CN108477210A

CN108477210A - 复合消毒液生产装置

Info

Publication number: CN108477210A
Application number: CN201810715242.7A
Authority: CN
Inventors: 和泰然; 杨璐嘉
Original assignee: Zhuang Yingshuang
Current assignee: Zhuang Yingshuang
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2018-09-04

Abstract

本发明涉及主要成分为次氯酸的复合消毒液制造技术领域，具体的说是一种主要成分为次氯酸的复合消毒液生产装置，设有药液箱、药液输入机构、臭氧发生器、混液机构，其特征在于药液箱的出口与药液输入机构的输入端相连接，药液输入机构及臭氧发生器的输出端分别与混液机构的输入端相连接；所述药液箱由一号药液箱、二号药液箱、三号药液箱组成，每个药液箱上均设有出液口以及液位检测器，液位检测采用超声波式或电容式或光电式或称重式中的一种或多种，药液箱采用塑料桶或软袋；本发明与现有技术相比，具有耐腐蚀性强、稳定性好、节能、工作可靠、成本低、PH可调、有效氯浓度可控、结构合理等显著的优点。

Description

复合消毒液生产装置

技术领域：

本发明涉及主要成分为次氯酸的复合消毒液制造技术领域，具体的说是一种主要成分为次氯酸的复合消毒液生产装置。

背景技术：

目前，以次氯酸为主要成分的消毒液主要分为三种，强酸性次氯酸水，弱酸性次氯酸水和微酸性次氯酸水。强酸性次氯酸水，在国内通用的叫法为酸性氧化电位水，或者酸性电解水，电生功能水，酸性氧化电位水Ph值通常为2～3，有效氯浓度为50～70mg/L之间，通常采用有具有阳离子隔膜进行电解生成，电解极板通常采用带镀层的铂电极。

次氯酸水生产系统，申请号：201410133057.9申请日：2014-04-03无权视为撤回，采用电解含氯消毒剂生成次氯酸水，然后混合酸液调整ph值，其采用马达抽取电解之后的液体和酸性液体进行混合。仅在马达、阀的排布上做了说明，没有说明混合装置的具体结构形式及控制方法。

一种微酸性次氯酸水制备方法及装置，申请号：201611042325.1申请日： 2016-11-23，直接采用次氯酸盐溶液与酸液混合形式，其反应装置采用两个反应罐，加入液体采用射流器，第一级射流器后连接混液罐后连接第二级混液罐，此时第一级射流器会因为所有压力都聚集在第二个混流器二导致第一级混流器的进气口对于气体进口为正压力，气体不能混合，反而会向外喷射的问题。

弱酸性次氯酸水的制备通常采用无隔膜电解槽，电解液采用NaCl、HCL 混合溶液或者HCL稀溶液进行，另外一种方法如专利一种混液装置及其控制算法申请号：201510866055.5申请日：2015-12-01，该专利采用原料为二氧化碳与次氯酸钠反应成成弱酸性次氯酸，此次氯酸水一般PH值为5～6.5，有效氯浓度可在20～200mg/L甚至更高可调，无论电解生成的次氯酸水或者化学反应生成的次氯酸水，其都生成了次氯酸分子，氧化还原电位介于800～1000mv 之间，经过试验证明，其杀菌效果并无太大差异，文献 1001-0580(2008)11-1378-02化学合成氧化电位水毒性评价表明，其对经口毒性和微核试验以及刺激性均与电解水无差别。

采用电解形式生成强酸性次氯酸水或弱酸性次氯酸水，存在1、水质需要净化，否则会因为钙、镁离子影响电解效果，引起电机极板的腐蚀或者沉积，影响电极极板的寿命，目前在经常倒极的情况下，常用电极极板寿命为4000h，电解出的次氯酸水氯味较重，生成量较大的发生器由于大功率电解装置耗电量大、制作工艺复杂、成本较高、容易发生爆炸，电解槽结构不合理容易形成有毒的氯酸盐等是行业内的难点之一，加之目前对环境要求较高，释放的氢气及部分氯气溢出、生成的碱性水等排放不符合环境要求，电解形式的次氯酸水应用受到限制。

采用次氯酸钠和二氧化碳混合模式可以减少污染，且原材料不受限制，生成的次氯酸水氯味低，但由于二氧化碳在常压下溶于水后ph值最低降低到 5.3左右，次氯酸水的氧化还原电位随ph的降低而升高，在消毒过程中，消毒效果也随PH值的降低和氧化还原电位的升高而变得又快又好，有效氯较低的阶段次氯酸分子含量的多少决定了氧化还原电位的大小和消毒能力，有效氯浓度达到一定程度后，有效氯含量的增加有利于次氯酸水减少有机物干扰的影响，在实际应用中，对提高消毒效果有力，而过高的消毒液浓度可能会引起残留。因此需要有效的控制ph值、有效氯含量。

