專利名稱：智能化純水/超純水制取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水處理技術(shù)，特別是公開一種智能化純水/超純水制取系
統(tǒng)，應用于醫(yī)藥工業(yè)、純凈水工業(yè)及電子工業(yè)高純水領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著上世紀90年代引進國外純水/超純水設(shè)備，到目前國內(nèi)工業(yè)水處理技術(shù)和設(shè) 備的迅速發(fā)展，先進的純水/超純水制造工藝設(shè)備和自動化控制在這一領(lǐng)域的廣泛應用， 具有很大的市場需求，幾乎國民經(jīng)濟所有的行業(yè)都會用到純水或超純水。 —般純水/超純水制取系統(tǒng)的自動控制內(nèi)容包括設(shè)備的自動啟停、設(shè)備的自動 清洗或再生、以及設(shè)備的自動切換。 由于純水水質(zhì)要求的不斷地提高和工藝技術(shù)的發(fā)展，其自動控制要求也隨之越
高，系統(tǒng)中"精確控制"的要求也越來越多，不僅要完成一般的自動控制，還應包含更完善、
更精確、更先進的自動化控制，譬如自動加藥；自動顯示；自動監(jiān)測；自動記錄或打??；自動
報警；自動保護；自動恒溫恒壓供水；自動加熱。由于控制的精確度以及實時監(jiān)控對于系統(tǒng)
的安全、可靠性影響重大，而僅靠一般的自動控制方法及監(jiān)控模式是遠遠不夠的。 在日常運行管理過程中，系統(tǒng)運行的狀況及參數(shù)一般是由專職人員記錄、保存。此
類參數(shù)對于系統(tǒng)維護，隱患及故障排除意義重大。由于一般專職人員實行連續(xù)跟班操作，人
員配置較多，而且人員經(jīng)培訓后的接受能力不同，容易出現(xiàn)誤操作，參數(shù)的漏記、錯記以及
資料保管的缺失，很大程度上影響到系統(tǒng)安全可靠地運行，造成損失。 近年來隨著能源價格不斷上漲，國家對節(jié)能提出了更加嚴格的要求。節(jié)水和節(jié)電 是節(jié)能的重要指標，然而水和電又是純水制取系統(tǒng)中不可或缺的，所以節(jié)能對于純水制取 系統(tǒng)來說意義更為重要。降低系統(tǒng)運行成本，節(jié)約能耗是目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決純水/超純水制取系統(tǒng)目前存在的上述問題，近年來本 實用新型發(fā)明人在純水/超純水制取系統(tǒng)的智能化控制方面重點研發(fā)，使制取系統(tǒng)產(chǎn)生了 突破性的變化。同時，通過優(yōu)化工藝配置和模塊化設(shè)計技術(shù)，使制取系統(tǒng)更加人性化、環(huán)境 化、現(xiàn)代化，公開一種純水/超純水制取系統(tǒng)，它是現(xiàn)代化工藝水平的標志，是節(jié)省工程投 資、降低能耗、運行可靠的保證。 本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種智能化純水/超純水制取系統(tǒng)，包括水的預處理、 加藥、膜過濾、殺菌和消毒，其特征在于從原水進水至純水產(chǎn)品水全流程采用模塊設(shè)計，整 個工藝流程由預處理模塊、恒溫模塊、反滲透初級脫鹽模塊、EDI深度除鹽模塊、物理殺菌 模塊、TOC分解模塊、脫氣模塊、調(diào)溫模塊和水質(zhì)精處理模塊依次串連組成；流程中各級模 塊的工作采用集散型自動控制系統(tǒng)，通過PC技術(shù)，利用現(xiàn)場總線，實現(xiàn)對系統(tǒng)各工藝流程 模塊工作情況集中管理、分散控制的三級控制就地手動控制、水處理房站PLC控制、中控 室集中監(jiān)視，達到智能化控制。預處理模塊由膜過濾組成超濾器，通過預處理后，達到濁度《0. 5NTU、游離氯《0. lmg/L。所述的脫氣模塊利用擴散的原理將水中的氧氣、二氧化碳氣體去除，降低溶解氧及游離二氧化碳氣體含量，出水氧氣和二氧化碳濃度小于lppb。