技术领域
[0001] 本
发明涉及建筑生活热水水质保障技术领域，具体来说是一种用于建筑生活热水的消毒剂制备装置及投配控制系统。
背景技术
[0002] 生活热水系统是建筑用水系统的重要组成部分，建筑生活热水主要用于建筑内的洗浴、洗漱、洗衣、厨房等多个方面，与人体有直接的
接触，生活热水的水质安全和水质保障是近年来得到特别关注的领域。生活热水系统的
水力停留时间很长，较高的
温度也加快了余氯衰减速度，因此普遍存在余氯过低甚至无余氯的问题，有利于细菌、病原
微生物在加热器壁和管道内壁上附着和生长，为
生物膜形成提供了条件，使得生活热水水质普遍存在安全隐患，若不设置消毒剂补充投加设施保持消毒剂余量，生物安全性无法得到有效保障。
[0003] 目前，生活用水的安全性虽然引起了广泛的关注和重视，但仍有很多热水水质的化学安全性和生物安全性问题尚待解决。现阶段生活热水的消毒过程多采用生活给水系统的消毒技术和消毒方法，但由于热水水温和
管道系统的运行特性与生活给水有巨大差异，在实际应用中存在众多问题。生活热水的温度一般在35-60℃，在换热器局部会高达70-90℃。常规消毒剂衰减速率显著增加，消毒副产物生成量明显增多；热水在管道内的水力停留时间很长，只有用户使用热水时才有新鲜水补充到热水系统中，导致出现热水中剩余消毒剂完全消耗、微生物大量滋生的现象，对人体健康造成极大威胁。因此，急需采取有效的消毒措施来保障生活热水系统的生物安全性。
[0004] 可能采用的生活热水消毒方法主要有补充投加氯、氯胺、臭
氧、二氧化氯等，以保持生活热水中剩余消毒剂含量满足《生活
饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求；另外还要对生活热水系统进行定期消毒，常采用热力消毒、提高消毒剂投量等方式。热力消毒对微生物的灭活效果很好，但只能定期采用，并且存在一定的安全隐患。氯、氯胺、臭氧、二氧化氯的微生物灭活效果均很好且具有持续消毒作用，但在热水中的衰减速率都很快，而加大消毒剂投量会造成消毒副产物生成量显著增加。因此常规的氯、氯胺、臭氧、二氧化氯等都无法有效的应用到热水的消毒过程。
[0005] 为了使热水系统长期保持生物安全性，需要投加不受水温影响、衰减幅度小的消毒剂。
银离子具有良好的杀菌消毒作用，能有效灭活生活热水系统中的各种微生物，并且银离子在热水中的衰减速率很低，其消毒作用不受热水温度的影响，可以很好地满足生活热水的消毒和生物安全性要求。在生活热水中投加银离子进行消毒时，水质必须符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中对银离子含量的(0.05mg/L)限值要求，因此需要严格控制银离子的投加量。在保证生活热水生物安全性的前提下，将银离子消毒剂含量维持在0.02-0.05mg/L，银离子投加量需要进行精确调控，稍有偏差就会导致银离子含量超标。为了提高银离子消毒效能、降低银离子含量超标的
风险，可以采用复合消毒方式，在满足消毒效果的前提下，大幅度降低银离子消毒剂的投加量。生活热水系统进行定期清洗和冲击消毒时，需要在短时间内投加较高浓度的银离子消毒剂，对热水管道系统和设施等进行彻底清洗和消毒。
[0006] 本发明提供的一种用于建筑生活热水的消毒剂制备装置及投配控制系统，正是在上述生活热水系统的实际需求条件下提出的，既可以实现保证生活热水生物安全性条件下的银离子消毒剂在线制备与定量投加功能以及银离子与其他消毒剂在线制备与定量投加的复合投配功能，又可以实现生活热水系统定期清洗和冲击消毒条件下的银离子消毒剂母液在线制备功能以及高浓度银离子消毒剂定量投加控制功能。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种用于建筑生活热水的消毒剂制备装置及投配控制系统。
[0008] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：一种用于建筑生活热水的消毒剂制备装置及投配控制系统，包括生活热水进水管
接口(1)、流量计(2)、第一电磁
阀(3)、生活热水出水管接口(4)、第二
电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)、储药罐(9)、
循环泵(10)、第五电磁阀(11)、
计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)；
[0009] 生活热水进水管接口(1)、流量计(2)、第一电磁阀(3)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接构成无需杀菌消毒的安全出水管路；