次氯酸钠目前消毒过程中，存在的问题是需要将次氯酸钠水解或者与酸性物质接触生成次氯酸后方可发挥较大的作用，而次氯酸钠溶液呈碱性，在碱性环境下，次氯酸钠容易与有机物成成氯仿、三氯硝基甲烷等。在酸性环境下，则不容易形成该有机物，但不同环境仍存在生成的可能性。

电解形式生成次氯酸水，有少量的臭氧产生，有痕量的过氧化氢产生。臭氧作为消毒剂，对消毒效果有较好的促进作用，根据实验得出，臭氧能够抑制次氯酸(次氯酸)产生氯仿等有害物质，但单纯臭氧容易与水中含溴物质发生反应生成三溴甲烷、溴化氢等，而联合次氯酸、臭氧、双氧水联合消毒，可有易于减少有害产物的产生，增强杀毒效果，降低单独使用臭氧和次氯酸的浓度。而由于臭氧、次氯酸和加入双氧水的该溶液较不稳定，因此必须现制现用。电解水由于其不能调节其各个物质浓度及比例，经试验证明，调整各物质的浓度有利于消毒效果的提升，有利于抑制有害物质的产生，有利于减少单个消毒产品单独使用时的浓度，可根据试验结论调整不同的物质之间的比例可针对各种不同场合实现不同级别，不同速度的消毒效果。因此复合式方法相对于电解式次氯酸水有更大的好处，及有更大的灵活性。

次氯酸水或目前化工行业及化工设备中应用较多的两种及多种液体混合的方法可以分为对流混合、扩散混合和剪力混合三种方法，装置有各种结构的反应釜、射流器和静态混合器等。

次氯酸消毒水生产过程中，尤其是消毒液产量每小时十吨及以下的生产装置中，采用蠕动泵或计量泵作为定量加料装置，其中一种或几种液体输入为脉动输入，脉动间隔时间较长，输入液体为腐蚀性液体，反应液体压力较高，通常生产次氯酸水的设备运行压力为0.4～0.6Mpa，在受到压力冲击时可以达到1～1.6Mpa，如果采用普通形状塑料材质反应釜，则反应釜体积至少应在几十到几百升以上才能混合充分，反应釜耐受压力大则需要壁厚达到10mm 以上，体积大，密封不好，成本高。如果采用金属反应釜，则壁厚也需要5mm 以上，由于腐蚀性，需要特殊金属制成，成本及重量极高，如果再在反应釜内增加搅拌装置，则成本及重量更加惊人。在现有条件下，使用反应釜，如果未进行搅拌处理，液体会出现不同程度的分层现象，尤其是针对具有脉动输入的液体。虽然通过带有搅拌反应釜的混合结构可以实现搅拌、混合功能，但增大了反应釜的制作难度，同时承受的水压有限，外加保护装置不仅整体重量加大，成本很高，带有搅拌需要加入接头、搅拌叶片、搅拌电机及保护装置，体积笨重而繁琐，成本较高，一个反应釜市价一般在一万以上，且制作耐腐蚀性反应釜成本更高，实现耐压力高的反应釜通常壁厚要达到5mm以上，整个反应釜重量要达到几百公斤，显然不是最优选择。

此时，用户对设备的体积、成本、重量提出了苛刻要求时，同时要求在浓度切换时，尽快达到稳定，因此要求较高要求液体混合或气液混合过程中混合效率高、耐腐蚀性好、耐压力高，同时要求混合反应装置体积小，结构简单、成本低，稳定性好等。

采用射流器及静态混合器也可以实现液体的混合，且整个过程为无搅拌混合，混合效果较好，但较小体积的射流器和静态混合器不能应对脉动浓度液体混合，从而造成输出浓度波动大，反应不充分，混合效率不高等问题。若采用大体积射流器或静态混合器，不断加大静态混合器至接近反应釜容积时，针对脉动输入仅能在一定程度上解决浓度波动问题，但成本造价成倍增加，体积、重量随之增加，也限制了复合次氯酸消毒液生产设备的小型化、轻量化。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够生产浓度低，效果好，减少有害物质生成的多成分复合消毒液，有效成分浓度可调、PH值可调的，生产装置结构简单、成本低、稳定性好、可靠性高、耐腐蚀性好，耐压力高、效率高、节能的能够适应脉动液体输入的复合消毒液生产装置。

