CN111233112B - 一种二次供水智能补加氯消毒系统及补加氯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次供水智能补加氯消毒系统及补加氯的方法，本发明全面考虑了水箱的实际情况，在现有次氯酸钠发生器技术的基础上设计一种结构简单、维护容易、自动运行、且能满足水箱消毒要求的微型次氯酸钠发生器，并特别设计一种体积小、安装方便、自动运行、且能够将次氯酸钠发生器生产的消毒原液稀释1000倍以上的稀释装置，从而在水箱中自来水的余氯浓度低于设定值时自动制备出法规允许使用浓度的次氯酸钠消毒液加入到水箱中，从而使水箱中自来水能够持续保持足够的余氯浓度。

Description

一种二次供水智能补加氯消毒系统及补加氯的方法

技术领域

本发明涉及城市供水管网系统二次供水领域，尤其涉及一种二次供水智能补加氯消毒系统及补加氯的方法。

背景技术

目前我国城市生活饮用水(俗称自来水)的消毒绝大多数都是采用含氯制剂消毒，在自来水中加入含氯制剂后，能够长时间在自来水管网系统中保持足够的余氯浓度，从而保证自来水中的微生物被控制在合格范围内，余氯系指使用含氯制剂消毒时，加氯接触一定时间后，水中所剩余的氯量。常用的含氯制剂有液氯、氯胺和次氯酸钠。

二次供水是指当民用与工业建筑生活饮用水对水压、水量的要求超过城镇公共供水或自建设施供水管网能力时，通过储存、加压等设施经管道供给用户或自用的供水方式。二次供水设施主要包括储水设备、加压设备和管线三部分。二次供水储水设备(以下简称水箱)作为城市供水管网系统的末端承担着保证自来水水质安全最后一道屏障的作用，自来水在水箱中会停留一段时间，如果停留时间过长则余氯浓度可能衰减到很低的水平，起不到有效杀灭水中微生物的作用，造成水箱中自来水的微生物指标超标。

在国家标准GB50015-2019《建筑给水排水设计标准》的第3.3.20条中强制性要求“生活饮用水水池(箱)应设置消毒装置”。水箱的消毒有其独特的特点：1)在多数情况下其中自来水的余氯浓度都保持在能够有效杀灭水中微生物的水平，不需要连续消毒；2)一次消毒需要消毒剂的量很少，比如一个50吨的水箱(法规允许容积最大的水箱)在半满情况下，提升0.15mg/L的余氯浓度仅仅需要加入3.75g的有效氯；3)大多数情况下水箱无人值守，需要消毒装置能够自动判断是否需要开启运行并能自动完成消毒剂的投加。因此不能简单地将现有的消毒方法直接照搬使用，需要经过合理的选择以及合理的改进后才能安全有效地应用。在常用的几种含氯制剂消毒方法中，液氯消毒法中使用的氯气为有毒气体，需要特殊方法运输与储存，不适合居民区无人值守的自动管理；氯胺消毒法需要与自来水有较长的接触时间才能起到消毒的作用，不适合应用于管网系统末端的消毒；采用电解法制备次氯酸钠的消毒方法仅使用稀盐水做原料，技术成熟，小型化容易，且能够实现自动控制，是水箱消毒的较好选择。

次氯酸钠发生器是使用稀盐水做原料通过电解的方法生产次氯酸钠消毒液的专用设备，主要用于自来水厂、污水处理厂、医院、食品加工厂、游泳池等地方，技术已经很成熟，然而现有的次氯酸钠发生器尚不能直接应用于水箱的消毒，原因主要有：1)现有的小型次氯酸钠发生器有效氯的产量都不低于50g/h，而水箱一次消毒仅仅需要0.5-5g的有效氯，如果将产量为50g/h的次氯酸钠发生器用于水箱的消毒，由于生产1-5g有效氯所需的时间过短(0.5-6min)而无法精确控制生产有效氯的量；2)次氯酸钠发生器生产的次氯酸钠消毒液的有效氯浓度通常都不低于5000mg/L，而在国家标准GB28233-2011《次氯酸钠发生器安全与卫生标准》第7条中明确规定“次氯酸钠消毒液用于生活饮用水消毒的允许使用浓度(以有效氯含量计)为2～4mg/L”，因此次氯酸钠发生器产生的次氯酸钠消毒液(称消毒原液)需要精确稀释1000倍以上之后才能应用于水箱中自来水的消毒；3)在国家标准GB28233-2011《次氯酸钠发生器安全与卫生标准》第5.8条中明确规定“使用次氯酸钠发生器产生的次氯酸钠消毒液进行消毒处理，应现用现制备”，而水箱在多数情况下其余氯浓度都处在有效杀菌范围内而不需要补加氯，因此必须结合对水箱余氯浓度及水量的实时监测来决定何时补加氯以及补加氯的量，并以此决定次氯酸钠发生器何时开启以及开启的时长。到目前为止还没有一种全面考虑了水箱实际情况而专门应用于水箱中自来水消毒的成套补加氯消毒系统。

