CN1123247A - 臭氧净水设施的控制运转装置及其控制运转方法 - Google Patents

臭氧净水设施的控制运转装置及其控制运转方法 Download PDF

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Abstract

本发明根据水温和水质求臭氧注入率，根据处理水量计算必要臭氧量，根据臭氧发生器的台数和功率调整器的关系得到必要臭氧量Ox点的交点OZx，求出功率调整率，构成并行运转条件，控制合适的臭氧注入率，同时，将这些相关关系图的现在值和过去数据的方直图显示在同一CRT画面上，在CRT上便一起显示出水温特性值、水质特性值、臭氧注入率值、处理水量值、必要臭氧量值和多台臭氧发生器的动作值，所以，操作员容易看，使用方便。

Description

臭氧净水设施的控制运转装置及其控制运转方法
本发明涉及臭氧净水设施的控制运转装置和方法，涉及将合适的臭氧量向臭氧接触池内扩散时，根据上述处理设施的水温、水质和处理水量，利用臭氧注入率运算器指定多台臭氧发生器的运转条件(台数和运转功率％)，同时，根据臭氧接触池和活性碳吸附池的排臭氧量，利用有效臭氧量运算器进行修正调整运转条件的反馈，并将这些运转控制状态用CRT显示在一个画面上，以使操作员容易看到整个处理系统的控制运转装置及其方法。
在利用臭氧的氧化力的各种工厂中，有化学·纸浆的无氯漂白、半导体设备的清洗、工业废水的二次处理、上下水设施的脱臭杀菌处理等工序。
这些过程都使用多台作为大规模处理的臭氧发生器进行控制，在特开昭56—14403号公报及特开昭55—126506号公报等中说明了臭氧发生器的运转台数控制的经济性。
另一方面，近年来在利用净水设施进行日处理水量为50～100万吨的大规模的工厂中，已开始增加每小时扩散臭氧量多达30～80kg的臭氧接触池，利用脱臭杀菌生产优质水。
以往，净水场设施是利用中央监视集中控制盘，由操作员实行24小时工作制而运作的，主要以泵的运转、处理水量及水位的监视和配水池的脱机水质检验等作为主要业务。另外，通过增加臭氧接触池的处理过程，从而成为臭氧发生器及电源盘、臭氧接触池、活性碳吸附池等的臭氧化学反应过程，期望实现控制运转的一元化。另外，臭氧发生器的臭氧发生效率约为5％(此外，作为排热进行冷却处理)，期望通过降低运转成本实现适当的运转管理的自动化。
本发明的目的旨在提供一种操作员一眼就能识别多台臭氧发生器的运转状态的、使用方便的臭氧净水设施的控制运转装置。
本发明的臭氧净水设施的控制运转装置将多台臭氧发生器的臭氧向原水的臭氧接触池扩散，同时在臭氧接触池的输入水路中设置臭氧预处理装置，包括水质臭氧注入率运算器、运转台数控制运算器、臭氧接触池和有效臭氧量运算器，水质臭氧注入率运算器读入设置在输入水路中的水温计、水质计及流量计的测量值，确定与该测量值相当的臭氧注入率值；运转台数控制运算器根据水质臭氧注入率运算器的输出值求处理臭氧，并且根据臭氧发生机组台数运转表确定多台臭氧发生器的运转台数；臭氧接触池根据运转台数控制运算器的输出值向多台臭氧发生器发出运转指令，注入并扩散所发生的臭氧总量；有效臭氧量运算器输入臭氧接触池和活性碳吸附池的臭氧排放量，判断臭氧排放量是否为基准值。
将有效臭氧量运算器的输出值调整多台臭氧发生器的修正调整器的调整值输入上述运转台数控制运算器，在输入了运转台数控制运算器的输出值的CRT上显示上述多台臭氧发生器的动作值和必要的测量值。
在CRT上作为上述动作值一并显示例如水温特性值、水质特性值、臭氧注入率值、处理水量值、必要臭氧量值和多台臭氧发生器的动作值，所以，操作员容易看，使用方便。
图1是作为本发明的实施例所示的臭氧净水设施的控制运转装置的概略说明图。
