CN101665295A - 一种水处理设备、水处理系统及其水处理方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种水处理设备、包括该水处理设备的水处理系统及其水处理方法，该水处理设备包括管道和与管道连通的过滤装置，其中，所述水处理设备还包括加药装置，该加药装置用于向流入所述过滤装置的原水中添加药物。按照本发明所提供的水处理设备、水处理系统及其水处理方法，在对原水进行过滤之前，通过加药装置而将消毒药物加入原水中，以将原水中存在的微生物清除，从而能够避免这些异物对过滤装置的不利影响，适用于农村地区的广泛应用。

Description

一种水处理设备、水处理系统及其水处理方法

技术领域

本发明涉及一种水处理设备。还涉及一种包括该水处理设备的水处理系统及其水处理方法，更具体地说，涉及一种将原水处理为适合饮用的净水的系统及其方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的不断发展，在极大地提高了人民生活水平的同时，也对环境产生了不利的影响。例如，在我国广大的农村地区，农业产业(如养殖业)正在向规模化、集约化的方向迅猛发展。因此，给农村生态环境带来了较大的压力。特别对作为饮用水源的水资源的污染(例如，大肠杆菌超标)较为严重，包括地表水(如淡水湖泊、河水)和浅层地下水(如井水)。另一方面，这些水源还作为饮用水源，由于饮用水源受到污染，从而严重影响农村地区饮用水的安全。

现有的水处理设备的过滤装置常常在经过一段时间的使用后，其过滤性能有较大的下降，而不得不对过滤装置进行更换，不但操作复杂且维护和运行成本较高而不适用于农村地区，目前还没有开发出一种结构简单、便于操作且成本较低的适用于农村地区的水处理设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的水处理设备不适用于农村地区的缺陷，而提供一种适用于农村地区的水处理设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种水处理设备，该水处理设备包括管道和与管道连通的过滤装置，其中，所述水处理设备还包括加药装置，该加药装置与所述过滤装置连通，用于向流入所述过滤装置的水中添加药物。

根据本发明的另一方面，提供了一种水处理系统，该水处理系统包括原水源和净水箱，其中，所述原水源通过本发明提供的水处理设备与所述净水箱连通，所述原水源通过管道与所述过滤装置连通，所述过滤装置与所述净水箱连通，所述加药装置与所述原水源和过滤装置之间的管道连通。

根据本发明的再一方面，提供了一种利用本发明所提供的水处理系统的水处理方法，该水处理方法包括：使来自所述原水源中的原水与来自所述加药装置中的药物混合后流入所述过滤装置中，将从所述过滤装置流出的净水输入所述净水箱中。

对于传统的水处理设备，发明人发现，传统的水处理设备在经过一段时间的使用之后，水处理设备中的过滤装置的过滤性能会逐渐变差，而且，过滤装置的过滤性能的变差通常是由于原水中的微生物的滋生而引发的。例如，一些营养物质被过滤装置的过滤膜截留而积聚于该过滤膜的表面，细菌在这种环境中迅速繁殖，活的细菌连同其排泄物质，形成微生物粘液而紧紧粘附于过滤膜的表面，这些粘液与其他沉淀物相结合，形成复杂的覆盖层，其结果不但严重影响过滤膜的过滤性能，也会使过滤膜产生不可逆的损伤。

因而，按照本发明所提供的水处理设备，原水在进入过滤装置进行过滤之前，通过加药装置而将消毒药物加入原水中，以将原水中存在的微生物(如大肠杆菌)清除，从而能够避免这些微生物对过滤装置的不利影响。按照本发明所提供的水处理系统及其水处理方法，都能够防止微生物对过滤装置的不利影响，确保过滤装置的过滤性能长久保持稳定高效。而且，所述水处理设备和系统结构简单，便于操作且成本较低，适用于农村地区的广泛应用。

