CN107555681A - 包装饮用水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种包装饮用水处理方法及装置，方法包括粗滤步骤、超滤步骤、活性炭过滤步骤、紫外杀菌步骤、两级反渗透步骤、臭氧杀菌步骤。本发明包装饮用水处理方法及装置，可以平衡包装饮用纯净水产品的品质。

Description

包装饮用水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种饮用水处理方法及装置，特别涉及一种包装饮用纯净水的处理方法及装置。

背景技术

现今人们对食品及饮用水安全的重视不断提升。现有的包装饮用纯净水的处理装置和方法，多是按照传统的方法，采取层层过滤，逐步提升过滤精度的方式来得到合格的饮用纯净水。例如，在一种现有技术的水处理方式中，先对水源地进行水源的把控，挑选最适宜作为饮用纯净水的水源，而后，再逐级采用粗砂过滤、活性炭过滤、反渗透过滤等方式，逐层过滤水中的大杂质至细微离子。

然而，挑选水源这一步骤会为包装饮用水的生产带来极大的限制，更重要的是，现今由于气候变化以及人类活动范围的扩大，水源地实际上难以保证其能一直供应品质稳定的原料水，有时也会有水质波动的情况发生，此外，不同地区的水源(如自来水)水质好坏本身差异较大。针对水源情况的实时变化且水质的地域性差异，包装饮用纯净水生产线却不能以统一的工艺模式实时调整自身的生产参数，由此就可能造成最终包装饮用纯净水产品的品质问题。

因此，如何设计一种针对包装饮用纯净水的处理方法及装置，使其可以解决现有技术所存在的缺陷，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包装饮用水处理方法及装置，使其可以平衡包装饮用纯净水产品的品质。

为实现上述目的，本发明提供一种包装饮用水处理装置，用于将一原水箱中的一原料水过滤为一纯净水并输入至一灌装机，该包装饮用水处理装置包括：

从该原水箱至该灌装机依序配置的一粗滤模块、一超滤模块、一活性炭过滤模块、一紫外杀菌模块、一两级反渗透过滤模块以及一臭氧杀菌模块；

其中，该超滤模块为截留分子量大于等于10000道尔顿的超滤模块。

其中，该原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值(25℃)在6.5-8.5之间，硬度小于450mg/L，TDS小于1000mg/L，余氯0.3-1.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于100CFU/mL。

其中，该粗滤模块为一前后过滤压差小于0.08MPa的布袋、叠片或自清洗过滤器。该粗滤模块为一死端过滤的粗滤模块，内部过滤材料为金属网格或齿轮状的过滤材料，或者也可以采用其他形状的适用于粗滤的过滤材料。

其中，较佳的，该超滤模块为截留分子量10000-100000道尔顿的超滤模块。更佳的，该超滤模块为截留分子量50000-80000道尔顿的超滤模块。本发明将超滤模块设置在前，所需过滤的水与通常置放在后的超滤模块所需过滤的水不同，所要达到的过滤效果也不同。在本发明的截留分子量限定范围下，可以即保证超滤效果，又最大限度的保证超滤模块的使用寿命。该超滤模块为错流过滤超滤模块，包括一下部进水口，一中部分离介质，一上部中心出水口和一上部侧面出水口。该下部进水口用于输入粗滤模块排出的水；该中部分离介质用于进行超滤操作，其可以为中空纤维(例如孔径在1.5纳米到0.2微米的膜管)；该上部中心出水口产出过滤后的水，并将其输入下一活性炭过滤模块中；该上部侧面出水口用于排掉浓水。该超滤模块设定至少每1小时反洗一次，并且，当压力固定而产水量下降10％或产水量固定而进产水压差上升15％时，需加药反洗。该超滤模块由亲水性改性材料制成，采用外压式过滤，可以截留水中的悬浮物、胶体、细菌、细微杂质及大分子有机物(如大肠菌群和胶体硅等)。该超滤模块的出水余氯在0.3-1.0mg/L之间，SDI(污染指数)小于4。需特别指出的是，本发明的超滤模块是配置于活性炭过滤模块之前的，其作用在于平衡原料水的水质，而不同于一般的水处理方法将超滤模块配置在后方。因此，原料水先行经过超滤模块以后，已经去除绝大部分杂质，得到极大程度的净化，后续的活性炭过滤模块的作用主要在于吸附有机污染物、除味、去除余氯，而非如一般的水处理方法用于初步过滤较大的杂质。本发明的超滤模块、活性炭过滤模块的配置顺序、作用不同于现有技术，依此配置后，不但可以平衡不同水源的波动带来的水质影响，而且还可以因超滤模块在前端的过滤作用而大大提升后续各个模块的寿命。

