一种精准配药系统的制作方法

1.本发明涉及自来水处理领域，尤其涉及一种精准配药系统。


背景技术：

2.自来水厂常规处理工艺包括混凝、沉淀、过滤和消毒等环节，投加药剂主要为聚合氯化铝(pac)及次氯酸钠。混凝处理为整个水处理过程的第一个环节，通过投加混凝剂与原水中的颗粒物相互碰撞和接触，形成矾花，是整个水处理的基础。pac原液进厂后，一般需经过一定比例稀释混合搅拌后，配成生产需要的浓度溶液后进行连续投加，若pac溶液配药浓度不准确，混合搅拌不均匀，将造成加药浓度偏差大，引起浊度升高，水质恶化。目前，水厂通常采用液位计配药、机械搅拌机混合搅拌等组成的配药控制系统进行pac配药，当药池液位用至接近池底时，手动切换药池继续加药保证生产工作。这种配药模式存在以下问题：
3.1)通过肉眼或液位计判断进入药池的pac原液量及清水量，加药过程中，pac原液与清水进入药池，初步混合及进水进药过程容易出现泡沫、液位面波动，导致肉眼或液位计读书存在误差较大，以本水厂为例，配置一池300kg(0.268m2)的pac原液的药液，若以液位计做计量依据，液位出现正常偏差0.01m，则pac偏差量为0.01*3.75＝0.0375m2，偏差达到14％，实际液位计波动可能更大，无法有效控制溶液浓度比例。
4.2)完成溶液投加后，需手动开启搅拌机进行混合搅拌，待一段时间后再手动关闭搅拌机，容易出现生产操作人员处理其他问题忘记关闭搅拌机，搅拌机长时间运行电机存在烧毁风险；
5.3)传统机械搅拌机，搅拌效率低，长时间搅拌仍存在搅拌不均匀现象；搅拌机因长期浸泡在药池中，容易螺杆、叶轮易锈蚀，维修更换麻烦；
6.4)手动切换药池，受人为因素干扰大，容易出现迟切换、忘切换的情况，导致加药泵抽空，加药停止的风险。
7.因此，随着人们对饮用水水质需求的日益增长，如何确保投加药液浓度准确、混合均匀，连续正常加药从而保证出厂水水质稳定达标，一直是困扰本行业的一个难题。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述存在配药浓度不准确、混合搅拌不均匀、人员切换药池容易滞后、甚至因忘记切换导致加药泵抽空的问题，提供一种精准配药系统。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种精准配药系统，包括控制系统、与药池连接的进水管道和进药管道、设置在所述进水管道上的进水电动阀和进水流量计、设置在所述进药管道上的进药电动阀和进药流量计、安装于药池的曝气管、设置于所述曝气管上用于控制压缩气体是否进入所述曝气管的曝气电磁阀，所述进水电动阀、进药电动阀、进水流量计、进药流量计、曝气电磁阀分别与所述控制系统连接，所述控制系统用于在配药时打开所述进水电动阀、进药电动阀，在进水流量计、进药流量计监测到的流量到
达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀。
10.优选地，所述曝气管铺在药池的池底四周一圈，所述曝气管是带多个气孔的pvc花管。
11.优选地，所述进水流量计和所述进药流量计均是采用的带485通讯功能的流量计，所述流量计与所述控制系统之间通过485通讯方式连接。
12.优选地，还包括设置于药池顶部的用于监测药池的液位值的液位计、与药池连接的出药管道和设置在所述出药管道上的出药电动阀，所述液位计、出药电动阀分别与所述控制系统连接。
13.优选地，药池的数量为多个，多个药池共用一个所述进水流量计以及一个所述进药流量计；
14.所述进水管道包括进水主干管道和与所述进水主干管道连接的多个进水支线管道，多个进水支线管道与多个药池一一对应连接，所述进水主干管道上设置一个所述进水流量计，每一个所述进水支线管道上设置一个所述进水电动阀且配药时任意时刻仅有一个所述进水电动阀打开；
15.所述进药管道包括进药主干管道和与所述进药主干管道连接的多个进药支线管道，多个进药支线管道与多个药池一一对应连接，所述进药主干管道上设置一个所述进药流量计，每一个所述进药支线管道上设置一个所述进药电动阀且配药时任意时刻仅有一个所述进药电动阀打开；
