CN116216851A - 一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，涉及水处理技术领域，包括一段反渗透模组和二段反渗透模组，所述一段反渗透模组的进水管道安装有进水电动调节阀、进水流量仪表、进水电导仪表、进水压力仪表、进水温度仪表，所述一段反渗透模组的浓水出水管线和二段反渗透模组的进水管线之间安装有段间压力仪表，所述一段反渗透模组和二段反渗透模组的产水总汇管上安装有产水电动调节阀；本发明通过控制一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀的瞬间通电、快速开启，通过大流量水介质冲刷和清洗反渗透膜浓水侧的高分量有机物离子和金属离子，起到定时、定压清洗浓水侧的作用，减低污堵物聚集和膜上粘接情况，延长使用寿命。

Description

一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统。

背景技术

在煤矿水的处理中，需要用于反渗透膜装置，反渗透膜就是RO膜，RO反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米＝10X-9米)，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，通过高压泵将进水加压后，纯水将由高浓度流向低浓度，由于RO膜的孔径是0.0001微米，一般肉眼无法看到，细菌、病毒是它的5000倍，因此，只有水分子及部分有益人体的矿物离子能够通过，其它杂质及重金属均由浓水管排出，从而使可以透过的纯水和浓水分离；

然而，在反渗透膜装置长时间使用后，RO反渗透膜上容易出现污堵物聚集和膜上粘接情况，使用寿命一般为36个月左右，比较低，后续需要更换，成本高，因此，本发明提出一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，该煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统通过浓水侧大流量的挟带和冲刷作用清除反渗透膜浓水侧的有害物质，从而延长反渗透膜元件的使用寿命，经济效益十分的明显，能带来广泛的社会收益。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，包括一段反渗透模组和二段反渗透模组，所述一段反渗透模组的进水管道安装有进水电动调节阀、进水流量仪表、进水电导仪表、进水压力仪表、进水温度仪表，所述一段反渗透模组的浓水出水管线和二段反渗透模组的进水管线之间安装有段间压力仪表，所述一段反渗透模组和二段反渗透模组的产水总汇管上安装有产水电动调节阀、产水流量仪表、产水电导仪表、产水压力仪表，所述二段反渗透模组的浓水出水管线上安装有浓水压力仪表、浓水电动调节阀；

所述一段反渗透模组输出的浓水汇管上安装有一段浓水外排电磁阀，所述二段反渗透模组输出的浓水汇管上安装有二段浓水外排电磁阀，所述一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀均为常闭状态，通过反渗透机组控制器，控制电磁阀瞬间打开，实现对反渗透模组元件的排污和冲洗作用。

进一步改进在于：所述一段反渗透模组与二段反渗透模组为串联连接，一段反渗透模组的浓水输出为二段反渗透模组的输入。

进一步改进在于：所述一段反渗透模组和二段反渗透模组启动前，系统内充满水，将所述进水电动调节阀的开度预定在50％、产水电动调节阀的开度预定在60％、浓水电动调节阀的开度预定在35％，启动高压泵制水时，随时间调整上述的三台阀门开度，至15分钟后进入到稳态制水工作状态，进水电动调节阀、产水电动调节阀、浓水电动调节阀开度保持稳定。

进一步改进在于：当产水率达到70％，进水量出现波动时，通过进水电动调节阀进行调节，该阀门的调节范围在最终开度的91％±3.5％，当因流量的波动迫使进水电动调节阀超过±3.5％区间时，PLC控制器通知操作人员，采取措施，所述PLC控制器还用于根据进水电动调节阀调节的压力差和进出水流量联动计算得到产水电动调节阀、浓水电动调节阀的调节范围。

进一步改进在于：所述一段反渗透模组和二段反渗透模组的输出浓水侧汇管上均安装斜径三通，且斜径三通用于连接浓水主管、排水支管，所述排水支管用于安装一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀，所述一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀的外侧均安装闸板阀，所述排水支管为常压管道与大气相通，所述一段反渗透模组的浓水出口主管为二段反渗透模组的进水主管，所述段间压力仪表安装在该管道上。

进一步改进在于：当本系统工作时，浓水主管存在带压高浓水流，排水支管在一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀不工作情况下，不存在水且与大气相连，当排水支管在一段浓水外排电磁阀或二段浓水外排电磁阀打开时，排水支管与浓水主管直接相通带压高浓水瞬间排放至地沟，达到对浓水侧的冲刷和清洗的目的。

