CN115583700A - 一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，包括执行装置和自动控制系统，所述自动控制系统包括信号输入单元、现场数据处理单元、远程数据处理单元、信号输出单元，所述液体自动配药加药单元的药剂原液储罐设有搅拌器保证药剂的均匀，所述手动阀、电动阀、流量计用于配药时加药剂原液，本发明根据自动采集数据实现水质水量和处理效果的在线监测，根据在线监测结果实时连续自动调节控制投加药剂的浓度，达到酸碱度控制和阻垢的效果；通过过滤、投加复合药剂、自动配药加药、在线监控、在线调节等保证污水絮凝预处理长周期稳定连续运行，保证絮凝效果，提高处理效率的优点。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置。
背景技术
水是生命的源泉。随着人口的不断增长和城市化的发展，水资源日益紧缺，水污染问题日益突出，环保要求日益提高，污水处理已经成为急需解决的重大问题。污水处理的一个主要困难是分散在水中的大量悬浮物和难溶性物质，由于其固化稳定性和沉降稳定性而不能得到有效分离。为了破坏其稳定性并将其分离去除，对水中的难溶性物质，常采用絮凝法。絮凝法是被广泛应用于污水处理的一种既经济又简便的污水处理技术，具有效率高、处理时间短、操作方便等优点，具体操作为：向污水中加入一定量的絮凝剂使原污水中不易上浮、沉降、过滤的难溶性物质在絮凝剂的作用下相互接触、碰撞脱稳，脱稳体进一步通过碰撞、化学结合、网不倦扫、共同沉淀等作用而聚集成较大的絮状体，从而快速沉降，达到分离去除难溶性物质的目的。
污水酸碱度是影响絮凝效果的重要参数之一。酸碱度的改变会影响絮凝剂的带电状态和表面特性。污水的原水大部分为酸性水，需将其进行调至中性或者碱性的预处理后方可进行后续的絮凝污水处理工艺，污水预处理调酸碱度的工艺中通常使用烧碱、纯碱或消石灰等，但是，单独使用其中的任何一种药剂都存在一定的弊端：烧碱腐蚀性强，成本较高；纯碱会产生发泡的问题，而且会因污水中硬度离子的存在导致管路结垢污堵的风险，成本高；消石灰由于其价廉，一直是期待的理想药剂，但由于其水中溶解度低，使用不方便，需要单独配制悬浊液进行投加，而且会因污水中碳酸氢根的存在导致管路结垢污堵的风险，难以实现系统的长期自动连续稳定运行。
消石灰法作为一种低成本的絮凝预处理用pH调节剂，为了达到更好的污水处理效果，减缓或者避免污水处理系统中管路设备等的结垢风险，实现污水系统的长期连续稳定运行，污水处理过程中需要和阻垢剂一起形成复合药剂投加方式。根据几个印染园区污水厂的调研，其碱消耗量很大，10万吨/天的污水处理规模，每天液碱消耗达到70吨左右，采用消石灰的固体消耗也在30吨左右，和消石灰配套的阻垢剂用量也会在2吨左右。实际使用中，絮凝所需要的pH有一个最佳值，过低效果会差，过高则会增加大量成本和结垢风险；消石灰使用中需要密接关注管路结垢堵塞情形，以判断阻垢剂的用量是否合理，过低时结垢加大，给流程带来堵塞危害，过高则会增加成本，并且会带来额外的COD处理负荷和其他负面作用。因此，如果能够实现消石灰和阻垢剂的自动、合理投加，既可以保证絮凝处理效果和保护管路不结垢，还可以实现成本的节约。
同时污水的水质、水量变化较大，每天都会明显变化。为了实现污水系统的稳定连续运行，为了在提高污水的处理效率的同时做到节能减排、降本增效，需要在污水处理过程中连续或定期投加药剂，并对其处理效果进行实时监测，根据水质水量监测结果自动实时调控药剂的投加浓度，达到酸碱度控制效果，同时满足阻垢要求等，实现系统的长期连续稳定运行。这些都需要一套行之有效的自动控制手段来实现。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，具备投加消石灰+阻垢剂的复合药剂装置，并且选择合适的药剂投加位置，有效避免管路结垢污堵的风险；通过分别设置液体、固体自动配药加药装置保证药剂的有效性，保证安全，降低人工成本；在进水泵前加过滤网除去污水中的悬浮物，减少或避免泵堵，泵坏、管路污堵、污水泄漏等风险；设置在线压力表、流量计、钙离子检测器、pH计，根据自动采集数据实现水质水量和处理效果的在线监测，根据在线监测结果实时连续自动调节控制投加药剂的浓度，达到酸碱度控制和阻垢的效果；通过过滤、投加复合药剂、自动配药加药、在线监控、在线调节等保证污水絮凝预处理长周期稳定连续运行，保证絮凝效果，提高处理效率的优点，解决了现有污水的水质、水量变化较大，每天都会明显变化。为了实现污水系统的稳定连续运行，为了在提高污水的处理效率的同时做到节能减排、降本增效，需要在污水处理过程中连续或定期投加药剂，并对其处理效果进行实时监测，根据水质水量监测结果自动实时调控药剂的投加浓度，达到酸碱度控制效果，同时满足阻垢要求等，实现系统的长期连续稳定运行。这些都需要一套行之有效的自动控制手段来实现的问题。
