一种公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控
方法
技术领域
背景技术
[0002] 公共建筑具有种类多样、功能复杂、体量巨大、耗水量高的特点，是城镇生活供用水系统的重要
节点。一些种类的公共建筑中不同用户及用水单元对水质和水量的需求存在明显差异，常采用分质供水系统来满足不同水质需求，例如医院、医疗机构等均对分质供水有不同程度需求。
[0003] 现阶段分质供水系统的
净化工艺主要采用膜滤技术，包括纳滤技术和
反渗透技术。常用分质供水净化单元主要有一级反渗透(纳滤)和二级反渗透(纳滤)，一级反渗透(纳滤)工艺的纯水产水率在50％左右，二级反渗透(纳滤)工艺的纯水产水率一般在75％～80％，产生的大量浓水被直接排放掉，造成了水资源的严重浪费。我国很多地区存在严重的水资源短缺问题，如何有效地再生和回用膜滤浓水，一直是业界关注的热点。
[0004] 公共建筑的分质供水系统一般都以市政
自来水作为进水，自来水的水质指标满足《生活
饮用水水质卫生标准》(GB5749-2006)，水中的污染物含量一般都很低；分质供水系统的一级和二级反渗透(纳滤)工艺产生的浓水中污染物含量仅比进水中的增加了1-2倍左右，浓水中污染物含量并不高，如果水质指标均未超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)标准，浓水则可以直接回用到供水系统中；如果个别水质指标超标幅度不大，在回流到原有供水管道进行混合与稀释后仍可符合生活饮用水水质标准时，则浓水也可以直接回用到供水系统中；如果个别水质指标超标幅度较大，可将浓水净化后再回用到供水系统中。
[0005] 在上述背景下，以满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)为依据，提出了一种公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控方法，对公共建筑分质供水系统的浓水回用进行精细化的调控，使得浓水得到100％回用，实现浓水的零排放。
发明内容
[0006] 本发明为了解决分质供水系统产生的浓水回用问题，提供一种公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控方法，以满足不同用户对不同水质和水量的需求，同时实现分质供水系统的浓水100％回用，达到了浓水零排放的目的。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控方法，其特征在于，包括：
[0008] 建筑供水总管、分质供水进水管、
增压泵、膜滤装置、浓水储存装置、电磁
阀、液位计、净化装置、在线污染物检测仪表组、PLC调控装置、以及连接上述装置的水管等；
[0009] 所述的一种公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控方法，其特征在于，建筑供水总管(1)上设置分质供水进水管(2)，分质供水进水管(2)上依次设置
增压泵(3)和膜滤装置(4)，膜滤装置(4)的产水管(5)与纯水管(6)相连，膜滤装置(4)的浓水管(7)与浓水储存装置(8)相连，浓水储存装置(8)中设有液位计(9)，浓水储存装置出水分别与第一浓水加压泵(10)、第二浓水加压泵(13)连接，且第一浓水加压泵(10)、第二浓水加压泵(13)并联连接，其中第一浓水加压泵(10)经由第一
电磁阀(11)与非饮用水管道(12)相连，第二浓水加压泵(13)出水分别与第二电磁阀(14)和第三电磁阀(15)连接，且第二电磁阀(14)和第三电磁阀(15)并联连接，其中第二电磁阀(14)与建筑供水总管(1)后端相连，第三电磁阀(15)与净化装置(16)依次连接后与建筑供水总管(1)后端相连；在线污染物检测仪表组(17)设置在净化装置(16)与建筑供水总管(1)连接点的后端管段上。增压泵(3)、第一浓水加压泵(10)、第二浓水加压泵(13)、液位计(9)、第一电磁阀(11)、第二电磁阀(14)、第三电磁阀(15)、在线污染物检测仪表组(17)的检测和控制
信号均传输到PLC调控装置(18)。所述膜滤装置(4)可以是纳滤或反渗透装置，可为一级或二级过滤系统。所述净化装置(16)可为高级
氧化、
活性炭吸附、离子交换等装置或者是这些装置的组合系统。所述非饮用水管道(12)可为中水管道、杂用水管道等。
[0010] 所述在线污染物检测仪表组(17)可检测一种或多种水质指标，检测的污染物种类可为
浊度、颗粒数、
