一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统技术方案

本发明专利技术涉及城市供水管网系统消毒领域，本发明专利技术提出的一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，包括有流量计、水量检测设备、余氯分析仪、紫外光催化氧化设备、智能控制器和外部强制控制器；由于解决了高效而经济地使用紫外光催化氧化设备的难题，从而做到仅仅在真正需要的时候才开启紫外光催化氧化设备，这样在保证用户用水安全的情况下不仅大幅度节约了能源而且大幅度降低了运行费用。

【技术实现步骤摘要】
一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统
本专利技术涉及城市供水管网系统消毒领域，具体涉及一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统。
技术介绍
目前我国城市生活饮用水(俗称自来水)的消毒绝大多数都是采用氯消毒法。氯消毒法的突出优点是余氯具有持续的消毒作用，余氯系指用氯消毒时，加氯接触一定时间后，水中所剩余的氯量。在自来水管网系统中保持足够的余氯浓度就能保证自来水中的微生物被控制在合格范围内，因此余氯是生活饮用水水质的关键性指标之一，在国家标准GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》中明确规定在管网末梢水中余氯浓度必须大于等于0.05mg/L。余氯浓度随时间的推移会逐步衰减，其在供水管网系统中的衰减规律得到了较为深入的研究，目前最常用的供水管网系统余氯浓度衰减模型是一级反应模型，具体公式是：Ct＝C0·e-k·t，式中C0为供水管网系统中自来水期初的余氯浓度，t为自来水在供水管网系统中的停留时间，Ct为自来水在经过停留时间t衰减后的余氯浓度，e为自然常数，k为衰减系数，对于同一段供水管网系统k为常数，可以通过在给定条件下检测得到的有关数据计算得到。根据该模型，当已知供水管网系统中自来水期初余氯浓度及其确切的停留时间后，就能计算出经过停留时间衰减后自来水的余氯浓度。二次供水是指当民用与工业建筑生活饮用水对水压、水量的要求超过城镇公共供水或自建设施供水管网能力时，通过储存、加压等设施经管道供给用户或自用的供水方式。二次供水设施主要包括储水设备、加压设备和管线三部分。自来水在二次供水储水设备(以下简称储水设备)中会停留一段时间，如果停留时间过长则储水设备出口的余氯浓度可能衰减到很低的水平，起不到有效杀灭水中微生物的作用，造成流出储水设备的自来水的微生物指标超标。因此在二次供水设施中安装消毒设备有着重大的意义，在中华人民共和国国家标准GB17051《二次供水设施卫生规范》第5.3条规定：“设施须有安装消毒器的位置，有条件的单位设施应设有消毒器”；中华人民共和国行业标准CJJ140-2018《二次供水工程技术规程》第6.5节也要求，“二次供水设施的水池(箱)应设置消毒设备”,“消毒设备可选择臭氧发生器、紫外线消毒器、紫外光催化氧化设备和水箱自洁消毒器等”。紫外光催化氧化设备是一种高效的二次供水消毒设备，其工作原理是基于近年来发展迅速的紫外光催化氧化技术这一种新型水处理技术，具有杀菌能力强、稳定性好、运行成本低的特点。研究表明，同采用紫外线消毒器相比，紫外光催化氧化设备不仅可以有效杀灭水中的微生物，还由于其反应过程中生成的羟基自由基具有极强的氧化性，可以将水中绝大多数的有机污染物氧化为CO2和水，达到降低自来水中有机物浓度的目的，可进一步提高城市供水的品质。将紫外光催化氧化设备安装在二次供水设施中可以对氯消毒法起到很好的补充消毒作用，能解决上面所述的因自来水在储水设备中停留过久而导致的自来水微生物指标超标的问题，然而在实际应用中却会碰到如何才能高效而经济地使用紫外光催化氧化设备的难题。首先，由于在大多数时候自来水中余氯浓度足够有效将自来水中的微生物杀灭到合格范围以内，如果持续让紫外光催化氧化设备处于开启状态，会造成极大的浪费，过高的维护费用和运行成本将会大大限制紫外光催化氧化设备的使用。