16.每一个药池顶部都设置一个所述液位计，每一个药池的出药管道上设置一个所述出药电动阀，且所有药池的出药管道并接后输出。
17.优选地，药池包括使用中、备用中、待配药、配药中四种状态；
18.所述控制系统用于在当前处于使用中状态的药池的液位值小于等于自动切换液位时，关闭该使用中状态的药池的出药阀使该使用中状态的药池切换到待配药状态，并从其他处于备用中状态的药池中选择一个药池，将选择的药池的出药阀打开使该选择的药池切换到使用中状态；
19.所述控制系统还用于在接收到用户输入的某个待配药状态的药池的自动配药信号时打开该某个待配药状态的药池的进水电动阀、进药电动阀，使该某个待配药状态的药池进入配药中状态，在该配药中状态的药池进水流量计、进药流量计监测到的流量到达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀，待曝气电磁阀开启预设时间后关闭曝气电磁阀使该配药中状态的药池进入备用中状态。
20.优选地，所述控制系统在使用中状态的药池切换到待配药状态时，是按照空间距离从近到远顺次遍历邻近的其他药池直到找到一个备用中状态的药池。
21.优选地，所述控制系统在待配药状态的药池切换到配药中状态时，具体是根据所述液位计监测到的配药前液位值、用户设定的原液需求量及目标液位值、药池面积计算水需求量，读取进水流量计、进药流量计的初始累计数，在配药过程中实时读取进水流量计、进药流量计的实时累计数，将实时累计数与之前读取的初始累计数相减得到当前已进药量、已进水量，在已进药量到达原液需求量时关闭进药电动阀，在已进水量到达水需求量时关闭进水电动阀，进药电动阀和进水电动阀都关闭后再开启曝气电磁阀，待曝气电磁阀开启预设时间后关闭曝气电磁阀使该配药中状态的药池进入备用中状态。
22.优选地，所述进水主干管道上设置有进水电动总阀和一个手动阀；所述进药主干管道通过多个进药支管连接对应的多个原液池，每一个所述进药支管上设置有一个电动阀和手动阀；每一所述进水支线管道以及每一所述进药支线管道上还均配置有一个手动阀；每一所述出药管道上还设置有手动阀。
23.优选地，多个药池的所述曝气管连接至同一根通入压缩空气的输气管道，所述输气管道上设置有手动阀。
24.本发明的精准配药系统，具有以下有益效果：本发明通过流量计作为药量控制依据，采用曝气搅拌方式替代传统机械搅拌，可以提高pac配药精准性，降低水厂生产控制风险，提高水质保障能力，降低设备维修维护成本；进一步地，药池是多个且药池有四种状态，依据状态实现配药、切换药池工作的控制，减少人员工作量。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
26.图1是本发明精准配药系统的结构示意图；
27.图2是本发明精准配药系统的具体实施例的结构示意图；
28.图3是状态判断流程图；
29.图4是配药中状态下的配药控制流程图。
具体实施方式
30.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
32.本发明总的思路是：传统配药控制方式是通过肉眼或液位计判断进入配药池的pac原液量及清水量，通过手动启动搅拌机一段时间后，停止搅拌，完成配药工作，人工判断药池液位很低后进行手动切换或通过plc程序设定进行液位切换，这种配药模式存在配药浓度不准确、混合搅拌不均匀、人员切换药池容易滞后、甚至因忘记切换导致加药泵抽空等问题。为此，参考图1，本发明构造了一种精准配药系统，包括控制系统、与药池连接的进水管道和进药管道、设置在所述进水管道上的进水电动阀和进水流量计、设置在所述进药管道上的进药电动阀和进药流量计、安装于药池的曝气管、设置于所述曝气管上用于控制压缩气体是否进入所述曝气管的曝气电磁阀，所述进水电动阀、进药电动阀、进水流量计、进药流量计、曝气电磁阀、液位计分别与所述控制系统连接，所述控制系统用于在配药时打开所述进水电动阀、进药电动阀，在进水流量计、进药流量计监测到的流量到达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀，如此，本发明通过流量计作为药量控制
