CN112342561A - 紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置及其控制方法,其软化水单元的出口与溶盐单元和盐水配比装置的第一入口连接;溶盐单元的出口与盐水配比装置的第二入口连接;盐水配比装置的出口后面依次连接电解单元和次氯酸钠存储单元,次氯酸钠存储单元的上部出口与风机的入口连接,次氯酸钠存储单元的下部出口通过加氯泵输出到加氯输出口,在次氯酸钠存储单元的顶端设有氢气排放口;电解单元与开关电源连接;整个装置配备有控制系统。优点为:高度集成,模块化产品,占地面积小,移动灵活,适用于面积较小的泵站;长期可无人值守自动运行,与余氯分析仪联锁实现自动投加,控制余氯,控制方法简单、可靠;可广泛适用于二次供水泵站和农村供水泵站消毒。
Description
技术领域
本发明涉及一种紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置及其控制方法,主要用于自来水二次供水消毒。
背景技术
随着城市建设的发展,高层建筑越来越多,生活小区日趋密集,基本城市供水管网压力有限,已无法满足需求,二次加压供水模式应运而生。现阶段,二次供水设施质量优劣不齐、设计不合理、施工不规范、使用中没有定期进行维护清洁等都有可能造成水质污染,对居民生活用水造成极大安全隐患。因此,二次供水泵站需要设置消毒补氯设备来对自来水进行二次消毒。
电解盐水制备次氯酸钠用于自来水消毒具有安全和副产物少等优点,因而具有良好的市场应用前景。在此背景下,越来越多的水厂开始采用电解盐水制备次氯酸钠消毒技术。目前,新建水厂百分之九十以上采用该消毒技术,旧水厂也在进行使用次氯酸钠替代传统消毒方式的升级改造。因此,电解盐水制备次氯酸钠消毒技术已逐渐成熟。
二次供水泵站目前消毒补氯设备配套较少,配套的消毒设备大部分采用投加成品次氯酸钠的消毒方式,该消毒方式使用的原料为10%次氯酸钠,属于危化品,采购、运输和使用存在一定的安全隐患,且成本较高。鉴于此,二次供水泵站亟需一种高效低成本的消毒方式,而电解盐水制备次氯酸钠技术则是一种更为经济安全的消毒方式,但该技术尚未在二次供水领域应用,因此,将电解盐水次氯酸钠技术应用在二次供水领域,保障居民用水安全是亟需解决的问题。
另外,其他领域的消毒补氯设备,如液氯投加设备、二氧化氯发生器设备,其原料和产品均为危化品,存在安全隐患,且成本较高,且配置分散,占用空间大,维护不方便,不适用于二次供水领域。
发明内容
本发明提供一种紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,以解决现有技术存在的占用空间大,维护不方便、具有一定的安全隐患和成本较高的问题。
本发明的技术方案是:一种紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,包括软化水单元、溶盐单元、盐水配比装置、电解单元、次氯酸钠存储单元、风机、加氯泵、开关电源和控制系统,软化水单元的入口为自来水接口,软化水单元的出口与溶盐单元和盐水配比装置的第一入口连接;溶盐单元的出口与该盐水配比装置的第二入口连接;该盐水配比装置的出口与电解单元的入口连接,电解单元的出口与次氯酸钠存储单元的入口连接,该次氯酸钠存储单元的上部出口与风机的入口连接,该次氯酸钠存储单元的下部出口通过加氯泵输出到加氯输出口,在该次氯酸钠存储单元的顶端设有氢气排放口;所述的电解单元与开关电源连接;整个装置配备有控制系统。