所述的恒溫模塊安放在反滲透初級脫鹽模塊前級，保證系統(tǒng)夏季工作時，反滲透初級脫鹽模塊效能的發(fā)揮；恒溫模塊和調(diào)溫模塊所需的熱量采用工廠空調(diào)系統(tǒng)回收的熱量，對系統(tǒng)中的水泵進行變頻調(diào)速，實現(xiàn)電機的節(jié)電功能。 本實用新型的有益效果是本實用新型采用全流程模塊化設(shè)計，將純水/超純水制取系統(tǒng)中的設(shè)備設(shè)計成集成化裝置。全流程模塊化設(shè)計可以任意添加或刪減而不影響整體系統(tǒng)的運行，實現(xiàn)水質(zhì)目標，因此在應用方面具有很高的靈活性，裝運簡便，運輸成本低；模塊化設(shè)計不僅使得施工質(zhì)量提高，施工周期縮短；而且還提高了產(chǎn)品質(zhì)量；單元之間結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

圖1是本實用新型水處理流程模塊連接程序圖；[0011] 圖2是本實用新型自動控制水處理流程方框原理圖。 圖中1、MCC變頻控制柜；2、PLC控制柜；3、流程圖顯示窗口 ；4、電導率監(jiān)控、設(shè)定面板；5、電阻率監(jiān)控、設(shè)定面板；6、pH監(jiān)控、設(shè)定面板；7、0PR監(jiān)控、設(shè)定面板；8、流量監(jiān)控、設(shè)定面板；9、壓力監(jiān)控、設(shè)定面板；10、液位監(jiān)控、設(shè)定面板；11、溫度監(jiān)控、設(shè)定面板；12、現(xiàn)場總線；13、中控室PC機。
具體實施方式根據(jù)附圖l，本實用新型從原水進水至純水產(chǎn)品水全流程采用模塊設(shè)計，整個工藝流程由預處理模塊、恒溫模塊、反滲透初級脫鹽模塊、EDI深度除鹽模塊、物理殺菌模塊、TOC分解模塊、脫氣模塊、調(diào)溫模塊和水質(zhì)精處理模塊依次串連組成。 預處理模塊可由超濾或者傳統(tǒng)過濾器構(gòu)成，通過預處理后，達到濁度《0. 5NTU，游離氯《0. lmg/L，保護后級反滲透裝置。 EDI深度除鹽模塊采用一種選擇性膜和離子交換樹脂夾在直流電源電場從初純水中深度除鹽，替代傳統(tǒng)的離子交換器，無酸堿化學品的排放，屬于環(huán)保型設(shè)計。EDI英文全稱是Electrodeionization，是電去離子工藝的簡稱。 脫氣模塊利用擴散的原理將水中的氣體(如氧氣、二氧化碳)去除，降低溶解氧及游離二氧化碳氣體的含量，出水氧氣和二氧化碳濃度可小于l卯b，達到純水/超純水的水質(zhì)要求。較其他傳統(tǒng)工藝具有占地面積小，操作成本低，可精確控制溶解氣體的含量等特點。 水質(zhì)精處理模塊是為了使最終出水的電阻率能夠達到18MQ cm(25°C )，減少用電導儀、電阻率儀表能夠測量到的離子類物質(zhì)，采取的一些列措施和設(shè)備對出水加以保障，使水質(zhì)趨于穩(wěn)定。 對于純水/超純水制取系統(tǒng)的供水管道采用循環(huán)方式供水的方式，其循環(huán)附加水量為使用水量的30% 100%，保證水質(zhì)滿足用戶的要求。[0019] 其余模塊按常規(guī)技術(shù)組成及設(shè)計。 隨著水處理行業(yè)對過程控制質(zhì)量和系統(tǒng)運行成本要求的不斷提高，智能化控制在該領(lǐng)域的應用需求也日趨廣泛。本實用新型通過實現(xiàn)整個純水/超純水制取系統(tǒng)運行過程的智能化控制，可以動態(tài)掌握運行情況，做到心中有數(shù)。 根據(jù)附圖2，本實用新型采用集散型自動化控制系統(tǒng)，通過PLC技術(shù)的高可靠性、模塊化結(jié)構(gòu)以及編程簡單等特點，結(jié)合PC技術(shù)，利用現(xiàn)場總線，實現(xiàn)對系統(tǒng)各工藝流程模塊工作情況集中管理、分散控制的三級控制，即就地手動控制，水處理站房PLC控制，中控室集中監(jiān)視，從而達到智能化控制的目的。
