CN106336068B - 城乡饮用水矿泉化制备装置及饮用水矿泉化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及饮用水的制备领域，具体公开了一种城乡饮用水矿泉化制备装置，该装置包括活化罐，所述活化罐的一端与进水管相连，另一端通过罐间连接管与功能罐体相连，所述功能罐体的另一端连接出水管；所述功能罐体为多个，包括至少1个填充杀菌消毒填料的功能罐体，至少1个填充吸附过滤填料的功能罐体，以及至少1个填充矿泉化填料的功能罐体；所述功能罐体中还设有磁化柱；所述功能罐体间通过罐间连接管采用串联方式连接；所述活化罐内设置磁化材料。本发明还公开了采用该装置饮用水矿泉化方法。本发明使用纯物理方法达到天然活性矿泉水的标准。实现零污染、零排放，对环境完全无害。

Description

城乡饮用水矿泉化制备装置及饮用水矿泉化方法
技术领域
本发明涉及饮用水的制备，具体涉及一种城乡饮用水矿泉化制备装置及饮用水矿泉化方法。
背景技术
现代的自来水净化工艺诞生于1902年的比利时，即“混凝－沉淀－过滤－消毒”，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。传统的水处理工艺对降低浑浊度，去除水中悬浮物有较好的净化消毒作用。百年之前的水几乎是没有污染的、洁净的水源，经过简单工艺的处理就可以达到饮用的目的。
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，原有的传统水处理及制水工艺已经不能够满足处理现有水体的要求。
我国乃至全球自来水供水处理技术至今仍沿用1902年诞生的四部曲“絮凝、沉淀、过滤、消毒”。矿泉化处理主要应用于家用净水器，针对城乡供水主要以去除水中有毒有害物质为主，更进一步的水质提升技术目前在国内还是空白。
随着我国人口的增长，人们消费模式的转变，用水需求越来越大，对饮用水的品质要求也越来越高，简单的无害饮用水已经不能够满足居民的要求，而更有优势更健康的矿泉水则成为人们最常有的选择。
目前我国的矿泉水技术仅限于制作包装水，制水成本昂贵，市场混乱，居民为准求更好的生活品质需要花费高额的饮水费用。目前没有能够直接针对供水管网的矿泉水制备技术。
现有技术的饮用水处理方法存在以下缺点：
1、传统工艺制水思路陈旧，不能够更快地针对水质进行有效地变通，供水处理技术相对滞后。
2、为达到饮用水水质标准，如按照原有的技术来解决，往往需要耗用大量的土地、资金及时间，且后续运营费用高昂。
3、水质随着城乡的发展及产业格局的变化而变化，采用原有的陈旧技术建设的供水厂难以更改技术进行技术创新。
4、目前供水厂建设需要一定的供水规模，如供水规模较小，则需要更大的投入，这不利于乡镇的发展，以及城市的建设。
5、国家对饮用水制定的标准不能够完全满足人体自饮水中摄取的矿物质、微量元素等，与国外的饮用水标准也有一定的距离。
中国专利申请201310255262.8公开了一种饮用水净化剂及其制备方法与应用。其组份的重量份数比为：铝矾土8-12份，氟石5-10份，方解石4-8份，膨润土5-10份，凹凸棒土8-12份，火山岩6-10份；先将各原矿中的杂质（如硅石、泥巴等）通过手选剔除，再进行配制、煅烧、破碎研磨、复合、碳化、搅拌制备而成细度为400-600目的粉状饮用水净化剂。其中，煅烧温度为800-1200℃，煅烧时间为12-16h；因不用生化过滤，不会产生残留物；净化后的水质可达到国家二级饮用水标准；但其无法达到矿泉化水的要求。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种城乡饮用水矿泉化制备装置及饮用水矿泉化方法。
本发明的一个目的是提供一种城乡饮用水矿泉化制备装置，包括活化罐3，所述活化罐3的一端与进水管1相连，另一端通过罐间连接管9与功能罐体4相连，所述功能罐体4的另一端连接出水管2；
所述功能罐体4为多个，包括至少1个填充杀菌消毒填料5的功能罐体，至少1个填充吸附过滤填料6的功能罐体，以及至少1个填充矿泉化填料7的功能罐体；
