CN102616954B - 一体化净水供水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一体化净水供水方法，其包括的处理步骤如下：(1)抽取原水注入膜过滤装置中进行处理；(2)经膜过滤装置处理过的出水通过水泵注入储水罐；(3)在储水罐中加入消毒药剂进行消毒处理；(4)储水罐中经消毒后的水直接输出进行供水。本发明还公开相应的一体化净水供水系统。本发明最大程度的优化了系统的配置，保证处理效果的同时大大节约了总投资和运行费用，提高了在水处理行业中的推广应用。是具有净水和供水两种功能，出水水质达到国标、操作简单、运行管理方便、占地面积小、造价低、运行费用低的给水处理系统及设备。

Description

一体化净水供水系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体为一体化净水供水方法及系统。 

背景技术

给水常规的处理方法主要为混凝、沉淀(澄清、气浮)、过滤以及消毒，其主要作用是去除水中的胶体、悬浮物杂质和细菌，以达到用水标准要求。但给水常规处理方法存在所需设备多、操作管理复杂、占地面积大、投资高和运行费用高等缺点。 

目前，在偏远地区建设的水厂或供水站，受条件的制约，多是简易的。所采用的给水处理工艺简单，有的仅设过滤与消毒，有的只是消毒，无法保证生活饮用水的安全。且偏远地区供水厂或供水站规模小分散、数量多，管理人员多为没有经过培训的当地居民，复杂的给水处理工艺无法正常运行，难以确保供水设施的安全运行和保证出水水质达标。 

膜分离是利用天然或人工合成的具有选择透过性能的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。按膜孔径或截留分子量，主要可分为反渗透、纳滤、超滤和微滤膜。超滤是一种常见的膜分离技术，它是介于微滤和纳滤膜之间的一种膜过滤过程，膜孔径范围为0.05μm～1nm，操作压差为0.1～1.0MPa。用于给水处理，主要去除致病菌、胶体和大分子有机物，以及悬浮物。超滤膜广泛地用于电子、电泳漆、饮料、食品化工、医药、环保和物质回收等各个领域。超滤膜分离技术用于给水处理，具有以下优点： 

(1)、出水水质稳定，受进水水质波动影响小。 

(2)、出水生物稳定性好。由于超滤膜可以截留微生物，提高了出水的卫生安全性，起到了消毒的作用，与传统的灭活病源菌的消毒方法相比，提高了出水的生物稳定性，同时可以减小供水管道的二次污染。 

(3)、能够减少药剂的投加量，减少消毒副产物的产生。这是由于超滤膜 过滤能截留水中的微生物，从而降低消毒剂投加量：同时超滤膜过滤去除部分有机物。这两方面的作用能够减少消毒副产物的产生。 

(4)、膜分离技术只用压力做推动力，因此分离装置简单，操作容易，易于自控和维修。 

次氯酸钠对饮用水的消毒是很有效的。在低浓度下具有高效的杀菌和杀病毒性质。次氯酸钠用于水消毒1-2mg/L，2-10分钟即可杀灭包括细菌芽孢和真菌孢子在内的各种微生物，能灭活所有病毒；能有效预防肝炎、性病、痢疾、霍乱、伤寒等疾病传染。其灭菌效果为氯的5倍，抑制病毒的能力也比氯和臭氧高。杀菌快速，PH范围广(6-10)，并不受水硬度和盐份多少的影响；在配水系统中于不大的残留浓度，能维持长时间的杀菌作用，能高效率地消灭原生动物、孢子、霉菌、水藻和生物膜；不生成氯代酚和三卤甲烷；不与氨发生反应；氧化能力强，可将许多有机化合物氧化，从而降低水的毒性和诱变性质。如果在封闭的管网系统中投加它与水中还原性物质反应后，衰减十分缓慢，由此而具备较好的持续消毒能力。 

由于国内近几年对膜过滤装置的研究才刚刚开始，虽然有一些应用于给水处理方面的专利已得到申请和公开，但是这些专利仍存在不少问题需要研究解决，如下： 

专利名称为《一种浸没式中空纤维膜分离装置及其运行方法》，专利申请号为200710057600.1的中国发明专利公开了一种浸没式中空纤维膜分离装置及其运行方法。该装置由产水系统、清洗系统(反洗系统、气泡擦洗系统和化学清洗系统)组成。产水系统由浸没式中空纤维膜、产水泵、管阀等组成，清洗系统由储气罐、空压机、管阀等组成。所述浸没式中空纤维膜采用柱式膜，水中的污染物易积聚在柱式膜的内部，反冲洗的时候气水反冲洗不能很好的去除污染物，导致膜容易受到污染，致使化学清洗周期缩短，化学清洗频繁，缩短膜的使用寿命；装置所述化学清洗时间为1～200min，排放药液前进行1～90s的空气擦洗，空气擦洗时间过短且集中，不利于柱式膜内部污染物的清洗和排除；所述排污状态为，反洗状态、气泡擦洗状态或反洗加气泡擦洗状态或化学反洗状态中的一个状态或连续几个状态之后进行一次排污状态，状态切换频繁，影响阀门使用寿命，并对系统运行产生不利影 响。 

