本发明涉及饮用水处理技术领域，具体涉及一种可变式饮用水分级处理智能化系统。
背景技术：
随着人口数量的激增以及社会生产力的快速发展，饮用水污染问题越来越突出。一方面是随着人类生产活动的增加导致的污染物日渐增多，进而使饮用水水源水质日益恶化，同时随着科学技术的发展，各种检测仪器的发明和应用使得水中被检测出的污染物日渐增多，另一方面是随着人民生活水平的提高，大众对饮用水的出厂水质提出了更加严格的要求，我国的水质标准也在逐渐提高。
对饮用水处理的单位或企业而言，在工艺上普遍面临两个矛盾，一是污染日趋严重的原水水质和急需提高的出水水质之间的矛盾，二是高出水水质和高处理成本之间的矛盾。此外，我国大部分饮用水处理单位还面临一个严峻的现实问题，那就是落后的处理工艺和运行管理已逐渐不适应多变的饮用水供水形势。这一问题可通过专利《一种多级屏障模块化饮用水分级处理系统》来解决。
在运行层面上面临的问题是，现有的运行方式是基于原有的工艺进行适配和调控的，无法适应于可变式饮用水分级处理工艺。其存在的问题主要体现在以下几个方面：单一固定的运行方式导致饮用水处理成本固定；传统运行方式导致维修难度大；传统运行对水质变化响应迟缓，无法保证出水稳定性；应对紧急污染事件能力较弱，无法保证出水安全性；单一的运行方式无法实现分级供水，无法实现供水水质的差异化，定制化和精细化。因此有必要针对以上问题提出一种灵活可变的饮用水分级处理运行方式。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可变式饮用水分级处理智能化系统，通过不同模块之间的相互组合形成多级屏障，针对不同的进水水质，不同的污染物种类和不同的出水标准通过智能控制系统制定合适的饮用水处理路线，实现灵活、高效、经济的饮用水智能运行方式。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可变式饮用水分级处理智能化系统，包括自动控制系统、饮用水处理系统、应急风控系统和在线监测系统，所述饮用水处理系统包括预处理模块、常规处理模块、深度处理模块和优质水生产模块，并根据所述自动控制系统的调控，使源水或回流水选择性通过不同的处理模块。
根据以上方案，所述自动控制系统根据所述应急风控系统和在线监测系统反馈的水质数据，针对不同的进水水质确定不同的处理模块，针对不同的出水水质选择不同的回流处理模块。
根据以上方案，所述应急风控系统包括进水水质监测装置、出水水质监测装置，所述进水水质检测装置为应急响应单元，当检测到进水水质超过正常值或含有毒有害物质时，将检测信号传送至所述自动控制系统，并进行应急响应；所述出水水质监测为风险控制单元，当检测到出水水质不符合国家标准时，将检测信号传送至所述自动控制系统，并进行风险控制。
根据以上方案，所述在线监测系统对所述预处理模块、常规处理模块、深度处理模块处理后的水进行常规水质监测，并将检测信号传送至所述自动控制系统，通过评价各处理模块内部的处理效果和处理模块之间的相互影响，从而调控各处理模块的运行参数，达到最佳运行效果。
本发明系统的运行方式为(见图2)：
源水入厂经过在线监测系统对水中的污染物水平进行响应评价，根据不同的污染水平确定所采用的技术方案和处理路线，并将评价结果传输给自动控制系统，由自动控制系统调整管路和阀门开关，形成与水质相对应的饮用水处理方案，在饮用水处理系统中，各种污染物得到有效去除，水质监测系统将各个模块出水端的数据传输到自动控制系统，方便调控各个模块运行参数使之达到最佳运行效果，经过了饮用水处理系统后的水进入应急风控系统中的风险控制单元，风险控制单元依照国家标准针对出水水质给出风险评估，作为分级供水的依据，通过风险控制单元的部分则直接出水，未能通过风险控制单元的部分由自动控制系统根据风险水平进行回流路线选择，再次进入饮用水处理系统中完成循环处理。