一种紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置的控制方法:由二次供水泵站提供自来水,自来水进入软化水单元进行软化水产生软化水,软化水分两路,一路进入盐水配比装置的电动阀的入口,另一路进入存有食盐的溶盐单元内,用于溶解食盐产生饱和食盐水;随后饱和食盐水从溶盐单元下部的出口进入盐水配比装置的浓盐水泵的入口,饱和食盐水通过浓盐水泵以设定的流量与电动阀流出的软化水进行混合,形成了稀盐水溶液;然后,稀盐水溶液进入电解单元,当电解单元内的液位达到设定值后,液位控制开关LS给出安全信号,后部控制系统开启开关电源给电解单元供电,电解单开始工作;电解单元产生的次氯酸钠溶液和氢气进入次氯酸钠存储单元,在存储罐内气液分离,氢气在罐顶聚集;此时,风机已提前工作,为次氯酸钠存储单元进行鼓风,将存储罐内部的氢气稀释到1%以下,并排至室外;次氯酸钠溶液在罐底聚集,由加氯泵经过加氯输出口投加到加氯点。
与现有技术相比,本发明的技术效果为:(1)该装置系统高度集成,模块化产品,占地面积小,移动灵活,适用于面积较小的泵站;(2)该装置长期可无人值守自动运行,与余氯分析仪联锁实现自动投加,控制余氯;(3)该系统可广泛适用于二次供水泵站和农村供水泵站等消毒场所。
附图说明
图1是本发明系统构成示意图;
图2是本发明整体组装结构的主视图;
图3是图2的左视图;
图4是图2的右视图;
图5是图2的后视图。
附图标记说明:1-软化水单元;2-溶盐单元;3-浓盐水泵;4-后部控制系统;5-电解单元;6-次氯酸钠存储单元;61-氢气排放口;7-风机;8-加氯泵;9-电动阀;10-开关电源;11-自来水接口;12-软化水单元控制系统;13-外部信号(上位控制信号);14-加氯输出口;15-余氯分析仪;20-加盐口;21-框架;22-横隔板;23-竖隔板;24-接口板;25-地脚或脚轮;S-计量泵控制端;M-(风机的)电机;FS1-稀盐水流量开关;FS2-风量调节开关;LS-液位控制开关;LT-液位计;H2-氢气探测器;FT-流量计。
具体实施方式
参见图1,本发明一种紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,包括软化水单元1、溶盐单元2、盐水配比装置、电解单元5、次氯酸钠存储单元6、风机7、加氯泵8、开关电源10和控制系统,软化水单元1的入口为自来水接口11,软化水单元1的出口与溶盐单元2和盐水配比装置的第一入口连接;溶盐单元2的出口与该盐水配比装置的第二入口连接;该盐水配比装置的出口与电解单元5的入口连接,电解单元5的出口与次氯酸钠存储单元6的入口连接,该次氯酸钠存储单元6的上部出口与风机7的入口连接,该次氯酸钠存储单元6的下部出口通过加氯泵8输出到加氯输出口14;所述的电解单元5与开关电源10连接;整个装置配备有控制系统。次氯酸钠存储单元6采用储存罐,在次氯酸钠存储单元6装有液位计LT,在储存罐的顶端设有氢气排放口61。在该装置内的上部装有氢气检测报警器H2,用于检测装置内的氢气浓度,氢气浓度超标时向后部控制系统4发出报警信号,由控制系统自动进行(或人工)进行处理(详见下面的有关说明)。
所述的盐水配比装置由浓盐水泵3和电动阀9组成,电动阀9串联在该软化水单元1的出口与电解单元5的入口之间;该浓盐水泵3串联在该溶盐单元2的出口与电解单元5的入口之间。
所述的浓盐水泵3和加氯泵8均采用计量泵。
所述的控制系统包括软化水单元控制系统12和后部控制系统4,该软化水单元控制系统12用于控制软化水单元的运行;该后部控制系统4用于其余部分的工作,该后部控制系统4的多个输入端分别与安装在该次氯酸钠存储单元6上的液位计LT、安装在该装置内部的氢气探测器H2、安装在该加氯泵8输出端的流量计FT以及安装在二次供水泵房出口管路上余氯分析仪15的信号输出端连接;该后部控制系统4的多个输出端分别与浓盐水泵3的控制端、风机7的电机M、加氯泵8的控制端、电动阀9的控制端、安装在该电解单元5输出口的液位控制开关LS、安装在该电解单元5入口的稀盐水流量开关FS1以及安装在风机7出口的风量调节开关FS2连接。
