CN104230089B - 一种水处理生产线实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水处理生产线实时监控系统，包括：检测装置，包括pH值检测模块和电导率检测模块，分别用于检测水处理生产线中各监测点的pH值和电导率；显示装置，连接所述检测装置，用于显示pH值和电导率的检测结果；实时监控装置，连接所述检测装置和所述显示装置，用于根据检测结果对水处理生产线进行操作控制。本发明可实时地对水生产线的多个监测点进行监测并显示监测结果，达到对水处理生产线的全线监控，保证水处理生产线正常运转和产品的正常质量。

Description

一种水处理生产线实时监控系统

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种水处理生产线实时监控系统。

背景技术

目前供人们饮用的矿泉水、纯净水以及磁化、净化自来水，均由于没有从水的分子结构上根本解决水被肌体细胞吸收、利用的问题，而存在着如矿泉水、纯净水在存放期会出现的由于长时间处于不流动情况，水分子中带有正电的氢离子(H+)及带有负电的氢氧根离子(OH-)在相当一段时间内相互吸引以氢键聚合成团的情况，失去活性而减缓和降低了饮用水被人体吸收，活化机体等保证人体处于健康的至关重要的水品质作用。大多数情况下，特别是在长期静止的情况下，水可形成多达几十个水分子的水分子团簇。这些水分子团簇是随机的，无定形的链状线团。其溶解能力、渗透力都很低，不易被动物、植物和人吸收，由这种水分子团簇构成的水会成为“死水一团”。这些无定形结构的水分子团簇可以经一定的物理化学处理，使其成为含有较少水分子的水分子团簇的小分子团水。通过水的活化即小分子团水制备技术，包括磁化、高温、生物法、振荡等，都可实现切割大的水分子团簇的目的。

目前，纯净水、矿泉水等水处理生产线一般包括多介质过滤、活性炭过滤、精密过滤器、紫外杀菌、超滤、终端杀菌，成品水罐装等处理步骤，小分子团水生产线还包括制备小分子水的步骤。而设计可靠实用的水处理生产线监控系统显得尤为重要，通过监控系统可以实时在线监测和提取水处理生产线中产品的相关数据，以达到对水处理生产线的全线监控，便于操作者通过监测结果实时地掌握生产状况。目前鲜有对于水处理生产线监控系统，尤其是没有小分子团水生产线监控系统的相关技术的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种小分子团水处理生产线实时监控系统，可实时地对水生产线的多个监测点进行监测并显示监测结果，达到对水处理生产线的全线监控。

本发明中的小分子团水处理生产线包括：原水预处理部分；稳定小分子团水制备部分及常规饮用水后续处理部分；三部分顺次相连；所述稳定小分子团水制备部分包括：切割反应 罐组及重整反应器组。在大分子团水制备成稳定的小分子团水的生产过程中，由于当切割反应罐组接触水溶液时可以使水分子发生轻微的电解，形成H⁺和OH^－，其中H⁺和H₂O分子结合形成H₃O⁺活性分子，OH^－和H₂O分子结合形成H₃O₂ ^－负碱性离子，即水化羟基离子H₃O₂ ^－，水化羟基离子可达到2000个/cm2以上。

H₃O⁺活性分子中的氢离子得到纳米级离子筛微粒表面电极之间弱电流提供的电子形成氢气；氢氧根离子与水分子或其他大分子结合形成负离子团，

H₂O→OH^－+H⁺(1)

2H⁺+2e→H₂↑(2)

OH^－+nH₂O→OH^-(H₂O)n(3)

大量存在的羟基碱性负离子使小分子团水呈现弱碱性。因此水的pH值会有明显升高；同时大量存在的羟基碱性负离子也使水的电导率升高。

为实现水处理生产线的全线监控，保证水处理过程中对大水分子团转变成小水分子团的过程，质量稳定可控，本发明的监控系统针对该转化过程中流量大小会影响小分子团化处理效率，且pH值、电导率会产生明显变化的特点，对pH值、流量以及电导率等进行监测，并建立相应的显示装置与控制电路。原水预处理部分各位点pH值监测参数为7.3±0.5，稳定小分子团水制备部分各位点pH值监测参数逐级提升，到常规饮用水后续处理部分pH值监测参数提升至8.5±0.5；原水预处理部分各位点电导率监测参数为150-200us/cm，稳定小分子团水制备部分各位点电导率监测参数逐级提升，到常规饮用水后续处理部分电导率监测参数提升至200-250us/cm。以“实时监控装置”的中控显示、参数设定，监测数据不合格报警系统和流量电机自动起停，实现对水处理生产线的全线监控。