若在线监测系统评估水质较好且无突发性污染物时，由自动控制系统关闭通向深度处理模块的管道阀门或减少通往深度处理模块的水量并打开超越管道的阀门，大部分出水经由超越管道越过深度处理模块直接进入应急风控系统的风险控制单元，少部分的水还是需要经过深度处理模块以保证深度处理模块中活性炭中的微生物的活性，即模式一：应急响应-预处理+常规处理-风险控制，风险控制单元对处理后的水质进行评估，若符合国家标准则可以直接消毒并出水，上述50％～80％的水量进入常规处理，20％～50％进入深度处理模块；若不符合，则由控制系统回流至出水模块的下一个水处理模块即深度处理模块进行进一步处理。
从取水口取得的源水首先经过水泵提升至高水位，通过应急风控系统的应急单元进行评估，确定饮用水水质等级以及是否存在突发事故污染物，然后经过细格栅的过滤、筛选去除水中大的漂浮物、泥沙等物质，再流至预臭氧接触池，进行臭氧的预氧化处理，臭氧预处理能够去除溶解性铁和锰、色度、藻类。并且臭氧氧化能够改变原水中有机物结构，对dbpfp有一定的去除效果，可以减少加氯过程中dbps的产生。从细格栅后或预臭氧接触池后出水通过管路流至絮凝沉淀池，在絮凝沉淀池之前的管路中通过自动加药装置加入定量的pac混凝剂，在絮凝沉淀池中完成絮凝和沉淀反应，絮凝沉淀池出水流至v型滤池进行过滤，过滤后出水或流向下一个模块，即构成常规处理模块。常规工艺是实现饮用水安全保障的首选方案，常规处理工艺对常规有机污染物去除效率较好；对重金属污染、dbps、map有一定去除效果，技术成熟度高；对于低藻类密度、低浓度的两虫污染也可取得良好的去除效果。
若在线监测系统检测到水质较差但不存在突发性污染物时，由自动控制系统关闭通向优质水生产模块的管道阀门或减少通往优质水生产模块的水量并打开超越管道的阀门，大部分出水经由超越管道越过优质水生产模块直接进入应急风控系统的风险控制单元，即模式二：应急响应单元-预处理模块+常规处理模块+深度处理模块-风险控制单元，风险控制单元对处理后的水质进行评估，若符合国家标准则可以直接消毒并出水，若不符合，则由控制系统回流至出水模块的下一个水处理模块即优质水生产模块进行进一步处理；
从细格栅后或v型滤池后出水通过管路流至臭氧接触池，进行臭氧氧化反应，将水中难以降解的有机物氧化成简单的小分子物质，提高难降解有机物的可生化性能，反应后出水流至活性炭滤池，通过活性炭的吸附截留作用，去除水中的各类污染物，生物活性炭滤池直接出水或者流向下一个模块，深度处理模块几乎可去除现有90％以上的污染物，例如可去除高浓度硝基苯(nb)、藻毒素(mc)、氨氮、环境激素(edcs)、aoc、dbpsfp、两虫、藻类等污染物。
若在线监测系统检测到水质很差或存在突发性污染物时，由自动控制系统关闭所有超越管道的阀门，所有出水经由处理模块连接的管道通过优质水生产模块最后进入应急风控系统的风险控制单元，即模式三：应急响应单元-预处理模块+常规处理模块+深度处理模块+优质水生产模块-风险控制单元，风险控制单元对处理后的水质进行评估，若符合国家标准则可以直接消毒并出水，若不符合，则需回流至饮用水处理系统起始模块或者进行设备检修；