进一步改进在于：所述一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀采用周期循环工作模式，且一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀的启动依据两种条件，包括定时条件、压差条件，定时条件与压差条件为并行序列的开始，当其中一种条件先满足则阀门进入该执行序列工作。

进一步改进在于：所述定时条件为根据预先设定的时间参数进行周期性工作。

进一步改进在于：所述压差条件为：根据公式计算得到一段压差，将一段压差于设定的压差临界值进行比较，当一段压差大于等于压差临界值则压差1逻辑值为＝true，即逻辑状态为1，

压差条件表达式为＝进水压力-段间压力

压差1判断表达式为＝压差临界值≥压差条件。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过控制一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀的瞬间通电、快速开启，通过大流量水介质冲刷和清洗反渗透膜浓水侧的高分量有机物离子和金属离子，起到定时、定压清洗浓水侧的作用，减低污堵物聚集和膜上粘接情况，延长使用寿命。

2、本发明整个系统的控制工作由PLC控制器完成，并通过仪表系统采集进水管道压力、流量、电导率，出水管道压力、流量、电导率等，通过过程仪表参数连续修正进水、浓水、产水电动调节阀的开度，自动维持系统运行，保证反渗透装置的产水率和脱盐率等功能。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的一段反渗透进出水示意图；

图3为本发明的一段反渗透浓水主管、排水支管示意图示意图；

图4为本发明的V1阀工作周期示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

根据图1、2、3、4所示，本实施例提出了一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，包括一段反渗透模组和二段反渗透模组，所述一段反渗透模组的进水管道安装有进水电动调节阀、进水流量仪表、进水电导仪表、进水压力仪表、进水温度仪表，所述一段反渗透模组的浓水出水管线和二段反渗透模组的进水管线之间安装有段间压力仪表，所述一段反渗透模组和二段反渗透模组的产水总汇管上安装有产水电动调节阀、产水流量仪表、产水电导仪表、产水压力仪表，所述二段反渗透模组的浓水出水管线上安装有浓水压力仪表、浓水电动调节阀；

所述一段反渗透模组输出的浓水汇管上安装有一段浓水外排电磁阀，所述二段反渗透模组输出的浓水汇管上安装有二段浓水外排电磁阀，所述一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀均为常闭状态，通过反渗透机组控制器，控制电磁阀瞬间打开，实现对反渗透模组元件的排污和冲洗作用。

控制进水电动调节阀、产水电动调节阀、浓水电动调节阀，调节产水率，调节除盐率，将产水率控制在70％～75％之间，将除盐率控制在92％～98％之间。

本系统启动前，应充满水，装置管道内局部高点不得有空气；启动前将进水电动调节阀开度预定在50％、产水电动调节阀开度预定在60％、浓水电动调节阀开度预定在35％，启动高压泵，缓慢调整上述的三台阀门入，阀门的全自动开度工作时序如下表所示：

表(1)阀门的全自动开度工作时序表

启动15分钟后进入到稳态制水工作状态，进水电动调节阀、产水电动调节阀、浓水电动调节阀开度基本稳定。

经过上述的电动调节阀门的调整过程，产水率达到70％左右，当进水量有较大波动时可通过进水电动调节阀进行微调，该阀门的微调范围在最终开度的91％的(+3.5％～-3.5％)之间，当因流量的波动迫使进水电动调节阀超过±3.5％区间的时候PLC控制器立即通知操作人员，采取必要的措施，在系统前端的预处理设备进行流量的调整；PLC控制器还用于根据进水电动调节阀调节的压力差和进出水流量联动计算得到产水电动调节阀、浓水电动调节阀的调节范围。

本系统核心特征在于控制一段浓水外排电磁阀V1、二段外排浓水电磁阀V2的开启时间序列，根据反渗透过程仪表的测量结果和进水温度对V1、V2电磁的开启时间进行微调。

以V1进行说明，V2相同：一段反渗透模组的输出浓水侧汇管上安装斜径三通，一段浓水外排电磁阀V1安装在由斜径三通引出的排水支管上，浓水主管直径dn150，排水支管直径dn80；在反渗透装置工作时浓水主管存在带压高浓水，排水支管在V1阀不工作情况下，不存在水及干管且与大气相连，当排水支管在V1阀通电的情况下，排水支管与浓水主管直接相通带压高浓水瞬间排放至地沟，达到对RO反渗透膜浓水侧的冲刷和清洗的目的，见图2、3；

