专利名称：全自动恒流量超滤水处理的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于膜分离技术和水处理领域，具体涉及一种全自动恒流量超滤水处理的控制装置。
背景技术：
恒流超滤是指控制跨膜压差TMP从某一较低值开始逐步缓慢的升高，使膜透水通量稳定在某一适当值的膜过滤操作模式。相对于目前广泛使用的恒压过滤模式，在过滤前期，恒流超滤过程中膜受到的平均压力小于恒压超滤时膜所受的平均压力，降低了水中污染物向膜面迁移的加速度，减缓了膜过滤阻力的增加，可以延长膜过滤周期，提高膜的产水量。Field、Decloux等人均对恒流膜过滤操作进行研究，发现恒流过滤模式比恒压过滤模式有十分明显的优势(参见《Journal of Membrane Science》1995年100卷259-272页，及《膜科学与技术》1999年19卷1期1-11页)。
中国发明专利公开号为CN1280873A，
公开日为2001年1月24日，名称为“恒流超滤的方法及其设备”公开了三种恒流超滤的方法和相应设备，分别为调节循环泵(7-2)流量、调节阀(8-3)开关大小、以及使用脉冲泵的恒流超滤。然而该专利公开的恒流超滤的方法和相应设备均为针对膜生物反应器的控制过程和设备，其控制过程均需要通过手动操作来完成，自动化程度低、控制过程操作复杂、控制精度低、劳动强度大，很难满足实际膜处理的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种全自动恒流量超滤水处理的控制装置，使用该装置能提高过滤精度、可实现系统的恒流量全自动运行及在线清洗、能耗低、可降低膜过滤阻力、延长膜过滤周期、提高膜产水量。
为解决上述技术技术问题，本发明是这样实现的本发明包括原水箱(24)、中空纤维超滤膜组件(28)、收集于产水箱(31)、保安过滤器(26)，其特征是所述原水箱(24)与进水泵(19)相连，进水泵(19)通过电磁阀(3)与过滤器(26)相连，所述过滤器(26)与进水流量传感器(17)和进水口压力变送器(11)相连，进水流量传感器(17)和进水口压力变送器(11)通过进水口(27)与中空纤维超滤膜组件(28)相连；中空纤维超滤膜组件(28)通过出水口(30)与出水压力变送器(13)相连，压力变送器(13)通过电磁阀(8)相连、出水流量传感器(14)与收集于产水箱(31)相连；中空纤维超滤膜组件(28)上的超滤膜浓水口(29)上设置有浓水压力变送器(12)，的超滤膜浓水口(29)通过球阀(33)和电磁阀(9)与原水箱(24)相连；产水箱(31)通过反洗泵(20)、电磁阀(10)、电磁阀(7)与出水口(30)相连；进水箱(24)和产水箱(31)底部均设置有排空球阀(25)和(32)；所述进水口压力变送器(11)、浓水压力变送器(12)、压力变送器(13)和出水流量传感器(14)分别与模拟量输入模块(15)相连，所述进水泵(19)和反洗泵(20)通过变频器(18)与模拟量输入输出模块(16)相连，所述进水流量传感器(17)与模拟量输入输出模块(16)相连；所述模拟量输入模块(15)和模拟量输入输出模块(16)与可编程控制器(2)相连，可编程控制器(2)分别与电磁阀(3，4，5，6，7，8，9，10)相连。
所述机可编程控制器(2)与PC机相连。
所述可编程控制器(2)与指示灯(22)和蜂鸣器(21)相连。
所述PC机与打印机(23)相连。
本发明的有益效果是本发明具有过滤精度高、工艺先进、操作简单、能耗低、可降低膜过滤阻力等优点，可实现系统的恒流量全自动运行和在线清洗，还可以实现对在线监测数据的实时观察、存贮记录及打印输出。
图1为本发明的自动控制系统结构流程图；图2为本发明全自动恒流量超滤水处理系统结构图；图3是实施例结果的膜透水流量随时间的变化曲线图。
具体实施例方式