从常规处理或深度处理后的出水通过管路流至超滤池，超滤膜过滤，或者选择性透过反渗透膜组件，这一阶段的处理对水中的病毒、生物污染物质去除更有效，且膜不易受细微颗粒污染，超滤膜或反渗透膜组件处理后直接出水，即构成优质水生产模块。优质水生产模块可应用突发性环境问题应急处理，也可以作为日常高品质饮用水制备，为用户提高定制化差异化的用水服务。
各运行模式的运行条件：
在以下条件下可采用模式一：预处理+常规处理。
①水源水质好；②水源部分无机指标、生物指标略微超标，但有毒有害有机污染含量较低，通过现有常规工艺强化可以达到国家水质标准；③水源具有季节性、轻度的微污染特征；
在以下条件下可采用模式二：预处理+常规处理+深度处理。
①水源水污染严重，特别是水中有机物和氨氮含量较高(原水耗氧量超过6mg/l，氨氮浓度高于1.5mg/l时)；②多项水质超标，用户对饮用水色、嗅、味反映强烈的各类地区；③模式一处理无法完全达标的水源水。
在以下条件下可采用模式三：预处理+常规处理+深度处理+优质水生产模块。
①水源水中发生突发性环境事故，需采取紧急应急处理方案。
②地方社会和经济发展水平高，政府和用户对优质饮用水(直饮水)有迫切需求和经济承受能力的地区。
③生产的优质瓶装水、桶装水对外发售产生经济效益，满足目前居民多样化、差异化的消费需求，加强定制化、精细化、便利化增值服务。
应急响应单元的响应参数：
应根据水源水富营养化程度以及原水的水质特点，特别是藻的种类和含量、藻毒素浓度、臭阈值、色度、高锰酸盐指数、氨氮等指标，选择不同的工艺组合。当原水营养程度较低时，主要污染物为藻类且污染较轻时，可选择常规处理工艺；当湖泊水中的藻体、藻代谢产物、氨氮等含量较高，常规工艺出厂水水质不能满足饮用要求时，通常可采用预处理+常规处理工艺或者+常规处理+深度处理工艺。
当水源水中主要污染物为病原生物，主要代表污染物为兰伯贾第鞭毛虫及其卵囊、隐孢子虫及其孢囊，剑水蚤、摇蚊幼虫时，采用预氧化+常规工艺+深度处理工艺可完全去除两虫。当然采用膜技术可完全去除病原生物污染。为了防止病原生物污染，尤其是隐孢子虫引起的介水传染疾病，可以考虑选择加上膜技术。
当水源水高锰酸盐指数<5mg/l时，氨氮浓度低于0.6mg/l时，采用常规工艺可达到高锰酸盐指数<3mg/l，氨氮浓度<0.5mg/l的出水水质标准。
当水源水高锰酸盐指数5～8mg/l时，氨氮浓度0.65～1.2mg/l时，可选择预处理+常规工艺，出水水质可达到高锰酸盐指数<3mg/l，氨氮浓度<0.5mg/l的标准要求。
当水源水高锰酸盐指数在8～10mg/l，氨氮浓度1.2～1.6mg/l时，可选择常规工艺+深度处理，出水水质可达到高锰酸盐指数<3mg/l，氨氮浓度<0.5mg/l的标准要求。
当水源水高锰酸盐指数>10mg/l时，氨氮浓度在1.6～2mg/l时，可选择预处理+强化常规工艺+深度处理。出厂水可达到高锰酸盐指数<3mg/l，氨氮浓度<0.5mg/l的标准要求。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的整体工艺模块化，通过管道、接头和阀门多种组合，远程控制，智能运行，实现不同水质的分级处理，实现水处理成本动态化，最小化；
(2)本发明的各个模块均通过管道连接，由控制单元通过控制水流向来组合模块，一旦某一模块出现问题，控制单元将改变水处理流程，单独维修某一模块单元即可，保证工艺正常运行；
(3)本发明的模块内部水依靠构筑物之间高度差溢流实现无动力运行；模块之间水管中水流动依靠管道铺设坡度而实现重力自流；部分水通过回流泵实现被动回流；
(4)本发明对进水水质水量进行控制，保证正常水质，根据出水标准组合模块，实时监测出水水质情况，通过分析出水水质调整系统内部运行状态，保证出水的稳定性；
