CN102320696A - 大型水处理设备及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及净水设备及其控制方法，尤其是用于较大规模的水处理场合。一种大型水处理设备，包括通过管道连接的水过滤器、水泵和成品水箱，同时与水过滤器的过滤模块控制电路、水泵的水泵检测控制电路、成品水量检测器、存储器连接的中央控制器，以及同时与过滤模块控制电路、水泵检测控制电路、中央控制器连接的电源电路，大型水处理设备还包括设置在水过滤器之前的电极氧化净水装置，电极氧化净水装置包括水箱、进水管、出水管、氢气发生电极、氧气发生电极、粗糙表面的氢气分离板、光滑表面的氧气与水的混合板、气水分离器和氧气传感器；氢气发生电极、氧气发生电极和氧气传感器均与中央控制器连接，氢气发生电极、氧气发生电极均与电源连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种净水设备及其控制方法，尤其是用于较大规模的水处理场合。
背景技术
农村和城市居民生活、生产用水水源常采用地下水、地表水，这些水源中往往含有过量的杂质，水体浑浊、色度高、有异味；甚至有高氟水、高砷水、苦咸水、高铁水、高锰水、高硬水、高有机物污染水、高微生物细菌超标水，这些水不经处理无法使用。城市自来水有些由于管道的二次污染等因素，也可能存在较多杂质，有害健康。
中国专利CN 201181415Y公开了一种智能水处理系统电子控制器，包括中央处理器、负离子发生器驱动电路、水循环系统驱动电路、人机界面电路、电源电路，中央处理器输出负离子控制信号给负离子发生器驱动电路，负离子发生器驱动电路根据负离子控制信号驱动负离子发生器工作，中央处理器输出水循环控制信号给水循环系统驱动电路，水循环系统驱动电路根据水循环控制信号控制水循环系统的工作，人机界面电路与中央处理器连接，将信息从用户端传送给中央处理器，或将中央处理器的信息传送给用户，电源电路整个智能水处理系统供电。这件专利提供的水处理系统主要依靠负离子净水，不能适应各种不同水质水的处理及水的深度处理。
中国专利CN 12660226A公开了一种水质深度处理工艺：将原水通过臭氧杀菌、微滤、碳滤、然后一路进入超滤、一路进入反渗透、再将两种过滤水进行勾兑、经臭氧杀菌后成净水输出；其中微滤是由微滤机内加入化学絮凝剂，通过机内设有的絮凝装置和微滤膜来微滤。这件专利工艺中化学絮凝剂会给处理后的水带来其他物质，影响水质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型水处理设备及其控制方法，能够适应多种水质处理并能有效去除水中的铁、锰及有机污染物并能杀灭细菌，且对处理后的水不带入污染物质。
为实现以上目的，本发明采取以下技术手段：
一种大型水处理设备，包括通过管道连接的水过滤器、水泵和成品水箱，同时与水过滤器的过滤模块控制电路、水泵的水泵检测控制电路、成品水量检测器、存储器连接的中央控制器，以及同时与过滤模块控制电路、水泵检测控制电路、中央控制器连接的电源电路，其特征在于：
所述大型水处理设备还包括设置在所述水过滤器之前的电极氧化净水装置，所述电极氧化净水装置包括水箱、进水管、出水管、氢气发生电极、氧气发生电极、粗糙表面的氢气分离板、光滑表面的氧气与水的混合板、气水分离器和氧气传感器；
所述氢气发生电极和氧气发生电极设置在水箱下部，所述进水管设置在所述水箱底部，所述气水分离器设置在水箱顶部，所述出水管设置在水箱上部一侧，所述氧气传感器设置在出水管内；
所述氢气分离板沿靠近氢气发生电极的水箱侧壁设置并沿侧壁延伸至所述气水分离器处，所述混合板设置在所述水箱中部并分为两部分，一部分设置在水箱内壁底部上，为三块板构成的“Y”形结构，且“Y”形结构开口向上，另一部分为一块板设置在所述水箱内壁顶部并延伸入“Y”型部分开口内中间位置；
所述氢气发生电极、氧气发生电极和氧气传感器均与所述中央控制器连接，所述氢气发生电极、氧气发生电极均与所述电源连接。