附图说明

图1为根据本发明包括有水处理设备的水处理系统的系统示意图；

图2为根据本发明的水处理设备中的过滤装置的示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述。

如图1所示，根据本发明的一种实施方式，提供了一种水处理设备，该水处理设备包括管道和与管道连通的过滤装置4，其中，水处理设备还包括加药装置22，该加药装置22与过滤装置4连通，用于向流入过滤装置4的原水中添加药物。

该水处理设备适用于各种原水，所谓原水通常是指水质稍差的水，例如原水可以来自各种原水源1，该原水源1可以为各种水源(如水井、山泉、淡水河流或湖泊等)，用于向过滤装置4提供原水。根据原水源1相对于过滤装置的相对位置的不同，可以选择地设置水泵2。例如，如果原水源1的位置相对较高，则可以利用高度差而使原水源1中的原水自动流向过滤装置4；如果原水源1的位置相对较低，则可以通过水泵2将原水源1中的原水泵压到过滤装置4。

过滤装置4的主要作用是去除原水中的各种微粒、胶体粒子、有机物和微生物等大分子溶质，从而确保获得的净水的纯净度，优选达到适合人饮用的目的。

对应于不同的原水水质，过滤装置4可以选择不同的过滤装置。例如，如果获得的净水需要纯精度较高的场合，过滤装置4可以为利用中空纤维膜作为过滤膜的超滤装置，该中空纤维膜可以PVC合金毛细管式超滤膜或者可以采用聚醚砜作为膜丝材料的过滤膜，该超滤膜的过滤精度为0.005-0.015μm(所谓过滤精度是指包含杂质的溶液通过过滤膜时，允许通过的最大颗粒的尺寸)；如果获得的净水的要求不高，过滤装置可以采用过滤精度稍低的过滤装置，如使用常规的微孔过滤。

原水经由过滤装置4的过滤之后，从该过滤装置4流出的水为水质较好的净水，然后可以将该净水输送并储存到净水箱7中，并可以由水泵8通过供水系统而将净水箱7中的净水输送给用水地点(如居民家中)。通过以上描述可知，本发明所提供的水处理设备系统简单，且操作简便，运行和维护成本均不高(成本主要涉及过滤装置4的维护)。

而且，与传统的水处理设备中，原水直接进入过滤装置进行过滤相比，在本发明所提供的水处理设备中，在原水进入过滤装置进行过滤之前，通过加药装置22将药物添加到流入过滤装置4的原水中，从而能够有效地清除原水中包含的微生物。因此，进入过滤装置的原水基本不含有对过滤装置有负面影响的微生物，该水处理设备在经过一段时间的使用后，也不会出现微生物的滋生，进而影响过滤装置的过滤性能的问题。

加药装置22可以具有各种形式，以能够实现将药物加入原水中为限。例如，可以在原水源1与过滤装置4之间的管道上设置可打开或关闭的开口，当需要加入药物时，可以由操作人员将药物通过该开口投入上述管道的原水中。

根据一种优选的实施方式，为了准确地控制加入原水中药物的剂量，加药装置22包括计量泵和用于存放药物溶液的药液容器，该计量泵用于将药液容器中的药物溶液定量地输入到流入过滤装置4的原水中，从而实现添加药物的作业。

由于设置有计量泵，该计量泵每次泵压出的药物溶液剂量都是恒定的，因而，当需要向原水中注入药物时，可以启动计量泵，以将预定计量的药物溶液注入原水中。而且，在该实施方式中，通过控制药液中药物的浓度能够调整每次注入原水中实际药物的剂量。因此，利用该计量泵，能够准确地控制注入原水中药物的量。

根据本发明的一种优选实施方式，加药装置22还包括报警器、控制器(如PLC或单片机)和安装于所述药液容器的液位传感器，所述控制器与所述报警器和液位传感器电连接，所述液位传感器用于检测所述药液容器中药物溶液的液位，所述控制器根据所述液位传感器检测到药液容器中药物溶液的液位使所述报警装置发出报警信号。