根据液位计LT检测的液位控制进入次氯酸钠存储单元6内的液位控制开关LS检测的是电解单元的液位;液位计LT控制的不是稀盐水的流量,是控制储罐前端设备的启停和加药泵的启停,液位计LT可以实时显示存储单元的液位高度,即存储单元处于高液位(高、中、低液位为人为设定)时,液位计LT给出信号,软化水单元1、溶盐单元2、浓盐水泵3、电解单元5、电动阀9全部停止工作,电解单元5停止工作后,风机也可停止,计量泵继续工作;当液位处于中液位时,风机7、软化水单元1、溶盐单元2、电动阀9、浓盐水泵3和电解单元5依次启动,计量泵继续工作;当液位处于低液位时,风机7、软化水单元1、溶盐单元2、电动阀9、浓盐水泵3和电解单元5依次启动,计量泵停止工作。
液位控制开关LS的作用是:检测电解单元的液位,当液位过低时,液位控制开关LS发出报警信号,控制系统立即切断电解单元电源;液位控制开关LS的工作状态时判断电解单元是否工作的前提条件。
所述的软化水单元1用于置换自来水中的钙镁离子,降低自来水硬度,提供出水水质,减少电解单元沉淀析出;溶盐单元2用于溶解食盐产生饱和食盐水溶液;盐水配比装置用于稀释饱和食盐水,为电解单元5提供一定浓度的稀盐水溶液;电解单元5用于电解稀盐水溶液产生次氯酸钠消毒液;次氯酸钠存储单元6用于储存次氯酸钠溶液,供加氯单元使用;风机7用于将电解单元5产生的氢气进行稀释并强制排出,防止氢气聚集;加氯泵8用于将次氯酸钠存储单元6中的次氯酸钠溶液输送到投加点;开关电源10用于给电解单元5提供一定的电流电压,供电解单元工作;后部控制系统4用于控制整个系统的运行、报警和联锁控制。
所述的加氯泵8主要用于控制加氯的浓度,可以通过余氯分析仪15反馈或日常运行经验调节加氯泵8的流量,达到调节加氯浓度的目的;加氯泵8同时还要与次氯酸钠存储单元6的液位计LT进行连锁控制,当次氯酸钠存储单元6到达设定的低液位时,加氯泵8自动停止运行,使加氯泵8不至于空转;当次氯酸钠到达设定的中液位时,加氯泵8自动启动,对加氯点进行加氯。
所述的次氯酸钠存储单元6设有高、中、低三种液位报警信号,高液位信号用来控制电解单元5的启停,中液位信号用来控制电解单元5的启动,低液位信号用来控制加氯泵8的启停。
参见图2-图5,本发明的各个单元安装在一个框架21上,该框架21的中部设有横隔板22,在该横隔板22的前后之间的上面和下面均设有竖隔板23;在该横隔板22的前部上面装有控制柜,在该控制柜内装有所述的后部控制系统4和开关电源10;在该横隔板22的前部下面装有所述的浓盐水泵3、电解单元5和加氯泵8;在该横隔板22的后部上面装有该次氯酸钠存储单元6,该次氯酸钠存储单元6顶端的氢气排放口61向上伸出;在该横隔板22的后部下面装有该软化水单元1和溶盐单元2;在该框架21后面的底部装有接口板24,在该接口板24上装有所述的自来水接口11和加氯输出口14。
在所述的框架21的底部装有地脚或脚轮25。
本发明一种实施例的外形尺寸约为1130(W)×1125(D)×1600(H),占地面积仅有1.27㎡,易于放置。前侧中间部分设置透明视窗,便于观察电解单元5和加氯泵8运行情况,及时发现问题;前侧上方作为控制系统(软化水单元控制系统12和后部控制系统4)和开关电源10放置区域,通过隔板与工艺设备进行分离,避免工艺设备管路对电气元器件造成影响。后侧下方作为溶盐单元2、软化水单元1放置区域,该区域为管路主要聚集区域,可操作阀门均放置在外侧,便于操作人员进行操作维护。后侧上方作为次氯酸钠存储单元6和排氢装置放置区域,并设置氢气排放口(管),便于氢气排出。中间的横隔板22做集液槽设计,液体渗漏时由集液槽通过管道排出装置外,避免对下方仪表设备造成影响。前侧上方电控柜设置对开门,便于电控柜内部接线检修操作,门体上方设置触摸屏,作为正常运行过程中操作面板。其他设置外侧均设置双开门便于内部维护和检修工作。
