CN212236781U - 医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备 - Google Patents

Abstract

一种医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，包括纯净水制取装置、纯液桶和二氧化氯气体制取装置，纯液桶与纯净水制取装置的排水口连接，纯液桶与二氧化氯气体制取装置之间连接纯液桶气搅管，纯液桶上部设置有出液管。上述装置，通过纯净水制取装置进行水质净化，制取的纯净水进入纯液桶。二氧化氯消毒液制取装置产生的二氧化氯气体通过纯液桶气搅管进入纯液桶中溶于纯水，生成一定浓度的纯二氧化氯消毒液。本实用新型能够精准制取标准浓度的纯消毒液，采用气液分离和内循环方式制取标准浓度的消毒液，实时在线检测，可随时测量消毒液浓度，使其稳定在一定的范围内，以供客户使用；全程自动化控制，随制随取，自动配比，方便快捷。

Description

医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于公共场所环境消毒的医用型二氧化氯消毒液制取装置，属于二氧化氯消毒液制备技术领域。

背景技术

二氧化氯一般是采用盐酸与氯酸钠(或亚氯酸钠)定量注入到反应罐内，反应罐在加热的情况下发生化学反应生成二氧化氯与氯气。一定浓度的氯酸钠水溶液(或者一定浓度的亚氯酸钠水溶液，A原料)和一定浓度的盐酸(B原料)被定量输送到反应罐内，在一定温度下反应后生成二氧化氯和氯气的气液混合物，经过曝气技术制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，再通过水射器吸入投加到消毒水体中或投加到需要消毒的物体中，完成二氧化氯和氯气的协同消毒、氧化等作用。

现有二氧化氯消毒液的制取都是采用含杂质的自来水，二氧化氯消毒液的纯度和浓度得不到精确控制，不能根据环境状况提供精确浓度的二氧化氯消毒液。

实用新型内容

本实用新型针对现有二氧化氯消毒液制取技术存在的问题，提供一种能够获得精确浓度二氧化氯消毒液的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备。

本实用新型的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，采用以下技术方案：

该装置，包括纯净水制取装置、纯液桶和二氧化氯气体制取装置，纯液桶与纯净水制取装置的排水口连接，纯液桶与二氧化氯气体制取装置之间连接纯液桶气搅管，纯液桶上部设置有出液管。

所述纯净水制取装置包括依次连接的预过滤器、增压泵、第五阀、反渗透单元、第四阀、压力开关和第六阀，反渗透单元的进水侧和出水侧分别通过第一阀和第二阀连接加压罐。

所述二氧化氯气体制取装置包括反应器、A原料罐和B原料罐；反应器内设置有反应釜， A原料罐和B原料罐分别通过泵与反应釜连接；反应器与所述纯液桶和之间连接反应器气搅管，反应器气搅管上连接有循环气泵。

所述出液管上连接出液泵，用于排出制取的消毒液。

所述纯液桶内自下至上依次设置有多个液位计(2-6个)，分别检测多个液位。

所述纯液桶中还设置有在线浓度监测装置，用于对消毒液的浓度进行在线实时检测。所述在线浓度监测装置包括发光二极管和光电池，发光二极管和光电池相对置于一段透明通道的外侧壁上并密封，发光二极管与恒流源电路连接，光电池与光电池放大电路连接，恒流源电路和光电池信号放大电路均与主控电路连接。

所述恒流源电路包括低压差电压调节器U5、三极管Q1、电阻R2和电阻R14，低压差电压调节器U5的ADJ端与输出端通过电阻R2连接所述发光二极管，所述发光二极管通过三极管Q1和电阻R14与主控电路中单片机的连接，控制所述发光二极管的发光或关闭。