其中，该活性炭过滤模块为碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭过滤模块。即，该活性炭过滤模块内部采用碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭。该活性炭过滤模块停产开线前必须进行反洗，并且使用蒸汽消毒(温度95℃以上，保持2h)或者热水消毒(温度95℃，保持2.5h)，更换周期为一年，即，一年内，该活性炭过滤模块需全部更换。正常运行时，该活性炭接触模块接触时间至少为15min，较佳为15-30min。该活性炭过滤模块的出水三氯甲烷小于等于0.01mg/L，菌落总数小于等于50CFU/mL，出水余氯为0mg/L，SDI小于4，水质清澈，清爽无异味。

其中，该紫外杀菌模块为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块。紫外线波长较佳为265nm。该紫外杀菌模块的剂量控制在40-120mj/cm²(即，中压剂量为120mj/cm²，低压剂量为40mj/cm²)。该紫外杀菌模块的出水菌落总数小于等于50CFU/100mL。

其中，在该紫外杀菌模块和该两级反渗透过滤模块间还包括一过滤孔径小于等于5μm的保安过滤模块。该保安过滤模块包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于5μm的过滤元件，过滤元件放置在该过滤罐体中。当该保安过滤模块压降增加至0.08MPa时更换该过滤元件。

其中，该两级反渗透过滤模块包括两级运行压差小于15％的反渗透膜(RO膜)。该两级反渗透过滤模块于标准化产水量降低10％以上，或进水和浓水之间的标准化压差上升15％或标准化透盐率增加5％时进行膜清洗。该两级反渗透过滤模块的出水余氯为0mg/L，出水电导率小于等于4.5μs/cm，一级回收率在75％-85％之间，脱盐率大于等于97％。

其中，该臭氧杀菌模块包括一臭氧浓度在0.6-0.8mg/L之间的臭氧混合罐。

其中，该臭氧杀菌模块和该灌装机之间还包括一过滤孔径小于等于3μm的终端过滤模块。该终端过滤模块包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于3μm的过滤元件，过滤元件放置在该过滤罐体中。该过滤元件采用钛棒、不锈钢金属滤芯或者耐臭氧的其他滤芯作为滤芯，可以耐臭氧。

本发明还提供一种包装饮用水处理方法，用于将一原水箱中的一原料水过滤为一纯净水并排至一灌装机，该包装饮用水处理方法包括如下步骤：

1)从该原水箱中输出该原料水并进行一粗滤步骤；

2)对步骤1)的产水进行一超滤步骤；

3)对步骤2)的产水进行一活性炭过滤步骤；

4)对步骤3)的产水进行一紫外杀菌步骤：

5)对步骤4)的产水进行一两级反渗透过滤步骤；

6)对步骤5)的产水进行一臭氧杀菌步骤，得到该纯净水；

7)将该纯净水排至该灌装机；

其中，该超滤步骤的截留分子量大于等于10000道尔顿。

其中，该原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值(25℃)在6.5-8.5之间，硬度小于450mg/L，TDS小于1000mg/L，余氯0.3-1.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于100CFU/mL。

其中，该粗滤步骤的前后过滤压差小于0.08MPa。

其中，该粗滤步骤可以采用一前后过滤压差小于0.08MPa的粗滤模块(过滤模块例如布袋、叠片或自清洗过滤器)进行。该粗滤步骤为死端过滤，内部过滤材料为金属网格或齿轮状的过滤材料，或者也可以采用其他形状的适用于粗滤的过滤材料。

经过本发明的该粗滤步骤后，水中悬浮物等大颗粒杂质(如自来水中的沙粒、自来水输送管道铁锈的脱落物等)可以被滤除，以此达到保护后续滤膜过滤元件的目的。

其中，较佳的，该超滤步骤的截留分子量为10000-100000道尔顿。更佳的，该超滤步骤的截留分子量为50000-80000道尔顿。本发明将超滤步骤设置在前，常规工艺为设置在最后，因此本发明的超滤步骤所需过滤的水与常规超滤步骤所需过滤的水不同，所要达到的过滤效果也不同。在本发明的截留分子量限定范围下，可以即保证超滤效果，又最大限度的保证超滤步骤中部件模块的使用寿命。

其中，该超滤步骤可以采用一超滤模块来进行。该超滤模块由亲水性改性材料制成，采用外压式过滤。具体而言，该超滤模块为错流过滤超滤模块，包括一下部进水口，一中部分离介质，一上部中心出水口和一上部侧面出水口。该下部进水口用于输入粗滤步骤产出的水；该中部分离介质用于进行该超滤步骤，具体可以采用中空纤维(例如孔径在1.5纳米到0.2微米的膜管)来进行；该上部中心出水口产出过滤后的水，并将其输入下一活性炭过滤步骤中；该上部侧面出水口用于排掉浓水。

其中，该超滤步骤中至少每1小时进行一次反洗，并且，当压力固定而产水量下降10％或产水量固定而进产水压差上升15％时，进行加药反洗。具体而言，该超滤步骤使用的超滤模块在运行一段时间后，水中的杂质被截留在超滤的每根膜丝内，系统由PLC控制自动进行正冲和反洗，把超滤膜内的杂质冲洗掉。再经过若干次普通反洗后，系统会进行化学加强反洗，把膜内的杂质彻底洗掉。