装置内部各设备按照系统流程图进行合理布置,管道走向简单、无冗余;需要操作的阀门仪表等设备均设置在易于操作维护的一侧;电缆均放置在线槽中,远离管路,防止管路漏水对电气电缆产生影响。装置整体占地空间小,操作方便,适用于二次供水泵房等小型厂房。
本发明在应用时(参见图1),由二次供水泵站为本发明提供自来水,自来水进入软化水单元1进行软化水产生软化水,软化水分两路,一路进入盐水配比装置的电动阀9的入口(即盐水配比装置的第一入口),另一路进入存有食盐的溶盐单元2内,用于溶解食盐产生饱和食盐水;随后饱和食盐水从溶盐单元2下部的出口进入盐水配比装置的第二入口(即浓盐水泵3的入口),饱和食盐水通过浓盐水泵3以设定的流量与电动阀9流出的软化水进行混合,形成了稀盐水溶液;然后,稀盐水溶液进入电解单元5,当电解单元5内的液位达到设定值后,液位控制开关LS给出安全信号,后部控制系统5开启开关电源10给电解单元5供电,电解单元5开始工作。电解单元5产生的次氯酸钠溶液和氢气进入次氯酸钠存储单元6,在存储罐内气液分离,氢气在罐顶聚集;此时,风机7已提前工作,为次氯酸钠存储单元6进行鼓风,将存储罐内部的氢气稀释到1%以下,并排至室外;次氯酸钠溶液在罐底聚集,由加氯泵8经过加氯输出口14投加到加氯点。
软化水单元1为常规技术,其运行过程可以分两个阶段,产水阶段和反洗再生阶段。产水阶段即是将自来水进行钙镁离子置换产水软化水,当软水设备运行一段时间或产水一定量的软化水后,软水设备自动进入反洗再生阶段,此时软化水单元不再产水软化水,软化水单元控制系统即控制电磁阀打开,继续为溶盐单元和电解单元提供水源,供系统正常工作。同时软化水单元控制系统12可以对软化水单元1控制进行干涉,使软化水单元进入下一工作阶段。
盐水配比装置主要包括电动阀9和浓盐水泵3,电动阀9主要是控制软化水的进入,浓盐水泵3用于提供一定量的饱和食盐水溶液,软化水和饱和食盐水在管道内进行混合。当后部控制系统4接收到次氯酸钠存储单元6的高液位信号时,电解单元5停止工作,此时电动阀9关闭,浓盐水泵3停止工作。当后部控制系统4接收到次氯酸钠存储单元6的中液位信号时,此时电解单元5需要进行工作,首先后部控制系统4控制电动阀9打开,浓盐水泵3开始工作。当电解单元5前后的稀盐水流量开关FS1和液位控制开关LS均在设定的正常状态时,后部控制系统4便控制开关电源10为电解单元5进行供电,电解单元5开始工作。若稀盐水流量开关FS1或液位控制开关LS报警时,切断开关电源10不再为电解单元5进行供电,直至报警关闭。液位控制开关LS低于设定值时,停止电解槽供电;稀盐水流量开关FS1流量低于设定值时,停止电解槽供电;液位计LT实时远传次氯酸钠存储单元6的液位,在显示屏中显示;氢气探测器H2监测厂房或设备内部氢气浓度,当浓度高于设定值时,探测器发出声光报警,设备停机,若与厂房风机联锁时,厂房风机进行强制通风。稀盐水流量开关FS1为流量计附带报警信号,即开关量信号;液位控制开关LS为液位开关,与液位计有所差别,液位开关只能输出开关量信号,液位计可以显示液位(就地或远传),可配开关量信号和模拟量信号。液位控制开关LS的原理是一个接触器,通过浮球的摆动控制接触器的闭合,传递信号进行判定,即当液位高时,浮球靠浮力上浮,接触器闭合发出信号,当液位低时,浮球靠重力下摆,接触器断开发出信号。
进入电解单元5的流量是通过控制浓盐水泵3和电动阀9的流量实现;也参与液位的控制,但液位也与电解单元产生的气体有关。