另外，中国专利申请号为2018112400111的现有技术在2019年2月15日公开了一种复合环控制二次供水加氯的方法和系统，其主要是按照默认投加系数，根据进水流量按比例投加，然后再在一段时间后，再根据出水端反馈的出水中余氯浓度信号调整投加系数，以此循环。但在实际应用过程中，该现有技术仍然存在着如下缺陷：1、使用的次氯酸钠溶液为采购的成品，衰减很快，无法准确计算，且不符合规定的现用现制备要求。2、采购现成的次氯酸钠溶液其有效氯浓度非常高(10％次氯酸钠溶液的有效氯浓度为100g/L)，高浓度的次氯酸钠溶液是不允许直接投加到水箱中的，因为高浓度次氯酸钠溶液进入水箱后需要很长时间才能与水箱中的自来水混匀，而其中的自来水是连续使用的，从而加入的高浓度次氯酸钠溶液很容易在未混匀时直接被用户使用，这可能会引起较大的健康危害。另外高浓度次氯酸钠溶液具有强腐蚀性，会导致水箱及连接管道被腐蚀。3.该技术仅仅调节加入次氯酸钠溶液的速度，但是一直都在加入次氯酸钠溶液，这种方法没有考虑水箱的实际情况，在实际中水箱中自来水的余氯浓度在大多数情况下都是合格的，是能够保证自来水安全的，因此在大多数情况下是不需要加入次氯酸钠溶液以提高其余氯浓度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种全面考虑了水箱实际情况而专门应用于水箱中自来水消毒的智能补加氯消毒系统及补加氯的方法，本发明所要解决的技术问题是在现有次氯酸钠发生器技术的基础上设计一种结构简单、维护容易、能够长时间自动运行、能够满足水箱消毒要求的微型次氯酸钠发生器，并特别设计一种体积小、安装方便、自动运行、且能够将次氯酸钠发生器生产的次氯酸钠消毒液(称消毒原液)稀释至设定浓度的稀释装置，在水箱中自来水的余氯浓度低于设定值时自动制备出法规允许使用浓度的次氯酸钠消毒液(称可用消毒液)加入到水箱中，从而使水箱中自来水能够持续保持足够的余氯浓度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种二次供水智能补加氯消毒系统，包括次氯酸钠发生器、稀释装置、投加组件、水箱监测组件和控制器，所述次氯酸钠发生器与稀释装置连接，所述稀释装置通过投加组件与水箱连接，所述水箱监测组件用于监测水箱的余氯浓度和水位，并将监测数据发送给控制器；所述控制器根据监测数据先控制次氯酸钠发生器生成定量的消毒原液，再控制稀释装置将消毒原液稀释成设定浓度的可用消毒液，并通过投加组件将可用消毒液加入到水箱中。

所述次氯酸钠发生器的有效氯产量为4～10g/h，有效氯浓度为5000～12000mg/L；所述稀释装置用于将消毒原液稀释成浓度为2～4mg/L的可用消毒液。

所述次氯酸钠发生器包括稀盐水罐、电解槽、电解电源、盐水水泵、盐水水管和消毒原液管，盐水水泵安装在盐水水管上，盐水水管的两端分别与稀盐水罐和电解槽连通，消毒原液管的两端分别与电解槽和稀释装置连通，电解电源与电解槽连接，电解电源和盐水水泵均与控制器连接。

所述消毒原液管上设置有与控制器连接的温度传感器。

所述稀释装置包括第一稀释罐和第二稀释罐，第一稀释罐通过消毒原液管与电解槽连通，第二稀释罐通过投加组件与水箱连通，第一稀释罐与第二稀释罐通过加液管连通，且加液管上设置有与控制器连接的加液水泵。

所述第一稀释罐内和第二稀释罐内均设置有搅拌器和水位开关，且搅拌器和水位开关均与控制器连接。

所述第一稀释罐上和第二稀释罐上均设置有溢流管和带进水电磁阀的进水管，第一稀释罐上的进水管和第二稀释罐上的进水管均通过带进水水泵的自来水管与水箱连通，且进水电磁阀和进水水泵均与控制器连接。

所述投加组件包括消毒液管、投加水泵、投加电磁阀、排液管和排液电磁阀，消毒液管的两端分别与稀释装置和水箱连通，投加水泵和投加电磁阀均设置在消毒液管上，投加电磁阀位于投加水泵与水箱之间，排液管连接在投加水泵与投加电磁阀之间，排液电磁阀设置在排液管上，且投加水泵、投加电磁阀和排液电磁阀均与控制器连接。

所述水箱监测组件包括水位计和余氯仪，水位计安装在水箱内，余氯仪安装在水箱的出水端，水位计和余氯仪均与控制器连接。

所述控制器包括智能控制器和远程控制器，智能控制器包括电源板、采集控制板和液晶触摸屏，电源板分别为采集控制板、液晶触摸屏、次氯酸钠发生器、稀释装置、投加组件和水箱监测组件供电，采集控制板分别与液晶触摸屏、远程控制器、次氯酸钠发生器、稀释装置、投加组件和水箱监测组件连接。

本发明还公开了一种二次供水补加氯的方法，包括如下步骤：

步骤一：检测水箱中自来水的余氯浓度和水位，当检测到余氯浓度低于设定的余氯安全值时，根据当前余氯浓度和水位计算出需要加入有效氯的量；

步骤二：根据需要加入有效氯的量控制次氯酸钠发生器生产定量的消毒原液；

步骤三：对消毒原液进行第一次总体稀释，得到稀释消毒液，将稀释消毒液分多次输出，对每次输出的稀释消毒液进行第二次定量稀释，得到浓度为2～4mg/L的可用消毒液；

步骤四：将可用消毒液加入到水箱中，完成氯的补加。

所述步骤三中，采用第一稀释罐和第二稀释罐配合稀释，先由第一稀释罐对消毒原液进行第一次总体稀释，再将稀释消毒液分多次输出到第二稀释罐中，由第二稀释罐对每次输入的稀释消毒液进行第二次定量稀释。

所述步骤一中，余氯安全值是人为设定的一个余氯浓度数值，用C₁表示；设当水箱中自来水的余氯浓度出现低于余氯安全值时其中自来水的水位为H；设水箱的横截面积为S；设每次补加氯的量为将水箱中自来水的余氯浓度提高ΔC，称余氯提高；设需要加入有效氯的量为W，则：