本发明通过以下措施达到：

一种复合消毒液生产装置，设有药液箱、药液输入机构、臭氧发生器、混液机构，其特征在于药液箱的出口与药液输入机构的输入端相连接，药液输入机构及臭氧发生器的输出端分别与混液机构的输入端相连接；所述药液箱由一号药液箱、二号药液箱、三号药液箱组成，每个药液箱上均设有出液口以及液位检测器，液位检测采用超声波式或电容式或光电式或称重式中的一种或多种，药液箱采用塑料桶或软袋；所述药液输入机构由与药液箱的出液口相连接的药液输出管路、设置在药液输出管路上的蠕动泵或计量泵、与药液输出管路相连通并用于将水与药液送入混液机构的送液管组成，所述混液机构由射流器、螺旋混合器、并联混合器依次经管道相连组成；还设有控制机构，所述控制机构设有控制器、信号检测机构、药泵控制机构、进水阀控制电路、臭氧发生器工作状态控制电路，其中控制器分别与信号检测机构、蠕动泵控制机构、进水阀控制电路、臭氧发生器工作状态控制电路相连接；所述并联混合器设有并联管路，纵向分布有两个以上平行设置的混液管路，两个以上的混液管路的顶部分别与出液管相连，两个以上的混液管路的底部分别与进液管相连，混液管路的管腔分别与顶部的出液管、底部的进液管相连通，两个以上的混液管路的管腔内径相同或不同，管腔内径范围为50mm 至300mm。

本发明所述控制器由人机交互模块、嵌入式CPU模块以及信号检测模块组成。检测机构包含有PH值检测传感器、ORP传感器、电导率传感器、有效氯传感器中的几种组合。药泵控制机构主要是各个药箱的进液泵驱动机构，可为步进电机、伺服电机或往复运动机构，该驱动装置须具有较高的运动精度。进水阀控制机构包括加压泵、流量传感器和流量控制器或电磁阀，主要对进水进行流量、压力的检测和控制，以使流量、压力能够满足要求。臭氧发生器工作状态控制电路主要由臭氧电源发生装置、电压电流检测装置、空气过滤及吸入装置组成，主要实现按照需求量产生臭氧气体。本发明述的控制器、检测机构、药泵控制机构、进水阀控制机构、臭氧发生器工作状态控制电路虽单独描述时与其他控制机构功能类似，但在本装置中，各部分是实现该装置和方法的必要组成部分，且对各部件又有特殊的要求和规定，是一个有机的统一体，缺一不可。

本发明所述药液箱的出液口与蠕动泵软管或计量泵入口相连接，蠕动泵或计量泵用于对液体进行输送，通过改变蠕动泵的转速或计量泵的注射频率，实现控制液体输送量的功能；在并联式药液输入结构中，所有药液及臭氧入口均设置有射流器，根据流量的不同采用不同直径的射流器，尺寸范围2分-2 寸，药液入口处为负压，优选采用蠕动泵；在串联式药液结构中，只在臭氧发生器处设置有射流器，其他三个药液输入口通过三通接入，药液入口为正压，优选的采用计量泵；每个试剂箱外侧装有智能型非接触式贴片液位传感器，形式可为超声波式、光电式、电容式，试剂箱可有正置、倒置两种安装方式；试剂箱采用软袋，使用称重传感器检测其药液的液量，无需与液体直接接触，不会受到强酸强碱等腐蚀性液体的腐蚀，不受水垢或其他杂物影响。

本发明所述臭氧发生器与射流器的吸气口输入端相连接，射流器用于对臭氧的吸气和混合，射流器输入口连接臭氧发生器，臭氧发生器用于产生反应所需臭氧，根据控制系统控制的空气吸入量以及工作电压和电流，来实现臭氧生产量的控制。独特的混合气室设计，强劲的水流与臭氧混合喷射，使搅拌均匀、完全，产生的气泡多而细腻，溶氧效率高，3号试剂箱中的H₂O₂溶液与4号发生器产生的臭氧按照一定比例，比例范围为，臭氧与H₂O₂的质量分数比为10～30，进入到主管路，可形成2.8eV氧化电位极强氧化性的羟基自由基，可瞬间杀灭所有的细菌病毒，甚至可以分解有机物。1号试剂箱的次氯酸钠与2号试剂箱的酸液反应生成次氯酸，有效氯含量由次氯酸钠的加入量决定，Ph值由酸液的加入量决定。

