CN117142719A - 一种管道分质供水***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道分质供水***及其控制方法，包括依次串联的预处理模块、超滤模块和纳滤模块以及紫外杀菌模块，预处理模块的前端连接市政自来水进水，紫外杀菌模块后端连接用户出水口管网，预处理模块包括依次连接的砂滤器、炭滤器和保安滤器，紫外杀菌模块包括储水箱、第一紫外消毒器、第二紫外消毒器以及压力分区供水泵组。本发明能够实现以市政自来水为水源的分质直饮水的制备，经预处理模块、超滤模块和纳滤模块以及双重紫外杀菌模块能够实现用户端分质水的稳定供应，通过控制单元能够及时监测并处理分质供水***中各阶段的出水异常并确保整个***正常运行。

Description

一种管道分质供水***及其控制方法

技术领域

本发明属于市政分质供水技术领域，具体涉及一种管道分质供水***及其控制方法。

背景技术

分质供水是指以自来水为原水，把自来水中生活用水和直接饮用水分开，通过另设管网直通住户，实现饮用水和生活用水分质、分流，达到直饮的目的，并满足城镇居民优质优用、低质低用的要求。

目前，直饮水通过净水设备处理后再经单独铺设的管道直接输送至用户端，为了确保用户水质安全优异，需按时对整套设备***各个环节进行人工维护，工作量大，稍有疏忽便会造成用户端直饮水水质面临不达标的风险，并且目前对水质的监控通常采用人工采样检测，对于处理过程中以及在管道输送端的各个阶段中的直饮水品质不能进行实时的精准把控和反馈，无法及时掌握管网中的直饮水的循环情况并进行诊断处理，一旦用户用水品质出现问题无法及时响应处理，直接影响用户体验感。

发明内容

本发明要解决现有的管道分质供水设备不能实时反映直饮水水质、日常人工维护繁琐、异常情况响应处理时间长等问题，提供了一种管道分质供水***及其控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案是：一种管道分质供水***：

包括预处理模块，用于对市政自来水进行砂石及活性炭初步过滤，所述预处理模块包括依次连接的砂滤器、炭滤器和保安滤器；

超滤模块和纳滤模块，用于对初滤的市政自来水进行膜过滤，所述超滤模块包括若干个串联的超滤膜组件，所述纳滤模块包括若干个串联的纳滤膜组件，所述超滤模块和纳滤模块的进水端设有高压泵组；

紫外杀菌模块，用于将膜过滤处理后的市政自来水循环进行紫外杀菌处理，所述紫外杀菌模块包括储水箱、第一紫外消毒器、第二紫外消毒器以及压力分区供水泵组，所述压力分区供水泵组能够使储水箱中的水循环经过第一紫外消毒器和第二紫外消毒器处理，所述第一紫外消毒器和第二紫外消毒器上分别设置有紫外光强测定装置；

在线水质监测模组，用于监测市政自来水进水端位置处、预处理模块位置处、超滤模组和纳滤模组位置处、紫外杀菌模块位置处以及用户出水口位置处的水质质量，所述在线水质监测模块包括在线水质监测仪及对应设置在各监测位置处的取样阀；

控制单元，用于监测预处理模块、超滤模块和纳滤模块、紫外杀菌模块的正常工作以及当用户出水异常时对各处理模块分段进行排查、处理，所述控制单元包括PLC处理器及对应设置在各模块前端的进水阀、出口阀及排空阀；

所述预处理模块、超滤模块、纳滤模块及紫外杀菌模块通过管道依次串联，所述控制单元与在线水质监测模组通过信号相连接；

清洗单元，与控制单元通过信号连接，用于对预处理模块、超滤模块和纳滤模块以及紫外杀菌消毒模块进行清洗处理，包括预处理模块的反冲洗***、与超滤模块和纳滤模块相连接的加药冲洗设备、与储水箱相连接的水箱清洗设备、与第一紫外消毒器和第二紫外消毒器分别连接的紫外自动清洗装置。

