CN108658293A - 一种天然矿泉水的高效处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然矿泉水的高效处理工艺，具体包括采集矿水、粗滤、精滤、超滤、消毒灭菌和灌装七个步骤，粗滤中使用了麦饭石颗粒、锰砂、火山石和椰壳活性炭四种过滤材料，最大限度吸附矿泉水中存在的重金属离子、胶体和有机物分子，精滤中采用石墨烯技术，去除矿泉水中的各类污染物，并杀灭或阻隔矿泉水中的各种病原菌，超滤中采用反渗透技术，进一步有效去除水中的溶解盐类、胶体、微生物和有机物等物质，最后结合臭氧和消毒剂对矿泉水进行消毒杀菌，杀灭矿泉水中的各种病原菌，防止矿泉水中的细菌危害人体的健康，本发明在对矿泉水进行处理时，处理效率高，过滤效果好，水质净化效果好。因此，本发明具有很高的社会效益和经济效益。

Description

一种天然矿泉水的高效处理工艺
技术领域
本发明属于饮用水制备技术领域，具体涉及一种天然矿泉水的高效处理工艺。
背景技术
天然矿泉水是从地下深处自然涌出的或者是经人工揭露的、未受污染的地下矿水。矿泉水在地层深部形成，其中含有一定量的矿物盐、微量元素或二氧化碳气体，作为饮用水，国家标准中规定的矿泉水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，其中必须有一项或一项以上达到界限指标的要求，其要求含量分别为（单位：mg/L）：锂、锶和锌均≥0.2，碘化物≥0.2，硒≥0.01，溴化物≥1.0，偏硅酸≥25，游离二氧化碳≥250，溶解性总固体≥1000。
随着人们生活水平的日益提高，矿泉水的销量亦逐年上升，同时人们对矿泉水的质量要求也越来越高。由于天然的矿泉水往往会受到外界环境的影响，含有大量的有机质，而且水中的铁离子通常都会超出国家标准，不适宜直接饮用，从人们的健康考虑，采集到天然矿泉水后，需要对其进行净化、过滤和杀菌等处理，以达到饮用标准，保证人们的饮用健康，现在的矿泉水处理工艺在对矿泉水进行处理时，往往存在处理效率偏低，水中的杂质和病菌去除不干净等问题，使得处理后的矿泉水中仍然含有一些不利于人体健康的成分。因此，研制开发一种处理效率高，过滤效果好，水质净化效果好的天然矿泉水的高效处理工艺是客观需要的。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种处理效率高，过滤效果好，水质净化效果好的天然矿泉水的高效处理工艺。
一种天然矿泉水的高效处理工艺，包括以下步骤：
①采集矿水：采集从地下深处自然涌出或人工揭露的未受污染的地下矿水；
②粗滤：将步骤①采集到的地下矿水以15～20m3/h的速度送入多介质过滤器进行过滤，多介质过滤器内的过滤材料从进水口到出水口依次是麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层；
③精滤：将经步骤②粗滤后的地下矿水以15～20m3/h的速度依次送入一级精滤器和二级精滤器进行过滤，一级精滤器内的过滤材料为单层石墨烯纳米片，二级精滤器内的过滤材料由重量百分比为40～70%的氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料和30～60%的石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成；
④超滤：将经步骤③处精滤后的地下矿水送入反渗透膜过滤器内进行超滤，反渗透膜过滤器内的反渗透膜的孔径为0.001～0.02um；
⑤消毒灭菌：先将步骤④得到的地下矿水依次通过臭氧杀菌器进行消毒杀菌，臭氧杀菌完成后，再将地下矿水送入二级杀菌器内，然后向二级杀菌器内投入消毒剂进行消毒灭菌30～60min，消毒剂包括以下重量份的原料：聚天冬氨酸10～20份、铝酸钙15～25份、茶叶15～20份、甘草10～15份、金银花10～20份、活性炭15～25份；
⑥灌装：将经过步骤⑤消毒灭菌后的地下矿水进行无菌灌装。