该超滤步骤可以截留水中的悬浮物、胶体、细菌、细微杂质及大分子有机物(如大肠菌群和胶体硅等)。经过本发明的该超滤步骤后，出水余氯在0.3-1.0mg/L之间，SDI(污染指数)小于4。需特别指出的是，本发明的超滤步骤是设置于活性炭过滤步骤之前的，其作用在于平衡原料水的水质，而不同于一般的水处理方法将超滤步骤设置在后方。因此，原料水先行经过超滤步骤以后，已经去除绝大部分杂质，得到极大程度的净化，后续的活性炭过滤步骤的作用主要在于脱色、除味、去除余氯，而非如一般的水处理方法用于初步过滤较大的杂质。本发明的超滤步骤、活性炭过滤步骤的设置顺序、作用不同于现有技术，依此设置后：首先，可以平衡水源的波动带来的水质影响，获得品质更稳定的产品水；而后，还可以使本发明在全国各个不同情况的水源地有更广阔的适用范围；再者，还可以因超滤步骤在前端的过滤作用而大大提升后续各个步骤所使用的系统模块的寿命。

其中，该活性炭过滤步骤采用的活性炭为碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭。利用其丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，可以极好的吸附有机物和脱除余氯。活性炭吸附氯分子十分迅速，氯分子在活性炭中停留1-2min即可除去。

其中，该活性炭过滤步骤的接触时间为15-30min。正常时间确保至少15min。本发明所设计的活性炭种类与接触时间相结合，可以获得良好的吸附效果，这种设计是家用净水器所无法达到的工艺。

其中，该活性炭过滤步骤于停产开线前对活性炭进行反洗，并且对活性炭使用蒸汽消毒(温度95℃以上，保持2h)或者95℃的热水消毒(温度95℃，保持2.5h)。活性炭进行脱氯时会发生粉末花，因此定期反洗是必要的。脱氯的过程不断消耗活性炭，因此也需定期补充。当活性炭使用达到一年时需对其进行全部更换。当活性炭过滤步骤出水三氯甲烷或最终得到的纯净水的三氯甲烷大于0.01mg/L也立即对活性炭进行全部更换。新更换的活性炭需取RO产水(两级反渗透过滤步骤产水)配置成pH为2-3的柠檬酸溶液，浸泡4-6h，之后用水冲洗浸泡后的活性炭，至出水与进水pH一致。

该活性炭过滤步骤用于吸附有机污染物、脱味、去除余氯，另外，活性炭还能有效去除大部分有机物和某些无机物。水的氯化消毒副产物三卤甲烷(TTHM)对人的健康有潜在威胁，有致突变型、致畸性、致癌性、神经毒性等不良影响。三卤甲烷中90％为三氯甲烷，碘的原子量与三氯甲烷接近，因此以活性炭的碘吸附值来判定其三氯甲烷吸附效果是合理的。本发明选用的碘吸附值1000mg/g以上的椰壳活性炭正是针对吸附三氯甲烷这一目的而设计。本发明的该活性炭过滤步骤采用的活性炭种类和接触时间，可使出水三氯甲烷小于等于0.01mg/L，菌落总数小于等于50CFU/mL，出水余氯为0mg/L(出水的余氯为0mg/L，与自来水相比，活性炭后的水没有氯消毒的气味)，SDI小于4，水质清澈，清爽无异味。

其中，该紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线。较佳为265nm的紫外线。

其中，该紫外杀菌步骤的剂量控制在40-120mj/cm²(即，中压剂量为120mj/cm²，低压剂量为40mj/cm²)。

该紫外杀菌步骤中以UVC的作用来破坏细菌的DNA，以此进行消毒灭菌。具体可以以一紫外杀菌模块，例如紫外灯或其他紫外设备来进行，整个紫外杀菌步骤中紫外设备均需保证正常开启。经过本发明的紫外杀菌步骤后，出水的菌落总数小于等于50CFU/100mL。

其中，于该紫外杀菌步骤及该两级反渗透过滤步骤之间还包括一保安过滤步骤，该保安过滤步骤的过滤孔径小于等于5μm。当保安过滤的压降增加至0.08MPa时进行过滤介质的更换。

其中，该保安过滤步骤可以一保安过滤模块进行。该保安过滤模块例如为一滤芯式保安过滤器，包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于5μm的过滤元件(滤芯包含于其中)，过滤元件容置在该过滤罐体中。过滤元件采用聚丙烯纤维作为过滤介质。当该保安过滤模块压降增加至0.08MPa时更换该过滤元件(滤芯)。

该保安过滤步骤的作用在于防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入两级反渗透过滤步骤中使用的反渗透系统，保护高压泵和反渗透膜。保安过滤的过滤介质也应定期更换以保证进水流量不下降，否则可能导致水中颗粒进入反渗透系统，缩短反渗透膜使用寿命。