专利名称为《浸没式膜过滤装置》，专利申请号为200820074568.8的中国实用新型专利公开了一种浸没式膜过滤装置，该装置由浸没式中空纤维膜、抽吸泵、反冲水泵、风机、管阀等组成，所述浸没式中空纤维膜采用柱式膜，水中的污染物易积聚在柱式膜的内部，反冲洗的时候气水反冲洗不能很好的去除污染物，导致膜容易受到污染，致使化学清洗周期缩短，化学清洗频繁，缩短膜的使用寿命；正常过滤时，膜池液面随过滤的进行而逐渐下降，当达到某一值时，开始对膜进行反洗，然后外排反冲洗废水，膜池满水后再进行过滤，过滤过程和反冲洗过程不连续，操作流程复杂。 

专利名称为《一种集成式新型负压连续膜过滤系统》，专利申请号为200410019997.1的中国发明专利涉及一种集成式新型负压连续膜过滤系统，选用多个负压膜组件平行放置，由输水管道连接起来，每个膜组件单元两侧分别设有一个产水控制阀和反冲洗控制阀，并分别与产水泵或反冲洗泵相连，并设置有空气压缩机进行气反冲洗。所述系统反冲洗时，空气压缩机直接连到反冲洗气管，鼓风机产气不稳定，导致反冲洗时气体流量不稳定，且容易有水倒流回空气压缩机内部，导致空气压缩机损坏；膜件的化学清洗需需拆卸组装膜组件，在拆卸过程中膜丝容易损坏，且操作繁琐，还需另外设置浸泡膜组件的池子，致使投资增加。 

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供采用浸入式中空纤维超滤膜直接过滤处理原水，再经消毒后达到生产用水或生活饮用水标准的要求，适用于直接净化江、河、湖泊、水库原水的一体化净水供水方法。 

本发明的另一目的是提供一种实现上述方法的一体化净水供水系统。 

本发明的第三目的是提供一种实现上述方法的一体化净水供水控制系统。 

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一体化净水供水方法，其包括的处理步骤如下： 

(1)抽取原水注入膜过滤装置中进行过滤处理； 

(2)经膜过滤装置处理过的出水通过水泵注入储水罐； 

(3)在储水罐中加入消毒药剂进行消毒处理，以保证水质； 

(4)储水罐中经消毒后的水直接输出进行供水。 

所述膜过滤装置定期在线进行化学清洗，化学清洗浸泡时间为1～120min，设置化学清洗浸泡过程中每30min进行一次气冲洗，以加强化学清洗效果。这样可免除拆卸组装膜件，又可免除新建化学清洗池的投资。 

一体化净水供水系统，包括膜过滤装置、消毒装置、供水装置和气洗装置，膜过滤装置的进水口与进水管连接，膜过滤装置的出水口通过管道经总水泵与供水装置连接，供水装置与供水管连接；消毒装置通过管道经加药泵与供水装置连接，供水装置通过反洗管道经总水泵与膜过滤装置连接进行反洗。 

一体化净水供水系统还包括一个承载平台，所述承载平台可以是集装箱或者是车床等便于移动的设备。所述膜过滤装置、消毒装置、供水装置和反洗装置设置在所述承载平台上形成一套整体。 

所述供水装置设置有一反洗支路经上述总水泵与膜过滤装置连接进行反洗，在膜过滤装置底部设置有用于反洗的气冲管，气冲管与供水装置的储气罐连接，储气罐与空压机连接。 

所述膜过滤装置包括膜组件和膜过滤箱，膜组件为中空纤维膜，设置于膜过滤箱内，在膜过滤箱的底部设置有空气冲洗管。所述膜过滤装置内可以使用帘式膜，帘式膜的结构相对柱式膜得以优化，柱式膜的膜丝仅仅为一组，而帘式膜上的膜丝分多组排列，排列较为分散，因而减少了污染物在膜丝内部的淤积，延长了过滤时间，反冲洗时污染物的去除效果优于柱式膜，帘式膜的使用寿命得以延长。所述膜过滤装置与气洗装置连接，利用空气对膜过滤装置进行冲洗。 

所述气洗装置包括储气罐和空压机，空压机与储气罐连接，储气罐通过管道与膜过滤箱内的气冲管连接，在储气罐与气冲管之间设置有电磁阀和流量计。当储气罐内的气量不足时，空压机再次启动将储气罐打满空气。使用储气罐不仅可以使气冲流量稳定，而且可以避免空压机频繁启动，延长空压机使用寿命，亦可以排除水倒流回空压机内部，导致空压机损坏的隐患。所述储气罐与气冲管之间设置有电磁阀和流量计。 

