还原电位电极(31)探头测量端(319)与氧化罐(5)连接，在线监测仪(3)的信号采集端(301)与氧化还原电位电极(31)的信号输出端(318)连接，在线监测仪(3)的反馈信号输出端(317)与第二滤波器(75)的信号输入端(752)连接。
5、用于权利要求1的所述的在线监控二次给水臭氧净化系统的监控二次给水臭氧净化的方法，其特征在于，待处理的受到污染的自来水原水从储水池流出经过气水混合泵进行加压，同时在气水混合泵的吸气口投加入臭氧气体，使臭氧气体与自来水混合溶解，经过加压溶解入臭氧的自来水又流入到氧化罐内，再次进行接触氧化，使水中臭氧溶解度达到一定量形成臭氧水，氧化罐中的臭氧水浓度由与其连接的在线监测仪进行连续监测，测量到的浓度值在在线监测仪显示出来，同时臭氧发生器接受到与其连接的在线监测仪的反馈控制信号，控制臭氧发生器的改变输出功率，从而达到控制臭氧投加量的目的，使臭氧水浓度始终保持与设定值一致；氧化罐中的剩余未溶解的臭氧气体通过与其连接的臭氧尾气分解器，被还原成氧气排放至大气中，在氧化罐形成的臭氧水从出水口流入活性碳过滤器，滤除水中剩余臭氧和其他杂质，达到净化目的，由活性碳过滤器出口端流出的洁净水质直接输送给用户。
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