在步骤②中，麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层的厚度均为100～200mm。
在步骤③中，氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料中的超顺磁性纳米粒子为纳米氧化钇或纳米四氧化三铁，石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、石墨烯、氧化铝、硼玻璃和白云石按质量比1:0.5～1:0.5～1: 0.5～1: 0.5～1:0.5～1的比例烧制而成。
在步骤⑤中，消毒剂的投入量为2～3mg/L。
在步骤⑤中，消毒剂的制备方法为：以质量份计，先将茶叶15～20份、甘草10～15份和金银花10～20份放入紫砂锅中，加水没过5～10cm，大火煮沸后，小火煎煮2～3h，过滤留液得到滤液；然后将15～25份的活性炭加入到滤液中进行脱色处理，最后再将聚天冬氨酸10～20份、铝酸钙15～25份加入到滤液中，搅拌至完全溶解后即可制得消毒剂。
在步骤⑤中，对矿水进行臭氧杀菌时，应使矿水中臭氧含量达到0.01～0.1mg/L，对水的压强为1.1～1.5个标准大气压。
本发明产生的有益效果：本发明在对天然矿泉水进行处理时，先对矿泉水进行粗滤、精滤和超滤的三级过滤，粗滤中使用了麦饭石颗粒、锰砂、火山石和椰壳活性炭四种过滤材料，在最大限度吸附矿泉水中存在的重金属离子、胶体和有机物分子的同时, 调节矿泉水中的元素含量和水质PH值，使得矿泉水的元素含量更加丰富，口感更佳；精滤中采用石墨烯技术，去除矿泉水中的各类污染物，并杀灭或阻隔矿泉水中的各种病原菌；超滤中采用反渗透技术，选用孔径非常小的反渗透膜，进一步有效去除水中的溶解盐类、胶体、微生物和有机物等物质，最后结合臭氧和消毒剂对矿泉水进行消毒杀菌，进一步杀灭矿泉水中的各种病原菌，防止矿泉水中的细菌危害人体的健康，本发明在对矿泉水进行处理时，处理效率高，过滤效果好，水质净化效果好。因此，本发明具有很高的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例1所述的天然矿泉水的高效处理工艺，包括以下步骤：
①采集矿水：采集从地下深处自然涌出或人工揭露的未受污染的地下矿水；
②粗滤：将步骤①采集到的地下矿水以15m3/h的速度送入多介质过滤器进行过滤，多介质过滤器内的过滤材料从进水口到出水口依次是麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层，麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层的厚度均为100mm，其中麦饭石是源于《本草纲目》的一种矿物药石，经现代科学研究证明，麦饭石含有l0余种对人体有益的微量元素，并具有吸附水中杂质、矿化水质、具有调节水中元素含量和水质PH值的作用；锰砂具有去除水中的悬浮物质和固体颗粒的作用；火山石则具有活水、稳定水质和吸附重金属的作用；椰壳活性炭具有吸附力强，截污量大，抗油浸等作用；
③精滤：将经步骤②粗滤后的地下矿水以15m3/h的速度依次送入一级精滤器和二级精滤器进行过滤，一级精滤器内的过滤材料为单层石墨烯纳米片，单层石墨烯纳米片材料能有效吸附水中余氯等异味物质，多环芳烃、残留杀虫剂、除草剂、化学溶剂等残留有机污染物，以及铅、铬、汞等重金属污染物，二级精滤器内的过滤材料由重量百分比为40%的氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料和60%的石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成，该复合材料的作用是：具有良好抗菌效果的氧化石墨烯和超顺磁性纳米粒子相结合，充分发挥病原菌灭杀的作用，同时利用石墨烯增强硅藻瓷材料使过滤材料中的细微粒径形成“微孔道网络”，有效隔除体积较大的致病菌，能全面灭杀或阻隔病原菌，如大肠杆菌、霍乱菌、痢疾志贺氏菌、沙门氏菌、克雷白氏杆菌、血吸虫病原体等病原菌，氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料中的超顺磁性纳米粒子为纳米氧化钇，石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、石墨烯、氧化铝、硼玻璃和白云石按质量比1:0.5:0.5: 0.5: 0.5:0.5的比例烧制而成；
