CN109336243A - 一种复合环控制二次供水加氯的方法和系统 - Google Patents

一种复合环控制二次供水加氯的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合环控制二次供水加氯的方法及系统，所述的方法采用次氯酸钠溶液作为消毒剂向水箱内的水中添加以进行消毒，初始按照默认投加系数k1，根据进水流量Q1按比例投加，投加量Q2＝k1Q1；在t1时间之后，根据水箱的出水端反馈的出水中余氯浓度信号调整投加系数为k，k＝k1‑k2，投加调整时间为t2；其中，k2为需要调整的投加系数；当所述的出水端反馈的出水中余氯浓度未达到设定值时，向水箱中补加消毒剂，补加量V＝vk2，其中v为水箱内水的体积。本发明对二次供水水箱内的水进行加氯消毒，设备集约高效，简单方便；整个设备全自动运行，不断通过出水的余氯浓度分析并调整药剂的投加量，避免了药剂浓度变化导致的投加量不精确，同时也延长了换药周期。

Description

一种复合环控制二次供水加氯的方法和系统
技术领域
本发明涉及给水领域，具体涉及一种复合环控制二次供水加氯的方法和系统，为二次供水加氯提供了一种新的思路和方法。
背景技术
由于现有城市各水厂(或管网增压站)给供水管网的压力不能满足高层供水的需要，所以目前高层供水都是属于二次供水。二次供水就是指我们将城市供水系统的自来水经过设备储存，加压再供给用户的形式。二次供水是高层住户的唯一供水方式，目前采用较多的是无负压供水。一般居民用水的无负压供水设备都配置了水箱，在遇到停电的情况下，也能保证居民的用水安全。
由于从自来水厂出来的饮用水要经过给水管网输送到用水单位，途中很可能会遭遇二次污染，对二次供水进行消毒非常有必要。加氯消毒是当前净水处理所采用的主要方式，加氯消毒具有余氯的持续消毒作用，价格较低，操作简便，不需庞大的设备。但氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏。因此，开发一种安全的集约式自动控制加氯设备对二次供水进行消毒，并保持余氯持续消毒对居民用水安全具有非常重要的现实意义。
发明内容
针对目前所存在的二次供水污染严重和市场所售设备大多以存在严重安全隐患的氯气消毒为主的问题，本发明提供了一种采用次氯酸钠药剂，利用复合环控制二次供水加氯的方法和系统。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种复合环控制二次供水加氯的方法，包括以下步骤：
采用次氯酸钠溶液作为消毒剂向水箱内的水中添加以进行消毒，初始按照默认投加系数k1，根据进水流量Q1按比例投加，投加量Q2＝k1Q1；在t1时间之后，根据水箱的出水端反馈的出水中余氯浓度信号调整投加系数为k，k＝k1-k2，投加调整时间为t2；其中，k2为需要调整的投加系数；当接收到下一次余氯浓度信号时完成一次循环，构成一个复合环，循环周期t＝t1+t2；
当所述的出水端反馈的出水中余氯浓度未达到设定值时，向水箱中补加消毒剂，补加量V＝vk2，其中v为水箱内水的体积。
进一步地，所述的需要调整的投加系数k2的计算方法为：
上式中，C为消毒剂中次氯酸钠的浓度，C′为设定的余氯浓度，P为出水端反馈的出水中余氯浓度。
一种复合环控制二次供水加氯的系统，包括：控制柜、水质在线监测仪以及水箱，水箱的进水端、出水端分别接有进水管、出水管，其中：
所述的控制柜包括柜体，柜体中集成有PLC控制器，以及存储有次氯酸钠溶液的储药桶，储药桶上安装有加药量调节机构；
所述的加药量调节机构上分别通过加药管接口连接有第一投加管路和第二投加管路，其中，第一投加管路与所述的进水管连接，所述的水箱上设置有加药驱动管，加药驱动管的一端与进水管连接，另一端自水箱顶面伸入水箱中并安装有摇臂式加药喷头；所述的第二投加管路与加药驱动管连接；
所述的进水管上安装有与所述PLC控制器连接的流速传感器以及流量传感器，所述的水质在线监测仪的探头安装在出水管上，水质在线监测仪、加药量调节机构均连接所述的PLC控制器。
进一步地，所述的复合环控制二次供水加氯的系统在工作时，首先通过所述的PLC控制器设置默认投加系数k1，通过流速传感器采集进水管内的进水流量Q1，然后PLC控制器计算消毒剂的投加量Q2＝k1Q1，利用加药量调节机构通过第一投加管路向进水管中投加消毒剂；
在t1时间之后，水质在线监测仪采集出水管内出水中余氯浓度信号并反馈给PLC控制器，PLC控制器根据余氯信号浓度计算需要调整的投加系数k2：
上式中，C为消毒剂中次氯酸钠的浓度，C′为设定的余氯浓度，P为出水端反馈的出水中余氯浓度；
PLC控制器计算调整投加系数k＝k1-k2，投加调整时间为t2，利用调整后的投加系数k调整通过第一投加管路向进水管中投加消毒剂的量；
当通过水质在线监测仪检测出水中余氯浓度未达到设定值时，PLC控制器利用加药量调节机构通过第二投加管路利用摇臂式加药喷头向水箱中补加消毒剂，补加量V＝vk2，其中v为水箱内水的体积。
进一步地，所述的设定的余氯浓度为不小于0.05mg/L。
进一步地，所述的余氯包括氯气、次氯酸以及次氯酸根。