进一步的，所述预处理模块、超滤模块和纳滤模块的进水端位置处分别设置有电磁流量计及进水压力表。

管道分质供水***的控制方法：控制单元通过在线水质监测模组对用户出水位置处水质进行实时监测，若用户出水水质正常则经压力分区供水泵组将分质水输送至不同区域和楼层的用户，若用户出水处水质异常，控制单元按进水顺序依次对预处理模块、超滤模块和纳滤模块、紫外杀菌模块位置的出水水质进行监测并启动相应模块的冲洗单元，直至用户出水水质正常。

进一步的，当用户出水异常时，检测步骤如下：

S1.控制单元关闭用户端出水阀，在线水质监测模组对市政自来水进水位置处进行水质检测，若自来水进水水质异常则关闭市政自来水进水，若水质无异常，则监测预处理模块后端位置处水质;

S2.当预处理模块后端水质异常时，启动预处理模块反冲洗程序直至水质正常，若出水无异常，控制单元则监测超滤模块和纳滤模块后端出水位置处水质；

S3.当超滤模块和纳滤模块水质异常时，启动超滤模块和纳滤模块冲洗程序，直至出水水质正常；若出水无异常，控制单元则监测紫外杀菌模块储水箱位置处水质；

S4.当储水箱位置水质异常时，启动储水箱自清洁程序，直至出水正常。

进一步的，所述控制单元还能够根据预处理模块的进水压力和累计流量启动预处理模块的反冲洗***。

进一步的，所述控制单元能够根据超滤模块和纳滤模块的进水压力和累计流量启动加药冲洗设备对超滤模块和纳滤模块进行冲洗活化。

进一步的，所述控制单元能够根据储水箱的运行时间启动水箱清洗设备。

进一步的，所述控制单元能够根据紫外光强值启动紫外自动清洗装置。

进一步的，所述控制单元能够根据超滤模块和纳滤模块的进水端的高压泵组及压力分区供水泵组的运行时间切换备用泵组。

本发明的优点具体如下：

（1）本发明能够实现以市政管网水为水源的直饮水的制备，经预处理模块、超滤模块、纳滤模块以及双重紫外杀菌模块能够实现用户端分质水的稳定供应。

（2）本发明通过运行监控平台能够及时监测分质供水***中各阶段的设备运行状态和出水水质质量，确保整个***正常运行，当设备运行状态或水质出现警报异常时，能够快速反应，启动***自维护流程进行在线实时维护处理，并通过逐级排查的方式确定水质异常位置，快速解决直至用户端分质水达到直饮水标准。

（3）本发明管道分质供水***占地面积小，结构紧凑,适用于居民楼宇、商场建筑及运动场地的管道分质直饮水的供给。

附图说明

图1为本发明管道分质供水***的结构示意图。

附图标记说明：预处理模块1、砂滤器1-1、炭滤器1-2、保安滤器1-3、超滤模块2、纳滤模块3、紫外杀菌模块4、储水箱4-1、第一紫外消毒器4-2、压力分区供水泵组4-3、第二紫外消毒器4-4、市政自来水进水阀5、进水阀一6、进水阀二7、第一取样阀8、第二取样阀9、第三取样阀10、第四取样阀11、第五取样阀12、出口阀一13、出口阀二14、出口阀三15、出口阀四16、用户出水阀17、回水阀18、排空阀一19、排空阀二20、排空阀三21、排空阀四22、排空阀五23、压力表24、电磁流量计25。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

实施例一：

如图1所示，一种管道分质供水***，包括依次串联的预处理模块1、超滤模块2、纳滤模块3和紫外杀菌模块4，预处理模块1的进水端连接市政自来水进水，紫外杀菌模块4后端连接用户出水口管网；

预处理模块1包括通过管道依次连接的砂滤器1-1、炭滤器1-2和保安滤器1-3，预处理模块1用于对市政自来水进行砂石和活性炭颗粒的初步过滤，预处理模块1通过管道与超滤模块2进水端连接；

超滤模块2包括若干个串联的超滤膜组件，超滤膜组件上端设有超滤浓水管道，超滤膜组件下端设有超滤产水管，所述超滤产水管的另一端与纳滤模块3中的纳滤膜组件进水端连接，纳滤膜组件上端设有纳滤浓水出水管，所述纳滤膜组件的下端设有纳滤产水管，纳滤产水管与紫外杀菌模块进水端相连接，超滤模块和纳滤模块的进水端设有高压泵组；