本发明中射流器的出口经过管路与并联混合器的进液口相连接，并联混合器采用倒Z型设置，药液由底部输入，由顶部输出；液体通过下端分流集管进入到并联的管路内，并联管路数量根据混合液体的波动程度及混合程度设置为多根，混液管路的直径范围为50mm—300mm，各支管进出口位置的压差决定了该支管内的流量，而分流集管和汇流集管内的压力分布情况又决定了各支管路的压力，分流集管由于分流作用，速度逐渐减小，水流以不同时刻进入并联支管，并联支管粗细不同，最终流体以不同速度不同时刻到达顶部汇流集管及出液管，多个管路通过三通连接出液口，并联混合器中的溶液经过不同时刻的多次混合，提高消毒液的混合效率，每个管路进行混合反应，有效的避免脉动流对液体混合产生影响。汇流集管的出液口与PH传感器相连接，通过测量电极之间的电位差，来检测溶液中的氢离子浓度，从而测得被测液体的PH值，可对液体PH值进行调节，PH调节范围为2～7；末端与 OPR传感器相连接，检测氧化还原电位的大小；可通过有效氯传感器对有效氯浓度进行检测和调节，电导率传感器检测水质及加入药液离子量的多少。同时通过这几个传感器的测量感知消毒液的质量，进而通过控制机构进行调节，如发生异常进行报警等。

本发明所述并联混合器内的混液管道内还设置有二次脉动混合装置，装置有按照螺旋排列喷向不同方向的出水孔，液体经过出水孔管路剪切、对流、扩散混合，该装置在组装管道时内嵌到管路中，该管路可以实现二次混合。进入二次脉动混合装置，管路设置有按照一定规律排列的大小不一的出水孔，出水孔的孔径按照与压力大小成负相关系数的原则进行排布，相邻的出液孔间距范围为为d/2～2d，d为二次混液装置的直径，出水口按照一定次序形成交错方向排布，优选的还可以在二次脉动混合装置上装有导流片，由于出水口的导向作用，流体向着不同方向旋转，不断改变流动方向，将中心流体推向周边，出水过程中，不同方向的水流经过压力推动产生强迫对流，产生对流混合、剪力混合及扩散混合的三重效果，喷向不同方向的水流交叉碰撞，由于粒子群内部力的作用结果，产生滑动面，破坏粒子群的凝聚状态而进行的局部混合，最终通过扩散混合实现充分混合反应的效果。

本发明中还设有用于控制以及检测装置的控制机构，对溶液和气体的用量进行控制检测以及用于控制装置的工作状态，控制机构包括液位传感器、蠕动泵或计量泵、PH传感器、电导率传感器、OPR传感器、臭氧发生检测控制控制器、进步电机驱动器、控制器，控制器发送脉冲信号给驱动器，驱动器的功能是把控制器所发的脉冲信号转换为角位移然后再发送给步进电机，进步电机驱动器与蠕动泵的进步电机相连接，对蠕动泵进行控制，或采用脉冲控制往复机构的计量泵实现药液的注入；对液位的检测电路中设有八个液位传感器，每个试剂箱外侧装有两个智能型非接触式贴片液位传感器，液位传感器(探头)安装于试剂箱外壁的下方(液位的低位)，对液体的液位进行检测，液位传感器分别与控制器的信号采集端相连，或采用称重传感器测量其重量判断液位位置。PH传感器、OPR传感器、电导率从传感器分别与控制器的控制信号输出端相连接，PH传感器、电导率传感器通过T型三通连接到并联混合器出液口，OPR传感器通过T型传感器连接到装置最末端，溶液从并联混合器出液口依次进入与PH传感器、电导率传感器、OPR传感器连接的 T型三通到达出液口，控制器通过协议控制PH电导率以及OPR传感器信号的发送和接收。

