CN104891613B - 直流电控加氯装置 - Google Patents

Abstract

一种直流电控加氯装置，其包括管道自发电模块(1)、次氯酸钠储药罐(2)、电控单元(3)、RTU远程控制单元(4)和加药部分(5)，所述管道自发电模块(1)包括设在供水管(18)内轴向设置的发电涡轮(11)和垂直于轴向的涡轮轴(12)，设在供水管(18)中的氯浓度传感器(7)位于计量泵(8)的加氯口(17)之后的一定距离,当供水管(18)所需氯浓度和氯浓度传感器(7)测量的氯浓度的第一差值(9)大于许可范围，电控单元(3)根据所述第一差值开启计量泵(8)投放多次一定量的次氯酸钠溶液直到所述第一差值(9)处于许可范围内。

Description

直流电控加氯装置

技术领域

本发明涉及给水处理消毒领域，特别涉及一种直流电控加氯装置。

背景技术

在水处理系统中，特别是对含有病源及有害微生物的水源污染的各种生产用水、生活用水需要投入药剂，进行灭菌消毒。消毒是饮用水处理工艺过程中必不可少的环节，是保障饮用水安全的最后一道屏障。消毒的首要目标是实现大肠杆菌、病毒等病原微生物的灭活，以及控制输水过程中微生物的再生长以及管壁生物膜的生长。

水处理的消毒方法有施洒杀菌粉、高温蒸煮，紫外线、超声波等，但目前世界大都采用加氯法，加氯法的一种是施洒漂白粉，但在施放量、设备、时间上都不易准确控制，另外是通入氯气以及输入次氯酸钠以达到灭菌的目的。由于漂白粉残留味道，影响水质等缺陷，氯气属于剧毒危险化学品，通入氯气消毒一旦出现氯气泄漏，将直接威胁人的生命安全和污染周边环境，同时导致水质消毒作业中断，进而影响水质安全。由此可见氯气泄漏危害巨大，对水处理生产和水质安全构成直接威胁。因此，目前我国自来水生产、污水处理及中水回用等水处理行业的消毒方式主要是以次氯酸钠消毒为主，其具有消毒效果好，安全可靠，持续消毒时间长等特点。

但由于城市供水管网复杂，支线众多，在部分供水管的余氯含量较低，存在水中微生物复生致病风险，需要在供水管网中增设补氯装置。为了保证水质的化学安全性，次氯酸钠的投量要处于一定的合理范围，投加量过大不仅造成经济上的浪费，而且会导致消毒副产物的超标，次氯酸钠的投量是维系供水微生物安全性和化学安全性的重要因素。

目前自来水厂调整投加氯量的方法主要有经验法、根据水量调整加氯量、根据清水池出水口余氯值调整加氯量、根据管网末梢有效氯的浓度调整加氯量，但是以上几种方法均存在一定的缺陷。

经验法会受到人为主观因素的制约比较大，往往会造成巨大的误差；根据水量变化调整加氯量的方法没有考虑到水质波动的影响，而且在确定单位质量消毒剂的投加量上面也存在很大的困难。

根据清水池出水口和管网末梢有效氯的浓度调整加氯量的方法存在着滞后性，当水质情况波动较大的时候难以掌握合适的投加量。

针对常规加氯方法的不足和提高水质安全性的需要，“二次加氯”逐渐成为业界关注的焦点。这种方法是在管网中选择一系列特定的位置作为“二次加氯点”，对饮用水再次消毒，以满足用水节点所需的最低余氯水平的加氯方式。U.S.EPA将二次加氯定义为在供水管网余氯不足的区域提高余氯浓度的措施，通常投加在离水厂较远的区域。理论上，较之常规加氯方法二次加氯应具有如下优点：

