一种海岛多元供水智能识别处理系统及处理方法与流程

本发明涉及一种海水淡化及水处理方法。特别是涉及一种以海岛多元原水，包括雨水、岛水(海岛井水)及海水为处理对象制取淡水的海岛多元供水智能识别处理系统及处理方法。

背景技术：

我国共有海岛11905个，面积大于500平方米的海岛7300多个，其中有居民海岛489个。随着海岛经济的快速发展和居民生活水平提高，现有水资源难以满足海岛水资源发展需求，水资源供需矛盾在海岛地区日益突出，严重制约了海岛的开发及经济的发展。海岛淡水供应主要通过大陆引水(运水)和就地制水两种方式，其中就地制水是指对在海岛上对海水、岛水及雨水进行处理后变为可饮用的淡水，由于大陆引水(运水)成本较高，就地制水逐渐成为海岛的主要供水方式。

由于海岛地势多为山地等复杂地形，路面雨水和绿地雨水相对较少，且难以收集，因此，海岛雨水的收集多以屋面收集为主。雨水的处理工艺普遍采用“混凝沉淀+过滤”方式，主要去除水体中胶体粒子以及微小悬浮物。此外，由于雨水收集依赖于大气，海岛陆域面积有限、地形地貌复杂，许多海岛上可收集的雨水有限，不能形成稳定有效的淡水供应。

海岛地下水即岛水(井水)受到周围海水的侵入及地质的影响，溶解有一定的盐离子，与传统的雨水处理相比，需要进行脱盐处理。常规处理工艺为“砂滤过滤+超滤+反渗透(高回收率)”工艺，该工艺能同时去除各种杂质，产水水质较好。由于海岛陆域面积有限，地下水量有限，且开采地下水较为困难，岛水处理不能形成稳定有效的淡水供应。

海岛海水资源丰富，海水淡化水是海岛非常重要的水源之一，目前采用的淡化方法主要有反渗透(swro)、多级闪蒸(msf)、多效蒸馏(med)和电渗析(edr)等方法。由于反渗透技术的能耗较低，因此海岛淡化设备多以反渗透技术为主，常规处理工艺为“砂滤过滤+超滤+反渗透(低回收率)”，较雨水和岛水处理设施相比，海水淡化消耗较高，由于海岛的电力供应有限，海水淡化水不能作为单一的有效淡水供应。

由于海岛多种水源的处理工艺不同，相应水处理设备差异较大，若海岛依赖单一水源，并不能有效保证水资源的安全稳定供给，若实现多种水源，则需要建立多套不同的水处理方法，费用相对较高，占地面积较大。因此，海岛供水处理方法的开发要结合海岛自身特点，对各种可利用的水源，如雨水、岛水、海水等综合利用。如能找到一种适合海岛的水处理综合处理系统，在单一系统内实现多种水源的处理，可有效保障海岛的供水。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于多种水源特点的海岛多元供水智能识别处理系统及处理方法。

本发明所采用的技术方案是：一种海岛多元供水智能识别处理系统，包括智能识别控制单元、预处理单元和变回收率脱盐单元，所述智能识别控制单元的原水信号输入端和预处理单元的原水输入端分别连接原水端，所述智能识别控制单元的控制输出端分别连接预处理单元和变回收率脱盐单元的控制输入端，所述预处理单元的淡水输出端连接产水箱，所述预处理单元的中间水输出端连接变回收率脱盐单元的中间水输入端，所述变回收率脱盐单元的淡水输出端连接产水箱，所述变回收率脱盐单元设置有浓水排出口。

所述的原水包括雨水、岛水和海水。

所述的智能识别控制单元包括有控制器，所述控制器的信号输入端连接水质分析模块的信号输出端，所述控制器的控制信号输出端分别连接预处理回馈控制模块和变回收率脱盐控制模块，其中，所述水质分析模块的输入端连接原水端用于向控制器提供水质状况，所述预处理回馈控制模块的输出端连接所述预处理单元的控制信号输入端，所述变回收率脱盐控制模块的输出端连接所述变回收率脱盐单元的控制输入端。

