CN109293101A - 联合膜过滤中央直饮水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述联合膜过滤中央直饮水处理系统，其创造性的发明体现在于:一是设计的由超滤或/及纳滤或/及反渗透装置组成的联合膜过滤装置，可生产出安全、健康双重保证的直饮水，即它在去除水中有害物质以确保饮水安全的同时，也保留了满足人体长期健康饮用所需的常、微量元素(矿物质)；二是设计将联合膜过滤装置的进水与浓水管路彼此串联形成一个闭环回路，以满足联合膜过滤装置污堵后的在线、循环化学清洗；三是设计采用臭氧+紫外线联合杀菌消毒技术，为直饮水在储存、输送及饮用过程中提供了进一步的安全、健康保证；四是设计了仿若血液在人体循环流动的直饮水循环输送与回水处理模式，更是确保了直饮水的鲜活。

Description

联合膜过滤中央直饮水处理系统

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及联合膜过滤中央直饮水处理系统。

背景技术

目前市面上流行的饮用净水处理系统(设备)，主要有以下三种机型:超滤机(选配单一超滤膜)、纳滤机(选配单一纳滤膜)及反渗透机(选配单一反渗透膜)。

如下分列这三种机型在饮用净水处理方面的功能特点及使用局限性：

1、超滤机

能有效滤除水中的悬浮物、色度、异味、细菌、病毒、有机物(农药、洗涤剂、化工废液、动植物腐烂尸体)、重金属离子等有害物质，而对水中的溶解性固体(比如钙离子、镁离子、铁离子、锰离子、钠离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、偏硅酸根离子、硫酸根离子、氯离子等)、余氯、氯消毒负产物及放射性物质均没有去除作用，透过水中的理化性指标、毒理学指标及放射性指标基本保留自来水原有的水质特征，所以超滤机仅适用于水质条件本就很好的矿泉水、山泉水处理以及对低或中等溶解性固体、低或中等硬度的自来水进行深度净化而获得直饮水，由此可见，选配单一超滤膜的超滤机，具有相当明显的使用局限性。

2、纳滤机

仍可像超滤机一样去除且更优去除水中的有害物质，但却对水中二价及以上价态离子如钙、镁、铁、锰及硫酸根等离子)具有98％以上的去除率，水中的离子结构遭到失衡性破坏而偏离人体的接受度，所以，采配单一纳滤膜的纳滤机，同样具有使用的局限性。

3、反渗透机

能滤除水中除水及气体以外的其它所有杂质，透过水即为纯水，但因纯水中不含有满足人体长期、健康饮用所必需的常、微量元素(矿物质)，所以，选配单一反渗透膜的反渗透机，同样具有使用的局限性。

综上所述，目前市面上所流行的以上三款单一功能的饮用净水处理系统(设备)，均存在这样那样的缺陷，人们的饮水安全、健康问题，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是：提供联合膜过滤中央直饮水处理系统，用以克服上述现有技术中的缺陷。

本发明所采用的技术解决方案是：

设计依次相连的前置预处理系统、联合膜过滤系统及供水系统来组成联合膜过滤中央直饮水处理系统，就能克服市面上流行的各种单一功能的饮用净水处理系统(设备)所存在的技术缺陷而生产出安全、健康双重保证的直饮水，各系统功能特点及硬件设备配置在于：

1、前置预处理系统

功能在于进一步降低原水的浊度、余氯及SDI等值，以确保联合膜过滤装置的进水要求。

硬件设备包括依次连通的原水箱、缺水保护液位开关、前置过滤器、原水泵、电导率仪、流量计、自动砂滤器、自动炭滤器、原水进水电磁阀及二级炭滤器。

2、联合膜过滤系统

所述联合膜过滤系统，是本发明核心技术所在，其功能在于制取安全、健康双重保证的直饮水。

进一步的，联合膜过滤系统由超滤或/及纳滤或/及反渗透装置串联组合而成，即超滤装置的浓水侧出水口通过加药精滤器及高压泵与纳滤或/及反渗透装置的入水口串连而成原水的输送、增压及排放通道。