W＝S×ΔC×H(1)。

所述步骤二中，通过控制次氯酸钠发生器启动生产的时长来控制次氯酸钠发生器生产定量的消毒原液，设定次氯酸钠发生器生产消毒原液的产量为Q，设次氯酸钠发生器启动生产的时长为t₁，则：

t₁＝(S×ΔC×H)/Q(2)。

所述步骤三中，通过加液水泵分多次将第一稀释罐中的稀释消毒液输出到第二稀释罐中，设第一稀释罐的有效容积为V₁，设第二稀释罐的有效容积为V₂，设第二稀释罐最终可用消毒液的浓度为C₂，设加液水泵的额定流量为R，设在稀释过程中加液水泵开启一次的时长为t₂，则：

t₂＝(V₁×V₂×C₂)/(R×S×ΔC×H)(3)。

所述步骤二中次氯酸钠发生器的有效氯产量为4～10g/h，有效氯浓度为5000～12000mg/L。

本方法的实施优选采用一种二次供水智能补加氯消毒系统所公开的相应设备，具体为，由水箱监测组件监测水箱中自来水的余氯浓度和水位，由智能控制器根据水箱监测组件的监测数据控制次氯酸钠发生器生产定量的消毒原液，由智能控制器通过加液水泵将第一稀释罐中的稀释消毒液分多次输出到第二稀释罐中，由智能控制器通过进水水泵分别向第一稀释罐和第二稀释罐输入稀释液，由智能控制器通过投加组件将第二稀释罐中的可用消毒液输入到水箱中。

采用本发明的优点在于：

1、本发明所述的二次供水智能补加氯消毒系统中，通过水箱监测组件能够实时监测水箱中自来水的余氯浓度和水位，并根据实时监测到的水箱中自来水的余氯浓度来决定是否需要补加氯以及补加氯的量，这样大大节约了能源，也可以避免盲目补加氯造成的加氯过量，带来氯消毒副产物超标的风险，同时也大大降低了系统维护的难度；通过专门设计的有效氯产量为4～10g/h、有效氯浓度为5000～12000mg/L的微型次氯酸钠发生器，能够根据需要精确控制生产消毒原液的量；通过稀释装置能够有效将消毒原液稀释成设定浓度(2～4mg/L)的可用消毒液，确保在法规允许的浓度范围内安全地使用次氯酸钠消毒液；通过投加组件能够地将生成的可用消毒液投加到水箱中；通过控制器能够将次氯酸钠发生器、稀释装置、投加组件和水箱监测组件有效地整合到一起，从而能够在水箱中自来水的余氯浓度低于设定值时，定量制备可用消毒液并加入到水箱中，不仅避免了浪费，更重要的是实现了在法规规定的要求下使用次氯酸钠消毒液对水箱中的自来水进行消毒。本发明的整个监测、生产、稀释、投加过程都自动进行，能够在无人值守的情况下工作，实现了自动控制，智能化程度更高。另外，虽然二次供水在现今社会非常常见，但在本申请的申请日之前，并没有专门的在水箱中余氯浓度低于设定值时定量制备在法规允许的浓度范围内的可用消毒液并加入到水箱中的现有技术，因此本发明具有意料不到的技术效果。

2、本发明在现有次氯酸钠发生器技术的基础上，根据水箱消毒的实际需求，设计了一种有效氯产量为4～10g/h、有效氯浓度为5000～12000mg/L的微型次氯酸钠发生器，该微型次氯酸钠发生器结构简单、维护方便，且能长时间自动运行、自动报警。

3、本发明中的次氯酸钠发生器包括稀盐水罐、电解槽、电解电源、盐水水泵、盐水水管和消毒原液管，采用该结构的次氯酸钠发生器实现了消毒原液的自动生成，同时又使得生成的消毒原液能够在后续稀盐水的压力下自动进入稀释装置，节约了能源消耗。

4、本发明在消毒原液管上设置有与控制器连接的温度传感器，通过温度传感器能够实时监测生产的消毒原液的温度，以便于在温度高于设定值时停止生产，有利于提高系统的安全性。

5、本发明特别设计了一种能够将次氯酸钠发生器生产的高浓度消毒原液稀释成浓度为2～4mg/L的可用消毒液的稀释装置，确保在法规允许的浓度范围内安全地使用次氯酸钠消毒液对水箱中的自来水消毒；该稀释装置能够将消毒原液稀释1000倍以上，且体积小、安装方便、能够自动运行。具体而言，本发明主要采用两个相互配合的稀释罐作为稀释装置，这两个稀释罐的作用是不同的，由于次氯酸钠发生器生成的消毒原液全部进入第一稀释罐，因此第一稀释罐能够从总体上对消毒原液进行稀释。而通过控制从第一稀释罐进入到第二稀释罐的稀释消毒液的量就可以控制第二稀释罐具体的稀释倍数。因此，通过两个稀释罐相配合，能够大幅减小稀释罐的体积，仅仅使用两个较小体积(每个稀释罐的体积约20升)的稀释罐就能够将消毒原液有效稀释到设定浓度，而如果使用一个稀释罐的方法则该稀释罐的体积需要1000升以上。

6、本发明在第一稀释罐内和第二稀释罐内均设置有搅拌器，第一稀释罐上和第二稀释罐上均设置有水位开关，且搅拌器和水位开关均与控制器连接。该结构中，通过搅拌器有利于加快稀释速度和稀释的均匀性，通过水位开关有利于稀释水量的定量控制。

7、本发明中第一稀释罐上的进水管和第二稀释罐上的进水管均通过带进水水泵的自来水管与水箱连通，其优点在于利用了水箱中的自来水作为稀释液，一方面不需要额外提供水源，另一方面保证了计算加氯量的准确性。

