CN110803814A - 智能净水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能净水系统及其使用方法，所述的智能净水系统包括至少一级智能净水装置，所述智能净水装置包括进水依次流经的第一检测单元、光氧化反应器、过滤柱、第二检测单元、中间阀、净化盘管、第三检测单元和尾阀。第一检测单元对进水进行检测后发送功率调整信号至所述紫外灯、调节光氧化反应器中紫外灯的功率，第二检测单元对过滤柱出水进行检测后发送选通信号至中间阀、选择连通第一达标排放口还是净化盘管入口；第三检测单元对净化盘管出水进行检测后发送选通信号至所述尾阀、选择连通第二达标排放口还是事故排水口。综上，系统根据检测水质，对运行参数及处理步骤进行调节，运行灵活、环保节能。

Description

智能净水系统

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种智能净水系统及其使用方法。

背景技术

有机物、微生物、重金属是水体中常见的三种污染物。根据污染物的浓度和 /或性质的不同，处理方法也各不相同。

有机物的处理方法主要包括微生物法、物理法、化学法。微生物的处理方法主要有过滤法或化学杀菌法、紫外杀菌法等。重金属的处理方法主要有混凝沉淀法、吸附法，等。单独处理这些污染物耗时费力，需要设备较多，常会浪费资源。所以，如何提供一种更高效简洁、集成的处理系统成为水处理领域急需攻克的难题。

公布号为CN 202542910 U的实用新型公开了一种集去除重金属和有机污染与一体多功能水处理装置，添加黏合剂烧结而成的凹凸棒土材料制成的圆柱筒状反应器，外围设有奇数层孔道，内圈筒体内壁附着有一层采用溶胶-凝胶法制备而成的锐钛矿型TiO₂催化膜。水流在反应器内从外围到内圈方向上做上下往复运动，在外圈吸附除去重金属后在内圈经光催化去除水中有机物。该处理装置可以同时去除重金属和有机污染物，但动力损失大，处理周期长。

公布号为CN 107628724 A的发明公开了一种去除水中重金属的饮用水处理设备及处理方法，所述设备的控制系统根据监测模块对原水中重金属含量的监测结果对管道上的电磁阀进行控制，使原水经过相应的处理模块，主要采用混凝沉降和磁化吸附的方法去除水中的重金属。该发明利用控制系统做处理步骤进行了选择，可适应变化水质，降低成本，但是只对游离重金属有效，与有机物结合的重金属难以去除，且设备体积较大。

可见，现有技术中仍存在不足，需要弥补与改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种智能净水系统及其使用方法，可以根据进水水质自动调整系统运行参数，去除水中的有机物、重金属和微生物，处理周期短、成本低。

本发明提供的一种智能净水系统，包括至少一级智能净水装置，每一级智能净水装置包括进水依次流经的第一检测单元、光氧化反应器、过滤柱、第二检测单元、中间阀、净化盘管、第三检测单元和尾阀。

其中，所述的光氧化反应器内部设有紫外灯，所述的第一检测单元对流经的进水进行检测后发送功率调整信号至所述紫外灯；

进水从所述中间阀的入口流入，所述中间阀的两个出口分别连接所述净化盘管的入口和第一达标排水口；所述第二检测单元对流经的进水进行检测后发送选通信号至所述中间阀；

进水从所述尾阀的入口流入，所述尾阀的两个出口分别连接事故排水口和第二达标排水口；所述第三检测单元对流经的进水进行检测后发送选通信号至所述尾阀；

所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第三检测单元均包括重金属检测器、COD检测器和微生物检测器，并且分别与电源模块通过电路相连；

所述净化盘管内壁上附有一层0.5-3mm厚的改性凹凸棒土水凝胶。

作为优选，所述第一检测单元的入口处设有可拆卸的金属滤网。金属滤网可用于过滤进水中的大颗粒污染物，不仅保护检测器和过滤柱，还可通过提高进水透光率进而提高光氧化处理效率。进一步优选，滤网可以通过卡扣连接或螺纹连接方式固定在进水口截面上，金属滤网的筛孔大小为60-80目。

作为优选，所述光氧化反应器为卧式筒形光氧化反应器，所述过滤柱和所述净化盘管螺旋设置在所述卧式筒形光氧化反应器的外壁上。所述的光氧化反应器的横断面为圆形，进水沿圆形的切线方向进入，沿所述光氧化反应器内壁螺旋流动，与紫外光的接触时间长、接触面积大，可提高光氧化反应效率。同时，所述的智能净化装置以卧式筒形光氧化反应器为主体，结构紧凑，占地面积小。

