CN107792974A - 去除饮用水中铁锰的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种去除饮用水中铁锰的方法及装置，该去除饮用水中铁锰的装置包括从原水箱至灌装机依序配置的一第一过滤模块、一第一紫外杀菌模块、一氧气曝气模块、一锰砂过滤模块以及一超滤模块；其中，该氧气曝气模块为一氧气浓度60‑100％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。本发明针对不同铁锰含量的水均具有较好的铁锰去除效果。

Description

去除饮用水中铁锰的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种饮用水处理方法及装置，特别涉及一种去除天然矿泉水中铁锰的方法及装置。

背景技术

现今人们对饮用水的安全十分重视，会将地下水、自来水等经过一系列的处理，生产成饮用纯净水产品后再行饮用，但是天然矿泉水由于其自身含丰富矿物质的特殊性，无法使用与纯净水相同的工艺进行处理。天然水中存在离子形式的铁和锰，若不经去除，在产品长时间存放后可能会因为铁锰元素价态的变化而使得产品中产生小黑点或者絮凝，影响产品的质量问题和感官。

现有技术中，也有一些去除饮用水中铁锰的装置或方法。然而，在现有的饮用水除铁锰技术中，往往只针对铁锰含量较高的水去除效果较好。若原料水本身铁锰含量较低，则有一定去除难度，且去除效果不明显，即便去除也无法确保最终产品经过长时间保存后不会出现小黑点和絮凝问题。

因此，如何设计一种去除饮用水中铁锰的方法及装置，使其可以克服现有技术中所存在的缺陷，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去除饮用水中铁锰的方法及装置，使其可针对不同铁锰含量的水均具有较好的铁锰去除效果。

为实现上述目的，本发明提供一种去除饮用水中铁锰的装置，用于将一原水箱中的一原料水去除铁锰并过滤为一饮用水后输入至一灌装机，该去除饮用水中铁锰的装置包括：

从该原水箱至该灌装机依序配置的一第一过滤模块、一第一紫外杀菌模块、一氧气曝气模块、一锰砂过滤模块以及一超滤模块；

其中，该氧气曝气模块为一氧气浓度60-100％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。

其中，该原料水选自于天然矿泉水或地下水。当该原料水为天然矿泉水时，过滤后得到的该饮用水为一饮用矿泉水。该原料水无异臭，无异味，浑浊度≤5NTU，色度≤15度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。

其中，当该原料水符合上述标准时，可以将该原料水直接输入第一过滤模块中开始过滤，而当该原料水水质不佳，不能满足上述标准时，为了延长本发明装置各个模块的寿命，本发明还可以进一步包括：一前置过滤模块，设置于该第一过滤模块之前(即该原水箱及该第一过滤模块之间)，该前置过滤模块为一过滤孔径小于等于200μm的过滤模块。较佳的，该前置过滤模块为一过滤孔径小于等于200μm的自清洗过滤器。该前置过滤模块可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体中较大的悬浮物、颗粒物等，降低浊度，净化水质。当然，除该前置过滤模块外，本领域技术人员也可以根据实际情况在该第一过滤模块之前添加其他过滤模块，如过滤孔径更大的粗滤模块、有吸附功能的活性炭过滤模块等，本发明并不限制该些模块的添加。

其中，该第一过滤模块为一过滤孔径小于等于100μm的过滤模块。较佳的，该第一过滤模块为一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。该第一过滤模块可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以净化水质及保护系统其他设备正常工作。

其中，该第一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。该第一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)。该第一紫外杀菌模块可以采用紫外灯或者其他紫外设备，在使用时，整个紫外杀菌步骤中均需保证紫外设备正常开启。该第一紫外杀菌模块以UVC的作用来破坏细菌的DNA，以此进行消毒灭菌，减小从原料水中带入的微生物数量，避免后续步骤中微生物的滋生。经过该第一紫外杀菌模块后，出水菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

其中，经过该第一过滤模块及该第一紫外杀菌模块后，出水的水质如下：无异臭，无异味，存在极少量天然矿盐沉淀，但无异物，电导率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之间，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，浑浊度≤3NTU，色度≤10度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。

其中，该氧气曝气模块为一氧气浓度60-100％的氧气曝气模块，较佳为氧气浓度≥80％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。该氧气曝气模块于使用时，保证40-70min的曝气时间，以达到较佳的效果，其中60min的曝气时间为更佳的选择。经过该氧气曝气模块后，出水的菌落总数≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再进一步经过该锰砂过滤模块后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。

在现有的饮用水除铁锰工艺装置中，通常只针对铁锰含量高的水有较好的去除效果。若水中铁锰含量低，则很难去除，即使去除，也难以保证去除完全，产品仍有可能在放置几个月以后出现小黑点和絮凝问题。因为水体中的锰原为可溶性锰，随着锰元素的多价位变化会形成可溶性盐，使其变得难以去除。针对这一问题，本发明特意设计了一种去除饮用水(特别是天然矿泉水)中铁锰的方法及装置，可防止出现由于锰元素的多价位变化而形成可溶性盐无法除去的问题，去除大部分铁锰后，可避免产品中小黑点的产生及未来经过若干月份之后，产品中未除尽的可溶性锰经过长时间氧化等化学作用出现黄色絮凝的问题。

本发明的该氧气曝气模块及该锰砂过滤模块，其作用原理如下：

本发明采用了曝气氧化，锰砂催化、吸附、过滤的除铁除锰原理，利用曝气装置将氧气溶于水中，进而将水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤将水中铁锰离子去除。

铁锰氧化反应式如下：

铁氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

锰氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本发明不仅对于高铁锰含量的原水去除效率明显，且针对进水存在一定铁锰含量，含量又不是过高的原水同样去除效果明显，例如对含铁量≤300ppb，含锰量≤30ppb的原水，经过该套工艺后可将锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。因此，除了除铁锰效果好以外，本发明还有广阔的适用范围，既可以适用于高铁锰含量水中铁锰的去除，也可以适用于低铁锰含量水中铁锰的去除。