所述消毒装置包括药罐和加药泵，药罐底设有管道连接到加药泵，加药泵通过加药管与总水泵出水管连接；在储气罐与气冲管之间设置有电磁阀和流量计。 

一体化净水供水控制系统，包括正常过滤程序，反冲程序和化学清洗程序； 

所述膜过滤装置中的进水口设置电磁阀和流量计，排泥口设置电磁阀，膜过滤箱设置在线液位计，膜出水管路设置电动球阀和在线压力表； 

所述消毒装置中的药罐设置有在线液位计，加药管路上设置电磁阀、加药计量泵和在线压力表； 

所述供水装置中的总水泵出水管线(即水泵与供水装置连接管线)上设置电磁阀和流量计，储水罐设置有在线压力表，储水罐与贮水池连接管线之间设置电磁阀，贮水池设置有在线液位计； 

所述气洗装置中的储气罐设置在线压力表，储气罐与膜过滤装置连接管线之间设置电磁阀； 

所述线液位计、电磁阀、流量计和线压力表与自动控制装置连接，所述自动控制装置设置于控制机柜内； 

开始运作时，设备启动后，在自动控制装置的控制下首先进入正常过滤程序，过滤结束之后按设定进入反冲洗程序，然后再按设定进入过滤程序；当运行设定时间后，当进行化学清洗程序，以使膜恢复使用性能。 

所述自动控制装置设定并存储记忆过滤、反冲洗、化学清洗运行过程与各个传感器的历史数据，根据历史数据与运行过程，经过运算判断最佳过滤周期、反冲洗时间、化学清洗周期，自动选择最佳运行参数输入控制器自控系统，由控制器控制系统自动运行，以达到优化系统运行。 

与现有技术相比，本发明优点是：直接对原水进行膜过滤，省却了絮凝、沉淀工艺；其中采用的帘式膜能减少污染物在膜丝内部的淤积；采用1泵3用的创新设计，通过设备实现无需定期排泥和在线化学清洗的功能，并增加了供水投氯消毒的功能；各种设备设置在一个车床或者集装箱等平台上，便于移动，使用灵活；采用自适应自动控制系统，操作管理简单，无需投加混凝剂，可承受较大范围内的原水水质波动，能保证达到供水水质标准；最大 程度的优化了系统的配置，保证处理效果的同时大大节约了总投资和运行费用，提高了在水处理行业中的推广应用。是具有净水和供水两种功能，出水水质达到国标、操作简单、运行管理方便、占地面积小、造价低、运行费用低等优点。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明一体化净水供水方法的正常过滤工艺流程图； 

图2是本发明一体化净水供水方法的反冲洗工艺流程图； 

图3是本发明一体化净水供水方法的化学清洗工艺流程图； 

图4是本发明一体化净水供水系统的平面结构图； 

图5是本发明一体化净水供水系统的B-B剖面图； 

图6是本发明一体化净水供水系统的D-D剖面图； 

图7是本发明一体化净水供水系统的A-A剖面图； 

图8是本发明一体化净水供水系统的C-C剖面图； 

图9是本发明一体化净水供水系统的E-E剖面图； 

图10～图11是本发明一体化净水供水系统采用的帘式膜片的主视和侧视图。 

图12是本发明一体化净水供水控制系统的自控流程图； 

图13是本发明一体化净水供水控制系统的自控流程逻辑框图。 

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。 

一体化净水供水方法，如图1-3所示其包括处理步骤如下： 

(1)抽取原水经过滤器过滤后注入膜过滤装置中进行膜过滤处理；所用的过滤器为Y型过滤器2。所述膜过滤装置包括膜组件37和膜过滤箱6；膜组37件为中空纤维膜，设置于膜过滤箱6内，所述膜过滤箱6的底部设置有气冲管36。膜过滤箱6内的液面基本恒定，可以连续进水、外排浓水，沉积在箱底的污泥随浓水可以实时外排，无需频繁切换排泥。所述膜过滤箱6的底部设有排泥斗，采用排泥斗将沉积的污泥排出，操作简单方便。所述膜组件37内可以采用帘式膜，膜组件37的结构如图10和图11所示，帘式膜片 整体呈窗帘形状，帘式膜片的上部或下部各有一根出水总管42，出水总管42通过出水口43出水，在出水总管42上按直线一字排列固定十几束膜束44，每束膜束含有几十根膜丝45。而柱式膜整体呈圆柱状，只有一束膜丝，所有膜丝完全捆绑在一起固定在柱的两端。由于帘式膜组件的结构相对柱式膜得以优化，因此减少了污染物在膜丝内部的淤积，过滤时间得以延长，反冲洗时对污染物的去除效果优于柱式膜，膜的使用寿命得以延长。所述膜组件可在线进行化学清洗，即只需要将化学清洗药液通入到膜过滤箱6内浸泡膜组件37，而离线清洗却需要将膜组件37拆卸出来拿到另外的池子浸泡，在线进行化学清洗即可免除拆卸和组装膜组件的工作量又可免除新建化学清洗池的投资，化学清洗浸泡时间为1～120min，设置化学清洗浸泡过程中每30min进行一次气冲，加强化学清洗效果。 