所述的水质分析模块包括有串联连接的电极和变送器，所述电极的输入端连接原水端，所述变送器的输出端连接所述控制器的输入端。

所述的预处理回馈控制模块包括有第一接触器、第二接触器和第一变频器，所述第一接触器、第二接触器和第一变频器的输入端分别连接所述控制器的输出端，所述第一接触器、第二接触器和第一变频器的输出端分别连接预处理单元的信号输入端。

所述的变回收率脱盐控制模块包括有第三接触器、第二变频器和第三变频器，所述第三接触器、第二变频器和第三变频器的输入端分别连接所述控制器的输出端，所述第三接触器、第二变频器和第三变频器的输出端分别连接变回收率脱盐单元的信号输入端。

所述的预处理单元包括有通过管路相连接的原水泵和砂滤过滤器，所述原水泵的进口通过管路连接原水端，所述原水泵的驱动信号输入端连接所述智能识别控制单元的预处理回馈控制模块中的第一变频器的输出端，所述砂滤过滤器出口分别通过管路连接活性炭过滤器和超滤膜组的进口，所述活性炭过滤器和超滤膜组的信号输入端分别对应连接第一接触器和第二接触器的输出端，所述活性炭过滤器的出口通过管路连接产水箱，所述超滤膜组的出口通过管路连接中间水箱的进口，所述中间水箱的出口通过管路连接所述变回收率脱盐单元的进口。

所述的变回收率脱盐单元包括有通过管路依次连接的增压泵、保安过滤器、高压泵和反渗透膜组，其中，所述增压泵的水入口端通过管路连接预处理单元中的中间水箱出口，所述保安过滤器的出口还通过管路连接能量回收增压泵一体机的低压进口，所述能量回收增压泵一体机的高压出口通过管路连接所述反渗透膜组的进口，所述反渗透膜组的淡水出口通过管路连接所述产水箱，所述反渗透膜组的浓水出口通过管路连接能量回收增压泵一体机的高压进口，所述能量回收增压泵一体机的浓水出口通过管路排到外部，所述高压泵的驱动信号输入端连接所述智能识别控制单元的变回收率脱盐控制模块中的第三变频器的输出端，所述能量回收增压泵一体机的驱动信号输入端分别连接变回收率脱盐控制模块中的第三接触器和第二变频器的输出端。

一种海岛多元供水智能识别处理系统的处理方法，包括如下步骤：

1)水质分析模块中的电极测定原水的电导率，生成电流模拟信号送入变送器，变送器将模拟信号转换为电导率值，并送入控制器；

2)控制器根据电导率值进行水源的判定，判定条件为：电导率小于1000μs/cm为雨水，电导率介于1000μs/cm～20000μs/cm为岛水，电导率大于20000μs/cm为海水；

3)控制器根据判定结果和设定的预处理水量通过预处理回馈控制模块控制和驱动预处理单元的设备对原水进行处理，当所述判定结果是岛水和海水时,所述预处理单元处理后产生中间水，送到变回收率脱盐单元，所述的控制器还要通过变回收率脱盐控制模块控制和驱动变回收率脱盐单元对中间水进行进一步处理。

在步骤3)中：

当所述的原水为雨水时，所述控制器根据已设定的频率，通过预处理回馈控制模块中的第一变频器控制预处理单元中原水泵的运行频率，并通过预处理回馈控制模块中的第一接触器控制预处理单元中活性炭过滤器进水阀门的开启，预处理单元工作过程为：原水经原水泵提升压力后进入砂滤过滤器去除水体中的悬浮物和颗粒物体，经过砂滤过滤器的雨水进入活性炭过滤器去除水体中异味、有机物、胶体、铁及余氯，砂滤处理后的雨水作为产水进入产水箱；