8、本发明中的投加组件包含排液管和排液电磁阀，可以根据需要对整个稀释装置进行清洗。

9、本发明中的控制器包括智能控制器和远程控制器，智能控制器包括电源板、采集控制板和液晶触摸屏，且采集控制板分别与液晶触摸屏、远程控制器、次氯酸钠发生器、稀释装置、投加组件和水箱监测组件连接。采用该特定设置的控制器，将次氯酸钠发生器、稀释装置、投加组件和水箱监测组件等设备整合在一起，实现了自动控制，使得整个系统能够根据现场反馈的实时信息自动执行相应的动作，实现了在无人值守情况下的自动化控制。

10、本发明所述的一种二次供水补加氯的方法，能够根据实时监测到的水箱中自来水的余氯浓度来决定是否需要补加氯以及补加氯的量，若需要补加则立即现场自动制备相应量的可用消毒液，不仅大大节约了能源，也避免了盲目补加氯造成的加氯过量，带来氯消毒副产物超标的风险，同时也大大降低了系统维护的难度。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明中控制器的功能示意图；

图中标记为：1、次氯酸钠发生器，2、稀释装置，3、投加组件，4、水箱，5、水箱监测组件，6、智能控制器，7、远程控制器，8、水位检测开关，9、电源板，10、采集控制板，11、液晶触摸屏，12、采集模块，13、存储模块，14、处理模块，15、控制模块，16、通讯模块，17、稀盐水罐，18、电解槽，19、电解电源，20、盐水水泵，21、盐水水管，22、消毒原液管，23、温度传感器，24、第一稀释罐，25、第二稀释罐，26、水位开关，27、加液管，28、加液水泵，29、溢流管，30、进水管，31、进水电磁阀，32、自来水管，33、进水水泵，34、消毒液管，35、投加水泵，36、投加电磁阀，37、排液管，38、排液电磁阀，39、水位计，40、余氯仪，41、阳极板，42、阴极板，43、排放电磁阀，44、排放管，45、搅拌器，46、专用设备，47、传感器。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种二次供水智能补加氯消毒系统，如图1、2所示，其包括次氯酸钠发生器1、稀释装置2、投加组件3、水箱监测组件5和控制器，所述次氯酸钠发生器1用于生成消毒原液，次氯酸钠发生器1的有效氯产量为4～10g/h，有效氯浓度为5000～12000mg/L；所述次氯酸钠发生器1与稀释装置2连接，所述稀释装置2通过投加组件3与水箱4连接，所述水箱监测组件5用于监测水箱4中自来水的余氯浓度和水位，并将监测数据发送给控制器；所述控制器根据监测数据先控制次氯酸钠发生器1生成消毒原液，再控制稀释装置2将消毒原液稀释成设定浓度的可用消毒液，并通过投加组件3将可用消毒液加入到水箱4中。具体来说，当水箱监测组件5检测到水箱4中的余氯浓度低于设定值时，控制器根据当前余氯浓度和水位，先控制次氯酸钠发生器1生成定量的消毒原液，再控制稀释装置2将消毒原液稀释成浓度为2～4mg/L的可用消毒液，以及控制投加组件3将可用消毒液加入到水箱4中。

本实施例中，消毒原液是从电解槽18输出的未经稀释的次氯酸钠消毒液，可用消毒液是指经稀释装置2稀释后浓度为2～4mg/L，且可直接加入到水箱4中的次氯酸钠消毒液。

本实施例中，所述次氯酸钠发生器1包括稀盐水罐17、电解槽18、电解电源19、水位检测开关8、温度传感器23、盐水水泵20、盐水水管21和消毒原液管22，水位检测开关8安装在稀盐水罐17内，盐水水泵20安装在盐水水管21上，盐水水管21的两端分别与稀盐水罐17和电解槽18连通，消毒原液管22的两端分别与电解槽18和稀释装置2连通，温度传感器23安装在消毒原液管22上，电解电源19与电解槽18连接，温度传感器23、电解电源19和盐水水泵20均与控制器连接。

具体而言，稀盐水罐17用于储存3％的稀盐水，事先用非加碘食用盐溶解于纯净水中得到，当水位检测开关8检测到稀盐水罐17中稀盐水的水位低到设定水位时，水位检测开关8连通向控制器发出信号，用以提醒管理人员添加稀盐水。盐水水泵20与盐水水管21配合将稀盐水罐17中的稀盐水输入电解槽18中，在输入稀盐水过程中盐水水泵20每间隔一段时间开启一次，盐水水管21在稀盐水罐17中的进水口要靠近稀盐水罐17的底部，盐水水管21在电解槽18内的位置优选为电解槽18一端的底部。电解槽18为密闭装置，消毒原液管22的进液端位于电解槽18另一端的上部，电解槽18内安装有阳极板41和阴极板42，阳极板41安装在靠近盐水水管21进入电解槽18的位置，阴极板42安装在靠近消毒原液管22与电解槽18相连接的位置，阳极板41和阴极板42均采用钛材料作为基材，阳极板41表面涂覆钌铱金属氧化物颗粒，电解电源19采用专业制做的稳压开关电源，专门为阳极板41和阴极板42供电，电解电源19具有输入过压保护、输入欠压保护、输出过压保护、输出过流保护、输出短路保护、整机过热保护等功能，以确保电源运行的高可靠性和高安全性，在消毒原液管22上安装有一个温度传感器23，用于实时监测生产的消毒原液的温度。由于电解槽18是密闭的，在盐水水泵20向其中输入稀盐水时，电解槽18内压力增大，从而通过压力将生产的消毒原液从消毒原液管22输出。另外，在盐水水泵20与电解槽18相连接的盐水水管21上还连接有一个旁路管道和一个电磁阀，这个旁路管道称排放管44，这个电磁阀称排放电磁阀43，排放管44和排放电磁阀43用于在电解工作结束时排空电解槽18内的溶液。