色度、电导率、硬度、总溶解固体、
化学需氧量、氧化还原电位等以及《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中有明确限值的指标。当检测和控制多个水质指标时，以最先达到设定值的水质指标做为第二电磁阀(14)切换为第三电磁阀(15)的控制点。
[0011] 在膜滤装置(4)停止运行时无浓水产生，在线污染物检测仪表组(17)检测和统计出建筑供水总管(1)中污染物含量，并依据PLC调控装置(18)中编制的统计程序分析出污染物变化规律；在膜滤装置(4)运行产水时有浓水产生，此时启动第一浓水加压泵(10)、开启第一电磁阀(11)，PLC调控装置(18)依据非饮用水管道(12)的需水量对第一浓水加压泵(10)进行流量调控；当非饮用水管道(12)的需水量较小造成浓水储存装置(8)中液位计(9)增加到充满程度时，第二浓水加压泵(13)启动、第二电磁阀(14)开启，使得浓水回流到建筑供水总管(1)中并与建筑供水混合；在线污染物检测仪表组(17)检测建筑供水总管(1)中的污染物含量，并与PLC调控装置(18)中设置的限值进行对比，调控第二浓水加压泵(13)的流量使得建筑供水总管(1)中污染物含量低于限值；当在线污染物检测仪表组(17)检测出建筑供水总管(1)中的污染物含量达到PLC调控装置(18)设置的限值时，关闭第二电磁阀(14)、打开第三电磁阀(15)，浓水通过净化装置(16)净化后再回流到建筑供水总管(1)后端与建筑供水混合，再通过在线污染物检测仪表组(17)检测，以保证建筑供水总管(1)中污染物含量低于限值。
[0012] 本发明具有以下优点：
[0013] (1)本发明实现了分质供水系统产生的浓水完全回用，实现浓水零排放。
[0014] (2)浓水与供水混合后的混合水水质仍符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，显著提高了浓水的利用率，实现了水资源低成本循环利用和高效节水的目的。
[0015] (3)采用供水
管道系统的水质监测和控制方式，通过浓水管道系统切换和实时水质监测实现了浓水回用的精细化调控。
附图说明：
[0016] 附图1为本发明的总体结构示意图；
[0017] 图中(1)-建筑供水总管、(2)-分质供水进水管、(3)-增压泵、(4)-膜滤装置、(5)-产水管、(6)-纯水管道、(7)-浓水管、(8)-浓水储存装置、(9)-液位计、(10)-第一浓水加压泵、(13)-第二浓水加压泵、(11)-第一电磁阀、(12)-非饮用水管道、(14)-第二电磁阀、(15)-第三电磁阀、(16)-净化装置、(17)-在线污染物检测仪表组、(18)-PLC调控装置。
[0018] 具体实施方法：
[0019] 参见图1，本发明
专利包括建筑供水总管、分质供水进水管、增压泵、膜滤装置、浓水储存装置、纯水管、浓水管、液位计、浓水加压泵、电磁阀、非饮用水管道、净化装置、在线污染物检测仪表组、PLC调控装置等。
[0020] 下面结合本发明
实施例中的附图做进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 参照图1，在膜滤装置(4)停止运行时无浓水产生，在线污染物检测仪表组(17)可以检测和统计出建筑供水总管(1)中污染物含量，并依据PLC调控装置(18)中编制的统计程序计算出污染物变化规律。
[0022] 在膜滤装置(4)运行产水时有浓水产生，此时启动第一浓水加压泵(10)、开启第一电磁阀(11)，PLC调控装置(18)依据非饮用水管道(12)的需水量对浓水加压泵(10)进行流量调控；当非饮用水管道(12)的需水量较小造成浓水储存装置(8)中液位计(9)增加到充满程度时，第二浓水加压泵(13)启动、第二电磁阀(14)开启，使得浓水回流到建筑供水总管(1)中并与建筑供水混合；在线污染物检测仪表组(17)检测出建筑供水总管(1)中的污染物含量，并与PLC调控装置(18)中设置的限值进行对比，调控第二浓水加压泵(13)的流量使得建筑供水总管(1)中污染物含量低于限值。
[0023] 当在线污染物检测仪表组(17)检测出建筑供水总管(1)中的污染物含量达到PLC调控装置(18)设置的限值时，关闭第二电磁阀(14)、打开第三电磁阀(15)，浓水通过净化装置(16)的净化后再回流到建筑供水总管(1)后端与建筑供水混合，再通过在线污染物检测仪表组(17)检测，使得建筑供水总管(1)中污染物含量低于限值。
[0024] 下面结合实施实例对本发明做进一步说明，但并不限于以下实施实例。