④超滤：将经步骤③处精滤后的地下矿水送入反渗透膜过滤器内进行超滤，反渗透膜过滤器内的反渗透膜的孔径为0.001um；
⑤消毒灭菌：先将步骤④得到的地下矿水依次通过臭氧杀菌器进行消毒杀菌，对矿水进行臭氧杀菌时，应使矿水中臭氧含量达到0.01mg/L，对水的压强为1.1个标准大气压，臭氧杀菌完成后，再将地下矿水送入二级杀菌器内，然后向二级杀菌器内投入消毒剂进行消毒灭菌30min，消毒剂的投入量为2mg/L，消毒剂包括以下重量份的原料：聚天冬氨酸10份、铝酸钙15份、茶叶15份、甘草10份、金银花10份、活性炭15份，消毒剂的制备方法为：以质量份计，先将茶叶15份、甘草10份和金银花10份放入紫砂锅中，加水没过5cm，大火煮沸后，小火煎煮2h，过滤留液得到滤液；然后将15份的活性炭加入到滤液中进行脱色处理，最后再将聚天冬氨酸10份、铝酸钙15份加入到滤液中，搅拌至完全溶解后即可制得消毒剂；
⑥灌装：将经过步骤⑤消毒灭菌后的地下矿水进行无菌灌装。
实施例2：
本实施例2所述的天然矿泉水的高效处理工艺，包括以下步骤：
①采集矿水：采集从地下深处自然涌出或人工揭露的未受污染的地下矿水；
②粗滤：将步骤①采集到的地下矿水以18m3/h的速度送入多介质过滤器进行过滤，多介质过滤器内的过滤材料从进水口到出水口依次是麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层，麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层的厚度为150mm，其中麦饭石是源于《本草纲目》的一种矿物药石，经现代科学研究证明，麦饭石含有l0余种对人体有益的微量元素，并具有吸附水中杂质、矿化水质、具有调节水中元素含量和水质PH值的作用；锰砂具有去除水中的悬浮物质和固体颗粒的作用；火山石则具有活水、稳定水质和吸附重金属的作用；椰壳活性炭具有吸附力强、截污量大，抗油浸等作用；
③精滤：将经步骤②粗滤后的地下矿水以18m3/h的速度依次送入一级精滤器和二级精滤器进行过滤，一级精滤器内的过滤材料为单层石墨烯纳米片，单层石墨烯纳米片材料能有效吸附水中余氯等异味物质，多环芳烃、残留杀虫剂、除草剂、化学溶剂等残留有机污染物，以及铅、铬、汞等重金属污染物，二级精滤器内的过滤材料由重量百分比为55%的氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料和45%的石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成，该复合材料的作用是：具有良好抗菌效果的氧化石墨烯和超顺磁性纳米粒子相结合，充分发挥病原菌灭杀的作用，同时利用石墨烯增强硅藻瓷材料使过滤材料中的细微粒径形成“微孔道网络”，有效隔除体积较大的致病菌，能全面灭杀或阻隔病原菌，如大肠杆菌、霍乱菌、痢疾志贺氏菌、沙门氏菌、克雷白氏杆菌、血吸虫病原体等病原菌，氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料中的超顺磁性纳米粒子为纳米四氧化三铁，石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、石墨烯、氧化铝、硼玻璃和白云石按质量比1:0.8:0.7: 0.6: 0.8:0.6的比例烧制而成；
④超滤：将经步骤③处精滤后的地下矿水送入反渗透膜过滤器内进行超滤，反渗透膜过滤器内的反渗透膜的孔径为0.01um；