紫外杀菌模块4包括储水箱4-1、第一紫外消毒器4-2、第二紫外消毒器4-4以及压力分区供水泵组4-3；

所述储水箱4-1的出水端通过供水管道与第一紫外消毒器4-2相连接，所述第一紫外消毒器4-2和第二紫外消毒器4-4间设置有压力分区供水泵组4-3，所述第二紫外消毒器4-4通过回水管道与储水箱4-1进口相连接，所述供水管上还设有用户出水口，第一紫外消毒器4-2和第二紫外消毒器4-4上分别设置有紫外光强测定装置，所述紫外光强测定装置能够与控制单元相连接，控制单元能够对第一紫外消毒器及第二紫外消毒器的紫外光强进行监测。

在线水质监测模组，用于监测市政自来水进水端位置处、预处理模块位置处、超滤模组和纳滤模组位置处、紫外杀菌模块位置处以及用户出水位置处的水质质量，所述在线水质监测模块包括在线水质监测仪及对应设置在各监测位置处的取样阀；

控制单元，用于监测和控制预处理模块、超滤模块和纳滤模块、紫外杀菌模块的工作状态以及当用户出水异常时对各处理模块分段进行排查、处理，所述控制单元包括PLC处理器及对应设置在各模块前端的进水阀、出口阀及排空阀：

市政自来水进水端位置处设置有市政自来水进水阀5和第一取样阀8，砂滤器1-1、炭滤器1-2上设置分别设有排空阀一19和排空阀二20，保安滤器1-3后端设有第二取样阀9，所述保安滤器1-3与超滤模块相连接的管道上设有出口阀一13，所述超滤模块前端设有进水阀一6，超滤模块出水端设有排空阀三21和出口阀二14，所述纳滤模块进水端设有进水阀二7，纳滤模块后端设有排空阀四22、出口阀三15和第三取样阀10；

所述储水箱4-1的底部的出水端设有排空阀五23、第四取样阀11和出口阀四16，用户出水口位置处设有用户出水阀17及第五取样阀12，所述回水管道上设有回水阀18；

清洗单元，与控制单元通过信号连接，用于对预处理模块1、超滤模块2和纳滤模块3以及紫外杀菌消毒模块4进行清洗处理，包括预处理模块1的反冲洗***、与超滤模块2和纳滤模块3相连接的加药冲洗设备、与储水箱4-1相连接的水箱清洗设备、与第一紫外消毒器4-2和第二紫外消毒器4-4分别连接的紫外自动清洗装置。

实施例二：

一种管道分质供水***的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：控制单元通过依次打开预处理模块1、超滤模块2和纳滤模块3、紫外杀菌模块4的各进水阀和出水阀、高压泵组和压力分区供水泵组4-3，使市政管网自来水依次通过各模块，并通过在线水质监测模组对用户出水位置处的水质进行实时监测，若用户出水水质正常则经压力分区供水泵组将分质水输送至不同区域和楼层的用户。

步骤二：当预处理模块1的进水压力和累计流量、超滤模块2和纳滤模块3的进水压力和累计流量、紫外杀菌模块4的运行时间和紫外光强、高压泵组和压力分区供水泵组的运行时间达到上限时，控制单元分别启动自维护程序1至自维护程序5进行在线运行维护。

步骤三：若用户出水处水质异常，控制单元按进水顺序依次对预处理模块1、超滤模块2和纳滤模块3、紫外杀菌模块4位置的出水水质进行监测并启动相应模块的冲洗单元，直至用户出水水质恢复正常。

当用户出水异常时，检测步骤如下：

S1.当用户出水口即第五取样阀12处水样的水质异常时，控制单元关闭用户出水阀17，在线水质检测仪自动检测市政自来水进水端位置处即第一取样阀8的水质，市政管网水的检测数据与控制单元内置管网水大数据库比对有异常则暂停整套装置的市政自来水进水阀，待市政管网水质恢复正常后再进水处理；