本实施例中，所述稀释装置2用于将高浓度的消毒原液稀释到浓度为2～4mg/L的可用消毒液供水箱4消毒使用，其包括第一稀释罐24和第二稀释罐25，第一稀释罐24和第二稀释罐25既可以并排安装，也可以上下安装，优选并排安装。第一稀释罐24通过消毒原液管22与电解槽18连通，第二稀释罐25通过投加组件3与水箱4连通，第一稀释罐24与第二稀释罐25通过加液管27连通，且加液管27上设置有与控制器连接的加液水泵28。其中，第一稀释罐24用于对消毒原液进行第一次总体稀释，第二稀释罐25用于分批对经第一稀释罐24进行第一次总体稀释后的消毒液进行第二次定量稀释，经第一稀释罐24进行第一次总体稀释后的消毒液称稀释消毒液。

另外，第一稀释罐24内和第二稀释罐25内均设置有搅拌器45和水位开关26，且搅拌器45和水位开关26均与控制器连接。第一稀释罐24的上部和第二稀释罐25的上部均设置有溢流管29和带进水电磁阀31的进水管30，第一稀释罐24上的进水管30和第二稀释罐25上的进水管30均通过带进水水泵33的自来水管32与水箱4的下部连通，且进水电磁阀31和进水水泵33均与控制器连接，通过进水管30上的进水电磁阀31与自来水管32上的进水水泵33相配合，能够将自来水输入第一稀释罐24或第二稀释罐25中作为稀释液进行稀释。

具体而言，电解生成的消毒原液通过消毒原液管22直接从第一稀释罐24的顶部或侧面上部进入其中，然后由控制器控制进水水泵33和进水电磁阀31向第一稀释罐24内注入自来水，当第一稀释罐24内的水位达到设定水位时，其中的水位开关26接通并向控制器发出信号，控制器收到信号后发出控制信号关闭进水水泵33和相应的进水电磁阀31。待第一稀释罐24内稀释完成后，再通过加液管27和加液水泵28将第一稀释罐24内的溶液分批定量送入第二稀释罐25中，重复上述过程将稀释消毒液稀释成设定浓度。第一稀释罐24内和第二稀释罐25内都安装有一个搅拌器45，用于促进其中的消毒液和自来水混合。

溢流管29分别设置在第一稀释罐24和第二稀释罐25的侧面上部，溢流管29在第一稀释罐24内的进液口和在第二稀释罐25内的进液口均称为溢出口，在第一稀释罐24内，溢流管29的溢出口的位置需低于消毒原液管22和进水管30的出水口位置；在第二稀释罐25内，溢流管29的溢出口的位置需低于加液管27和进水管30的出水口位置。当第一稀释罐24和第二稀释罐25中溶液的水位高于溢出口时，溶液便从溢流管29流出，这有利于防止第一稀释罐24和第二稀释罐25中的溶液倒流；当稀释罐中消毒液的水位等于溢出口时，稀释罐所容纳溶液的体积称为该稀释罐的有效容积。

加液管27在第一稀释罐24内的进液口要靠近第一稀释罐24的底部，加液管27从第二释罐25的顶部或侧面上部进入其中；加液水泵28通过加液管27设置在第一稀释罐24和第二稀释罐25之间，用于将第一稀释罐24中的稀释消毒液定量输入到第二稀释罐25中进行第二次定量稀释，通过控制加液水泵28开启的时长来控制输出稀释消毒液的量。

本实施例中，所述投加组件3包括消毒液管34、投加水泵35、投加电磁阀36、排液管37和排液电磁阀38，消毒液管34的两端分别与稀释装置2的第二稀释罐25和水箱4连通，投加水泵35和投加电磁阀36均设置在消毒液管34上，投加电磁阀36位于投加水泵35与水箱4之间，排液管37连接在投加水泵35与投加电磁阀36之间的消毒液管34上，排液电磁阀38设置在排液管37上，且投加水泵35、投加电磁阀36和排液电磁阀38均与控制器连接。

具体而言，投加水泵35和投加电磁阀36用于控制向水箱4输入可用消毒液，消毒液管34在第二稀释罐25内的进液口要靠近第二稀释罐25的底部，消毒液管34从水箱4的顶部或侧面上部进入其中,排液管37和排液电磁阀38用于在清洗稀释罐时排空稀释罐内的溶液。

本实施例中，所述水箱监测组件5包括水位计39和余氯仪40，水位计39安装在水箱4内，余氯仪40安装在水箱4的出水端，水位计39和余氯仪40均与控制器连接，用于实时监测水箱4中自来水的余氯浓度和水位，余氯仪40优选电极法的余氯仪40，安装在水箱4旁，安装位置优选在水箱4向用户供水的出水管旁，水位计39安装在水箱4内，控制器在收到水位计39的水位后自动将其转换成水量数据。

本实施例中，所涉及到的盐水水管21、排放管44、消毒原液管22、加液管27、消毒液管34、排液管37均要选用耐腐蚀的材质，如PE管、PP管、氟橡胶管、不锈钢管等。稀盐水罐17和稀释罐需要选用耐腐蚀的材质，水位开关26、温度传感器23、余氯仪40、水位计39和水位检测开关8统称传感器47，电解电源19、各类水泵、各类电磁阀和搅拌器45统称专用设备46，传感器47中的水位开关26、温度传感器23和水位检测开关8以及专用设备46中的盐水水泵20、加液水泵28、投加水泵35、排放电磁阀43、投加电磁阀36、排液电磁阀38、搅拌器45也需要具有耐腐蚀的功能。

本实施例中，如图3所示，所述控制器包括智能控制器6和远程控制器7，智能控制器6包括电源板9、采集控制板10和液晶触摸屏11，电源板9分别为采集控制板10、液晶触摸屏11、次氯酸钠发生器1、稀释装置2、投加组件3和水箱监测组件5供电，采集控制板10分别与液晶触摸屏11、远程控制器7、次氯酸钠发生器1、稀释装置2、投加组件3和水箱监测组件5连接。智能控制器6的功能有：1)给传感器和专用设备供电；2)采集传感器和电解电源19的数据；3)存储数据；4)处理数据；5)控制专用设备的开启和关闭；6)与远程控制器7双向通讯。