本发明的一种小分子团水处理生产线实时监控系统针对性强，模块功能清晰，检测装置、显示装置、实时监控装置是建立在产品危害分析和明确预防措施、识别关键控制点、确定关键限值、明确监控措施、建立纠偏措施、验证措施基础上进行的系统化创新设计，可实时地对水生产线的多个监测点进行监测并显示监测结果，达到对水处理生产线的全线监控的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种水处理生产线实时监控系统，其特征在于，包括：

检测装置，包括pH值检测模块和电导率检测模块，分别用于检测水处理生产线中各监测点的pH值和电导率；

显示装置，连接所述检测装置，用于显示pH值和电导率的检测结果；

实时监控装置，连接所述检测装置和所述显示装置，用于根据检测结果对水处理生产线进行操作控制。

进一步地，所述检测装置还包括流量检测模块。

进一步地，所述水处理生产线包括：原水箱、多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、1#UV灯、1#中间水箱、切割反应器、活性炭过滤器、重整反应器、2#中间水箱、超滤膜、超滤水箱、2#UV灯、臭氧混合系统、成品水箱。

进一步地，所述切割反应罐内放置使大分子团水分解成小分子团水的复合材料填料。

进一步地，所述重整反应器包括：强磁发生装置，包括若干强磁体，所述强磁体成对形成强磁场；导流装置，置于所述强磁场之中，用于使流体水做垂直切割磁力线的运动。

进一步地，所述流量检测模块设于所述水处理生产线中的如下位置：原水、多介质过滤器、活性炭过滤器、1#中间水箱、切割反应器、重整反应器、2#中间水箱、超滤膜、成品水箱。

进一步地，所述pH值检测模块和所述电导率检测模块设于所述水处理生产线中的如下位置：原水、1#中间水箱、切割反应器、2#中间水箱、成品水箱。

进一步地，所述实时监控装置进行的所述操作控制包括：中控的参数设置，报警系统的开启和关闭，电机的自动开启和关闭。

本发明通过检测装置、显示装置和实时监控装置，实时在线监测和提取水处理生产线中产品的pH值及流量，可实时地对水生产线的多个监测点进行监测并显示监测结果，达到对水处理生产线的全线监控；操作者可以通过监测结果实时地掌握生产状况，并对水生产线进行各种操作控制，通过操作限值指标，关键限值指标以及监控频率实现对关键控制点的检测和控制，以保证水处理生产线正常运转和产品的正常质量。

附图说明

图1是实施例中水处理生产线实时监控系统的组成示意图。

图2是实施例中一种小分子团矿泉水生产线的水处理流程图。

图3为实施例中重整反应器的整体结构示意图。

图4为实施例中重整反应器的导流装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图，对本发明做详细的说明。

本实施例的水处理生产线实时监控系统，包括检测装置、显示装置和实时监控装置，如图1所示。其中检测装置包括pH值检测模块和电导率检测模块，分别用于检测水处理生产线中各监测点的pH值和电导率；显示装置连接所述检测装置，用于显示pH值和电导率的检 测结果；原水预处理部分各位点pH值监测参数为7.3±0.5，稳定小分子团水制备部分各位点pH值监测参数逐级提升，到常规饮用水后续处理部分pH值监测参数提升至8.5±0.5；原水预处理部分各位点电导率监测参数为150-200us/cm，稳定小分子团水制备部分各位点电导率监测参数逐级提升，到常规饮用水后续处理部分电导率监测参数提升至200-250us/cm。实时监控装置连接所述检测装置和所述显示装置，用于根据检测结果对水处理生产线进行操作控制。所述检测装置还可包括流量检测模块，通过流量检测模块的控制，调整水处理流量，用于控制水处理生产线中各监测点的水的pH值和电导率处于关键限量值界限范围。

本实施例的水处理生产线实时监控系统用于水处理生产线。图2是一种小分子团矿泉水生产线的处理流程图。如该图所示，该生产线包括包括如下水处理环节：原水箱、多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、1#UV灯、1#中间水箱、切割反应器、活性炭过滤器、重整反应器、2#中间水箱、超滤膜、超滤水箱、2#UV灯、臭氧混合系统、成品水箱。其中压缩空气依次经过冷干机、干燥机、制氧机、臭氧发生机后，将产生的臭氧输入臭氧混合系统。

上述水处理生产线中，切割反应器内装有可使大分子团水分解成小分子团水的粒状填料，比如由电气石、土类非金属矿物材料以及稀土材料制成的复合材料填料等。该复合材料也可称为离子筛材料，其成分为电气石、土类非金属矿物材料以及稀土材料。该复合材料可以采用下列方法制备：