图2是由图1的控制运转装置在CRT上显示的臭氧水处理的综合特性图。
图3是表示由图1的控制运转装置得到的臭氧发生器运转台数与功率调整率的关系的特性图。
图4是表示图1中臭氧发生器机组和副机组构成的臭氧净水设施的结构图。
图5是表示图1的臭氧净水设施的详细结构的结构图。
图6是根据图5的各个机器的控制信号而调整的功率调整特性图。
3…流量计、4…臭氧接触池、6…废臭氧装置
7A…臭氧浓度计、8…臭氧发生器、16…水质臭氧注入率运算器
17…运转台数控制运算器、18…有效臭氧量控制器
19…存储装置、20…CRT显示器
下面，参照图1～图6说明本发明的实施例。图1是臭氧净水设施的控制装置。水路由原水1从输入一侧向输出一侧顺序设置上述处理设施2、臭氧接触池4和活性碳吸附池5。
上述处理设施2由贮水井2A和凝集沉淀池2B构成，设置在臭氧接触池4和贮水井2A的水路1中的水温计11和水质计12及流量计3的测量值输入过程量输入器13，然后，向水质臭氧注入率运算器16输出。
水质臭氧注入率运算器16将水质臭氧注入率运算器16B的测量值利用基准器16A变换后，从臭氧注入率输出器16C将臭氧注入量输入运转台数控制运算器17。
运转台数控制运算器17输入臭氧注入率量时，根据处理水量和必要臭氧量(图2的17B)由臭氧发生器8的运转台数和运算器17A进行功率控制。另外，修正调整器17C将臭氧发生器8的功率进行微调后输入运算器17A。另一方面，对于臭氧发生器8机组的台数，将换算臭氧发生量和功率调整量的运转表17B输入运算器17A。
运转台数控制运算器17的输出信号利用通过功率调整器14和操作盘10而设置的现场盘9A，9B，输入构成臭氧发生器8的副机8A和臭氧发生器8B。
设置在多台臭氧发生器8B的输出臭氧向臭氧接触池4扩散之间的配管上的臭氧流量计4B和臭氧年度计7A、检测臭氧接触池4的废臭氧装置6A和活性碳吸附池6B的废臭氧的废臭氧浓度计7B，7C的测量值，通过臭氧量输入器15输入有效臭氧量控制器18。
有效臭氧量控制器18将测量值输入有效臭氧量运算器18B。有效臭氧量运算器18B利用基准器18A变换臭氧流量计4B和臭氧浓度计7A与废臭氧浓度计7B～7C的差分的检测值。基准器18A在臭氧浓度计7A—〔废臭氧浓度计7B＋废臭氧浓度计7C〕＝一定(20％)时为合适值。即，当有效臭氧为80％时，如果废臭氧为20％，就是合适值，根据合适值的增减来指令臭氧调整器18C。
臭氧调整器18C在为合适值时是零输出，在为正(+)输出时向修正器17C传送减小臭氧功率的指令，在为负(-)输出时向修正器17C传送增加臭氧功率的指令。其结果通过控制输出器14～操作盘～现场盘9B传送臭氧发生器8的臭氧功率的增减指令。
这里，所谓有效臭氧量，对于处理水量Q3，是指在该臭氧接触池4中从扩散管4A排放出的臭氧量(臭氧流量量计4B和臭氧浓度计7A)未与处理水中的有机物污浊物质发生化学反应的废臭氧量之差。由于废臭氧上升并滞留在臭氧接触池4的上部密封空间，所以，在从废臭氧装置6A的风扇吸引出并利用MnO2化剂分解臭氧后向大气中排放的过程中，用入口部的废臭氧浓度计7B进行检测。即，如果臭氧浓度计7A与废臭氧浓度计7B之差一定，扩散的便是合适的臭氧量。
另外，活性碳吸附池5在图中示出了2个槽，在左侧用活性碳过滤过的处理水流入配水池7。但是，当随着时间的推移而被尘埃所堵塞时，就切换到右侧用活性碳进行过滤，同时，左侧利用图中未示出的反洗装置向反方向(图中为向上方)喷射水和空气，清除灰尘。利用其压力挤压出废臭氧，通过废臭氧装置6B的活性碳分解臭氧并向大气中排放，所以，将废臭氧浓度计7C设置在输入一侧，如果相对于基准值一定，则可知道合适的残留臭氧流入活性碳吸附池5。
因此，由有效臭氧量控制器18判定7A—〔7B＋7C〕一定为合适值。
