CN219636977U - 一种基于plc控制的磁循环混凝装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，为解决现有磁循环混凝设备多占地面积较大或能耗较高的问题；本实用新型包括反应池、磁鼓分离器、太阳能供电系统和PLC控制系统；反应池由混凝池和絮凝池组成，混凝池和絮凝池下部均为沉淀区，混凝池与絮凝池由隔板隔开，在两个沉淀区中部开口连通；混凝池上部连接有管道混合器，絮凝池上部连接有出水管，管道混合器和出水管处设有水质采集系统；管道混合器上部连接有PAC投加系统，混凝池上部连接有磁投加系统，絮凝池上部连接有PAM投加系统；磁鼓分离器连接在混凝池的下端；本实用新型结构简单合理，混凝高效，占地面积小，无需额外提供能源，能实现自动化、智能化运行控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及水处理技术领域，具体为一种基于PLC控制的磁循环混凝装置。
背景技术
随着经济和工业快速发展，生产废水的排放量急剧增加，废水直接排入环境将导致生物死亡，严重影响生态环境与生态系统。现有水资源日趋紧张，将污废水进行深度处理后作为再生资源，进行污水资源化利用是必然的发展趋势。
废水物理处理技术包括混凝、吸附、膜法等。混凝沉淀是水处理中常用的技术，也是去除废水中固体悬浮物及可溶性物质最为经济可行的方法。通过向污水加入混凝剂使水中悬浮颗粒物脱稳产生细小絮体，再加入絮凝剂对胶体微粒凝聚，并通过胶体微粒对其他污染物产生吸附和连接作用形成较大的聚集体沉淀下来，使污水变澄清。混凝沉淀能够有效去除水体中的悬浮颗粒、胶体杂质及部分无机、有机污染物，但存在混凝剂絮凝剂使用量大、COD去除率不高、协同作用不明显、占地面积大等缺点。此外，混凝效果还受温度、浊度、污染物成分等诸多因素影响。温度低于10℃以下，严重抑制混凝效率，絮体形成缓慢，结构松散，不易沉降分流，同时有机物去除率也被削弱。低浊度污水中颗粒物浓度较低，形成的絮体松散，需要的沉淀时间较长，效果不理想，对下游工艺如沉淀、过滤、消毒、膜处理及生物处理等影响较大，进而影响最终出水水质。
为提高混凝效果和沉降效率，缩短处理时间，现有技术采用了在常规混凝池中投加磁粉的工艺，使得水体中混凝剂、磁粉和污染物絮凝结合在一起，形成大体积的絮凝体，快速沉降，进而提高悬浮物去除效率。磁混凝磁分离净化废水工艺系统采用磁力吸附分离净化原理，通过转动的磁鼓回收磁种，实现重复利用；然而磁混凝净化工艺需要通过向污水中投加混凝剂(PAC)、磁种、助凝剂(PAM)，发生混凝反应，使污染物与磁种结合形成磁性絮体，实现污水净化，该工艺系统需控制设备较多，能源消耗提升，且现有设备多占地面积较大或为实现自动化、智能化运行能耗较高，例如公开号为CN115231762A，名称为一种基于磁混凝水处理系统的控制方法的发明专利申请，其说明书附图2即公开了一种磁混凝磁分离净化废水工艺系统，该系统能够实现自动加药、快速沉降、磁种回收等操作，但分设的沉淀装置导致占地面积大，多个搅拌装置也进一步增加了能耗。因此，亟需一种基于PLC控制的磁循环混凝装置来解决这些问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，以解决现有磁循环混凝设备多占地面积较大或能耗较高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，包括反应池、磁鼓分离器、太阳能供电系统和PLC控制系统；反应池由混凝池和絮凝池组成，混凝池上部为混合区，下部为沉淀区，其中混合区中部处沿池内壁设有一圈漏斗状旋流板；絮凝池的下部也设有沉淀区，两个沉淀区下部均呈漏斗形；混凝池与絮凝池之间由隔板隔开，隔板在两个沉淀区中部开口连通混凝池与絮凝池；混凝池和絮凝池分别设有搅拌器；混凝池上部连接有管道混合器用于进水，絮凝池上部连接有出水管，管道混合器和出水管处分别设有水质采集系统；管道混合器上部位于其水质采集系统与混凝池之间处设有PAC加药口并连接有PAC投加系统，混凝池上部开设有磁种加药口并连接有磁投加系统，絮凝池上部开设有PAM加药口并连接有PAM投加系统；磁鼓分离器的进口端连接在混凝池的下端，其磁种回流管连接至磁投加系统用于回收利用磁种，磁鼓分离器和絮凝池分别设有污泥排出管用于排泥；PLC控制系统用于接收水质采集系统的信号和控制执行模块，太阳能供电系统用于给水质采集系统、执行模块和PLC控制系统供电，执行模块包括PAC投加系统、磁投加系统、PAM投加系统、磁鼓分离器和搅拌器。
