饮用水用二氧化氯消毒系统的制作方法

1.本发明涉及一种饮用水用二氧化氯消毒系统。


背景技术：

2.为防止病毒、细菌、病原体、原生生物等病原微生物对饮用水的污染，保障供水安全，消毒成为供水处理过程的一个重要环节。
3.早先，氯消毒曾被广泛应用于水处理工艺中，但由于氯消毒所产生的副产物三卤甲烷（thms）、卤乙酸（haas）等均属“三致”物质（治癌、致畸和致突变），因此，人们开始对消毒副产物（dbps）的含量进行限制，甚至禁止使用液氯消毒。而作为一种优良的消毒剂，二氧化氯不仅具有广谱杀菌能力，对饮用水的消毒效果好于液氯，而且净化水过程中不会生成有害的卤代有机物，因而，被认为是可以替代液氯的理想消毒剂。但是，由于二氧化氯不稳定，且腐蚀性很强，不易储存和运输，须现场制备就地使用，因此，开发能够长期自动稳定运行的饮用水用二氧化氯消毒系统，尤其是适用于村庄、社区等小型供水场合的无人值守的二氧化氯消毒系统成为将二氧化氯应用于饮用水消毒的前提。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的需求，本发明的目的在于提供一种适用于小型供水场合的饮用水用二氧化氯消毒系统。
5.为实现上述目的，本发明技术方案如下：一种饮用水用二氧化氯消毒系统，包括二氧化氯制备单元和饮用水供水管路；二氧化氯制备单元包括原料a投加单元、原料b投加单元、反应釜、控制装置，原料a投加单元和原料b投加单元均包括原料桶、连接管路和计量泵，计量泵经连接管路抽吸本投加单元原料桶中的原料并将其投加给反应釜，反应釜中反应产生的二氧化氯与反应残液一起以消毒液的形式实时投入到所述饮用水供水管路中，所述原料桶为密闭结构，其上设置有液位计和单向进气阀，液位计用于实时检测原料桶内的原料液位，单向进气阀用于平衡原料桶的内外压力，两个所述投加单元采用相同形状、规格的原料桶，所述原料a为氯酸钠水溶液或亚氯酸钠水溶液，所述原料b为盐酸，原料a和原料b的初始液位值相同且按体积比1:1进行投加，所述控制装置用于设置所述计量泵的工作参数并控制计量泵的工作；所述饮用水供水管路上设置有压力传感器和流量计，所述控制装置根据所述压力传感器的检测判断供水管路中是否开始供水，并在开始供水时启动计量泵，使计量泵根据所述流量计检测的供水流量向所述反应釜投加相应量的原料a和原料b，控制装置同时实时比较原料a和原料b的液位值，并在原料a和原料b的液位值出现差值且差值达到修正设定值时，开始对至少一个计量泵的流量进行修正，直至原料a和原料b的液位值恢复相同状态，然后控制两个计量泵恢复按预设参数工作。
6.进一步，所述计量泵为隔膜式计量泵，所述控制装置通过改变计量泵的工作频率来修正其流量，当所述液位值差值达到修正设定值时，控制装置通过提高原料液位值高的
所述投加单元的计量泵的工作频率直至所述原料a和原料b的液位值恢复至相同状态，或者，通过降低原料液位值低的投加单元的计量泵的工作频率直至原料a和原料b的液位值恢复至相同状态，或者，通过降低原料液位值低的投加单元的计量泵的工作频率并同时提高原料液位值高的投加单元的计量泵的工作频率来修正两个计量泵的流量，直至原料a和原料b的液位值恢复至相同状态。
7.进一步，所述原料a为浓度7%-8%的亚氯酸钠水溶液，所述原料b为浓度8%-9%的盐酸。
8.进一步，所述原料a为浓度8%的亚氯酸钠水溶液，所述原料b为浓度9%的盐酸。
9.进一步，所述控制装置在所述原料a、原料b的液位值差值超过所述修正设定值并到达故障停机设定值时，停止两个所述计量泵的工作，并发出故障停机报警信号。
10.进一步，所述控制装置预设有原料余量值，并在两种原料或其中之一的液位值下降到原料余量值时，发出补充原料报警信号。
11.进一步，所述反应釜为两端带有端壁的管状，垂直设置，其上端壁上设置有原料输入口，其下端壁上设置有消毒液输出口，所述原料a和原料b在反应釜上方经三通交汇后被送入反应釜，所述反应釜输出口经管路与所述饮用水供水管路的消毒液投入口相连。
