多并联、大通量过滤器的自动反洗方法 技术领域
本发明涉及水处理过程所用的多并联、大通量的过滤器的成组反洗自动化控制技术。
背景技术
随着社会进步、经济发展，用于生活、医学、电力、电子、冶金、化工等领域的纯水或高纯水的需求量也不断提高。制备纯水、高纯水通常由预处理、脱盐和后处理三大部分组成。在预处理部分，过滤器有时需要用多组并联、大通量的过滤器。业内人员都知道，所有的过滤器，在运行一定时间后，由于杂质的不断积累，会造成过滤器的堵塞，此时若不对过滤器进行反洗，就会影响系统的正常运行。如果是单个的过滤器，那么，反洗可采用定时、压差和定容三种传统的方法。但是对多组并联、大通量的过滤器，上述方法产生的效果却不理想。其原因如下：
定时反洗是在过滤器运行一定时间后就对过滤器进行反洗。由于源水的水质时常会变化，其污染指数SDI不是固定不变的，对于不同的水质，过滤器地堵塞时间也不同，同时还与投入运行的过滤器台数有关。因此定时反洗时间设置得短，会造成水的浪费；时间设置得长，则会使过滤器效率下降，影响出水水质。
压差反洗是根据过滤器进水和出水的压力差来决定何时反洗，这对于串联系统可以用，对于并联系统则不适合。因为多台并联的过滤器有一个“均压效应”，即入口及出口母管的压力检测并不因为某个过滤器受堵而有明显改变(即使为每台单独设立压力检测)。因此，这种方法也不是很理想。
定容反洗是根据源水的耗量或产水量来确定反洗的时间，但由于源水的耗量与中途分流作为它用的分流系数k等相关，而分流系数k值的变化和系统的间断运行使得检测手段变得复杂。定容反洗在理论上是较优的，因为它是取决于检测每台过滤器流过的总水量(当源水污染指数SDI一定时，被堵挡的杂质总数，应该代表过滤器被堵状况)，但在检测手段上，有一定的实际困难。这是由于并联过滤器存在“均流效应”。被堵的过滤器流量变小，未堵的过滤器流量就相应变大，最后流过过滤器的水量与时间呈指数关系(饱和指数)，并联过滤器，各台被堵情况会趋于“同时”达到。此外流量的累积检测也会增加控制设备的投资和技术难度。
发明内容
本发明的目的是公开一种能真实反应多并联、大通量过滤器的堵塞情况，从而及时对其进行自动反洗的方法。
为了达到上述目的，本发明是这样进行的。首先，设定与过滤器堵塞相关的四个条件，即自动反洗条件：第一，过滤器出来经过反渗透器后产生的浓水收集在浓水罐内的浓水水位；第二，过滤器出来分流到其它地方使用的水量；第三，进入过滤器前的源水的污染指数；第四，多并联过滤器的台数。
接着，将上述设定的四个反洗条件通过控制器进行在线检测，及时获得计量数据。
然后，由预先输入控制器内设定的计算公式、运行参数以及经验设定值，对收集到的上述四个数据进行计算和比较，即可得到过滤器堵塞状况。当达到设定的堵塞极限时，即发出反洗信号，同时通过控制器开启与浓水罐相连接的过滤器反洗阀门，用浓水进行自动反洗。如果被分流的水量较多，反渗透产生的浓水量不能满足反洗所需时，则控制器发出补给水阀门开启信号，用自来水补充反洗水，满足反洗所需后再进行反洗。
最后，达到设定的反洗时间，结束反洗，控制器自动切换阀门，过滤器回到运行状态。如此反复进行。
本发明的优点如下：
1.由于本发明提出了过滤器的四个相关参数的反洗条件，从而克服了定时、压差和定容反洗三种方法的弊端，解决了多并联、大通量过滤器成组反洗的问题。
2.本发明所提供的检测手段简单、直观，仅需要一个计量分流用的流量计，不需要压力表，就能准确获得过滤器的堵塞状况，从而最大限度地减少“反洗”切换次数，确保中间产品水水质指标稳定，延长设备使用寿命，既节约用水、用电，又能使系统稳定可靠地运行。
3.由于本发明的反洗的水源采用了反渗透的浓水，解决了用产品水进行反洗造成的浪费和采用自来水反洗可能带来的对后处理过程造成污染的弊端。
4.由于本发明的控制器是由市售的单片机等组成，所以能自主灵活实现其软件数学模型，包括代数解析式、运行参数(开关量和模拟量)、以及经验设定值，能满足各种不同的水处理控制系统，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明的流程图