再优选，所述光氧化反应器中的紫外灯用透光的石英罩罩起。系统运行过程中将石英罩内填充惰性气体或抽真空，防止紫外灯过热、氧化老化，延长紫外灯使用寿命。

进一步优选，紫外灯功率可调节，将紫外灯功率设置出多个档位，每个档位对应一个确定的功率值及一个确定的系统预设指标，系统进水的检测数值落到相应的系统预设指标内时，功率选择所述系统预设指标对应的档位。此处所述的系统预设指标为一数值区间。

作为优选，所述的智能净化系统中还包括与所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第三检测单元相连的控制器，所述控制器通过通讯模块将所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第三检测单元的检测结果传送至服务器或用户端；控制器还与设置在所述智能净水装置外壁上的控制面板相连。所述的智能净化系统可通过控制面板进行各种操作，也可在服务器或用户端上远程控制，同时，可将水质监测数据传输至服务器或用户端，可供用户用水参考或用于科研或环保等。

再优选，所述光氧化反应器内壁上设有与所述控制器相连的压力传感器和/ 或温度传感器。压力和温度传感器在光氧化反应器运行过程中不断检测反应器内温度和压力，当温度和压力超过系统预设值时，系统可自动进入保护模式。所述的保护模式包括自动断电或开启降温减压措施。进一步优选的，所述光氧化反应器上设有与控制器连接的通风降温设备和泄压口，当温度或压力超过预设值时开启通风降温设备或泄压口。

作为优选，还包括动力设备，动力设备与所述智能净水装置的入口连接，用于驱动进水。进一步优选，所述智能净水装置的第一检测单元还包括流量检测器，流量检测器对进水流量进行检测，并向动力设备发送功率调整信号。所述的动力设备用于将待处理的水引入所述智能净水装置，用户可根据用水量需求等其他因素对进水流量进行调节。

作为优选，包括两级所述智能净水装置，第一级智能净水装置的事故排水口与第二级智能净水装置的第一检测单元的入口连接。

本发明还提供一种所述智能净水系统的使用方法，具体可按照如下步骤实施：

步骤一，系统开始进水，进水流经第一检测单元，第一检测单元对流经的进水进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，依照比对结果发送对应的功率调整信号至紫外灯，紫外灯调节功率至对应的功率值；

步骤二，进水从第一检测单元流出，流入光氧化反应器，经过步骤一调整后的紫外灯下进行光氧化，得到氧化处理液；

步骤三，氧化处理液从光氧化反应器流出，流经过滤柱，得到滤液；滤液流入第二检测单元，第二检测单元对流经的滤液进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，检测数值小于预设数值时，发送连通第一达标排水口的选通信号至中间阀，净化盘管出口关闭，滤液经中间阀进入第一达标排水口排出；检测数值大于预设值时，发送连通净化盘管入口的选通信号至中间阀，第一达标排水口出口关闭，滤液经中间阀进入净化盘管；

步骤四，进水流经净化盘管后，进入第三检测单元，第三检测单元对流经的进水进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，检测数值小于预设数值时，发送开启第二达标排水口的选通信号至尾阀，事故排水口关闭，进水经尾阀进入第二达标排水口排出；检测数值大于预设值时，发送连通事故排水口的选通信号至尾阀，第二达标排水口关闭，进水经尾阀进入事故排水口排出。

进水进入本发明所述的智能净化系统后，依次经过光氧化、过滤、净化。其中，紫外光可杀灭微生物、催化有机物分解，也可将部分以有机形态存在与水中的重金属分解成无机游离形态；过滤柱可将光氧化过程中杀死的微生物、有机碎片、无机游离形态的重金属等水溶性较差的颗粒物进行拦截吸附，但其对重金属离子的吸附效果较差，为保障重金属的去除率，可在过滤柱后设置净化盘管，盘管管径小且内壁上附有改性凹凸棒土水凝胶，可增加进水与吸附剂的接触面积及接触机会，提高重金属的去除率。为保证出水水质达标且处理成本更低，系统对进水进行检测并根据检测结果调整系统运行的参数和步骤。

作为优选，所述的一种智能净水系统的使用方法中，步骤一中所述的系统预设指标为一组水质值区间，每个区间对应一个确定的紫外灯功率值。第一检测单元将检测数据与所述的一组水质值区间进行比对，找到检测数据对应的水质值区间，将紫外灯功率调节至该水质值区间对应的紫外灯功率值；步骤三和四所述的系统预设指标为一确定数值，该数值可由用户自定义，也可采用国家或地方相应的水质标准值。

作为优选，所述的使用方法中，步骤一中所述的进水为经过预处理的水，所述的预处理包括调节pH和/或加入催化剂或氧化剂。进一步优选，所述的pH调节至5-8，所述的催化剂可选纳米二氧化钛粉或铁粉，所述的氧化剂为氧气或双氧水。