排氢装置的风机7的作用:当盐水配比装置电动阀9和浓盐水泵3运行之前,需要提前将风机7打开,进行鼓风工作,装置开始进入盐水配比阶段,当满足运行条件时(电动阀9打开、浓盐水泵3工作、稀盐水流量开关FS1和液位控制开关LS均处于正常状态),电解单元5开始正常工作;若风机7未正常工作,即使系统满足运行条件,开关电源10也无法为电解单元5进行供电。当系统需要停止工作时,当其他装置全部停止工作之后,风机7才能停止工作。
加氯泵8持续工作,不参与电解单元5的启停和控制工作,仅与次氯酸钠存储单元6的低液位和外部信号条件有关,当次氯酸钠存储单元6的低液位报警时,加氯泵8停止工作;当外部余氯分析仪15(安装在二次供水的泵房出口管路上)发出余氯超范围报警时,根据检测的余氯值进行调整加氯泵8的工作状态,保证余氯值。加氯泵8后的流量计FT用来反馈加氯泵8的工作状态,并校验加氯泵8的计量精度。
Claims (10)
1.一种紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,包括软化水单元(1)、溶盐单元(2)、盐水配比装置、电解单元(5)、次氯酸钠存储单元(6)、风机(7)、加氯泵(8)、开关电源(10)和控制系统,软化水单元(1)的入口为自来水接口(11),软化水单元(1)的出口与溶盐单元(2)和盐水配比装置的第一入口连接;溶盐单元(2)的出口与该盐水配比装置的第二入口连接;该盐水配比装置的出口与电解单元(5)的入口连接,电解单元(5)的出口与次氯酸钠存储单元(6)的入口连接,该次氯酸钠存储单元(6)的上部出口与风机(7)的入口连接,该次氯酸钠存储单元(6)的下部出口通过加氯泵(8)输出到加氯输出口(14),在该次氯酸钠存储单元(6)的顶端设有氢气排放口(61);所述的电解单元(5)与开关电源(10)连接;整个装置配备有控制系统。
2.根据权利要求1所述的紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,所述的盐水配比装置由浓盐水泵(3)和电动阀(9)组成,电动阀(9)串联在该软化水单元(1)的出口与电解单元(5)的入口之间;该浓盐水泵(3)串联在该溶盐单元(2)的出口与电解单元(5)的入口之间。
3.根据权利要求1所述的紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,所述的控制系统包括软化水单元控制系统(12)和后部控制系统,该软化水单元控制系统(12)用于控制软化水单元的运行;该后部控制系统(4)用于其余部分的工作,该后部控制系统(4)的多个输入端分别与安装在该次氯酸钠存储单元(6)上的液位计(LT)、安装在该装置内部的氢气探测器(H2)、安装在该加氯泵(8)输出端的流量计(FT)以及安装在二次供水泵房出口管路上余氯分析仪(15)的信号输出端连接;该后部控制系统(4)的多个输出端分别与浓盐水泵(3)的控制端、风机(7)的电机(M)、加氯泵(8)的控制端、电动阀(9)的控制端、安装在该电解单元(5)输出口的液位控制开关(LS)、安装在该电解单元(5)入口的稀盐水流量开关(FS1)以及安装在风机(7)出口的风量调节开关(FS2)连接。
4.根据权利要求3所述的紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,该后部控制系统(4)还与外部控制信号(13)连接。
5.根据权利要求1所述的紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,该装置的各个单元安装在一个框架(21)上,该框架(21)的中部设有横隔板(22),在该横隔板(22)的前后之间的上面和下面均设有竖隔板(23);在该横隔板(22)的前部上面装有控制柜,在该控制柜内装有所述的后部控制系统(4)和开关电源(10);在该横隔板(22)的前部下面装有所述的浓盐水泵(3)、电解单元(5)和加氯泵(8);在该横隔板(22)的后部上面装有该次氯酸钠存储单元(6),该次氯酸钠存储单元(6)顶端的氢气排放口(61)向上伸出;在该横隔板(22)的后部下面装有该软化水单元(1)和溶盐单元(2);在该框架(21)后面的底部装有接口板(24),在该接口板(24)上装有所述的自来水接口(11)和加氯输出口(14)。