所述光电池放大电路包括运算放大器U3、运算放大器U4、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R15和电阻R16，所述光电池与运算放大器U4连接，电阻R12与运算放大器U4输入和输出管脚相连组成I-V电路，将所述光电池接收到的发光二极管光源产生的电流信号转换成电压，运算放大器U4通过电阻R10与运算放大器U3的输入管脚连接，运算放大器U3与电阻R15和电阻R16组成同向放大电路，将信号放大后通过电阻R13输入给主控电路中单片机U1，进行AD转换。

所述主控电路包括单片机U1，单片机U1与光电池放大电路的输出端连接。

所述主控电路还连接基准源电路和通讯电路。

所述基准源电路包括精密带隙基准电压源U2、电阻R1、电阻R5和三极管Q2。精密带隙基准电压源U2控制端与所述主控电路的单片机U1通过电阻R1、电阻R5和三极管Q2连接，精密带隙基准电压源U2输出端连接单片机U1的VREF管脚，给单片机U1内部AD转换提供基准电压。

所述通讯电路包括低功耗半双工收发器芯片U6、电阻R11、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和电容C14。低功耗半双工收发器芯片U6的输入端和控制端与所述主控电路的单片机U1相连，将单片机U1输出的TTL电平转换为RS-485标准电平。与显示屏或控制器进行实时通讯。

所述纯液桶内设置有对在线浓度监测装置冲刷的冲洗管，冲洗管的两端均在纯液桶内，冲洗管在纯液桶外部的部分连接有冲洗泵。

所述反应器内设置反应液位计。所述A原料罐和B原料罐中均设置有液位计，检测A原料的液位。

上述装置还设置有排污管，该排污管与所述纯净水制取装置的废水口通过第三阀连接，通过纯液桶排气阀与纯液桶的排气口连接，通过反应器排气阀与反应器的排气口连接，通过反应器排液阀与反应器的底部连接。

上述装置，通过纯净水制取装置进行水质净化，制取的纯净水进入纯液桶。二氧化氯消毒液制取装置产生的二氧化氯气体通过纯液桶气搅管进入纯液桶中溶于纯水，生成一定浓度的纯二氧化氯消毒液，抽取纯液桶中的消毒纯液供客户使用。

本实用新型能够精准制取标准浓度的纯消毒液，采用气液分离和内循环方式制取标准浓度的消毒液，实时在线检测，可随时测量消毒液浓度，使其稳定在一定的范围内，以供客户使用；全程自动化控制，随制随取，自动配比，方便快捷。

附图说明

图1是本实用新型医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备的整体结构示意图。

图2是本实用新型医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备的运行原理示意图。

图3是本实用新型中在线浓度监测装置的恒流源电路原理图。

图4是本实用新型中在线浓度监测装置的光电池信号放大电路原理图。

图5是本实用新型中在线浓度监测装置的主控电路原理图。

图6是本实用新型中在线浓度监测装置的基准源的原理图。

图7是本实用新型中在线浓度监测装置的通讯电路的原理图。

图中：1.显示屏；2.取液口；3.电控室；4.原料室；5.万向轮；6.排污口；7.供水口；8.柜体；9.第一阀；10.第二阀；11.预过滤器；12.压力开关；13.可加压罐；14.进水口；15.第六阀；16.循环气泵；17.出液泵；18.纯液桶排气阀；19.冲洗泵；20.在线浓度监测装置；21.污水池；22.纯液桶；23.纯液桶气搅管；24.第一液位计；25.第二液位计；26.第三液位计；27.第四液位计；28.反应器排液阀；29.反应器气搅管；30.反应器；31.B液位计；32.A 液位计；33.B原料；34.A原料；35.反应器液位计；36.B液泵；37.A液泵；38.反应釜；39.B 电磁阀；40.A电磁阀；41.反应器排气阀；42.第三阀；43.反渗透单元；44.第四阀；45.第五阀；46.增压泵。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，包括柜体8，柜体8的上部一侧设置有取液口2，另一侧下部设置有排污口6和供水口7；柜体8的底部设置有万向轮5，顶部设置有显示屏1；柜体8内设置有电控室3和原料室4，电控室3和原料室4的开门位于柜体8的前面，电控室3的开门设置于上部。