优选的，水质采集系统包括电导率传感器、氯离子传感器、浊度传感器、SS传感器、COD传感器、NH3-N传感器、BOD传感器、远传泥位计和A/D转换器，水质采集系统中的传感器检测信息通过A/D转换器输入PLC控制系统。
优选的，PLC控制系统包括PLC控制器、管理计算机和人机对话装置，PLC控制器通过RS232通讯接口与管理计算机相连接，PLC控制器通过RS485与人机对话装置相连接。
优选的，混凝池内设有磁种加药管，其上端进口连接磁种加药口，絮凝池内设有PAM加药管，其上端进口连接PAM加药口，磁种加药管和PAM加药管的下端分别设有闭合布药环管，两个闭合布药环管分别绕设在两个搅拌器外周，闭合布药环管上均匀开设有多个出药孔。
优选的，磁鼓分离器包括进料仓、磁分离磁鼓、磁棒、磁种收集区和非磁性污泥收集区，进料仓通过管道连通混凝池的沉淀区，用于收集含水磁性絮体污泥转移至磁分离磁鼓外缘；磁棒的表磁强度大于磁分离磁鼓，用于通过磁力差让聚集于磁分离磁鼓外缘的污泥向磁棒移动，并使得磁棒上吸附的磁种落入磁种收集区，非磁性污泥落入污泥收集区；磁种收集区通过磁种回流管与磁投加系统连接，污泥收集区连接污泥排出管用于排泥。
优选的，太阳能供电系统包括太阳能光伏装置和蓄电池，太阳能光伏装置包括太阳能光伏板和光伏板控制器，太阳能光伏板通过光伏板控制器与蓄电池连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、该基于PLC控制的磁循环混凝装置，具有设计合理、结构简单、占地面积小、运行控制方便、适用性强、混凝高效的优点，可以通过PLC实现水质信息的实时监测采集，节省人力物力财力，能够产生较好的经济效益、环境效益和生态效益，助力“双碳”目标的实现。
2、该基于PLC控制的磁循环混凝装置，采用磁鼓分离器实现大部分磁粉循环使用，通过磁粉强化混凝，使磁粉、药剂与污水充分混合，固液分离速度快，有利于缩短混凝时间，提高混凝效率，系统占地少、施工周期短，系统集成化程度高，易实现混凝技术的自动化、智能化运行控制。
3、该基于PLC控制的磁循环混凝装置，采用太阳能供电，且耗电设备相对现有磁混凝技术较少，所需太阳能光伏板面积有所减少，能满足对于占地面积和能耗的需求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的旋流板的一种实施方式的俯视结构示意图；
图3为本实用新型的PLC控制系统示意图；
图4为本实用新型的磁鼓分离器的一种实施方式的结构示意图；
图中：1、太阳能光伏装置；1001、太阳能光伏板；1002、光伏板控制器；2、蓄电池；3、管道混合器；4、水质采集系统；5、PAC投加系统；6、反应池；7、混凝池；71、旋流板；8、絮凝池；9、隔板；10、磁鼓分离器；101、进料仓；102、磁分离磁鼓；103、磁棒；104、磁种收集区；105、非磁性污泥收集区；11、磁投加系统；111、磁种加药管；12、PAM投加系统；121、PAM加药管；13、搅拌器；14、PLC控制系统。
具体实施方式
如图1所示，一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，包括反应池6、磁鼓分离器10、太阳能供电系统和PLC控制系统14；
反应池6由混凝池7和絮凝池8组成，混凝池7上部为混合区，下部为沉淀区，其中混合区中部处沿池内壁设有一圈漏斗状旋流板71，具体可参阅图2，旋流板71的结构可以为由多个均匀布置的单板组成的整体呈漏斗状的板组，例如4-10个，漏斗状结构设计有助于形成旋流，增加磁粉、药剂与污水混合接触反应时间，从而提升有限空间内的反应效率；絮凝池8的下部也设有沉淀区，两个沉淀区下部均呈漏斗形；混凝池7与絮凝池8之间由隔板9隔开，隔板9在两个沉淀区中部开口连通混凝池7与絮凝池8；混凝池7和絮凝池8分别设有搅拌器13，促进溶液反应混凝；
混凝池7上部连接有管道混合器3用于进水，絮凝池8上部连接有出水管，管道混合器3和出水管处分别设有水质采集系统4；