具体而言，电源板9用于提供220V交流电、24V和12V直流电给采集控制板10、液晶触摸屏11、传感器47和专用设备46使用，电源板9能够将220V的交流电转换成12V和24V直流电。

采集控制板10包括采集模块12、存储模块13、处理模块14、控制模块15和通讯模块16，处理模块14分别与控制模块15、通讯模块16、存储模块13和液晶触摸屏11连接，通讯模块16与远程控制器7、处理模块14和存储模块13连接，存储模块13分别与液晶触摸屏11、采集模块12、处理模块14和通讯模块16连接，采集模块12分别与存储模块13和传感器47连接，控制模块15分别与处理模块14和专用设备46连接。采集模块12能够实时采集传感器47和电解电源19的数据；存储模块13能够将实时采集到的各种数据存储下来，能够将处理模块14后期的计算结果存储下来，能够将通讯模块16接收或发出的数据及信号存储下来；处理模块14是一个单片机，能够根据事先编写的软件进行各种计算及发出控制信号；控制模块15采用继电器，能够根据处理模块14发出的控制信号实现对专用设备46的开启和关闭；通讯模块16能够与远程控制器7双向通讯，既能够接收远程控制器7发送的数据及控制信号，又能够向远程控制器7发送数据及报警信号。

液晶触摸屏11能够实时显示本消毒系统运行状态的关键信息及参数，能够用于参数设置，用于开启或关闭本消毒系统及专用设备。

远程控制器7位于二次供水管理中心，用于向智能控制器6发送软件升级版本数据，向智能控制器6发送各种需要人为设置的参数数据，向智能控制器6发送开启或关闭专用设备的控制信号，能够接收智能控制器6发送的数据及报警信号。

本实施例中，当水箱监测组件5监测到水箱4中自来水的余氯浓度低于余氯安全值(设定值)时，立即制备可用消毒液并加入到水箱4中，从而能够有效地使水箱中的自来水持续保持足够的余氯浓度。

本实施例的实施方法为：

步骤1：通过水箱监测组件5实时监测水箱4中自来水的余氯浓度和水位，此时次氯酸钠发生器1、稀释装置2和投加组件3处于关闭状态，当水箱4中自来水的余氯浓度出现低于余氯安全值时，智能控制器6自动计算出需要加入有效氯的量。

步骤2：根据计算出的需要加入有效氯的量计算出开启次氯酸钠发生器1的时长，同时根据计算结果发出控制信号启动和关闭次氯酸钠发生器1，以此得到定量的消毒原液。

步骤3：当次氯酸钠发生器1结束生产后，智能控制器6开启电解装置中的排放电磁阀43排空电解槽18内的溶液，排空结束后关闭排放电磁阀43，在开启排放电磁阀43的同时智能控制器6启动稀释装置2，稀释时采用第一稀释罐24和第二稀释罐25配合稀释，首先在第一稀释罐24中对消毒原液进行第一次总体稀释，得到稀释消毒液，再通过加液水泵和加液管将第一稀释罐24中的稀释消毒液分多次输出到第二稀释罐25中，由第二稀释罐25对每次输入的稀释消毒液进行第二次定量稀释得到浓度为2～4mg/L的可用消毒液，通过投加组件3将可用消毒液加入到水箱4中，当第一稀释罐24中的稀释消毒液用完后完成氯的补加。

所述步骤1中，余氯安全值是人为设定的一个余氯浓度数值，用C₁表示；设当水箱4中自来水的余氯浓度出现低于余氯安全值时其中自来水的水位为H；设水箱4的横截面积为S；设每次补加氯的量为将水箱4中自来水的余氯浓度提高ΔC，称余氯提高；设需要加入有效氯的量为W，则：

W＝S×ΔC×H(1)。

所述步骤2中，设次氯酸钠发生器1生产次氯酸钠消毒液的产量为Q，设次氯酸钠发生器1启动生产的时长为t₁，则：

t₁＝(S×ΔC×H)/Q(2)。

具体的，水箱的体积为2*4*2＝16m³，水箱横截面积S为8m²，设定余氯安全值为0.15mg/L，设定余氯提高ΔC为0.15mg/L，在余氯仪监测到水箱中自来水的余氯浓度第一次出现0.14mg/L时，水位计测得的水位H为0.782m；则需要加入有效氯的量W为：

W＝S×ΔC×H＝8×0.15×0.782＝0.9384g(1)。

次氯酸钠发生器1生产次氯酸钠消毒液的产量用Q表示，设定Q为5g/h；则次氯酸钠发生器1启动生产的时长t₁为：

所述步骤3中，稀释装置2的具体工作步骤如下：

S1：启动与第一稀释罐24相连的进水水泵32并打开与第一稀释罐24相连接的进水电磁阀31，向第一稀释罐24输入稀释用自来水，当第一稀释罐24中的水位达到设定水位时，第一稀释罐24中的水位开关26接通并向智能控制器6发出信号，智能控制器6接到信号后发出控制信号关闭进水水泵32和相应的进水电磁阀31；

S2：启动第一稀释罐24中的搅拌器45，搅拌t₃时长后停止，t₃设为60秒；

S3：启动加液水泵28，智能控制器6通过控制加液水泵28一次开启的时长来实现定量向第二稀释罐25输入稀释消毒液；

S4：启动与第二稀释罐25相连的进水水泵32并打开与第二稀释罐25相连接的进水电磁阀31，向第二稀释罐25加入稀释用自来水，当第二稀释罐25中的水位达到设定水位时，智能控制器6发出控制信号关闭进水水泵32和相应的进水电磁阀31；