(5)本发明通过在线检测和智能调控，全过程、多屏障、分级处理，能应对突发状况下的水污染，保证出水安全性；
(6)本发明实现了差异化的饮用水生产，满足人们个性化，定制化的用水需求，将工艺效果最大化；
(7)本发明在建设初期无需全部建成即可满足基本水处理需求，减少了投资建设成本。
附图说明
图1是本发明的构成示意图；
图2是本发明的运行方式控制示意图。
图中：1、自动控制系统；2、应急响应单元；3、预处理模块泵；4、常规处理模块；5、深度处理模；6、优质水生产模块；7、风险控制单元；8、在线监测系统。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1，见图1和图2：
本发明提供一种可变式饮用水分级处理智能化系统，包括自动控制系统1、饮用水处理系统、应急风控系统和在线监测系统8，所述饮用水处理系统包括预处理模块3、常规处理模块4、深度处理模块5和优质水生产模块6，并根据所述自动控制系统1的调控，使源水或回流水选择性通过不同的处理模块；所述自动控制系统1根据所述应急风控系统和在线监测系统8反馈的水质数据，针对不同的进水水质确定不同的处理模块，针对不同的出水水质选择不同的回流处理模块；所述应急风控系统包括进水水质监测装置、出水水质监测装置，所述进水水质检测装置为应急响应单元2，当检测到进水水质超过正常值或含有毒有害物质时，将检测信号传送至所述自动控制系统1，并进行应急响应；所述出水水质监测为风险控制单元7，当检测到出水水质不符合国家标准时，将检测信号传送至所述自动控制系统1，并进行风险控制；所述在线监测系统8对所述预处理模块3、常规处理模块4、深度处理模块处理5后的水进行常规水质监测，并将检测信号传送至所述自动控制系统1，通过评价各处理模块内部的处理效果和处理模块之间的相互影响，从而调控各处理模块的运行参数，达到最佳运行效果。
当水源水高锰酸盐指数>10mg/l时，氨氮浓度在1.6～2mg/l时，或者是为了防止病原生物污染(尤其是隐孢子虫引起的介水传染疾病)和持久性新型有机污染物、抗生素、抗性基因等污染时，可选择本实施例模式，即模式三。理论上出水水质可达到高锰酸盐指数<3mg/l，氨氮浓度<0.5mg/l的国家标准要求，同时各种常规处理工艺难以去除的污染物、水中存在的微量或痕量的新型有机污染物可完全被降解和去除，最后出水经过所述风险控制单元7。若所述优质水生产模块6出水水质满足国家标准，则视为通过所述应急风控系统，出水消毒；若出水水质不满足国家标准，则视为未通过所述应急风控系统，需检查模式三下各模块单元的运行工况。
实施例2，见图1和图2：
本发明提供一种可变式饮用水分级处理智能化系统，基本同实施1，不同之处在于：没有优质水生产模块6。
当水源水高锰酸盐指数在8～10mg/l，氨氮浓度1.2～1.6mg/l时，或者当湖泊水中的藻体、藻代谢产物、氨氮等含量较高，常规工艺出厂水水质不能满足饮用要求时，又或者是当水源水中主要污染物为病原生物，主要代表污染物为兰伯氏贾第鞭毛虫及其卵囊、隐孢子虫及其孢囊，剑水蚤、摇蚊幼虫时，可选择本实施例模式，即模式二。理论上出水水质可达到高锰酸盐指数<3mg/l，氨氮浓度<0.5mg/l的国家标准要求，各种难以去的微量或痕量的新型有机物绝大部分会被降解和去除，最后经过所述风险控制单元7。若深度处理模块5实际出水水质满足国家标准则视为通过应急风控系统，出水消毒；若出水水质不满足国家标准则视为未通过所述应急风控系统，回流至所述深度处理模块5再次进行处理，处理后出水再次流经所述应急风控系统，若通过则出水消毒，若仍不通过，则检查模式二下各模块单元的运行工况，或直接流经所述优质水生产模块6即超滤膜进行处理，即模式三。