当所述的原水为岛水和海水时，所述控制器根据已设定的频率，通过预处理回馈控制模块中的第一变频器控制预处理单元中原水泵的运行频率，并通过预处理回馈控制模块中的第二接触器控制预处理单元中超滤膜组进水阀门的开启，预处理单元工作过程为：原水经原水泵提升压力后进入超滤膜组去除残留的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物，经超滤膜组处理后的岛水或海水通过中间水箱进入变回收率脱盐单元；所述控制器通过变回收率脱盐控制模块中的第三接触器控制变回收率脱盐单元中的能量回收增压泵一体机进水阀门的开度为15％～85％，并通过第二变频器和第三变频器对应控制变回收率脱盐单元中的能量回收增压泵一体机和高压泵的频率，所述变回收率脱盐单元的工作过程：增压泵将中间水箱中预处理后的岛水或海水输送至保安过滤器，去除残留的颗粒型杂质；经保安过滤器过滤后的岛水或海水分为两股，其中一股经高压泵提升至反渗透膜组工作所需要的压力，其中，岛水为2～4.5mpa，海水为4.5～6mpa，之后进入反渗透膜组进行脱盐，经反渗透膜组脱盐后的淡水进入产水箱，浓水进入能量回收增压泵一体机进行能量回收，最终变为低压浓水进行排放；经保安过滤器过滤后的岛水或海水的另一股经能量回收增压泵一体机增压至反渗透膜组工作所需要的压力后进入反渗透膜组进行脱盐，经反渗透膜组脱盐后的淡水进入产水箱，浓水进入能量回收增压泵一体机进行能量回收，最终变为低压浓水进行排放。

本发明的一种海岛多元供水智能识别处理系统及处理方法，可以实现单一系统对多种水源(雨水、岛水、海水)的处理，产水水质较好，可以有效保障海岛的供水。本系统操作要求低，通过对水源地自动识别来选择不同的工艺和匹配工艺参数，自动化程度较高；采用的多介质过滤器、超滤膜、反渗透膜与水泵均有体积较小的型号，可以实现整个系统的小型化与便携化，特别适合应用于淡水资源缺乏的沿海及海岛地区，可充分利用当地的各种水源，生产淡水。本发明集海岛雨水、岛水、海水处理为一体，耦合多元原水实现海岛水资源的高效利用，吨水能耗少，运行成本低，适用于不同类型海岛需求，对我国海岛开发、水资源综合利用起到积极促进作用。

附图说明

图1是本发明一种海岛多元供水智能识别处理系统的构成框图；

图2是本发明中智能识别控制单元的构成框图。

图中

1：智能识别控制单元11：控制器

12：预处理回馈控制模块121：第一接触器

122：第二接触器123：第一变频器

13：水质分析模块131：电极

132：变送器14：变回收率脱盐控制模块

141：第三接触器142：第二变频器

143：第三变频器2：预处理单元

21：原水泵22：砂滤过滤器

23：活性炭过滤器24：超滤膜组

25：中间水箱3：产水箱

4：变回收率脱盐单元41：增压泵

42：保安过滤器43：高压泵

44：反渗透膜组45：能量回收增压泵一体机

5：原水端

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种海岛多元供水智能识别处理系统及处理方法做出详细说明。

如图1所示，本发明的一种海岛多元供水智能识别处理系统，包括智能识别控制单元1、预处理单元2和变回收率脱盐单元4，所述智能识别控制单元1的原水信号输入端和预处理单元2的原水输入端分别连接原水端5，所述智能识别控制单元1的控制输出端分别连接预处理单元2和变回收率脱盐单元4的控制输入端，所述预处理单元2的淡水输出端连接产水箱3，所述预处理单元2的中间水输出端连接变回收率脱盐单元4的中间水输入端，所述变回收率脱盐单元4的淡水输出端连接产水箱3，所述变回收率脱盐单元4设置有浓水排出口。所述的原水包括雨水、岛水和海水。

