CN102267775B - 基于超声、紫外线协同杀菌的饮用水生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种饮用水的饮用水生产装置，包括锰砂过滤器，石英砂过滤器，活性碳过滤器，精细过滤器，超声波-紫外线协同杀菌器，超滤过滤器，其中，超声波-紫外线协同杀菌器包括壳体，出水口，进水口，高频超声波辐射头，低频超声波辐射头，高频超声波发生器，低频超声波发生器，紫外杀菌灯套。本发明采用多重过滤工艺对水中大于0.001μm悬浮物进行截留，利用超声波-紫外线协同杀菌新技术对水进行灭菌，既能完整保留山泉水或天然矿泉水中有益人体健康的微量元素和矿物质，又能从根本上消除由传统臭氧杀菌技术产生的一种潜在的致癌副产物——溴酸盐，从而保证了山泉饮用水的安全健康。
Description
技术领域
本发明涉及一种饮用水生产装置，尤其涉及一种基于超声、紫外线协同杀菌的饮用水生产装置。
背景技术
饮用水质量与人们身体健康息息相关，山泉水含有很多有益于人体健康的天然矿物质和微量元素，因而受到越来越多人的青睐。经对现有技术的文献检索发现，大部分是采用多重过滤器及反渗透滤膜技术对天然的原水进行处理，然后用臭氧杀菌和消毒以达到饮用水质标准。中国专利ZL01129944.4，名称为“矿化饮用水的制备方法”，公开了一种矿化饮用水的制备方法，原水先后经絮凝剂初步净化、石英砂和锰砂过滤、活性炭吸附、微滤膜微滤及反渗透膜脱矿制得到纯净水备用，配置矿盐浓缩液按一定比例和纯净水均匀混合，超滤除去杂质，最后用臭氧杀菌及灌装成产品。该矿化饮用水的制备方法虽然含有偏硅酸、硒、锶、锌、钙、碘六种人体必需的元素或物质，但毕竟是人工加工配置而成，依然不能和纯天然矿泉水相媲美。中国专利ZL200610034395.2，名称为“一种用自然密滤工艺生产山泉水的方法”，公开了一种山泉水自然密滤生产方法，采用了多重过滤、臭氧及紫外线消毒杀菌工艺，并加入超滤膜过滤装置，对水中大分子或尺寸大于0.0005μm的粒子进行截留，进一步分离原水中残留的微小细菌微、病毒等微生物，同时又保留了原水中分子量较小的有益人体健康的矿物质。这种采用自然密滤工艺的山泉水虽然能充分保证水中的菌落数安全要求，但最近研究发现，矿泉水或山泉水等天然水源在经过臭氧消毒后生成的副产物溴酸盐在国际上被定为2B级的潜在致癌物，日前，国家标准化管理委员会批准发布了《饮用天然矿泉水》(GB8537-2008)和《饮用天然矿泉水检验方法》(GB/T8538-2008)两个国家标准中已经明确规定了天然矿泉水中的溴酸盐最高允许浓度在0.01mg/L以内，这意味着臭氧杀菌技术将在天然矿泉水生产过程中受到严格限制。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的杀菌技术，来取代臭氧杀菌，有效消除由臭氧杀菌技术导致的溴酸盐超标隐患，为饮用水生产企业提供生产装置。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种饮用水的生产装置，能有效消除由臭氧杀菌技术导致的溴酸盐超标隐患，实现饮用水产品真正安全健康。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于超声、紫外线协同杀菌的饮用水生产装置，包括通过连接管道串设在一起的锰砂过滤器、石英砂过滤器、活性碳过滤器、精细过滤器、超声波-紫外线协同杀菌器和超滤过滤器，其中，所述超声波-紫外线协同杀菌器包括壳体、出水口、进水口、高频超声波辐射头、低频超声波辐射头、高频超声波发生器、低频超声波发生器和紫外杀菌灯套；所述锰砂过滤器的出水口与所述石英砂过滤器的进水口相连；所述石英砂过滤器的出水口与所述活性碳过滤器的进水口相连；所述活性碳过滤器的出水口与所述精细过滤器的进水口相连；所述精细过滤器的出水口与所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述进水口相连；所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述出水口与所述超滤过滤器的进水口相连；其中，所述饮用水生产装置工作时，原水自所述锰砂过滤器的进水口进入所述饮用水