作为优选，当所述的智能净化装置中设有控制器以及与控制器连接的控制面板时，用户可选择通过终端、用户端遥控开启系统或调整系统运行参数，或在控制面板上开启系统或修改运行参数；同时，第一检测单元、第二检测单元和第三检测单元的检测数据传输至服务器，可以建立健全区域水质信息网，或是用于科研等；监测数据传输至用户端，可作为用户用水的参考。

作为优选，当所述的智能净化装置中光氧化反应器内壁上设有与控制器相连的温度及压力传感器时，进行光氧化反应时压力传感器和温度传感器实时传输检测信息至控制器，当温度或压力超过系统预设值时系统启动保护模式。

对比现有技术，本发明所述的智能净水系统至少具有以下优点：

(1)可以根据进水水质情况选择最佳净化流程，节约时间和物料，出水水质稳定达标；

(2)可以同时去除水中的COD、微生物和重金属；

(3)系统中的智能净化装置结构紧凑，可做成不同规模，适用于多种水环境；

(4)系统可以高度智能化，减少人工操作，使用更方便简洁；

(5)多种处理手段有机结合使用，逐级消除污染物质，确保出水达标。

附图说明

图1所示为本发明实施例1提供的智能净水系统的工艺示意图；

图2所示为本发明实施例1提供的智能净水装置的结构示意图；

其中，1为第一检测单元，2为光氧化反应器，3为过滤柱，4为第二检测单元，5为中间阀，6为净化盘管，7为第三检测单元，8为尾阀，9为控制器，10 为电源模块，11为第一检测单元的入口；12为COD检测器，13为微生物检测器，14为重金属检测器，21为紫外灯，51为第一达标排水口，52为净化盘管入口，81为第二达标排水口，82为智能净化装置的出口；

图1中箭头表示系统中进水的流向。

具体实施方式

实施例1

一种智能净水系统，其工艺示意图如图1所示，包括一级智能净水装置，智能净水装置中，进水依次流经的第一检测单元1、光氧化反应器2、过滤柱3、第二检测单元4、中间阀5、净化盘管6、第三检测单元7和尾阀8。第一检测单元1对流经的进水进行检测后发送功率调整信号至所述紫外灯，以此调节紫外灯功率；第二检测单元4对流经的进水进行检测后发送选通信号至所述中间阀5，以此选择过滤柱3出水的流向；第三检测单元7对流经的进水进行检测后发送选通信号至所述尾阀8，以此选择净化盘管出水的流向。

其中，所述的一级智能净水装置具有如图2所示的结构，光氧化反应器2 为卧式筒形光氧化反应器，所述过滤柱3和所述净化盘管6螺旋设置在所述卧式筒形光氧化反应器的外壁上；所述光氧化反应器2中的紫外灯21外部用透光的石英罩罩起；光氧化反应器2内部设有紫外灯21，所述中间阀的两个出口分别连接所述第一达标排水口51和净化盘管的入口52；所述尾阀的两个出口分别连接第二达标排水口81和事故排水口82；所述第一检测单元1中包括COD检测器12、微生物检测器13和重金属检测器14，且与控制器9连接、与电源模块10通过电路相连，所述的第二检测单元4和所述第三检测单元7的结构与第一检测单元1相同，且也分别同时与控制器9和电源模块10相连；所述净化盘管 6的管内壁上附有一层0.5-3mm厚的改性凹凸棒土水凝胶。

图1所示的智能净水系统，具体的使用方法如下所述：

步骤一，用户端或终端向控制器9发出系统开启的指令，控制器9发出进水指令，进水由第一检测单元1的入口11流入第一检测单元1，第一检测单元1 对流入的进水进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，依照比对结果发送对应的功率调整信号至紫外灯21，紫外灯21调节功率至对应的功率值；

步骤二，进水从第一检测单元1流出，流入光氧化反应器2，经过步骤一调整后的紫外灯21下进行光氧化，得到氧化处理液；

步骤三，氧化处理液从光氧化反应器2流出，流经过滤柱3，得到滤液；滤液流入第二检测单元4，第二检测单元4对流经的滤液进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，检测数值小于预设数值时，发送连通第一达标排水口51的选通信号至中间阀5，净化盘管入口52关闭，滤液经中间阀5进入第一达标排水口51排出；检测数值大于预设值时，发送连通净化盘管入口52的选通信号至中间阀5，第一达标排水口出口51关闭，滤液经中间阀5进入净化盘管6；

步骤四，进水流经净化盘管6后，进入第三检测单元7，第三检测单元7对流经的进水进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，检测数值小于预设数值时，发送开启第二达标排水口81的选通信号至尾阀8，事故排水口82 关闭，进水经尾阀8进入第二达标排水口81排出；检测数值大于预设值时，发送连通事故排水口82的选通信号至尾阀8，第二达标排水口81关闭，进水经尾阀8进入事故排水口82排出。