⑤消毒灭菌：先将步骤④得到的地下矿水依次通过臭氧杀菌器进行消毒杀菌，对矿水进行臭氧杀菌时，应使矿水中臭氧含量达到0.06mg/L，对水的压强为1.3个标准大气压，臭氧杀菌完成后，再将地下矿水送入二级杀菌器内，然后向二级杀菌器内投入消毒剂进行消毒灭菌45min，消毒剂包括以下重量份的原料：聚天冬氨酸15份、铝酸钙20份、茶叶18份、甘草13份、金银花15份、活性炭20份，消毒剂的投入量为2.5mg/L，消毒剂的制备方法为：以质量份计，先将茶叶18份、甘草13份和金银花15份放入紫砂锅中，加水没过8cm，大火煮沸后，小火煎煮2.5h，过滤留液得到滤液；然后将20份的活性炭加入到滤液中进行脱色处理，最后再将聚天冬氨酸15份、铝酸钙20份加入到滤液中，搅拌至完全溶解后即可制得消毒剂；
⑥灌装：将经过步骤⑤消毒灭菌后的地下矿水进行无菌灌装。
实施例3：
本实施例3所述的天然矿泉水的高效处理工艺，包括以下步骤：
①采集矿水：采集从地下深处自然涌出或人工揭露的未受污染的地下矿水；
②粗滤：将步骤①采集到的地下矿水以20m3/h的速度送入多介质过滤器进行过滤，多介质过滤器内的过滤材料从进水口到出水口依次是麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层，麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层的厚度为200mm，其中麦饭石是源于《本草纲目》的一种矿物药石，经现代科学研究证明，麦饭石含有l0余种对人体有益的微量元素，并具有吸附水中杂质、矿化水质、具有调节水中元素含量和水质PH值的作用；锰砂具有去除水中的悬浮物质和固体颗粒的作用；火山石则具有活水、稳定水质和吸附重金属的作用；椰壳活性炭具有吸附力强、截污量大，抗油浸等作用；
③精滤：将经步骤②粗滤后的地下矿水以20m3/h的速度依次送入一级精滤器和二级精滤器进行过滤，一级精滤器内的过滤材料为单层石墨烯纳米片，单层石墨烯纳米片材料能有效吸附水中余氯等异味物质，多环芳烃、残留杀虫剂、除草剂、化学溶剂等残留有机污染物，以及铅、铬、汞等重金属污染物，二级精滤器内的过滤材料由重量百分比为70%的氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料和30%的石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成，该复合材料的作用是：具有良好抗菌效果的氧化石墨烯和超顺磁性纳米粒子相结合，充分发挥病原菌灭杀的作用，同时利用石墨烯增强硅藻瓷材料使过滤材料中的细微粒径形成“微孔道网络”，有效隔除体积较大的致病菌，能全面灭杀或阻隔病原菌，如大肠杆菌、霍乱菌、痢疾志贺氏菌、沙门氏菌、克雷白氏杆菌、血吸虫病原体等病原菌，氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料中的超顺磁性纳米粒子为纳米氧化钇，石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、石墨烯、氧化铝、硼玻璃和白云石按质量比1: 1: 1: 1: 1: 1的比例烧制而成；
④超滤：将经步骤③处精滤后的地下矿水送入反渗透膜过滤器内进行超滤，反渗透膜过滤器内的反渗透膜的孔径为0.02um；
⑤消毒灭菌：先将步骤④得到的地下矿水依次通过臭氧杀菌器进行消毒杀菌，对矿水进行臭氧杀菌时，应使矿水中臭氧含量达到0.1mg/L，对水的压强为1.5个标准大气压，臭氧杀菌完成后，再将地下矿水送入二级杀菌器内，然后向二级杀菌器内投入消毒剂进行消毒灭菌60min，消毒剂包括以下重量份的原料：聚天冬氨酸20份、铝酸钙25份、茶叶20份、甘草15份、金银花20份、活性炭25份，消毒剂的投入量为3mg/L，消毒剂的制备方法为：以质量份计，先将茶叶20份、甘草15份和金银花20份放入紫砂锅中，加水没过10cm，大火煮沸后，小火煎煮3h，过滤留液得到滤液；然后将25份的活性炭加入到滤液中进行脱色处理，最后再将聚天冬氨酸20份、铝酸钙25份加入到滤液中，搅拌至完全溶解后即可制得消毒剂；
⑥灌装：将经过步骤⑤消毒灭菌后的地下矿水进行无菌灌装。