所述水过滤器之后的管道内设置有压差传感器和流量传感器，所述的压差传感器和流量传感器与所述中央控制器连接。
所述水过滤器的过滤材料为镀银不锈钢滤网、KDF(铜锌合金)、活性炭、电吸附、石英砂、超滤膜中的一种或几种。
所述大型水处理设备还包括设置在所述电极氧化净水装置之前的管道内的原水硬度检测器，设置在所述水过滤器之后的软化器及其软化器检测控制电路，所述原水硬度检测器、软化器检测控制电路分别与所述中央控制器连接，所述软化器检测控制电路及所述软化器与所述电源电路连接。
所述大型水处理设备还包括设置在所述软化器之后的酸碱中和装置和设置在所述酸碱中和装置之后管道内的PH值检测器，所述酸碱中和装置、PH值检测器分别与所述中央控制器连接，所述酸碱中和装置与所述电源电路连接。
所述大型水处理设备还包括设置在所述PH值检测器之后的水管道中的紫外线灯管及其紫外线检测控制电路，所述紫外线检测控制电路与所述中央控制器通过信号线连接，所述紫外线灯管与所述电源电路连接。
大型水处理设备控制方法如下：
所述的大型水处理设备向外供水时，成品水箱水位开始下降，此信号被成品水量检测器检测到并传给中央处理器，中央处理器发出控制信号给水泵检测控制电路启动水泵工作，并随时检测水泵的工作压力及工作温度，此两项参数异常时，水泵检测控制电路提供保护功能，并发出报警，中央处理器发出大型水处理设备停止指令；
中央处理器输出控制信号给电极氧化净水装置，启动电极氧化净水装置对水进行氧化处理，并且中央处理器发出控制信号给过滤模块控制电路，启动过滤器；
工作中，氧气传感器检测残留氧气量，发送信号给中央处理器，中央处理器控制氢气发生电极、氧气发生电极的工作功率；
工作中，成品水量检测器检测水位传送给中央处理器，由中央处理器处理后，发出大型水处理设备运行或停止的指令。
工作中，压差传感器检测压力值传送给中央处理器，中央处理器判断，做出继续运行或水过滤器反冲洗指令；
工作中，流量传感器检测流量值传送给中央处理器，中央处理器判断，做出继续运行或水过滤器更换过滤材料的指令；
存储器用于执行数据的存取。
工作中，中央处理器发出控制信号给紫外线检测控制电路，启动紫外线灯管对水进行杀菌消毒处理，紫外线灯管失效时紫外线检测控制电路发出报警，提示更换紫外线灯管。
工作中，原水硬度检测器检测水硬度值传送给中央处理器，由中央处理器处理后，发出控制信号给软化器检测控制电路，启动或停止软化器；
工作中，PH值检测器检测水的PH值传送给中央处理器，由中央处理器处理后，向酸碱中和装置发出调节PH值的指令，若PH值持续过高或过低，则中央处理器发出停止指令。
本发明中各水处理装置之间通过水管道连接，“之前”“之后”均依据水流方向。
本发明中电极氧化净水装置采用氧气进行水处理，氧气是一种高效、绿色的水处理剂。氧气具有强氧化性，广泛用于水处理当中的氧化重金属、降解有机物、污水脱色、去除高COD(中文名称：化学耗氧量)、BOD(中文名称：生物耗氧量)。残余氧气对水毫无污染。
本发明电极氧化器是通过外加直流电压在两个电极上(电极可以是铂铑电极)，在阴极上产生氢气，沿着分离板进入气水分离器，氢气被排出。阳极产生氧气，通过混合板充分溶解在水中，使水中的铁、锰、有机污染物氧化降解，并形成絮状物，由后续水过滤器的过滤除掉。排出的氢气也可以选择氢气吸附剂进行收集或直接排入大气。
连接在电极氧化器之后的水过滤器，对氧化后形成絮状物的沉淀过滤清除，利用压差传感器来检测截污情况，当压差传感器检测到压力差超过标准后，中央处理器启动反冲洗操作，使过滤表面恢复清洁状态。水过滤器之后，以流量传感器计量处理水量，当处理总量超过设定标准后，控制电路会发出报警，提醒使用者更换过滤材料。
本发明中水过滤器可采用以下过滤材料的一种或几种：
1.镀银不锈钢滤网，用以去除水中铁锈、泥沙、胶体等悬浮物污染，还具有杀菌抑菌功能。其工作原理是：经过氧化处理的水通过滤网后，大于滤网网孔的机械杂质被阻挡，附着在滤网上，隔一段时间后进行反冲洗，将杂质排污除掉，使滤网保持清洁状态。
2.KDF，KDF是一种高纯度的铜锌合金，依据氧化还原电化学原理，可以十分有效地去除水中的重金属污染物，确保水的安全性。