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。较佳的，该超滤模块为截留分子量10000-100000道尔顿的超滤模块。对于超滤模块而言，截留分子量越小截留效果更佳，但是若设置截留分子量过小，也会降低超滤模块的寿命(超滤膜需要更频繁的更换)，因此，综合考虑成本及过滤效果，更佳的，该超滤模块为截留分子量50000-80000道尔顿的超滤模块。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)。经过该超滤模块后，出水浊度＜0.3NTU，菌落总数≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。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锰砂过滤模块排出的水；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，并将其输入灌装机中；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，进行加药反洗。具体而言，该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。

其中，于该超滤模块及该锰砂过滤模块之间，还包括一超滤保护模块，该超滤保护模块包括顺序连接的一第二过滤模块，一第二紫外杀菌模块及一第三过滤模块。该第二过滤模块为过滤孔径小于等于100μm的过滤模块，较佳的，该第二过滤模块为一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器；该第二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；该第三过滤模块为过滤孔径小于等于100μm的过滤模块，较佳的，该第三过滤模块为一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。在经过锰砂过滤模块后，先经过第二过滤模块、第二紫外杀菌模块及第三过滤模块后再进入超滤，由此实现对超滤模块的保护：第二过滤模块主要用于除去锰砂过滤后带入的颗粒杂质，第二紫外杀菌模块进一步去除水体中经过锰砂过滤后带入的微生物，防止微生物被超滤截留后留在超滤膜上滋生，第三过滤模块进一步去除水体中的颗粒杂质，以此达到保护后续超滤滤膜过滤元件的目的。

其中，于该超滤模块及该灌装机之间，还包括顺序连接的一第三紫外杀菌模块、一臭氧杀菌模块及一终端过滤模块(终端过滤组合模块)。该第三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；该臭氧杀菌模块为臭氧浓度0.3±0.1ppm的臭氧杀菌模块；该终端过滤模块为过滤孔径小于等于0.2μm的过滤模块。在超滤模块后，再经过第三紫外杀菌模块、臭氧杀菌模块及终端过滤模块后再进入灌装机，可以更好的保证最终产品质量：该第三紫外杀菌模块的作用同样为减少水体中微生物含量，特别的，还可以降低后续臭氧的使用浓度，防止由于臭氧浓度过高而导致溴酸盐含量超标；该臭氧杀菌模块中的臭氧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；终端过滤模块采用耐臭氧过滤材质的除菌滤芯，滤除孔径大于0.2μm的细小杂质及微生物，进一步确保产品中无菌及最终水质的纯净、安全。具体而言，在终端过滤模块中，过滤器主要由2部分组成，过滤器罐体及过滤元件。该过滤为死端过滤(一进一出)，装在灌装机前，以防止微小固体颗粒(大于0.2μm)及微生物进入到产品中，滤芯采用PTFE材质的耐臭氧除菌滤芯，确保最后一道过滤的安全性，保证最终产品饮用水(饮用矿泉水)质量。

本发明还提供一种去除饮用水中铁锰的方法，用于将一原水箱中的一原料水去除铁锰并过滤为一饮用水后输入至一灌装机，该去除饮用水中铁锰的方法包括如下步骤：

1)从该原水箱中输出该原料水并进行一第一过滤步骤；

2)对步骤1)的产水进行一第一紫外杀菌步骤；

3)对步骤2)的产水进行一氧气曝气步骤；

4)对步骤3)的产水进行一锰砂过滤步骤：

5)对步骤4)的产水进行一超滤步骤，得到该饮用水；

6)将该饮用水排至该灌装机；

其中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min，氧气浓度为60-100％；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质。

其中，该原料水选自于天然矿泉水或地下水。当该原料水为天然矿泉水时，过滤后得到的该饮用水为一饮用矿泉水。该原料水无异臭，无异味，浑浊度≤5NTU，色度≤15度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。

其中，当该原料水符合上述标准时，可以对该原料水直接进行第一过滤步骤，而当该原料水水质不佳，不能满足上述标准时，为了延长本发明的方式所使用的装置中后续各个模块的寿命，本发明还可以进一步包括：一前置过滤步骤，设置于该第一过滤步骤之前(即从该原水箱输出原料水后，先进行一前置过滤步骤，再进行该第一过滤步骤)，该前置过滤步骤的过滤孔径小于等于200μm。较佳的，该前置过滤步骤可以采用一过滤孔径小于等于200μm的自清洗过滤器。该前置过滤步骤中，可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体中较大的悬浮物、颗粒物等，降低浊度，净化水质。当然，除该前置过滤步骤外，本领域技术人员也可以根据实际情况在该第一过滤步骤之前添加其他过滤步骤，如过滤孔径更大的粗滤步骤、有吸附功能的活性炭过滤步骤等，本发明并不限制该些步骤的添加。

其中，该第一过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm。较佳的，该第一过滤步骤可以采用一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。该第一过滤步骤可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以净化水质及保护系统其他设备正常工作。

其中，该第一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，该第一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)。该第一紫外杀菌步骤可以采用紫外灯或者其他紫外设备，在使用时，整个紫外杀菌步骤中均需保证紫外设备正常开启。该第一紫外杀菌步骤以UVC的作用来破坏细菌的DNA，以此进行消毒灭菌，减小从原料水中带入的微生物数量，避免后续步骤中微生物的滋生。经过该第一紫外杀菌步骤后，出水菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

其中，经过该第一过滤步骤及该第一紫外杀菌步骤后，出水(即步骤2的出水)的水质如下：无异臭，无异味，存在极少量天然矿盐沉淀，但无异物，电导率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之间，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，浑浊度≤3NTU，色度≤10度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。