1.保持相对均匀的余氯时空分布，有助于解决管网末梢区域余氯浓度不足的问题；

2.抑制消毒副反应。理论上二次加氯能够减少氯和水体的反应接触时间。

3.可以减少总加氯量，其中，

(1)更加均匀的余氯浓度的时空分布，能够降低余氯的平均分布浓度，从而降低氯衰反应的平均速率；

(2)每个二次加氯点只需根据其覆盖范围确定加氯量，从而有效减少了氯在管网中的停留时间，继而减少了氯衰反应引起的质量消耗。

4.在维持加氯量经济性的前提下，不降低管网水质的可靠性，一定程度上减少管网在出现运行事故或遭受人为破坏后水质迅速恶化的风险。

总体看来，二次加氯既能提高供水管网的水质水平，又能降低管网的运行成本。而由于二次加氯能够显著减少氯消毒剂的投加量，因此也是有效的抑制消毒副产物的手段，研究表明，氯消毒副产物的生成量和氯的投加量存在正相关性，降低加氯量能有效降低水中氯消毒副产物的生成量。但是，大部分管网由于空间限制和位置限制等因素，无法使用交流电源且由于条件限制下，维护人员无法进入加氯区域进行控制和维护，上述二次加氯的方式均不方便使用。因此，急需一种能够精确控制加氯量使得供水管中的氯含量保持在一定范围的无人维护的可远程控制的自发电直流电控加氯装置及其方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够精确控制加氯量使得供水管中的氯含量保持在一定范围的无人维护的可远程控制的自发电的直流电控加氯装置及其方法。

本发明提供了一种直流电控加氯装置，其包括管道自发电模块、次氯酸钠储药罐、电控单元、RTU远程控制单元和加药部分。

所述管道自发电模块包括设在供水管内轴向设置的发电涡轮和垂直于轴向的涡轮轴，所述发电涡轮带动所述涡轮轴旋转，所述涡轮轴通过连接件与发电机连接，所述发电机连接可充电蓄电池使得所述可充电蓄电池提供直流电源，可充电蓄电池电连接电控单元和加药部分。

用于存放次氯酸钠的所述次氯酸钠储药罐内设有液面传感器，所述液面传感器连接电控单元，所述次氯酸钠储药罐通过管道将次氯酸钠溶液传送到加药部分。

所述加药部分包括的氯浓度传感器、计量泵以及在供水管和计量泵之间设有止回阀,设在供水管中的所述氯浓度传感器位于计量泵的加氯口之后的一定距离。

电控单元电连接液面传感器、氯浓度传感器从而接收信号进而控制计量泵开启和关闭，当供水管所需氯浓度和氯浓度传感器测量的氯浓度的第一差值大于许可范围，电控单元根据所述第一差值开启计量泵投放多次一定量的次氯酸钠溶液直到所述第一差值处于许可范围内。

电控单元连接报警单元和RTU远程控制单元，其中，当液面传感器检测到液面低于一定值时，电控单元发送警报信息到RTU远程控制单元，RTU远程控制单元可远程控制电控单元和管道自发电模块的开启和关闭。

本发明的直流电控加氯装置可实现无人维护的远程控制管道自发电模块的开启和闭合，当出现报警信号或其他需要停止的情况时，可通过RTU远程控制单元关闭管道自发电模块。

本发明使用管道自发电模块进行加氯处理，适用于无法使用交流电源的供水管网，应用范围广阔，而且本发明利用了管道水流的动能进行自发电，提高了能源利用率，节能环保而且降低了成本，不需要维护人员或设备监控现有技术中的交流或直流电源的运行状况，本发明特别适用于无法安装交流或直流电源设备(直流电源设备也需要充电设备，而这也受限于空间和位置因素)的受限的空间和位置中。

本发明的另一个优势在于其实现了无人值守的全自动管网补氯操作，而且设备不会由于震动等原因导致断电等故障。

优选地，所述电控单元包括处理器、存储器和通信接口。通常的控制器可被连接到工作站或其他外部装置例如，控制面板和/或数据库。控制器可以从输入设备和/或传感电路接收数据。传感电路接收来自用于测量供水管流量计、氯浓度传感器、液面传感器等传感信号。

处理器可以分析传感数据以确定计量泵的加药量。在另一个实施例中，处理器可编译、组织或分析在存储器的存储格式的传感数据。处理器以执行对数据的统计分析。处理器可以生成包括性能的信息和使用通信接口发送信息到工作站或用户的移动装置。

处理器可以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的处理器。处理器可以是例如与网络、分布式处理或云计算相关的单个装置或装置组合。

存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器、电子可擦除可编程只读存储器EEPROM或其它类型的存储器。存储器302可以是从网络装置除去，例如安全数码SD存储卡。

输入装置可以被用来输入阈值和如上所述的参数。输入装置可以是一个或多个按钮、键区、键盘、鼠标、触摸板、语音识别电路或用于输入数据到控制单元的其他装置或部件。输入装置和显示器可被组合为触摸屏幕。输入装置可以是连接到诸如智能电话、计算机或用于发送用户设置到控制单元的笔记本的移动装置的接口。