依据，采用曝气搅拌方式替代传统机械搅拌，可以提高pac配药精准性，降低水厂生产控制风险，提高水质保障能力，降低设备维修维护成本。
33.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
34.参考图1，本发明的精准配药系统包括：控制系统(比如plc)、与药池连接的进水管道和进药管道、设置在所述进水管道上的进水电动阀和进水流量计、设置在所述进药管道上的进药电动阀和进药流量计、安装于药池的曝气管、设置于所述曝气管上用于控制压缩气体是否进入所述曝气管的曝气电磁阀、设置于药池顶部的用于监测药池的液位值的液位计、与药池连接的出药管道和设置在所述出药管道上的出药电动阀。
35.其中，所述进水电动阀、进药电动阀、进水流量计、进药流量计、曝气电磁阀、液位计、出药电动阀分别与所述控制系统连接，所述控制系统用于在配药时打开所述进水电动阀、进药电动阀，在进水流量计、进药流量计监测到的流量到达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀。
36.具体的，所述曝气管铺在药池的池底四周一圈，所述曝气管是带多个气孔的pvc花管。
37.具体的，所述进水流量计和所述进药流量计均是采用的带485通讯功能的流量计，所述流量计与所述控制系统之间通过485通讯方式连接。
38.参考图2，一个具体的实施例中，药池的数量为多个，本实施例中仅画出了三个。每一个药池顶部都设置一个所述液位计，每一个药池的出药管道上设置一个所述出药电动阀，且所有药池的出药管道并接后输出。可以为每一个药池分配一个所述进水流量计、一个所述进药流量计，但是本实施例中优选为，多个药池共用一个所述进水流量计以及一个所述进药流量计，具体的：当药池有多个时，所述进水管道包括进水主干管道和与所述进水主干管道连接的多个进水支线管道，多个进水支线管道与多个药池一一对应连接，所述进水主干管道上设置一个所述进水流量计，每一个所述进水支线管道上设置一个所述进水电动阀且配药时任意时刻仅有一个所述进水电动阀打开。同理，所述进药管道包括进药主干管道和与所述进药主干管道连接的多个进药支线管道，多个进药支线管道与多个药池一一对应连接，所述进药主干管道上设置一个所述进药流量计，每一个所述进药支线管道上设置一个所述进药电动阀且配药时任意时刻仅有一个所述进药电动阀打开。进一步地，所述进水主干管道上设置有进水电动总阀和一个手动阀；所述进药主干管道通过多个进药支管连接对应的多个原液池，每一个所述进药支管上设置有一个电动阀和手动阀；每一所述进水支线管道以及每一所述进药支线管道上还均配置有一个手动阀；每一所述出药管道上还设置有手动阀。多个药池的所述曝气管连接至同一根通入压缩空气的输气管道，所述输气管道上设置有手动阀。
39.当药池为多个时，为了实现对药池的控制，本发明中定义了药池包括使用中、备用中、待配药、配药中四种状态。其中，参考图3，药池的出药阀开到位时定义药池的状态为使用中状态；药池的出药阀关到位时，如果药池的液位值大于自动切换液位时定义药池的状态为备用中状态，如果药池的液位值小于等于自动切换液位时定义药池的状态待配药状
态；在待配药状态下，如果接收到用户输入的自动配药信号，则定义药池的状态为配药中状态。