[0010] 同时生活热水进水管接口(1)、流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，构成银离子消毒剂在线制备与定量投加控制系统；
[0011] 同时第五电磁阀(11)与第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)之间的管路连接；第五电磁阀(11)依次与
循环泵(10)、储药罐(9)、第四电磁阀(8)连接，同时第四电磁阀(8)与银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)之间的管路连接；储药罐(9)、循环泵(10)、第五电磁阀(11)、银离子发生器(6)、第四电磁阀(8)依次连接形成循环回路，构成银离子消毒剂母液在线制备与控制系统；
[0012] 同时计量泵(12)与储药罐(9)、第四电磁阀(8)之间的管路连接；计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，储药罐(9)、计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)构成银离子消毒剂定量投加控制系统；
[0013] 调整系统阀
门可使：生活热水进水管接口(1)、流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，同时储药罐(9)、计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，构成银离子与其他消毒剂在线制备与定量投加的复合投配控制系统。
[0014] 注药阀(15)至少为三通阀，第一电磁阀(3)、第三电磁阀(7)与注药阀(15)的同一端口连接；第六电磁阀(14)与注药阀(15)的另一端口连接，生活热水出水管接口(4)与注药阀(15)的第三端口连接。
[0015] 第一电磁阀(3)、第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)、循环泵(10)、第五电磁阀(11)、计量泵(12)、第六电磁阀(14)分别与自动控制系统连接。
[0016] 其中储药罐(9)中的消毒剂可以是银离子消毒剂母液，或氯、氯胺、二氧化氯等各种常规消毒剂母液，或银离子消毒剂母液与这些常规消毒剂液体混合后形成的复合消毒剂母液。
[0017] 一种用于建筑生活热水的消毒剂制备装置及投配控制系统应用方法，其特征在于：
[0018] 建筑生活热水系统进行银离子消毒时，关闭第一电磁阀(3)、第四电磁阀(8)、第五电磁阀(11)、第六电磁阀(14)，开启第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)和银离子发生器(6)，建筑生活热水从生活热水进水管接口(1)进入依次流过流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)，从生活热水出水管接口(4)流出；依据流量计(2)的数值，参照定时检测的有机物含量、剩余消毒剂含量、微生物数量等参数参与统计
软件进行加权优化、综合估算和参数整定后，确定出银离子消毒剂投加量，由银离子发生器(6)在线制备银离子、在线投加到生活热水中，并控制生活热水中的银离子浓度不超过0.05mg/L，在保证消毒剂余量的同时，避免热水中银离子含量超标。
[0019] 进行银离子消毒剂母液制备时，关闭第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)和第六电磁阀(14)，开启第一电磁阀(3)、第四电磁阀(8)和第五电磁阀(11)，启动循环泵(10)，使得储药罐(9)、循环泵(10)、第五电磁阀(11)、银离子发生器(6)、第四电磁阀(8)依次形成循环运行方式，构成银离子消毒剂母液制备循环系统，通过调节银离子发生器(6)的银离子生成量和制备循环系统的运行时间，制备出不同浓度的银离子消毒剂母液；
[0020] 对储药罐(9)中的银离子消毒剂母液进行定量投加时，停止循环泵(10)，关闭第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)和第五电磁阀(11)，开启第一电磁阀(3)和第六电磁阀(14)后，储药罐(9)中的银离子母液通过计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)依次连接投加到生活热水中，并从生活热水出水管接口(4)流出，由此构成银离子消毒剂定量投加控制系统，使得储药罐(9)中的银离子母液定量投加至生活热水中，实现消毒剂余量的保持或冲击消毒(投加高浓度银离子消毒剂对生活热水管路进行短时、高强度消毒)过程的控制。