除了入口端口和出口端口，通信接口可以包括任何可操作的连接口。可操作的连接口可以是其中的信号、物理通信和/或逻辑通信可以被发送和/或接收的一个连接口。可操作的连接口可以包括物理接口、电气接口和/或数据接口。通信接口可以被连接到网络。网络可以包括有线网络例如，以太网、无线网络、或其组合。无线网络可以是蜂窝电话网络、802.11、802.16、802.20或WiMax网络。进一步地，网络可以是诸如互联网的公共网络、如内部网络的专用网络、或其组合且可以使用现有的或以后开发的各种网络协议，包括但不限于基于网络协议的TCP/IP。

在一个非限制性的示例性具体实施例中，计算机可读介质可包括例如容纳一个或多个非易失性只读存储器的存储卡或其它组件的固态存储器。进一步地，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其他易失性可重写存储器。在替代实施例中，如专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件装置的专用硬件工具可被构造为实施本文所描述的一种或多种方法。可包括多个实施例的装置和系统的应用可以广泛地包括多个电子和计算机系统。本文所述的实施例可使用带有相关的控制信号和数据信号的两个或多个特定互连的硬件模块或装置实施功能，相关的控制信号和数据信号能够在模块之间并通过模块进行通信，或作为专用集成电路的一部分。

适合于计算机程序的执行的处理器包括例如通用和专用微处理器，和任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常地，处理器可以接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和一个或多个用于存储指令和数据的存储器装置。通常地，计算机还可以包括或者可操作地联接以接收数据或传送数据，或两者的用于存储数据的一个或多个如磁盘、磁光盘或光盘的大容量存储装置。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、媒介和存储器装置，其包括例如EPROM、EEPROM和闪存装置的半导体存储器装置；例如内部硬盘或可移动盘的磁盘；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以被增补，或在专用逻辑电路中并入。

优选地，所述氯浓度传感器为CDE2-mA-0.5ppm型二氧化氯浓度测量传感器。

更优选地，所述报警单元包括蜂鸣器。更优选地，所述RTU远程控制单元为西门子公司的S7-400系列的RTU远程控制终端。

优选地，所述管道自发电模块为多个串联的管道自发电模块组。

优选地，所述电控单元包括可存储数据信息的存储单元。

优选地，所述电控单元是可编程的电控单元。

优选地，所述一定距离是供水管中水流流速乘以8分钟以上的距离。

本发明的直流电控加氯装置及其方法克服了现有技术中的适用范围受到需要人员维护，需要交流电源等应用范围上的缺陷，本发明还克服了现有技术中无法精确地进行加氯处理的缺陷，另外，本发明结构紧凑，占用空间小，成本低廉且可适用于不同级别的许可范围的精确加氯处理。

附图说明

图1是根据本发明的直流电控加氯装置的示意图。

图2是根据本发明的直流电控加氯装置的管道自发电模块的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是根据本发明的直流电控加氯装置的示意图。参见图1，一种直流电控加氯装置，其包括管道自发电模块1、次氯酸钠储药罐2、电控单元3、RTU远程控制单元4和加药部分5。

所述管道自发电模块1包括设在供水管18内轴向设置的发电涡轮11和垂直于轴向的涡轮轴12，所述发电涡轮11带动所述涡轮轴12旋转，所述涡轮轴12通过连接件14与发电机15连接，所述发电机15连接可充电蓄电池16使得所述可充电蓄电池16提供直流电源，可充电蓄电池16电连接电控单元3和加药部分5。

管道自发电模块1给电控单元3和加药部分5提供电源，这使得在条件限制下或部分管网无法使用交流电源的条件下，通过管道自发电模块1便可以使本发明的直流电控加氯装置进行加氯处理。

用于存放次氯酸钠的所述次氯酸钠储药罐2内设有液面传感器6，所述液面传感器6连接电控单元3，所述次氯酸钠储药罐2通过管道将次氯酸钠溶液传送到加药部分5。

所述加药部分5包括的氯浓度传感器7、计量泵8以及在供水管18和计量泵8之间设有止回阀13,设在供水管18中的所述氯浓度传感器7位于计量泵8的加氯口17之后的一定距离。

止回阀13防止供水管18中的水倒流到计量泵，上述设置的氯浓度传感器7可以测量充分混合的加氯后的氯浓度。

电控单元3电连接液面传感器6、氯浓度传感器7从而接收信号进而控制计量泵8开启和关闭，其中，当供水管18所需氯浓度和氯浓度传感器7测量的氯浓度的第一差值9大于许可范围，电控单元3根据所述第一差值开启计量泵8投放多次一定量的次氯酸钠溶液直到所述第一差值9处于许可范围内。