一段浓水外排电磁阀V1，法兰安装，采用先导式阀芯结构，只需很小的电磁吸引力即可控制带压阀芯快速开启关闭；通过调节盘根螺母达到放置阀门泄露的目标，通过手动闸阀控制出水量和出水流速，手动闸阀根据反渗透本身特性预先设定开度，保证V1打开的时候在一段反渗透模组的膜壳内不产生负压，不产生空气穴；

V1采用周期循环工作模式，即反渗透机组满足自动控制要求即可进入该工作模式，见图4所示，启动V1有两种条件，定时条件、压差条件；定时条件与压差条件为并行序列的开始，如那个条件先满足则阀门进入该执行序列工作；定时条件即根据预先设定的时间参数进行周期性工作，如延时T1时间为120分钟、工作T2时间5秒、两个延时3秒时间，T1时间可以通过人机界面系统设置，T1时间可以人为设定也可以根据过程仪表参数自动调节。

定时条件表达式为＝延时T1时间到达AND(V2二段浓水外排电磁阀运行信号取反)

压差条件即根据公式计算得到一段压差，将一段压差于设定的压差临界值进行比较，若一段压差大于等于压差临界值则压差1逻辑值为＝true即逻辑状态为1。

压差条件表达式为＝进水压力-段间压力

压差1判断表达式为＝压差临界值≥压差条件。

实施例二

根据图4所示，本实施例提出了一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，包括V1阀工作过程：

系统控制箱上电，当机组处于自动状态，V1阀进入到“V1阀上电初始阶段”在此阶段电磁阀处于断电、关闭状态。

在“V1阀上电初始状态”，延时2秒钟后V1阀自动进入并行运行选择序列；当延时T1时间到且V2阀处于非运行状态条件满足，V1阀自动进入“V1阀打开工作1”状态，在此状态电磁阀打开进行；当压差1条件满足且V2阀处于非运行状态条件满足，V1阀自动进入“V1阀打开工作2”状态，在“V1阀打开工作1”、“V1阀打开工作2”电磁阀通电打开，迫使反渗透膜浓水侧高浓水瞬间失压，形成高浓水大流量外排，实现反渗透膜浓水侧边缘层的冲刷。

延时T1时间根据反渗透装置的操作习惯确定，目前根据操作习惯将T1时间暂时定位120分钟。

在“V1阀打开工作1”状态，V1阀通电打开，打开时间为T2秒，T2时间主要由生产任务和维护周期决定，如下表所示：T2时间单位为秒

表(2)V1外排电磁阀工作时间(通电时间)T2计算表

在“V1阀打开工作2”状态，V1阀通电打开，打开时间为T3秒，T3时间与多个因素变量相关主要由进水电导率、进水压力决定，如下表所示：T3时间单位为秒

表(3)V1外排电磁阀工作时间(通电时间)T3计算表

上述测定V1阀通电时间T2、V1阀通电时间T3，均在标准状况下20℃测定，当进水温度有变化时按照下表做微动调整，在标准状况加或者减表格中的数据作为T2时间、T3时间的最终值，进行动态调整

表(4)V1外排电磁阀工作时间(通电时间)T2、T3调整表

当T2时间、T3时间到达V1阀状态将要进入“V1阀停止工作1”、“V1阀停止工作2”在此状态电磁阀停止供电，截断外排泄水管道，恢复系统的完全制水功能；当延时3秒到达V1阀状态将要进入“V1阀静暂态1”、“V1阀静暂态2”，当V1阀处于“V1阀静暂态1”、“V1阀静暂态2”状态，延时3秒到达V1阀进入并行序列结束，当V1阀并行序列结束，将自动返回至并行序列开始状态，由此进入周期循环状态。V2阀工作过程与V1阀的描述相同。

该煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统通过控制一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀的瞬间通电、快速开启，通过大流量水介质冲刷和清洗反渗透膜浓水侧的高分量有机物离子和金属离子，起到定时、定压清洗浓水侧的作用，减低污堵物聚集和膜上粘接情况，延长使用寿命，具体为：根据各种仪表的测量值，通过控制器间歇性的打开一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀，迫使反渗透膜浓水侧的高分量有机物离子和金属离子瞬间失去压力，通过浓水侧大流量的挟带和冲刷作用清除反渗透膜浓水侧的有害物质，从而延长反渗透膜元件的使用寿命，经过实际实验测算能延长RO反渗透膜元件的25％使用寿命，平均使用寿命能从原来的36个月提高到45个月，经济效益十分的明显，能带来广泛的社会收益。且本发明整个系统的控制工作由PLC控制器完成，并通过仪表系统采集进水管道压力、流量、电导率，出水管道压力、流量、电导率等，通过过程仪表参数连续修正进水、浓水、产水电动调节阀的开度，自动维持系统运行，保证反渗透装置的产水率和脱盐率等功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，包括一段反渗透模组和二段反渗透模组，其特征在于：所述一段反渗透模组的进水管道安装有进水电动调节阀、进水流量仪表、进水电导仪表、进水压力仪表、进水温度仪表，所述一段反渗透模组的浓水出水管线和二段反渗透模组的进水管线之间安装有段间压力仪表，所述一段反渗透模组和二段反渗透模组的产水总汇管上安装有产水电动调节阀、产水流量仪表、产水电导仪表、产水压力仪表，所述二段反渗透模组的浓水出水管线上安装有浓水压力仪表、浓水电动调节阀；

所述一段反渗透模组输出的浓水汇管上安装有一段浓水外排电磁阀，所述二段反渗透模组输出的浓水汇管上安装有二段浓水外排电磁阀，所述一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀均为常闭状态，通过反渗透机组控制器，控制电磁阀瞬间打开，实现对反渗透模组元件的排污和冲洗作用。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：所述一段反渗透模组与二段反渗透模组为串联连接，一段反渗透模组的浓水输出为二段反渗透模组的输入。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：所述一段反渗透模组和二段反渗透模组启动前，系统内充满水，将所述进水电动调节阀的开度预定在50％、产水电动调节阀的开度预定在60％、浓水电动调节阀的开度预定在35％，启动高压泵制水时，随时间调整上述的三台阀门开度，至15分钟后进入到稳态制水工作状态，进水电动调节阀、产水电动调节阀、浓水电动调节阀开度保持稳定。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：当产水率达到70％，进水量出现波动时，通过进水电动调节阀进行调节，该阀门的调节范围在最终开度的91％±3.5％，当因流量的波动迫使进水电动调节阀超过±3.5％区间时，PLC控制器通知操作人员，采取措施，所述PLC控制器还用于根据进水电动调节阀调节的压力差和进出水流量联动计算得到产水电动调节阀、浓水电动调节阀的调节范围。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：所述一段反渗透模组和二段反渗透模组的输出浓水侧汇管上均安装斜径三通，且斜径三通用于连接浓水主管、排水支管，所述排水支管用于安装一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀，所述一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀的外侧均安装闸板阀，所述排水支管为常压管道与大气相通，所述一段反渗透模组的浓水出口主管为二段反渗透模组的进水主管，所述段间压力仪表安装在该管道上。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：当本系统工作时，浓水主管存在带压高浓水流，排水支管在一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀不工作情况下，不存在水且与大气相连，当排水支管在一段浓水外排电磁阀或二段浓水外排电磁阀打开时，排水支管与浓水主管直接相通带压高浓水瞬间排放至地沟，达到对浓水侧的冲刷和清洗的目的。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：所述一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀采用周期循环工作模式，且一段浓水外排电磁阀、二段浓水外排电磁阀的启动依据两种条件，包括定时条件、压差条件，定时条件与压差条件为并行序列的开始，当其中一种条件先满足则阀门进入该执行序列工作。

8.根据权利要求7所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：所述定时条件为根据预先设定的时间参数进行周期性工作。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿水处理反渗透浓水自动排污延寿系统，其特征在于：所述压差条件为：根据公式计算得到一段压差，将一段压差于设定的压差临界值进行比较，当一段压差大于等于压差临界值则压差1逻辑值为＝true，即逻辑状态为1，

压差条件表达式为＝进水压力-段间压力

压差1判断表达式为＝压差临界值≥压差条件。

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