生产装置，成品饮用水自所述超滤过滤器的出水口生成；所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述壳体为卧式圆筒形状；所述紫外杀菌灯套为圆管形状，所述紫外杀菌灯套内穿设有紫外杀菌灯；所述超声波-紫外线协同杀菌器的横向两个端面留有不同尺寸的多个支撑孔；所述支撑孔在所述端面上呈交错布置，分别用于支撑所述紫外杀菌灯套、所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头；所述紫外杀菌灯套横置于所述超声波-紫外线协同杀菌器中，所述紫外杀菌灯套的两个端头的外表面分别防漏水地密封粘接于所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述两个端面上对应的支撑孔中；所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头分别安装在所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述两个端面上对应的支撑孔中，并经过防漏水地密封处理；所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头的正、负导线分别与所述高频超声波发生器和所述低频超声波发生器的正、负极相连。
在本发明的较佳实施方式中，所述原水为山泉水、深井水或天然矿泉水。
较佳地，所述高频超声波辐射头使用的频率范围为35kHz～100kHz，所述低频超声波辐射头使用的频率范围为20kHz～35kHz。
较佳地，所述精细过滤器采用无毒性的微孔滤芯，以过滤水中0.5μm以上的细小杂质，所述超滤过滤器采用0.001μm的微孔过滤膜。
较佳地，所述锰砂过滤器、所述石英砂过滤器、所述活性碳过滤器、所述精细过滤器、所述超滤过滤器和所述超声波-紫外线协同杀菌器的壳体、出水口和进水口以及所述连接管道均由不锈钢材料制成，所述紫外杀菌灯套由具有良好紫外光穿透性能的有机玻璃材料制成。
较佳地，所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头分别均匀布设在所述超声波-紫外线协同杀菌器的横向两个所述端面上。
较佳地，用于支撑所述紫外杀菌灯套的多个所述支撑圆孔在所述超声波-紫外线协同杀菌器的横向两个所述端面上均匀布置，使所述紫外杀菌灯均匀布设在所述超声波-紫外线协同杀菌器内。
较佳地，所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头为圆柱体形状；所述支撑孔均为圆形。
较佳地，所述超声波-紫外线协同杀菌器中紫外线和超声波的强度根据所述饮用水生产装置的水处理量预设。
较佳地，本发明的饮用水生产装置中还包括多个串联的所述超声波-紫外线协同杀菌器。
本发明采用多重过滤工艺对水中大分子或尺寸大于0.001μm悬浮物进行截留，利用超声波-紫外线协同杀菌技术对水中的细菌、芽孢、病菌等微生物进行有效灭杀，既能完整保留山泉水中有益人体健康的微量元素和矿物质，又能从根本上消除由传统臭氧杀菌技术产生的溴酸盐副产物，从而保证了山泉饮用水的安全健康。另外，超声波和紫外线均易于阻隔，在工作过程中不会超标泄露至操作人员工作区，因此，超声波协同紫外线杀菌技术在生产应用中是安全的，具有很强的可操作性。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的装置的流程示意图；
图2是图1所示装置的关键部件，超声波-紫外线协同杀菌器的结构示意图；
图3是图2所示超声波-紫外线协同杀菌器的壳体的A向视图；
图4是图2所示超声波-紫外线协同杀菌器的壳体的B向视图。
具体实施方式
高强度超声辐照作为物理杀菌技术，其根本机制是功率超声波在水中产生的“空化效应”将在众多的空化泡局部小区域内产生高温高压，形成高强度机械作用力，使进入该区域的生物体细菌的细胞结构产生物理损伤，致其死亡。同时，在高强度紫外线照射下，细菌生物体的组织结构(DNA-核酸)进一步遭到破坏，丧失复制、繁殖能力，从而达到充分杀菌消毒目的。