在该实施方式中，液位传感器检测药液容器中药物溶液的液位，并将表示该液位的液位信号发送给控制器，当液位传感器检测到药液容器中药物溶液的液位较低时(这意味着需要向药液容器中补充药物溶液)，所述控制器向报警器发出指令，从而使报警器发出报警信号，以提醒操作人员向药液容器中补充药液。

操作人员可以对控制器进行程序设计，设定使报警器发出报警信号的液位水平，例如控制器可以设计为：当液位传感器检测到药液容器中不存在药物溶液时(药物溶液在药液容器中的液位为零时)，该零液位信号传递给控制器，从而控制器使报警器发出报警。但优选地，为了保持药液容器中的药物溶液满足计量泵的正常工作，所述控制器根据所述液位传感器检测到所述药液容器中的药物溶液体积为药液容器容积的1/6-1/5的液位，使所述报警装置发出报警信号。

也就是说，当液位传感器检测到药液容器中的药物溶液体积为药液容器容积的1/6-1/5的液位，则控制器使报警信号发出报警，以提醒操作人员对药物容器中的药物溶液进行补充，以免造成药液容器中没有药物溶液的情形。

根据一种实施方式，所述加药装置为能够自动给药液容器补充药液的加药装置。出了计量泵和药液容器之外，加药装置22还包括药液储存箱、输液泵、控制器和安装于所述药液容器的液位传感器，所述控制器与所述输液泵和所述液位传感器电连接，所述药液储存箱通过所述输液泵与所述药液容器连通，所述液位传感器用于检测所述药液容器中药物溶液的液位，所述控制器用于根据所述液位传感器检测到所述药液容器中药物溶液的液位，控制所述输液泵从所述药液储存箱输入到所述药液容器中的药物溶液的量，以使所述药液容器中的药物溶液体积满足所述计量泵将药物溶液输入到流入所述过滤装置4的原水中的水平。

输液泵与控制器电连接并由该控制器控制，当液位传感器检测到药液容器中的药物溶液的液位处于较低液位水平时(此时，需要向药液容器中补充药物溶液)，控制器使输液泵启动并将药液储存箱中储存的药物溶液输送至药液容器中，直到液位传感器检测到药液容器中的药物溶液的液位达到满足所述计量泵将药物溶液输入到流入所述过滤装置4的原水中的水平(即，确保计量泵正常工作的水平)。利用该加药装置22，能够自动地向药液容器中补充药液，而无需操作人员的手动操作，从而提高了工作效率并降低了成本。

优选地，为了确保计量泵的正常工作，避免出现药液容器中不存在药物溶液的情况，药液容器中药物溶液体积满足所述计量泵将药物溶液输入到流入所述过滤装置4的原水中的水平为：所述药液容器中的药物溶液体积至少为所述药液容器容积的1/6-1/5。

此外，为了能够使所述加药装置自动地向流入过滤装置4的原水中加入药物溶液，优选地，所述水处理设备还包括流量传感器，该流量传感器用于检测流入所述过滤装置4的原水的流量，所述控制器与所述流量传感器和计量泵电连接，所述控制器根据所述流量传感器检测到流入所述过滤装置4的原水的流量来控制所述计量泵的运行，以使流入所述过滤装置4的原水中的药物浓度保持在能够杀灭水中微生物的浓度水平。

具体来说，通过流量传感器，控制器能够根据流量传感器检测到的流入过滤装置4的原水的流量来控制计量泵的运行，例如，如果流量变大，则控制器使计量泵输入到原水中的药物溶液更多，以保持原水中药物的浓度足以杀灭原水中的微生物；如果流量变小，则计量泵输入到原水中的药物溶液的量变小，以防止原水中药物的浓度太大，以影响水质。

优选地，所述药物为NaClO，NaClO在流入所述过滤装置4的原水中的浓度为1-5mg/L，更优选地，该浓度为1-2mg/L，NaClO主要用于杀灭原水中的微生物。