其中，该两级反渗透过滤步骤中，两级反渗透膜(RO膜)的运行压差小于15％。

其中，该两级反渗透过滤步骤中，于标准化产水量降低10％以上，或进水和浓水之间的标准化压差上升15％或标准化透盐率增加5％时进行膜清洗。

该两级反渗透过滤步骤根据逆渗透原理去除水中溶解盐类(离子)、微生物、悬浮物、有机物和其他杂质。可以有效去除水中钙镁等离子含量，降低水的硬度，改善口感，也可以去除亚硝酸盐及重金属(如砷)，这种过滤等级是家用饮用水处理设备所无法达到的。经过本发明的两级反渗透过滤步骤后，出水的余氯为0mg/L，出水电导率小于等于4.5μs/cm，一级回收率在75％-85％之间，脱盐率大于等于97％。

其中，该臭氧杀菌步骤中采用浓度在0.6-0.8mg/L之间的臭氧来进行杀菌。

该臭氧杀菌步骤中，以氧原子的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现杀菌作用。臭氧能与细菌细胞壁脂类的双键反应，穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。臭氧杀菌后，在常温常态常压下即可分解为氧气，不会对人体造成伤害。臭氧作为一种强大的氧化剂，在很大的温度范围及pH范围内是强有力的消毒剂和杀菌剂，可以灭活普通消毒剂(如二氧化氯，氧)所难以去除的致病微生物，如隐孢子虫卵囊、贾第虫孢囊、旋转病毒等，臭氧可直接与细菌，病毒作用，破坏其细胞器及核糖核酸，阻断其物质代谢和繁殖。国际卫生组织对其灭菌功能作以下比较，臭氧及其他杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为：O₃>次氯酸(HClO)>二氧化氯(ClO₂)>银离子(Ag⁺)>次氯酸根(ClO^-)>氯胺(NHCl₃)。此外，臭氧不仅能杀灭水中的致病菌和微生物，同时对瓶子和瓶盖均能起到杀菌的作用。本发明考虑到臭氧半衰期很短，设置浓度0.6-0.8mg/L之间的臭氧来进行杀菌，可以确保水的灭菌效果。

其中，于该臭氧杀菌步骤后，将该纯净水排至该灌装机之前还包括一终端过滤步骤，该终端过滤步骤的过滤孔径小于等于3μm。该终端过滤步骤采用耐臭氧的材质作为过滤介质。

其中，该终端过滤步骤可以以一终端过滤模块进行。该终端过滤模块包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于3μm的过滤元件，过滤元件容置在该过滤罐体中。该过滤元件采用钛棒、不锈钢金属滤芯或者耐臭氧的其他滤芯作为滤芯，可以耐臭氧。

该终端过滤步骤中，采用耐臭氧过滤材质，滤除孔径大于3μm的杂质，防止微小固体颗粒(大于3μm)进入到产品中，确保最终水质纯净、安全。

其中，本发明的上述包装饮用水处理方法使用上述的包装饮用水处理装置来进行。

与现有技术相比，本发明操作简单，可以平衡水质，摒除水源情况波动对产品带来的影响，也可以适用于全国绝大多数地区不同水源地的水质。经过本发明的装置与方法过滤后得到的包装纯净水，可以达到如下品质：色度≤5度，并不呈现其他异色；浊度≤1NTU，无正常视力可见外来异物；pH在5.5-7.0之间，电导率≤4.5μs/cm，臭氧残余24h后为0mg/L；氯化物＜6.0mg/L，亚硝酸盐＜0.002mg/L，四氯化碳＜0.001mg/L，总砷＜0.01mg/L，铅＜0.01mg/L，铜＜1.0mg/L，三氯甲烷＜0.02mg/L，游离氯＜0.005mg/L，溴酸盐＜0.01mg/L，挥发酚＜0.002mg/L，锑＜0.005mg/L，镉＜0.005mg/L，阴离子合成洗涤剂≤0.3mg/L，菌落总数＜1CFU/mL，霉菌和酵母＜1CFU/mL，大肠菌群＜1CFU/mL，铜绿假单胞菌＜1CFU/250mL，致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌)为0。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的包装饮用水处理装置的系统构成示意图；

图2为本发明另一较佳实施例的包装饮用水处理装置的系统构成示意图；

其中，附图标记：

1 原水箱

2 灌装机

3 包装饮用水处理装置

31 粗滤模块

32 超滤模块

33 活性炭过滤模块

34 紫外杀菌模块

350 保安过滤模块

35 两级反渗透过滤模块

36 臭氧杀菌模块

37 终端过滤模块

具体实施方式

为能说清楚本发明的技术特点，以使得本领域技术人员可以清楚的了解本发明的结构、特点、使用方式及技术效果，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本发明的方案进行阐述。但以下所述仅为例示说明之用，并不作为本发明的限制。

请参考图1。为平衡包装饮用纯净水产品的品质，本发明提供一种包装饮用水处理装置3，用于将一原水箱1中的一原料水过滤为一纯净水并排至一灌装机2，该包装饮用水处理装置3包括：