附图说明：

附图1是本发明采用串联药液输入机构状态下的结构示意图。

附图2是本发明采用并联药液输入机构状态下的结构示意图。

附图3是本发明的控制机构原理框图。

附图4是本发明中并联混合器中混液管路的结构图。

附图5是附图4的A-A方向的截面图。

附图6是附图4的B-B方向的截面图。

附图7是本发明实施例1中并联混合器中三段管模型图。

附图8是本发明实施例1中分支管路溶液浓度波动曲线示意图(AD、BE、CF 段管内浓度波动曲线示意图)。

附图9是本发明实施例1中混合后溶液浓度波动曲线示意图(出液口浓度波动曲线)。

附图标记：(1)液位传感器1、(2)液位传感器2、(3)液位传感器3、(4) 液位传感器4、(5)液位传感器5、(6)液位传感器6、(7)并联混合器、 (8)射流器、(9)计量泵、(10)蠕动泵、(11)进水阀。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如附图所示，本发明提出了一种复合消毒液生产装置，设有药液箱、药液输入机构、臭氧发生器、混液机构，其特征在于药液箱的出口与药液输入机构的输入端相连接，药液输入机构及臭氧发生器的输出端分别与混液机构的输入端相连接；所述药液箱由一号药液箱、二号药液箱、三号药液箱组成，每个药液箱上均设有出液口、液位检测器，液位检测可采用超声波式、电容式、光电式、称重式中的一种或多种，药液箱可以可采用塑料桶、软袋中的一种；所述药液输入机构由与药液箱的出液口相连接的药液输出管路、设置在药液输出管路上的蠕动泵或计量泵、与药液输出管路相连通并用于将水与药液送入混液机构的送液管组成，所述混液机构由射流器、螺旋混合器、并联混合器依次经管道相连组成；还设有控制机构，所述控制机构设有控制器、信号检测机构、药泵控制机构、进水阀控制电路、臭氧发生器工作状态控制电路，其中控制器分别与信号检测机构、蠕动泵控制机构、进水阀控制电路、臭氧发生器工作状态控制电路相连接；所述并联混合器设有并联管路，纵向分布有两个以上平行设置的混液管路，两个以上的混液管路的顶部分别与出液管相连，两个以上的混液管路的底部分别与进液管相连，混液管路的管腔分别与顶部的出液管、底部的进液管相连通，两个以上的混液管路的管腔内径相同或不同，管腔内径范围为50mm至300mm。

本发明采用次氯酸盐、酸液、臭氧以及双氧水进行次氯酸消毒液的生产，其中次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾等较易溶于水的次氯酸盐；原液浓度为 1％～15％之间，优选5％～10％，次氯酸盐优选次氯酸钠，食品加工等场合采用食用级次氯酸钠。经过设备混合后，加入浓度根据设定的要求，范围10mg/L～1000mg/L，优选的采用20～100mg/L，使用10％的次氯酸钠原液，则在1L水中加入0.455ml次氯酸钠溶液；酸液采用盐酸、硫酸、磷酸等酸性溶液，优选的采用盐酸溶液；盐酸溶液的浓度选择为10％～35％，优选的采用10％～20％。添加量以要求的ph值为准，由于次氯酸为弱酸，因此加入酸液的量为非线性，因此，根据检测的ph值及控制算法调整加入酸液的量，pH值调节范围为2-7；臭氧采用臭氧发生器生产臭氧气体，可采用氧气供给式和空气供给的臭氧发生器，优选的采用空气供给式的臭氧发生器，供应量按照0.5～5mg/L溶液进行供应。优选的采用1～2mg/L；双氧水在水体、水产养殖、食品等场合应用中优选加入，通常一般物体表面消毒可不加入，优选的加入双氧水采用1％～3％的双氧水，优选的采用1％的双氧水，供给量在 0.03～0.2mg/L，因含氯消毒剂易产生三卤甲烷(THMs)等有害消毒副产物，而臭氧能够减少水中THMs等卤代烷类消毒副产物的生成量。臭氧消毒反应迅速，杀菌效率高，同时能有效地去除水中残留有机物、色、嗅、味等，受PH值、温度的影响很小，臭氧可杀灭抗氯病菌，但因为臭氧在水中的溶解度极小，且易分解、稳定性差，几乎没有残余消毒能力；次氯酸较臭氧杀菌时间长，但因其消毒后能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力，易受机物，pH等的影响；两种消毒液可以相互补充消毒能力，臭氧发生器能耗高，产量越大能耗越高；而次氯酸发生器能耗较低，加入次氯酸可有效减少臭氧的使用量，及减小臭氧发生器的体积和功耗。双氧水与臭氧可实现高级氧化方法，实现快速高效杀菌消毒，甚至有消除有机物的作用。次氯酸、臭氧、双氧水消毒后均无残留，因此适合联合在无残留场合的复合消毒，由于细菌、病毒的抗药性，联合消毒有利于减少细菌的抗药性，防止细菌抗药性的形成。

因此，将臭氧、双氧水与次氯酸联合使用不仅是控制三卤甲烷(THMs)等有害消毒副产物的优选方法，而且杀菌全面、快速，同时可以保持持续消毒能力，并且次氯酸钠、臭氧需求量均降低，减小臭氧发生器产量将大大减少能耗，减少尾气析出。消毒彻底、干净、无残留。H₂O₂为辅助或增效作用，微量添加。

臭氧发生器的规格根据实际使用的水流量设定。假定使用环境中水流量为QL/min,本复合消毒液臭氧水中臭氧含量要求为nmg/L,则臭氧发生器的额定产氧量为nQmg/min。根据空气流量和控制电压、电流可实现臭氧产量的控制。