本发明是这样实现的，一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，包括执行装置和自动控制系统，其中所述执行装置包括液体自动配药加药单元、固体自动配药加药单元、原水进水单元、处理效果在线监测单元，所述自动控制系统包括信号输入单元、现场数据处理单元、远程数据处理单元、信号输出单元，所述液体自动配药加药单元的药剂原液储罐设有搅拌器保证药剂的均匀，所述手动阀、电动阀、流量计用于配药时加药剂原液。
作为本发明优选的，所述液体自动配药加药单元的配药罐设有搅拌器保证配药浓度的稳定，所述排空阀用于配药罐的排空清洗，所述药剂原液储罐通过手动阀、电动阀、流量计与配药罐相连，所述手动阀、电动阀、流量计与配药罐相连，所述药剂原液储罐位于配药罐上方，所述配药罐底部设有手动阀、加药泵和流量计。
作为本发明优选的，所述固体自动配药加药单元的固体药剂料仓设有带刮刀的搅拌器、振荡器、料位计、给料机，所述固体自动配药加药单元的配药罐设有搅拌器，所述排空阀用于配药罐的排空清洗，所述固体药剂料仓通过给料机与配药罐相连，所述手动阀、电动阀、流量计与配药罐相连，所述配药罐底部设有手动阀，所述固体配药加药单元的自来水出口端设有手动阀和，手动阀用于固体配药，手动阀用于加药泵和的清洗。
作为本发明优选的，原水进水单元设有手动阀、进水泵和、两套进水系统保证进水的连续运行，原水进水单元设有排空阀用于缓冲罐的排污，溢流口避免污水外泄，保证安全。
作为本发明优选的，所述处理效果在线监测单元包含絮凝池，所述絮凝池设有压力表和，所述缓冲罐设有pH计、泄压阀、溢流口和手动阀实现pH计。
作为本发明优选的，所述液体自动配药加药单元的液体药剂管通过第一三通与絮凝预处理的污水主管相连，所述固体自动配药加药单元的固体药剂管通过第二三通与絮凝预处理的污水主管相连，所述第一三通和第二三通的安装位置保持足够的间距，第二三通和pH计安装位置保持足够的间距。
作为本发明优选的，所述信号输入单元设进水流量传感器设定并在线监测进水流量，进水压力传感器和出水压力传感器在线监测管路是否污堵，进水钙离子浓度传感器在线监测进水钙离子浓度，确定阻垢剂初始投加量，出水钙离子浓度传感器在线监测出水钙离子浓度，确定阻垢率，调整阻垢剂投加量，保证阻垢率≥98％，进水pH传感器在线监测进水pH值，确定调酸碱度时药剂的初始投加量，出水pH传感器在线监测预处理后污水的酸碱度，监测预处理效果，精确调控调酸碱度药剂的用量，药剂原液的液位传感器设定并监测药剂原液储罐的液位的变化，设定高低液位防止过量加药，保证药量不足时及时加药，药剂原液的流量传感器设定并监测配药时药剂原液的流量。
作为本发明优选的，所述液体药剂配药的自来水流量传感器设定并监测自来水流量，液体药剂配药的液位传感器设定并监测配药罐的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药，通过药剂原液的流量传感器、液体药剂配药的自来水流量传感器、液体药剂配药的液位传感器实现液体药剂的在线自动配药。液体药剂配药加药的流量传感器设定并监测向污水主管的加药量，料位传感器设定并监测料仓的料位的变化，设定高低料位防止过量上料，保证固体料不足时及时上料，固体药剂配药的自来水流量传感器设定并监测自来水流量，固体药剂配药的液位传感器设定并监测配药罐的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药，固体药剂配药加药的流量传感器设定并监测向污水主管的加药量。
作为本发明优选的，所述信号输出单元设原水抽水泵开关控制原水抽水泵和的启停，进水泵控制开关控制进水泵和的运行频率，控制流量，药剂原液的搅拌器开关控制搅拌器的启停，药剂原液电动阀控制开关控制电动阀的开度大小，控制药剂原液的流量，液体药剂配药的自来水电动阀控制开关控制电动阀的开度大小，控制自来水流量，液体药剂配药的搅拌器开关控制搅拌器的启停.
作为本发明优选的，所述液体药剂配药加药的加药泵控制开关控制加药泵和的运行频率，控制加药的流量，料仓搅拌器开关控制带刮刀的搅拌器的启停，固体药剂配药的搅拌器开关控制搅拌器的启停，振动器控制开关控制振荡器的运行周期程序，给料机控制开关控制给料机的运行频率，控制给料量，固体药剂配药的自来水电动阀控制开关控制电动阀开度，控制自来水流量，固体药剂配药加药的加药泵控制开关控制加药泵和的运行频率，控制加药的流量.