所述智能净水系统运行过程中，第一检测单元1、第二检测单元4和第三检测单元7的检测数据传输至控制器9，再经由通讯模块传输至终端服务器上进行存储使用。

实施例2

一种智能净水系统，在实施例1公开的智能净水系统的基础上，增加了与控制器相连的控制面板、以及传感器和报警器。传感器包括温度传感器和压力传感器，均设置在紫外光氧化反应器内壁上，报警器与传感器串联。传感器检测数值传输至控制器上，与系统预设指标进行比对，超过系统预设指标时发出报警指令、报警器报警的同时系统进行自动断电、中止进水。所述的传感器监测数据通过控制面板显示，用户可通过控制面板开启所述智能净水系统。

实施例3

一种智能净水系统，在实施例2的基础上，增加第二级智能净化装置，该装置结构与第一级智能净化装置相同，其入口与第一级智能净化装置的事故排水口连通，用于深度处理由第一级智能净化装置的事故排水口排出的未达标污水。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种智能净水系统，其特征在于，包括至少一级智能净水装置，所述智能净水装置包括进水依次流经的第一检测单元、光氧化反应器、过滤柱、第二检测单元、中间阀、净化盘管、第三检测单元和尾阀；

所述光氧化反应器内部设有紫外灯，所述第一检测单元对流经的进水进行检测后发送功率调整信号至所述紫外灯；

进水从所述中间阀的入口流入，所述中间阀的两个出口分别连接所述净化盘管的入口和第一达标排水口；所述第二检测单元对流经的进水进行检测后发送选通信号至所述中间阀；

进水从所述尾阀的入口流入，所述尾阀的两个出口分别连接事故排水口和第二达标排水口；所述第三检测单元对流经的进水进行检测后发送选通信号至所述尾阀；

所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第三检测单元均包括重金属检测器、COD检测器和微生物检测器，并且分别与电源模块通过电路相连；

所述净化盘管内壁上附有一层0.5-3mm厚的改性凹凸棒土水凝胶。

2.如权利要求1所述的智能净水系统，其特征在于，所述光氧化反应器为卧式筒形光氧化反应器，所述过滤柱和所述净化盘管螺旋设置在所述卧式筒形光氧化反应器的外壁上。

3.如利要求1所述的智能净水系统，其特征在于，还包括与所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第三检测单元相连的控制器，所述控制器通过通讯模块将所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第三检测单元的检测结果传送至服务器或用户端；控制器还与设置在所述智能净水装置外壁上的控制面板相连。

4.如权利要求3所述的智能净水系统，其特征在于，所述第一检测单元的入口处设有可拆卸的金属滤网；所述光氧化反应器内壁上设有与所述控制器相连的压力传感器和/或温度传感器。

5.如权利要求1所述的智能净水系统，其特征在于，还包括动力设备，动力设备与所述智能净水装置的入口连接，用于驱动进水。

6.如权利要求1所述的智能净水系统，其特征在于，包括两级所述智能净水装置，第一级智能净水装置的事故排水口与第二级智能净水装置的第一检测单元的入口连接。

7.一种使用如权利要求1～6任意一项所述智能净水系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，系统开始进水，进水流经第一检测单元，第一检测单元对流经的进水进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，依照比对结果发送对应的功率调整信号至紫外灯，紫外灯调节功率至对应的功率值；

步骤二，进水从第一检测单元流出，流入光氧化反应器，经过步骤一调整后的紫外灯下进行光氧化，得到氧化处理液；

步骤三，氧化处理液从光氧化反应器流出，流经过滤柱，得到滤液；滤液流入第二检测单元，第二检测单元对流经的滤液进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，检测数值小于预设数值时，发送连通第一达标排水口的选通信号至中间阀，净化盘管出口关闭，滤液经中间阀进入第一达标排水口排出；检测数值大于预设值时，发送连通净化盘管入口的选通信号至中间阀，第一达标排水口关闭，滤液经中间阀进入净化盘管；

步骤四，进水流经净化盘管后，进入第三检测单元，第三检测单元对流经的进水进行检测，获取的检测数据与系统预设指标进行比对，检测数值小于预设数值时，发送开启第二达标排水口的选通信号至尾阀，事故排水口关闭，进水经尾阀进入第二达标排水口排出；检测数值大于预设值时，发送连通事故排水口的选通信号至尾阀，第二达标排水口关闭，进水经尾阀进入事故排水口排出。

8.如权利要求7所述的净水方法，其特征在于，还包括步骤五，进水经过上一级智能净水装置的事故排水口排出后，流入下一级智能净水装置的第一检测单元入口，重复步骤一至四进行进一步净化。

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