所述活化罐3、填充杀菌消毒填料5的功能罐体，填充吸附过滤填料6的功能罐体和填充矿泉化填料7的功能罐体之间通过罐间连接管采用串联方式连接；
所述功能罐体4中还设有磁化柱8；
所述活化罐3内设置磁化材料11。
进一步地，所述功能罐体为中空的圆柱体结构，其两端设有可拆卸封头10，以预防填料吸附饱和、被腐蚀等情况发生后能迅速更换内置材料，保证饮用水矿泉化。
进一步地，所述磁化柱和磁化材料为天然磁石经1000-1250℃时高温煅烧5-7小时得到。
更进一步地，所述功能罐体的内径与长度的比值为1：5-8。
更进一步地，所述罐间连接管位于功能罐体的两端，所述功能罐体通过位于两端的罐间连接管与相邻的活化罐或功能罐体相连接，以保证水流与功能罐体中的填充材料最大限度的接触，提高矿泉化处理效果。
进一步地，所述消毒填料包括以下重量份数的组分：沸石7份，浮石12份，火山岩2份，并粉碎、精磨过300-400目筛。
进一步地，所述吸附过滤填料包括以下重量份数的组分：沸石15份，浮石10份、长石3份和火山岩2份，并粉碎、精磨过100-200目筛。
进一步地，所述矿泉化填料包括以下重量份数的组分：麦饭石15份，木鱼石40份，氟石15份、滑石12份和方解石20份；经粉碎加工后得到小于1mm的矿石颗粒，加至体积浓度为9%的聚乙二醇的水溶液中浸泡1-2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、精磨过50目筛。
本发明的另一个目的是提供一种利用所述装置进行饮用水矿泉化的方法，原水从出水管1进入活化罐3，利用活化罐3内磁化材料将水体大分子团簇开链形成小分子团簇，析出有机物，灭活大部分微生物，为后续步骤的预处理；小分子团簇水随后通过杀菌消毒填料5功能罐体，在杀菌消毒填料5与磁化柱8的作用下继续灭火剩余微生物，真正达到无微生物产生的效果；随后出水经过罐间连接管9到达吸附过滤填料6功能罐体，水体中的微生物分解物、有机物及重金属等物质在吸附过滤填料6的作用下被完全过滤；而后进入矿泉化填料7功能罐体中，矿泉化填料7在8磁化柱及水流的冲击作用下能够析出对人体有益的微量元素及矿物质，最终达到矿泉化的目的，经出水管2进入供水管网。
进一步地，所述原水经过活化罐的速度为0.5-1.5m/s，经过功能罐体的速度为0.2-0.5m/s。
原水在活化罐内磁化材料的作用下，使水体大分子团簇开链形成小分子团簇，析出有机物，同时大分子污染物转化为小分子污染物，灭活大部分微生物，为后续步骤的预处理，
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，采用杀菌消毒填料和磁化柱杀菌灭藻，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，在功能罐体内设置的磁化柱，增大了天然矿石颗粒的吸附性能及吸附效率。
所述吸附过滤填料可将水体中的微生物分解物、有机物、重金属等物质完全过滤。
所述矿泉化填料在磁化柱及水流的冲击作用下能够析出对人体有益的微量元素及矿物质，实现饮用水矿泉化的目的。在功能罐体内设置的磁化柱，提高了矿物质的析出量，减少矿物质的吸附量。
本发明使用纯物理方法对于水中含有的微生物、病毒、重金属离子和有机化合物进行有效的消毒、杀灭、吸附、过滤,并对水体体质进行活化,在运行过程中不使用任何化学药剂，且达到天然活性矿泉水的标准。实现零污染、零排放，对环境完全无害。本发有的装置和方法投资小，运营费用低，出水水质稳定。供水规模可行性高，能够满足小到写字楼，大至城市自来水供水厂的供水规模。
本发明的有益效果为：
1、实现大规模供水，能够满足城镇供水管网的水量需求。
2、实现了水质的安全性及健康性。水质检测报告显示，出水水质完全满足国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）、《饮用天然矿泉水标准》（GB8537-2008）指标限制要求。