作为本发明优选的，通过在线监测数据整套系统自动启动并实时在线调控阻垢剂和酸碱度调节剂的加药量。
所述阻垢剂启动加药量Q1，根据在线流量计监测的污水流量Q、药剂罐中阻垢剂浓度C1和初步设定的药剂浓度C2确定。
其中：
Q————污水进水流量，m3/h；
C1————药剂罐中阻垢剂浓度，mg/L；
C2————初步设定的药剂浓度，mg/L；
Q1————阻垢剂启动加药流量，L/h。
所述阻垢剂实时在线调控加药量，根据系统中设定钙阻垢率确定，阻垢率通过在线钙离子检测器监测原水进水中钙离子浓度C4和加药剂后出水中钙离子浓度C6确定。
其中：
X————阻垢率，％；
C4————进水水中钙离子浓度，mg/L；
C5————加药剂引进的钙离子浓度，mg/L；
C6————出水水中钙离子浓度，mg/L。
所述酸碱度调节剂启动加药量Q2，根据在线流量计监测的污水流量Q，在线pH计监测的污水的进水pH值(pH初始)和目标pH值(pH目标)，酸碱度调节剂的OH-浓度C3确定。
其中：
Q————污水进水流量，m3/h；
Q1————阻垢剂加药流量，L/h。
pH初始————加阻垢剂后的pH值。
pH目标————程序中设定的目标pH值。
C3————酸碱度调节剂的OH-浓度，mol/L；
Q2————酸碱度调节剂启动加药流量，L/h。
所述酸碱度调节剂实时在线调控加药量，在线pH计检测器监测出水pH值确定。
作为本发明优选的，所述液体自动配药加药单元通过第一三通与絮凝预处理的污水主管相连；固体自动配药加药单元通过第二三通与絮凝预处理的污水主管相连。
所述第一三通和第二三通的安装位置保持足够的间距，第二三通和所述缓冲罐安装位置保持足够的间距。根据污水与药剂的混合和作用的时间T、污水主管的管径D、污水流量Q，确定具体间距S。
其中：
T————时间，s；
Q————流量，m3/h；
S————距离，m；
D————管直径，m。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，可用复合药剂进行污水的絮凝预处理，在调酸碱度的工艺过程中可使用安全性高的药剂替代烧碱、纯碱等，有效避免烧碱的腐蚀、纯碱的发泡等问题；使用复合药剂可有效的降低或避免使用纯碱或者单一消石灰导致的管路污堵结垢的风险；可选择成本相对较低的复合剂药剂达到单一药剂的处理效果，从而降低药剂成本。
2、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，加药系统和进水系统均为两套，定期进行更换，延长设备寿命，为系统长期运行提供基础保障，减少维修，从而降低设备维修成本。
3、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，进水单元设置了双级过滤网，有效拦截污水原水中的悬浮物，避免设备、管路因悬浮物导致的污堵风险。
4、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，设置了液体自动配药加药单元和固体自动配药加药单元，可根据药剂的功能和性质选择具体的单元数和安装位置，充分保证药剂功能的有效性。
5、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，设置了控制系统和执行装置，执行装置分别设置了液体自动配药加药单元、固体自动配药加药单元，进水单元(含过滤处理)、在线监测单元。控制系统和执行装置的几个单元可分别加工成撬装设备，方便加工、运输和安装。
6、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，设置了选取加药点位置的计算方法，方便装置和管路的设计和安装。
7、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，设置了进水泵和加药泵的流量自动启动和控制方式，控制系统中输入几个液位值、流量值、阻垢率和目标pH等几个简单的参数值便可实现一键启动装置。根据输入和监测的参数自动计算加药流量，启动加药量为Q1，运行后根据实时监测数据自动调整加药量，根据阻垢率X(计算公式见式3)调整Q1、根据出水pH调整Q2，保证药剂效果的同时减少药剂用量，节约成本，实现药剂的最优。
8、本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，整套装置为自动控制系统，控制系统中设置药剂原液高低液位值、料仓的高低液位值、配药罐的高低液位值、阻垢率、目标酸碱度值，根据实时在线监测液位、流量、钙离子浓度、pH和压力实现自动配药、加药、调控加药量，实现整套装置的自动长周期连续运行，实现真正的自动化控制运行，降低人工成本。更精准的加药，保证处理效果，同时最大程度的降低药剂用量，节约药剂成本。
附图说明
图1为本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置的框图；
图2为本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置的执行系统的框图；
图3为本发明一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置的执行装置的一种实施例整体结构示意图；
图4为本发明的自动控制系统的结构示意图。
图中：1、液体自动配药加药单元，101、药剂原液储罐，102、搅拌器，103、液位计，104、排空阀，105、手动阀，106、电动阀，107、流量计，108、配药罐，109、搅拌器，110、液位计，111、手动阀，112、电动阀，113、流量计，114、排空阀，115、溢流口，116、手动阀，117、加药泵，118、手动阀，119、手动阀，120、加药泵，121、手动阀，122、流量计，123、液体药剂管，