另外，CRT显示器20通过存储装置19给出显示数据，水质臭氧注入率运算器16、运转台数控制运算器17和有效臭氧量控制器18的数据信号输入存储装置19，一部分存储的现在值向CRT显示器20输出。所谓一部分存储数据，是指可以利用CRT显示器一侧的存取而作为对准频度曲线输出的功能。
图2是在上述图1的装置结构中CRT显示器20的画面显示图形的例子。
下面，说明图2的频度曲线29。11是水温特性图，12是水质特性图，16C是臭氧注入率特性图。这些特性图的纵轴A′，B′，C′，D′表示从夏×1到冬×2的四季变化。水温特性图11随着从冬×2向夏×1而水温升高，相应地水质特性图12的水质变坏，所以，利用臭氧注入率特性图16的C′，D′增加臭氧注入量，成为应净化水质的指标。
另外，在频度曲线29中，虚线表示倾向图形，实线表示(棒曲线)过去数据的频度图形。
水温计11的水温和水质计12以及臭氧注入率16C，现在值用×符号表示，通过将它们的频度曲线值(用棒曲线表示)由存储装置19作为过去的实际记录重叠地表示，一眼便可很容易知道现在～过去的状况(用可以用不同颜色表示，对项目内容分类)。
所谓水质计12的水质，是指BOD(生物化学的氧要求量)及氨态氮量等。
另外，用虚线表示的曲线，表示水质变化与水温有关，以及由水质变化的依赖关系而给出臭氧注入率的相关关系，在四季变化中，作为频度曲线，中央部(春秋)多，冬季的频度在下侧，夏季的频度在上侧。
另一方面，由于必要臭氧量(kg/Hr)＝处理水量Q〔m3/Hr〕×臭氧注入率(mg/l)×0.001，所以，例如臭氧注入率16C为×符号的1.5、处理水量为Qx时，则必要臭氧量为Ox。
其中，在处理水量中，E—E′轴上的棒曲线是过去的处理水量频度曲线，是随着维修一部分分割池停止，处理水量从Q1减少为Q2时的频度。〔Q1—Q1′〕特性是对于同一处理水量由上述计算公式求出的臭氧注入率(O—D′特性)与必要臭氧量〔O—F、和G—G′特性〕的关系图。
这时，将臭氧发生器8的台数取为有6台同一规格的臭氧发生器的曲线是〔100％—i〕特性。〔O—H〕特性通过按臭氧发生器8的功率调整器的百分比在5～100(％)内改变，便可得到成正比的臭氧发生量，在100(％)时可以得到额定的臭氧发生量。
因此，Ox点的必要臭氧量表示OZx的交点各个臭氧发生器的运转条件，图中为50％功率调整值，表示只要使6台臭氧发生器运转就行。另外，如果功率调整5～100(％)由图1的操作盘10给出，便可用后面所述的图5的现场盘9内的反相器8—8进行控制。
〔O—j〕特性通过对6台臭氧发生器表示过去的运转频度曲线来表示臭氧发生器8的台数运转次数经历。
〔O—k〕特性将频度曲线经历和现在值表示臭氧调整输出器18C的动作输出(增减)，所以，对于臭氧注入率16C，操作员一眼便可掌握正(+)或负(-)的合适值控制状态。
图3是进行功率调整器14的适当组合的运转台数控制运算器17的内容例子。
即，用对数—对数特性图表示，下面，说明曲线的读法。纵轴i是同一规格〔在功率调整值为100(％)时可以得到额定臭氧发生量〕的臭氧发生器No.1～6的6台，为了使图2的必要臭氧量特性G—G′连续可变，如14A所示的那样，成为锯齿波的组合。即，只使No.1运转时使功率调整器从50(％)向100(％)上升，上升到100(％)时发生额定臭氧量。
另外，增加臭氧发生量时使No.2运转，但是，为了使G—G′特性成为直线，使No.2和No.1同时回到50(％)运转状态后，增加臭氧发生量时一起使功率调整值从50(％)向100(％)上升，上升到100(％)以上时No.3也并行运转，但是，No.1～3的功率调整值都减少为70(％)，然后逐渐地增加，少于6台的并行运转可以获得线性的〔(G)—(G′)〕特性。下面，进一步利用图3详细地说明。
