CN106277543A - 城镇饮用水矿泉化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及饮用水处理工艺，具体公开了一种城镇饮用水矿泉化处理工艺。该工艺包括：水体活化处理，物理方式去除水中的污染物以及矿泉化处理过程。本发明对一系列天然优质矿石的功能特性进行优化与组合，确保出水水质矿泉化，水质达到天然活性矿泉水的标准，且投资小，运营费用低，出水水质稳定。

Description

城镇饮用水矿泉化处理工艺
技术领域
本发明涉及饮用水处理工艺，具体涉及一种城镇饮用水矿泉化处理工艺。
背景技术
目前，国内外城镇饮用水处理领域大多采用传统的常规给水处理工艺，即1902年诞生于比利时的，被业内人士称为经典“四部曲”的工艺--—絮凝、沉淀、过滤、消毒。2004年，美国工程院将该水处理工艺列为人类20世纪最重要的发明之一。美国、加拿大、和澳洲的许多城市，包括我国的大多数城市至今都在使用上述工艺。随着经济的发展，水源地水质的变化，这一工艺也不断地发展与加强。我国一般都走在国外的后面，采用其经过验证的相对比较成功的设备和技术。如20世纪80年代以后，随着改革开放的深入，我国给水处理引进吸收了国外当时比较先进的技术和设备，提高了絮凝加药的自动化水平，开始了提高水质和微污染水源处理技术的发展，消毒剂广泛使用并呈多样化趋势，供水管网水质实现了自动检测等等，使得这一常规水处理技术得到加强。
但是，随着全球经济一体化发展进程的加剧，水资源紧缺、水环境污染已经成为本世纪全球性问题而且日趋严重。甚至有学者认为：水的问题有可能超过能源问题，成为21世纪最为重要的问题。饮用水作为人类的生存之本，其安全问题便成为水问题中最为重要和突出的问题。世界各国，尤其是发达国家科研人员一直在常规水处理技术的基础上不断地研究和探索水的深度处理技术，以应对日趋严重的环境污染。
我国随着改革的深入，经济得到了迅猛的发展，近年来城市化进程步伐不断加快，由于环境意识未能赶上经济发展的步伐，导致环境遭到了前所未有的污染，比国外发达国家要严重得多。环境污染问题已经成为社会热点问题，严重地影响了居民的身体健康，影响了整个社会的发展进程。目前我国的环境承载能力已经难以维持和支撑经济的快速发展，尤其是饮用水的安全问题，受到了广泛关注。
根据目前的供水现状来看，传统的供水工艺在去除重金属离子和有机化合物等污染时往往力不从心，必须再进行深度处理，这就极大地增加了供水成本，也是目前国内大部分水厂所不能够接受的。居民在饮用水质量上不能够得到保证的情况下，往往会采取饮用瓶装或桶装饮用水的方式来保障饮水安全。但瓶装水及桶装水饮用成本高，且使用渠道繁琐，需要定期购买，由此可以看出居民饮用水的尴尬现象。家庭净水设备也是目前广受居民拥护的一种提升水质的方式，但家庭净水设备基本上为膜处理技术，除去成本及水资源浪费等因素，但就净水设备出水来说，长期饮用对人身体就十分不利。家庭净水设备出水基本为纯净水，纯净水缺乏身体所必须的营养元素和矿物质，长期饮用纯净水的人会出现四肢无力、精神不振等问题，不利于身体健康。
另外，随着生活水平的提高，我国居民对饮用水的质量要求也越来越高，在更安全的同时也在追求更健康。但目前国内的供水能力仍维持在保障供水的基本安全上，在提升水质方面研究并不显著。矿泉水是含有溶解的矿物质或较多气体的水，国家标准中规定的九项界限指标包括锂、锶、锌、硒、溴化物、碘化物、偏硅酸、游离二氧化碳和溶解性总固体，矿泉水中必须有一项或一项以上达到界限指标的要求。矿泉水消解了矿石中相关的矿物质，所以矿泉水中所含人体必需的微量元素和矿物质也最接近人体需要的微量元素与矿物质。现有技术很难达到制备天然矿泉水的程度，只能通过添加的方式达到，且成本高昂，不可能进入城市管网作为自来水使用。因此，为实现供水的安全性及健康性，饮用水矿泉化处理是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种城镇饮用水矿泉化处理工艺。
本发明的技术方案为，城镇饮用水矿泉化处理工艺，包括以下步骤：
(1)水体活化处理
采用天然橡胶磁，在设备内形成天然复合磁场，通过磁场震动使大分子水团簇形成小分子水团簇；水中大分子污染物在天然复合磁场的作用下，变成小分子污染物，为后续的纯物理方式去除水中污染物提供准备；
(2)物理方式去除水中的污染物