2、固体自动配药加药单元，201、固体药剂料仓，202、带刮刀的搅拌器，203、料计，204、振动器，205、给料机，206、配药罐，207、搅拌器，208、液位计，209、手动阀，210、电动阀，211、流量计，212、排空阀，213、溢流口，214、手动阀，215、手动阀，216、加药泵，217、手动阀，218、手动阀，219、加药泵，220、手动阀，221、流量计，222、手动阀，223、固体药剂管，
3、原水进水单元，301、污水池，302、原水抽水泵，303、手动阀，304、原水抽水泵，305、手动阀，306、缓冲罐，307、过滤网，308、带过滤网的单向阀，309、手动阀，310、手动阀，311、进水泵，312、手动阀，313、过滤网，314、带过滤网的单向阀，315、手动阀，316、手动阀，317、进水泵，318、手动阀，319、排空阀，320、溢流口，
4、处理效果在线监测单元，401、压力表，402、流量计，403、钙离子检测器，404、pH计，405、压力表，406、缓冲罐，407、pH计，408、钙离子检测器，409、泄压阀，410、溢流口，411、手动阀，412、絮凝池，413、第一三通，414、第二三通，415、污水主管，
5、信号输入单元，501、进水流量传感器，502、进水压力传感器，503、出水压力传感器，504、进水钙离子传感器，505、出水钙离子传感器，506、进水pH传感器，507、出水pH传感器，508、药剂原液的液位传感器，509、药剂原液的流量传感器，510、液体药剂配药的自来水流量传感器，511、液体药剂配药的液位传感器，512、液体药剂配药加药的流量传感器，513、料位传感器，514、固体药剂配药的自来水流量传感器，515、固体药剂配药的液位传感器，516、固体药剂配药加药的流量传感器，
6、现场数据处理单元，7、远程数据处理单元，
8、信号输出单元，801、原水抽水泵开关，802、进水泵控制开关，803、药剂原液的搅拌器开关，804、药剂原液电动阀控制开关，805、液体药剂配药的自来水电动阀控制开关，806、液体药剂配药的搅拌器开关，807、液体药剂配药加药的加药泵控制开关，808、料仓搅拌器开关，809、给料机控制开关，810、固体药剂配药的搅拌器开关，811、振动器控制开关，812、给料机控制开关，813、固体药剂配药的自来水电动阀控制开关，814、固体药剂配药加药的加药泵控制开关。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1至图4所示，一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，包括执行装置和自动控制系统，其中执行装置包括液体自动配药加药单元1、固体自动配药加药单元2、原水进水单元3、处理效果在线监测单元4，自动控制系统包括信号输入单元5、现场数据处理单元6、远程数据处理单元7、信号输出单元8，液体自动配药加药单元1的药剂原液储罐101设有搅拌器102保证药剂的均匀，手动阀105、电动阀106、流量计107用于配药时加药剂原液。
参考图3，液体自动配药加药单元1的配药罐108设有搅拌器109保证配药浓度的稳定，排空阀114用于配药罐108的排空清洗，药剂原液储罐101通过手动阀105、电动阀106、流量计107与配药罐108相连，手动阀111、电动阀112、流量计113与配药罐108相连，药剂原液储罐101位于配药罐108上方，配药罐108底部设有手动阀116、118、119、121，加药泵117和120。
采用上述方案：通过液体自动配药加药单元1的药剂原液储罐101设有搅拌器102保证药剂的均匀；液位计103监测液位的变化，防止过渡加液，保证原液不足时及时加液；排空阀104用于原液储罐101的排空清洗；手动阀105、电动阀106、流量计107用于配药时加药剂原液，通过液体自动配药加药单元1的配药罐108设有搅拌器109保证配药浓度的稳定；液位计110监测液位的变化，防止过量配药，保证药量不足时及时配药；排空阀114用于配药罐108的排空清洗；溢流口115避免自动配药时药剂外泄，保证安全，通过药剂原液储罐101通过手动阀105、电动阀106、流量计107与配药罐108相连；自来水通过手动阀111、电动阀112、流量计113与配药罐108相连。通过电动阀106、111和流量计107、113保证药剂原液与自来水按照一定比例配制成所需浓度的污水处理用药剂，通过配药罐108底部设有手动阀116、118、119、121，加药泵117和120，流量计122，两套加药泵保证系统连续运行。
参考图3，固体自动配药加药单元2的固体药剂料仓201设有带刮刀的搅拌器202、振荡器204、料位计203、给料机205，固体自动配药加药单元2的配药罐206设有搅拌器207，排空阀212用于配药罐206的排空清洗，固体药剂料仓201通过给料机205与配药罐206相连，手动阀209、电动阀210、流量计211与配药罐206相连，配药罐206底部设有手动阀214、215、217、218、220，固体配药加药单元2的自来水出口端设有手动阀209和222，手动阀209用于固体配药，手动阀222用于加药泵216和219的清洗。