(2)经膜过滤装置处理过的透过水通过总水泵注入储水罐中，添加消毒药剂进行消毒处理。 

(3)在总水泵出的水管处加入消毒药剂进行消毒处理，以保证水质；所述消毒药剂可以是次氯酸钠溶液或者二氧化氯等常用消毒剂，消毒剂经过管道混合后进入水罐。 

(4)储水罐中经消毒后的水直接通过供水管排出进行供水。 

所述储水罐设置有一反洗支路经上述总水泵与膜过滤装置连接进行反洗。在膜过滤装置底部设置有气冲管36，气冲管36与储气罐7连接，储气罐7与空压机33连接。通过定期的反洗，可以有效的对系统进行清理，提高处理效率。 

一体化净水供水系统，如图4～11所示，包括膜过滤装置、消毒装置、供水装置和反洗装置，膜过滤装置的进水口与进水管1连接，膜过滤装置的出水口通过管道经总水泵28与供水装置连接，供水装置与出水管23连接，消毒装置通过管道经加药泵16与供水装置连接，供水装置通过反洗管道经总水泵28与膜过滤装置连接进行反洗。其中，所述膜过滤装置包括膜组件37和膜过滤箱6，膜组件37为中空纤维膜，设置于膜过滤箱6内，在膜过滤箱6的底部设置有气冲管36。消毒装置包括药液储罐15和加药泵16，药液储罐通过加药泵16与供水装置的储水罐25连接。为了能够在膜过滤装置化学 清洗时添加药液，药液储罐15设另一管道与总水泵28连接。在药液储罐15设置有第二在线液位计14，以监控药液的添加量。所述供水装置包括储水罐25，储水罐25与出水管23连接。在储水罐25与出水管23之间设置有第一电磁阀26。储水罐25另设有反洗管道经总水泵28与膜过滤装置连接。膜过滤装置与气洗装置连接。所述气洗装置包括储气罐7和空压机33，空压机33与储气罐7连接，储气罐7通过管道与膜过滤箱6内的气冲管36连接，在储气罐7与气冲管36之间设置有电磁阀9和流量计10。所述膜过滤箱6上设置有液位计5，以监控膜过滤箱内的原水的水位。在膜过滤箱6与进水管1之间设置Y型过滤器2，电磁阀3，阀门以及第一流量计4。膜过滤箱6、储水罐25，药液储罐15等设有溢流管与溢流总管35连接，通过溢流总管35将溢流水排出。在膜过滤箱6的底部设置有排泥阀34，与膜过滤箱6底端连接的排泥管与溢流总管35连接以外排浓水。 

一体化净水供水系统还包括一个承载平台40，所述承载平台40可以是集装箱或者是车床等便于移动的设备。所述膜过滤装置、消毒装置、供水装置和反洗装置设置在所述承载平台40上形成一套整体，便于运输，使用更为灵活。 

一体化净水供水控制系统，如图12和13所示，运行过程中包含三种程序：正常过滤程序(图1所示)、反冲程序(图2所示)和化学清洗程序(图3所示)。 

所述膜过滤装置中的进水口设置第一电磁阀3和第一流量计4，排泥口设置排泥阀34，膜过滤箱设置在第一在线液位计5，膜出水管路(即膜过滤装置与总水泵进水口连接管线)设置电动球阀13，30和第三在线流量计29；所述消毒装置中的药桶设置在第二在线液位计14，加药管路上设置第四电磁阀18、加药计量泵16和第三在线压力表17；所述供水装置中的水泵出水管线(即总水泵与供水装置连接管线)上设置第八电磁阀32和第一流量计21，储水罐25上设置在第三线压力表24、储水罐25与贮水池39连接管线之间设置第一电磁阀36、贮水池39设置第二在线液位计38；所述气洗装置中的储气罐设置第五在线压力表8，储气罐7与膜过滤装置连接管线之间设置电磁阀9；所述线液位计、电磁阀、流量计和线压力表与自动控制装置连接， 所述自动控制装置设置于控制机柜内。自动控制装置由包括PLC控制芯片等控制装置组成。所述安装PLC等控制设备的控制机柜上设有监控显示屏，以便于观测和更改设置。开始运作时，设备启动后，在自动控制装置的控制下首先进入正常过滤状态，过滤结束之后进入反冲洗状态，然后再次进入过滤状态，设备运行设定时间后，当反冲洗之后膜的运行无法满足要求，则需要对膜进行化学清洗，以使膜恢复使用性能。 