12.进一步，所述液位计为超声波液位计或浮球式液位计，所述计量泵的吸液管路插设在所述原料桶中，吸液管路的进口端设置有单向阀，计量泵的输出管路上设置有背压阀。
13.进一步，所述反应釜设置在箱体中，该箱体内设置有用于保持反应釜工作温度的加热装置，或者，反应釜外表面上缠绕有用于保持工作温度的伴热带。
14.进一步，所述控制装置设置有无线发射模块，并通过无线发射模块和无线网络与远程控制中心相连。
15.对于村庄或社区一类的小型用水场合，饮用水消毒所需的二氧化氯量很少，相应地，制备单元中所用的计量泵的流量规格很小，所用的连接管路的内径通常只有3-6mm，而原料桶中并非总是理想的纯净液体，其中有时会随着补充原料带入少量固体杂质，氯酸钠和亚氯酸钠投加管路的内壁上和计量泵的膜片上、进出口内壁上在工作过程中还会慢慢出现氯酸钠、亚氯酸钠结晶，盐酸投加单元的管路中随着环境温度变化也会出现气泡，而一旦原料桶中的固体杂质被吸入流道，或者，原料投加单元的原料投加流道中出现结晶、气泡，都将增加流道的阻力，甚至堵塞流道，妨碍原料的正常投加。
16.在将反应产生的二氧化氯连同反应残液一起以消毒液的形式投入待处理水体中的情况下，如果原料a和原料b未按设定比例投加，不仅会出现反应不充分的情况，降低二氧化氯的转化率，还会导致过多的氯酸根离子或亚氯酸根离子或过多的盐酸进入水体而威胁用水安全，还会导致投入到水体中的二氧化氯的量不足而影响对水体的消毒效果。
17.为了保证原料精确定量投加，虽然可以采用现有带有计量反馈功能的高端计量泵来投加原料，但这种高端计量泵不仅价格昂贵，对工作条件要求苛刻，而且，难以在上述工况下长期稳定的工作。
18.本发明中的二氧化氯制备单元利用设置在原料桶的液位计与普通计量泵相配合来控制原料的投加，不仅使设备对原料的投加具有修正能力，而且，直接利用液位值来反映原料投加量，保证了投加量数据的真实可靠，保证了两种原料的定量定比例投加，同时，结构简单，对工作条件要求低，使得设备能够长期稳定地运行。而采用相同的原料桶盛装两种
原料，并使两种原料在初始液位值相同的情况下按体积比1:1进行投加，在保证两种原料反应充分、迅速、二氧化氯转化率高的同时，极大地方便了对两种原料投加量的比较，简化了的控制装置的控制程序，也方便了管理人员对原料投加状况的直观检查，方便了两种原料的后续补充。而将二氧化氯连同反应残液一起作为消毒液投入到水体中，既满足对水体消毒的要求，又简化了整个系统的工作过程，保持了整个系统构造的简洁。
19.由于从反应釜输出的消毒液具有很强的腐蚀性，而在管路维修或二氧化氯制备单元补充原料时，饮用水供水管路会停止供水，此时如果向供水管路中投入消毒液，将造成管路的腐蚀损坏，因此，设置专门的压力传感器来检测供水管路是否供水，可避免此种情况的发生。而供水管路中的供水流量并非一成不变，通过设置流量计来检测供水流量，可实现二氧化氯的按需投加。
20.两种原料的反应速度、二氧化氯产率与原料溶液的浓度和投加比例密切相关，采用7%-8%的亚氯酸钠水溶液和8%-9%的盐酸作为原料，并将二者按体积比1:1投加，可使二者反应迅速、充分，并获得95%以上的产率，实现二氧化氯生产的连续作业，实现对流动水体的连续消毒。
21.在计量泵的输出管路上设置背压阀不仅能够消除下游压力波动对计量泵稳定工作的影响，而且，能够防止在计量泵停止工作的情况下原料桶中的原料因虹吸而被吸入水体。在计量泵吸液管路的进口处设置单向阀，能够防止计量泵和管路中的原料回流原料桶，并与背压阀一起在计量泵停止工作的情况下，使计量泵及其上下游管路中始终充满原料溶液，延缓氯酸钠或亚氯酸钠的析出。
22.用于村庄或社区饮用水消毒的二氧化氯制备装置通常安装在无人值守的环境中，利用无线发射模块将其与远程控制中心相连，能够极大地方便工作人员对分布在多点的多个二氧化氯制备装置进行监控，实时了解装置的工作状态，及时根据供水情况变化调整装置的工作参数，及时排出故障、补充原料。
附图说明
23.图1为本发明结构示意图。