因此，本发明的加氯装置实现了准确的加氯处理，使得供水管中的氯浓度符合标准。

电控单元3连接报警单元10和RTU远程控制单元4，其中，当液面传感器6检测到液面低于一定值时，电控单元3发送警报信息到RTU远程控制单元4，RTU远程控制单元4可远程控制电控单元3和管道自发电模块1的开启和关闭。

本发明的直流电控加氯装置可实现无人维护的远程控制管道自发电模块的开启和闭合，当出现报警信号或其他需要停止的情况时，可通过RTU远程控制单元关闭管道自发电模块。

本发明使用管道自发电模块进行加氯处理，适用于无法使用交流电源的供水管网，应用范围广阔。

在本发明的一个实施例中，所述电控单元3包括处理器、存储器和通信接口。

在本发明的一个实施例中，所述氯浓度传感器7为CDE2-mA-0.5ppm型氯浓度测量传感器。

在本发明的一个实施例中，所述报警单元17包括蜂鸣器。

在本发明的一个实施例中，所述RTU远程控制单元4为西门子公司的S7-400系列的RTU远程控制终端。

在本发明中，所述一定距离是供水管中水流流速乘以8分钟以上的距离。本发明特别指出，所述次氯酸钠溶液在供水管中经过8分钟可以得到充分的混合，因此，这时测量的氯浓度最为准确。

在本发明的一个实施例中，所述电控单元3包括可存储数据信息的存储单元。

在本发明的一个实施例中，所述电控单元3是可编程的电控单元。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种直流电控加氯装置，其包括管道自发电模块(1)、次氯酸钠储药罐(2)、电控单元(3)、RTU远程控制单元(4)和加药部分(5)，其中，

所述管道自发电模块(1)包括设在供水管(18)内轴向设置的发电涡轮(11)和垂直于轴向的涡轮轴(12)，所述发电涡轮(11)带动所述涡轮轴(12)旋转，所述涡轮轴(12)通过连接件(14)与发电机(15)连接，所述发电机(15)连接可充电蓄电池(16)使得所述可充电蓄电池(16)提供直流电源，可充电蓄电池(16)电连接电控单元(3)和加药部分(5)，所述管道自发电模块(1)为多个串联的管道自发电模块组；

用于存放次氯酸钠的所述次氯酸钠储药罐(2)内设有液面传感器(6)，所述液面传感器(6)连接电控单元(3)，所述次氯酸钠储药罐(2)通过管道将次氯酸钠溶液传送到加药部分(5)；

所述加药部分(5)包括氯浓度传感器(7)、计量泵(8)以及在供水管(18)和计量泵(8)之间设有止回阀(13),设在供水管(18)中的所述氯浓度传感器(7)位于计量泵(8)的加氯口(17)之后的一定距离，所述一定距离是供水管中水流流速乘以8分钟以上的距离；

电控单元(3)电连接液面传感器(6)、氯浓度传感器(7)从而接收信号进而控制计量泵(8)开启和关闭，其中，当供水管(18)所需氯浓度和氯浓度传感器(7)测量的氯浓度的第一差值(9)大于许可范围，电控单元(3)根据所述第一差值开启计量泵(8)投放多次一定量的次氯酸钠溶液直到所述第一差值(9)处于许可范围内，

电控单元(3)连接报警单元(10)和RTU远程控制单元(4)，其中，当液面传感器(6)检测到液面低于一定值时，电控单元(3)发送警报信息到RTU远程控制单元(4)，RTU远程控制单元(4)远程控制电控单元(3)和管道自发电模块(1)的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的直流电控加氯装置，其中，所述电控单元(3)包括处理器、存储器和通信接口。

3.根据权利要求1所述的直流电控加氯装置，其中，所述氯浓度传感器(7)为CDE2-mA-0.5ppm型氯浓度测量传感器。

4.根据权利要求1所述的直流电控加氯装置，其中，所述报警单元(10)包括蜂鸣器。

5.根据权利要求1所述的直流电控加氯装置，其中，所述RTU远程控制单元(4)为西门子公司的S7-400系列的RTU远程控制终端。

6.根据权利要求1所述的直流电控加氯装置，其中，所述电控单元(3)是可编程的电控单元。