40.在具体控制上，所述控制系统在当前处于使用中状态的药池的液位值小于等于自动切换液位时，关闭该使用中状态的药池的出药阀使该使用中状态的药池切换到待配药状态，并从其他处于备用中状态的药池中选择一个药池，将选择的药池的出药阀打开使该选择的药池切换到使用中状态。此处，所述控制系统在使用中状态的药池切换到待配药状态时，并非随意选择一个备用中状态的药池切换到使用中状态，而是按照空间距离从近到远顺次遍历邻近的其他药池直到找到一个备用中状态的药池将其切换到使用中状态。比如说，图3中，药池2、药池3互为备用，若药池1的状态是使用中状态，当药池1的液位小于等于自动切换液位时，则关闭药池1的出药阀，如果药池2、药池3状态为备用中状态，则优先切换至相邻的药池2，打开药池2的出药阀，若药池2状态不为“备用中”，则跳过药池2切换至药池3，打开药池3的出药阀。以此类推循环，实现自动切换。
41.而对于切换到待配药状态的药池，理论上可以直接控制其进入配药中状态，但是实际应用中，一般都是需要人为确认授权的，需要操作人员输入对于该某个待配药状态的药池的自动配药信号。所述控制系统在接收到用户输入的某个待配药状态的药池的自动配药信号时打开该某个待配药状态的药池的进水电动阀、进药电动阀，使该某个待配药状态的药池进入配药中状态，在该配药中状态的药池进水流量计、进药流量计监测到的流量到达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀，待曝气电磁阀开启预设时间后关闭曝气电磁阀使该配药中状态的药池进入备用中状态。
42.更具体的，参考图4，配药中状态下的配药控制流程如下：
43.1)针对某个待配药状态的药池，用户设置原液需求量及目标液位值，发送自动配药信号给控制系统；
44.2)，所述控制系统接收用户输入的自动配药信号，根据所述液位计监测到的配药前液位值、用户设定的原液需求量及目标液位值、药池面积计算水需求量，比如：水需求量＝(目标液位值-配药前液位值)*药池面积-原液需求量；
45.2)读取进水流量计、进药流量计的初始累计数；
46.3)打开进药电动阀、进水电动阀，池内开始进药、进水，即开始配药；
47.4)配药过程中实时计算当前已进药量、已进水量，具体的：实时读取进水流量计、进药流量计的实时累计数，将实时累计数与之前读取的初始累计数相减得到当前已进药量、已进水量，已进药量＝进药流量计的实时累计数-进药流量计的初始累计数，已进水量＝进水流量计的实时累计数-进水流量计的初始累计数；
48.5)在已进药量到达原液需求量时关闭进药电动阀，在已进水量到达水需求量时关闭进水电动阀；
49.6)进药电动阀和进水电动阀都关闭后再开启曝气电磁阀；
50.7)待曝气电磁阀开启了预设时间后，关闭曝气电磁阀，使该配药中状态的药池进入备用中状态。
51.本实施例的有益效果是，可以提高pac配药精准性，降低水厂生产控制风险，提高水质保障能力；降低设备维修维护成本；减少人员工作量，通过自动控制完成配药、切换药池工作。
52.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：
1.一种精准配药系统，其特征在于，包括控制系统、与药池连接的进水管道和进药管道、设置在所述进水管道上的进水电动阀和进水流量计、设置在所述进药管道上的进药电动阀和进药流量计、安装于药池的曝气管、设置于所述曝气管上用于控制压缩气体是否进入所述曝气管的曝气电磁阀，所述进水电动阀、进药电动阀、进水流量计、进药流量计、曝气电磁阀分别与所述控制系统连接，所述控制系统用于在配药时打开所述进水电动阀、进药电动阀，在进水流量计、进药流量计监测到的流量到达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀。2.根据权利要求1所述的精准配药系统，其特征在于，所述曝气管铺在药池的池底四周一圈，所述曝气管是带多个气孔的pvc花管。3.根据权利要求1所述的精准配药系统，其特征在于，所述进水流量计和所述进药流量计均是采用的带485通讯功能的流量计，所述流量计与所述控制系统之间通过485通讯方式连接。4.根据权利要求1所述的精准配药系统，其特征在于，还包括设置于药池顶部的用于监测药池的液位值的液位计、与药池连接的出药管道和设置在所述出药管道上的出药电动阀，所述液位计、出药电动阀分别与所述控制系统连接。5.