进一步的，所述超滤装置的超滤水侧出水口与纳滤或/及反渗透装置的纯水侧出水口连通汇集成直饮水，直饮水水质(以电导率值来表征)，可以通过调节超滤装置的超滤水侧出水口调节阀的开度来调节。

进一步的，所述纳滤或/及反渗透装置的浓水侧出水口与超滤装置的入水口连通形式闭环停机、在线、循环化学清洗通道。

硬件设备包括超滤或/及纳滤或/及反渗透装置、加药精滤器、低压保护开关、高压泵、高压保护开关、浓水冲洗电磁阀、直饮水电导率仪、直饮水流量计、直饮水超标排放兼冲洗电磁阀、直饮水进水电磁阀等。

3、供水系统

功能在于实现直饮水的储存、杀菌消毒、输送及回水处理。

硬件设备包括直饮水箱、满水保护液位开关、缺水保护液位开关、空气呼吸器、臭氧发生器、臭氧混合泵、紫外线消毒器、直饮水泵、压力变送器或高压保护开关、各用水终端及回水过滤器等。

本发明的突出有益效果是：

1、联合膜过滤系统

⑴联合膜过滤思路的形成

鉴于市面上传统的饮用净水处理系统(设备)，膜过滤装置中膜的选配，都是在超滤膜、纳滤膜及反渗透膜三者中选其一，即选配单一型号的膜，势必会导致其在饮用净水处理方面，存在各自的应用局限性。而本专利所述的联合膜过滤装置，则是充分利用了超滤、纳滤及反渗透膜各自的功能特点，取长补短，以超滤或/及纳滤或/及反渗透联合膜过滤的方式，很好地解决了“去除与保留”矛盾，即在去除水中有害物质而解决了饮水安全问题的同时，也保留了满足人体长期及健康饮用所必需的常、微量元素(矿物质)。

⑵联合膜过滤膜的选型、配比计算依据及运行调控

首先，通过各地区原水水质报告(基础水质指标)及处理后目标水质——直饮水水质指标(引用标准:《中华人民共和国城镇建设行业标准——饮用净水水质标准》(CJ94-2005)及世界卫生组织推荐的人类最佳饮水标准)，理论计算出联合膜过滤装置中超滤膜或/及纳滤膜或/及反渗透膜的选型及配比，以指导联合膜过滤装置的制造，待装置投入实际运行，再借助流量计、电导率仪表指示，通过调节超滤装置超滤水侧出水口调节阀的开度(即调节超滤水与纳滤或/及反渗透纯水的配比)来实现直饮水水质及量的精准调控。

⑶辅助化学清洗回路设计

在不需要另增化学清洗系统的情况下，通过巧妙的系统设计，即将纳滤或/及反渗透装置的浓水侧出水口与超滤装置的入水口连通形成一个闭环通道，以实现对运行一段时间污堵后的超滤或/及纳滤或/及反渗透联合膜过滤装置实施停机、在线、循环化学清洗，有利于延长膜的使用寿命及降低运行成本。

2、直饮水储存与杀菌消毒

⑴直饮水储存

市面上的传统中央直饮水处理设备，大多是釆用未经无菌处理的普通材质的不锈钢水箱或塑胶水箱来储存直饮水，直饮水在储存过程中的二次污染在所难免，而本专利所述的直饮水箱，则是采用经无菌处理的304不锈钢材质，而且密封性能好，顶部加装的空气呼吸器，彻底避免了带有尘埃、细菌及病毒的空气未经过滤就直接进入直饮水箱。

⑵杀菌消毒

由于市场上传统的饮用净水处理系统(设备)，大多都是将属于工业应用的超滤机、纳滤机及反渗透纯水机直接生搬硬套应用到饮用净水处理领域，不仅生产的饮用净水难以达到饮水的安全、健康双重标准，而且多未采取有效的杀菌消毒措施，即使有，也只是进行了单一的紫外线杀菌消毒处理，而本专利所述，则是在紫外线处理的基础上，还增设了臭氧杀菌消毒装置，即采用了臭氧+紫外线联合杀菌消毒技术并辅以持续、循环的系统运行模式，为直饮水在储存、输送及饮用过程中提供了进一步的安全、健康保障。