S5：启动第二稀释罐25中的搅拌器45，搅拌t₄时长后停止，t₄设为30秒，此时在第二稀释罐25中得到浓度为2～4mg/的可用消毒液；

S6：启动投加水泵35及投加电磁阀36，将第二稀释罐25中的可用消毒液输入水箱4中，输入完毕后智能控制器6发出控制信号关闭投加水泵35和投加电磁阀36；

S7：重复步骤S3～S6，直到第一稀释罐24中的稀释消毒液用完为止。

所述步骤S3中，设第一稀释罐24的有效容积为V₁，设第二稀释罐25的有效容积为V₂，设第二稀释罐25最终可用消毒液的浓度为C₂，设加液水泵28的额定流量为R，设在稀释过程中加液水泵28开启一次的时长为t₂，则：

t₂＝(V₁×V₂×C₂)/(R×S×ΔC×H)(3)。

具体的，本实施例第一稀释罐24的有效容积V₁为17L，第二稀释罐25的有效容积V₂为17L；第二稀释罐25最终可用消毒液的浓度优选为3mg/L；加液水泵28的额定流量R为2L/min，设在稀释过程中加液水泵28开启一次的时长为t₂，单位为秒，则：

实施例2

本实施例公开了一种二次供水补加氯的方法，包括如下步骤：

步骤一：检测水箱4中自来水的余氯浓度和水位，当检测到余氯浓度低于设定的余氯安全值时，根据当前余氯浓度和水位计算出需要加入有效氯的量。

本步骤中，余氯安全值是人为设定的一个余氯浓度数值，用C₁表示；设当水箱4中自来水的余氯浓度出现低于余氯安全值时其中自来水的水位为H；设水箱4的横截面积为S；设每次补加氯的量为将水箱4中自来水的余氯浓度提高ΔC，称余氯提高；设需要加入有效氯的量为W，则：

W＝S×ΔC×H(1)。

步骤二：根据需要加入有效氯的量控制次氯酸钠发生器1生产定量的消毒原液。其中，次氯酸钠发生器1的有效氯产量为4～10g/h，有效氯浓度为5000～12000mg/L。

本步骤中，通过控制次氯酸钠发生器1启动生产的时长来控制次氯酸钠发生器1生产定量的消毒原液，设定次氯酸钠发生器1生产消毒原液的产量为Q，设次氯酸钠发生器1启动生产的时长为t₁，则：

t₁＝(S×ΔC×H)/Q(2)。

步骤三：对消毒原液进行第一次总体稀释，得到稀释消毒液，将稀释消毒液分多次输出，对每次输出的稀释消毒液进行第二次定量稀释，得到浓度为2～4mg/L的可用消毒液。

本步骤中，优选采用第一稀释罐24和第二稀释罐25配合稀释，先由第一稀释罐24对消毒原液进行第一次总体稀释，得到稀释消毒液，再将稀释消毒液分多次输出到第二稀释罐25中，由第二稀释罐25对每次输入的稀释消毒液进行第二次定量稀释，得到可用消毒液，。

进一步的，通过加液水泵38分多次将第一稀释罐24中的稀释消毒液输出到第二稀释罐25中，设第一稀释罐24的有效容积为V₁，设第二稀释罐25的有效容积为V₂，设第二稀释罐25最终可用消毒液的浓度为C₂，设加液水泵28的额定流量为R，设在稀释过程中加液水泵28开启一次的时长为t₂，则：

t₂＝(V₁×V₂×C₂)/(R×S×ΔC×H)(3)。

步骤四：每稀释完一次，就将可用消毒液加入到水箱4中，直至所有稀释出的可用消毒液全部加入到水箱4中，完成氯的补加。

本实施例中，所述的补加氯方法中，优选第一稀释罐24每输出一次稀释消毒液，就立即在第二稀释罐25中进行第二次定量稀释，待该次输出的稀释消毒液被稀释成可用消毒液并加入到水箱4中后，再进行下一次的输出以及稀释，这样可以节约设备及减小成本。当然，如果有需要，还可采用一个第一稀释罐24与多个第二稀释罐25配合的结构，就可同时输出多份稀释消毒液并同时对多份稀释消毒液进行第二次定量稀释。

本实施例中，所述补加氯的方法的实施优选采用实施例1中一种二次供水智能补加氯消毒系统所公开的相应设备，具体为，由水箱监测组件5监测水箱4的余氯浓度和水位，由智能控制器6根据水箱监测组件5的监测数据控制次氯酸钠发生器1生产定量的消毒原液，由智能控制器6通过加液水泵28将第一稀释罐24中的稀释消毒液分多次输出到第二稀释罐25中，由智能控制器6通过进水水泵33分别向第一稀释罐24和第二稀释罐25输入稀释液，由智能控制器6通过投加组件3将第二稀释罐25中的可用消毒液输入到水箱4中。

综上，本发明能够在余氯浓度低于设定值时，制备定量的可用消毒液并加入到水箱4中，不仅避免了浪费，实现了可用消毒液的现用现制备，还将高浓度的消毒原液稀释到法规允许消毒使用的浓度范围供消毒使用。本发明的整个监测、生产、稀释、投加过程都自动进行，且维护简单方便，智能化程度非常高。

Claims (8)