上述实施例1～3的天然矿泉水的高效处理工艺在对天然矿泉水进行处理时，先对矿泉水进行粗滤、精滤和超滤的三级过滤，粗滤中使用了麦饭石颗粒、锰砂、火山石和椰壳活性炭四种过滤材料，在最大限度吸附矿泉水中存在的重金属离子、胶体和有机物分子的同时, 调节矿泉水中的元素含量和水质PH值，使得矿泉水的元素含量更加丰富，口感更佳；精滤中采用石墨烯技术，去除矿泉水中的各类污染物，并杀灭或阻隔矿泉水中的各种病原菌；超滤中采用反渗透技术，选用孔径非常小的反渗透膜，进一步有效去除水中的溶解盐类、胶体、微生物和有机物等物质，最后结合臭氧和消毒剂对矿泉水进行消毒杀菌，进一步杀灭矿泉水中的各种病原菌，防止矿泉水中的细菌危害人体的健康，本发明在对矿泉水进行处理时，处理效率高，过滤效果好，水质净化效果好。

Claims (6)

1.一种天然矿泉水的高效处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①采集矿水：采集从地下深处自然涌出或人工揭露的未受污染的地下矿水；
②粗滤：将步骤①采集到的地下矿水以15～20m3/h的速度送入多介质过滤器进行过滤，所述多介质过滤器内的过滤材料从进水口到出水口依次是麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层；
③精滤：将经步骤②粗滤后的地下矿水以15～20m3/h的速度依次送入一级精滤器和二级精滤器进行过滤，所述一级精滤器内的过滤材料为单层石墨烯纳米片，所述二级精滤器内的过滤材料由重量百分比为40～70%的氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料和30～60%的石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成；
④超滤：将经步骤③处精滤后的地下矿水送入反渗透膜过滤器内进行超滤，所述反渗透膜过滤器内的反渗透膜的孔径为0.001～0.02um；
⑤消毒灭菌：先将步骤④得到的地下矿水依次通过臭氧杀菌器进行消毒杀菌，臭氧杀菌完成后，再将地下矿水送入二级杀菌器内，然后向二级杀菌器内投入消毒剂进行消毒灭菌30～60min，所述消毒剂包括以下重量份的原料：聚天冬氨酸10～20份、铝酸钙15～25份、茶叶15～20份、甘草10～15份、金银花10～20份、活性炭15～25份；
⑥灌装：将经过步骤⑤消毒灭菌后的地下矿水进行无菌灌装。
2.根据权利要求1所述的一种天然矿泉水的高效处理工艺，其特征在于：在步骤②中，所述麦饭石颗粒层、锰砂层、火山石层和椰壳活性炭层的厚度均为100～200mm。
3.根据权利要求1所述的一种天然矿泉水的高效处理工艺，其特征在于：在步骤③中，所述氧化石墨烯-超顺磁性纳米复合材料中的超顺磁性纳米粒子为纳米氧化钇或纳米四氧化三铁，所述石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、石墨烯、氧化铝、硼玻璃和白云石按质量比1:0.5～1:0.5～1: 0.5～1: 0.5～1:0.5～1的比例烧制而成。
4.根据权利要求1所述的一种天然矿泉水的高效处理工艺，其特征在于：在步骤⑤中，所述消毒剂的投入量为2～3mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种天然矿泉水的高效处理工艺，其特征在于：在步骤⑤中，所述消毒剂的制备方法为：以质量份计，先将茶叶15～20份、甘草10～15份和金银花10～20份放入紫砂锅中，加水没过5～10cm，大火煮沸后，小火煎煮2～3h，过滤留液流液得到滤液；然后将15～25份的活性炭加入到滤液中进行脱色处理，最后再将聚天冬氨酸10～20份、铝酸钙15～25份加入到滤液中，搅拌至完全溶解后即可制得消毒剂。
6.根据权利要求1所述的一种天然矿泉水的高效处理工艺，其特征在于：在步骤⑤中，对矿水进行臭氧杀菌时，应使矿水中臭氧含量达到0.01～0.1mg/L，对水的压强为1.1～1.5个标准大气压。
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