24.图中：1原料桶一，2原料桶二，3反应釜，4计量泵一，5计量泵二，6浮球式液位计，6.1液位计杆体，6.2液位计浮球，7单向进气阀，8单向阀，9背压阀，10原料桶盖，11反应釜箱体，12压力传感器，13手动阀门，14电控阀一，15电控阀二，16流量计。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本发明进行说明。
26.图1所示为本发明饮用水用二氧化氯消毒系统的一个示例。
27.如图中所示，该示例中的饮用水用二氧化氯消毒系统包括二氧化氯制备单元和饮用水供水管路，饮用水供水管路上设置有取水口、消毒液投入口、流量计16；二氧化氯消毒系统包括反应釜3、位于反应釜3左侧的原料a投加单元、位于反应釜3右侧的原料b投加单元、控制装置；原料a投加单元包括原料桶一1、计量泵一4及其上下游的连接管路，计量泵一4进口侧的吸液管路插装在原料桶一1中，其进口处设置有单向阀8，计量泵一4出口侧的连接管路上设置有背压阀9，原料桶一1中盛装有原料a，计量泵一4抽吸原料桶一1中的原料a
并将其沿图中上方左侧箭头所指方向输送给反应釜3，原料桶一1为密闭结构，其顶壁上插装设置有浮球式液位计6，液位计浮球6.2漂浮在原料a的液面上，并随液面升降沿液位计杆体6.1移动，原料桶一1的顶壁上还设置有单向进气阀7和原料桶盖10，液位计6用于实时检测原料桶一1内的原料a的液位，并将检测信号传输给控制装置，在原料a液面下降时，外部空气经单向进气阀7进入原料桶一1，以使原料桶一1的内外压力保持平衡；原料b投加单元与原料a投加单元的构造相同，原料桶二2的形状、规格与原料桶一1相同，计量泵二5抽吸原料桶二2中的原料b并将其沿图中上方右侧箭头所指方向输送给反应釜3；原料a为浓度8%的亚氯酸钠水溶液，原料b为浓度9%的盐酸，亚氯酸钠水溶液和盐酸的初始液位值相同，二者按体积比1:1进行投加。
28.反应釜3为两端带有端壁的管状，垂直设置，其上端壁上设置有原料输入口，其下端壁上设置有消毒液输出口，原料a和原料b的投加管路在反应釜3的上方经三通与反应釜3的输入管路相连，反应釜3消毒液输出口分别经管路与饮用水供水管路上的取水口和消毒液投入口相连，其中，与取水口相连管路上依次设置有电控阀一14、压力传感器13和单向阀，与消毒液投入口相连的管路上设置有电控阀二15，同时，反应釜3消毒液输出口还单独设置有排液口，排液口处设置有手动阀门13。
29.将原料a和原料b经三通在反应釜3上方交汇再输入反应釜3，使得采用垂直设置的简单的管状结构的反应釜即可使两种原料随着向下流动完成反应并在反应釜下端形成所需的消毒液。
30.反应釜3安装在箱体11（图中虚线所示）中，箱体11内设置有加热装置（图中未示出），或者，在反应釜3的外表面缠绕伴热带（图中未示出），以使反应釜3保持适当的工作温度。
31.原料桶一1、原料桶二2的容量为100升，计量泵一4和计量泵二5为隔膜式计量泵。
32.工作时，首先向原料桶一1加入亚氯酸钠水溶液，向原料桶二2中加入相同体积的盐酸，并根据饮用水水体情况选择所需投入的二氧化氯剂量，再根据所选择的二氧化氯剂量通过控制装置设置计量泵一4和计量泵二5的工作频率，然后，打开电控阀一14和电控阀二15，当压力传感器12检测的压力反映供水管路开始供水时，控制装置启动两个计量泵工作，两个计量泵即开始根据流量计16检测的供水流量向反应釜3中投加相应量的原料a和原料b，反应釜3产生的消毒液即开始被投入到供水水体中。
33.为了保证投入饮用水水体中的二氧化氯的剂量符合饮用水消毒标准的要求，开始时，应进行试消毒，并对试消毒的水体的消毒效果进行检测，然后根据检测结果将两个计量泵的工作频率调节到适当数值，此后，消毒系统即可正式对饮用水水体进行消毒处理。
34.随着消毒系统的运行，原料桶一1中的亚氯酸钠水溶液和原料桶二2中的盐酸不断被消耗，当液位计6检测到两种原料或其中之一的液位值下降到设定的原料余量值时，控制装置即发出补充原料报警信号，通知管理人员及时补充原料，以免影响对饮用水水体的正常消毒。当管理人员未能及时补充原料时，两种原料或其中之一的液位值下降到缺料液位值时，表明原料用完，控制装置即停止消毒系统的工作，并发出缺料报警信号。
