CN109179748A - 一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种饮用水过滤工艺，具有能过滤溶解盐的效果。本发明公开了一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺，包括以下步骤，S01.粗过滤；S02.活性炭吸附；S03.精密过滤，进一步去除水体中微生物、悬浮物和细微颗粒杂质；S04.精密过滤，进一步取出原水中微生物、悬浮物和杂质；S05.纳滤溶解盐调节；S06.水温调节，通过纳滤获得的净化水存入储水容器内；S07.直接饮用水，通过饮水机供水设备向饮用水人们提供热水、温水、冷水供水，实现便捷供水；S08.饮用水消毒，采饮用水用紫外线或臭氧进行消毒，延长饮用水储藏时间；S09.工业饮用水，可灌装成桶装饮用水或直接用于食品、饮料加工。借助纳滤膜和检测设备的配合，选择合适的纳滤膜，保证了饮用水的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种饮用水过滤工艺，更具体地说，它涉及一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺。
背景技术
饮用水的生理功能，水是人体机体中含量最大的组成成分，约占体重的2/3。血液中90％以上是水。当机体内糖、脂肪贮存完全耗尽，蛋白质消耗50％，机体仍可勉强维持生命。但是，若在机体失水20％时，生命就无法维持。水是维持机体正常生理活动的重要物质之一，水对人体的重要性超过食物。水的生理功能主要包括：第一，水是人体基本组成成分，也是维持生命、保持细胞外形、构成各种体液所必需的物质。第二，水是营养素的溶剂，由于水具有很强的溶解性，能使各种有机物和无机物溶于水中，甚至一些脂肪和蛋白质也能在适当条件下分散于水中，构成乳浊液或胶体溶液。由于水的流动性强，可以作为肌体内各种物质的载体，对于各种营养物质消化、吸收、运输、代谢产物的运输与排泄起到了极其重要的作用。第三，水是生物体内生化反应的媒介，也是各种化学物质在体内正常代谢的保障，同时水本身也参与体内的化学反应。
当前饮用水安全状况，通常人们认为饮用水是透明的、成分简单、相对纯净是安全的，但事实则不然。随之工业、农业，尤其是化学工业的不断开发，自然和生态环境受到不同程度的影响，包括农药不规范使用造成的土地污染，矿产资源过度开发带来的重金属和放射性物质的污染，工业和交通废气排放造成的空气污染以及河流与地下水体的污染，大量的日用化学品通过各种渠道进入到水体中，并且形成化学品的累积；在饮用水处理过程中投加pH值调节剂(盐酸、氢氧化钠)、絮凝剂、助凝剂、化学消毒剂，饮用水在存储或输送过程中容易出现微生物二次污染，产生生物毒素进入到水体中，这些因素的叠加，使得饮用水的安全问题更加复杂化。
当前饮用水处理基本方法，生活饮用水处理方法，包括絮凝、沉淀、过滤和消毒处理，这些仅是初级的处理方式，对水体中的有毒有害化学品的去除效果甚微，在水体中仍然存在水处理用絮凝剂、助凝剂以及化学消毒剂等的有毒有害化学品的残留，并且也存在后续二次微生物污染等问题。面对饮用水安全问题，近些年来饮用水的深度处理得到了快速发展，最常用的现代处理方法是超精过滤(简称超滤)和反渗透。
上述的两种水处理方式：超滤仅能去除水体中高分子化合物、胶体、悬浮物，但不能去除低分子的化学有害物质和水体中的溶解盐；反渗透具有优异的水质净化能力，几乎仅有水才能通过反渗透膜，有95％以上溶解盐被截留，这样就会造成饮用水中的溶解盐几乎全部流失，并且水中的溶解盐又是人体矿物质的重要来源。基于上述情况，人们迫切希望能够寻找到一种既能高效净化水质，同时又能适当调节饮用水中的溶解盐的新方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺，具有调节饮用水溶解盐含量的效果。
本发明技术采用纳滤高效净化饮用水。纳滤，是一种介于超滤与反渗透之间的膜过程，纳滤常与反渗透组合应用于海水淡化、纯水制取、液体物质分离或提纯。纳滤膜孔径在1nm以上，一般1～2nm，主要去除一个纳米左右的溶质粒子，截留相对分子质量在200～1000，纳滤具有高效的饮用水净化功能，因此，通过纳滤工艺可获得高质量的净化饮用水。
本发明技术是采用纳滤工艺，实现对饮用水溶解盐含量的调整。纳滤膜的表面分离层为聚电解质所构成，因而对无机盐具有一定的脱除率。纳滤调节溶解盐：首先对原水水质进行科学评价，通过检测分析确定原水溶解盐含量水平，然后选择脱盐率合适的纳滤膜，纳滤膜的脱盐率决定着纳滤处理后饮用水中溶解盐的含量水平，纳滤膜的选择是非常关键的；在纳滤作业过程中，通过纳滤进水和出水电导率仪监测参数评定纳滤脱盐效果(水中的溶解盐与电导率参数具有一定的相关性)，调节和控制相关工艺参数，便可使纳滤过程饮用水溶解盐含量参数处于一定范围之内。