将沸石、浮石和火山岩天然矿石填料填充进功能罐体，并在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，经活化处理得到的小分子污染物在磁场及水流的冲击下被吸附到矿石填料中；
(3)矿泉化处理
将麦饭石、木鱼石、氟石和方解石填充进功能罐体，在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，活化水在磁场的作用下渗透进入矿石中，有效析出有益微量矿物质，并能够吸附一定量的残余污染物。
进一步地，所述步骤(2)中沸石、浮石和火山岩的质量份数为：沸石7-13份，浮石5-10份，火山岩1-4份；优选为沸石10份，浮石8份，火山岩2份。
进一步地，所述步骤(2)中的沸石、浮石和火山岩是经加工粉碎得到的大小为20-30mm的矿石颗粒。
进一步地，所述步骤(3)中麦饭石、木鱼石、氟石和方解石的质量份数为：麦饭石20-30份，木鱼石55-70份，氟石10-18份和方解石15-30份；优选为麦饭石25份，木鱼石60份，氟石15份和方解石20份。
更进一步地，所述矿泉化处理步骤中的麦饭石、木鱼石、氟石和方解石在填充进功能罐体前，先进行预处理，所述预处理为：经粉碎加工后得到20-30mm的矿石颗粒，加至聚乙二醇的水溶液中浸泡3-5小时，用水冲洗干净后晾干后投入容器中，加热升温至180-200℃保温1-1.5小时，再逐步升温至500-600℃保温2.5-3小时，粉碎至粒度为20-30mm。
进一步地，所述聚乙二醇的水溶液的浓度为5-8wt％。
进一步地，所述步骤(2)中填充矿石的功能罐体有多个，采取串联的方式连接；步骤(3)中填充矿石的功能罐体有多个，采取串联的方式连接，用以提高饮用水的安全性和健康性。
进一步地，所述步骤(2)和步骤(3)中的的矿石颗粒能承受0.5MPa以上的压力。
更进一步地，所述步骤(2)中水流通过功能罐体的速度为1.2-2m/s。
更进一步地，所述步骤(3)中水流通过功能罐体的速度为0.1-0.4m/s。
所述水体活化处理、物理方式去除水中的污染物及矿泉化处理步骤中，天然橡胶磁采用交叉排布的方式。
本发明的处理工艺适用于湖泊水矿泉化或井水矿泉化中的应用。
本发明的水体活化处理中，小分子水团簇活性大，溶解性强，渗透力强，在后续处理中有有较大优势；同时大分子污染物转化为小分子污染物，有利于后续纯物理方式去除水中的污染物。
不同于传统采用化学法和生物法去除水体中污染物的方式，本发明采用纯物理方式，杀菌灭藻，清除藻毒素，吸附各类有机物、无机物、重金属等对人体有害物质。同时，在采用物理方式去除水中的污染物中，在功能罐体内放置天然橡胶磁，增大了天然矿石颗粒的吸附性能及吸附效率。
矿泉化处理中，对矿石材料进行处理，将已被活化处理的水通过矿石材料，同时控制水流速度，使水分子合理流经矿石材料，渗透并析出有益微量元素与矿物质，满足人体生命代谢和日常需要的有益常量和微量元素，最终在满足国家饮用水标准的情况下，实现饮用水的矿泉化供水。同时，在功能罐体内放置天然橡胶磁，提高了矿物质的析出量，减少矿物质的吸附量。
本发明经矿泉化处理后的出水进入管网后，水体活性大，水分子小，水的渗透能力高，在通水前期会逐步渗入管网水垢与管壁之间，在水流的冲刷下，逐步将管网中附着的水垢及参与的生物膜冲刷下来并带出管网。通过活性水分子的作用能够形成管网自净作用。这阻断了新的污染物进入水体中的唯一途径。由于管网全封闭，且水团簇小、渗透力高，矿泉化物质在水中的溶解性相对较高，因此在管网中可以相对避免矿泉化物质的流失。
本发明采用仿生学原理，模拟自然界对污染物净化方式从源头治理。充分利用磁场特性，对一系列天然优质矿石的功能特性进行优化与组合，使出水水质更接近自然界未被污染时的原始状态，更符合人体生命科学理论。本发明根据城镇供水特点，确保出水水质矿泉化，保障城镇供水畅通性、供水安全性及供水的健康性。本发明的工艺达到天然活性矿泉水的标准，且投资小，运营费用低，出水水质稳定。
具体实施方式
实施例1
本实施例以张家口市怀来县供水为基础，根据前期的水质情况，铁、锰、亚硝酸盐、菌落总数均有超标，可见物检测有微量红褐色细小颗粒物，呈现出水体泛黄的现象。采用150个填料罐体设备串联的方式，其中，物理方式去除水中的污染物的功能罐体为80个，矿泉化处理的功能罐体为70个，罐体型号为DSC(ZM)-N-F-500-1500*3346，日供水量3万吨，设备厂房占地面积500㎡。
城镇饮用水矿泉化处理工艺，包括以下步骤：