其次，由于采用紫外光催化氧化设备消毒需要一定的时间，如果将紫外光催化氧化设备安装在储水设备的出口处，在检测到储水设备出口余氯浓度低到不足以保证将自来水中的微生物杀灭到合格范围以内时才启动紫外光催化氧化设备，则要么会影响用户用水的要求，要么会由于处理时间不够而影响消毒效果，结果是不能在满足用户用水要求的情况下有效地起到紫外光催化氧化设备的消毒作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是：通过提出一种智能算法对储水设备出口余氯浓度进行准确预测，以此判断自来水的余氯浓度是否足以将其中的微生物杀灭到合格范围以内，从而确定何时开启及关闭紫外光催化氧化设备，进而解决如何高效而经济地使用紫外光催化氧化设备的难题。本专利技术一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，包括有流量计、水量检测设备、余氯分析仪、紫外光催化氧化设备、智能控制器和外部强制控制器；流量计安装于储水设备出口处，可连续获得储水设备的出口流量数据，并将数据实时传输到智能控制器，出口流量指储水设备出口某一时刻自来水的流量；水量检测设备安装于储水设备内部，可连续获得储水设备的存留水量数据，并将数据实时传输到智能控制器，存留水量指储水设备中某一时刻自来水的总体积；余氯分析仪安装于储水设备进口处，可连续获得储水设备的进口余氯浓度数据，并将数据实时传输到智能控制器；紫外光催化氧化设备安装于储水设备进口处，且位于余氯分析仪的后方，即自来水先流经余氯分析仪再流入紫外光催化氧化设备，能接受智能控制器发送的“开启”或“关闭”的控制信号指令并按指令开关紫外光催化氧化设备；智能控制器安装在二次供水设施外，具有数据采集、数据存储、数据处理、接收控制信号及发送控制信号的功能；外部强制控制器位于二次供水设施外，用于向智能控制器发出强制性“开启”或“关闭”消毒设备的控制信号指令。本专利技术的工作原理在于，解决如何高效而经济地使用紫外光催化氧化设备难题的关键是在自来水进入储水设备之初就能准确预测其流到储水设备出口时的余氯浓度，而做到这点的关键是需要准确计算出某一时刻进入储水设备的自来水在其中的停留时间。尽管不同时刻进入储水设备的自来水在其中的停留时间是不断变化且变化显著的，但是这个变化却是有一定规律的，与该储水设备出口流量在一天内各个时间段的变化规律密切相关。通过对该储水设备相关历史数据的统计分析能够得到出口流量的变化规律，然后利用特定的数学公式就能计算出不同时刻进入储水设备的自来水在其中的停留时间，由此能计算出其流到储水设备出口时的余氯浓度，从而确定何时开启及关闭紫外光催化氧化设备，解决如何高效而经济地使用紫外光催化氧化设备的难题。本专利技术一种基于智能算法进行控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统的有益效果是：由于解决了高效而经济地使用紫外光催化氧化设备的难题，从而做到仅仅在真正需要的时候才开启紫外光催化氧化设备，这样在保证用户用水安全的情况下不仅大幅度节约了能源而且大幅度降低了运行费用。附图说明图1为本专利技术一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统实施例的结构连接示意图；图2为本专利技术一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统实施例智能控制器的功能示意图；图3为图2智能控制器的数据处理单元根据历史数据统计分析得到的储水设备出口流量在一天不同时间段的变化图；图中：1、智能控制器，2、余氯分析仪，3、紫外光催化氧化设备，4、水位计，5、储水池，6、流量计，7、外部强制控制器，10、数据采集单元，11、数据存储单元，12、数据处理单元，13、控制单元。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术一种基于智能算法进行控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术是一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，包括有流量计6、水位计4、余氯分析仪2、紫外光催化氧化设备3、智能控制器1和外部强制控制器7；储水池5是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，包括有流量计、水量检测设备、余氯分析仪、紫外光催化氧化设备、智能控制器和外部强制控制器；其特征在于，流量计安装于储水设备出口处，可连续获得储水设备的出口流量数据，并将数据实时传输到智能控制器；水量检测设备安装于储水设备内部，可连续获得储水设备的存留水量数据，并将数据实时传输到智能控制器；余氯分析仪安装于储水设备进口处，可连续获得储水设备的进口余氯浓度数据，并将数据实时传输到智能控制器；紫外光催化氧化设备安装于储水设备进口处，且位于余氯分析仪的后方，即自来水先流经余氯分析仪再流入紫外光催化氧化设备，能接受智能控制器发送的“开启”或“关闭”的控制信号指令；智能控制器安装在二次供水设施外，具有数据采集、数据存储、数据处理、接收控制信号及发送控制信号的功能；外部强制控制器位于二次供水设施外，用于向智能控制器发出强制“开启”或“关闭”紫外光催化氧化设备的控制信号指令。