采用上述方案：通过固体自动配药加药单元2的配药罐206设有搅拌器207保证配药浓度的稳定；液位计208监测液位的变化，防止过量配药，保证药量不足时及时配药；排空阀212用于配药罐206的排空清洗；溢流口213避免自动配药时药剂外泄，保证安全，通过固体药剂料仓201通过给料机205与配药罐206相连；自来水通过手动阀209、电动阀210、流量计211与配药罐206相连。通过给料机205、电动阀209和流量计211保证固体料与自来水按照一定比例配制成所需浓度的污水处理用药剂，通过配药罐206底部设有手动阀214、215、217、218、220，加药泵216和219，流量计221。两套加药泵保证系统连续运行，固体配药加药单元2的自来水出口端设有手动阀209和222，手动阀209用于固体配药，手动阀222用于加药泵216和219的清洗。
参考图3，原水进水单元3设有手动阀310、312、316、318，进水泵311和317，两套进水系统保证进水的连续运行，原水进水单元3设有排空阀319用于缓冲罐306的排污，溢流口320避免污水外泄，保证安全。
采用上述方案：通过原水进水单元3包括污水池301，设有原水抽水泵302和304，手动阀303和305，两套抽水泵保证连续将污水从污水池抽到缓冲罐306，通过缓冲罐306内设有过滤网307和313除去污水原水中的悬浮物物，过滤网307和313内的进水端分别设有带过滤网的单向阀308和314，保证污水的单向流动和进一步除去污水原水中的悬浮物，减少或避免系统因悬浮物引起的污堵等故障或风险，缓冲罐306外，带过滤网的单向阀308和314出口端分别连有手动阀309和315，两套过滤系统保证系统连续稳定运行，原水进水单元3设有手动阀310、312、316、318，进水泵311和317，两套进水系统保证进水的连续运行，原水进水单元3设有排空阀319用于缓冲罐306的排污；溢流口320避免污水外泄，保证安全。
参考图3，处理效果在线监测单元4包含絮凝池412，絮凝池412设有压力表401和405，缓冲罐406设有pH计407、泄压阀409、溢流口410和手动阀411实现pH计407，液体自动配药加药单元1的液体药剂管123通过第一三通413与絮凝预处理的污水主管415相连，固体自动配药加药单元2的固体药剂管223通过第二三通414与絮凝预处理的污水主管415相连，第一三通413和第二三通414的安装位置保持足够的间距，第二三通414和pH计407安装位置保持足够的间距。
采用上述方案：通过处理效果在线监测单元4包含絮凝池412，设有压力表401和405用于监测管路是否污堵；流量计402监测处理水量和钙离子检测器403监测进水的钙离子浓度，确定阻垢剂的初始加药量，同时监测管路是否污堵；设有pH计404监测加阻垢剂后污水的pH，确定加酸碱度调节剂的启动加药量；设有缓冲罐406，通过缓冲罐406设有pH计407和钙离子检测器408，监测酸碱度和阻垢率的调控效果；泄压阀409、溢流口410，手动阀411保证出水连续监测，方便清洗，液体自动配药加药单元1的液体药剂管123通过第一三通413与絮凝预处理的污水主管415相连；固体自动配药加药单元2的固体药剂管223通过第二三通414与絮凝预处理的污水主管415相连。
参考图4，信号输入单元5设进水流量传感器501设定并在线监测进水流量，进水压力传感器502和出水压力传感器503在线监测管路是否污堵，进水钙离子浓度传感器504在线监测进水钙离子浓度，确定阻垢剂初始投加量，出水钙离子浓度传感器505在线监测出水钙离子浓度，确定阻垢率，调整阻垢剂投加量，保证阻垢率≥98％，进水pH传感器506在线监测进水pH值，确定调酸碱度时药剂的初始投加量，出水pH传感器507在线监测预处理后污水的酸碱度，监测预处理效果，精确调控调酸碱度药剂的用量，药剂原液的液位传感器508设定并监测药剂原液储罐101的液位的变化，设定高低液位防止过量加药，保证药量不足时及时加药，药剂原液的流量传感器509设定并监测配药时药剂原液的流量，液体药剂配药的自来水流量传感器510设定并监测自来水流量，液体药剂配药的液位传感器511设定并监测配药罐108的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药，通过药剂原液的流量传感器509、液体药剂配药的自来水流量传感器510、液体药剂配药的液位传感器511实现液体药剂的在线自动配药。液体药剂配药加药的流量传感器512设定并监测向污水主管415的加药量，料位传感器513设定并监测料仓201的料位的变化，设定高低料位防止过量上料，保证固体料不足时及时上料，固体药剂配药的自来水流量传感器514设定并监测自来水流量，固体药剂配药的液位传感器515设定并监测配药罐206的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药，固体药剂配药加药的流量传感器516设定并监测向污水主管415的加药量。
采用上述方案：通过信号输入单元5设进水流量传感器501设定并在线监测进水流量；进水压力传感器502和出水压力传感器503在线监测管路是否污堵；进水钙离子浓度传感器504在线监测进水钙离子浓度，确定阻垢剂初始投加量；出水钙离子浓度传感器505在线监测出水钙离子浓度，确定阻垢率，调整阻垢剂投加量，保证阻垢率≥98％；进水pH传感器506在线监测进水pH值，确定调酸碱度时药剂的初始投加量；出水pH传感器507在线监测预处理后污水的酸碱度，监测预处理效果，精确调控调酸碱度药剂的用量；药剂原液的液位传感器508设定并监测药剂原液储罐101的液位的变化，设定高低液位防止过量加药，保证药量不足时及时加药；药剂原液的流量传感器509设定并监测配药时药剂原液的流量；液体药剂配药的自来水流量传感器510设定并监测自来水流量；液体药剂配药的液位传感器511设定并监测配药罐108的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药；通过药剂原液的流量传感器509、液体药剂配药的自来水流量传感器510、液体药剂配药的液位传感器511实现液体药剂的在线自动配药。液体药剂配药加药的流量传感器512设定并监测向污水主管415的加药量；料位传感器513设定并监测料仓201的料位的变化，设定高低料位防止过量上料，保证固体料不足时及时上料；固体药剂配药的自来水流量传感器514设定并监测自来水流量；固体药剂配药的液位传感器515设定并监测配药罐206的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药；固体药剂配药加药的流量传感器516设定并监测向污水主管415的加药量