若市政自来水进水端水质结果无异常，则自动检测预处理模块出水口即第二取样阀9处水样的水质，若预处理出水口处水质有异常，则启动自维护流程1；

S2.预处理出水口水质无异常，则自动检测超滤模块和纳滤模块处出水口即第三取样阀10处水样的水质，若此处出水有异常，则启动自维护流程2；

S3.膜处理出水无异常，则自动检测储水箱底部即第四取样阀11处水样的水质，若储水箱内水质有异常，则启动自维护流程3；

S4.储水箱内水质无异常，则检测压力分区供水泵组出水口即第五取样阀12处水样的水质，以此循环，直至用户出水口处水质无异常，则打开用户出水阀17，恢复供水。

预处理模块反冲洗（自维护程序1）：当预处理模块的进水压力和累计流量在达到运行监控平台设定的滤罐进水压力高位值和累计过滤流量高位值（达到任何一个条件均可启动反冲洗程序），自动启动反冲洗程序，此时出口阀一13为关闭状态，反冲洗程序结束后，初期过滤水经排空阀一19和排空阀二20排走，同时在线水质检测仪对初期过滤水即第二取样阀9处的水样进行取样检测，控制单元中的PLC运行监控平台显示初期过滤水水质达标后关闭排空阀一19和排空阀二20，打开出口阀一13，经过预处理的水进入膜处理组件中。

超滤模块和纳滤模块冲洗程序（自维护程序2）：当超滤膜组件和纳滤膜组件的进水压力和累计流量在达到运行监控平台设定的膜进水压力高位值和和累计过滤流量高位值时（达到任何一个条件均可启动冲洗程序），自动启动冲洗程序，此时出口阀三15为关闭状态，水冲洗程序结束后，初期过滤水经排空阀三21和排空阀四22排走，同时在线水质检测仪对初期过滤水即第三取样阀10处的水样进行取样检测，在控制单元中的PLC运行监控平台显示初期过滤水水质达标后关闭排空阀三21和排空阀四22，打开出口阀三15，经膜处理后的水进入储水箱4-1；若初期过滤水即第三取样阀10处的水样的水质监测结果不合格，自动启动药剂冲洗程序，药剂冲洗完毕后再启动水冲洗程序，水冲洗程序结束后，初期过滤水经排空阀三21和排空阀四22排走，同时在线水质检测***对初期过滤水即第三取样阀10处的水样的进行取样检测，在控制单元中的PLC运行监控平台显示初期过滤水水质达标后关闭排空阀三21和排空阀四22，打开出口阀三15，膜处理后水质合格的水进入储水箱4-1。

储水箱自清洁程序（自维护程序3）：当储水箱4-1达到运行监控平台设定的运行时间上限值时，自动启动储水箱4-1清洗程序，此时出口阀四16和回水阀18为关闭状态，清洗完毕后，打开排空阀五23，在线水质检测仪对第四取样阀11处的水样进行采样检测，当运行监控平台显示水质达标后，关闭排空阀五23，打开出口阀四16和回水阀18，出水依次进入第一紫外消毒器4-2和第二紫外消毒器4-4进行紫外杀菌处理。

紫外消毒器自清洗程序（自维护程序4）：第一紫外消毒器4-2和第二紫外消毒器4-4上均设置有紫外光强在线测定仪，控制单元实时对紫外光强在线测定仪进行监测，当第一紫外消毒器4-2、第二紫外消毒器4-4的紫外光强度低于设定值时，控制单元的运行监控平台报警处理，并自动启动在线清洗装置，此时用户出水阀17为关闭状态，清洗完毕后，打开储水箱底部的排空阀五23放空供水与回水管路的水，关闭排空阀五23，重新打开用户出水阀17。

泵组切换程序（自维护程序5）：控制单元能够根据超滤模块2和纳滤模块3的进水端的高压泵组及压力分区供水泵组的运行时间切换备用泵组，如此循环相互切换保障高压泵组及压力分区供水泵组4-3的正常连续运行。

Claims (9)

1.一种管道分质供水***，其特征在于：

包括预处理模块（1），用于对市政自来水进行砂石及活性炭初步过滤，所述预处理模块包括依次连接的砂滤器、炭滤器和保安滤器；

超滤模块（2）和纳滤模块（3），用于对初滤的市政自来水进行膜过滤，所述超滤模块（2）包括若干个串联的超滤膜组件，所述纳滤模块（3）包括若干个串联的纳滤膜组件，所述超滤模块和纳滤模块的进水端设有高压泵组；