管道混合器3上部位于其水质采集系统4与混凝池7之间处设有PAC加药口并连接有PAC投加系统5，混凝池7上部开设有磁种加药口并连接有磁投加系统11，絮凝池8上部开设有PAM加药口并连接有PAM投加系统12；
磁鼓分离器10的进口端连接在混凝池7的下端，其磁种回流管连接至磁投加系统11用于回收利用磁种，磁鼓分离器10和絮凝池8分别设有污泥排出管用于排泥，具体可排至污泥调节池；
参阅图3，PLC控制系统14用于接收水质采集系统4的信号和控制执行模块，太阳能供电系统用于给水质采集系统4、执行模块和PLC控制系统14提供绿色清洁的电能，执行模块包括PAC投加系统5、磁投加系统11、PAM投加系统12、磁鼓分离器10和搅拌器13。
水质采集系统4包括电导率传感器、氯离子传感器、浊度传感器、SS传感器、COD传感器、NH3-N传感器、BOD传感器、远传泥位计和A/D转换器，水质采集系统4中的传感器检测信息通过A/D转换器输入PLC控制系统14。
PLC控制系统14包括PLC控制器、管理计算机和人机对话装置，PLC控制器通过RS232通讯接口与管理计算机相连接，PLC控制器通过RS485与人机对话装置相连接，用于人机交互式对话处理混凝装置输入输出信息。
在一种较优的实施方式中，混凝池7内设有磁种加药管111，其上端进口连接磁种加药口，絮凝池8内设有PAM加药管121，其上端进口连接PAM加药口，磁种加药管111和PAM加药管121的下端分别设有闭合布药环管，两个闭合布药环管分别绕设在两个搅拌器13外周，即搅拌器13从环管中间穿过，闭合布药环管上均匀开设有多个出药孔；通过向混凝池7均匀投加磁粉强化混凝，使得磁粉、药剂与废水充分混合反应，形成较大的磁粉团絮，缩短混凝时间，提高混凝效率，絮凝池8投加PAM使得药剂、磁粉与溶液充分均匀混合，形成致密磁性絮团，进一步提高混凝效果，最终经排水口流出，进入后续处理环节，从而达到污水净化的目的。
参阅图4，磁鼓分离器10一般包括进料仓101、磁分离磁鼓102、磁棒103、磁种收集区104和非磁性污泥收集区105，进料仓101通过管道连通混凝池7的沉淀区，用于收集含水磁性絮体污泥转移至磁分离磁鼓102外缘；磁棒103的表磁强度大于磁分离磁鼓102，用于通过磁力差让聚集于磁分离磁鼓102外缘的污泥向磁棒103移动，并使得磁棒103上吸附的磁种落入磁种收集区104，非磁性污泥落入污泥收集区105；磁种收集区104通过磁种回流管与磁投加系统11连接，污泥收集区105连接污泥排出管用于排泥；
具体的，磁鼓分离器10的进料仓101安装有进料叶轮，磁分离磁鼓102和进料叶轮同步转动，含磁性絮体污泥经过进料叶轮均匀搅拌后从进料仓101进入磁分离磁鼓102，磁分离磁鼓102出料处设置刮渣板和磁棒103，磁性絮体聚集于磁分离磁鼓102的外缘，刮渣板用于卸下磁分离磁鼓102的磁性絮体；磁棒103的表磁强度大于磁分离磁鼓102的表磁强度，形成磁力差，聚集于磁分离磁鼓102外缘的磁性絮体中的磁种受到磁棒103的磁力吸引而向磁棒103一侧跳汰移动，非磁性污泥不受磁力吸附，排到污泥收集区105。
进一步的，磁棒103和磁分离磁鼓102之间设置挡渣网，阻止非磁性污泥随磁种向磁棒103移动；磁棒103和磁种收集区104之间设置卸渣板，卸渣板与机体固定连接，并与磁棒103匹配，卸渣板刮除转动的磁棒103吸附的磁种，磁种落入磁种收集区104，完成磁性絮体从含水污泥中分离。
此外，如图1所示，太阳能供电系统可采用市面常见的方式，例如包括太阳能光伏装置1和蓄电池2，太阳能光伏装置1包括太阳能光伏板1001和光伏板控制器1002，太阳能光伏板1001通过光伏板控制器1002与蓄电池2连接。
本混凝装置的操作过程可包括：生产废水进入管道混合器，通过进水口前端设置的水质采集系统检测采集水质信息，并通过A/D转换器传输至PLC控制器；当水质浓度达到设定高限值后，PLC控制器启动执行模块，自动打开PAC投加系统、磁投加系统、PAM投加系统和搅拌器，废水依次经过混凝、磁强化混凝及絮凝实现悬浮物的分离去除；当沉淀区泥位达到设定高度后，PLC控制器启动执行模块，自动打开电动阀和磁鼓分离器，分离并回收污泥中的磁性絮体；收集的磁种通过磁回流管道输送至磁投加系统；污泥及泥水排放至污泥调节池；反应过程中，通过PLC控制系统的水质采集系统实时检测絮凝池出水口附近的水质信息，并将检测信息经A/D转换器传输至PLC控制器，当反应时间、水质浓度达到设定低限值后，处理后的水经过絮凝池出水口排出。本混凝装置可用于工业废水处理，处理后的水可作为中水回用。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，其特征在于：包括反应池(6)、磁鼓分离器(10)、太阳能供电系统和PLC控制系统(14)；