如图2所示，柜体8内还设置有纯液桶22、反应器30、A原料罐34、B原料罐33和排污管。

纯液桶22中设置有抽水管、冲洗管和净水管，纯液桶22内自下至上依次设置有第一液位计24、第二液位计25、第三液位计26和第四液位计27，分别检测四个液位。纯液桶22中还设置有在线浓度监测装置20，用于对消毒液的浓度进行监测，其具体监测原理在之后将具体说明。抽水管连接出液泵17，用于排出制取的消毒液。冲洗管上连接冲洗泵19且置于纯液桶22的外部，冲洗管的两端均在纯液桶22的下部，其中一端置于在线浓度监测装置20处，对在线浓度监测装置20表面进行冲刷。净水管的一端为进水口14(即设置于柜体8侧面的供水口7)，另一端伸入纯液桶22内，净水管上连接纯净水制取装置连接，该纯净水制取装置包括依次连接在净水管上的预过滤器11、增压泵46、第五阀45、反渗透单元43、第四阀44、压力开关12和第六阀15，反渗透单元43的进水侧和出水侧分别通过第一阀9和第二阀10连接加压罐13。纯净水制取装置也可以采用现有各种结构的纯净水机，净水机中含有加压罐13。纯液桶22的顶部通过纯液桶排气阀18与排污管连接。反渗透单元43的排污口与排污管连接，排污管上连接第三阀42。

纯液桶22和反应器30之间连接纯液桶气搅管23和反应器气搅管29，反应器气搅管29 上连接有循环气泵16。

反应器30内上部设置有反应釜38，反应器30的顶部通过反应器排气阀41与排污管连接，反应器30的底部通过反应器排液阀28与排污管连接。反应器30内设置反应液位计35。反应釜38可采用翻转式反应釜(翻转机构可采用舵机)，以将反应液倒入反应器30内。反应釜38也可采用其它任何结构的反应容器。

A原料罐34通过A液泵37和A电磁阀40与反应釜38连接，A原料罐34中设置有A液位计32，检测A原料的液位。A液位计32可采用干簧管，液位过低时报警线路接通。A原料罐34中的A原料低于A液位时则报警。

B原料罐33通过B液泵36和B电磁阀39与反应釜38连接，B原料罐33中设置有B液位计31，检测B原料的液位。B液位计31采用干簧管，液位过低时报警线路接通。B原料罐33中的B原料低于B液位时则报警。

排污管连接至污水池21，用于收集反应器30产生的废液、反渗透单元43产生的废水以及纯液桶22和反应器30产生的废气。

本实用新型中的在线浓度监测装置20，参见图3、图4、图5、图6和图7，包括发光二极管(图3中的D3为发光二极管)和光电池(图4中的D2为光电池)，发光二极管和光电池相对置于一段透明通道的外侧壁上并密封()，透明通道可以是一段两端开口的玻璃管。发光二极管与恒流源电路连接，光电池与光电池放大电路连接，恒流源电路和光电池信号放大电路均与主控电路连接。

如图3所示，恒流源电路包括低压差电压调节器U5、三极管Q1、电阻R2、电阻R8、电阻R14、电容C3、电容C18和电容C19，D3为发光二极管。低压差电压调节器U5的输入端 VIN通过电阻R8输入5V电压，并通过电容C18接地。ADJ端与输出端VOUT的电压是1.25V，两端(ADJ端与输出端)分别与电阻R2和电容C3相连，发光二极管D3连接电阻R2，可给发光二极管D3提供恒定电流。输出端VOUT通过电容C19接地。发光二极管D3通过三极管Q1 和电阻R14与主控电路中单片机U1连接，可通过单片机U1的输入管脚P2.6控制发光二极管 D3发光或关闭。平时使D3处于关闭状态，检测时开启发光二极管D3发光，可避免发光二极管因长时间工作发热，信号输出漂移问题。