[0021] 建筑生活热水系统进行复合消毒时，在第一电磁阀(3)关闭、第二电磁阀(5)和第三电磁阀(7)开启、银离子发生器(6)工作，同时在循环泵(10)停止、第四电磁阀(8)和第五电磁阀(11)关闭，第六电磁阀(14)开启的条件下，建筑生活热水从生活热水进水管接口(1)进入依次流过流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)，同时储药罐(9)中的其他消毒剂母液通过计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)依次连接，已经投加银离子消毒剂的热水与其他消毒剂在注药阀(15)处混合，形成消毒剂的复合投加形式，然后从生活热水出水管接口(4)流出；依据流量计(2)数值，参照定时检测的有机物含量、剩余消毒剂含量、微生物数量等参数参与统计软件进行加权优化、综合估算和参数整定后，确定出银离子消毒剂投加量和其他消毒剂投加量。
[0022] 本发明具有以下有益效果：
[0023] 1、在生活热水中补充投加银离子消毒剂，保持建筑生活热水系统消毒剂余量，避免微生物指标超标，保障生活热水的生物安全性，同时有效控制热水中的银离子含量低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中0.05mg/L的限值要求。
[0024] 2、储药罐中可以存储高浓度的消毒剂母液，与计量泵、加药管、注药阀配合使用，在银离子发生器停止运行、投量不准确或出现故障的情况下，作为补充投加银离子消毒剂的备用系统，实现消毒剂精确投配的双重保障。同时能够用于生活热水系统的定期清洗和冲击消毒过程，使热水管道的管壁生物膜和热水中的微生物在短时间内得到全面消毒和灭活，最大程度的改善生活热水水质，保障用水安全。
[0025] 3、银离子的投加方式为在线投配或(和)与计量泵投加联合工作，大幅度提高了银离子投配的
精度，增加了各种消毒剂复合投配的灵活性，显著提高了应用银离子消毒剂的安全性与可靠性，充分发挥了各种消毒剂联合应用以及复合投配的消毒效能。
[0026] 4、在消毒剂种类上，能够实现银离子消毒以及银离子与常规消毒剂复合消毒(储药罐中可以储存其他种类的消毒液)；在消毒方式上，能够同时实现常规消毒方式和冲击消毒方式的快速切换。可以根据建筑生活热水系统的实际运行情况和水质情况，选择和切换到更合适的消毒方式，确保有效杀灭生活热水中的微生物，保障建筑生活热水系统的生物安全性和化学安全性。
附图说明
[0028] 图中，1、生活热水进水管接口，2、流量计，3、第一电磁阀，4、生活热水出水管接口，5、第二电磁阀，6、银离子发生器，7、第三电磁阀，8、第四电磁阀，9、储药罐，10、循环泵，11、第五电磁阀，12、计量泵，13、加药管，14、第六电磁阀，15、注药阀。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图1对本发明的一种用于建筑生活热水的消毒剂制备装置及投配控制系统作以下详细的说明。
[0030] 如附图1所示，一种用于建筑生活热水的消毒剂制备装置及投配控制系统，主要由生活热水进水管接口(1)、流量计(2)、第一电磁阀(3)、生活热水出水管接口(4)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)、储药罐(9)、循环泵(10)、第五电磁阀(11)、计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)组成。生活热水进水管接口(1)、流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，构成银离子消毒剂在线制备与定量投加控制系统。储药罐(9)、循环泵(10)、第五电磁阀(11)、银离子发生器(6)、第四电磁阀(8)依次连接，构成银离子消毒剂母液在线制备与控制系统。储药罐(9)、计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，构成银离子消毒剂定量投加控制系统。生活热水进水管接口(1)、流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，同时储药罐(9)、计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)、生活热水出水管接口(4)依次连接，构成银离子与其他消毒剂在线制备与定量投加的复合投配控制系统。