紫外杀菌模块（4），用于将膜过滤处理后的市政自来水循环进行紫外杀菌处理，所述紫外杀菌模块包括储水箱（4-1）、第一紫外消毒器（4-2）、第二紫外消毒器（4-4）以及压力分区供水泵组（4-3），所述压力分区供水泵组（4-3）能够使储水箱（4-1）中的水循环经过第一紫外消毒器（4-2）和第二紫外消毒器（4-4）处理，所述第一紫外消毒器（4-2）和第二紫外消毒器（4-4）上分别设置有紫外光强测定装置；

在线水质监测模组，用于监测市政自来水进水端位置处、预处理模块位置处、超滤模块和纳滤模块位置处、紫外杀菌模块位置处以及用户出水口位置处的水质质量，所述在线水质监测模块包括在线水质监测仪及对应设置在各监测位置处的取样阀；

控制单元，用于监测和控制预处理模块、超滤模块和纳滤模块、紫外杀菌模块的工作状态以及当用户出水异常时对各处理模块分段进行排查、处理，所述控制单元包括PLC处理器及对应设置在各模块前端的进水阀、出口阀及排空阀；

所述预处理模块（1）、超滤模块（2）、纳滤模块（3）及紫外杀菌模块（4）通过管道依次串联，所述控制单元与在线水质监测模组通过信号相连接；

清洗单元，与控制单元通过信号连接，用于对预处理模块、超滤模块和纳滤模块以及紫外杀菌消毒模块进行清洗处理，包括预处理模块的反冲洗***、与超滤模块（2）和纳滤模块（3）相连接的加药冲洗设备、与储水箱相连接的水箱清洗设备、与第一紫外消毒器和第二紫外消毒器分别连接的紫外自动清洗装置。

2.根据权利要求1所述的管道分质供水***，其特征在于：所述预处理模块（1）、超滤模块（2）和纳滤模块（3）的进水端位置处分别设置有电磁流量计（24）及进水压力表（25）。

3.根据权利要求1所述的管道分质供水***的控制方法，其特征在于：控制单元通过在线水质监测模组对用户出水位置处水质进行实时监测，若用户出水水质正常，则经压力分区供水泵组将分质水输送至不同区域和楼层的用户；若用户出水水质异常，控制单元按进水顺序依次对预处理模块、超滤模块和纳滤模块、紫外杀菌模块位置的出水水质进行监测并启动相应模块的清洗单元，直至用户出水水质恢复正常。

4.根据权利要求3所述的管道分质供水***的控制方法，其特征在于：当用户出水异常时，检测步骤如下：

S1.控制单元关闭用户端出水阀，在线水质监测模组对市政自来水进水进行水质检测，若市政自来水水质异常时，则关闭市政自来水进水，若水质无异常，则监测预处理模块后端位置处水质;

S2.若预处理模块后端水质异常时，启动预处理模块反冲洗***直至水质正常，若水质无异常，控制单元则监测超滤模块和纳滤模块后端出水位置处水质；

S3.若超滤模块和纳滤模块后端水质异常时，启动超滤模块和纳滤模块对应的清洗单元，直至水质正常；若水质无异常，控制单元则监测紫外杀菌模块储水箱位置处水质；

S4.若储水箱位置水质异常时，启动水箱清洁设备的自清洁程序，直至出水正常，若储水箱位置水质正常，则监测用户出水位置处水质。

5.根据权利要求3所述的管道分质供水***的控制方法，其特征在于：所述控制单元还能够根据预处理模块（1）的进水压力和累计流量启动预处理模块的反冲洗***。

6.根据权利要求3所述的管道分质供水***的控制方法，其特征在于：所述控制单元能够根据超滤模块（2）和纳滤模块（3）的进水压力和累计流量启动加药冲洗设备对超滤模块和纳滤模块进行冲洗活化。

7.根据权利要求3所述的管道分质供水***的控制方法，其特征在于：所述控制单元能够根据储水箱（4-1）的运行时间启动水箱清洗设备。

8.根据权利要求3所述的管道分质供水***的控制方法，其特征在于：所述控制单元能够根据紫外光强值启动紫外自动清洗装置。

9.根据权利要求3所述的管道分质供水***的控制方法，其特征在于：所述控制单元能够根据超滤模块和纳滤模块的进水端的高压泵组及压力分区供水泵组的运行时间切换备用泵组。