3、直饮水输送

直饮水箱中的直饮水通过直饮水泵增压后，经饮用卫生级输水管路输送至直饮水机、桶装水灌装设备、住宅用水点后，余水再通过回水处理器后回到直饮水箱，如此连续、循环的输水方式，仿若血液在人体内一样循环流动，彻底消除了直饮水在输水系统中长久停留形成死水所带来的一切负面危害，确保了用户饮用到真正意义的安全、健康且鲜活的直饮水。

附图说明

图1是本实施例提供的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种联合膜过滤中央直饮水处理系统，包括由依次连通的前置预处理系统、联合膜过滤系统及供水系统组成，其特殊之处在于:

1、前置预处理系统

由依次连通的原水箱、缺水保护液位开关、前置过滤器、原水泵、电导率仪、流量计、自动砂滤器、自动炭滤器、原水进水电磁阀及二级炭滤器组成前置预处理系统。

2、联合膜过滤系统

由超滤或/及纳滤或/及反渗透装置串联组合而成联合膜过滤系统。

优选的，由超滤装置的浓水侧出水口通过加药精滤器及高压泵与纳滤或/及反渗透装置的入水口串连而成原水的输送、增压及排放通道。

优选的，超滤装置的超滤水侧出水口与纳滤或/及反渗透装置的纯水侧出水口连通汇集成直饮水，直饮水水质(以电导率值来表征)，可以通过调节超滤装置的超滤水侧出水口调节阀的开度来调节。

优选的，纳滤或/及反渗透装置的浓水侧出水口与超滤装置的入水口连通形成一个闭环停机、在线、循环化学清洗通道。

优选的，联合膜过滤系统由依次连通的超滤或/及纳滤或/及反渗透装置、加药精滤器、低压保护开关、高压泵、高压保护开关、浓水冲洗电磁阀、直饮水电导率仪、直饮水流量计、直饮水超标排放兼冲洗电磁阀、直饮水进水电磁阀等设备所组成。

3、供水系统

由直饮水箱、杀菌消毒设备、直饮水输送泵及回水处理器组成。

优选的，直饮水箱上设置有满水保护液位开关、缺水保护液位开关及空气呼吸器。

优选的，直饮水箱依次闭环连通有臭氧发生器、臭氧混合泵、紫外线消毒器、直饮水泵、压力变送器或高压保护开关、各用水终端及回水过滤器等。

具体的：

1、原水进水总阀F1：用作手动打开/关闭原水进水通道。

2、原水箱：用作储存原水并消除原水供给管网压力波动给中央直饮水处理系统稳定运行所造成的不利影响。

3、浮球阀：用作原水的自动补给或中断。

4、原水箱缺水保护液位开关：用作采掘原水箱缺水保护液位信号Y1。

当原水箱液位低于设定的缺水保护液位时，液位开关触发，程序控制器(PLC)旋即接收到该缺水保护信号Y1而发出声、光报警，同时指令原水泵及与之相关的电气设备进入缺水保护停运状态，当液位上升超过设定回差时，报警解除，原水泵及与之相关的电气设备也都将重新恢复运行或转入正常待机状态。