为实现上述技术目的，本发明提供了如下技术方案：一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺，包括以下步骤：
S01.粗过滤，借助过滤器滤芯介质表面截留原水水体中的容器、管道金属残渣或悬浮物、沉淀物等颗粒状杂质。
S02.借助活性炭吸附作用降低原水色度、异味、浊度以及部分有毒有害化学；活性炭具有其表面积越大，吸附能力就越强特性；活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。
S03.采用PP棉滤芯来过滤原水，进一步去除水体中微生物、悬浮物和细微颗粒杂质。PP棉滤芯是一种高效的过滤形式，具有杰出的化学兼容性,适用于强酸、强碱及有机溶剂的过滤。纳污能力强，使用寿命长，成本低等特点。
S04.根据原水溶解盐含量水平，选择脱盐率适合的纳滤膜；纳滤膜有脱盐率40％、70％、90％三大系列若干品种可供选择。
S05.借助纳滤膜具有透过部分溶解盐，同时在水体中又能存留部分溶解盐的特性，采用纳滤与电导率仪在线监控、调节技术相结合，因为水中溶解盐含量与水的电导率存在一定的比值关系，如此，根据原水、净化饮用水电导率参数值就可以换算出纳滤膜的脱盐率和净化水中的溶解盐含量范围，这样就可以实现饮用水中溶解盐含量的有效调整。同时，由于纳滤膜具有反渗透是的特性，因此，也有将纳滤称为“低压反渗透”，采用纳滤工艺可有效去除水中所有的微生物残留、不溶性物质、大分子有毒有害化学成分，实现高效净化并获得优质饮用水的目的。
S06.水温调节，通过纳滤获得的净化水存入储水容器内，可根据需要通过加热、热交换、冷却作用使饮用水分为热水、温水、冷水三种温度类型。
S07.直接饮用水，通过饮水机供水设备向饮用水人们提供热水、温水、冷水供水，实现便捷供水。
S08.饮用水消毒，采饮用水用紫外线或臭氧进行消毒，延长饮用水储藏时间。
S09.工业饮用水，可灌装成桶装饮用水或直接用于食品、饮料加工。
作为优选，所述步骤S05中，采用在线电导率仪检测原水的导电率。
通过采用上述技术方案，水中矿物质含量与水的电导率存在一定的比值关系，根据原水电导率值可以算出纳滤膜所需达到的脱盐率，因此可以选择合适的纳滤膜来保证水中溶解盐含量为最适范围。
综上所述，本发明取得了以下效果：
第一，饮用水安全关系到社会公众健康，人们若长期饮用存在安全隐患的饮用水，在暂短时间内对于体魄强壮的人员来讲是不会构成显著伤害的。但是，对于一些体质稍差饮水群体，例如老年人、孕妇、儿童、婴儿、患者等，他们抗御风险的能力很差，必然会造成健康危害或潜在危害。本发明专利采用纳滤高效净化可消除饮用水的安全隐患，不仅为老年人、孕妇、儿童、婴儿、患者等特殊群体提供饮水安全保障，同时也消除了公共饮水安全隐患。
第二，本发明专利，利用纳滤膜的表面分离层为聚电解质所构成，因而对无机盐具有一定的脱除率的特性，通过采用纳滤工艺与电导率在线监测控制技术，实现饮用水中溶解盐的调整，这是从饮用水的角度对第七大营养素矿物质进行摄入量的平衡，使饮用水中溶解盐含量更接近人体需要的浓度水平，从而提升了饮用水对人体生理功能的重要作用。
第三、此发明技术推广应用，必然带动纳滤膜新兴技术的发展。目前，由于人们一直关注纯水生产，纳滤膜应用有限。纳滤与反渗透相比具有工作压力低、溶解盐脱盐率可选择性、水处理水回收率高等特点，随之本发明技术的推广应用必然会带动纳滤膜的应用将越来越广泛。
第四、具有带动饮水设备产业发展的功能。该技术的主要应用对象是服务于公共场合直接饮用水设施。若按当前各类学校、医院、宾馆、企事业单位、工程作业单位、家庭饮用水等集体普及应用纳滤型饮水机，市场每年需求各种类型饮水机可高达100～100万台，按平均售价3000元/台，销售收入30～60亿；平均利润500元/台，净利润5～10亿元。
附图说明
图1为本实施例中用于表现整体流程的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺，是一项水质符合国家GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》生活饮用水的深度处理。
如图1所示，处理工艺过程包括以下步骤：
S01.粗过滤，粗过滤是一种正向过滤，借助过滤器滤芯介质表面截留原水水体中的容器、管道金属残渣或悬浮物、沉淀物等颗粒状杂质，有效保护活性碳维持更好的吸附效果；过滤滤芯是安装在壳体中的，滤芯与壳体组成过滤器。当连续作业达到24小时后可反向冲洗20min～30min清除滤芯截面截留污物，恢复过滤能力。