本发明中1号试剂箱内装有盐酸溶液，通过蠕动泵1号输送到主管路，控制系统通过控制蠕动泵的转速来控制盐酸溶液的输入量，2号试剂箱装有次氯酸钠溶液，通过蠕动泵2号输送到主管路，控制系统通过控制蠕动泵的转速来控制次氯酸钠溶液的输入量，3号试剂箱装有H₂O₂溶液，通过微量蠕动泵输送到主管路，控制系统通过控制蠕动泵的转速来控制H₂O₂溶液的输入量。三种溶液到达主管路后，通过三通或射流器加入到主管道中。4号臭氧发生器，与射流器的吸入端相连接，臭氧发生器将压缩空气中的氧气在高压放电的作用下制成臭氧气体，水流不断的高速流过射流器，在射流器的作用下，臭氧气体被吸入水中，并与雾化的水进行第一次混合；串联连接模式下在射流器的作用下，NaClO与HCl得到充分反应，H₂O₂溶液与水充分混合。富含臭氧、 HClO和H₂O₂的水流流经螺旋混合器，螺旋混合器进一步起搅拌水、臭氧的作用，在较长的距离内保持湍流状态以加强臭氧吸收的，同时加大HClO和H₂O₂与水的混合，减小波动。富含臭氧、HClO和H₂O₂的水流流经并联混合器，并联混合器内部管路有喷向不同方向的出水孔，液体经过出水孔管路剪切、对流、扩散混合，并以不同时刻到达汇流集管，并联混合器并联的各管路使不同时刻的溶液多次混合，并且增加了水、气接触时间，提高了消毒液的混合效率。

本发明中并联混合器中的混液管路采用倒Z型布置，通过分流集管流向汇流集管，两个以上的混液管路设有多个粗细相同或者粗细不同的管路进行并联排列，优选的采用粗细不同的管路进行并联排布，不同粗细的管路按照混合点实现分时混合的原则进行粗细及容积的排布，每个管路用三通进行倒Z 型管路连接，使用普遍采用的PVC材质的管路，不仅具有较好的耐压强度，还耐腐蚀性，材料易于获得，成本较低，结构简单，组装容易，相对于反应釜来说，大大降低了成本，工作效率也有所提高。液体通过下端分流集管进入各个并联管道，本发明与现有技术相比，具有耐腐蚀、工作可靠、效率高、耐压、成本低、实用方便、节能等显著的优点。

如图2所示，并联混合器中混液管路中截面A-A，在小孔的作用下水流按顺时针方向流动；截面B-B，在小孔的作用下水流按逆时针方向流动；多股流向不同的水流相遇发生冲击碰撞混合，加强了溶液的混合程度。分层越密集，混合程度越好。并且，液体在小管内的流量等于大管内的流量，在小管内的流速大于大管内的流速，设小管内的流量为Q,所以，流过大管所需的时间时间差假设输入液体的波动周期为T_s，当Δt＝T_s/2时，大管内同一截面波峰会混合一次下一周期波谷的溶液，所以为了增加混合效果，Δt为小数倍T_s。所以在此结构中大管内的同一截面会混合不同时刻的液体，混合次数与直径的平方差成正相关，为了增加混合效果应该适当增加时间差，以获得波动小的液体。

实施例1：

下面验证粗细不同管并联排列的管路特性：

如附图5所示，为了便于数值计算，取三段管做模型，作以下假设：1) 流体为不可压缩流体，2)各支路沿程阻力系数λ＝λ₁＝λ₂＝λ₃，3)流体流经 AB、BC、DE、EF管段的时间均为T。4)主管路流量为Q。5)设d₁＞d₂＞d₃由并联管路各支路流量之和等于主管路流量，得Q＝Q₁+Q₂+Q₃。并联管路中个支路的能量损失均相等，各支路的流量关系为：

两公式联合解得：

所以，各支路的流速为：

AD支路流速：

BE支路流速:

CF支路流速:

流经各支路的时间为：

AD段：

BE段：

CF段：

流体从进液口至出液口，流经AD管段所需的时间为T₁＝t₁+2T,

流经BE管段所需的时间为T₂＝t₂+2T

流经CF管段所需的时间为T₃＝t₃+2T

流经AD管段和流经BE管段的时间差Δt_ADBE＝|T₁-T₂|＝|t₁-t₂|流经BE管段和流经CF管段的时间差Δt_BECF＝|T₂-T₃|＝|t₂-t₃|

设脉动周期为T_s令(n为整数)，设d₁＝150mm， h＝1000mm，Q＝20L/min，T_s＝6s，则可计算出d₂＝120mm，d₃＝98.2mm，n＝0。因此，选用内径为120mm和100mm的pvc管即可满足要求。

假设原主管路进液管路溶液浓度波动曲线如图6，则分支管路溶液浓度拨动曲线如图7所示，混合后溶液浓度波动曲线如图8所示，

因此，在出液口混合的液体是三个不同时段的液体的混合，这样将不同时段的液体混合来抵消脉动输入造成的溶液浓度波动。所以设计结构时，令(n为周期数、i为并联管路的数量，都为整数)最大限度的消除或减弱波动。时间差△t与管路长度h、各管内径有关。