(1)就地手動控制通過就地控制盤的按鈕或控制器可對設(shè)備進行手動開停。[0023] (2)水處理站房PLC控制站房內(nèi)的PLC獨立執(zhí)行自身的控制程序，處理輸入輸出信號。 (3)中控室集中監(jiān)視(遠程監(jiān)視)中心控制室通過中控室PC機對純水制取系統(tǒng)的運行狀況及數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測。 在工業(yè)連續(xù)型流程生產(chǎn)自動控制中，對各重要參數(shù)指標進行在線監(jiān)控，如電導率、電阻率、pH、 0RP、 T0C、流量、壓力、液位、溫度等，將信號傳送到PLC上，PLC根據(jù)工藝要求按照邏輯運算、程序控制、定時和計數(shù)等通過預先編制的程序，通過現(xiàn)場輸入信號(包括開關(guān)量、模擬量)，實現(xiàn)自動化控制。確保產(chǎn)品水滿足要求；同時對控制精度要求高的工藝(如加藥控制等)，采用PID(比例積分微分調(diào)節(jié))技術(shù)，通過在線4 20mA信號的反饋實現(xiàn)自動控制，做到精準性高。 對整個工藝中各個模塊運行過程的各主要控制點進行聲光報警，如缺水保護、超壓保護、低壓保護、液位失靈、水泵電氣故障、超溫保護等，一旦出現(xiàn)故障，及時發(fā)出報警信號，通知操作人員前來檢查及排除問題，并直接顯示報警點或報警原因，便于直接排除故障。 由PLC采集模擬信號進行數(shù)據(jù)處理，通過現(xiàn)場總線技術(shù)，在中心控制室即可對純水制取系統(tǒng)的運行狀況及數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測。應用現(xiàn)場總線為更好的實現(xiàn)智能化控制提供了可靠的支撐平臺。比較常用的現(xiàn)場總線有profibus、 modbus、 canbus、 devicenet、lonworks等。 PLC主要采用的技術(shù)及品牌為德國西門子，日本歐姆龍，日本三菱等。 通過現(xiàn)場總線技術(shù)對中控室PC機可以實現(xiàn)先進的"人機對話"功能。主要有以下
幾個模塊 (1)流程圖顯示功能模塊 主要是顯示各單元模塊和相應設(shè)備的變化情況。直觀地反應各單元及工藝點的運行狀態(tài)，操作人員通過調(diào)用這些豐富的畫面，可以全面的掌握整個系統(tǒng)的運行情況，并且很方便地對設(shè)備進行操作，從而使得顯示更加直觀、信息掌握更加準確簡便。此外，無需配備較多的操作人員，節(jié)省了運營開支。[0032] (2)歷史趨勢圖顯示模塊 實現(xiàn)歷史運行狀況的趨勢再現(xiàn)顯示，對運行狀況有一個縱向的全面了解。[0034] (3)實時數(shù)據(jù)顯示模塊 可以顯示實時采集的數(shù)據(jù)，使操作人員同時可以觀察到多個數(shù)據(jù)內(nèi)容。[0036] (4)報警和保護處理功能模塊 系統(tǒng)記錄設(shè)備報警發(fā)生時的有關(guān)信息，如故障名稱、報警信息、故障報警時間等，并可以對報警信息進行管理。
(5)數(shù)值任意設(shè)定功能模塊 為了更好的達到水質(zhì)要求，對主要控制點的數(shù)值，可以隨時方便的設(shè)定。[0040] (6)資料儲存功能模塊 可以將系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)及報警信息進行保存，提高了數(shù)據(jù)的準確性，防止數(shù)據(jù)的遺漏或丟失。操作維護手冊、故障分析及排除、所有技術(shù)圖紙等相關(guān)資料也可以一并保存，便于現(xiàn)場翻閱及查找。[0042] (7)打印功能模塊 通過配置的打印機可以將各類數(shù)據(jù)進行打印，以便歸檔保存。[0044] (8)系統(tǒng)設(shè)定模塊 主要用于對整個工藝系統(tǒng)的安全手段設(shè)置。密碼的設(shè)定，加強了安全保密措施，對各用戶的操作權(quán)限進行控制，只有系統(tǒng)操作人員及有關(guān)機器管理人員才能進行操作，從而保證系統(tǒng)的正常運行，可以有效地阻止無關(guān)人員越權(quán)使用操作機器，提高了系統(tǒng)的安全性。[0046] 本實用新型在節(jié)能控制方面的改進[0047] (1)變頻技術(shù)在本系統(tǒng)中的運用 根據(jù)流量或者壓力信號的反饋，通過閉環(huán)和PID控制的變頻技術(shù)，對純水/超純水制取系統(tǒng)內(nèi)的水泵進行變頻調(diào)速，在用水量大的情況下提高頻率，加大出水量，反之則減小頻率，這樣不僅節(jié)約了水而且更節(jié)約了電，減少了不必要的能耗浪費，以實現(xiàn)節(jié)能的目的，這樣即可降低設(shè)備維護和保養(yǎng)的成本，又可縮短設(shè)備投資回報期。