参考图4，信号输出单元8设原水抽水泵开关801控制原水抽水泵302和304的启停，进水泵控制开关802控制进水泵311和317的运行频率，控制流量，药剂原液的搅拌器开关803控制搅拌器102的启停，药剂原液电动阀控制开关804控制电动阀106的开度大小，控制药剂原液的流量，液体药剂配药的自来水电动阀控制开关805控制电动阀112的开度大小，控制自来水流量，液体药剂配药的搅拌器开关806控制搅拌器109的启停，液体药剂配药加药的加药泵控制开关807控制加药泵117和120的运行频率，控制加药的流量，料仓搅拌器开关808控制带刮刀的搅拌器202的启停，固体药剂配药的搅拌器开关809控制搅拌器207的启停，振动器控制开关810控制振荡器204的运行周期程序，给料机控制开关811控制给料机205的运行频率，控制给料量，固体药剂配药的自来水电动阀控制开关812控制电动阀210开度，控制自来水流量，固体药剂配药加药的加药泵控制开关813控制加药泵216和219的运行频率，控制加药的流量。
采用上述方案：通过信号输出单元8设原水抽水泵开关801控制原水抽水泵302和304的启停；进水泵控制开关802控制进水泵311和317的运行频率，控制流量；药剂原液的搅拌器开关803控制搅拌器102的启停；药剂原液电动阀控制开关804控制电动阀106的开度大小，控制药剂原液的流量；液体药剂配药的自来水电动阀控制开关805控制电动阀112的开度大小，控制自来水流量；液体药剂配药的搅拌器开关806控制搅拌器109的启停；液体药剂配药加药的加药泵控制开关807控制加药泵117和120的运行频率，控制加药的流量；料仓搅拌器开关808控制带刮刀的搅拌器202的启停；固体药剂配药的搅拌器开关809控制搅拌器207的启停；振动器控制开关810控制振荡器204的运行周期程序；给料机控制开关811控制给料机205的运行频率，控制给料量；固体药剂配药的自来水电动阀控制开关812控制电动阀210开度，控制自来水流量；固体药剂配药加药的加药泵控制开关813控制加药泵216和219的运行频率，控制加药的流量。
通过在线监测数据整套系统自动启动并实时在线调控阻垢剂和酸碱度调节剂的加药量。
阻垢剂启动加药量Q1，根据在线流量计监测的污水流量Q、药剂罐中阻垢剂浓度C1和初步设定的药剂浓度C2确定。
其中：
Q————污水进水流量，m3/h；
C1————药剂罐中阻垢剂浓度，mg/L；
C2————初步设定的药剂浓度，mg/L；
Q1————阻垢剂启动加药流量，L/h。
阻垢剂实时在线调控加药量，根据系统中设定钙阻垢率确定，阻垢率通过在线钙离子检测器408监测原水进水中钙离子浓度C4和加药剂后出水中钙离子浓度C6确定。
其中：
X————阻垢率，％；
C4————进水水中钙离子浓度，mg/L；
C5————加药剂引进的钙离子浓度，mg/L；
C6————出水水中钙离子浓度，mg/L。
酸碱度调节剂启动加药量Q2，根据在线流量计监测的污水流量Q，在线pH计监测的污水的进水pH值(pH初始)和目标pH值(pH目标)，酸碱度调节剂的OH-浓度C3确定。
其中：
Q————污水进水流量，m3/h；
Q1————阻垢剂加药流量，L/h。
pH初始————加阻垢剂后的pH值。
pH目标————程序中设定的目标pH值。
C3————酸碱度调节剂的OH-浓度，mol/L；
Q2————酸碱度调节剂启动加药流量，L/h。
酸碱度调节剂实时在线调控加药量，在线pH计检测器监测出水pH值确定。
液体自动配药加药单元1通过第一三通413与絮凝预处理的污水主管415相连；固体自动配药加药单元2通过第二三通414与絮凝预处理的污水主管415相连。
第一三通413和第二三通414的安装位置保持足够的间距，第二三通414和缓冲罐406安装位置保持足够的间距，根据污水与药剂的混合和作用的时间T、污水主管415的管径D、污水流量Q，确定具体间距S。
其中：
T————时间，s；
Q————流量，m3/h；
S————距离，m；
D————管直径，m。
本发明的工作原理：
在使用时，通过设置投加消石灰和阻垢剂的复合药剂装置，并且选择合适的药剂投加位置，有效避免管路结垢污堵的风险；通过分别设置液体、固体自动配药加药装置保证药剂的有效性，保证安全，降低人工成本；在进水泵前加过滤网除去污水中的悬浮物，减少或避免泵堵，泵坏、管路污堵、污水泄漏等风险；设置在线压力表、流量计、钙离子检测器、pH计，根据自动采集数据实现水质水量和处理效果的在线监测，根据在线监测结果实时连续自动调节控制投加药剂的浓度，达到酸碱度控制和阻垢的效果；通过过滤、投加复合药剂、自动配药加药、在线监控、在线调节等保证污水絮凝预处理长周期稳定连续运行，保证絮凝效果，提高处理效率。