【技术特征摘要】
1.一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，包括有流量计、水量检测设备、余氯分析仪、紫外光催化氧化设备、智能控制器和外部强制控制器；其特征在于，流量计安装于储水设备出口处，可连续获得储水设备的出口流量数据，并将数据实时传输到智能控制器；水量检测设备安装于储水设备内部，可连续获得储水设备的存留水量数据，并将数据实时传输到智能控制器；余氯分析仪安装于储水设备进口处，可连续获得储水设备的进口余氯浓度数据，并将数据实时传输到智能控制器；紫外光催化氧化设备安装于储水设备进口处，且位于余氯分析仪的后方，即自来水先流经余氯分析仪再流入紫外光催化氧化设备，能接受智能控制器发送的“开启”或“关闭”的控制信号指令；智能控制器安装在二次供水设施外，具有数据采集、数据存储、数据处理、接收控制信号及发送控制信号的功能；外部强制控制器位于二次供水设施外，用于向智能控制器发出强制“开启”或“关闭”紫外光催化氧化设备的控制信号指令。2.如权利要求1所述的一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，其特征在于，智能控制器的数据采集功能是通过智能控制器中的数据采集单元实现的，数据采集单元通过有线或无线传输方式实时采集储水设备出口流量数据、储水设备存留水量以及储水设备进口余氯浓度数据；智能控制器的数据存储功能是通过智能控制器中的数据存储单元实现的，数据存储单元能够将实时采集到的储水设备出口流量数据、储水设备存留水量以及储水设备进口余氯浓度数据存储下来，能够将后期的计算结果存储下来，能够将接收或发出的控制信号指令存储下来；智能控制器的数据处理功能是通过智能控制器中的数据处理单元实现的，数据处理单元按顺序进行计算：1)将接收到的数据乘以一个系数存储，包括单位转换以及将水位数据转换成水量数据；2)统计分析得到二次供水储水设备出口流量在一天内各个时间段的变化规律；3)计算某一时刻进入二次供水储水设备的自来水在其中的停留时间；4)计算某一时刻进入二次供水储水设备的自来水相应的出口余氯浓度；智能控制器的接收控制信号功能是通过智能控制器中的控制单元实现的，控制单元在现场通过数据线方式，在远程通过无线传输方式接收外部强制控制器给出的“开启”或“关闭”紫外光催化氧化设备的控制信号指令；智能控制器的发送控制信号功能是通过智能控制器中的控制单元实现的，控制单元根据事先设定的规则或者接收到外部强制控制器的控制信号指令通过有线或无线传输方式向紫外光催化氧化设备发送“开启”或“关闭”的控制信号指令。3.如权利要求1或2所述的一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，其特征在于，储水设备中的自来水按照进入储水设备时间的先后顺序流出储水设备出口。4.如权利要求3所述的一种智能控制的二次供水紫外光催化氧化消毒系统，其特征在于，智能控制器数据处理单元统计分析得到二次供水储水设备出口流量在一天内各个时间段变化规律的计算公式如下：其中T与i的关系为：以上公式中表示所有在i时间段检测得到的二次供水储水设备出口流量的算数平均值，i表示一天内的各个时间段；表示检测得到的二次供水储水设备出口流量，其中DT表示日期为D那天的T时刻，简称DT时刻，T从一天的零时开始计算直到一天的最后一刻，a表示在某一时间段检测得到的二次供水储水设备出口流量的顺序数；Ai表示在过去若干天内i时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新贵，高晓昆，程立，
申请(专利权)人：重庆昕晟环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50