5、原水箱排空阀F2：用作原水箱检修时的排空或排放原水箱清洗废水。

6、原水箱出水阀F3：用作手动打开/关闭原水箱出水通道。

7、前置过滤器：用作过滤来自自来水管网及井水中的大颗粒机械杂质。

8、前置过滤器排污阀F4：用作对前置过滤器进行定期手动排污。

9、原水泵进水阀F5：用作手动打开/关闭原水泵进水通道。

10、原水泵：用作原水增压。

11、原水泵出水调节阀F6：用作手动调节原水泵的出水流量及压力。

12、原水泵出水压力表P1：用作指示原水泵出水压力，亦即自动砂滤器的进水压力。

13、原水电导率探头S1：用作采掘原水电导率信号并输送给智能控制器，以在线显示原水电导率值。

14、原水流量计探头G1：用作采掘原水流量信号并输送给程序控制器(PLC)，以在线显示原水的瞬时流量及累计流量。

15、自动砂滤器进水阀F7：用作手动打开/关闭自动砂滤器进水通道。

16、自动砂滤器：用作过滤原水中的悬浮物及胶体杂质。

17、自动砂滤器出水压力表P2：指示自动砂滤器出水压力，亦即自动碳滤器的进水压力。

18、自动炭滤器：用作过滤及吸附原水中的余氯、色味、大分子有机物及重金属离子。

19、自动碳滤器出水压力表P3：指示自动炭滤器的出水压力，亦即二级炭滤器的进水压力。

20、自动炭滤器出水阀F8：用作手动打开/关闭自动炭滤器出水通道。

21、自动砂、炭滤器旁通阀F9：用作自动砂、炭滤器故障待修时，手动打开该旁通阀，以满足系统应急制水要求。

22、自动砂滤器冲洗信号C1：向程序控制器(PLC)给出自动砂滤器冲洗信号(此种情况下只启动原水泵)。

23、自动炭滤器冲洗信号C2：向程序控制器(PLC)给出自动炭滤器冲洗信号(此种情况下只启动原水泵)。

24、原水进水电磁阀：用作自动打开/关闭联合膜过滤装置的进水通道。自动运行时，受程序控制器(PLC)控制开/闭，其设置目的还在于，防止中央直饮水处理系统停运期间原水从纳滤或/及反渗透浓水排放阀直排入地沟。

25、进水电磁阀旁通阀F10：用作进水电磁阀故障时，手动开闭进水电磁阀的进水旁路，以满足应急制水要求。

26、二级炭滤器：用作对原水进行增强性过滤及吸附。

27、二级炭滤器出水压力表P4：用作指示二级炭滤器的出水压力，亦即超滤器的进水压力。

28、化学清洗止回阀ZF1：用作联合膜过滤装置化学清洗时，防止化学清洗液倒流至自动炭滤器及其它前级设备。

29、超滤装置：用作生产超滤水。通过调控超滤装置的产水与后级纳滤或/及反渗透装置的产水配比，让直饮水含有适应人体长期且安全、健康饮用所必须的常、微量元素(矿物质)。

30、超滤产水调节阀F11：用作调节超滤装置的产水流量。

31、超滤装置浓水出口压力表P5：用作指示超滤装置的浓水压力，亦即加药精滤器的进水压力。

32、加药精滤器(有待下一步申报的又一专利产品)：用作向纳滤或/及反渗透装置的进水中投加食品安全卫生级阻垢剂兼对纳滤或/及反渗透装置的进水进行精密保安滤。

33、加药精滤器出水压力表P6：用作指示加药精滤器的出水压力，亦即高压泵的进水压力。

34、高压泵低压保护开关Pd：用作采掘高压泵进水低压保护信号Pd。

当高压泵的进水压力低于设定的欠压保护压力时，欠压保护开关触发，程序控制器(PLC)旋即接收到高压泵进水欠压保护信号Pd而发出声、光报警，同时指令高压泵进入欠压保护停运状态，当高压泵的进水压力上升超过设定回差时，报警解除，高压泵也将重新恢复运行或转入正常待机状态。

35、高压泵：用作对纳滤或/及反渗透装置的进水增压。

36、高压泵出水调节阀F12：用作调节高压泵的出水流量及压力，高压泵受智能控制器的控制而与中央直饮水处理系统同步启/停。

37、高压泵出水止回阀ZF2：用作防止高压水倒流。

38、高压泵出水压力表P7：用作指示高压泵的出水压力，亦即纳滤或/及反渗透装置的进水压力。

39、高压泵出水超压保护开关Pg：用作采掘高压泵出水超压保护开关信号Pg。

当高压泵的出水压力高于设定的超压保护压力时，超压保护开关触发，程序控制器(PLC)旋即接收到高压泵出水超压保护信号Pg并发出声、光报警，同时指令高压泵进入超压保护停运状态，当高压泵的出水压力下降超过设定回差时，报警解除，高压泵也将重新恢复运行或转入正常待机状态。

40、纳滤或/及反渗透装置：用作制取纳滤或/及反渗透纯水。其产水与超滤装置的产水进行调配后，可使生产的直饮水含有适应人体长期且安全、健康饮用所必须的常、微量元素矿物质)。