(2)工廠空調(diào)系統(tǒng)熱回收技術(shù)應用于恒溫模塊及調(diào)溫模塊 根據(jù)反滲透膜元件的特性，其透水量受溫度影響較大。一般來說，溫度每下降rc，
其透水量下降1 3%左右。為保證冬季水溫較低時，系統(tǒng)仍有足夠的產(chǎn)水量，需恒溫至25 °C ，保證反滲透初級脫鹽模塊效能的最佳發(fā)揮。 純水/超純水處理系統(tǒng)根據(jù)不同的應用領(lǐng)域有著不同的溫度要求；且若應用于同一領(lǐng)域，使用場合不同，溫度要求也不同，目前一般廣泛采用熱水/蒸汽、冷水/冷卻水作為熱媒/冷媒進行溫度調(diào)節(jié)。 本實用新型采用工廠空調(diào)系統(tǒng)熱回收技術(shù)可減少能耗，降低運行成本，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 通過以上工藝流程的改進和結(jié)構(gòu)設(shè)計、自動化技術(shù)的運用以及節(jié)能措施，，使純水/超純水制取系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化、模塊化、節(jié)能化及穩(wěn)定化，集機、電、氣、液壓系統(tǒng)于一體，全面解決了同類產(chǎn)品目前所存在的缺陷，降低了系統(tǒng)故障率，保證系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，提高了運行管理的簡便性、處理效率，避免重復投資，保證處理效果，降低運行成本，在技術(shù)上有較大的進步與改進，增加了系統(tǒng)的功效，更實用，符合市場需求，具有廣泛推廣利用的價值，實為新穎、先進、實用的新設(shè)計。
權(quán)利要求一種智能化純水/超純水制取系統(tǒng)，包括水的預處理、加藥、膜過濾、殺菌和消毒，其特征在于從原水進水至純水產(chǎn)品水全流程采用模塊設(shè)計，整個工藝流程由預處理模塊、恒溫模塊、反滲透初級脫鹽模塊、EDI深度除鹽模塊、物理殺菌模塊、TOC分解模塊、脫氣模塊、調(diào)溫模塊和水質(zhì)精處理模塊依次串連組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化純水/超純水制取系統(tǒng)，其特征在于所述的恒溫模 塊安放在反滲透初級脫鹽模塊前級；恒溫模塊所需的熱量采用工廠空調(diào)系統(tǒng)回收的熱量。
專利摘要本實用新型為一種智能化純水/超純水制取系統(tǒng)，包括水的預處理、加藥、膜過濾、殺菌和消毒，其特征在于從原水進水至純水產(chǎn)品水全流程采用模塊設(shè)計，整個工藝流程由預處理模塊、恒溫模塊、反滲透初級脫鹽模塊、EDI深度除鹽模塊、物理殺菌模塊、TOC分解模塊、脫氣模塊、調(diào)溫模塊和水質(zhì)精處理模塊依次串連組成；流程中各級模塊的工作采用集散型自動控制系統(tǒng)，通過PC技術(shù)，利用現(xiàn)場總線，實現(xiàn)對系統(tǒng)各工藝流程模塊工作情況集中管理、分散控制的三級控制。本實用新型設(shè)計成集成化裝置，全流程模塊化設(shè)計可以任意添加或刪減而不影響整體系統(tǒng)的運行，在應用方面具有很高的靈活性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、提高施工質(zhì)量、縮短施工周期等的優(yōu)點。
文檔編號C02F1/44GK201545755SQ20092007449
公開日2010年8月11日 申請日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者丁少華, 丁秋瑾, 孫葉鳳, 王 華 申請人:上海華強環(huán)保設(shè)備工程有限公司