其中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min，在一较佳实施例中为60min；该氧气曝气步骤中所使用的氧气浓度为60-100％，较佳的，氧气浓度为≥80％；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质，上述的具体条件设置为本发明为了保证除铁锰效果的特意设计，可以达到较佳的除铁锰效果。经过该氧气曝气步骤后，出水的菌落总数≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再进一步经过该锰砂过滤步骤后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。

在现有的饮用水除铁锰工艺装置中，通常只针对铁锰含量高的水有较好的去除效果。若水中铁锰含量低，则很难去除，即使去除，也难以保证去除完全，产品仍有可能在放置几个月以后出现小黑点和絮凝问题。因为水体中的锰原为可溶性锰，随着锰元素的多价位变化会形成可溶性盐，使其变得难以去除。针对这一问题，本发明特意设计了一种去除饮用水(特别是天然矿泉水)中铁锰的方法及装置，可防止出现由于锰元素的多价位变化而形成可溶性盐无法除去的问题，去除大部分铁锰后，可避免产品中小黑点的产生及未来经过若干月份之后，产品中未除尽的可溶性锰经过长时间氧化等化学作用出现黄色絮凝的问题。

本发明的该氧气曝气步骤及该锰砂过滤步骤，其作用原理如下：

本发明采用了曝气氧化，锰砂催化、吸附、过滤的除铁除锰原理，利用曝气装置将氧气溶于水中，进而将水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤将水中铁锰离子去除。

铁锰氧化反应式如下：

铁氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

锰氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本发明不仅对于高铁锰含量的原水去除效率明显，且针对进水存在一定铁锰含量，含量又不是过高的原水同样去除效果明显，例如对含铁量≤300ppb，含锰量≤30ppb的原水，经过该套工艺后可将锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。因此，除了除铁锰效果好以外，本发明还有广阔的适用范围，既可以适用于高铁锰含量水中铁锰的去除，也可以适用于低铁锰含量水中铁锰的去除。

其中，该超滤步骤的截留分子量大于等于10000道尔顿。较佳的，该超滤步骤的截留分子量为10000-100000道尔顿。对于超滤模块而言，截留分子量越小截留效果更佳，但是若设置截留分子量过小，也会降低超滤模块的寿命(超滤膜需要更频繁的更换)，因此，综合考虑成本及过滤效果，更佳的，该超滤步骤的截留分子量为50000-80000道尔顿。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)，经过该超滤步骤后，出水浊度＜0.3NTU，菌落总数≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。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锰砂过滤模块排出的水；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，并将其输入灌装机中；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。

其中，于该超滤步骤及该锰砂过滤步骤之间，还包括一超滤保护步骤，该超滤保护步骤包括顺序进行的一第二过滤步骤，一第二紫外杀菌步骤及一第三过滤步骤。该第二过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm，较佳的，该第二过滤步骤采用一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器；该第二紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线，较佳为265nm的紫外线；该第三过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm，较佳的，该第三过滤步骤采用一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。在经过锰砂过滤步骤后，先经过第二过滤步骤、第二紫外杀菌步骤及第三过滤步骤后再进入超滤步骤，由此实现对超滤步骤中装置元件的保护：第二过滤步骤主要用于除去锰砂过滤后带入的颗粒杂质，第二紫外杀菌步骤进一步去除水体中经过锰砂过滤后带入的微生物，防止微生物被超滤截留后留在超滤膜上滋生，第三过滤步骤进一步去除水体中的颗粒杂质，以此达到保护后续超滤滤膜过滤元件的目的。

其中，于该超滤步骤后，将该饮用水排至该灌装机之前还包括顺序进行的一第三紫外杀菌步骤、一臭氧杀菌步骤及一终端过滤步骤。该第三紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线，较佳为265nm的紫外线；该臭氧杀菌步骤采用浓度0.3±0.1ppm的臭氧；该终端过滤步骤的过滤孔径小于等于0.2μm。在超滤步骤后，再经过第三紫外杀菌步骤、臭氧杀菌步骤及终端过滤步骤后再进入灌装机，可以更好的保证最终产品质量：该第三紫外杀菌步骤的作用同样为减少水体中微生物含量，特别的，还可以降低后续臭氧的使用浓度，防止由于臭氧浓度过高而导致溴酸盐含量超标；该臭氧杀菌步骤中的臭氧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；终端过滤步骤采用耐臭氧过滤材质的除菌滤芯，滤除孔径大于0.2μm的细小杂质及微生物，进一步确保产品中无菌及最终水质的纯净、安全。具体而言，在终端过滤步骤采用的过滤器主要由2部分组成，过滤器罐体及过滤元件。该过滤为死端过滤(一进一出)，装在灌装机前，以防止微小固体颗粒(大于0.2μm)及微生物进入到产品中，滤芯采用PTFE材质的耐臭氧除菌滤芯，确保最后一道过滤的安全性，保证最终产品饮用水(饮用矿泉水)质量。

其中，本发明的去除饮用水中铁锰的方法，可以使用如上所述的去除饮用水中铁锰的装置来进行。

以上所述的，为本发明一较佳实施方式所提供的去除饮用水中铁锰的方法及装置，其中提供了一套完整的饮用水生产方法装置，可直接整套使用。但需要特别指出的是，本发明氧气曝气+锰砂过滤模块(步骤)，并非限制于结合上述方法中才可以使用，也可以结合于其他的现有技术中的饮用水生产方法和装置中，使其具有额外的更优的去除铁锰效果。

基于此，本发明还提供一种去除饮用水中铁锰的装置，设置于一饮用水生产线上，该去除饮用水中铁锰的装置包括：

顺序连接的一氧气曝气模块及一锰砂过滤模块；

其中，该氧气曝气模块为一氧气浓度60～100％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。

其中，该氧气曝气模块为一氧气浓度≥80％的氧气曝气模块。

该氧气曝气模块于使用时，保证40-70min的曝气时间，可以达到较佳的效果。更佳为60min的曝气时间。经过该氧气曝气模块和该锰砂过滤模块后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。