本发明的全自动恒流量超滤水处理的控制装置，是利用PC机和可编程控制器对恒流量超滤水处理装置的工作过程进行在线监测和控制。其中，可编程控制器2用于执行系统操作指令、收集、存储系统工艺参数和在线监测数据，与来自模拟量输入模块15的在线监测出水流量数据进行比较，如果数据偏离工艺参数设定值，则根据偏离的正负，由可编程控制器2发出指令，通过A/D转换器将系统发出的数字量信号转换成模拟量，经模拟量输入输出模块16输出到变频器18，通过变频器18调节进水加压泵19的电机的频率，来控制进水加压泵19的电机转速，以减小或增大进水加压泵19的输出压力，从而维持超滤膜透水流量的稳定，达到恒流量超滤的目的。
本发明所述的超滤膜为中空纤维膜组件28，其材质可以是聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙稀腈、磺化聚砜、醋酸纤维素、聚丙稀或无机膜等。
本发明所述的恒流超滤过程，是以跨膜压差TMP为控制对象，通过和系统工艺参数所设定的上限值进行比较，当跨膜压差TMP大于或等于设定值时，即启动水力清洗操作，对超滤膜进行在线清洗。
本发明所述的水力清洗操作，包括从超滤膜浓水口29到进水口27的正向快洗和从透水侧向进水侧反向跨膜的反冲洗，具体清洗过程可以根据需要对快洗和反洗的时间和顺序进行设置，两种反洗方式可以根据实际需要进行组合，从而达到有效清洗超滤膜的目的。
本发明所述的恒流量超滤过程和水力清洗过程的操作均通过可编程控制器2对超滤系统管路中电磁阀2～电磁阀10的开关控制来实现。
本发明所述的恒流量超滤过程，还可以实现超滤膜进水口压力、浓水口压力、出水口压力、跨膜压差TMP、进水流量、透过水流量等数据的在线实时监测、存贮记录及通过与PC机1连接的打印机23打印输出。
本发明所述的全自动恒流量超滤水处理的控制装置，主要由超滤水处理系统、PC机1、可编程控制器2、变频器18、模拟量输入模块15及模拟量输入输出模块16组成，其特征在于电磁阀2～电磁阀10等开关变量通过可编程控制器2的数字量输入口接入，超滤膜进水口压力、浓水口压力、出水口压力、进水流量、透过水流量分别通过压力变送器11、压力变送器12、压力变送器13、流量传感器17及流量传感器14接入模拟量输入模块15及模拟量输入输出模块16的输入端，模拟量输入输出模块16的输出端与变频器18连接，变频器18又分别和进水加压泵19和反洗泵20连接，其中进水加压泵19和反洗泵20均为三相可变频离心水泵。
本发明所述的全自动恒流量超滤水处理的控制装置，在运行过程中，其运行状态如过滤、反洗、快洗等均可通过可编程控制器2输出数字信号给控制面板的指示灯22，如果运行过程出现异常，可以通过可编程控制器2输出数字信号给蜂鸣器21进行报警。
本发明中所使用的可编程控制器、模拟量输入模块和模拟量输入输出模块均为市售，如可编程控制器可采用SIMATIC S7-200，模拟量输入模块可采用EM231，模拟量输入输出模块可采用EM235。
实施例下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
本发明中所使用的可编程控制器为SIMATIC S7-200，其CPU单元为CPU226，自身带有24个数字量输入和16个数字输出端口。模拟量输入模块采用EM231，具有4个模拟量输入端口。模拟量输入输出模块采用EM235，具有4个模拟量输入端口和1个模拟量输出端口。变频器采用西门子MMV420型变频器。