实施例2：

设计输出次氯酸浓度100mg/L，PH值5.0，臭氧1mg/L，双氧水0.1mg/L。

蠕动泵每转输送液体1.5ml/r，盐酸溶液浓度为17％，臭氧发生器每分钟产臭氧50mg，双氧水蠕动泵20ul/r，次氯酸钠浓度10％，双氧水浓度1％。水流量为20L/min。

本发明装置的反应原理为：NaClO+HCl＝HClO+NaCl。通过控制NaClO和 HCl的量来调节生成物HClO的浓度，HCl还起到调节pH的作用。设所用NaClO 的每毫升的有效为A mg/mL,所用HCl每毫升的有效含量为B mg/mL,蠕动泵 1和蠕动泵2每转输出液体体积为Vml,设定输送NaClO的蠕动泵频率为f₁,输送HCl的蠕动泵频率为f₂₀,则输入NaClO的质量为：m_NaClO＝Af₁V,输入HCl的质量为m_HCl＝Bf₂₀V；由化学反应方程式可知，m_NaClO/m_HCl＝74.5/36.5，则得f₁、f₂₀由控制系统控制。反应在进水管道中发生，在混合器中再次混合。设水流量为Q,每分钟输入水的体积V₁＝Q,则HClO的浓度可以表示为：C＝Af₁V/Q。根据要求，HClO的浓度限定在100mg/L，即 C＝Af₁V/Q＝100mg/L。则将上述参数带入式中，得到f₁＝13转/分钟，f₂₀＝3.73转/分钟。pH调节：设所用HCl的有效含量为B mg/mL，输送HCl的蠕动泵频率为f₂₁转/分,蠕动泵2每转输出液体体积为Vml, 设水流量为QL/min,每分钟输入水的体积V₁＝Q，则主管路中HCl的浓度为 Bf₂₁V/Q mg/L,[H⁺]摩尔浓度为(Bf₂₁V×10^-3)/36.5Qmol/L,则此时溶液 pH＝-lg(H⁺)＝-lg(Bf₂₁V×10^-3/36.5Q)。根据需求pH为n,当前测量pH值为n₀，则有：得：则需要调节到有效氯含量为C，pH值为n的次氯酸溶液，需要的酸液泵的转速频率根据所需求的次氯酸的浓度和所要求的pH值，以及当前pH传感器所测得的pH值，即可得出酸液泵的频率。将实例开始所设的参数及n₀＝5.9带入得到f₂＝3.97转/分，根据实际情况修正后，编制各种酸液的数据库表，根据查表得出所需要的频率，进而实现次氯酸的浓度和pH值的控制。

双氧水蠕动泵频率转/分钟。

臭氧发生器所需要的量m＝CQ＝20mg，选用的臭氧发生器正常工作状态下产生50mg，则臭氧发生器的空气供给须减少到0.4倍，或者将工作电流调整至0.4 倍。根据实际再行标定后，查表得出实际控制值。

有效氯传感器、pH值传感器用于检测前述控制的有效氯和pH值，以进行反馈控制，ORP传感器检测产出液的氧化还原电位，电导率传感器测试离子浓度用于监测消毒液是否正常产生及系统是否正常，出现异常，控制系统将会报警。

本发明与现有技术相比，具有耐腐蚀性强、稳定性好、节能、工作可靠、成本低、PH可调、有效氯浓度可控、结构合理等显著的优点。

Claims

1.一种复合消毒液生产装置，设有药液箱、药液输入机构、臭氧发生器、混液机构，其特征在于药液箱的出口与药液输入机构的输入端相连接，药液输入机构及臭氧发生器的输出端分别与混液机构的输入端相连接；所述药液箱由一号药液箱、二号药液箱、三号药液箱组成，每个药液箱上均设有出液口以及液位检测器，液位检测采用超声波式或电容式或光电式或称重式中的一种或多种，药液箱采用塑料桶或软袋；所述药液输入机构由与药液箱的出液口相连接的药液输出管路、设置在药液输出管路上的蠕动泵或计量泵、与药液输出管路相连通并用于将水与药液送入混液机构的送液管组成，所述混液机构由射流器、螺旋混合器、并联混合器依次经管道相连组成；还设有控制机构，所述控制机构设有控制器、信号检测机构、药泵控制机构、进水阀控制电路、臭氧发生器工作状态控制电路，其中控制器分别与信号检测机构、蠕动泵控制机构、进水阀控制电路、臭氧发生器工作状态控制电路相连接；所述并联混合器设有并联管路，纵向分布有两个以上平行设置的混液管路，两个以上的混液管路的顶部分别与出液管相连，两个以上的混液管路的底部分别与进液管相连，混液管路的管腔分别与顶部的出液管、底部的进液管相连通，两个以上的混液管路的管腔内径相同或不同，管腔内径范围为50mm至300mm。