[0031] 当建筑生活热水系统余氯含量低于0.05mg/L或微生物数量超标(细菌总数高于100CFU/mL或总大肠菌群有检出)，或余氯含量在0.05-0.10mg/L之间但有机物含量较高(CODMn在2.5-3.0mg/L之间)、微生物数量较多但未超标(细菌总数在50-100CFU/mL之间，总大肠菌群未检出)时，启动银离子消毒剂在线制备与定量投加控制系统。此时，关闭第一电磁阀(3)、第四电磁阀(8)、第五电磁阀(11)和第六电磁阀(14)，开启第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)和银离子发生器(6)，使建筑生活热水从生活热水进水管接口(1)进入依次流过流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)，从生活热水出水管接口(4)流出；依据流量计(2)的数值，参照定时检测的有机物含量、剩余消毒剂含量、微生物数量等参数采用如Matlab统计软件对余氯、有机物、微生物含量进行权重分析和优化，以微生物指标控制为主(0.5-0.7权重)、余氯(0.2-0.4权重)和有机物(0.1-0.3权重)指标控制为辅的控制优先度进行综合估算和参数整定，在0.01-0.05mg/L之间选择银离子消毒剂投加量，由银离子发生器(6)在线制备银离子并投加到生活热水中。
[0032] 在建筑生活热水系统余氯含量(高于0.10mg/L)、有机物含量(CODMn低于3.0mg/L)、微生物数量(细菌总数低于50CFU/mL、总大肠菌群未检出)均符合水质标准的情况下，可停止银离子在线投加或银离子定量投加系统，也可启动银离子消毒剂母液在线制备与控制系统。此时，关闭第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)和第六电磁阀(14)，开启第一电磁阀(3)、第四电磁阀(8)和第五电磁阀(11)，启动循环泵(10)，使得储药罐(9)、循环泵(10)、第五电磁阀(11)、银离子发生器(6)、第四电磁阀(8)依次形成循环运行方式，调节银离子发生器(6)的银离子生成量和制备循环系统的运行时间，制备出不同浓度的银离子消毒剂母液储存于储药罐(9)中备用。
[0033] 当建筑生活热水系统余氯含量低于0.05mg/L或微生物数量超标(细菌总数高于100CFU/mL或总大肠菌群有检出)，或余氯含量在0.05-0.10mg/L之间但有机物含量较高(CODMn在2.5-3.0mg/L之间)、微生物数量较多但未超标(细菌总数在50-100CFU/mL之间，总大肠菌群未检出)，而银离子发生器(6)停止运行、投量不准、更换
电极或发生故障，无法在线制备和投加银离子时，启动银离子消毒剂定量投加控制系统。此时，关闭第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)和第五电磁阀(11)，开启第一电磁阀(3)和第六电磁阀(14)后，使储药罐(9)中的银离子母液通过计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)依次连接投加到生活热水中，并从生活热水出水管接口(4)流出。该系统既可以作为补充投加银离子消毒剂的备用方案，又能够对建筑生活热水系统进行定期的冲击消毒。其中储药罐(9)中的消毒剂可以是银离子消毒剂母液，或是氯、氯胺、二氧化氯等各种常规消毒剂母液，或是银离子消毒剂母液与这些常规消毒剂液体混合后形成的复合消毒剂母液。
[0034] 在生活热水微生物数量超标，并且水质污染较重、管道系统使用时间过长的情况下，银离子投量达到0.05mg/L上限仍无法在短时间内有效控制微生物、达到满意的消毒效果时，启动银离子与其他消毒剂在线制备与定量投加的复合投配控制系统。在第一电磁阀(3)关闭、第二电磁阀(5)和第三电磁阀(7)开启、银离子发生器(6)工作，同时在循环泵(10)停止、第四电磁阀(8)和第五电磁阀(11)关闭，第六电磁阀(14)开启的条件下，建筑生活热水从生活热水进水管接口(1)进入依次流过流量计(2)、第二电磁阀(5)、银离子发生器(6)、第三电磁阀(7)、注药阀(15)，同时储药罐(9)中的其他消毒剂母液通过计量泵(12)、加药管(13)、第六电磁阀(14)、注药阀(15)依次连接，已经投加了银离子消毒剂的热水与其他消毒剂在注药阀(15)处混合，形成消毒剂的复合投加形式，然后从生活热水出水管接口(4)流出；依据流量计(2)的数值，参照定时检测的有机物含量、剩余消毒剂含量、微生物数量等参数采用如Matlab统计软件对余氯、有机物、微生物含量进行权重分析和优化，以微生物指标控制为主(0.5-0.7权重)、余氯(0.2-0.4权重)和有机物(0.1-0.3权重)控制为辅的控制优先度进行综合估算和参数整定，确定出银离子消毒剂和其他消毒剂的投加量。其中储药罐(9)中的消毒剂可以是氯、氯胺、二氧化氯等各种常规消毒剂母液。