本发明具有以下技术特点：
本发明对二次供水水箱内的水进行加氯消毒，设备集约高效，简单方便；相比于氯气消毒具有更安全，更方便的优点，且具有比二氧化氯消毒更低的成本；整个设备全自动运行，不断通过出水的余氯浓度分析并调整药剂的投加量，能够对水质具有较强的适应性；避免了药剂浓度变化(包括挥发致使药剂浓度衰减)导致的投加量不精确，同时也延长了换药周期。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为控制柜的结构示意图；
图3为本发明系统的结构示意图；
图4为摇臂式加药喷头进行加药时的示意图；
图中标号表示：1流量传感器，2流量计，3PLC控制器，4加药管接口，5柜体，6流速传感器，7控制柜，8水质在线监测仪，9水箱，10加药喷头，11进水管，12出水管，13第一投加管路，14第二投加管路，15加药驱动管。
具体实施方式
本发明首先公开了一种复合环控制二次供水加氯的方法，包括以下步骤：
采用次氯酸钠溶液作为消毒剂向水箱9内的水中添加以进行消毒，所述的水箱9具有进水端和出水端，初始按照默认投加系数k1，根据进水流量Q1按比例投加，投加量Q2＝k1Q1。以有效氯为10％的次氯酸钠溶液为例，当原水折点加氯耗氯量小于1mg/L时，投加系数k1＝0.00001；当原水折点加氯耗氯量介于1～2mg/L，投加系数可调整为k1＝0.000005。
在t1时间之后，根据水箱9的出水端反馈的出水中余氯浓度信号调整投加系数为k，k＝k1-k2，投加调整时间为t2，按照k调整投加量Q2＝kQ1；其中，k2为需要调整的投加系数；当接收到下一次余氯浓度信号时完成一次循环，构成一个复合环，循环周期t＝t1+t2；该方法按照复合环周期对水箱9内的水进行加氯；在下一个循环周期开始时，以上一个循转周期的最终的投加系数作为初始投加系数，整个过程中投加系数k1进行一次调整完成一次循环。
所述的余氯浓度是指水中自由氯浓度，自由氯包括氯气、次氯酸以及次氯酸根。所述的需要调整的投加系数k2的计算方法为：
上式中，C为消毒剂中次氯酸钠的浓度，C′为设定的余氯浓度，P为出水端反馈的出水中余氯浓度。
当所述的出水端反馈的出水中余氯浓度未达到设定值时，向水箱9中补加消毒剂，补加量V＝vk2，其中v为水箱9内水的体积。
本发明进一步公开了一种复合环控制二次供水加氯的系统，包括：控制柜7、水质在线监测仪8以及水箱9，水箱9的进水端、出水端分别接有进水管11、出水管12，其中：
所述的控制柜7包括柜体5，柜体5中集成有PLC控制器3，包括附属的电源、开关、指示灯于一体；以及存储有次氯酸钠溶液的储药桶，储药桶上安装有加药量调节机构；所述的加药量调节机构可采用例如电磁流量阀；
所述的加药量调节机构上分别通过加药管接口4连接有第一投加管路13和第二投加管路14，其中，第一投加管路13与所述的进水管11连接，所述的水箱9上设置有加药驱动管15，加药驱动管15的一端与进水管11连接，另一端自水箱9顶面伸入水箱9中并安装有摇臂式加药喷头10；所述的第二投加管路14与加药驱动管15连接，利用进水管11水压驱动摇臂式喷头10以多根水柱射流投加药剂，能够加速药剂在水箱9内的扩散。
所述的进水管11上安装有与所述PLC控制器3连接的流速传感器6以及流量传感器1，其中，流量传感器1与设置在控制柜7上的流量计2连接，流量计2将流量传感器1采集的流量信号传递给所述的PLC控制器3。
所述的水质在线监测仪8的探头安装在出水管12上，水质在线监测仪8、加药量调节机构均连接所述的PLC控制器3。
上述的系统工作过程如下：
首先通过所述的PLC控制器3设置默认投加系数k1，通过流速传感器6采集进水管11内的进水流量Q1，然后PLC控制器3计算消毒剂的投加量Q2＝k1Q1，利用加药量调节机构通过第一投加管路13向进水管11中投加消毒剂；
在t1时间之后，水质在线监测仪8采集出水管12内出水中余氯浓度信号并反馈给PLC控制器3，PLC控制器3根据余氯信号浓度计算需要调整的投加系数k2：
上式中，C为消毒剂中次氯酸钠的浓度，C′为设定的余氯浓度，P为出水端反馈的出水中余氯浓度；
PLC控制器3计算调整投加系数k＝k1-k2，投加调整时间为t2，利用调整后的投加系数k调整通过第一投加管路13向进水管11中投加消毒剂的量；
当通过水质在线监测仪8检测出水中余氯浓度未达到设定值时，PLC控制器3利用加药量调节机构通过第二投加管路14利用摇臂式加药喷头10向水箱9中补加消毒剂，补加量V＝vk2，其中v为水箱9内水的体积；摇臂式加药喷头10在加药驱动管15的压力下驱动摇臂式加药喷头10以图所示360°旋转向水箱9内投加药剂，从摇臂式加药喷头10射出多根水柱，加速药剂在水箱9中的扩散，具体水柱数量可根据实际情况增加或减少。
当通过水质在线监测仪8检测出水中余氯浓度达到设定值后，停止加药并向与PLC控制器3连接的终端，例如上位机、手机等发出警告；另外终端可通过PLC控制器3对整个调节过程进行实时监控，并后台存储相关记录。所述的储药桶内设置有液位计，与PLC控制器3连接，当储药桶内药液不足时，通过PLC控制器3向终端发出信号。