图2为本发明的实施结构图，需处理的原水由原水箱24经进水加压泵19加压后，经电磁阀3进入保安过滤器26，然后流经进水流量传感器17和进水口压力变送器11，从中空纤维超滤膜组件28的进水口27进入超滤膜，通过膜的透过水分别经中空纤维超滤膜组件28的出水口30、出水压力变送器13、电磁阀8、出水流量传感器14，收集于产水箱31中，浓水从超滤膜浓水口29经球阀3和电磁阀9回流入原水箱24或排出，超滤过程的浓水回流量可以通过调节球阀3来控制。随着过滤的进行，超滤膜的跨膜压差TMP逐渐增大，当达到控制系统设置的上限值时，即停止过滤操作，启动水力清洗操作。水力清洗包括从超滤膜浓水口29到进水口27的正向快洗和从透水侧向进水侧反向跨膜的反冲洗。反洗时，清洗水从产水箱31经反洗泵20、电磁阀10、电磁阀7从出水口30进入膜组件，然后反向透过膜从进水口27经电磁阀4排出，此时出水压力变送器13反馈的就是反洗压力信号值。反洗结束后，启动快洗操作，即清洗水从产水箱31经反洗泵20、电磁阀10、电磁阀6、浓水压力变送器12，从浓水口29进入膜组件，然后正向通过膜进水侧从进水口27经电磁阀4排出，此时浓水压力变送器12反馈的就是快洗压力信号值。另外，进水箱24和产水箱31底部均设置有排空阀25和阀32。经实际运行，本系统在运行过程中，工作稳定，图3表示的是该全自动恒流量超滤水处理系统经过14h稳定运行的透水流量随时间的变化情况。
权利要求
1.一种全自动恒流量超滤水处理的控制装置，它包括原水箱(24)、中空纤维超滤膜组件(28)、收集于产水箱(31)、保安过滤器(26)，其特征是所述原水箱(24)与进水泵(19)相连，进水泵(19)通过电磁阀(3)与过滤器(26)相连，所述过滤器(26)与进水流量传感器(17)和进水口压力变送器(11)相连，进水流量传感器(17)和进水口压力变送器(11)通过进水口(27)与中空纤维超滤膜组件(28)相连；中空纤维超滤膜组件(28)通过出水口(30)与出水压力变送器(13)相连，压力变送器(13)通过电磁阀(8)相连、出水流量传感器(14)与收集于产水箱(31)相连；中空纤维超滤膜组件(28)上的超滤膜浓水口(29)上设置有浓水压力变送器(12)，的超滤膜浓水口(29)通过球阀(33)和电磁阀(9)与原水箱(24)相连；产水箱(31)通过反洗泵(20)、电磁阀(10)、电磁阀(7)与出水口(30)相连；进水箱(24)和产水箱(31)底部均设置有排空球阀(25)和(32)；所述进水口压力变送器(11)、浓水压力变送器(12)、压力变送器(13)和出水流量传感器(14)分别与模拟量输入模块(15)相连，所述进水泵(19)和反洗泵(20)通过变频器(18)与模拟量输入输出模块(16)相连，所述进水流量传感器(17)与模拟量输入输出模块(16)相连；所述模拟量输入模块(15)和模拟量输入输出模块(16)与可编程控制器(2)相连，可编程控制器(2)分别与电磁阀(3，4，5，6，7，8，9，10)相连。
2.根据权利要求2所述的全自动恒流量超滤水处理的控制装置，其特征是所述机可编程控制器(2)与PC机相连。
3.根据权利要求2所述的全自动恒流量超滤水处理的控制装置，其特征是所述可编程控制器(2)与指示灯(22)和蜂鸣器(21)相连。
4.根据权利要求2所述的全自动恒流量超滤水处理的控制装置，其特征是所述PC机与打印机(23)相连。
全文摘要
本发明公开了一种全自动恒流量超滤水处理的控制装置，通过进水口压力变送器(11)、浓水压力变送器(12)、压力变送器(13)和出水流量传感器(14)分别与模拟量输入模块(15)相连，通过进水泵(19)和反洗泵(20)通过变频器(18)与模拟量输入输出模块(16)相连，通过进水流量传感器(17)与模拟量输入输出模块(16)相连；通过模拟量输入模块(15)和模拟量输入输出模块(16)与可编程控制器(2)相连，可编程控制器(2)分别与电磁阀(3，4，5，6，7，8，9，10)相连，可实现系统的恒流量全自动运行及在线清洗、能耗低、可降低膜过滤阻力、延长膜过滤周期、提高膜产水量、提高过滤精度。
文档编号C02F1/44GK101069815SQ200710017590
公开日2007年11月14日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者王磊, 王旭东, 严洁, 王志盈 申请人:西安建筑科技大学