该饮用水生产线可以包括过滤模块、紫外杀菌模块、超滤模块及臭氧杀菌模块等。本领域技术人员可以根据实际情况设置本发明的该去除饮用水中铁锰的装置(即该氧气曝气模块与该锰砂过滤模块的组合)的具体位置。例如，可以设置在紫外杀菌模块之后与超滤模块之前，但不作为限定。较佳的，在原料水输入该氧气曝气模块及该锰砂过滤模块之前，最好已经进行了初步的过滤与紫外杀菌，过滤了100μm以上的杂质以及使菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免过高的细菌霉菌在氧气曝气环节额外消耗氧气，以及过多的杂质对锰沙过滤模块造成堵塞。

基于此，本发明还提供一种去除饮用水中铁锰的方法，用于一饮用水生产线上，该去除饮用水中铁锰的方法包括：

顺序进行的一氧气曝气步骤及一锰砂过滤步骤；

其中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min，氧气浓度为60～100％；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质。

其中，该氧气曝气步骤中曝气时间为60min，氧气浓度为≥80％。

经过该氧气曝气步骤和该锰砂过滤步骤后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。该饮用水生产线中的生产步骤，可以包括过滤步骤、紫外杀菌步骤、超滤步骤及臭氧杀菌步骤等。本领域技术人员可以根据实际情况设置本发明的该去除饮用水中铁锰的方法(即该氧气曝气步骤与该锰砂过滤模块的步骤)的具体使用位置，设置于上述的某两个步骤之间。例如，可以设置在紫外杀菌步骤之后与超滤步骤之前，但不作为限定。较佳的，在原料水进行该氧气曝气步骤及该锰砂过滤步骤之前，最好已经进行了初步的过滤与紫外杀菌，过滤了100μm以上的杂质以及使菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免过高的细菌霉菌在氧气曝气环节额外消耗氧气，以及过多的杂质对锰沙过滤步骤中的过滤模块造成堵塞。

其中，本发明的去除饮用水中铁锰的方法，可以使用如上所述的去除饮用水中铁锰的装置来进行。

与现有技术相比，本发明操作简单，不仅可用于去除铁锰含量较高的原水，亦可适用于去除存在一定铁锰含量却又不是很高的水质。对含铁量≤300ppb，含锰量≤30ppb的原水经过滤后，可使最终产品中的铁含量≤10ppb，锰含量≤7ppb，经比对验证，该铁锰含量(铁10ppb，锰7ppb)是防止产品出现黄色絮凝的临界点。本发明的最终产品饮用水(矿泉水)可以达到如下品质：色度≤10度，并不呈现其他异色；浊度≤1NTU，无正常视力可见外来异物，且使用0.45μm滤膜进行抽滤后，膜片上无小黑点；pH在5.0-7.0之间，电导率100-450μs/cm，TDS＜350mg/L，臭氧残余24h后为0mg/L；铁＜0.01mg/L，锰＜0.007mg/L，溴酸盐＜0.008mg/L，菌落总数为0CFU/100mL，霉菌和酵母为0CFU/100mL，大肠菌群为0CFU/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL。

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方式所提供的去除饮用水中铁锰的装置的系统构成示意图；

图2为本发明另一较佳实施方式所提供的去除饮用水中铁锰的装置的系统构成示意图；

图2a为本发明的去除饮用水中铁锰的装置中超滤保护模块的细部模块示意图；

图2b为本发明的去除饮用水中铁锰的装置中终端过滤组合模块的细部模块示意图；

图3为本发明再一较佳实施方式所提供的去除饮用水中铁锰的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、3a 去除饮用水中铁锰的装置

31 第一过滤模块

310 前置过滤模块

32 第一紫外杀菌模块

33、33a 氧气曝气模块

34、34a 锰砂过滤模块

35 超滤模块

350 超滤保护模块

3501 第二过滤模块

3502 第二紫外杀菌模块

3503 第三过滤模块

36 终端过滤组合模块

361 第三紫外杀菌模块

362 臭氧杀菌模块

363 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。

首先请参考图1，为针对不同铁锰含量的水均具有较好的铁锰去除效果，本发明提供一种去除饮用水中铁锰的装置3，用于将一原水箱1中的一原料水去除铁锰并过滤为一饮用水后输入至一灌装机2，该去除饮用水中铁锰的装置3包括：

从该原水箱1至该灌装机2依序配置的一第一过滤模块31、一第一紫外杀菌模块32、一氧气曝气模块33、一锰砂过滤模块34以及一超滤模块35；

其中，该氧气曝气模块33为一氧气浓度60-100％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块34中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。

该原料水选自于天然矿泉水或地下水(当原料水为天然矿泉水时，过滤后的饮用水为饮用矿泉水)，无异臭，无异味，浑浊度≤5NTU，色度≤15度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。当该原料水符合上述标准时，可以将该原料水直接输入第一过滤模块31中开始过滤。

而当该原料水水质不佳，不能满足上述标准时，为了延长本发明装置各个模块的寿命，请参考图2，本发明还可以进一步包括：一前置过滤模块310，设置于该第一过滤模块31之前(即该原水箱1及该第一过滤模块31之间)，该前置过滤模块310为一过滤孔径小于等于200μm的过滤模块。较佳的，该前置过滤模块310为一过滤孔径小于等于200μm的自清洗过滤器。该前置过滤模块310可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体中较大的悬浮物、颗粒物等，降低浊度，净化水质。当然，除该前置过滤模块310外，本领域技术人员也可以根据实际情况在该第一过滤模块31之前添加其他过滤模块，如过滤孔径更大的粗滤模块、有吸附功能的活性炭过滤模块等，本发明并不限制该些模块的添加。

请同时参考图1、图2，该第一过滤模块31为一过滤孔径小于等于100μm的过滤模块。较佳的，该第一过滤模块31为一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。该第一过滤模块31可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以净化水质及保护系统其他设备正常工作。