2.根据权利要求1所述的一种复合消毒液生产装置，其特征在于所述药液箱的出液口与蠕动泵软管或计量泵入口相连接，蠕动泵或计量泵用于对液体进行输送，通过改变蠕动泵的转速或计量泵的注射频率，实现控制液体输送量的功能；其中在并联式药液输入结构中采用蠕动泵，所有药液及臭氧入口均设置有射流器，根据流量的不同采用不同直径的射流器，尺寸范围2分-2寸，药液入口处为负压；在串联式药液结构中采用计量泵，只在臭氧发生器处设置有射流器，其他三个药液输入口通过三通接入，药液入口为正压，优选的；每个试剂箱外侧装有智能型非接触式贴片液位传感器，形式为超声波式或光电式或电容式，试剂箱有正置或倒置两种安装方式；试剂箱采用软袋，使用称重传感器检测其药液的液量，无需与液体直接接触，不会受到强酸强碱等腐蚀性液体的腐蚀，不受水垢或其他杂物影响。

3.根据权利要求1所述的一种复合消毒液生产装置，其特征在于所述臭氧发生器与射流器的吸气口输入端相连接，射流器用于对臭氧的吸气和混合，射流器输入口连接臭氧发生器，试剂箱中的H₂O₂溶液与发生器产生的臭氧按照比例范围为：臭氧与H₂O₂的质量分数比为10～30，进入到主管路，形成2.8eV氧化电位极强氧化性的羟基自由基，瞬间杀灭所有的细菌病毒，甚至分解有机物；试剂箱的次氯酸钠与试剂箱的酸液反应生成次氯酸。

4.根据权利要求1所述的一种复合消毒液生产装置，其特征在于射流器的出口经过管路与并联混合器的进液口相连接，并联混合器采用倒Z型设置，药液由底部输入，由顶部输出；液体通过下端分流集管进入到并联的管路内，并联管路数量根据混合液体的波动程度及混合程度设置为多根，混液管路的直径范围为50mm—300mm，分流集管由于分流作用，速度逐渐减小，水流以不同时刻进入并联支管，并联支管粗细不同，最终流体以不同速度不同时刻到达顶部汇流集管及出液管，多个管路通过三通连接出液口，并联混合器中的溶液经过不同时刻的多次混合，提高消毒液的混合效率，每个管路进行混合反应，有效的避免脉动流对液体混合产生影响；汇流集管的出液口与PH传感器相连接，通过测量电极之间的电位差，来检测溶液中的氢离子浓度，从而测得被测液体的PH值，对液体PH值进行调节，PH调节范围为2～7；末端与OPR传感器相连接，检测氧化还原电位的大小；通过有效氯传感器对有效氯浓度进行检测和调节，电导率传感器检测水质及加入药液离子量的多少。同时通过这几个传感器的测量感知消毒液的质量，进而通过控制机构进行调节，如发生异常进行报警等。

5.根据权利要求1所述的一种复合消毒液生产装置，其特征在于所述并联混合器内的混液管道内还设置有二次脉动混合装置，设有按照螺旋排列喷向不同方向的出水孔，出水孔的孔径按照与压力大小成负相关系数的原则进行排布，相邻的出水孔间距范围为为d/2～2d，d为二次混液装置的直径，出水口按照一定次序形成交错方向排布。

6.根据权利要求1所述的一种复合消毒液生产装置，其特征在于还设有用于控制以及检测装置的控制机构，对溶液和气体的用量进行控制检测以及用于控制装置的工作状态，控制机构包括液位传感器、蠕动泵或计量泵、PH传感器、电导率传感器、OPR传感器、臭氧发生检测控制控制器、进步电机驱动器、控制器，控制器发送脉冲信号给驱动器，驱动器的功能是把控制器所发的脉冲信号转换为角位移然后再发送给步进电机，进步电机驱动器与蠕动泵的进步电机相连接，对蠕动泵进行控制，或采用脉冲控制往复机构的计量泵实现药液的注入；对液位的检测电路中设有八个液位传感器，每个试剂箱外侧装有两个智能型非接触式贴片液位传感器，液位传感器(探头)安装于试剂箱外壁的下方(液位的低位)，对液体的液位进行检测，液位传感器分别与控制器的信号采集端相连，或采用称重传感器测量其重量判断液位位置。PH传感器、OPR传感器、电导率从传感器分别与控制器的控制信号输出端相连接，PH传感器、电导率传感器通过T型三通连接到并联混合器出液口，OPR传感器通过T型传感器连接到装置最末端，溶液从并联混合器出液口依次进入与PH传感器、电导率传感器、OPR传感器连接的T型三通到达出液口，控制器通过协议控制PH电导率以及OPR传感器信号的发送和接收。