从该原水箱1至该灌装机2依序配置的一粗滤模块31、一超滤模块32、一活性炭过滤模块33、一紫外杀菌模块34、一两级反渗透过滤模块35以及一臭氧杀菌模块36。

该原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值(25℃)在6.5-8.5之间，硬度小于450mg/L，TDS小于1000mg/L，余氯0.3-1.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于100CFU/mL。

该粗滤模块31为一前后过滤压差小于0.08MPa的布袋、叠片或自清洗过滤器。该粗滤模块31为一死端过滤的粗滤模块，内部过滤材料为金属网格或齿轮状的过滤材料，或者也可以采用其他形状的适用于粗滤的过滤材料。

该超滤模块32为截留分子量大于等于10000道尔顿的超滤模块。较佳的，其中，该超滤模块32为截留分子量10000-100000道尔顿的超滤模块。更佳为截留分子量50000-80000道尔顿的超滤模块。该超滤模块32可为错流过滤超滤模块，包括一下部进水口，一中部分离介质，一上部中心出水口和一上部侧面出水口。该下部进水口用于输入粗滤模块31排出的水；该中部分离介质用于进行超滤操作，其可以为中空纤维(例如孔径在1.5纳米到0.2微米的膜管)；该上部中心出水口产出过滤后的水，并将其输入下一活性炭过滤模块33中；该上部侧面出水口用于排掉浓水。该超滤模块32设定至少每1小时反洗一次，并且，当压力固定而产水量下降10％或产水量固定而进产水压差上升15％时，需加药反洗。该超滤模块32由亲水性改性材料制成，采用外压式过滤，可以截留水中的悬浮物、胶体、细菌、细微杂质及大分子有机物(如大肠和胶体硅等)。该超滤模块32的出水余氯在0.3-1.0mg/L之间，SDI(污染指数)小于4。需特别指出的是，本发明的超滤模块32是配置于活性炭过滤模块33之前的，其作用在于平衡原料水的水质，而不同于一般的水处理方法将超滤模块配置在后方。因此，原料水先行经过超滤模块32以后，已经去除绝大部分杂质，得到极大程度的净化，后续的活性炭过滤模块33的作用主要在于脱色、除味、去除余氯，而非如一般的水处理方法用于初步过滤较大的杂质。本发明的超滤模块32、活性炭过滤模块33的配置顺序、作用不同于现有技术，依此配置后，不但可以平衡水源的波动带来的水质影响，而且还可以因超滤模块的在前的过滤作用而大大提升后续各个模块的寿命。

该活性炭过滤模块33为碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭过滤模块。即，该活性炭过滤模块33内部采用碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭。该活性炭过滤模块33停产开线前必须进行反洗，并且使用蒸汽消毒(温度95℃以上，保持2h)或者热水消毒(温度95℃，保持2.5h)，更换周期为一年，即，一年内，该活性炭过滤模块需全部更换。正常运行时，该活性炭接触模块接触时间至少为15min，较佳为15-30min。该活性炭过滤模块33的出水三氯甲烷小于等于0.01mg/L，菌落总数小于等于50CFU/mL，出水余氯为0mg/L，SDI小于4，水质清澈，清爽无异味。

该紫外杀菌模块34为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块。紫外线波长较佳为265nm。该紫外杀菌模块34的剂量控制在40-120mj/cm²(即，中压剂量为120mj/cm²，低压剂量为40mj/cm²)。该紫外杀菌模块34的出水菌落总数小于等于50CFU/100mL。

在该紫外杀菌模块34和该两级反渗透过滤模块35还可包括一过滤孔径小于等于5μm的保安过滤模块350(如图2所示)。该保安过滤模块350包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于5μm的过滤元件，过滤元件容置在该过滤罐体中。当该保安过滤模块350压降增加至0.08MPa时更换该过滤元件。

该两级反渗透过滤模块35包括两级运行压差小于15％的反渗透膜(RO膜)。该两级反渗透过滤模块35于标准化产水量降低10％以上，或进水和浓水之间的标准化压差上升15％或标准化透盐率增加5％时进行膜清洗。该两级反渗透过滤模块35的出水余氯为0mg/L，出水电导率小于等于4.5μs/cm，一级回收率在75％-85％之间，脱盐率大于等于97％。

该臭氧杀菌模块36包括一臭氧浓度在0.6-0.8mg/L之间的臭氧混合罐。

该臭氧杀菌模块36和该灌装机2之间还包括一过滤孔径小于等于3μm的终端过滤模块37(如图2所示)。该终端过滤模块37包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于3μm的过滤元件，过滤元件容置在该过滤罐体中。该过滤元件采用钛棒、不锈钢金属滤芯或者耐臭氧的其他滤芯作为滤芯，可以耐臭氧。