该第一紫外杀菌模块32为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块。紫外线波长较佳为265nm。该第一紫外杀菌模块32的剂量控制在40-120mj/cm²(即，中压剂量为120mj/cm²，低压剂量为40mj/cm²)。该第一紫外杀菌模块32可以采用紫外灯或者其他紫外设备，在使用时，整个紫外杀菌步骤中均需保证紫外设备正常开启。该第一紫外杀菌模块32以UVC的作用来破坏细菌的DNA，以此进行消毒灭菌，减小从原料水中带入的微生物数量，避免后续步骤中微生物的滋生。经过该第一紫外杀菌模块后，出水菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

经过该第一过滤模块31及该第一紫外杀菌模块32后，出水的水质如下：无异臭，无异味，存在极少量天然矿盐沉淀，但无异物，电导率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之间，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，浑浊度≤3NTU，色度≤10度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。

该氧气曝气模块33及该锰砂过滤模块34的设置为本发明的关键所在，具体如下：

该氧气曝气模块33为一氧气浓度60-100％的氧气曝气模块，较佳为氧气浓度≥80％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块34中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。该氧气曝气模块33于使用时，保证40-70min的曝气时间，可以达到较佳的效果，更佳为60min的曝气时间。经过该氧气曝气模块33后，出水的菌落总数≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再进一步经过该锰砂过滤模块34后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。

在现有的饮用水除铁锰工艺装置中，通常只针对铁锰含量高的水有较好的去除效果。若水中铁锰含量低，则很难去除，即使去除，也难以保证去除完全，产品仍有可能在放置几个月以后出现小黑点和絮凝问题。因为水体中的锰原为可溶性锰，随着锰元素的多价位变化会形成可溶性盐，使其变得难以去除。针对这一问题，本发明特意设计了一种去除饮用水(特别是天然矿泉水)中铁锰的方法及装置，可防止出现由于锰元素的多价位变化而形成可溶性盐无法除去的问题，去除大部分铁锰后，可避免产品中小黑点的产生及未来经过若干月份之后，产品中未除尽的可溶性锰经过长时间氧化等化学作用出现黄色絮凝的问题。

本发明的该氧气曝气模块33及该锰砂过滤模块34，其作用原理如下：

本发明采用了曝气氧化，锰砂催化、吸附、过滤的除铁除锰原理，利用曝气装置将氧气溶于水中，进而将水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤将水中铁锰离子去除。

铁锰氧化反应式如下：

铁氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

锰氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本发明不仅对于高铁锰含量的原水去除效率明显，且针对进水存在一定铁锰含量，含量又不是过高的原水同样去除效果明显，例如对含铁量≤300ppb，含锰量≤30ppb的原水，经过该套工艺后可将锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。因此，除了除铁锰效果好以外，本发明还有广阔的适用范围，既可以适用于高铁锰含量水中铁锰的去除，也可以适用于低铁锰含量水中铁锰的去除。

请续参考图1、图2。该超滤模块35为截留分子量大于等于10000道尔顿的超滤模块。较佳的，该超滤模块35为截留分子量10000-100000道尔顿的超滤模块。更佳的，该超滤模块35为截留分子量50000-80000道尔顿的超滤模块。该超滤模块35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)。经过该超滤模块35后，出水浊度＜0.3NTU，菌落总数≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。该超滤模块35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锰砂过滤模块排出的水；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，并将其输入灌装机中；该上部侧面出水口用于排掉浓水(由于超滤模块35的内部结构并非本发明的关键点，因此不在附图中详细绘示，本领域技术人员可以采用合适的超滤模块，只要能够达到本发明的截留分子量即可)。该超滤模块35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，进行加药反洗。具体而言，该超滤模块35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。

请特别参考图2及图2a，于该超滤模35及该锰砂过滤模块34之间，还包括一超滤保护模块350，该超滤保护模块350包括顺序连接的一第二过滤模块3501，一第二紫外杀菌模块3502及一第三过滤模块3503。该第二过滤模块3501为过滤孔径小于等于100μm的过滤模块，较佳的，该第二过滤模块3501为一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器；该第二紫外杀菌模块3502为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块，紫外线波长较佳为265nm；该第三过滤模块3503为过滤孔径小于等于100μm的过滤模块，较佳的，该第三过滤模块3503为一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。在经过锰砂过滤模块34后，先经过第二过滤模块3501、第二紫外杀菌模块3502及第三过滤模块3503后再进入超滤模块35，由此实现对超滤模块35的保护：第二过滤模块3501主要用于除去锰砂过滤后带入的颗粒杂质，第二紫外杀菌模块3502进一步去除水体中经过锰砂过滤后带入的微生物，防止微生物被超滤截留后留在超滤膜上滋生，第三过滤模块3503进一步去除水体中的颗粒杂质，以此达到保护后续超滤滤膜过滤元件的目的。

请特别参考图2及图2b，于该超滤模块35及该灌装机2之间，还包括顺序连接的一第三紫外杀菌模块361、一臭氧杀菌模块362及一终端过滤模块363(第三紫外杀菌模块361、臭氧杀菌模块362及终端过滤模块363组合为一终端过滤组合模块36)。该第三紫外杀菌模块361为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块，紫外线波长较佳为265nm；该臭氧杀菌模块362为臭氧浓度0.3±0.1ppm的臭氧杀菌模块；该终端过滤模块363为过滤孔径小于等于0.2μm的过滤模块。在超滤模块35后，再经过第三紫外杀菌模块361、臭氧杀菌模块362及终端过滤模块363后再进入灌装机2，可以更好的保证最终产品质量：该第三紫外杀菌模块361的作用同样为减少水体中微生物含量，特别的，还可以降低后续臭氧的使用浓度，防止由于臭氧浓度过高而导致溴酸盐含量超标；该臭氧杀菌模块362中的臭氧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；终端过滤模块363采用耐臭氧过滤材质的除菌滤芯，滤除孔径大于0.2μm的细小杂质及微生物，进一步确保产品中无菌及最终水质的纯净、安全。具体而言，在终端过滤模块363中，过滤器主要由2部分组成，过滤器罐体及过滤元件。该过滤为死端过滤(一进一出)，装在灌装机前，以防止微小固体颗粒(大于0.2μm)及微生物进入到产品中，滤芯采用PTFE材质的耐臭氧除菌滤芯，确保最后一道过滤的安全性，保证最终产品饮用水(饮用矿泉水)质量。