反应池(6)由混凝池(7)和絮凝池(8)组成，混凝池(7)上部为混合区，下部为沉淀区，其中混合区中部处沿池内壁设有一圈漏斗状旋流板(71)；絮凝池(8)的下部也设有沉淀区，两个沉淀区下部均呈漏斗形；混凝池(7)与絮凝池(8)之间由隔板(9)隔开，隔板(9)在两个沉淀区中部开口连通混凝池(7)与絮凝池(8)；混凝池(7)和絮凝池(8)分别设有搅拌器(13)；
混凝池(7)上部连接有管道混合器(3)用于进水，絮凝池(8)上部连接有出水管，管道混合器(3)和出水管处分别设有水质采集系统(4)；
管道混合器(3)上部位于其水质采集系统(4)与混凝池(7)之间处设有PAC加药口并连接有PAC投加系统(5)，混凝池(7)上部开设有磁种加药口并连接有磁投加系统(11)，絮凝池(8)上部开设有PAM加药口并连接有PAM投加系统(12)；
磁鼓分离器(10)的进口端连接在混凝池(7)的下端，其磁种回流管连接至磁投加系统(11)用于回收利用磁种，磁鼓分离器(10)和絮凝池(8)分别设有污泥排出管用于排泥；
PLC控制系统(14)用于接收水质采集系统(4)的信号和控制执行模块，太阳能供电系统用于给水质采集系统(4)、执行模块和PLC控制系统(14)供电，执行模块包括PAC投加系统(5)、磁投加系统(11)、PAM投加系统(12)、磁鼓分离器(10)和搅拌器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，其特征在于：所述水质采集系统(4)包括电导率传感器、氯离子传感器、浊度传感器、SS传感器、COD传感器、NH3-N传感器、BOD传感器、远传泥位计和A/D转换器，水质采集系统(4)中的传感器检测信息通过A/D转换器输入PLC控制系统(14)。
3.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，其特征在于：所述PLC控制系统(14)包括PLC控制器、管理计算机和人机对话装置，PLC控制器通过RS232通讯接口与管理计算机相连接，PLC控制器通过RS485与人机对话装置相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，其特征在于：所述混凝池(7)内设有磁种加药管(111)，其上端进口连接磁种加药口，絮凝池(8)内设有PAM加药管(121)，其上端进口连接PAM加药口，磁种加药管(111)和PAM加药管(121)的下端分别设有闭合布药环管，两个闭合布药环管分别绕设在两个搅拌器(13)外周，闭合布药环管上均匀开设有多个出药孔。
5.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，其特征在于：所述磁鼓分离器(10)包括进料仓(101)、磁分离磁鼓(102)、磁棒(103)、磁种收集区(104)和非磁性污泥收集区(105)，进料仓(101)通过管道连通混凝池(7)的沉淀区，用于收集含水磁性絮体污泥转移至磁分离磁鼓(102)外缘；磁棒(103)的表磁强度大于磁分离磁鼓(102)，用于通过磁力差让聚集于磁分离磁鼓(102)外缘的污泥向磁棒(103)移动，并使得磁棒(103)上吸附的磁种落入磁种收集区(104)，非磁性污泥落入非磁性污泥收集区(105)；磁种收集区(104)通过磁种回流管与磁投加系统(11)连接，非磁性污泥收集区(105)连接污泥排出管用于排泥。
6.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的磁循环混凝装置，其特征在于：所述太阳能供电系统包括太阳能光伏装置(1)和蓄电池(2)，太阳能光伏装置(1)包括太阳能光伏板(1001)和光伏板控制器(1002)，太阳能光伏板(1001)通过光伏板控制器(1002)与蓄电池(2)连接。
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