3.活性炭，用于去除余氯及其衍生物的污染和微量有机物的污染。其工作原理是：活性炭具有丰富的孔隙结构、发达的表面积和极强的吸附能力，吸附去除水中的余氯、氯气衍生物、微量的有机污染物，去除有色有味的杂质，改善水的口感。
4.电吸附，用于去除有毒有害的重金属污染，降低水的硬度；其工作原理是：在直流电场作用下，水中阴阳离子定向移动并分别被吸附在阴极和阳极上，达到去除离子、降低水硬度的作用，定期排污去除浓水，消除浓差极化，可以继续反复使用。
5.超滤膜，用于去除细菌、微生物污染、大分子有机物污染，细微颗粒污染，保留水中有益矿物质，恢复水的自然品质，获得自然健康的饮用水。其工作原理是：水经过预处理后，通过超滤膜过滤，可以去除细菌、微生物污染、大分子有机物污染，细微颗粒污染；经过一段时间处理后污染物质被截留在膜表面上，定时定量地进行反冲洗操作，清洗膜表面，恢复清洁表面，延长中空超滤膜的使用寿命。
6.石英砂，尤其是改性石英砂。改性石英砂表面带有正电荷，而水中的污染物也是带负电荷的微粒，所以在过滤过程中，两种电荷互相吸引，大大增加过滤能力。
本发明的有益效果为：本发明的电极氧化净水装置可有效去除原水中的铁、锰、降低COD、BOD、色度和异味，广泛适用于各种水处理领域。并且本发明在基本的电极氧化净水之后，可以根据不同水质的原水，任意选择过滤材料以及选择进行软化、酸碱调节、紫外线消毒，各种净水方式相配合，达到最适合和经济的净水效果。
附图说明
图1为本发明大型水处理设备示意图；
图2为本发明大型水处理设备的电极氧化净水装置示意图；
图3为本发明大型水处理设备控制方法流程示意图；
具体实施方式
如图1(本图省略电源电路和所有与电源电路连接的线路)，一种大型水处理设备，包括通过管道12连接的水过滤器14、水泵11和成品水箱18，同时与水过滤器14的过滤模块控制电路141、水泵11的水泵检测控制电路111、成品水量检测器181、存储器191连接的中央控制器19，以及同时与过滤模块控制电路141、水泵检测控制电路111、中央控制器19连接的电源电路。图1中所有的箭头方向为管道12中的水流方向，所有管道12均标有表示水流方向的箭头。
大型水处理设备还包括设置在水过滤器14之前的电极氧化净水装置13。电极氧化净水装置13既只需设置在水过滤器14之前，既可以设置在水泵11之后，也可设置在水泵11之前，图1中设置在水泵11之后。
如图2电极氧化净水装置包括水箱130、进水管131、出水管132、氢气发生电极133、氧气发生电极134、粗糙表面的氢气分离板136、光滑表面的氧气与水的混合板135、气水分离器137和氧气传感器138。
氢气发生电极133和氧气发生电极134设置在水箱130下部，用于进行水的电解产生氢气和氧气，这两个电极可以是铂铑电极。进水管131设置在水箱130底部，用于将要处理的水引入水箱130。气水分离器137设置在水箱130顶部，用于分离水和氢气。出水管132设置在水箱130上部一侧，用于将氧化处理后的水引出到后续处理装置。氧气传感器138设置在出水管132内，用于检测残留氧气。
图2中H2是指氢气，O2指氧气，H2和O2旁边的三个箭头均指示气体流动方向，其余两个三个箭头表示水流方向。氢气分离板136沿靠近氢气发生电极133的水箱130侧壁设置并沿侧壁延伸至气水分离器137处，混合板135设置在水箱130中部并分为两部分，一部分设置在水箱130内壁底部上，为三块板构成的“Y”形结构，且“Y”形结构开口向上，另一部分为一块板设置在水箱130内壁顶部并延伸入“Y”型部分开口内中间位置。混合板135的特殊结构设计作用是当水流通过Y形开口内的狭缝，氧气与水充分接触，充分完成净化。
氢气发生电极133、氧气发生电极134和氧气传感器138均与中央控制器19连接。氢气发生电极133、氧气发生电极134均与电源连接。
水过滤器14之后的管道12内设置有压差传感器142和流量传感器143，压差传感器142和流量传感器134与中央控制器19连接。