综上所述：该一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，通过信号输入单元5、现场数据处理单元6、远程数据处理单元7和信号输出单元8之间的配合，解决了污水的水质、水量变化较大，每天都会明显变化。为了实现污水系统的稳定连续运行，为了在提高污水的处理效率的同时做到节能减排、降本增效，需要在污水处理过程中连续或定期投加药剂，并对其处理效果进行实时监测，根据水质水量监测结果自动实时调控药剂的投加浓度，达到酸碱度控制效果，同时满足阻垢要求等，实现系统的长期连续稳定运行。这些都需要一套行之有效的自动控制手段来实现的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，包括执行装置和自动控制系统，其中所述执行装置包括液体自动配药加药单元(1)、固体自动配药加药单元(2)、原水进水单元(3)、处理效果在线监测单元(4)，所述自动控制系统包括信号输入单元(5)、现场数据处理单元(6)、远程数据处理单元(7)、信号输出单元(8)，所述液体自动配药加药单元(1)的药剂原液储罐(101)设有搅拌器(102)保证药剂的均匀，所述手动阀(105)、电动阀(106)、流量计(107)用于配药时加药剂原液；
所述液体自动配药加药单元(1)的配药罐(108)设有搅拌器(109)保证配药浓度的稳定，所述排空阀(114)用于配药罐(108)的排空清洗，所述药剂原液储罐(101)通过手动阀(105)、电动阀(106)、流量计(107)与配药罐(108)相连，所述手动阀(111)、电动阀(112)、流量计(113)与配药罐(108)相连，所述药剂原液储罐(101)位于配药罐(108)上方，所述配药罐(108)底部设有手动阀(116)、(118)、(119)、(121)，加药泵(117)和(120)，流量计(122)；
所述固体自动配药加药单元(2)的固体药剂料仓(201)设有带刮刀的搅拌器(202)、振荡器(204)、料位计(203)、给料机(205)，所述固体自动配药加药单元(2)的配药罐(206)设有搅拌器(207)，所述排空阀(212)用于配药罐(206)的排空清洗，所述固体药剂料仓(201)通过给料机(205)与配药罐(206)相连，所述手动阀(209)、电动阀(210)、流量计(211)与配药罐(206)相连，所述配药罐(206)底部设有手动阀(214)、(215)、(217)、(218)、(220)，所述固体配药加药单元(2)的自来水出口端设有手动阀(209)和(222)，手动阀(209)用于固体配药，手动阀(222)用于加药泵(216)和(219)的清洗；
原水进水单元(3)设有手动阀(310)、(312)、(316)、(318)，进水泵(311)和(317)，两套进水系统保证进水的连续运行，原水进水单元(3)设有排空阀(319)用于缓冲罐(306)的排污，溢流口(320)避免污水外泄，保证安全。
2.如权利要求1所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：所述处理效果在线监测单元(4)包含絮凝池(412)，所述絮凝池(412)设有压力表(401)和(405)，所述缓冲罐(406)设有pH计(407)、泄压阀(409)、溢流口(410)和手动阀(411)实现pH计(407)。
3.如权利要求2所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：所述液体自动配药加药单元(1)的液体药剂管(123)通过第一三通(413)与絮凝预处理的污水主管(415)相连，所述固体自动配药加药单元(2)的固体药剂管(223)通过第二三通(414)与絮凝预处理的污水主管(415)相连，所述第一三通(413)和第二三通(414)的安装位置保持足够的间距，第二三通(414)和pH计(407)安装位置保持足够的间距。
4.如权利要求1所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：所述信号输入单元(5)设进水流量传感器(501)设定并在线监测进水流量，进水压力传感器(502)和出水压力传感器(503)在线监测管路是否污堵，进水钙离子浓度传感器(504)在线监测进水钙离子浓度，确定阻垢剂初始投加量，出水钙离子浓度传感器(505)在线监测出水钙离子浓度，确定阻垢率，调整阻垢剂投加量，保证阻垢率≥98％，进水pH传感器(506)在线监测进水pH值，确定调酸碱度时药剂的初始投加量，出水pH传感器(507)在线监测预处理后污水的酸碱度，监测预处理效果，精确调控调酸碱度药剂的用量，药剂原液的液位传感器(508)设定并监测药剂原液储罐(101)的液位的变化，设定高低液位防止过量加药，保证药量不足时及时加药，药剂原液的流量传感器(509)设定并监测配药时药剂原液的流量。
5.如权利要求4所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：液体药剂配药的自来水流量传感器(510)设定并监测自来水流量，液体药剂配药的液位传感器(511)设定并监测配药罐(108)的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药，通过药剂原液的流量传感器(509)、液体药剂配药的自来水流量传感器(510)、液体药剂配药的液位传感器(511)实现液体药剂的在线自动配药。液体药剂配药加药的流量传感器(512)设定并监测向污水主管(415)的加药量，料位传感器(513)设定并监测料仓(201)的料位的变化，设定高低料位防止过量上料，保证固体料不足时及时上料，固体药剂配药的自来水流量传感器(514)设定并监测自来水流量，固体药剂配药的液位传感器(515)设定并监测配药罐(206)的液位变化，设定高低液位防止过量配药，保证药量不足时及时配药，固体药剂配药加药的流量传感器(516)设定并监测向污水主管(415)的加药量。