本发明还提供一种去除饮用水中铁锰的方法，用于将一原水箱中的一原料水去除铁锰并过滤为一饮用水后输入至一灌装机，该去除饮用水中铁锰的方法包括如下步骤：

1)从该原水箱中输出该原料水并进行一第一过滤步骤；

2)对步骤1)的产水进行一第一紫外杀菌步骤；

3)对步骤2)的产水进行一氧气曝气步骤；

4)对步骤3)的产水进行一锰砂过滤步骤：

5)对步骤4)的产水进行一超滤步骤，得到该饮用水；

6)将该饮用水排至该灌装机；

其中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min，氧气浓度为60-100％；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质。

于步骤1)中，该原料水选自于天然矿泉水或地下水(当该原料水为天然矿泉水时，过滤后的该饮用水为饮用矿泉水)，该原料水无异臭，无异味，浑浊度≤5NTU，色度≤15度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。当该原料水符合上述标准时，可以对该原料水直接进行第一过滤步骤。

而当该原料水水质不佳，不能满足上述标准时，为了延长本发明的方式所使用的装置中后续各个模块的寿命，本发明还可以进一步包括：一前置过滤步骤，设置于该第一过滤步骤之前(即从该原水箱输出原料水后，先进行一前置过滤步骤，再进行该第一过滤步骤)，该前置过滤步骤的过滤孔径小于等于200μm。较佳的，该前置过滤步骤可以采用一过滤孔径小于等于200μm的自清洗过滤器。该前置过滤步骤中，可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体中较大的悬浮物、颗粒物等，降低浊度，净化水质。当然，除该前置过滤步骤外，本领域技术人员也可以根据实际情况在该第一过滤步骤之前添加其他过滤步骤，如过滤孔径更大的粗滤步骤、有吸附功能的活性炭过滤步骤等，本发明并不限制该些步骤的添加。

该第一过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm。较佳的，该第一过滤步骤可以采用一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。该第一过滤步骤可利用滤网或其他过滤装置直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以净化水质及保护系统其他设备正常工作。

于步骤2)中，该第一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，该第一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)。该第一紫外杀菌步骤可以采用紫外灯或者其他紫外设备，在使用时，整个紫外杀菌步骤中均需保证紫外设备正常开启。该第一紫外杀菌步骤以UVC的作用来破坏细菌的DNA，以此进行消毒灭菌，减小从原料水中带入的微生物数量，避免后续步骤中微生物的滋生。经过该第一紫外杀菌步骤后，出水菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

经过该第一过滤步骤及该第一紫外杀菌步骤后，出水(即步骤2的出水)的水质如下：无异臭，无异味，存在极少量天然矿盐沉淀，但无异物，电导率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之间，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，浑浊度≤3NTU，色度≤10度，菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大肠菌群为0MPN/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL，粪链球菌为0CFU/250mL，产气荚膜梭菌为0CFU/50mL。

氧气曝气步骤及锰砂过滤步骤为本发明的关键步骤，具体详述如下：

于步骤3)及步骤4)中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min，较佳为60min，该氧气曝气步骤中所使用的氧气浓度为60-100％，较佳为氧气浓度≥80％；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质，上述的具体条件设置为本发明为了保证除铁锰效果的特意设计，可以达到较佳的除铁锰效果。经过该氧气曝气步骤后，出水的菌落总数≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再进一步经过该锰砂过滤步骤后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。

在现有的饮用水除铁锰工艺装置中，通常只针对铁锰含量高的水有较好的去除效果。若水中铁锰含量低，则很难去除，即使去除，也难以保证去除完全，产品仍有可能在放置几个月以后出现小黑点和絮凝问题。因为水体中的锰原为可溶性锰，随着锰元素的多价位变化会形成可溶性盐，使其变得难以去除。针对这一问题，本发明特意设计了一种去除饮用水(特别是天然矿泉水)中铁锰的方法及装置，可防止出现由于锰元素的多价位变化而形成可溶性盐无法除去的问题，去除大部分铁锰后，可避免产品中小黑点的产生及未来经过若干月份之后，产品中未除尽的可溶性锰经过长时间氧化等化学作用出现黄色絮凝的问题。

本发明的该氧气曝气步骤及该锰砂过滤步骤，其作用原理如下：

本发明采用了曝气氧化，锰砂催化、吸附、过滤的除铁除锰原理，利用曝气装置将氧气溶于水中，进而将水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤将水中铁锰离子去除。

铁锰氧化反应式如下：

铁氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

锰氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本发明不仅对于高铁锰含量的原水去除效率明显，且针对进水存在一定铁锰含量，含量又不是过高的原水同样去除效果明显，例如对含铁量≤300ppb，含锰量≤30ppb的原水，经过该套工艺后可将锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。因此，除了除铁锰效果好以外，本发明还有广阔的适用范围，既可以适用于高铁锰含量水中铁锰的去除，也可以适用于低铁锰含量水中铁锰的去除。

于步骤5)中，该超滤步骤的截留分子量大于等于10000道尔顿。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。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)，经过该超滤步骤后，出水浊度＜0.3NTU，菌落总数≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。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锰砂过滤模块排出的水；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，并将其输入灌装机中；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。