在运转方法14A中，Ox点指令成为交点OZx，对于向其下侧的No.3～1的交点×符号的功率调整值71(％)，使用3台并行运转就可以了。
在运转方法14B中，通过将向臭氧发生器8供给的功率调整器的输出取为90(％)上限，在为了防止辉光放电管老化而长时间运转时，控制为No.1～5取90(％)上限组合，只在G指令的最大值时取为100(％)，Ox点指令成为OZx点，对于向其下侧的No.3～1的交点×符号的功率调整值78(％)，使3台并行运转就可以了。
在运转方法14C中，通过将臭氧发生器8的运转效率按60～90(％)设计，取No.1～5为同一额定值的臭氧发生器，将No.A1图示为与A2和1/2额定值的臭氧发生器组合一样，为了使功率调整值的下限大于14B，通过将No.1、No.A1、No.2、No.3～No.5、No.A2组合，在Ox点指令下成为Ox点，对于70(％)值，使No.3、No.2、No.Al、No.1并行运转就可以了。这些14A～14C都按初始条件给出，可以置换为图2的功率调整器14和i特性图，并行运转状态用OZx点的交点和下侧交替的台数No.的交点×符号表示，所以，操作员一眼便可知道运转状态。
图4是臭氧发生器机组的组合结构的详细图，图5是臭氧发生器的内部结构的详细图。
首先，图4的结构表示图1的臭氧发生器8的内容，是可以No.1～6的6台并行运转，由副机8A和臭氧发生器8B构成，通过电动阀21一起集中于集合管22，从臭氧接触池4的排气管4A放出臭氧气体。
根据该臭氧浓度7A和臭氧气体流量4B，由臭氧浓度计7B测量废臭氧装置6A的废臭氧量。电动阀21对准运转中的臭氧发生器8B的相应的运转台数打开。
在图5中，副机8A的结构是为了利用吸入原料空气的鼓风机8—1得到排气管4A的压力而进行绝热压缩，所以，为了进行脱湿和防止漏电而具有冷却器8—2，进而为了干燥压缩空气还具有干燥机8—3，在出口处形成露点为-50℃的干燥空气，当通过臭氧发生器8B一侧的过滤器8—4后通过辉光放电空隙管体时，便发生并输出臭氧化空气〔O2＋O3〕。
这些机构都必须对在效率上不需要的部分进行排热处理，所以，在副机8A一侧利用冷却水泵8—10进行排热，在臭氧发生器8B一侧利用间接冷却器8—6(热交换器HEX和缓冲用容器罐以及泵P2)进行排热。
另外，由于干燥机8—3是使用干燥材料构成的圆筒，所以，当吸湿到一定程度时便进行切换，从DRYA转到DRYB一侧使用。这时，DRYA一侧根据现场盘19A内的再生器的指示，利用加热器进行加热干燥，进行脱湿处理。伴随着这种切换，DRYA和DRYB大约每隔8小时交替运转，所以，按照加热备用条件，在8小时以前干燥机8—3从现场盘19A接收到指令后必须作起动准备，因为鼓风机及冷却器接收到指令后起动很快。
当由操作盘接收到控制信号Sig i时，臭氧发生器的功率调整便通过控制单元(CE)8—9对反相器(INV)8—8进行功率调整控制，由高压变压器(TR)8—7升压后加到管体8—5的辉光放电管上，使辉光放电管在大约2mm圆筒间隙内发生均匀的辉光放电，当清静的干燥空气通过过滤器(F0)8—4流入时，就变换为臭氧化空气。即，辉光放电的强度可以与臭氧化空气成正比地改变，通常，具有5～100％可变的控制能力。
但是，图6所示的臭氧发生器8的运转顺序是首先由Sig a使副机8A一侧起动，然后，由Sig P使间接冷却器8—6起动后，由Sig i使辉光放电开始，所以，由副机8A运转消耗额定功率的大约20(％)，由间接冷却器8—6进一步消耗功率，所以，38(％)用于运转准备而继续消耗功率。其中，辉光放电系统根据Sig i而与臭氧化空气输出成正比地进行5～100(％)的功率调整输出，所以，大约〔100－38〕＝62(％)为用于臭氧输出的功率消耗。