(1)水体活化处理
采用天然橡胶磁，在设备内形成天然复合磁场，通过磁场震动使大分子水团簇形成小分子水团簇；水中大分子污染物在天然复合磁场的作用下，变成小分子污染物，为后续的纯物理方式去除水中污染物提供准备；
(2)物理方式去除水中的污染物
将沸石、浮石和火山岩天然矿石填料填充进功能罐体，并在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，经活化处理得到的小分子污染物在磁场及水流的冲击下被吸附到矿石填料中，水流通过功能罐体的速度为1.6m/s。
(3)矿泉化处理
将麦饭石、木鱼石、氟石和方解石填充进功能罐体，在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，活化水在磁场的作用下渗透进入矿石中，有效析出有益微量矿物质，并能够吸附一定量的残余污染物，水流通过功能罐体的速度为0.3m/s。
其中，步骤(2)中沸石、浮石和火山岩的质量份数为：沸石10份，浮石8份，火山岩2份，沸石、浮石和火山岩经加工粉碎为大小为20-30mm的矿石颗粒。
所述步骤(3)中麦饭石、木鱼石、氟石和方解石的质量份数为：麦饭石25份，木鱼石60份，氟石15份和方解石20份。
上述麦饭石、木鱼石、氟石和方解石在填充进功能罐体前，先进行如下预处理：经粉碎加工后得到20-30mm的矿石颗粒，加至浓度为6wt％聚乙二醇的水溶液中浸泡4小时，用水冲洗干净后晾干后投入容器中，加热升温至190℃保温1.2小时，再逐步升温至550℃保温2.5小时，粉碎至粒度为20-30mm。
为检测矿泉化指标，通过第三方检测机构进行检测，铁、锰、亚硝酸盐、菌落总数等指标均达到国家标准。目前设备出水及龙头末端的矿泉化指标如表1所示。由表中可以看出，设备出水达到矿泉化指标，锶超出规定限值，达到矿泉水级别，而其他几项指标也接近限值。
表1
实施例2
城镇饮用水矿泉化处理工艺，包括以下步骤：
(1)水体活化处理
采用天然橡胶磁，在设备内形成天然复合磁场，通过磁场震动使大分子水团簇形成小分子水团簇；水中大分子污染物在天然复合磁场的作用下，变成小分子污染物，为后续的纯物理方式去除水中污染物提供准备；
(2)物理方式去除水中的污染物
将沸石、浮石和火山岩天然矿石填料填充进功能罐体，并在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，经活化处理得到的小分子污染物在磁场及水流的冲击下被吸附到矿石填料中；水流通过功能罐体的速度为1.2m/s；
(3)矿泉化处理
将麦饭石、木鱼石、氟石和方解石填充进功能罐体，在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，活化水在磁场的作用下渗透进入矿石中，有效析出有益微量矿物质，并能够吸附一定量的残余污染物；水流通过功能罐体的速度为0.1m/s，
其中，步骤(2)中沸石、浮石和火山岩的质量份数为：沸石7份，浮石5份，火山岩4份；沸石、浮石和火山岩经加工粉碎为大小为20-30mm的矿石颗粒。
所述步骤(3)中麦饭石、木鱼石、氟石和方解石的质量份数为：麦饭石20份，木鱼石55份，氟石18份和方解石15份。
上述麦饭石、木鱼石、氟石和方解石在填充进功能罐体前，先进行如下预处理：经粉碎加工后得到20-30mm的矿石颗粒，加至浓度为5wt％聚乙二醇的水溶液中浸泡3小时，用水冲洗干净后晾干后投入容器中，加热升温至180℃保温1小时，再逐步升温至500℃保温2.5小时，粉碎至粒度为20-30mm。
各功能罐体采取串联的方式连接。
为检测矿泉化指标，通过第三方检测机构进行检测，铁、锰、亚硝酸盐、菌落总数等指标均达到国家标准。设备出水达到矿泉化指标。
实施例3
城镇饮用水矿泉化处理工艺，包括以下步骤：
(1)水体活化处理
采用天然橡胶磁，在设备内形成天然复合磁场，通过磁场震动使大分子水团簇形成小分子水团簇；水中大分子污染物在天然复合磁场的作用下，变成小分子污染物，为后续的纯物理方式去除水中污染物提供准备；
(2)物理方式去除水中的污染物
将沸石、浮石和火山岩天然矿石填料填充进功能罐体，并在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，经活化处理得到的小分子污染物在磁场及水流的冲击下被吸附到矿石填料中；水流通过功能罐体的速度为2m/s。
(3)矿泉化处理