根据权利要求4所述的精准配药系统，其特征在于，药池的数量为多个，多个药池共用一个所述进水流量计以及一个所述进药流量计；所述进水管道包括进水主干管道和与所述进水主干管道连接的多个进水支线管道，多个进水支线管道与多个药池一一对应连接，所述进水主干管道上设置一个所述进水流量计，每一个所述进水支线管道上设置一个所述进水电动阀且配药时任意时刻仅有一个所述进水电动阀打开；所述进药管道包括进药主干管道和与所述进药主干管道连接的多个进药支线管道，多个进药支线管道与多个药池一一对应连接，所述进药主干管道上设置一个所述进药流量计，每一个所述进药支线管道上设置一个所述进药电动阀且配药时任意时刻仅有一个所述进药电动阀打开；每一个药池顶部都设置一个所述液位计，每一个药池的出药管道上设置一个所述出药电动阀，且所有药池的出药管道并接后输出。6.根据权利要求5所述的精准配药系统，其特征在于，药池包括使用中、备用中、待配药、配药中四种状态；所述控制系统用于在当前处于使用中状态的药池的液位值小于等于自动切换液位时，关闭该使用中状态的药池的出药阀使该使用中状态的药池切换到待配药状态，并从其他处于备用中状态的药池中选择一个药池，将选择的药池的出药阀打开使该选择的药池切换到使用中状态；所述控制系统还用于在接收到用户输入的某个待配药状态的药池的自动配药信号时打开该某个待配药状态的药池的进水电动阀、进药电动阀，使该某个待配药状态的药池进入配药中状态，在该配药中状态的药池进水流量计、进药流量计监测到的流量到达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀，待曝气电磁阀开启预设时间后关闭曝气电磁阀使该配药中状态的药池进入备用中状态。7.根据权利要求6所述的精准配药系统，其特征在于，所述控制系统在使用中状态的药
池切换到待配药状态时，是按照空间距离从近到远顺次遍历邻近的其他药池直到找到一个备用中状态的药池。8.根据权利要求6所述的精准配药系统，其特征在于，所述控制系统在待配药状态的药池切换到配药中状态时，具体是根据所述液位计监测到的配药前液位值、用户设定的原液需求量及目标液位值、药池面积计算水需求量，读取进水流量计、进药流量计的初始累计数，在配药过程中实时读取进水流量计、进药流量计的实时累计数，将实时累计数与之前读取的初始累计数相减得到当前已进药量、已进水量，在已进药量到达原液需求量时关闭进药电动阀，在已进水量到达水需求量时关闭进水电动阀，进药电动阀和进水电动阀都关闭后再开启曝气电磁阀，待曝气电磁阀开启预设时间后关闭曝气电磁阀使该配药中状态的药池进入备用中状态。9.根据权利要求5所述的精准配药系统，其特征在于，所述进水主干管道上设置有进水电动总阀和一个手动阀；所述进药主干管道通过多个进药支管连接对应的多个原液池，每一个所述进药支管上设置有一个电动阀和手动阀；每一所述进水支线管道以及每一所述进药支线管道上还均配置有一个手动阀；每一所述出药管道上还设置有手动阀。10.根据权利要求5所述的精准配药系统，其特征在于，多个药池的所述曝气管连接至同一根通入压缩空气的输气管道，所述输气管道上设置有手动阀。

技术总结
本发明公开了一种精准配药系统，包括控制系统、与药池连接的进水管道和进药管道、设置在进水管道上的进水电动阀和进水流量计、设置在进药管道上的进药电动阀和进药流量计、安装于药池的曝气管、设置于曝气管上的曝气电磁阀，控制系统用于在配药时打开进水电动阀、进药电动阀，在进水流量计、进药流量计监测到的流量到达对应的需求量时关闭进水电动阀、进药电动阀后开启曝气电磁阀，本发明通过流量计作为药量控制依据，采用曝气搅拌方式替代传统机械搅拌，可以提高PAC配药精准性，降低水厂生产控制风险，提高水质保障能力，降低设备维修维护成本。护成本。护成本。


技术研发人员：廖嘉伟 崔松锋 唐树强 陈铁成 贾志超
受保护的技术使用者：深圳市深水光明水务有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/8