如图2所示，所述的智能识别控制单元1包括有由pc机构成的控制器11，所述控制器11的信号输入端连接水质分析模块13的信号输出端，所述控制器11的控制信号输出端分别连接预处理回馈控制模块12和变回收率脱盐控制模块14，其中，所述水质分析模块13的输入端连接原水端5用于向控制器11提供水质状况，所述预处理回馈控制模块12的输出端连接所述预处理单元2的控制信号输入端，所述变回收率脱盐控制模块14的输出端连接所述变回收率脱盐单元4的控制输入端。

所述的水质分析模块13包括有串联连接的电极131和变送器132，所述电极131的输入端连接原水端5，所述变送器132的输出端连接所述控制器11的输入端。

所述的预处理回馈控制模块12包括有第一接触器121、第二接触器122和第一变频器123，所述第一接触器121、第二接触器122和第一变频器123的输入端分别连接所述控制器11的输出端，所述第一接触器121、第二接触器122和第一变频器123的输出端分别连接预处理单元2的信号输入端。

所述的变回收率脱盐控制模块14包括有第三接触器141、第二变频器142和第三变频器143，所述第三接触器141、第二变频器142和第三变频器143的输入端分别连接所述控制器11的输出端，所述第三接触器141、第二变频器142和第三变频器143的输出端分别连接变回收率脱盐单元4的信号输入端。

本发明实施例中；

所述的控制器采用plc机，可以采用：西门子s7-200，或西门子s7-300，或西门子s7-400

所述的变频器可以采用：abb(品牌)acs-510，或西门子m440

所述的接触器可以采用：施耐德(品牌)系类产品，或abb(品牌)系类产品

所述的电极可以采用：gf(品牌)3-2822，或gf(品牌)3-2821

所述的变送器可以采用：gf(品牌)3-9900

如图1所示，所述的预处理单元2包括有通过管路相连接的原水泵21和砂滤过滤器22，所述原水泵21的进口通过管路连接原水端5，所述原水泵21的驱动信号输入端连接所述智能识别控制单元1的预处理回馈控制模块12中的第一变频器123的输出端，所述砂滤过滤器22出口分别通过管路连接活性炭过滤器23和超滤膜组24的进口，所述活性炭过滤器23和超滤膜组24的信号输入端分别对应连接第一接触器121和第二接触器122的输出端，所述活性炭过滤器23的出口通过管路连接产水箱3，所述超滤膜组24的出口通过管路连接中间水箱25的进口，所述中间水箱25的出口通过管路连接所述变回收率脱盐单元4的进口。

如图1所示，所述的变回收率脱盐单元4包括有通过管路依次连接的增压泵41、保安过滤器42、高压泵43和反渗透膜组44，其中，所述增压泵41的水入口端通过管路连接预处理单元2中的中间水箱25出口，所述保安过滤器42的出口还通过管路连接能量回收增压泵一体机45的低压进口，所述能量回收增压泵一体机45的高压出口通过管路连接所述反渗透膜组44的进口，所述反渗透膜组44的淡水出水口通过管路连接所述产水箱3，所述反渗透膜组44的浓水出口端通过管路连接能量回收增压泵一体机45的高压进口，所述能量回收增压泵一体机45的浓水出口通过管路排到外部，所述高压泵43的驱动信号输入端连接所述智能识别控制单元1的变回收率脱盐控制模块14中的第三变频器143的输出端，所述能量回收增压泵一体机45的驱动信号输入端分别连接变回收率脱盐控制模块14中的第三接触器141和第二变频器142的输出端。

一种海岛多元供水智能识别处理系统的处理方法，包括如下步骤：

1)水质分析模块中的电极测定原水的电导率，生成电流模拟信号送入变送器，变送器将模拟信号转换为电导率值，并送入控制器；

2)控制器根据电导率值进行水源的判定，判定条件为：电导率小于1000μs/cm为雨水，电导率介于1000μs/cm～20000μs/cm为岛水，电导率大于20000μs/cm为海水；

3)控制器根据判定结果和设定的预处理水量通过预处理回馈控制模块控制和驱动预处理单元的设备对原水进行处理，当所述判定结果是岛水和海水时所述预处理单元产生处理后产生中间水，送到变回收率脱盐单元，所述的控制器还要通过变回收率脱盐控制模块控制和驱动变回收率脱盐单元对中间水进行处理。