如图1所示，本发明的一个实施例包括：依次串接的锰砂过滤器1、石英砂过滤器2、活性碳过滤器3、精细过滤器4、超声波-紫外线协同杀菌器5和超滤过滤器6。如图2所示，超声波-紫外线协同杀菌器5包括壳体7、出水口8、进水口9、高频超声波辐射头10、低频超声波辐射头11、高频超声波发生器12、低频超声波发生器13和紫外杀菌灯套14。
锰砂过滤器1的出水口与石英砂过滤器2的进水口相连，石英砂过滤器2的出水口与活性碳过滤器3的进水口相连，活性碳过滤器3的出水口和精细过滤器4的进水口相连，精细过滤器4的出水口与超声波-紫外线协同杀菌器5的进水口9相连，超声波-紫外线协同杀菌器5的出水口8与超滤过滤器6的进水口相连。
参见图2-4，超声波-紫外线协同杀菌器5为卧式圆筒形壳体，紫外杀菌灯套14为圆管形状，用于安置杀菌紫外灯，高频超声波辐射头10和低频超声波辐射头11为圆柱体形状，超声波-紫外线协同杀菌器5的左、右两端面留有不同尺寸的圆孔，圆孔呈交错布置，分别用于支撑紫外杀菌灯套14、高频超声波辐射头10或低频超声波辐射头11，紫外杀菌灯套14横置于超声波-紫外线协同杀菌器5中，其左右端头外表面分别和超声波-紫外线协同杀菌器5左右两端面对应的支撑圆孔进行防漏水密封粘接；高频超声波辐射头10和低频超声波辐射头11分别安装在超声波-紫外线协同杀菌器5左、右两端面对应的支撑圆孔中，同样进行防漏水密封处理；高频超声波辐射头10和低频超声波辐射头11的正、负导线分别与高频超声波发生器12和低频超声波发生器13的正、负极相连。
锰砂过滤器1、石英砂过滤器2、活性碳过滤器3、精细过滤器4、超滤过滤器6和超声波-紫外线协同杀菌器5的壳体、出水口和进水口以及连接管道均采用不锈钢材料，紫外杀菌灯套14采用具有良好紫外光穿透性能的有机玻璃材料。
原水在外界压力的驱动下，依次流过锰砂过滤器1，石英砂过滤器2，活性碳过滤器3，精细过滤器4，超声波-紫外线协同杀菌器5和超滤过滤器6，最后形成可饮用的山泉水。锰砂过滤器1是用于去除水中的铁锰离子；石英砂过滤器2是用于去除水中大尺寸悬浮物、有机体及浮游菌体；活性碳过滤器3用于去除水中异味；精细过滤器4采用无任何毒性的微孔滤芯，用于过滤水中0.5μm以上的细小杂质；超声波-紫外线协同杀菌器5采用高能超声波协同强紫外线对水进行灭菌处理，为保证灭菌效果，减小活性微生物对超滤过滤器6的污染和侵蚀，超声波和紫外线强度根据系统水处理流量存在一个最低阈值。
另外，还可根据生产实际情况，使用多个超声波-紫外线协同杀菌器5串联，以延长杀菌时间，达到彻底灭菌效果；高频超声波辐射头10使用的频率范围是35kHz～100kHz，低频超声波辐射头11使用的频率范围是20kHz～35kHz，使用不同频率超声波是为了提高超声波作用的均匀性，避免在超声波-紫外线协同杀菌器5中出现声作用盲点；超滤过滤器6采用0.001μm的微孔过滤膜进一步截留水中非活性菌体和少数“侥幸逃脱”的活性菌体，保证成品饮用水绝对安全可靠。
本实施例中高频超声波辐射头10和低频超声波辐射头11分别设置在超声波-紫外线协同杀菌器5的两侧，分别在超声波-紫外线协同杀菌器5的两侧的端面上均匀分布。当然，在本发明的其他实施例中，高频超声波辐射头10和低频超声波辐射头11也可以混合地设置在超声波-紫外线协同杀菌器5的两侧，或混合地设置在超声波-紫外线协同杀菌器5的一侧，即，超声波-紫外线协同杀菌器5的某一侧上既有高频超声波辐射头10，也有低频超声波辐射头11。
在本发明的其他实施例中，超声波辐射头还可以为方形或其他形状；原水的种类也不局限于山泉水，可以为深井水、天然矿泉水或其他天然水源。
本发明采用多重过滤工艺对水中大分子或尺寸大于0.001μm悬浮物进行截留，保留了山泉水中有益人体健康的小分子微量元素和矿物质，同时，利用超声-紫外线协同杀菌新技术对山泉水进行有效灭菌，从根本上消除了由传统臭氧杀菌技术产生的一种潜在的致癌副产物——溴酸盐，从而保证了山泉饮用水的安全健康。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于超声、紫外线协同杀菌的饮用水生产装置，包括通过连接管道串设在一起的锰砂过滤器、石英砂过滤器、活性碳过滤器、精细过滤器、超声波-紫外线协同杀菌器和超滤过滤器，其中，