正常的操作中，首先将设备连接电源，设备启动后，通过自动控制装置传输信号至设备的各在线监测仪表和电磁阀，接下来进入设备的正常过滤状态。 

具体运行方式如下： 

1.正常过滤自控程序 

如图1所示，实线为处于该工艺状态的管路。首先执行的是膜过滤箱进水程序。 

(1)膜过滤箱进水程序：控制器传输信号至第一电磁阀3，控制其开启，此时进水管道1畅通，原水经过进水管1和Y型过滤器2，通过第一流量计4的计量之后进入到膜过滤箱6里面；在第一线液位计5监测到膜过滤箱6的水位达到设计值1.8m时，传输信号至控制器，然后控制器传输信号至第二电磁阀31、第三电磁阀22，控制其开启，透过水管路畅通；接下来执行一下的膜过滤程序。 

(2)膜过滤程序：控制器传输信号至总水泵28，控制其启动，膜组件37通过总水泵28的抽吸，产生透过水进入到储水罐25中；在第一在线流量计21实时监测设备的产水量，并传输信号至控制器；总水泵28启动后，控制器传输信号至第四电磁阀18及加药泵16，控制其开启，此时投药管路畅通，加药泵16向总水泵28的出水管路中投加消毒剂，混合了消毒剂的透过水进入到储水罐25；在第一线压力表24实时监测储水罐25的水压，并传输信号至控制器，水压迅速上升时，说明储水罐25已经装满，当压力达到设计值0.10Mpa时，控制器传输信号至第五电磁阀26，控制其开启，储水罐25内的水在压力的推动下向贮水池39供水，在线液位计监控贮水池39的液位。 

2.正常过滤程序在线仪表监测 

过滤状态中，在第二在线压力表11、第一在线压力表24和第三在线压力表17分别实时监测水泵28进口真空度、水罐25压力、加药泵16出口压力，并传送至控制器；在第一线液位计5、第二在线液位计14分别实时监测膜过滤箱6和药罐15的液位值，并传送至控制器；在第二在线流量计29和第一在线流量计21分别实时监测管道流量，并传送至控制器。 

在线压力表11实时监控总水泵28的进水口真空度，并传输信号至控制器，当监测到真空度在20min之后大于0.06Mpa时，传输信号至控制器，设备进入反冲洗状态；当监测到真空度在20min之内大于0.06Mpa时，传输信号至控制器，膜过滤装置进入化学清洗状态。当在线第二在线压力表11监测到总水泵28的进口真空度为0，在第一在线流量计21检测到流量值在5min之后为0时，系统停车报警，在显示屏上显示“水泵的进口真空度为0，出水流量为0，检查总水泵28、第二电磁阀31”；当在第二线压力表11监测到总水泵28的进口真空度异常时，系统停车报警，在显示屏上显示“总水泵28的进口真空度异常，检查第六电磁阀27”。 

当在第一线压力表24监测到储水罐25的压力值大于0.1Mpa时，控制器传输信号至第五电磁阀26，控制其开启，第五在线液位计38实时监控贮水池39的液位，当液位高于2.0m时，说明贮水池里面的水已经满，控制器发出指令，全线停车，当液位低于0.1m时，控制器再发出指令，设备重新启动，再次执行过滤程序；当在第一在线压力表24监测到储水罐25的压力值小于0.1Mpa时，第五电磁阀26始终处于关闭状态；当在第一线压力表24监测到储水罐25的压力值大于0.2Mpa时，系统停车报警，在显示屏上显示“水罐的压力值过大，检查第五电磁阀26。 

当在第三在线压力表17监测到加药泵16的出口压力值大于0.3Mpa时，加药泵16停机，系统报警，在显示屏上显示“加药泵的出口压力值过大，检查第七电磁阀18”，当在第三在线压力表17监测到加药泵16的出口压力值小于0.2Mpa时，系统报警，在显示屏上显示“加药泵的出口压力值过小，检查加药泵”。 

当在第一在线液位计5监测到膜过滤箱6的液位值等于1.45m时，系统报警，在显示屏上显示“膜过滤箱的液位过低，检查进水流量”。 

当在第二在线液位计14监测到药罐15的液位值，在1min之后值减少0.04m时，系统报警，在显示屏上显示“药罐的液位下降过快，检查第八电磁阀32”；当在第二在线液位计14监测到药罐15的液位值小于0.1m时，系统报警，在显示屏上显示“药罐的液位下过低，请添加药剂”；当第二在线液位计14监测到药罐15的液位值小于0.05m时，控制器传输信号至第七电磁阀18和加药泵16，使其关闭，系统报警，并在显示屏上显示“药罐的液位下过低，请添加药剂”。 

当第二在线流量计29在1min之后监测到管道流量大于0，系统停车报警，并在显示屏上显示“反冲洗管道流量不为零，检查第九电磁阀30和第十电磁阀13”。 

当在第一在线流量计21在5min之后监测到管道流量等于0，系统停车报警，并在显示屏上显示“水罐进水流量为零，检查第三电磁阀22”。 

第五在线压力表8实时监控储气罐7内的压缩空气的压力值，并传输信号至控制器，当压力值低于0.1Mpa时候，说明储气罐7内的压缩空气不足，控制器控制空压机33，使其启动，并向储气罐7输送压缩空气，当压力值高于0.8Mpa，控制器控制空压机33，使其停机。 