3、技术运用灵活，能够满足多种情况的供水需求。
4、能够有效降低居民饮水成本，且处理后的水具有自净功能，可以清洁供水管网，解决管网二次污染的问题，延长管网寿命，节约因管网更换工程项目产生的数亿元支出与维护费用。
5、健康的矿泉水供水可以降低居民患病率，提升居民的整体健康指数，从而大幅度降低财政的医疗支出。
6、与常规水处理技术比较矿泉化处理技术可以降低水厂建设成本、制水成本，缩短建设周期、节约大量土地资源，且形成健全的突发事件预警系统及备用应急预案。
附图说明
图1本发明的城乡饮用水矿泉化制备装置；
其中，1-进水管，2-出水管，3-活化罐，4-功能罐体，5-杀菌消毒填料，6-吸附过滤填料，7-矿泉化填料，8-磁化柱，9-罐间连接管，10-可拆卸封头，11-磁化材料。
现结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的城乡饮用水矿泉化制备装置，其中，进水管1，出水管2，活化罐3，功能罐体4，杀菌消毒填料5，吸附过滤填料6，矿泉化填料7，磁化柱8，罐间连接管9，可拆卸封头10，磁化材料11。
一种城乡饮用水矿泉化制备装置，包括活化罐3，所述活化罐3的一端与进水管1相连，另一端通过罐间连接管9与功能罐体4相连，所述功能罐体4的另一端连接出水管2；
其中，功能罐体4为3个，包括1个填充杀菌消毒填料5的功能罐体，1个填充吸附过滤填料6的功能罐体，以及1个填充矿泉化填料7的功能罐体；
所述活化罐3、填充杀菌消毒填料5的功能罐体，填充吸附过滤填料6的功能罐体和填充矿泉化填料7的功能罐体之间通过罐间连接管采用串联方式连接；
功能罐体4中还设有磁化柱8；
活化罐3内设置磁化材料11。
功能罐体为中空的圆柱体结构，其两端设有可拆卸封头10，以预防填料吸附饱和、被腐蚀等情况发生后能迅速更换内置材料，保证饮用水矿泉化。
磁化柱和磁化材料为天然磁石经1000℃时高温煅烧7小时得到。
功能罐体的内径与长度的比值为1：7。
罐间连接管位于功能罐体的两端，功能罐体通过位于两端的罐间连接管与相邻的活化罐或功能罐体相连接。保证水流与功能罐体中的填充材料最大限度的接触，提高矿泉化处理效果。
消毒填料包括以下重量份数的组分：沸石7份，浮石12份，火山岩2份，并粉碎、精磨过300目筛。
吸附过滤填料包括以下重量份数的组分：沸石15份，浮石10份、长石3份和火山岩2份，并粉碎、精磨过200目筛。
矿泉化填料包括以下重量份数的组分：麦饭石15份，木鱼石40份，氟石15份、滑石12份和方解石20份；经粉碎加工后得到小于1mm的矿石颗粒，加至体积浓度为9%的聚乙二醇的水溶液中浸泡1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小时，再逐步升温至600℃保温2.5小时，粉碎、精磨过50目筛。
原水从出水管1进入活化罐3，利用活化罐3内磁化材料将水体大分子团簇开链形成小分子团簇，析出有机物，灭活大部分微生物，为后续步骤的预处理；小分子团簇水随后通过杀菌消毒填料5功能罐体，在杀菌消毒填料5与磁化柱8的作用下继续灭火剩余微生物，真正达到无微生物产生的效果；随后出水经过罐间连接管9到达吸附过滤填料6功能罐体，水体中的微生物分解物、有机物及重金属等物质在吸附过滤填料6的作用下被完全过滤；而后进入矿泉化填料7功能罐体中，矿泉化填料7在8磁化柱及水流的冲击作用下能够析出对人体有益的微量元素及矿物质，最终达到矿泉化的目的，经出水管2进入供水管网。
其中，所述原水经过活化罐的速度为0.5m/s，经过功能罐体的速度为0.2m/s。
出水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，锶达到0.811 mg/L，偏硅酸26.4mg/l，溶解性总固体856mg/l达到矿泉水级别。
实施例2
一种城乡饮用水矿泉化制备装置，包括活化罐3，所述活化罐3的一端与进水管1相连，另一端通过罐间连接管9与功能罐体4相连，所述功能罐体4的另一端连接出水管2；