如图4所示，光电池放大电路包括运算放大器U3、运算放大器U4、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R15、电阻R16、电容C1、电容C2、电容C10、电容C11和光电池D2，电阻 R12与运算放大器U4输入和输出管脚相连，组成I-V电路，将光电池接收到的发光二极管光源产生的电流信号转换成电压，然后通过电阻R10与运算放大器U3输入管脚连接。电阻R15、电阻R16和运算放大器U3组成同向放大电路，将信号放大后通过电阻R13输入给主控电路中单片机U1的AOUT管脚，进行AD转换。

如图5所示，主控电路包括单片机U1、电容C5、电容C6、电容C8和电阻R3。单片机 U1的管脚P1.0输入光电池放大电路输出的模拟信号，由单片机U1内部自带的12位ADC，参考电压采用基准源电路的2.5V，转换成的数字信号(即读取的单片机U1的AD数值)作为二氧化氯在线检测电路的测量数值(下面所述计算公式中的(N、D23、D1和D))，通过以下所述的算法，计算出浓度值，由单片机U1串口RX与通讯电路相连，将浓度值发送给显示屏1 或控制器。

二氧化氯浓度计算采用配置三种浓度(一般为0ppm、250ppm、800ppm)的溶液，并获取三种溶液浓度的测量数值和比色计测量数值，通过此三种溶液数据的对比，根据下式(1)计算出系数K，根据下式(2)计算出系数B，然后根据下式(3)计算出被测溶液浓度。

K＝[(D23-N)/B23-(D1-N)/B1]/((D23-D1)/1000)， (1)

B＝[(D23-N)/B23]-[(D23-N)/1000]*K， (2)

Y＝(D-N)/((K*(D-N)/1000)+B))， (3)

其中：

N：基值，为在线检测电路在0ppm浓度溶液中的测量数值；

D23：读数高值，为在线检测电路在高浓度(800ppm)溶液中的测量数值；

B23：比色计读数高值，为比色计在高浓度(800ppm)溶液中的测量数值；

D1：读数中值，为在线检测电路在中浓度(250ppm)溶液中的测量数值；

B1：比色计读数中值，为比色计在中浓度(250ppm)溶液中的测量数值；

Y：实际浓度值，为被测溶液的实际浓度值；

D：采样值，为在线检测电路在被测溶液中的测量数值；

二氧化氯在线检测电路的测量数值(N、D23、D1和D)是通过单片机U1管脚P1.0输入的光电池放大电路输出的模拟信号，由单片机U1内部自带的12位ADC，参考电压采用基准源电路的2.5V，转换成的数字信号，即读取的单片机U1的AD数值。

如图6所示，基准源电路包括精密带隙基准电压源U2、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电容C12、电容C13、电容C14和三极管Q2。精密带隙基准电压源U2输入端与5V电源连接，单片机U1的管脚P1.3通过电阻R1、电阻R5、三极管Q2与精密带隙基准电压源U2控制端连接，可由单片机U1控制基准源输出，输出连接单片机U1的VREF管脚，给单片机U1内部AD 转换提供基准电压。

如图7所示，通讯电路包括低功耗半双工收发器芯片U6、电阻R11、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和电容C14。低功耗半双工收发器芯片U6的输入管脚与单片机U1的RX、 TX信号相连，控制管脚与单片机U1的P0.6相连，可将单片机U1输出的TTL电平转换为RS-485 标准电平，与显示屏1或控制器进行实时通讯。

以上涉及的各种芯片均为现有技术。

检测时，消毒液浓度的变化会影响透光率，发光二极管D3受到光照的程度就会发生变化，光电池D2接收发光二极管D3发出的信号，由在线检测电路中的光电池放大电路将光电池的信号放大后输入给主控电路中单片机U1进行AD转换，转换成的数字信号(即读取的单片机 U1的AD数值)作为二氧化氯在线检测电路的测量数值，单片机U1得出浓度值，由通讯电路将浓度值发送给显示屏1，在显示屏1上实时显示当前消毒液的浓度。由单片机U1控制二氧化氯反应器排入消毒液桶内的二氧化氯气体量。