如果原水的水质较差，例如原水中存在的泥沙含量较多，则为了有效地提高过滤效果，如图1所示，根据本发明的一种优选实施方式，水处理设备还包括预过滤装置3，管道通过该预过滤装置3而与过滤装置4连通，即原水首先经过预处理装置的过滤后，再流入过滤装置4中。

预过滤装置3所允许通过的颗粒的最大粒径大于过滤装置4所允许通过的颗粒的最大粒径，在该实施方式中，原水源1中的原水首先经过预过滤装置3的过滤作用，从而将大颗粒或粒径较大的杂质(如泥沙)去除，以防止这些将大颗粒或粒径较大的杂质影响随后的过滤精度更高的过滤装置4的工作，便于过滤装置4进行更为精细的过滤，从而将小颗粒或粒径较小的杂质(如胶体、大分子有机物)等清除。

通过该两级过滤中的初级过滤过程，能够减轻过滤装置4的过滤压力，确保过滤精度较高的过滤装置4处于可靠的工作状态中。根据优选的实施方式，预过滤装置3所允许通过的颗粒的最大粒径的范围为6-12μm；过滤装置4所允许通过的颗粒的最大粒径的范围为0.005-0.015μm。

根据本发明的优选实施方式，如图2所示，过滤装置4包括过滤膜组件30以及由该过滤膜组件30隔开的进水部分20和产水部分21，预过滤装置3通过由进水阀9控制的进水管路5与进水部分20的进水口14连通，产水部分21的产水口16通过产水阀11与产水管路6连通。

在过滤装置4内，主要起到过滤作用的为过滤膜组件，如中空纤维膜。该过滤膜组件30将过滤装置4的内部分为进水部分20和产水部分21，进水部分20用于接收来自预过滤装置3或原水源1中的水，产水部分21用于储存分离出来的净水，并将该净水输送至净水箱7。

为了更好地控制水的流动，预过滤装置3通过由进水阀9控制的进水管路5与进水部分20的进水口14连通，产水部分21的产水口16通过产水阀11与产水管路6连通。

为了将过滤产生的净水与仍然残留有杂质的浓水更好地分离，将浓水从过滤装置4中排出，以提高过滤效果，优选地，所述过滤装置4还包括分别与进水部分20和产水部分21连通的第一浓水排出口15和第二浓水排出口19，所述产水部分还包括反向进水口18，所述第一浓水排出口15和第二浓水排出口19分别通过浓水排出阀17与浓水排出管路12连通，该浓水排出阀17可以控制为使第一浓水排出口15与浓水排出管路12连通，或者控制为使第二浓水排出口19与浓水排出管路12连通，或者将浓水排出管路12关闭。所述产水部分的反向进水口18通过阀门10与反向进水管路13连通。

利用该实施方式的过滤装置4，能够在过滤过程中对过滤装置4的过滤膜组件进行正向冲洗和反向冲洗(所谓反向是指水由过滤装置4的产水部分21流向进水部分20；所谓正向是指水由进水部分20流向产水部分21)。

参考图1和图2，当利用过滤装置4进行过滤之前，打开进水阀9，关闭产水阀11和阀门10，将浓水排出阀17控制为使第二浓水排出口19与浓水排出管路12连通。使原水(或经预过滤装置3的水)通过进水管路5进入过滤装置4的进水口14，并对过滤膜组件30进行正向冲洗。所产生的浓水(包含有阻塞在过滤膜组件30上的杂质)由第二浓水排出口19经浓水排出管路12排出。当然，浓水排出阀17也可以控制为使第一浓水排出口15与浓水排出管路12连通，这样，原水进入进水部分20，对过滤膜组件30的表面进行冲洗后，直接经由第一浓水排出口15排出。

然后，可以进入正式制水过程，原水进入原水源1，然后输送到(如可以通过水泵2)预过滤装置3，在原水进入预过滤装置3之前，还通过加药装置22将药物加入原水中。经过预过滤装置3后，水从进水管路5(进水阀9打开，反向进水管路13的阀门10关闭，产水阀11打开，浓水排出阀17控制为使第一浓水排出口15与浓水排出管路12连通)进入过滤装置4，过滤获得净水通过产水管路6流入净水箱7中，并可以储存起来。而过滤装置4产生的浓水则通过第一浓水排出口15而经浓水排出管路12排出。