35.消毒系统运行过程中，两个液位计6实时检测原料桶一1和原料桶二2的液位值并将检测结果传输给控制装置，控制装置对两种原料的液位值进行实时比较，当两个液位值出现差值时，表明其中一种原料的投加量低于设定比例所要求的量，当差值进一步达到修
正设定值时，控制装置即开始对两种原料的投加量进行修正，控制装置可以通过提高液位值高的原料所对应的计量泵的工作频率，来提高该原料的投加量，以使两种原料的液位值恢复至相同状态，或者，通过降低液位值低的原料所对应的计量泵的工作频率，来降低该原料的投加量，以使两种原料的液位值恢复至相同状态，或者，在通过降低液位值低的原料所对应的计量泵的工作频率的同时提高另一计量泵的工作频率，以使两种原料的液位值恢复至相同状态。当然，不论是提高计量泵的工作频率，还是降低计量泵的工作频率，都应将原料的投加量保持在能够对水体进行有效消毒的范围之内。当两种原料的液位值通过修正恢复相同状态后，控制装置控制两个计量泵重新恢复至预设工作频率。
36.在某个原料投加单元的流道阻力过大或被堵塞（通常亚氯酸钠投加单元的流道出现堵塞）或计量泵不能正常工作的情况下，即使提高计量泵的工作频率提高该原料的投加量，该原料的液位值与另一种原料液位值的差值仍会继续加大，当两种原料的液位值差值超过修正设定值而进一步达到故障停机设定值时，表明液位值高的原料已经不能正常投加，控制装置即停止两个计量泵的工作，以防止单一原料被投入饮用水水体，并发出故障停机报警信号，通知管理人员及时排除故障。
37.因饮用水消毒所需的二氧化氯的剂量具有一定的范围，当某种原料的投加量低于设定比例所要求的量而需要修正时，该原料的投加量也仍然在安全标准允许的范围之内而不影响对饮用水水体的有效消毒。
38.为保证亚氯酸钠与盐酸迅速充分反应，反应釜3的温度应不低于10℃，最好不低于15℃，将反应釜3设置在箱体11中，并在箱体11内设置加热装置，或者在反应釜3外表面缠绕伴热带，可在环境温度低于15℃时，如北方冬季，对反应釜3进行加热，以使其保持15℃以上的工作温度，以保证原料的正常反应。
39.8%和9%是亚氯酸钠水溶液和盐酸的优选匹配浓度，实际使用中，只要使亚氯酸钠水溶液的浓度在7%-8%范围内，盐酸的浓度在8%-9%范围内，将二者按体积比1:1进行投加，均可保证二者迅速、充分反应，并获得95%以上的二氧化氯转化率。
40.实际使用中，亚氯酸钠水溶液和盐酸通常现场配置，这样，停止两个计量泵工作，关闭电控阀14、电控阀15，打开手动阀门13，放空反应釜3内残存的药液，然后再打开电控阀14，即可从手动阀门13处取水现场配置亚氯酸钠水溶液和盐酸。另外，还可在电控阀14打开、电控阀15关闭的情况下，通过多次开闭手动阀门13利用供水对反应釜3进行冲洗。
41.小型用水场合的饮用水消毒设备具有数量众多、位置分散的特点，设备提供方不可能为每台设备都配备专门的维护人员，要求设备使用方配备专门的管理人员则会增加运行成本和人员浪费，因此，可以为二氧化氯制备装置设置无线发射模块，利用无线发射模块和公共无线网络将其与远程控制中心相连，构建集中管理的物联系统，这样即可安排少量的管理人员管控一个区域的设备的工作，及时向设备补充原料，及时发现故障并排除故障，及时根据季节变化调整设备工作参数，还可以利用分级管理使相关人员通过手机等无线装置及时了解设备的运行状态。
42.上述示例中的液位计采用的是浮球式液位计，计量泵采用的是隔膜式计量泵，除此之外，也可以采用超声波液位计等各种适用的液位计和各种已知的适用的计量泵。
43.另外，上述示例中的原料a为亚氯酸钠水溶液，也可以采用适当浓度的氯酸钠水溶液作为原料a并选择适当浓度的盐酸作为原料b来制备二氧化氯消毒液，在此就不再另行介
绍。
44.最后需要指出的是，除了上述示例之外，本发明所保护的技术方案还可以有本领域技术人员能够做出的多种其它的具体实施方式，上述示例只是用于说明而不限定本发明的保护范围。