Claims (6)

1.一种复合环控制二次供水加氯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用次氯酸钠溶液作为消毒剂向水箱内的水中添加以进行消毒，初始按照默认投加系数k1，根据进水流量Q1按比例投加，投加量Q2＝k1Q1；在t1时间之后，根据水箱9的出水端反馈的出水中余氯浓度信号调整投加系数为k，k＝k1-k2，投加调整时间为t2；其中，k2为需要调整的投加系数；当接收到下一次余氯浓度信号时完成一次循环，构成一个复合环，循环周期t＝t1+t2；
当所述的出水端反馈的出水中余氯浓度未达到设定值时，向水箱中补加消毒剂，补加量V＝vk2，其中v为水箱内水的体积。
2.如权利要求1所述的复合环控制二次供水加氯的方法，其特征在于，所述的需要调整的投加系数k2的计算方法为：
上式中，C为消毒剂中次氯酸钠的浓度，C′为设定的余氯浓度，P为出水端反馈的出水中余氯浓度。
3.一种复合环控制二次供水加氯的系统，其特征在于，包括：控制柜(7)、水质在线监测仪(8)以及水箱(9)，水箱(9)的进水端、出水端分别接有进水管(11)、出水管(12)，其中：
所述的控制柜(7)包括柜体(5)，柜体(5)中集成有PLC控制器(3)，以及存储有次氯酸钠溶液的储药桶，储药桶上安装有加药量调节机构；
所述的加药量调节机构上分别通过加药管接口(4)连接有第一投加管路(13)和第二投加管路(14)，其中，第一投加管路(13)与所述的进水管(11)连接，所述的水箱(9)上设置有加药驱动管(15)，加药驱动管(15)的一端与进水管(11)连接，另一端自水箱(9)顶面伸入水箱(9)中并安装有摇臂式加药喷头(10)；所述的第二投加管路(14)与加药驱动管(15)连接；
所述的进水管(11)上安装有与所述PLC控制器(3)连接的流速传感器(6)以及流量传感器(1)，所述的水质在线监测仪(8)的探头安装在出水管(12)上，水质在线监测仪(8)、加药量调节机构均连接所述的PLC控制器(3)。
4.如权利要求3所述的复合环控制二次供水加氯的系统，其特征在于，所述的复合环控制二次供水加氯的系统在工作时，首先通过所述的PLC控制器(3)设置默认投加系数k1，通过流速传感器(6)采集进水管(11)内的进水流量Q1，然后PLC控制器(3)计算消毒剂的投加量Q2＝k1Q1，利用加药量调节机构通过第一投加管路(13)向进水管(11)中投加消毒剂；
在t1时间之后，水质在线监测仪(8)采集出水管(12)内出水中余氯浓度信号并反馈给PLC控制器(3)，PLC控制器3根据余氯信号浓度计算需要调整的投加系数k2：
上式中，C为消毒剂中次氯酸钠的浓度，C′为设定的余氯浓度，P为出水端反馈的出水中余氯浓度；
PLC控制器(3)计算调整投加系数k＝k1-k2，投加调整时间为t2，利用调整后的投加系数k调整通过第一投加管路(13)向进水管(11)中投加消毒剂的量；
当通过水质在线监测仪(8)检测出水中余氯浓度未达到设定值时，PLC控制器(3)利用加药量调节机构通过第二投加管路(14)利用摇臂式加药喷头(10)向水箱(9)中补加消毒剂，补加量V＝vk2，其中v为水箱9内水的体积。
5.如权利要求4所述的复合环控制二次供水加氯的系统，其特征在于，所述的设定的余氯浓度为不小于0.05mg/L。
6.如权利要求4所述的复合环控制二次供水加氯的系统，其特征在于，所述的余氯包括氯气、次氯酸以及次氯酸根。
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