1.一种二次供水智能补加氯消毒系统，其特征在于：包括次氯酸钠发生器(1)、稀释装置(2)、投加组件(3)、水箱监测组件(5)和控制器，所述次氯酸钠发生器(1)与稀释装置(2)连接，所述稀释装置(2)通过投加组件(3)与水箱(4)连接，所述水箱监测组件(5)用于监测水箱(4)的余氯浓度和水位，并将监测数据发送给控制器；所述控制器根据监测数据先控制次氯酸钠发生器(1)生成定量的消毒原液，再控制稀释装置(2)将消毒原液稀释成设定浓度的可用消毒液，并通过投加组件(3)将可用消毒液加入到水箱(4)中；所述稀释装置(2)包括第一稀释罐(24)和第二稀释罐(25)，第一稀释罐(24)通过消毒原液管(22)与电解槽(18)连通，第二稀释罐(25)通过投加组件(3)与水箱(4)连通，第一稀释罐(24)与第二稀释罐(25)通过加液管(27)连通，且加液管(27)上设置有与控制器连接的加液水泵(28)；所述第一稀释罐(24)内和第二稀释罐(25)内均设置有搅拌器(45)和水位开关(26)，且搅拌器(45)和水位开关(26)均与控制器连接；所述第一稀释罐(24)上和第二稀释罐(25)上均设置有溢流管(29)和带进水电磁阀(31)的进水管(30)，第一稀释罐(24)上的进水管(30)和第二稀释罐(25)上的进水管(30)均通过带进水水泵(33)的自来水管(32)与水箱(4)连通，且进水电磁阀(31)和进水水泵(33)均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种二次供水智能补加氯消毒系统，其特征在于：所述次氯酸钠发生器(1)的有效氯产量为4～10g/h，有效氯浓度为5000～12000mg/L；所述稀释装置(2)用于将消毒原液稀释成浓度为2～4mg/L的可用消毒液。

3.根据权利要求1所述的一种二次供水智能补加氯消毒系统，其特征在于：所述次氯酸钠发生器(1)包括稀盐水罐(17)、电解槽(18)、电解电源(19)、盐水水泵(20)、盐水水管(21)和消毒原液管(22)，盐水水泵(20)安装在盐水水管(21)上，盐水水管(21)的两端分别与稀盐水罐(17)和电解槽(18)连通，消毒原液管(22)的两端分别与电解槽(18)和稀释装置(2)连通，电解电源(19)与电解槽(18)连接，电解电源(19)和盐水水泵(20)均与控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种二次供水智能补加氯消毒系统，其特征在于：所述消毒原液管(22)上设置有与控制器连接的温度传感器(23)。

5.根据权利要求1所述的一种二次供水智能补加氯消毒系统，其特征在于：所述投加组件(3)包括消毒液管(34)、投加水泵(35)、投加电磁阀(36)、排液管(37)和排液电磁阀(38)，消毒液管(34)的两端分别与稀释装置(2)和水箱(4)连通，投加水泵(35)和投加电磁阀(36)均设置在消毒液管(34)上，投加电磁阀(36)位于投加水泵(35)与水箱(4)之间，排液管(37)连接在投加水泵(35)与投加电磁阀(36)之间，排液电磁阀(38)设置在排液管(37)上，且投加水泵(35)、投加电磁阀(36)和排液电磁阀(38)均与控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种二次供水智能补加氯消毒系统，其特征在于：所述水箱监测组件(5)包括水位计(39)和余氯仪(40)，水位计(39)安装在水箱(4)内，余氯仪(40)安装在水箱(4)的出水端，水位计(39)和余氯仪(40)均与控制器连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种二次供水智能补加氯消毒系统，其特征在于：所述控制器包括智能控制器(6)和远程控制器(7)，智能控制器(6)包括电源板(9)、采集控制板(10)和液晶触摸屏(11)，电源板(9)分别为采集控制板(10)、液晶触摸屏(11)、次氯酸钠发生器(1)、稀释装置(2)、投加组件(3)和水箱监测组件(5)供电，采集控制板(10)分别与液晶触摸屏(11)、远程控制器(7)、次氯酸钠发生器(1)、稀释装置(2)、投加组件(3)和水箱监测组件(5)连接。

8.一种二次供水补加氯的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：检测水箱(4)中自来水的余氯浓度和水位，当检测到余氯浓度低于设定的余氯安全值时，根据当前余氯浓度和水位计算出需要加入有效氯的量；

步骤二：根据需要加入有效氯的量控制次氯酸钠发生器(1)生产定量的消毒原液；

步骤三：对消毒原液进行第一次总体稀释，得到稀释消毒液，将稀释消毒液分多次输出，对每次输出的稀释消毒液进行第二次定量稀释，得到浓度为2～4mg/L的可用消毒液；

步骤四：将可用消毒液加入到水箱(4)中，完成氯的补加；

所述步骤三中，采用第一稀释罐(24)和第二稀释罐(25)配合稀释，先由第一稀释罐(24)对消毒原液进行第一次总体稀释，再将稀释消毒液分多次输出到第二稀释罐(25)中，由第二稀释罐(25)对每次输入的稀释消毒液进行第二次定量稀释；

所述步骤一中，余氯安全值是人为设定的一个余氯浓度数值，用C₁表示；设当水箱(4)中自来水的余氯浓度出现低于余氯安全值时其中自来水的水位为H；设水箱(4)的横截面积为S；设每次补加氯的量为将水箱(4)中自来水的余氯浓度提高ΔC，称余氯提高；设需要加入有效氯的量为W，则：

W＝S×ΔC×H (1)；

所述步骤二中，通过控制次氯酸钠发生器(1)启动生产的时长来控制次氯酸钠发生器(1)生产定量的消毒原液，设定次氯酸钠发生器(1)生产消毒原液的产量为Q，设次氯酸钠发生器(1)启动生产的时长为t₁，则：

t₁＝(S×ΔC×H)/Q (2)；

所述步骤三中，通过加液水泵(28)分多次将第一稀释罐(24)中的稀释消毒液输出到第二稀释罐(25)中，设第一稀释罐(24)的有效容积为V₁，设第二稀释罐(25)的有效容积为V₂，设第二稀释罐(25)最终可用消毒液的浓度为C₂，设加液水泵(28)的额定流量为R，设在稀释过程中加液水泵(28)开启一次的时长为t₂，则：

t₂＝(V₁×V₂×C₂)/(R×S×ΔC×H) (3)。

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