当过滤进行了一段时间以后，利用该实施方式的过滤装置4还可以进行反向冲洗。参考图2，进行反向冲洗时，将进水阀9关闭，产水阀11关闭，阀门10打开，浓水排出阀17可以控制为第一浓水排除口15与浓水排出管路12连通。因而，进行反向冲洗的水(可以来源于原水或经过预过滤装置3过滤后的较为纯净的水)通过反向进水管路13流入反向进水口18(该反向进水口18也可以与产水口16使用同一端口)，所产生的浓水由第一浓水排出口15排出。根据需要，浓水还可以再行利用，例如用于灌溉、冲厕、盥洗等其他用途。

由于可以将浓水从过滤装置4中排出，从而有利于新的水进入过滤装置4中，以进行过滤，从而能够提高过滤装置4的过滤效率，提高过滤效果。即便过滤装置闲置较长时间，或者使用了较长的时间，利用正向冲洗和反向冲洗，能够较好地对过滤装置进行清洁，保持过滤装置具有理想的过滤性能。

本发明还提供了一种水处理系统，该水处理系统包括原水源1和净水箱7，其中，原水源1通过本发明提供的上述水处理设备而与净水箱7连通，

该水处理设备包括管道和与管道连通的过滤装置4，其中，水处理设备还包括加药装置22，该加药装置22与过滤装置4连通，用于向流入过滤装置4的原水中添加药物。在本发明所提供的水处理系统中，原水源1通过管道与过滤装置4连通，过滤装置4与净水箱7连通，加药装置22与原水源1和过滤装置4之间的管道连通。以上描述的关于水处理设备的技术特征都可以单独和/或结合地应用于本发明的水处理系统中，在此不再赘述。

因而，当利用本发明所提供的水处理系统时，原水在进入过滤装置4之前，可以通过加药装置22而将药物添加到原水中，从而使掺杂有药物的原水进入过滤装置4，将原水中的微生物消灭，从而避免微生物对过滤装置4的不利影响。

本发明还提供了一种水处理方法，该水处理方法利用本发明所提供的上述水处理系统，该水处理方法包括：使来自所述原水源1中的原水与来自所述加药装置22中的药物混合后流入所述过滤装置4中，将从过滤装置4流出的净水输入净水箱7中，以向用户供给。本发明所提供的水处理设备和水处理系统的上述特征，都可单独和/或结合地应用于本发明所提供的水处理方法中。

所述药物为NaClO，NaClO与原水的混合比例为1-5mg/L原水，更优选地，该混合比例可以小于或等于2mg/L，NaClO主要用于杀灭原水中的微生物。

以上对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但本领域的普通技术人员应该明白，本发明所包含的内容不限于此，在不脱离本发明实质范围的前提下，可以做出各种修改、替换和变化。

Claims (14)

1.一种水处理设备，该水处理设备包括管道和与管道连通的过滤装置(4)，其特征在于，所述水处理设备还包括加药装置(22)，该加药装置(22)与所述过滤装置(4)连通，用于向流入所述过滤装置(4)的原水中添加药物。

2.根据权利要求1所述的水处理设备，其中，所述加药装置(22)包括计量泵和用于存放药物溶液的药液容器，该计量泵用于将所述药液容器中的药物溶液定量地输入到流入所述过滤装置(4)的原水中。

3.根据权利要求2所述的水处理设备，其中，所述加药装置(22)还包括报警器、控制器和安装于所述药液容器中的液位传感器，所述控制器与所述报警器和液位传感器电连接，所述液位传感器用于检测所述药液容器中药物溶液的液位，所述控制器根据所述液位传感器检测到药液容器中药物溶液的液位使所述报警装置发出报警信号。