1)称取原料，各组分及质量分数分别为：11-21％的600-1500目铁电气石粉，10-16％的100-400目铁电气石粉，2-4％的100-150nm电气石粉，24-25％的硅藻土，17-19％的蒙脱土，24-26％的凹凸棒粘土，0.1-0.2％的硝酸铈，以及0.1-0.2％的硝酸镧；

2)将硝酸铈和硝酸镧混匀，并溶进喷淋用水，制成混合喷淋液；

3)将铁电气石粉、电气石粉、硅藻土、蒙脱土和凹凸棒粘土混匀，调节所述混合喷淋液的喷淋湿度，将混匀的粉体在所述混合喷淋液的作用下制成球体；

4)对所述球体进行烧结处理，冷却后得到最终材料(粒状复合材料)。

优选地，步骤3)所述混合喷淋液的喷淋湿度为5-30％。

优选地，步骤3)所述球体的粒度为3-5mm。

优选地，步骤3)采用转盘机制备所述球体，其转速为130-230转/分钟。

优选地，在所述转盘机中加入适量的球芯以加快球体成型。

优选地，步骤4)进行烧结时采用的控制升温速率为2-4℃/min，，烧结温度为600-1500℃，时间为2-5小时。

优选地，步骤4)采用马弗炉进行所述烧结，

优选地，所述铁电气石粉为新疆铁电气石粉。

上述水处理生产线中，重整反应器为增强小分子团水的稳定性的装置，比如时水在磁场中做切割磁力线运动的装置等。重整反应器可将将无序运动的水分子进行有序化排列，形成结构稳定的小分子团簇，这个过程即为重整反应过程。具体的，该重整反应器包括，一强磁发生装置，包括若干强磁体，所述强磁体成对形成强磁场；一导流装置，置于所述强磁场之中，流体在导流装置中可做垂直切割磁力线运动；所述强磁发生装置的磁场强度不低于3500高斯；所述导流装置包括若干层导流管及连接管组，单层导流管为平面螺旋结构；各层导流管通过连接管组间隔连通，形成单一通路；所述单层导流管的磁程为4000-10000mm。优选地，所述强磁体为环形片状，连接管组穿过强磁体的中孔部分及外侧。优选地，还包括若干固定支撑件，使强磁体相对固定，使相邻两强磁体形成均强的强磁场。优选地，所述导流管为不锈钢圆管，所述连接管组由不锈钢圆管、不锈钢圆管接头及不锈钢圆管弯头构成。优选地，所述导流管为玻璃钢复合材料圆管，所述连接管组由玻璃钢复合材料圆管及玻璃钢复合材料圆管弯头构成。

具体的，如图3及图4所示，该重整反应器包括：8个永磁体1，其磁强度为3500高斯，使用固定支撑件3固定；导流装置2包括7层导流管4，每层导流长度为4825mm，导流管4为平面螺旋结构，通过连接管组5连通，形成单一通路。永磁体1为圆环片状，连接管组5穿过永磁体1的中空部分及从永磁体1的外侧连通导流管4。导流管为不锈钢圆管，所述连接管组由不锈钢圆管、不锈钢接头及不锈钢圆管弯头构成。相邻的2个永磁体1形成一个强磁场，每个强磁场中都有一层导流管4，强磁场的磁力线垂直于导流管4的中轴线所在的平面。非稳定状态的小分子团水流入导流管4，经过所有层之后流出，这一过程中，非稳定状态的小分子团水在单层导流4中处于垂直切割磁力线的状态，由于强磁场具有足够的强度以及足够长的磁程，所以，能够提高水分子内能，有序诱导水分子成线性氢键状态，改变水分子键角度和长度，增强稳定性；通过线性氢键水分子自组织记忆的特性形成六环水；这个过程即为重整反应。可使小分子团水长期处于稳定状态。

本实施例的水处理生产线实时监控系统用于该水处理生产线时，将流量检测模块分别部署于原水、多介质过滤、活性炭过滤、1#中间水箱、切割反应器、重整反应器、2#中间水箱、超滤、成品水这些环节，以检测这些位置的水流量。将pH值检测模块和电导率检测模块分别部署于原水、1#中间水箱、切割反应器、2#中间水箱、成品水这些环节，以检测这些位置 的水的pH值和电导率，即这些位置作为pH值控制点和电导率控制点。然后通过显示装置显示pH值和流量的检测结果，显示装置可以是中控屏及水处理设备现场显示屏等。根据这些检测结果，应用实时监控装置进行各种操作控制，包括中控的参数设置，报警系统的开启和关闭，电机的自动开启和关闭，等等。