本发明还提供一种包装饮用水处理方法，用于将一原水箱中的一原料水过滤为一纯净水并排至一灌装机，该包装饮用水处理方法包括如下步骤：

1)从该原水箱中输出该原料水并进行一粗滤步骤；

2)对步骤1)的产水进行一超滤步骤；

3)对步骤2)的产水进行一活性炭过滤步骤；

4)对步骤3)的产水进行一紫外杀菌步骤：

5)对步骤4)的产水进行一两级反渗透过滤步骤；

6)对步骤5)的产水进行一臭氧杀菌步骤，得到该纯净水；

7)将该纯净水排至该灌装机；

其中，该超滤步骤的截留分子量大于等于10000道尔顿。

该原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值(25℃)在6.5-8.5之间，硬度小于450mg/L，TDS小于1000mg/L，余氯0.3-1.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于100CFU/mL。

该粗滤步骤的前后过滤压差小于0.08MPa。该粗滤步骤可以采用一前后过滤压差小于0.08MPa的粗滤模块(过滤模块例如布袋、叠片或自清洗过滤器)进行。该粗滤步骤为死端过滤，内部过滤材料为金属网格或齿轮状的过滤材料，或者也可以采用其他形状的适用于粗滤的过滤材料。

经过本发明的该粗滤步骤后，水中悬浮物等大颗粒杂质(如自来水中的沙粒、自来水输送管道铁锈的脱落物等)可以被滤除，以此达到保护后续滤膜过滤元件的目的。

该超滤步骤的截留分子量为10000-100000道尔顿。较佳为50000-80000道尔顿。该超滤步骤可以采用一超滤模块来进行。该超滤模块由亲水性改性材料制成，采用外压式过滤。具体而言，该超滤模块为错流过滤超滤模块，包括一下部进水口，一中部分离介质，一上部中心出水口和一上部侧面出水口。该下部进水口用于输入粗滤步骤产出的水；该中部分离介质用于进行该超滤步骤，具体可以采用中空纤维(例如孔径在1.5纳米到0.2微米的膜管)来进行；该上部中心出水口产出过滤后的水，并将其输入下一活性炭过滤步骤中；该上部侧面出水口用于排掉浓水。该超滤步骤中至少每1小时进行一次反洗，并且，当压力固定而产水量下降10％或产水量固定而进产水压差上升15％时，进行加药反洗。具体而言，该超滤步骤使用的超滤模块在运行一段时间后，水中的杂质被截留在超滤的每根膜丝内，系统由PLC控制自动进行正冲和反洗，把超滤膜内的杂质冲洗掉。再经过若干次普通反洗后，系统会进行化学加强反洗，把膜内的杂质彻底洗掉。

该超滤步骤可以截留水中的悬浮物、胶体、细菌、细微杂质及大分子有机物(如大肠菌群和胶体硅等)。经过本发明的该超滤步骤后，出水余氯在0.3-1.0mg/L之间，SDI(污染指数)小于4。需特别指出的是，本发明的超滤步骤是设置于活性炭过滤步骤之前的，其作用在于平衡原料水的水质，而不同于一般的水处理方法将超滤步骤设置在后方。因此，原料水先行经过超滤步骤以后，已经去除绝大部分杂质，得到极大程度的净化，后续的活性炭过滤步骤的作用主要在于脱色、除味、去除余氯，而非如一般的水处理方法用于初步过滤较大的杂质。本发明的超滤步骤、活性炭过滤步骤的设置顺序、作用不同于现有技术，依此设置后：首先，可以平衡水源的波动带来的水质影响，获得品质更稳定的产品水；而后，还可以使本发明在全国各个不同情况的水源地有更广阔的适用范围；再者，还可以因超滤步骤的在前的过滤作用而大大提升后续各个步骤所使用的系统模块的寿命。

该活性炭过滤步骤采用的活性炭为碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭。利用其丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，可以极好的吸附有机物和脱除余氯。活性炭吸附氯分子十分迅速，氯分子在活性炭中停留1-2min即可除去。该活性炭过滤步骤的接触时间为15-30min。正常时间确保至少15min，允许在反洗和杀菌操作时短期维持7.5min。本发明所设计的活性炭种类与接触时间相结合，可以获得良好的吸附效果，这种设计是家用净水器所无法达到的工艺。该活性炭过滤步骤于停产开线前对活性炭进行反洗，并且对活性炭使用蒸汽消毒(温度95℃以上，保持2h)或者95℃的热水消毒(温度95℃，保持2.5h)。活性炭进行脱氯时会发生粉末花，因此定期反洗是必要的。脱氯的过程不断消耗活性炭，因此也需定期补充。当活性炭使用达到一年时需对其进行全部更换。当活性炭过滤步骤出水三氯甲烷或最终得到的纯净水的三氯甲烷大于0.01mg/L也立即对活性炭进行全部更换。新更换的活性炭需取RO产水(两级反渗透过滤步骤产水)配置成pH为2-3的柠檬酸溶液，浸泡4-6h，之后用水冲洗浸泡后的活性炭，至出水与进水pH一致。