另外，于该超滤步骤及该锰砂过滤步骤之间，还可以包括一超滤保护步骤，该超滤保护步骤包括顺序进行的一第二过滤步骤，一第二紫外杀菌步骤及一第三过滤步骤。该第二过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm，较佳的，该第二过滤步骤采用一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器；该第二紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线，较佳为265nm的紫外线；该第三过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm，较佳的，该第三过滤步骤采用一过滤孔径小于等于100μm的自清洗过滤器。在经过锰砂过滤步骤后，先经过第二过滤步骤、第二紫外杀菌步骤及第三过滤步骤后再进入超滤步骤，由此实现对超滤步骤中装置元件的保护：第二过滤步骤主要用于除去锰砂过滤后带入的颗粒杂质，第二紫外杀菌步骤进一步去除水体中经过锰砂过滤后带入的微生物，防止微生物被超滤截留后留在超滤膜上滋生，第三过滤步骤进一步去除水体中的颗粒杂质，以此达到保护后续超滤滤膜过滤元件的目的。

另外，于该超滤步骤后，将该饮用水排至该灌装机之前，还可以包括顺序进行的一第三紫外杀菌步骤、一臭氧杀菌步骤及一终端过滤步骤。该第三紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线，较佳为265nm的紫外线；该臭氧杀菌步骤采用浓度0.3±0.1ppm的臭氧；该终端过滤步骤的过滤孔径小于等于0.2μm。在超滤步骤后，再经过第三紫外杀菌步骤、臭氧杀菌步骤及终端过滤步骤后再进入灌装机，可以更好的保证最终产品质量：该第三紫外杀菌步骤的作用同样为减少水体中微生物含量，特别的，还可以降低后续臭氧的使用浓度，防止由于臭氧浓度过高而导致溴酸盐含量超标；该臭氧杀菌步骤中的臭氧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；终端过滤步骤采用耐臭氧过滤材质的除菌滤芯，滤除孔径大于0.2μm的细小杂质及微生物，进一步确保产品中无菌及最终水质的纯净、安全。具体而言，在终端过滤步骤采用的过滤器主要由2部分组成，过滤器罐体及过滤元件。该过滤为死端过滤(一进一出)，装在灌装机前，以防止微小固体颗粒(大于0.2μm)及微生物进入到产品中，滤芯采用PTFE材质的耐臭氧除菌滤芯，确保最后一道过滤的安全性，保证最终产品饮用水(饮用矿泉水)质量。

本发明的去除饮用水中铁锰的方法，可以使用如上所述的去除饮用水中铁锰的装置3来进行。

以上所述的，为本发明一较佳实施方式所提供的去除饮用水中铁锰的方法及装置，其中提供了一套完整的饮用水生产方法装置，可直接整套使用。但需要特别指出的是，本发明氧气曝气+锰砂过滤模块(步骤)，并非限制于结合上述方法中才可以使用，也可以结合于其他的现有技术中的饮用水生产方法和装置中，使其具有额外的更优的去除铁锰效果。

基于此，请参考图3，本发明还提供一种去除饮用水中铁锰的装置3a，设置于一饮用水生产线上，该去除饮用水中铁锰的装置3a包括：

顺序连接的一氧气曝气模块33a及一锰砂过滤模块34a；

其中，该氧气曝气模块33a为一氧气浓度60-100％的氧气曝气模块(氧气浓度较佳为≥80％)，该锰砂过滤模块34a中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。

该氧气曝气模块33a于使用时，保证40-70min的曝气时间(较佳为60min)，可以达到较佳的效果。经过该氧气曝气模块33a和该锰砂过滤模块34a后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。

该饮用水生产线可以包括过滤模块、紫外杀菌模块、超滤模块及臭氧杀菌模块等。本领域技术人员可以根据实际情况设置本发明的该去除饮用水中铁锰的装置(即该氧气曝气模块与该锰砂过滤模块的组合)的具体位置。例如，可以设置在紫外杀菌模块之后与超滤模块之前，但不作为限定。较佳的，在原料水输入该氧气曝气模块及该锰砂过滤模块之前，最好已经进行了初步的过滤与紫外杀菌，过滤了100μm以上的杂质以及使菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免过高的细菌霉菌在氧气曝气环节额外消耗氧气，以及过多的杂质对锰沙过滤模块造成堵塞。

基于此，本发明还提供一种去除饮用水中铁锰的方法，用于一饮用水生产线上，该去除饮用水中铁锰的方法包括：

顺序进行的一氧气曝气步骤及一锰砂过滤步骤；

其中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min(较佳为60min)，氧气浓度为60-100％(较佳为≥80％)；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质。

经过该氧气曝气步骤和该锰砂过滤步骤后，出水中的锰含量降至≤0.01ppm，铁含量降至≤0.01ppm。该饮用水生产线中的生产步骤，可以包括过滤步骤、紫外杀菌步骤、超滤步骤及臭氧杀菌步骤等。本领域技术人员可以根据实际情况设置本发明的该去除饮用水中铁锰的方法(即该氧气曝气步骤与该锰砂过滤模块的步骤)的具体使用位置，设置于上述的某两个步骤之间。例如，可以设置在紫外杀菌步骤之后与超滤步骤之前，但不作为限定。较佳的，在原料水进行该氧气曝气步骤及该锰砂过滤步骤之前，最好已经进行了初步的过滤与紫外杀菌，过滤了100μm以上的杂质以及使菌落总数≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免过高的细菌霉菌在氧气曝气环节额外消耗氧气，以及过多的杂质对锰沙过滤步骤中的过滤模块造成堵塞。