3.反冲洗程序自控流程 

如图2所示，实线为处于该工艺状态的管路。膜过滤装置正常过滤状态下，当在第二线压力表11监测到水泵28进水口真空度在20min之后超过工作压力-0.06Mpa时，说明需对膜进行反冲洗，此时第二在线压力表11传输信号至控制器，控制器传输信号至第一电磁阀3和第十一34，控制其开启，使膜过滤箱6保持排泥状态；接下来控制器传输型号至第二电磁阀31、第三电磁阀22和第五电磁阀26，控制其关闭；控制器传输信号至第九电磁阀30，控制其开启，使反冲洗水管路畅通，储水罐25内的水通过总水泵28输送至膜组件37进行膜反冲洗；在第三线流量计29实时监测反冲洗水量，并传输信号至控制器，第四在线压力表12监测反冲洗水压，并传输信号至控制器；接下来控制器传输信号至第十二电磁阀9，控制其开启，使气冲管路畅通，储气罐7内的压缩空气通过气冲管路，输送至膜组件底部的气冲管36，再通过气冲管上面均匀布的气孔，对浸没在原水中的膜组件37进行气冲洗；气水 冲洗结束后，设备再次进入正常过滤状态，通过控制器控制膜的反冲洗状态和正常过滤状态循环进行，直到膜需要化学清洗。 

4.反冲洗程序在线仪表监测 

反冲洗状态中，第二在线压力表11、第四在线压力表12和第三在线压力表7分别实时监测总水泵28进口真空度、反冲洗压力、加药泵16出口压力，并传送至控制器；第一在线液位计5、第二在线液位计14分别实时监测膜过滤箱6和药罐15的液位值，并传送至控制器；在第三线流量计29和第一在线流量计21分别实时监测管道流量，并传送至控制器。 

当第二在线压力表11监测到总水泵28的进口真空度在1min之后出现数值，系统报警，在显示屏上显示“水泵的进口真空度不为零，检查第二电磁阀31”。 

当第四在线压力表12监测到反冲洗管道的压力值大于0.12Mpa时，系统停车报警，在显示屏上显示“反冲洗压力过大，检查反冲洗管路”。 

当第三线压力表17监测到加药泵16的出口压力值大于0.3Mpa时，加药泵16停机，系统报警，在显示屏上显示“加药泵的出口压力值过大，检查第七电磁阀18”，当第三线压力表17监测到加药泵16的出口压力值小于0.2Mpa时，系统报警，在显示屏上显示“加药泵的出口压力值过小，检查加药泵”。 

当在第一线液位计5监测到膜过滤箱6的液位值等于1.45m时，系统报警，在显示屏上显示“膜过滤箱的液位过低，检查进水流量”。 

当第二在线液位计14监测到药罐15的液位值，在1min之后值减少0.04m时，系统报警，在显示屏上显示“药罐的液位下降过快，检查第八电磁阀32”；当第二在线液位计14监测到药罐15的液位值小于0.1m时，在显示屏上显示“药罐的液位下过低，请添加药剂”；当第二在线液位计14监测到药罐15的液位值小于0.05m时，控制器传输信号至第七电磁阀18和加药泵16，使其关闭，并在显示屏上显示“药罐的液位下过低，请添加药剂”。 

当第二在线流量计29在1min之后监测到管道流量小于9m³/h，系统报警，并在显示屏上显示“反冲洗管道流量不足，检查水泵、阀门第十电磁阀13、第六电磁阀27、第九电磁阀30”。 

当在第一在线流量计21在1min之后监测到管道流量大于0，系统停车报 警，并在显示屏上显示“水罐进水流量不为零，检查第三电磁阀22”。 

在线压力表8实时监控储气罐7内的压缩空气的压力值，并传输信号至控制器，当压力值低于0.1Mpa时候，说明储气罐7内的压缩空气不足，控制器控制空压机32，使其启动，并向储气罐7输送压缩空气，当压力值高于0.8Mpa，控制器控制空压机32，使其停机。 

5.化学清洗程序自控流程 

如图3所示，实线为处于该工艺状态的管路。设备连续运行一段时间，膜经过气水反冲洗之后，设备仍然达不到过滤要求时，需对膜进行化学清洗，以使膜恢复正常过滤功能，首先执行的是膜过滤箱排水程序。 

(1)膜过滤箱排水程序：第二在线真空表11实时监测总水泵28进水口真空度，并实时传输至控制器，当监测到压力超过-0.06Mpa时，控制器传输信号至第一电磁阀3，控制其关闭，切断进入膜过滤箱6的原水，然后控制器传输信号至第十一电磁阀34、第十三电磁阀9，控制其开启，膜过滤箱开始排水，储气罐7内的压缩空气通过气冲管路，输送至膜组件底部的气冲管36，再通过气冲管上面均匀布的气孔，对浸没在原水中的膜组件37进行气冲洗；当在线液位计监测到膜过滤箱6内的水位为0m，说明膜过滤箱6内的水已排光，控制器传输信号至第十一电磁阀34，控制其关闭，然后执行膜过滤箱进水程序。 