该活性炭过滤步骤用于除色、脱味、去除余氯，另外，活性炭还能有效去除大部分有机物和某些无机物。水的氯化消毒副产物三卤甲烷(TTHM)对人的健康有潜在威胁，有致突变型、致畸性、致癌性、神经毒性等不良影响。三卤甲烷中90％为三氯甲烷，碘的原子量与三氯甲烷接近，因此以活性炭的碘吸附值来判定其三氯甲烷吸附效果是合理的。本发明选用的碘吸附值1000mg/g以上的椰壳活性炭正是针对吸附三氯甲烷这一目的而设计。本发明的该活性炭过滤步骤采用的活性炭种类和接触时间，可使出水三氯甲烷小于等于0.01mg/L，菌落总数小于等于50CFU/mL，出水余氯为0mg/L(出水的余氯为0mg/L，与自来水相比，活性炭后的水没有氯消毒的气味)，SDI小于4，水质清澈，清爽无异味。

该紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线。较佳为265nm的紫外线。该紫外杀菌步骤的剂量控制在40-120mj/cm²(即，中压剂量为120mj/cm²，低压剂量为40mj/cm²)。

该紫外杀菌步骤中以UVC的作用来破坏细菌的DNA，以此进行消毒灭菌。具体可以以一紫外杀菌模块，例如紫外灯或其他紫外设备来进行，整个紫外杀菌步骤中紫外设备均需保证正常开启。经过本发明的紫外杀菌步骤后，出水的菌落总数小于等于50CFU/100mL。

于该紫外杀菌步骤及该两级反渗透过滤步骤之间还包括一保安过滤步骤，该保安过滤步骤的过滤孔径小于等于5μm。当保安过滤的压降增加至0.08MPa时进行过滤介质的更换。该保安过滤步骤可以一保安过滤模块进行。该保安过滤模块例如为一滤芯式保安过滤器，包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于5μm的过滤元件(滤芯包含于其中)，过滤元件容置在该过滤罐体中。过滤元件采用聚丙烯纤维作为过滤介质。当该保安过滤模块压降增加至0.08MPa时更换该过滤元件(滤芯)。

该保安过滤步骤的作用在于防止预处理中未能完全去除或新产生的悬浮颗粒进入两级反渗透过滤步骤中使用的反渗透系统，保护高压泵和反渗透膜。保安过滤的过滤介质也应定期更换以保证进水流量不下降，否则可能导致水中颗粒进入反渗透系统，缩短反渗透膜使用寿命。

该两级反渗透过滤步骤中，两级反渗透膜(RO膜)的运行压差小于15％。该两级反渗透过滤步骤中，于标准化产水量降低10％以上，或进水和浓水之间的标准化压差上升15％或标准化透盐率增加5％时进行膜清洗。

该两级反渗透过滤步骤根据逆渗透原理去除水中溶解盐类(离子)、微生物、悬浮物、有机物和其他杂质。可以有效去除水中钙镁等离子含量，降低水的硬度，改善口感，也可以去除亚硝酸盐及重金属(如砷)，这种过滤等级是家用饮用水处理设备所无法达到的。经过本发明的两级反渗透过滤步骤后，出水的余氯为0mg/L，出水电导率小于等于4.5μs/cm，一级回收率在75％-85％之间，脱盐率大于等于97％。

该臭氧杀菌步骤中采用浓度在0.6-0.8mg/L之间的臭氧来进行杀菌。

该臭氧杀菌步骤中，以氧原子的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现杀菌作用。臭氧能与细菌细胞壁脂类的双键反应，穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。臭氧杀菌后，在常温常态常压下即可分解为氧气，不会对人体造成伤害。臭氧作为一种强大的氧化剂，在很大的温度范围及pH范围内是强有力的消毒剂和杀菌剂，可以灭活普通消毒剂(如二氧化氯，氧)所难以去除的致病微生物，如隐孢子虫卵囊、贾第虫孢囊、旋转病毒等，臭氧可直接与细菌，病毒作用，破坏其细胞器及核糖核酸，阻断其物质代谢和繁殖。国际卫生组织对其灭菌功能作以下比较，臭氧及其他杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为：O₃>次氯酸(HClO)>二氧化氯(ClO₂)>银离子(Ag⁺)>次氯酸根(ClO^-)>氯胺(NHCl₃)。此外，臭氧不仅能杀灭水中的致病菌和微生物，同时对瓶子和瓶盖均能起到杀菌的作用。本发明考虑到臭氧半衰期很短，设置浓度0.6-0.8mg/L之间的臭氧来进行杀菌，可以确保水的灭菌效果，并且确保臭氧混合后的水进入灌装后对瓶子和瓶盖也能起到杀菌作用。

于该臭氧杀菌步骤后，将该纯净水排至该灌装机之前还包括一终端过滤步骤，该终端过滤步骤的过滤孔径小于等于3μm。该终端过滤步骤采用耐臭氧的材质作为过滤介质。该终端过滤步骤可以以一终端过滤模块进行。该终端过滤模块包括一过滤器罐体及一过滤孔径小于等于3μm的过滤元件，过滤元件容置在该过滤罐体中。该过滤元件采用钛棒、不锈钢金属滤芯或者耐臭氧的其他滤芯作为滤芯，可以耐臭氧。