6.如权利要求1所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：所述信号输出单元(8)设原水抽水泵开关(801)控制原水抽水泵(302)和(304)的启停，进水泵控制开关(802)控制进水泵(311)和(317)的运行频率，控制流量，药剂原液的搅拌器开关(803)控制搅拌器(102)的启停，药剂原液电动阀控制开关(804)控制电动阀(106)的开度大小，控制药剂原液的流量，液体药剂配药的自来水电动阀控制开关(805)控制电动阀(112)的开度大小，控制自来水流量，液体药剂配药的搅拌器开关(806)控制搅拌器(109)的启停。
7.如权利要求6所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：液体药剂配药加药的加药泵控制开关(807)控制加药泵(117)和(120)的运行频率，控制加药的流量，料仓搅拌器开关(808)控制带刮刀的搅拌器(202)的启停，固体药剂配药的搅拌器开关(809)控制搅拌器(207)的启停，振动器控制开关(810)控制振荡器(204)的运行周期程序，给料机控制开关(811)控制给料机(205)的运行频率，控制给料量，固体药剂配药的自来水电动阀控制开关(812)控制电动阀(210)开度，控制自来水流量，固体药剂配药加药的加药泵控制开关(813)控制加药泵(216)和(219)的运行频率，控制加药的流量。
8.如权利要求4所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：通过在线监测数据整套系统自动启动并实时在线调控阻垢剂和酸碱度调节剂的加药量。
所述阻垢剂启动加药量Q1，根据在线流量计监测的污水流量Q、药剂罐中阻垢剂浓度C1和初步设定的药剂浓度C2确定。
其中：
Q————污水进水流量，m3/h；
C1————药剂罐中阻垢剂浓度，mg/L；
C2————初步设定的药剂浓度，mg/L；
Q1————阻垢剂启动加药流量，L/h。
所述阻垢剂实时在线调控加药量，根据系统中设定钙阻垢率确定，阻垢率通过在线钙离子检测器(408)监测原水进水中钙离子浓度C4和加药剂后出水中钙离子浓度C6确定。
其中：
X————阻垢率，％；
C4————进水水中钙离子浓度，mg/L；
C5————加药剂引进的钙离子浓度，mg/L；
C6————出水水中钙离子浓度，mg/L。
所述酸碱度调节剂启动加药量Q2，根据在线流量计监测的污水流量Q，在线pH计监测的污水的进水pH值(pH初始)和目标pH值(pH目标)，酸碱度调节剂的OH-浓度C3确定。
其中：
Q————污水进水流量，m3/h；
Q1————阻垢剂加药流量，L/h。
pH初始————加阻垢剂后的pH值。
pH目标————程序中设定的目标pH值。
C3————酸碱度调节剂的OH-浓度，mol/L；
Q2————酸碱度调节剂启动加药流量，L/h。
所述酸碱度调节剂实时在线调控加药量，在线pH计检测器监测出水pH值确定。
9.如权利要求1所述的一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置，其特征在于：所述液体自动配药加药单元(1)通过第一三通(413)与絮凝预处理的污水主管(415)相连；固体自动配药加药单元(2)通过第二三通(414)与絮凝预处理的污水主管(415)相连。
所述第一三通(413)和第二三通(414)的安装位置保持足够的间距，第二三通(414)和所述缓冲罐(406)安装位置保持足够的间距，根据污水与药剂的混合和作用的时间T、污水主管(415)的管径D、污水流量Q，确定具体间距S。
其中：
T————时间，s；
Q————流量，m3/h；
S————距离，m；
D————管直径，m。
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|---|---|---|---|
| CN202211236553.8A CN115583700A (zh) | 2022-10-10 | 2022-10-10 | 一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置 |
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| CN202211236553.8A CN115583700A (zh) | 2022-10-10 | 2022-10-10 | 一种污水系统的低成本絮凝预处理自动控制装置 |
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| CN115583700A true CN115583700A (zh) | 2023-01-10 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116841235A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-10-03 | 小鲲智能技术(广州)有限公司 | 用于污水处理的药剂管理系统及管理方法 |
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- 2022-10-10 CN CN202211236553.8A patent/CN115583700A/zh not_active Withdrawn
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