在检测流量时，可实时检测水处理管路单位时间流量大小，也可以检测并提取各种水箱的液位值，如高液位值、中液位值、低液位值等，以实时监控水箱中水的容量。在检测pH值和电导率时，可以通过实时监控装置设置pH值和电导率的限值指标，如设置上限值与下限值，当检测结果高于上限值或低于下限值时，自动启动报警系统，信号反馈至流量操作系统，通过流量控制的启动和关闭，对pH值和电导率实现监测和监控。当监控系统自动调节范围不能满足实时监控的要求时，再次启动报警系统，以便于操作者或管理人员实时监控水生产线运行情况并采取相应措施。

本发明通过实时在线监测和提取水处理生产线中产品的pH值及电导率，可实时地对水生产线的多个监测点进行监测并显示监测结果，达到对水处理生产线的全线监控；操作者可以通过监测结果实时地掌握生产状况，并对水生产线进行各种操作控制，通过操作限值指标，关键限值指标以及监控频率实现对关键控制点的检测和控制，以保证水处理生产线正常运转和产品的正常质量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims (3)

1.一种水处理生产线实时监控系统，其特征在于，所述水处理生产线包括原水预处理部分，稳定小分子团水制备部分，及常规饮用水后续处理部分；该三部分顺次相连；所述实时监控系统包括：

检测装置，包括pH值检测模块、电导率检测模块和流量检测模块，分别用于检测水处理生产线中各监测点的pH值、电导率和流量；原水预处理部分各位点pH值监测参数为7.3±0.5，稳定小分子团水制备部分各位点pH值监测参数逐级提升，到常规饮用水后续处理部分pH值监测参数提升至8.5±0.5；原水预处理部分各位点电导率监测参数为150-200μS/cm，稳定小分子团水制备部分各位点电导率监测参数逐级提升，到常规饮用水后续处理部分电导率监测参数提升至200-250μS/cm；通过流量检测模块的控制，调整水处理流量，控制水处理生产线中各监测点的水的pH值和电导率处于关键限量值界限范围；

显示装置，连接所述检测装置，用于显示pH值和电导率的检测结果；

实时监控装置，连接所述检测装置和所述显示装置，用于根据检测结果对水处理生产线进行操作控制；

所述水处理生产线包括：原水箱、多介质过滤器、活性炭过滤器、精密过滤器、1#UV灯、1#中间水箱、切割反应器、酸性活性炭过滤器、重整反应器、2#中间水箱、超滤膜、超滤水箱、2#UV灯、臭氧混合系统、成品水箱；

所述流量检测模块设于所述水处理生产线中的如下位置：原水箱、多介质过滤器、活性炭过滤器、1#中间水箱、切割反应器、重整反应器、2#中间水箱、超滤膜、成品水箱；

所述pH值检测模块设于所述水处理生产线中的如下位置：原水箱、1#中间水箱、切割反应器、2#中间水箱、成品水箱；

所述电导率检测模块设于所述水处理生产线中的如下位置：原水箱、1#中间水箱、切割反应器、2#中间水箱、成品水箱；

所述切割反应器内装有复合材料填料，所述复合材料填料采用以下方法制备：

1)称取原料，各组分及质量分数分别为：11-21％的600-1500目铁电气石粉，10-16％的100-400目铁电气石粉，2-4％的100-150nm电气石粉，24-25％的硅藻土，17-19％的蒙脱土，24-26％的凹凸棒粘土，0.1-0.2％的硝酸铈，以及0.1-0.2％的硝酸镧；

2)将硝酸铈和硝酸镧混匀，并溶进喷淋用水，制成混合喷淋液；

3)将铁电气石粉、电气石粉、硅藻土、蒙脱土和凹凸棒粘土混匀，调节所述混合喷淋液的喷淋湿度，将混匀的粉体在所述混合喷淋液的作用下制成球体；

4)对所述球体进行烧结处理，冷却后得到复合材料填料。

2.如权利要求1所述的水处理生产线实时监控系统，其特征在于：在检测流量时，实时检测水处理管路单位时间流量大小，或者检测并提取各种水箱的液位值，以实时监控水箱中水的容量。

3.如权利要求1所述的水处理生产线实时监控系统，其特征在于：所述实时监控装置进行的所述操作控制包括：中控的参数设置，报警系统的开启和关闭，电机的自动开启和关闭。