该终端过滤步骤中，采用耐臭氧过滤材质，滤除孔径大于3μm的杂质，防止微小固体颗粒(大于3μm)进入到产品中，确保最终水质纯净、安全。

本发明的上述包装饮用水处理方法可以使用上述的包装饮用水处理装置来进行。

与现有技术相比，本发明操作简单，可以平衡水质，摒除水源情况波动对产品带来的影响，也可以适用于全国绝大多数地区不同水源地的水质。经过本发明的装置与方法过滤后得到的包装纯净水，可以达到如下品质：色度≤5度，并不呈现其他异色；浊度≤1NTU，无正常视力可见外来异物；pH在5.5-7.0之间，电导率≤4.5μs/cm，臭氧残余24h后为0mg/L；氯化物＜6mg/L，亚硝酸盐＜0.002mg/L，四氯化碳＜0.001mg/L，总砷＜0.01mg/L，铅＜0.01mg/L，铜＜1.0mg/L，三氯甲烷＜0.02mg/L，游离氯＜0.005mg/L，溴酸盐＜0.01mg/L，挥发酚＜0.002mg/L，锑＜0.005mg/L，镉＜0.005mg/L，阴离子合成洗涤剂≤0.3mg/L，菌落总数＜1CFU/mL，霉菌和酵母＜1CFU/mL，大肠菌群＜1CFU/mL，铜绿假单胞菌＜1CFU/250mL，致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌)为0。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (22)

1.一种包装饮用水处理装置，用于将一原水箱中的一原料水过滤为一纯净水并输入至一灌装机，其特征在于，该包装饮用水处理装置包括：

从该原水箱至该灌装机依序配置的一粗滤模块、一超滤模块、一活性炭过滤模块、一紫外杀菌模块、一两级反渗透过滤模块以及一臭氧杀菌模块；

其中，该超滤模块为截留分子量大于等于10000道尔顿的超滤模块。

2.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，该粗滤模块为一前后过滤压差小于0.08MPa的布袋、叠片或自清洗过滤器。

3.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，该超滤模块为截留分子量10000-100000道尔顿的超滤模块。

4.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，该活性炭过滤模块为碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭过滤模块。

5.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，该紫外杀菌模块为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块。

6.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，在该紫外杀菌模块和该两级反渗透过滤模块还包括一过滤孔径小于等于5μm的保安过滤模块。

7.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，该两级反渗透过滤模块包括两级运行压差小于15％的反渗透膜。

8.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，该臭氧杀菌模块包括一臭氧浓度在0.6-0.8mg/L之间的臭氧混合罐。

9.根据权利要求1所述的包装饮用水处理装置，其特征在于，该臭氧杀菌模块和该灌装机之间还包括一过滤孔径小于等于3μm的终端过滤模块。

10.一种包装饮用水处理方法，用于将一原水箱中的一原料水过滤为一纯净水并输入至一灌装机，其特征在于，该包装饮用水处理方法包括如下步骤：

1)从该原水箱中输出该原料水并进行一粗滤步骤；

2)对步骤1)的产水进行一超滤步骤；

3)对步骤2)的产水进行一活性炭过滤步骤；

4)对步骤3)的产水进行一紫外杀菌步骤：

5)对步骤4)的产水进行一两级反渗透过滤步骤；

6)对步骤5)的产水进行一臭氧杀菌步骤，得到该纯净水；

7)将该纯净水排至该灌装机；

其中，该超滤步骤的截留分子量大于等于10000道尔顿。

11.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值在6.5-8.5之间，硬度小于450mg/L，TDS小于1000mg/L，余氯0.3-1.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于100CFU/mL。

12.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该粗滤步骤的前后过滤压差小于0.08MPa。

13.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该超滤步骤的截留分子量为10000-100000道尔顿。

14.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该超滤步骤中至少每1小时进行一次反洗，并且，当压力固定而产水量下降10％或产水量固定而进产水压差上升15％时，进行加药反洗。

15.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该活性炭过滤步骤采用的活性炭为碘吸附值在1000mg/g以上的椰壳活性炭。

16.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该活性炭过滤步骤的接触时间为15-30min。

17.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该活性炭过滤步骤于停产开线前对活性炭进行反洗，并且对活性炭使用蒸汽消毒或者95℃的热水消毒。

18.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线，紫外线剂量控制在40-120mj/cm²。

19.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，于该紫外杀菌步骤及该两级反渗透过滤步骤之间还包括一保安过滤步骤，该保安过滤步骤的过滤孔径小于等于5μm。

20.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该两级反渗透过滤步骤中，两级反渗透膜的运行压差小于15％。

21.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，该臭氧杀菌步骤中采用浓度在0.6-0.8mg/L之间的臭氧来进行杀菌。

22.根据权利要求10所述的包装饮用水处理方法，其特征在于，于该臭氧杀菌步骤后，将该纯净水排至该灌装机之前还包括一终端过滤步骤，该终端过滤步骤的过滤孔径小于等于3μm。