6.根据权利要求5所述的紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置,其特征在于,在所述的框架(21)的底部装有地脚或脚轮(25)。
7.一种权利要求2所述的紧凑型二次供水现场制备次氯酸钠装置的控制方法,其特征在于,由二次供水泵站提供自来水,自来水进入软化水单元进行软化水产生软化水,软化水分两路,一路进入盐水配比装置的电动阀的入口,另一路进入存有食盐的溶盐单元内,用于溶解食盐产生饱和食盐水;随后饱和食盐水从溶盐单元下部的出口进入盐水配比装置的浓盐水泵的入口,饱和食盐水通过浓盐水泵以设定的流量与电动阀流出的软化水进行混合,形成了稀盐水溶液;然后,稀盐水溶液进入电解单元,当电解单元内的液位达到设定值后,液位控制开关给出安全信号,后部控制系统开启开关电源给电解单元供电,电解单开始工作;电解单元产生的次氯酸钠溶液和氢气进入次氯酸钠存储单元,在存储罐内气液分离,氢气在罐顶聚集;此时,风机已提前工作,为次氯酸钠存储单元进行鼓风,将存储罐内部的氢气稀释到1%以下,并排至室外;次氯酸钠溶液在罐底聚集,由加氯泵经过加氯输出口投加到加氯点。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,当所述的后部控制系统接收到次氯酸钠存储单元的高液位信号时,电解单元停止工作,此时电动阀关闭,浓盐水泵停止工作;当后部控制系统接收到次氯酸钠存储单元的中液位信号时,此时电解单元需要进行工作,首先后部控制系统控制电动阀打开,浓盐水泵开始工作;当电解单元前后的稀盐水流量开关和电解槽液位开关均在设定的正常状态时,后部控制系统便控制开关电源为电解单元进行供电,电解单元开始工作;若稀盐水流量开关或液位控制开关报警时,切断开关电源不再为电解单元进行供电,直至报警关闭;在液位控制开关低于设定值时,停止电解槽供电;当稀盐水流量开关流量低于设定值时,停止电解槽供电;液位计实时远传次氯酸钠存储单元的液位,在显示屏中显示;氢气探测器监测厂房或设备内部氢气浓度,当浓度高于设定值时,探测器发出声光报警,设备停机;并与厂房风机联锁,启动厂房风机进行强制通风;稀盐水流量开关为流量计附带报警信号,即开关量信号。
9.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,进入改电解单元的流量是通过所述的控制浓盐水泵和电动阀的流量实现;该控制浓盐水泵和电动阀也参与液位的控制。
10.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,在盐水配比装置的电动阀和浓盐水泵运行之前,需要提前将风机打开,进行鼓风,然后该制备次氯酸钠装置开始进入盐水配比阶段;当满足运行条件时,该电解单元开始正常工作,所述的运行条件为:电动阀打开、浓盐水泵工作、稀盐水流量开关和液位控制开关得检测信号均处于设定的正常状态;若风机未正常工作,即使系统满足运行条件,开关电源也无法为电解单元进行供电;当系统需要停止工作时,风机最后停止工作;
所述的加氯泵持续工作,不参与电解单元的启停和控制工作,当次氯酸钠存储单元的低液位报警时,加氯泵停止工作;当外部得余氯分析仪发出余氯超范围的报警时,根据检测的余氯值进行调整加氯泵的工作状态,保证余氯值。
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