整个设备可由单片机U1进行控制，各电动部件(各阀门(所有阀门均采用电动阀门)、泵、反应釜的翻转机构等)由继电器作为驱动模块，单片机U1通过485通信单元与在线浓度监测装置20通信，获取纯液的实时浓度，在显示屏1上显示出来，通过对浓度值的判断控制继电器动作来控制相关的泵阀，制取所需浓度的纯液。

上述装置的工作过程如下所述。

首先是通过纯净水制取装置进行水质净化。

启动增压泵46，开启第三阀42、第四阀44、第五阀45和第六阀15。正常产水状态时，由供水口14处进入的水源(自来水)首先经过预过滤器11初步过滤，滤除较大杂质。在增压泵46的作用下通过第五阀45，进入反渗透单元43，过滤掉杂质后的净化水经过第四阀44、压力开关12和第六阀15进入纯液桶22。

当正常产水状态结束时，关闭纯水出口处的第六阀15，打开第二阀10。反渗透单元43 产生的净水通过第二阀10储存于加压罐13中，直到储水压力使得压力开关12被触发，切断供电电路，增压泵46关闭，停止水生产。打开第一阀9，净水由加压罐13通过第一阀9回流到反渗透单元43的进水口处，在反渗透膜表面处移除废水，通过第三阀42进入排污管，排放至污水池21，实现反渗透单元43的反冲洗。

当加压罐13中的储水压力减小到一定值时，压力开关12再次接通供电电路，再次进入正常产水状态，如此循环制水。整个过程自动净水，每次都是人工打开进水，自动清洁，清洁完成后自动恢复原状，以供下次使用。

然后就是按以下过程生成二氧化氯。

A原料罐34中的A原料通过A液泵37和A电磁阀40打入反应釜38中，B原料罐33中的B原料通过B液泵36和B电磁阀39打入反应釜38中，两种原料按比例在反应釜38中反应。反应一定的时间后，将反应釜38内的反应液倒入反应器30中。反应釜38再进行下一次的反应，如此循环。当A原料和B原料的液位过低时报警，进行补充。当反应器液位计35检测到反应器30内液位过高时报警，控制反应器排液阀28开启，排出反应器30中多余残液。

启动循环气泵16，纯液桶22内的气体通过反应室气搅管29进入反应器30，对反应器 30内的反应原液气搅，使反应液进行气液分离，生成的二氧化氯气体通过纯液桶气搅管23 进入纯液桶22中，溶于纯液桶22中的纯水内，生成一定浓度的纯二氧化氯消毒液，实时检测纯液桶22中纯液浓度。通过出液泵17抽取纯液桶22中的消毒纯液供客户使用。

气体在密闭的反应器30和纯液桶22两个容器中通过反应室气搅管29和纯液桶气搅管 23进行循环，纯液桶气搅管23由反应器30中提取气体直接融入纯液桶22中，反应室气搅管29由纯液桶22中提取气体直接进入反应器30中，不与外界空体接触，形成内循环式气液分离。

在线浓度监测装置20实时检测纯液桶22中纯液浓度，通过冲洗泵19定时对在线浓度监测装置20中透明通道的内外表面进行冲洗。第一液位计24、第二液位计25、第三液位计26 和第四液位计27检测纯液桶22内的液位并实时在显示屏上显示，通过检测纯液桶22中的多个液位(四个液位)，实时在显示屏上显示当前剩余量。缺水时控制第六阀15开启自动补水，补满时第六阀15关闭。

反应器排液阀28负责排出反应器中多余残液。通过纯液桶排气阀18和反应器排气阀41 分别排出反应器30和纯液桶22内的多余气体，调整反应器30和纯液桶22内的气压。