所述超声波-紫外线协同杀菌器包括壳体、出水口、进水口、高频超声波辐射头、低频超声波辐射头、高频超声波发生器、低频超声波发生器和紫外杀菌灯套，所述高频超声波辐射头使用的频率范围为35kHz～100kHz，所述低频超声波辐射头使用的频率范围为20kHz～35kHz；
所述锰砂过滤器的出水口与所述石英砂过滤器的进水口相连；
所述石英砂过滤器的出水口与所述活性碳过滤器的进水口相连；
所述活性碳过滤器的出水口与所述精细过滤器的进水口相连；
所述精细过滤器的出水口与所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述进水口相连；
所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述出水口与所述超滤过滤器的进水口相连；
其中，所述饮用水生产装置工作时，原水自所述锰砂过滤器的进水口进入所述饮用水生产装置，成品饮用水自所述超滤过滤器的出水口生成，所述超滤过滤器采用0.001μm的微孔过滤膜以截留水中非活性菌体和活性菌体；
所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述壳体为卧式圆筒形状；所述紫外杀菌灯套为圆管形状，所述紫外杀菌灯套内穿设有紫外杀菌灯；所述超声波-紫外线协同杀菌器的横向两个端面留有不同尺寸的多个支撑孔；所述支撑孔在所述端面上呈交错布置，分别用于支撑所述紫外杀菌灯套、所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头；所述紫外杀菌灯套横置于所述超声波-紫外线协同杀菌器中，所述紫外杀菌灯套的两个端头的外表面分别防漏水地密封粘接于所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述两个端面上对应的支撑孔中；所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头分别安装在所述超声波-紫外线协同杀菌器的所述两个端面上对应的支撑孔中，并经过防漏水地密封处理；所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头的正、负导线分别与所述高频超声波发生器和所述低频超声波发生器的正、负极相连。
2.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，所述原水为山泉水、深井水或天然矿泉水。
3.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，所述精细过滤器采用无毒性的微孔滤芯，以过滤水中0.5μm以上的细小杂质。
4.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，所述锰砂过滤器、所述石英砂过滤器、所述活性碳过滤器、所述精细过滤器、所述超滤过滤器和所述超声波-紫外线协同杀菌器的壳体、出水口和进水口以及所述连接管道均由不锈钢材料制成，所述紫外杀菌灯套由具有良好紫外光穿透性能的有机玻璃材料制成。
5.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头分别均匀布设在所述超声波-紫外线协同杀菌器的横向两个所述端面上。
6.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，用于支撑所述紫外杀菌灯套的多个所述支撑圆孔在所述超声波-紫外线协同杀菌器的横向两个所述端面上均匀布置，使所述紫外杀菌灯均匀布设在所述超声波-紫外线协同杀菌器内。
7.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，所述高频超声波辐射头和所述低频超声波辐射头为圆柱体形状；所述支撑孔均为圆形。
8.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，所述超声波-紫外线协同杀菌器中紫外线和超声波的强度根据所述饮用水生产装置的水处理量预设。
9.如权利要求1所述的饮用水生产装置，其特征在于，还包括多个串联的所述超声波-紫外线协同杀菌器。
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