当所述的原水为雨水时，所述控制器根据已设定的频率，通过预处理回馈控制模块中的第一变频器控制预处理单元中原水泵的运行频率，并通过预处理回馈控制模块中的第一接触器控制预处理单元中活性炭过滤器进水阀门的开启，预处理单元工作过程为：原水经原水泵提升压力后进入砂滤过滤器去除水体中的悬浮物和颗粒物体，经过砂滤过滤器的雨水进入活性炭过滤器去除水体中异味、有机物、胶体、铁及余氯，砂滤处理后的雨水作为产水进入产水箱；

当所述的原水为岛水和海水时，所述控制器根据已设定的频率，通过预处理回馈控制模块中的第一变频器控制预处理单元中原水泵的运行频率，并通过预处理回馈控制模块中的第二接触器控制预处理单元中超滤膜组进水阀门的开启，预处理单元工作过程为：原水经原水泵提升压力后进入超滤膜组去除残留的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质，经超滤膜组处理后的岛水或海水通过中间水箱进入变回收率脱盐单元；所述控制器通过变回收率脱盐控制模块中的第三接触器控制变回收率脱盐单元中的能量回收增压泵一体机进水阀门的开度为15％～85％，并通过第二变频器和第三变频器对应控制变回收率脱盐单元中的能量回收增压泵一体机和高压泵的频率，本发明中，海水的回收率为30-45％，岛水的回收率为50-75％。所述变回收率脱盐单元的工作过程：增压泵将中间水箱中预处理后的岛水或海水输送至保安过滤器，去除残留的颗粒型杂质；经保安过滤器过滤后的岛水或海水分为两股，其中一股经高压泵提升至反渗透膜组工作所需要的压力，其中，岛水为2～4.5mpa，海水为4.5～6mpa，之后进入反渗透膜组进行脱盐，经反渗透膜组脱盐后的淡水进入产水箱，浓水进入能量回收增压泵一体机进行能量回收，最终变为低压浓水进行排放；经保安过滤器过滤后的岛水或海水的另一股经能量回收增压泵一体机增压至反渗透膜组工作所需要的压力后进入反渗透膜组进行脱盐，经反渗透膜组脱盐后的淡水进入产水箱，浓水进入能量回收增压泵一体机进行能量回收，最终变为低压浓水进行排放。

本发明中，能量回收增压泵一体机进水阀门的类型是调节阀，在运行中，不是完全打开或完全关闭，保持有一定的开度，一般介于15％-85％，调节阀的主要作用是憋压，在高压泵的运行频率一定时，开度越小，运行压力越高，从而实现压力的调节，即岛水为2～4.5mpa，海水为4.5～6mpa；泵的运行频率主要控制泵的流量。

本发明的实例中，分别采用了雨水、岛水和海水作运行试验：

采用雨水作运行试验的各参数如下：砂滤过滤器与活性炭过滤器的操作压力为0.2mpa，活性炭过滤器的出水浊度＜0.5ntu，cod＜1.5ppm，余氯＜0.1ppm，电导率小于100μs/cm，吨水能耗为1.2kwh。

采用岛水作运行试验的各参数如下：岛水电导率为3260μs/cm，砂滤过滤器与超滤膜的操作压力为0.2mpa，超滤膜组的出水浊度＜0.5ntu，sdi＜3，反渗透膜组的操作压力为2.0mpa，回收率为75％，反渗透膜组产水的电导率小于100μs/cm，吨水能耗为2.2kwh。

采用海水作运行试验的各参数如下：海水电导率为49420μs/cm，砂滤过滤器与超滤膜的操作压力为0.2mpa，超滤膜组的出水浊度＜0.5ntu，sdi＜3，反渗透膜组的操作压力为5.6mpa，回收率为40％，反渗透膜组产水的电导率小于500μs/cm，吨水能耗为4.1kwh。