水过滤器14的过滤材料为镀银不锈钢滤网、KDF、活性炭、电吸附、石英砂、超滤膜中的一种或几种，可以根据需要处理的原水水质进行合理选择。
大型水处理设备还包括设置在电极氧化净水装置13之前的管道12内的原水硬度检测器162。设置在水过滤器14之后的软化器15及其软化器检测控制电路151，原水硬度检测器162、软化器检测控制电路151分别与中央控制器19连接，软化器检测控制电路151及软化器15与电源电路连接。软化器15用于降低水硬度，如果需要处理的原水硬度高，则应在大型水处理设备中设置软化器15及原水硬度检测器162。
大型水处理设备还包括设置在软化器15之后的酸碱中和装置16和设置在酸碱中和装置16之后管道12内的PH值检测器161，酸碱中和装置16、PH值检测器161分别与中央控制器19连接，酸碱中和装置16与电源电路连接。PH值是酸碱度的表示，水中的酸性或碱性过高都不适于使用，因此如果需要处理的原水酸性或碱性偏高，则应在大型水处理设备中设置酸碱中和装置16和PH值检测器161。
大型水处理设备还包括设置在PH值检测器161之后的水管道12中的紫外线灯管17及其紫外线检测控制电路171，紫外线检测控制电路171与中央控制器19通过信号线连接，紫外线灯管17与电源电路连接。紫外线灯管17用于对水进行消毒处理。
大型水处理设备还可以加入人机界面装置，人机界面装置包括按键输入、LCD显示、及声音提示器，人机界面装置与中央处理器连接，可以进行人工指令输入，反映各种参数和状态。
如图3大型水处理设备控制方法如下：
大型水处理设备向外供水时，成品水箱18水位开始下降，此信号被成品水量检测器181检测到并传给中央处理器19，中央处理器19发出控制信号给水泵检测控制电路111启动水泵11工作，并随时检测水泵11的工作压力及工作温度，此两项参数异常时，水泵检测控制电路111提供保护功能，并发出报警，中央处理器19发出大型水处理设备停止的指令。
中央处理器19输出控制信号给电极氧化净水装置13，启动电极氧化净水装置13对水进行氧化处理，并且中央处理器19发出控制信号给过滤模块控制电路141，启动过滤器14。
工作中，氧气传感器138检测残留氧气量，发送信号给中央处理器19，中央处理器19控制氢气发生电极133、氧气发生电极134的工作功率。
工作中，成品水量检测器181检测水位传送给中央处理器19，由中央处理器19处理后，发出大型水处理设备运行或停止的指令。成品水箱18高于设定水位时处理设备停止工作，成品水箱18低于设水位时，水处理设备开始工作。
工作中，压差传感器142检测压力值传送给中央处理器19，中央处理器19判断，做出继续运行或水过滤器反冲洗指令。
工作中，流量传感器143检测流量值传送给中央处理器19，中央处理器19判断，做出继续运行或水过滤器14更换过滤材料指令。
工作中，中央处理器19发出控制信号给紫外线检测控制电路171，启动紫外线灯管17对水进行杀菌消毒处理。紫外线灯管失效时(即紫外线强度低于设定值)，紫外线检测控制电路171发出报警，提示更换紫外线灯管17。
工作中，原水硬度检测器162检测水硬度值传送给中央处理器19，由中央处理器19处理后，发出控制信号给软化器检测控制电路151，启动或停止软化器15；
工作中，PH值检测器161检测水的PH值传送给中央处理器19，由中央处理器19处理后，向酸碱中和装置16发出调节PH值的指令，若PH值持续过高或过低，则中央处理器19发出停止指令，整个大型水处理设备停止。
存储器191与中央处理器19连接，用于执行数据的存取。
电源电路为整个大型水处理设备提供电源。
Claims (10)
1.一种大型水处理设备，包括通过管道连接的水过滤器、水泵和成品水箱，同时与水过滤器的过滤模块控制电路、水泵的水泵检测控制电路、成品水量检测器、存储器连接的中央控制器，以及同时与过滤模块控制电路、水泵检测控制电路、中央控制器连接的电源电路，其特征在于：
所述大型水处理设备还包括设置在所述水过滤器之前的电极氧化净水装置，所述电极氧化净水装置包括水箱、进水管、出水管、氢气发生电极、氧气发生电极、粗糙表面的氢气分离板、光滑表面的氧气与水的混合板、气水分离器和氧气传感器；