(2)膜过滤箱进水程序：控制器传输信号至第一电磁阀3，控制其开启，此时进水管1畅通，原水经过进水管道1和Y型过滤器2，通过第一流量计4的计量之后进入到膜过滤箱6里面；在第一线液位计5监测到膜过滤箱6的水位达到设计值1.8m时，传输信号至控制器，然后控制器传输信号至电磁阀第二电磁阀31、第三电磁阀22，控制其开启，透过水管路畅通；控制器传输信号至总水泵28，控制其启动，膜组件37通过总水泵28的抽吸，产生透过水进入到水罐25中； 

当在线压力表11监测到水泵28进水口真空度在20min之内超过工作压力-0.06Mpa时，则进入到(1)膜过滤箱排水程序，之后再进入到(2)膜过滤箱进水程序，当在第二线压力表11监测到总水泵28进水口真空度在20min之内超过工作压力-0.06Mpa时，则执行(3)膜过滤箱进药程序； 

(3)膜过滤箱进药程序：控制器传输信号至电磁阀第十电磁阀13、第九电磁阀30、第六电磁阀27，控制其开启，使化学清洗进水管路畅通；控制器传输信号至第八电磁阀32，控制其开启，使化学清洗进药管路畅通；然后控制器传输信号至总水泵28，控制其启动，通过总水泵28的抽吸，储水罐25内的水和药液储罐15内的药剂一起被输送至膜过滤箱6内；第二在线液位计14监测药液储罐15内的液位，并实时传输信号至控制器，当液位下降到设计值0.08m时，说明总水泵28已抽吸足够药剂至膜过滤箱6内，则控制器传输信号至第八电磁阀32，控制其关闭；在第一线液位计5监测膜过滤箱6内的液位，并实时传输信号至控制器，当液位上升到设计值1.8m时，控制器传输信号至总水泵28，控制其停机；接下来执行(4)化学清洗程序； 

(4)化学清洗程序：控制器传输信号至第十三电磁阀9开启，控制其开启，使气冲管路畅通，储气罐7内的压缩空气通过气冲管路，输送至膜组件底部的气冲管36，再通过气冲管上面均匀布的气孔，气冲产生的紊流对化学清洗药剂起到混合效果，控制器控制清洗浸泡过程中每30min控制第十三电磁阀9开启5-10min，然后关闭，以达到5-10min对膜组件37进行持续气冲洗的目的；当控制器检测到膜的浸泡时间达到设计值2h，则化学清洗结束；然后自动执行(5)膜过滤箱排水程序； 

(5)膜过滤箱排水程序：控制器传输信号至电磁阀9，控制其关闭；控制器传输信号至第十一电磁阀34，控制其开启，当在线液位计监测到膜过滤箱6内的水位为0.00m，说明膜过滤箱6内的化学清洗药剂排光，设备再次进入正常过滤状态。 

6.化学清洗程序在线仪表监测 

在线压力表8实时监控储气罐7内压缩空气的压力值，并传输信号至控制器，当压力值低于0.1Mpa时候，说明储气罐7内的压缩空气不足，控制器控制空压机33，使其启动，并向储气罐7输送压缩空气，当压力值高于0.8Mpa，控制器控制空压机33，使其停机。 

7.自动控制装置中设有自适应专家系统 

所述自适应专家系统内嵌至控制器控制柜内，自适应专家系统自动存储记忆过滤、反冲洗、化学清洗运行过程与各个传感器的历史数据，根据历史 数据与运行过程，经过运算判断最佳过滤周期、反冲洗时间、化学清洗周期，自动选择最佳运行参数输入控制器自控系统，由控制器控制系统自动运行，以达到优化系统运行。 

本发明研究开发一体化净水供水系统及设备，该系统及设备采用浸没式中空纤维膜过滤装置、消毒装置、供水装置、气洗装置、自动控制装置，将净水和供水技术进行集成，建立能够自动运行，具有净水和供水两种功能，出水水质达到国标、操作简单、运行管理方便、占地面积小、造价低、运行费用低的给水处理系统及装置。 

本发明为对饮用水源水直接过滤，省却了絮凝、沉淀工艺，系统及设备采用的帘式膜能减少污染物在膜丝内部的淤积，采用1泵3用的创新设计，设备实现无需定期排泥和在线化学清洗的功能，并增加了供水投氯消毒的功能。该设备最大程度的优化了系统的配置，保证处理效果的同时大大节约了总投资和运行费用，提高了在水处理行业中的推广应用。 