41、纳滤或/及反渗透装置浓水压力表P8：用作指示纳滤或/及反渗透装置的浓水压力。

42、浓水调节阀F13：用作调节纳滤或/及反渗透装置的浓水压力及浓水排放流量。

43、冲洗电磁阀调节阀F14：用作调节冲洗电磁阀的冲洗流量，避免冲洗水量太大致使高压泵出现低压报警。

44、冲洗电磁阀：用作纳滤或/及反渗透装置开机、关机以及每运行一段时间后的定期冲洗。冲洗间隔及冲洗时间参数，均可通过程序控制器(PLC)来设定并由程序控制器(PLC)自动启动及完成。

45、直饮水电导率探头S2：用作采掘超滤或/及纳滤或/及反渗透联合膜过滤装置汇集产水(直饮水)的电导率信号并输送给程序控制器(PLC)，以在线显示直饮水的电导率值。当直饮水在线电导率值超过设定值时，程序控制器(PLC)将指令直饮水超标排放电磁阀自动打开，对超标直饮水进行排放；当直饮水电导率值降至设定值后，程序控制器(PLC)将指令直饮水超标排放电磁阀自动关闭。

46、超标排放电磁阀调节阀F15：用作手动调节超标排放电磁阀的排放流量，化学清洗时，关闭该阀以防止循环化学清洗液排放。

47、超标排放电磁阀：受直饮水电导率信号及程序控制器(PLC)控制，对超标直饮水实施超标排放，同时也与冲洗电磁阀联动，即在开机及停机时，与冲洗电磁阀同步开启/关闭。

48、直饮水电磁阀：用作自动打开/关闭直饮水通路，该电磁阀受程序控制器(PLC)的控制并接受其后两个条件而打开或关闭，一是与高压泵联动，即随高压泵的启动而打开，随高压泵的停运而关闭；二是随超标排放电磁阀打开而关闭，随超标排放电磁阀的关闭而打开。

49、直饮水电磁阀旁通阀F16：当直饮水电磁阀出现故障时，通过手动打开该阀来开启直饮水出水通路。

50、直饮水流量计探头G3：用作采掘超滤或/及纳滤或/及反渗透联合膜过滤装置汇集产水(直饮水)的流量信号并输送给程序控制器(PLC)，以在线显示直饮水的瞬时及累计流量。

51、直饮水箱进水阀F17：用作打开或关闭直饮水箱进水通道，主要用于化学清洗时关闭该阀，以防止清洗液流入直饮水箱。

52、直饮水箱：用作储存直饮水。

53、直饮水箱满水保护液位开关：用作采掘直饮水箱满水保护液位信号Y2。

当直饮水箱液位高于设定的满水保护液位时，液位开关触发，程序控制器(PLC)旋即接收到该满水保护信号Y2而发出声、光报警，同时指令原水泵及与之相关的电气设备进入满水保护停运状态，当液位下降超过设定回差时，报警解除，原水泵及与之相关的电气设备也都将重新恢复运行或转入正常待机状态。

由此可见，在实际应用中，这个满水保护液位开关，就起到一个给制水系统发出启/停指令的重要作用，其它保护开关及检测探头，都是在为该指令保驾护航。

54、直饮水箱缺水保护液位开关：用作采掘直饮水箱缺水保护信号Y3，以通过电气控制实现对后级直饮水泵及杀菌消毒设备提供缺水保护。

当直饮水箱液位低于设定的缺水保护液位时，液位开关触发，程序控制器(PLC)旋即接收到该缺水保护信号Y3而发出声、光报警，同时指令直饮水泵及杀菌消毒设备进入缺水保护停运状态，当液位上升超过设定回差时，报警解除，直饮水泵及杀菌消毒设备也都将重新恢复运行或转入正常待机状态。