所述氢气发生电极和氧气发生电极设置在水箱下部，所述进水管设置在所述水箱底部，所述气水分离器设置在水箱顶部，所述出水管设置在水箱上部一侧，所述氧气传感器设置在出水管内；
所述氢气分离板沿靠近氢气发生电极的水箱侧壁设置并沿侧壁延伸至所述气水分离器处，所述混合板设置在所述水箱中部并分为两部分，一部分设置在水箱内壁底部上，为三块板构成的“Y”形结构，且“Y”形结构开口向上，另一部分为一块板设置在所述水箱内壁顶部并延伸入“Y”型部分开口内中间位置；
所述氢气发生电极、氧气发生电极和氧气传感器均与所述中央控制器连接，所述氢气发生电极、氧气发生电极均与所述电源连接。
2.如权利要求1所述的大型水处理设备，其特征在于：所述水过滤器之后的管道内设置有压差传感器和流量传感器，所述的压差传感器和流量传感器与所述中央控制器连接。
3.如权利要求1或2所述的大型水处理设备，其特征在于：所述水过滤器的过滤材料为镀银不锈钢滤网、KDF、活性炭、电吸附、石英砂、超滤膜中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的大型水处理设备，其特征在于：所述大型水处理设备还包括设置在所述电极氧化净水装置之前的管道内的原水硬度检测器，设置在所述水过滤器之后的软化器及其软化器检测控制电路，所述原水硬度检测器、软化器检测控制电路分别与所述中央控制器连接，所述软化器检测控制电路及所述软化器与所述电源电路连接。
5.如权利要求4所述的大型水处理设备，其特征在于：所述大型水处理设备还包括设置在所述软化器之后的酸碱中和装置和设置在所述酸碱中和装置之后管道内的PH值检测器，所述酸碱中和装置、PH值检测器分别与所述中央控制器连接，所述酸碱中和装置与所述电源电路连接。
6.如权利要求5所述的大型水处理设备，其特征在于：所述大型水处理设备还包括设置在所述PH值检测器之后的水管道中的紫外线灯管及其紫外线检测控制电路，所述紫外线检测控制电路与所述中央控制器通过信号线连接，所述紫外线灯管与所述电源电路连接。
7.如权利要求2所述的大型水处理设备控制方法，其特征在于：
所述的大型水处理设备向外供水时，成品水箱水位开始下降，此信号被成品水量检测器检测到并传给中央处理器，中央处理器发出控制信号给水泵检测控制电路启动水泵工作，并随时检测水泵的工作压力及工作温度，此两项参数异常时，水泵检测控制电路提供保护功能，并发出报警，中央处理器发出大型水处理设备停止指令；
中央处理器输出控制信号给电极氧化净水装置，启动电极氧化净水装置对水进行氧化处理，并且中央处理器发出控制信号给过滤模块控制电路，启动过滤器；
工作中，氧气传感器检测残留氧气量，发送信号给中央处理器，中央处理器控制氢气发生电极、氧气发生电极的工作功率；
工作中，成品水量检测器检测水位传送给中央处理器，由中央处理器处理后，发出大型水处理设备运行或停止的指令；
存储器用于执行数据的存取。
8.如权利要求7所述的大型水处理设备控制方法，其特征在于：
工作中，压差传感器检测压力值传送给中央处理器，中央处理器判断，做出继续运行或水过滤器反冲洗指令；
工作中，流量传感器检测流量值传送给中央处理器，中央处理器判断，做出继续运行或水过滤器更换过滤材料的指令。
9.如权利要求8所述的大型水处理设备控制方法，其特征在于：
工作中，中央处理器发出控制信号给紫外线检测控制电路，启动紫外线灯管对水进行杀菌消毒处理，紫外线灯管失效时紫外线检测控制电路发出报警，提示更换紫外线灯管。
10.如权利要求9所述的大型水处理设备控制方法，其特征在于：
工作中，原水硬度检测器检测水硬度值传送给中央处理器，由中央处理器处理后，发出控制信号给软化器检测控制电路，启动或停止软化器；
工作中，PH值检测器检测水的PH值传送给中央处理器，由中央处理器处理后，向酸碱中和装置发出调节PH值的指令，若PH值持续过高或过低，则中央处理器发出停止指令。
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