将麦饭石、木鱼石、氟石和方解石填充进功能罐体，在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，活化水在磁场的作用下渗透进入矿石中，有效析出有益微量矿物质，并能够吸附一定量的残余污染物，水流通过功能罐体的速度为0.4m/s。
其中，步骤(2)中沸石、浮石和火山岩的质量份数为：沸石13份，浮石10份，火山岩1份；沸石、浮石和火山岩经加工粉碎为大小为20-30mm的矿石颗粒。
所述步骤(3)中麦饭石、木鱼石、氟石和方解石的质量份数为：麦饭石30份，木鱼石70份，氟石10份和方解石30份。
上述麦饭石、木鱼石、氟石和方解石在填充进功能罐体前，先进行如下预处理：经粉碎加工后得到20-30mm的矿石颗粒，加至浓度为5-8wt％聚乙二醇的水溶液中浸泡5小时，用水冲洗干净后晾干后投入容器中，加热升温至200℃保温1.5小时，再逐步升温至600℃保温3小时，粉碎至粒度为20-30mm。
各功能罐体采取串联的方式连接。
为检测矿泉化指标，通过第三方检测机构进行检测，铁、锰、亚硝酸盐、菌落总数等指标均达到国家标准。设备出水达到矿泉化指标。
以上对本发明实施例所提供的城镇饮用水矿泉化处理工艺，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.城镇饮用水矿泉化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水体活化处理
采用天然橡胶磁，在设备内形成天然复合磁场，通过磁场震动使大分子水团簇形成小分子水团簇；水中大分子污染物在天然复合磁场的作用下，变成小分子污染物，为后续的纯物理方式去除水中污染物提供准备；
(2)物理方式去除水中的污染物
将沸石、浮石和火山岩天然矿石填料填充进功能罐体，并在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，经活化处理得到的小分子污染物在磁场及水流的冲击下被吸附到矿石填料中；
(3)矿泉化处理
将麦饭石、木鱼石、氟石和方解石填充进功能罐体，在功能罐体中放置天然橡胶磁，形成磁场，活化水在磁场的作用下渗透进入矿石中，有效析出有益微量矿物质，并能够吸附一定量的残余污染物。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中沸石、浮石和火山岩的质量份数为：沸石7-13份，浮石5-10份，火山岩1-4份；优选为沸石10份，浮石8份，火山岩2份。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中的沸石、浮石和火山岩是经加工粉碎得到的大小为20-30mm的矿石颗粒。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中填充矿石的功能罐体有多个，采取串联的方式连接。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中麦饭石、木鱼石、氟石和方解石的质量份数为：麦饭石20-30份，木鱼石55-70份，氟石10-18份和方解石15-30份；优选为麦饭石25份，木鱼石60份，氟石15份和方解石20份。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述矿泉化处理步骤中的麦饭石、木鱼石、氟石和方解石在填充进功能罐体前，先进行预处理，所述预处理为：经粉碎加工后得到20-30mm的矿石颗粒，加至聚乙二醇的水溶液中浸泡3-5小时，用水冲洗干净后晾干后投入容器中，加热升温至180-200℃保温1-1.5小时，再逐步升温至500-600℃保温2.5-3小时，粉碎至粒度为20-30mm。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(3)中填充矿石的功能罐体有多个，采取串联的方式连接。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中水流通过功能罐体的速度为1.2-2m/s。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中水流通过功能罐体的速度为0.1-0.4m/s。
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