4.根据权利要求3所述的水处理设备，其中，所述控制器根据所述液位传感器检测到所述药液容器中的药物溶液体积为药液容器容积的1/6-1/5的液位，使所述报警装置发出报警信号。

5.根据权利要求2所述的水处理设备，其中，所述加药装置(22)还包括药液储存箱、输液泵、控制器和安装于所述药液容器的液位传感器，所述控制器与所述输液泵和所述液位传感器电连接，所述药液储存箱通过所述输液泵与所述药液容器连通，所述液位传感器用于检测所述药液容器中药物溶液的液位，所述控制器用于根据所述液位传感器检测到所述药液容器中药物溶液的液位，控制所述输液泵从所述药液储存箱输入到所述药液容器中的药物溶液的量，以使所述药液容器中的药物溶液体积满足所述计量泵将药物溶液输入到流入所述过滤装置(4)的原水中的水平。

6.根据权利要求5所述的水处理设备，其中，所述药液容器中的药物溶液体积满足所述计量泵将药物溶液输入到流入所述过滤装置(4)的原水中的水平为：所述药液容器中的药物溶液体积至少为所述药液容器容积的1/6-1/5。

7.根据权利要求5所述的水处理设备，其中，所述水处理设备还包括流量传感器，该流量传感器用于检测流入所述过滤装置(4)的原水的流量，所述控制器与所述流量传感器和计量泵电连接，所述控制器根据所述流量传感器检测到流入所述过滤装置(4)的原水的流量来控制所述计量泵的运行，以使流入所述过滤装置(4)的原水中的药物浓度保持在能够杀灭水中微生物的浓度水平。

8.根据权利要求1所述的水处理设备，其中，所述水处理设备还包括预过滤装置(3)，所述管道通过该预过滤装置(3)而与所述过滤装置(4)连通，所述预过滤装置(3)所允许通过的颗粒的最大粒径大于所述过滤装置(4)所允许通过的颗粒的最大粒径。

9.根据权利要求8所述的水处理设备，其中，所述预过滤装置(3)所允许通过的颗粒的最大粒径的范围为6-12μm；所述过滤装置(4)所允许通过的颗粒的最大粒径的范围为0.005-0.015μm。

10.根据权利要求8所述的水处理设备，其中，所述过滤装置(4)包括过滤膜组件(30)以及由该过滤膜组件隔开的进水部分(20)和产水部分(21)，所述预过滤装置(3)通过由进水阀(9)控制的进水管路(5)与所述进水部分(20)的进水口(14)连通，所述产水部分(21)的产水口(16)通过产水阀(11)与产水管路(6)连通。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的水处理设备，其中，所述过滤装置(4)还包括分别与所述进水部分(20)和所述产水部分(21)连通的第一浓水排出口(15)和第二浓水排出口(19)，所述产水部分还包括反向进水口(18)，所述第一浓水排出口(15)和第二浓水排出口(19)分别通过浓水排出阀(17)与浓水排出管路(12)连通，所述产水部分的反向进水口(18)通过阀门(10)与反向进水管路(13)连通。

12.一种水处理系统，该水处理系统包括原水源(1)和净水箱(7)，其特征在于，所述原水源(1)通过权利要求1-11中任意一项所述的水处理设备与所述净水箱(7)连通，所述原水源(1)通过管道与所述过滤装置(4)连通，所述过滤装置(4)与所述净水箱(7)连通，所述加药装置(22)与所述原水源(1)和过滤装置(4)之间的管道连通。

13.一种利用权利要求12所述的水处理系统的水处理方法，所述水处理方法包括：使来自所述原水源(1)中的原水与来自所述加药装置(22)中的药物混合后流入所述过滤装置(4)中，将从所述过滤装置(4)流出的净水输入所述净水箱(7)中。

14.根据权利要求13所述的水处理方法，其中，所述药物为NaClO，NaClO与原水的混合比例为1-2mg/L原水。

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