其中，功能罐体4为5个，包括2个填充杀菌消毒填料5的功能罐体，2个填充吸附过滤填料6的功能罐体，以及1个填充矿泉化填料7的功能罐体；
所述活化罐3、填充杀菌消毒填料5的功能罐体，填充吸附过滤填料6的功能罐体和填充矿泉化填料7的功能罐体之间通过罐间连接管采用串联方式连接；
功能罐体4中还设有磁化柱8；
活化罐3内设置磁化材料11。
功能罐体为中空的圆柱体结构，其两端设有可拆卸封头10，以预防填料吸附饱和、被腐蚀等情况发生后能迅速更换内置材料，保证饮用水矿泉化。
磁化柱和磁化材料为天然磁石经1150℃时高温煅烧6小时得到。
功能罐体的内径与长度的比值为1：5。
罐间连接管位于功能罐体的两端，功能罐体通过位于两端的罐间连接管与相邻的活化罐或功能罐体相连接。保证水流与功能罐体中的填充材料最大限度的接触，提高矿泉化处理效果。
消毒填料包括以下重量份数的组分：沸石7份，浮石12份，火山岩2份，并粉碎、精磨过400目筛。
吸附过滤填料包括以下重量份数的组分：沸石15份，浮石10份、长石3份和火山岩2份，并粉碎、精磨过150目筛。
矿泉化填料包括以下重量份数的组分：麦饭石15份，木鱼石40份，氟石15份、滑石12份和方解石20份；经粉碎加工后得到小于1mm的矿石颗粒，加至体积浓度为9%的聚乙二醇的水溶液中浸泡1.5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小时，再逐步升温至500℃保温2.5小时，粉碎、精磨过50目筛。
原水从出水管1进入活化罐3，利用活化罐3内磁化材料将水体大分子团簇开链形成小分子团簇，析出有机物，灭活大部分微生物，为后续步骤的预处理；小分子团簇水随后通过杀菌消毒填料5功能罐体，在杀菌消毒填料5与磁化柱8的作用下继续灭火剩余微生物，真正达到无微生物产生的效果；随后出水经过罐间连接管9到达吸附过滤填料6功能罐体，水体中的微生物分解物、有机物及重金属等物质在吸附过滤填料6的作用下被完全过滤；而后进入矿泉化填料7功能罐体中，矿泉化填料7在8磁化柱及水流的冲击作用下能够析出对人体有益的微量元素及矿物质，最终达到矿泉化的目的，经出水管2进入供水管网。
其中，所述原水经过活化罐的速度为0.8m/s，经过功能罐体的速度为0.4m/s。
出水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，锶达到0.942 mg/L，偏硅酸20.9mg/l，溶解性总固体1023mg/l达到矿泉水级别。
实施例3
一种城乡饮用水矿泉化制备装置，包括活化罐3，所述活化罐3的一端与进水管1相连，另一端通过罐间连接管9与功能罐体4相连，所述功能罐体4的另一端连接出水管2；
其中，功能罐体4为6个，包括1个填充杀菌消毒填料5的功能罐体，3个填充吸附过滤填料6的功能罐体，以及2个填充矿泉化填料7的功能罐体；
所述活化罐3、填充杀菌消毒填料5的功能罐体，填充吸附过滤填料6的功能罐体和填充矿泉化填料7的功能罐体之间通过罐间连接管采用串联方式连接；
功能罐体4中还设有磁化柱8；
活化罐3内设置磁化材料11。
功能罐体为中空的圆柱体结构，其两端设有可拆卸封头10，以预防填料吸附饱和、被腐蚀等情况发生后能迅速更换内置材料，保证饮用水矿泉化。
磁化柱和磁化材料为天然磁石经1250℃时高温煅烧5小时得到。
功能罐体的内径与长度的比值为1：8。
罐间连接管位于功能罐体的两端，功能罐体通过位于两端的罐间连接管与相邻的活化罐或功能罐体相连接。保证水流与功能罐体中的填充材料最大限度的接触，提高矿泉化处理效果。
消毒填料包括以下重量份数的组分：沸石7份，浮石12份，火山岩2份，并粉碎、精磨过300目筛。
吸附过滤填料包括以下重量份数的组分：沸石15份，浮石10份、长石3份和火山岩2份，并粉碎、精磨过100目筛。
矿泉化填料包括以下重量份数的组分：麦饭石15份，木鱼石40份，氟石15份、滑石12份和方解石20份；经粉碎加工后得到小于1mm的矿石颗粒，加至体积浓度为9%的聚乙二醇的水溶液中浸泡1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1.5小时，再逐步升温至500℃保温3小时，粉碎、精磨过50目筛。