实施例1：处理江河原水 

对江水进行检测，原水浊度小于200NTU，输入到如图1所示的一体化净水供水系统及设备中，打开排泥阀34进行排泥，电磁阀31、22开启，同时开启总水泵28、空压机33、加药泵16，膜组件37通过总水泵28的抽吸，产生透过水。设备进水7.5m³/h，浓水1.5m³/h，设备出水量6m³/h，反冲洗时间5min；水反冲洗流量9m³/h，气冲洗流量13m³/h。经检测进水水质：浊度34.5NTU，有机物含量3.52mg/L，总大肠菌群＞1600MPN/100mL；出水水质：浊度0.046NTU，总大肠菌群未检出，有机物含量2.25mg/L。 

实施例2：处理水库原水 

对水库水进行检测，原水浊度小于8.0NTU，输入到如图1所示的一体化净水供水系统及设备中，打开排泥阀34进行排泥，电磁阀31、22开启，同时开启总水泵28、空压机33、加药泵16，膜组件37通过总水泵28的抽吸，产生透过水。设备进水7.5m³/h，浓水1.5m³/h，设备出水量6m³/h，反冲洗时间5min；水反冲洗流量9m³/h，气冲洗流量13m³/h。经检测进水水质：浊度4.0NTU，有机物含量2.50mg/L，藻类4600万个/L；出水水质：浊度0.021NTU，藻类未检出，有机物含量1.6mg/L。 

尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。 

Claims (8)

1.一体化净水供水系统，其特征在于：包括膜过滤装置、消毒装置、供水装置、气洗装置和承载平台，所述膜过滤装置、消毒装置、供水装置和气洗装置设置在所述承载平台上形成一套整体；所述膜过滤装置的进水口与进水管连接，膜过滤装置的出水口通过管道经总水泵与供水装置连接，供水装置与供水管连接；消毒装置通过管道经加药泵与供水装置连接，供水装置通过反洗管道经总水泵与膜过滤装置连接； 

所述一体化净水供水系统的净水供水方法，包括的处理步骤如下： 

（1）抽取原水注入膜过滤装置中进行处理； 

（2）经膜过滤装置处理过的出水通过水泵注入储水罐； 

（3）在储水罐中加入消毒药剂进行消毒处理； 

（4）储水罐中经消毒后的水直接输出进行供水； 

所述膜过滤装置定期在线进行化学清洗，化学清洗浸泡时间为1～120min，设置化学清洗浸泡过程中每30min进行一次气冲洗。

2.根据权利要求1所述一体化净水供水系统，其特征在于：所述供水装置设置有一反洗支路经上述总水泵与膜过滤装置连接进行反洗，在膜过滤装置底部设置有反洗的气冲管，气冲管与供水装置的储气罐连接，储气罐与空压机连接。 

3.根据权利要求1所述一体化净水供水系统，其特征在于：所述膜过滤装置包括膜组件和膜过滤箱，膜组件为中空纤维膜，设置于膜过滤箱内，在膜过滤箱的底部设置有用于空气冲洗管的气冲管。 

4.根据权利要求1所述一体化净水供水系统，其特征在于：所述气洗装置包括储气罐和空压机，空压机与储气罐连接,储气罐通过管道与膜过滤箱内的气冲管连接,在储气罐与气冲管之间设置有电磁阀和流量计，当储气罐内的气量不足时，空压机再次启动将储气罐打满空气。 

5.根据权利要求1所述一体化净水供水系统，其特征在于：所述消毒装置包括药罐和加药泵，药罐底部有一管道连接到加药泵，加药泵通过加药管连接到总水泵的出水管。 

6.根据权利要求1所述一体化净水供水系统，其特征在于：所述供水装置为密闭耐压的储水罐，储水罐与供水管道连接；储水罐设置水反冲洗管经 总水泵与膜过滤装置连接。 

7.根据权利要求1所述一体化净水供水系统，其特征在于：所述气洗装置包括储气罐和空压机,空压机与储气罐连接,储气罐通过管道与膜过滤箱内的气冲管连接,在储气罐与气冲管之间设置有电磁阀和流量计。 

8.根据权利要求1至7任一所述的一体化净水供水系统的一体化净水供水控制系统，其特征在于：包括正常过滤程序，反冲程序和化学清洗程序； 

所述膜过滤装置中的进水口设置电磁阀和流量计，排泥口设置电磁阀，膜过滤箱设置有在线液位计，膜出水管路设置电动球阀和在线压力表； 

所述消毒装置中的药罐设置在线液位计，加药管路上设置电磁阀、加药计量泵和在线压力表； 

所述供水装置中的总水泵出水管线上设置电磁阀和流量计，储水罐设置有在线压力表，储水罐与贮水池连接管线之间设置电磁阀，贮水池设置有在线液位计； 

所述气洗装置中的储气罐设置在线压力表，储气罐与膜过滤装置连接管线之间设置电磁阀； 

所述在线液位计、电磁阀、流量计和在线压力表与自动控制装置连接，所述自动控制装置设置于控制机柜内； 

开始运作时，设备启动后，在自动控制装置的控制下首先进入正常过滤程序，过滤结束之后按设定进入反冲洗程序，然后再按设定进入过滤程序；当运行设定时间后，进行化学清洗程序，以使膜恢复使用性能。 

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