55、直饮水箱出水阀F18：用作打开/关闭直饮水箱出水通道。

56、臭氧发生器：用作制备消毒所需臭氧。

57、臭氧混合泵进水调节阀F19：用作调节臭氧混合泵进水流量及压力。

58、臭氧混合泵：用作将臭氧与水进行充分混合，以提高臭氧对直饮水的杀菌消毒效率。

59、臭氧阀F20：用作臭氧设备及管道检修时关闭该阀。

60、臭氧止回阀ZF3：防止臭氧水倒流入臭氧发生器内。

61、直饮水箱空气呼吸器：用作过滤进入直饮水箱中的空气，呼吸口引接至户外，以防排放的残余臭氧危及人身安全。

62、直饮水箱排空阀F21：用作直饮水箱检修时的排空或排放直饮水箱清洗废水。

63、紫外线消毒器：用作直饮水的紫外线杀菌消毒。

64、直饮水泵进水阀F22：用作打开/关闭直饮水泵进水通道。

65、直饮水泵：用作输送直饮水到各用水终端并实现直饮水的循环、回流处理。

66、直饮水泵出水阀F23：用作打开/关闭直饮水泵的供水通路。

67、直饮水泵压力变送器PY：用作采掘直饮水泵供水压力变送信号PY，配合变频器实现直饮水的恒压变频器供水。对于小型或低端系统，也可采用压差式供水方式。

68、直饮水压力表P9：用作指示直饮水的供水压力。

69、饮水机、灌装机、自动售水机及小区住宅饮水龙头，均可成为本系统的用水终端。

70、回水调节阀F24：用作调节直饮水的回水流量及压力。

71、回水压力表P10：用作指示回水的压力，亦即一级回水炭滤器的进水压力。

72、一级回水炭滤器：用作吸附及过滤回水中的细菌、病毒及改善口感。

73、一级回水炭滤器出水压力表P11：用作指示一级回水炭滤器的出水压力，亦即二级回水精滤器的进水压力。

74、二级回水精滤器出水压力表P12：用作指示二级回水精滤器的出水压力，亦即回水返回直饮水箱的压力。

75、纳滤或/及反渗透装置浓水侧化学清洗阀F25：用作化学清洗时，打开此阀以建立停机、循环、在线化学清洗回路。

76、电控箱：用作满足自动运行的电气控制需要。

77、机架：用作架设系统净水设备、泵、管阀、电控箱及控制与动力电缆。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.联合膜过滤中央直饮水处理系统，包括依次相连的前置预处理系统、联合膜过滤系统及供水系统；

所述联合膜过滤系统由超滤或/及纳滤或/及反渗透装置组成；所述超滤装置的浓水侧出水口与纳滤或/及反渗透装置的入水口连通；所述超滤装置的超滤水侧出水口与纳滤或/及反渗透装置的纯水侧出水口连通；所述纳滤或/及反渗透装置的浓水侧出水口与超滤装置的入水口连通。

2.根据权利要求1所述的联合膜过滤中央直饮水处理系统，其特征在于：所述前置预处理系统包括依次连通的原水箱、缺水保护液位开关、前置过滤器、原水泵、电导率仪、流量计、自动砂滤器、自动炭滤器、原水进水电磁阀及二级炭滤器。

3.根据权利要求1所述的联合膜过滤中央直饮水处理系统，其特征在于：所述超滤装置的浓水出水口与纳滤装置或/及反渗透装置的入水口之间设置有加药精滤器及高压泵。

4.根据权利要求3所述的联合膜过滤中央直饮水处理系统，其特征在于：所述高压泵的进、出水侧设置有低压保护开关及高压保护开关；纳滤或/及反渗透装置的浓水出水口设置有自动冲洗电磁阀；直饮水管路上设置有直饮水电导率仪、直饮水流量计、直饮水超标排放兼冲洗电磁阀、直饮水进水电磁阀。

5.根据权利要求1所述的联合膜过滤中央直饮水处理系统，其特征在于：所述供水系统包括依次闭环连通的直饮水箱、用水点和回水过滤器。

6.根据权利要求5所述的联合膜过滤中央直饮水处理系统，其特征在于：所述直饮水箱上设置有满水保护液位开关、缺水保护液位开关及空气呼吸器。

7.根据权利要求6所述的联合膜过滤中央直饮水处理系统，其特征在于：所述直饮水箱出水口上连通有臭氧发生器、臭氧混合泵、紫外线消毒器、直饮水泵、压力变送器或高压保护开关、各用水终端及回水过滤器。