本发明的去除饮用水中铁锰的方法，可以使用如上所述的去除饮用水中铁锰的装置3a来进行。

与现有技术相比，本发明操作简单，不仅可用于去除铁锰含量较高的原水，亦可适用于去除存在一定铁锰含量却又不是很高的水质。对含铁量≤300ppb，含锰量≤30ppb的原水经过滤后，可使最终产品中的铁含量≤10ppb，锰含量≤7ppb，经比对验证，该铁锰含量(铁10ppb，锰7ppb)是防止产品出现黄色絮凝的临界点。本发明的最终产品饮用水(饮用矿泉水)可以达到如下品质：色度≤10度，并不呈现其他异色；浊度≤1NTU，无正常视力可见外来异物，且使用0.45μm滤膜进行抽滤后，膜片上无小黑点；pH在5.0-7.0之间，电导率100-450μs/cm，TDS＜350mg/L，臭氧残余24h后为0mg/L；铁＜0.1mg/L，锰＜0.007mg/L，溴酸盐＜0.008mg/L，菌落总数为0CFU/100mL，霉菌和酵母为0CFU/100mL，大肠菌群为0CFU/100mL，铜绿假单胞菌为0CFU/250mL。

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 (20)

1.一种去除饮用水中铁锰的装置，用于将一原水箱中的一原料水去除铁锰并过滤为一饮用水后输入至一灌装机，其特征在于，该去除饮用水中铁锰的装置包括：

从该原水箱至该灌装机依序配置的一第一过滤模块、一第一紫外杀菌模块、一氧气曝气模块、一锰砂过滤模块以及一超滤模块；

其中，该氧气曝气模块为一氧气浓度60-100％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。

2.根据权利要求1所述的去除饮用水中铁锰的装置，其特征在于，进一步包括一前置过滤模块，设置于该第一过滤模块之前，该前置过滤模块为一过滤孔径小于等于200μm的过滤模块。

3.根据权利要求1所述的去除饮用水中铁锰的装置，其特征在于，该第一过滤模块为一过滤孔径小于等于100μm的过滤模块。

4.根据权利要求1所述的去除饮用水中铁锰的装置，其特征在于，该第一紫外杀菌模块为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块。

5.根据权利要求1所述的去除饮用水中铁锰的装置，其特征在于，该超滤模块为截留分子量大于等于10000道尔顿的超滤模块。

6.根据权利要求5所述的去除饮用水中铁锰的装置，其特征在于，该超滤模块为截留分子量50000-80000道尔顿的超滤模块。

7.根据权利要求1所述的去除饮用水中铁锰的装置，其特征在于，于该超滤模块及该锰砂过滤模块之间，还包括一超滤保护模块，该超滤保护模块包括顺序连接的一第二过滤模块，一第二紫外杀菌模块及一第三过滤模块；该第二过滤模块为过滤孔径小于等于100μm的过滤模块，该第二紫外杀菌模块为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块，该第三过滤模块为过滤孔径小于等于100μm的过滤模块。

8.根据权利要求1所述的去除饮用水中铁锰的装置，其特征在于，于该超滤模块及该灌装机之间，还包括顺序连接的一第三紫外杀菌模块、一臭氧杀菌模块及一终端过滤模块；该第三紫外杀菌模块为紫外线波长200-280nm的紫外杀菌模块，该臭氧杀菌模块为臭氧浓度0.3±0.1ppm的臭氧杀菌模块，该终端过滤模块为过滤孔径小于等于0.2μm的过滤模块。

9.一种去除饮用水中铁锰的方法，用于将一原水箱中的一原料水去除铁锰并过滤为一饮用水后输入至一灌装机，其特征在于，该去除饮用水中铁锰的方法包括如下步骤：

1)从该原水箱中输出该原料水并进行一第一过滤步骤；

2)对步骤1)的产水进行一第一紫外杀菌步骤；

3)对步骤2)的产水进行一氧气曝气步骤；

4)对步骤3)的产水进行一锰砂过滤步骤：

5)对步骤4)的产水进行一超滤步骤，得到该饮用水；以及

6)将该饮用水排至该灌装机；

其中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min，氧气浓度为60-100％；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质。

10.根据权利要求9所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，进一步包括一前置过滤步骤，设置于该第一过滤步骤之前，该前置过滤步骤的过滤孔径小于等于200μm。

11.根据权利要求9所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，该第一过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm。

12.根据权利要求9所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，该第一紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线。

13.根据权利要求9所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，该超滤步骤的截留分子量大于等于10000道尔顿。

14.根据权利要求13所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，该超滤步骤的截留分子量为50000-80000道尔顿。

15.根据权利要求9所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，于该超滤步骤及该锰砂过滤步骤之间，还包括一超滤保护步骤，该超滤保护步骤包括顺序进行的一第二过滤步骤，一第二紫外杀菌步骤及一第三过滤步骤；该第二过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm，该第二紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线，该第三过滤步骤的过滤孔径小于等于100μm。

16.根据权利要求9所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，于该超滤步骤后，将该饮用水排至该灌装机之前还包括顺序进行的一第三紫外杀菌步骤、一臭氧杀菌步骤及一终端过滤步骤；该第三紫外杀菌步骤采用波长200-280nm的紫外线，该臭氧杀菌步骤采用浓度0.3±0.1ppm的臭氧，该终端过滤步骤的过滤孔径小于等于0.2μm。

17.根据权利要求9所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的去除饮用水中铁锰的装置来进行。

18.一种去除饮用水中铁锰的装置，设置于一饮用水生产线上，其特征在于，该去除饮用水中铁锰的装置包括：

顺序连接的一氧气曝气模块及一锰砂过滤模块；

其中，该氧气曝气模块为一氧气浓度60-100％的氧气曝气模块，该锰砂过滤模块中容置二氧化锰含量≥32％的锰砂。

19.一种去除饮用水中铁锰的方法，用于一饮用水生产线上，其特征在于，该去除饮用水中铁锰的方法包括：

顺序进行的一氧气曝气步骤及一锰砂过滤步骤；

其中，该氧气曝气步骤中的曝气时间为40-70min，氧气浓度为60-100％；该锰砂过滤步骤中使用二氧化锰含量≥32％的锰沙作为过滤介质。

20.根据权利要求19所述的去除饮用水中铁锰的方法，其特征在于，使用权利要求18所述的去除饮用水中铁锰的装置来进行。