[0025] 实例：
[0026] 根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的规定，以高锰酸盐耗氧量(CODMn)的限值3mg/L为例，膜滤系统为二级反渗透装置，且其产水率为75％，浓缩倍数为4，膜滤系统的运行方式为浓水直接回流与建筑供水混合，具体的参数见表1。
[0027] 表1单一污染物的分质供水系统运行参数
[0028]
[0029] 实例的表1为2种供水水质条件下监控单一污染物的分质供水系统运行结果。可以看出，膜滤装置未产水时，在线污染物检测仪表组可以检测出建筑供水总管(1)中的CODMn含量，PLC调控装置采集和计算出CODMn平均值分别为1.0、2.0mg/L，均明显低于设定的CODMn限值3.0mg/L。
[0030] 采用公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控方法时，在非饮用水用水量为零的最不利条件下，依据纯水产量450、330L/s及产水率75％，可计算出分质供水进水流量及建筑供水总管后端流量分别为600、440L/s，以及400、560L/s，浓水与建筑供水总管后端混合后的混合水流量分别为550、670L/s，混合水CODMn平均浓度值分别为1.82、2.98mg/L，均低于设定的CODMn限值3.0mg/L，实现了浓水的全部回用。
[0031] 当建筑供水CODMn含量为2.0mg/L时，产生的110L/s浓水与建筑供水总管混合后的CODMn含量已经接近限值3.0mg/L，为了防止由于水质
波动造成污染物超标现象，可以将浓水最大回用量设定为100L/s；若有更多水量的浓水需要回用，可关闭第二电磁阀(14)、打开第三电磁阀(15)，使得全部浓水经过净化后再进行回用。
[0032] 实例的表2也为2种供水水质条件下监控两种污染物的分质供水系统运行结果。根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的规定，以CODMn的限值3.0mg/L、总硬度的限值450mg/L为例，膜滤系统为二级反渗透装置，且其产水率为75％，浓缩倍数为4，膜滤系统的运行方式为浓水直接回流与建筑供水混合，具体的参数见表2。
[0033] 表2两种污染物的分质供水系统运行参数
[0034]
[0035] 由表2可以看出，膜滤装置未产水时，在线污染物检测仪表组可以检测出建筑供水总管(1)中的CODMn和总硬度含量，PLC调控装置采集和计算出CODMn和总硬度平均值分别为1.5、2.5mg/L和250、350mg/L，均明显低于设定的CODMn限值3.0mg/L和总硬度限值450mg/L。
[0036] 采用公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控方法时，在非饮用水的用水量为零的最不利条件下，依据纯水产量442.5、157.5L/s及产水率75％，可计算出分质供水进水流量及建筑供水总管后端流量分别为590、210L/s，以及410、790L/s，产生的浓水与建筑供水总管后端混合后的混合水流量分别为557.5、842.5L/s，CODMn和总硬度平均值分别为2.69、2.97mg/L和448、415mg/L，均低于设定的CODMn和总硬度限值，可实现浓水的全部回用。
[0037] 在建筑供水CODMn和总硬度平均含量分别为1.5和250mg/L条件下，将147.5L/s浓水全部回用时，混合水的总硬度含量为448mg/L，先接近和达到设定的限值，为了防止由于水质波动造成总硬度超标现象，可将浓水最大回用量设定为140L/s，若有更多水量的浓水需要回用，可关闭第二电磁阀(14)、打开第三电磁阀(15)，使得全部浓水经过净化后再进行回用。
[0038] 在建筑供水CODMn和总硬度平均含量分别为2.5和350mg/L条件下，将52.5L/s的浓水全部回用时，混合水CODMn平均含量为2.97mg/L，先接近和达到设定的限值，为了防止由于水质波动造成CODMn超标现象，可将浓水最大回用量设定为50L/s，若有更多水量的浓水需要回用，可关闭第二电磁阀(14)、打开第三电磁阀(15)，使得全部浓水经过净化后再进行回用。
[0039] 由不同种类污染物类型的实例可以看出，采用了公共建筑分质供水的浓水回用系统与零排放精细化调控方法后，通过公共建筑分质供水系统的浓水回用过程的精细化调控，建立了浓水零排放回用系统，实现了膜滤装置产生浓水的全部回用，显著提高了浓水回用率，达到了水资源的低成本循环利用和高效节水的目的。