本设备在线检测纯液中消毒液浓度并数字化显示，一键式启动，所有参数设定好以后无需更改，启动后自主运行。多个模块合理布局，精准制取二氧化氯消毒液。采用碗式反应釜结构制取消毒液，提高原料转化利用率。在密闭的反应器30和纯液桶22两个容器中进行循环，通过这种内循环式气液分离高效提纯二氧化氯。

Claims (10)

1.一种医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：包括纯净水制取装置、纯液桶和二氧化氯气体制取装置，纯液桶与纯净水制取装置的排水口连接，纯液桶与二氧化氯气体制取装置之间连接纯液桶气搅管，纯液桶上部设置有出液管。

2.根据权利要求1所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述纯净水制取装置包括依次连接的预过滤器、增压泵、第五阀、反渗透单元、第四阀、压力开关和第六阀，反渗透单元的进水侧和出水侧分别第一阀和第二阀连接加压罐。

3.根据权利要求1所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述二氧化氯气体制取装置包括反应器、A原料罐和B原料罐；反应器内设置有反应釜，A原料罐和B原料罐分别通过泵与反应釜连接；反应器与所述纯液桶和之间连接反应器气搅管，反应器气搅管上连接有循环气泵。

4.根据权利要求1所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述纯液桶中还设置有在线浓度监测装置，所述在线浓度监测装置包括发光二极管和光电池，发光二极管和光电池相对置于一段透明通道的外侧壁上并密封，发光二极管与恒流源电路连接，光电池与光电池放大电路连接，恒流源电路和光电池信号放大电路均与主控电路连接。

5.根据权利要求4所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述恒流源电路包括低压差电压调节器U5、三极管Q1、电阻R2和电阻R14，低压差电压调节器U5的ADJ端与输出端通过电阻R2连接所述发光二极管，所述发光二极管通过三极管Q1和电阻R14与主控电路中单片机的连接，控制所述发光二极管的发光或关闭。

6.根据权利要求4所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述光电池放大电路包括运算放大器U3、运算放大器U4、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R15和电阻R16，所述光电池与运算放大器U4连接，电阻R12与运算放大器U4输入和输出管脚相连组成I-V电路，将所述光电池接收到的发光二极管光源产生的电流信号转换成电压，运算放大器U4通过电阻R10与运算放大器U3的输入管脚连接，运算放大器U3与电阻R15和电阻R16组成同向放大电路，将信号放大后通过电阻R13输入给主控电路中单片机U1，进行AD转换。

7.根据权利要求4所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述主控电路包括单片机U1，单片机U1与光电池放大电路的输出端连接。

8.根据权利要求4所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述主控电路还连接基准源电路和通讯电路；所述基准源电路包括精密带隙基准电压源U2、电阻R1、电阻R5和三极管Q2；精密带隙基准电压源U2控制端与所述主控电路的单片机U1通过电阻R1、电阻R5和三极管Q2连接，精密带隙基准电压源U2输出端连接单片机U1的VREF管脚，给单片机U1内部AD转换提供基准电压；所述通讯电路包括低功耗半双工收发器芯片U6、电阻R11、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和电容C14；低功耗半双工收发器芯片U6的输入端和控制端与所述主控电路的单片机U1相连，将单片机U1输出的TTL电平转换为RS-485标准电平。

9.根据权利要求1所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：所述纯液桶内设置有对浓度在线浓度监测装置冲刷的冲洗管，冲洗管的两端均在纯液桶内，冲洗管在纯液桶外部的部分连接有冲洗泵。

10.根据权利要求1所述的医用型公共场所纯二氧化氯消毒液制取设备，其特征是：还设置有排污管，该排污管与所述纯净水制取装置的废水口通过第三阀连接，通过纯液桶排气阀与纯液桶的排气口连接，通过反应器排气阀与二氧化氯气体制取装置的排气口连接，通过反应器排液阀与二氧化氯气体制取装置的底部连接。

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