因此，功率调整器14的可变区域为5～100(％)，50(％)时的消耗功率成为69(％)，由此可知，臭氧化空气输出大于50(％)时用于臭氧发生的功率有效地起作用。
图3所示的上述功率调整器14的运转条件不是5(％)～30(％)而使用大于50(％)的理由之一也在于此。
实际的运转条件按图1所示的上述四季而变化，臭氧注入率变化与必要臭氧量变化及臭氧发生器的台数运转条件变化相互关联，使副机8A的消耗功率为最小，作为节能将直接影响到运行成本。
因此，可以如表1所示。
【表1】
Figure A9511625400141
注：()表示加热备用状态。
在表1中，(A)是对于必要臭氧量Ox值在No.1～2的臭氧发生器8B1，8B2运转就足够时为了与必要臭氧量的增加要求的准备对应，只使No.3的臭氧发生器8B3、副机8A3运转，预先使干燥机8—3起动，并预先使臭氧发生器(8B3)和电动阀(M3)成为加热备用状态就可以了。
另外，(B)是当修正调整器17C的指令为必要臭氧量Ox增加指令时，在No.3的臭氧发生器运转后立即使No.4的副机8A4运转，并且只要使臭氧发生器(8B4)和电动阀(M4)处于加热备用状态就可以了。当Ox指令为必要臭氧量Ox减少指令时，即从No.3→No.2就可以时，只留下8A3运转而将8B3和M3停止就可以了。
另外，(C)是必要臭氧量Ox一定而继续运转几个月时，为了使臭氧发生器No.1～6具有均等的运转时间，可以使每2～3碟的臭氧发生器的运转按照No.顺序指定循环移动运转。
如上所述，为了降低运行成本和进行节能运转，由运转台数控制运算器17进行(A)～(C)的表1所示的加热备用控制。
作为本发明的一个变形例子，除了在图1中将过程量输入器13、控制输出器14和臭氧量输入器15设在先有的中央监视集中控制盘的输入输出端外，还将水质臭氧注入率运算器16、运转台数控制运算器17、有效臭氧量控制器18和存储装置19收容到中央的CPU内，并且，将CRT显示器20的CRT1画面显示兼作先有的CRT显示器也是有效的。
另外，在图1～图2中，示出了臭氧发生器8为6台的例子，但是，由于可以根据处理水量和臭氧注入率16C计算必要臭氧量17B，所以，臭氧发生器8的多台的定义，从可靠性和安全运转的角度出发，至少必须定义为3台以上。即，如表1所示，至少将2台运转的额定值按最大作为必要臭氧量时，即使2台中的1台发生故障，第3台也可以成为加热备用条件，所以，不会由于故障而发生使臭氧量减少的事件。
因此，从可靠性和安全运转的角度考虑，可知按必要臭氧量将臭氧发生器定为至少3台以上作为系统设计的设施规格是有效的。另外，将图1结构的水路输入图2的CRT画面指明测量及控制点，对于掌握处理过程也是有益的。
如上所述，按照本发明，有如下效果：
(1)将净水场的臭氧处理特有的相关关系的监视项目显示在一个画面上，将过去～现在值用不同的颜色及标志进行显示，所以，操作员容易看容易判断，从而，可以即时地判断是否正常、异常及其倾向。
(2)利用存储装置将过程输入量、有效臭氧量和臭氧发生器的合适的运转条件显示在一个画面上，同时，还可以重叠地看现在值和过去的直方图，所以，一眼便可知道原水变化的臭氧处理状态与净水场特有的四季对应的前一年度比较和每年的变化倾向，从而操作员便可很容易地掌握净水场的运转经历。
(3)由于根据与水温相关的水质变化、与水质变化相关的臭氧注入率、处理水量和必要臭氧量，使与多台臭氧发生器的运转状态的相关关系显示在一个画面上，所以，操作员容易知道臭氧发生器的运转状态。
(4)由于根据前一项的相关关系图的现在值和存储装置将与呼叫的过去的相关关系图单独或相互重叠地显示，所以，操作员可以标出臭氧发生器的运转状态的经历位置，对于有变化的项目，可以事先进行调查，查明原因并采取相应的对策等处置措施，从而可以预防事故，保证安全运转。因此，不会发生突发停止事故，从而可以实现可靠性高的运转监视控制。