图2为本发明的控制器框图
具体实施方式
请参阅附图1。
首先，设定与过滤器堵塞相关的四个部分的参数。其中由于过滤器出来的水大部分进入反渗透器，小部分拿作它用，因此过滤器出来的水设定为两部分进行计量，第一部分是引入装有反渗透膜的反渗透器内，透过反渗透膜的产品水进入下一工序继续净化，留下的浓水收集在浓水罐内进行计量。第二部分是对从过滤器出来分流到其他地方使用的水量进行计量，本发明是以用掉的占所有处理的水的百分比计算。第三、四部分是对进入过滤器前的源水的污染指数，以及多并联过滤器的台数进行计量。
接着，在控制器内预先输入设定的软件数学模型包括代数解析式，运行参数值(开关量和模拟量)以及经验设定值(以表格形式修正)。
然后，将上述设定计量的四个部分与控制器相连接，以便及时获得计量数据。对收集到的上述四个数据进行处理，得到过滤器即时堵塞状况。当达到设定的堵塞极限时，即发出反洗信号，同时由控制器开启浓水罐与过滤器相连接的管道上的反洗阀门，用浓水进行自动反洗。如果被分流的水量较多，反渗透产生的浓水量不能满足反洗所需时，则控制器发出信号开启补给水阀门，用自来水补充反洗水，满足反洗所需后再进行反洗。
最后，达到设定的反洗时间并在控制器上读到消除堵塞信号，结束反洗，控制器自动切换阀门，过滤器回到运行状态，如此反复进行。
请参阅附图2。
本发明的控制器由市售的单片机、A/D转换电路、电源和时钟电路组成，组装时将反洗条件值、数学模型、运行参数等编入单片机内。将源水污染指数SDI、过滤器并联台数n和时钟电路直接接入单片机。浓水罐的水位高度H和分流系数k通过A/D转换电路接入单片机，接通电源，控制器开始在线检测、运算、显示反洗和反洗所需时间，输出反洗控制信号，若浓水量不够，则输出补给水信号。完成反洗后，控制器自动切换阀门，过滤器回到运行状态。
反洗的水源和水量：反洗过程的用水既不是自来水，也不是产品水，是反渗透的浓水。自来水会对高纯水制备的后处理过程造成污染，而产品水则比较浪费。反洗用水若是源水的10％，浓水又是源水的10％，把这两股水都排放，就等于浪费了20％的源水。实际上，浓水是经过滤的盐水，完全可以利用10％的浓水取代10％的源水或产品水作为反洗水。由于反洗的用水量一般都超过10％，是运行成本中的重要组成部分，因此用反渗透的浓水来反洗过滤器可以解决上述弊端，降低了成本。
反洗的条件：过滤器后的水进入反渗透器(RO)，把RO产生的浓水收集进浓水罐。假设浓水罐设计成圆柱形(其它形式也类似)，底面积S一定，如果知道了水的高度H，那么就可以知道浓水罐里的水量(V＝SH)。而浓水罐的水量可以用简单、经济的线性连续水位计来检测，浓水罐里的水一般可以满足反洗用水量，浓水罐的水位又反应了实际流过RO的水量(比例换算)。因为浓水和源水是有一定比例的，按照经验浓水是流过RO水量的10％，产品水是流过RO水量的90％，因此知道了浓水量也就知道了RO的水量，再根据分流系数k(指过滤器产水量与RO进水量之比)，可以知道源水量。根据上述各种因素(过滤器并联的台数n、分流系数k、源水的污染指数SDI值μ)，计算出要对过滤器反洗时所产生的浓水量V＝f(n，k，μ)，即知道了浓水罐的水位H＝g(n，k，μ，S)。所以当浓水罐的水位到一定程度后，就可以对过滤器成组反洗。假定有n台过滤器的系统对于SDI值等于μ的源水，单个过滤器每通过T吨时就要反洗一次，过滤器出水的四分之三直接进入RO，四分之一被用于其他地方，那么我们就可以知道要反洗时所产生的浓水量V＝T×n×3/4×10％，即H＝V/S＝T×n×3/4×10％/S，也就是说当浓水罐的水位到H＝T×n×3/4×10％/S时对过滤器进行成组反洗。本发明把反渗透后的浓水罐水位与反渗透浓水结合起来解决反洗用水及反洗条件，适用于水处理过程中的多并联、大通量的过滤器自动反洗。