S02.借助活性炭吸附作用降低原水色度、异味、浊度以及部分有毒有害化学；活性炭具有其表面积越大，吸附能力就越强特性；活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；采用烧结活性炭，烧结活性炭安装在活性炭壳体中构成活性炭吸附柱。为保持活性炭良好的吸附性能，当活性炭吸附连续作业达到24小时后可反向冲洗10min、然后正向冲洗5min清除活性炭表面吸附的污物，恢复其吸附能力。为保证活性炭的有效吸附性，活性炭不得与含氯物质、油脂、蛋白质等物质接触。
S03.采用PP棉滤芯过滤原水，进一步去除水体中微生物、悬浮物和细微颗粒杂质，为纳滤过程提供安全运行保障；PP棉滤芯是一种高效的过滤形式，具有杰出的化学兼容性,适用于强酸、强碱及有机溶剂的过滤。纳污能力强，使用寿命长，成本低等特点。
S04.纳滤膜脱盐率有40％、70％、90％三种类型，根据原水溶解盐含量水平，选择脱盐率适合的纳滤膜。水中矿物质含量与水的电导率存在一定的比值关系，根据原水电导率值可以算出纳滤膜所需达到的脱盐率，因此，可以选择合适的纳滤膜来保证水中溶解盐含量为最适范围。
S05.借助纳滤膜具有透过部分溶解盐，同时又能存留部分溶解盐的特性，采用纳滤与电导率仪在线监控、调节技术相结合，因为水中溶解盐含量与水的电导率存在一定的比值关系，根据原水、净化饮用水电导率参数值，可以换算出纳滤膜的脱盐率和净化水中的溶解盐含量范围，这样就可以实现饮用水中溶解盐含量的有效调整。参照国家GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》溶解性总固体(mg/L)1000、总硬度(以CaCO3计，mg/L)450，设定饮用水溶解性总固体、总硬度参数值。
由于纳滤膜具有反渗透是的特性，因此，也有将纳滤称为“低压反渗透”，采用纳滤净化饮用水，与反渗透处理相比较所获得的净化水质相接近。因此纳滤可以高效去除农残、化学工业品、水处理中应用的絮凝剂、助凝剂、消毒剂、微生物、各类悬浮物及杂质，并且适当去除水中石灰质类矿物质，降低饮用水硬度，最终获得优质、安全的净化饮用水，实现饮用水的高效净化。
采用纳滤净化饮用水，在通量一定时纳滤所需要的外界压力为0.5～1.5Mpa，远远低于反渗透；而在压力相同的条件下，其通量远远大于反渗透。这就充分显示纳滤具有操作压力低、通量高、节能、高效、经济实用的特性。
S06.通过纳滤工艺获得的净化水存入储水容器内，可根据需要通过加热、热交换、冷却作用使饮用水分为热水、温水、冷水三种温度类型。
S07.通过饮水机供水设备向饮用水人们提供热水、温水、冷水供水，实现便捷供水。
S08.采饮用水用紫外线或臭氧进行消毒，延长饮用水储藏时间。
S09.工业饮用水，可灌装成桶装饮用水或直接用于食品、饮料加工。
在上述的实施步骤S04、S05中，提供专业水准的纳滤膜使用手册，在手册中详细规范纳滤膜的使用、安装、储藏、生产操作、CIP清洗、消毒等一系列操作；在S01、S02、S03、S06、S07、S08、S09中，均按厂家提供的常规的设备使用说明书操作。
Claims (3)
1.一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S01.粗过滤，借助过滤器滤芯介质表面截留原水水体中的容器、管道金属残渣或悬浮物、沉淀物等颗粒状杂质；
S02.活性炭吸附，借助活性炭吸附作用降低原水色度、异味、浊度以及部分有毒有害化学；
S03.精密过滤，进一步取出原水中微生物、悬浮物和杂质；
S04.选择纳滤膜，根据原水溶解盐含量水平，选择脱盐率适合的纳滤膜；
S05.盐分调节，借助纳滤膜去除水中部分矿物质和溶解盐；
S06.水温调节，将通过纳滤工艺获得的净化水存入储水容器内，通过加热、热交换和冷却作用使饮用水分为热水、温水和冷水；
S07.通过饮水机供水设备向饮用水人们提供热水、温水、冷水供水；
S08.采饮用水用紫外线或臭氧进行消毒，延长饮用水储藏时间；
S09.工业饮用水，可灌装成桶装饮用水或直接用于食品、饮料加工。
2.根据权利要求1所述的一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺，其特征在于：所述步骤S04中，采用在线电导率仪检测原水的导电率。
3.根据权利要求2所述的一种应用纳滤膜的饮用水过滤工艺，其特征在于：所述步骤S03中，采用PP棉滤芯来过滤原水。
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