(5)作为多台臭氧发生器的运转条件，可以进行加热备用，所以，对于必要臭氧量的变化，可以自动地紧急对应。
(6)在2台运转时，由于第3台的副机处于待机运转状态，所以，可以进行使用于臭氧发生器的备用的消耗功率为最小的节能运转。
(7)由于进行反馈来修正有效臭氧量，抑制过大的臭氧注入率，使必要臭氧量合适，所以，臭氧处理全部以节电方式运转，从而可以降低运行成本。
(8)有效臭氧量是释放的臭氧量减去废臭氧量后的值，通过在相对于基准值指示增减的简易测量值中使用可靠的实测值，自动地微调修正臭氧发生器的功率调整器，所以，不给操作员增加负担便可进行监视，很方便。

Claims (8)

1.一种臭氧净水设施的控制运转装置，该装置将多台臭氧发生器的臭氧向原水的臭氧接触池扩散、同时在臭氧接触池的输入水路中设置臭氧预处理装置，其特征在于：包括水质臭氧注入率运算器、运转台数控制运算器、臭氧接触池和有效臭氧量运算器，水质臭氧注入率运算器读入设置在输入水路中的水温计和水质计及流量计的测量值，确定与该测量值相当的臭氧注入率值；运转台数控制运算器根据水质臭氧注入率运算器的输出值求处理臭氧，并且根据臭氧发生机组台数运转表确定多台臭氧发生器的运转台数；臭氧接触池根据运转台数控制运算器的输出值向多台臭氧发生器发出运转指令，注入并扩散所发生的臭氧总量；有效臭氧量运算器输入臭氧接触池和活性碳吸附池的臭氧排放量，判断臭氧排放量是否为基准值；另外
将有效臭氧量运算器的输出值调整多台臭氧发生器的修正调整器的调整值输入上述运转台数控制运算器，在输入了运转台数控制运算器的输出值的CRT上显示上述多台臭氧发生器的动作值和必要的测量值。
2.按权利要求1所述的臭氧净水设施的控制运转装置，其特征在于：设有存储上述动作值和测量值的存储装置。
3.按权利要求1所述的臭氧净水设施的控制运转装置，其特征在于：将作为上述测量值而使用的水温特性值、水质特性值、臭氧注入率值、处理水量值、必要臭氧量值和多台臭氧发生器的动作值在CRT上显示在一个画面上。
4.按权利要求1所述的臭氧净水设施的控制运转装置，其特征在于：设有存储上述水温特性值、水质特性值、臭氧注入率值、处理水量值、必要臭氧量值和多台臭氧发生器的运转台数的存储装置。
5.一种臭氧净水设施的控制运转方法，该臭氧净水设施将多台臭氧发生器的臭氧向原水的臭氧接触池扩散、同时在臭氧接触池的输入水路中设置臭氧处理装置，其特征在于：使上述臭氧发生器使用的副机的运转状态保持为至少比多台臭氧发生器的运转台数多1台以上处于运转状态。
6.按权利要求5所述的臭氧净水设施的控制运转方法，其特征在于：保持比上述2台臭氧发生器的运转台数多1台以上的副机处于运转状态。
7.按权利要求5所述的臭氧净水设施的控制运转方法，其特征在于：根据上述2台臭氧发生器的运转台数，利用按有效臭氧量运算器的输出而动作的修正调整器使2台臭氧发生器的动作点合适，从而使臭氧总量与基准值一致。
8.一种臭氧净水设施的控制运转装置，该装置将多台臭氧发生器的臭氧向原水的臭氧接触池扩散、同时在臭氧接触池的输入水路中设置臭氧处理装置，其特征在于：具有测量向上述臭氧接触池扩散的多台臭氧发生器的输出臭氧的臭氧流量计及臭氧浓度计、检测臭氧接触池的废臭氧装置和活性碳吸附池的废臭氧浓度的废臭氧浓度计和将臭氧流量计和废臭氧浓度计的检测值变换为基准值、控制运转台数的臭氧发生器的输入功率的臭氧控制器。
CN95116254A 1994-09-08 1995-09-07 臭氧净水设施的控制运转装置及其控制运转方法 Pending CN1123247A (zh)

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