实施例3，见图1和图2：
本发明提供一种可变式饮用水分级处理智能化系统，基本同实施1，不同之处在于：没有深度处理模块5和优质水生产模块6。
水源水高锰酸盐指数5～8mg/l时，氨氮浓度0.65～1.2mg/l时，或原水营养程度较低时，主要污染物为藻类且污染较轻时，可选择本实施例模式，即模式一。理论上出水水质可达到高锰酸盐指数<3mg/l，氨氮浓度<0.5mg/l的国家标准要求，最后经过所述风险控制单元7。若所述常规处理模块4实际出水水质满足国家标准则视为通过所述应急风控系统，出水消毒；若出水水质不满足国家标准则视为未通过所述应急风控系统，则需要回流至所述常规处理模块4进行再处理，处理后出水再次流经应急风控系统，若通过则出水消毒，若仍不通过，则检查模式一下各模块单元的运行工况，或者再流所述深度处理模块5进行深度处理，即模式二。
当水源水水质较好，污染物种类较少，浓度较低时，可以实现多模式并联运行，进水通过模式一或模式二处理出水后，大部分水处理达标可以直接输送出去，另一小部分水可在进入优质水生产模块，实现高品质直饮水生产，即在满足大部分用户的需求的情况下，生产部分优质的直饮水、桶装水和瓶装水，对外销售实现经济增收。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
技术特征：
1.一种可变式饮用水分级处理智能化系统，其特征在于，包括自动控制系统、饮用水处理系统、应急风控系统和在线监测系统，所述饮用水处理系统包括预处理模块、常规处理模块、深度处理模块和优质水生产模块，各模式之间通过管道和智能阀门连接，并根据所述自动控制系统的调控，使源水或回流水选择性通过不同的处理模块。
2.根据权利要求1所述的可变式饮用水分级处理智能化系统，其特征在于，所述自动控制系统根据所述应急风控系统和在线监测系统反馈的水质数据，针对不同的进水水质确定不同的处理模块，针对不同的出水水质选择不同的回流处理模块。
3.根据权利要求1所述的可变式饮用水分级处理智能化系统，其特征在于，所述应急风控系统包括进水水质监测装置、出水水质监测装置，所述进水水质检测装置为应急响应单元，当检测到进水水质超过正常值或含有毒有害物质时，将检测信号传送至所述自动控制系统，并进行应急响应；所述出水水质监测为风险控制单元，当检测到出水水质不符合国家标准时，将检测信号传送至所述自动控制系统，并进行风险控制。
4.根据权利要求1所述的可变式饮用水分级处理智能化系统，其特征在于，所述在线监测系统对所述预处理模块、常规处理模块、深度处理模块处理后的水进行常规水质监测，并将检测信号传送至所述自动控制系统，通过评价各处理模块内部的处理效果和处理模块之间的相互影响，从而调控各处理模块的运行参数，达到最佳运行效果。
技术总结
本发明提供一种可变式饮用水分级处理智能化系统，包括自动控制系统、饮用水处理系统、应急风控系统和在线监测系统，所述饮用水处理系统包括预处理模块、常规处理模块、深度处理模块和优质水生产模块，并根据所述自动控制系统的调控，使源水或回流水选择性通过不同的处理模块。本发明通过不同模块之间的相互组合形成多级屏障，针对不同的进水水质，不同的污染物种类和不同的出水标准通过智能控制系统制定合适的饮用水处理路线，实现灵活、高效、经济的饮用水智能运行方式。
技术开发人、权利持有人：李柏林;王俊;刘红;李晔;沙雪妮