原水从出水管1进入活化罐3，利用活化罐3内磁化材料将水体大分子团簇开链形成小分子团簇，析出有机物，灭活大部分微生物，为后续步骤的预处理；小分子团簇水随后通过杀菌消毒填料5功能罐体，在杀菌消毒填料5与磁化柱8的作用下继续灭火剩余微生物，真正达到无微生物产生的效果；随后出水经过罐间连接管9到达吸附过滤填料6功能罐体，水体中的微生物分解物、有机物及重金属等物质在吸附过滤填料6的作用下被完全过滤；而后进入矿泉化填料7功能罐体中，矿泉化填料7在8磁化柱及水流的冲击作用下能够析出对人体有益的微量元素及矿物质，最终达到矿泉化的目的，经出水管2进入供水管网。
其中，原水经过活化罐的速度为1.5m/s，经过功能罐体的速度为0.5m/s。
出水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，锶达到0.903 mg/L，偏硅酸25.7mg/l，溶解性总固体891mg/l达到矿泉水级别。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种城乡饮用水矿泉化制备装置，包括活化罐，所述活化罐的一端与进水管相连，另一端通过罐间连接管与功能罐体相连，所述功能罐体的另一端连接出水管；
所述功能罐体为多个，包括至少1个填充杀菌消毒填料的功能罐体，至少1个填充吸附过滤填料的功能罐体，以及至少1个填充矿泉化填料的功能罐体；
所述活化罐、填充杀菌消毒填料的功能罐体，填充吸附过滤填料的功能罐体和填充矿泉化填料的功能罐体之间通过罐间连接管采用串联方式连接；
所述功能罐体中还设有磁化柱；
所述活化罐内设置磁化材料；
所述磁化柱和磁化材料为天然磁石经1000-1250℃时高温煅烧5-7小时得到；
所述消毒填料包括以下重量份数的组分：沸石7份，浮石12份，火山岩2份，并粉碎、精磨过300-400目筛；
所述吸附过滤填料包括以下重量份数的组分：沸石15份，浮石10份、长石3份和火山岩2份，并粉碎、精磨过100-200目筛；
所述矿泉化填料包括以下重量份数的组分：麦饭石15份，木鱼石40份，氟石15份、滑石12份和方解石20份。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功能罐体为中空的圆柱体结构，其两端设有可拆卸封头。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功能罐体的内径与长度的比值为1：5-8。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罐间连接管位于功能罐体的两端，所述功能罐体通过位于两端的罐间连接管与相邻的活化罐或功能罐体相连接。
5.一种利用权利要求1所述装置进行饮用水矿泉化的方法，其特征在于，原水从出水管（1）进入活化罐（3），利用活化罐（3）内磁化材料将水体大分子团簇开链形成小分子团簇，析出有机物，灭活大部分微生物，为后续步骤的预处理；小分子团簇水随后通过杀菌消毒填料（5）功能罐体，在杀菌消毒填料（5）与磁化柱（8）的作用下继续灭活剩余微生物，真正达到无微生物产生的效果；随后出水经过罐间连接管（9）到达吸附过滤填料（6）功能罐体，水体中的微生物分解物、有机物及重金属等物质在吸附过滤填料（6）的作用下被完全过滤；而后进入矿泉化填料（7）功能罐体中，矿泉化填料（7）在磁化柱（8）及水流的冲击作用下能够析出对人体有益的微量元素及矿物质，最终达到矿泉化的目的，经出水管（2）进入供水管网。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述原水经过活化罐的速度为0.5-1.5m/s，经过功能罐体的速度为0.2-0.5m/s。
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