CN111453893A - 原水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的原水处理系统及方法，包括抽水装置、原水存储罐、反渗透过滤器、除砂器和原水输送泵，所述原水存储罐埋设在地表以下；首先采用抽水装置从深井中抽水，获得原水，并用除砂器除去原水中的大颗粒物杂质，完成对原水的粗过滤过程；粗过滤后的原水再采用原水过滤装置进一步过滤，实现对原水的精过滤；经过精过滤后的原水进入原水存储罐，原水在原水存储罐内进行自然沉淀，并利用地温控制原水温度在45℃以下；药水添加单元向原水存储罐内加入杀菌消毒药水；最后将原水存储罐内的原水采用原水输送泵直接泵入反渗透过滤器，经反渗透过滤器过滤后即可得直饮水。本发明能够简化获得直饮水的工艺流程，节约建造和运营成本。

Description

原水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种原水处理系统及方法。

背景技术

目前，针对降水较少且气候炎热的高温地区的工程项目生活饮水，一般是采用深井水泵从地下水道进行原水的提取，但是从地底抽出的水一般是不能直接饮用的，需通过沉淀、过滤和RO装置(即反渗透过滤装置)等设备将原水处理后达到直饮水的标准，才能供人直接饮用。具体的处理过程是：首先，将泵出的地下水汇流进入集水沉淀池聚拢，集水沉淀池中的水经沉淀，再经两级过滤后进入原水箱；然后，从原水箱通过原水泵泵入RO装置的冷却单元进行水温的调整处理；当水温达到RO装置的工作温度要求后，才让冷却后的原水进入RO装置的过滤器进行过滤处理，最后得到直饮水。这种工艺流程，由于受地理环境和天气气候以及RO装置本身不耐高温等特性的影响，使得这种方式下获得直饮水的过程比较复杂，设备布置也多。

发明内容

本发明提出一种原水处理系统及方法，能够简化获得直饮水的工艺流程，节约成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种原水处理方法，包括如下步骤：

1).采用抽水装置从深井中抽水，获得原水，并用除砂器除去原水中的大颗粒物杂质，完成对原水的粗过滤过程；

2).粗过滤后的原水再采用原水过滤装置进一步过滤，实现对原水的精过滤；

3).经过精过滤后的原水进入原水存储罐，原水在原水存储罐内进行自然沉淀，并利用地温控制原水温度在45℃以下；

4).药水添加单元向原水存储罐内加入杀菌消毒药水；

5).将原水存储罐内的原水采用原水输送泵直接泵入反渗透过滤器，经反渗透过滤器过滤后即可得直饮水。

本发明还提供一种实现上述原水处理方法的原水处理系统，包括用于从深井中抽水的抽水装置、用于存储抽水装置抽出的水的原水存储罐、反渗透过滤器和用于将原水存储罐内的水泵送至反渗透过滤器的原水输送泵；所述抽水装置与原水存储罐通过连接管接通，所述抽水装置与原水存储罐之间的连接管上安装有原水过滤装置，所述原水存储罐上还连接有用于向原水存储罐内添加药水的药水添加单元，所述抽水装置与原水过滤装置之间的连接管上还安装有除砂器；所述原水存储罐埋设在地表以下。

进一步，所述原水存储罐采用钢筋混凝土结构浇筑成具有封闭内腔的罐体。

进一步，所述原水输送泵安装在内腔内，所述反渗透过滤器与原水输送泵之间通过输送管连通。

进一步，所述内腔底部设有斜坡，所述斜坡的倾斜下端设有沉淀槽，所述沉淀槽内安装有用于排出沉淀槽内的沉淀物的排污泵。

进一步，所述输送管上设置有分流机构，所述分流机构包括回流管和用于控制回流管导通或闭合的控制装置，所述回流管的一端与输送管导通，另一端与原水存储罐导通。

进一步，所述药水添加单元通过输药管与回流管导通。

进一步，所述原水存储罐顶部设有检修孔，所述检修孔顶部设有用于盖住检修孔的盖体。

进一步，所述原水存储罐顶部设有呼吸管。

进一步，所述原水存储罐上设有液位监控装置。

本发明的有益效果是：

1)、原水存储罐埋在地下，可避免太阳直射，控制水温作为RO机组的低电平保护，反渗透膜聚合物的特性发挥最佳性能，提高RO机组的运行稳定性。

2)、在反渗透过滤器前，不需要任何特殊的设备和包装来降低原水温度。根据RO装置运行特性要求，需要空冷装置将原水入口温度冷却至RO装置前的要求。考虑到采用地下混泥土储水箱结构，原水温度会基于地下温度控制在45℃以下，因此在设计中可以避免使用空冷装置。从而将为RO配供的换热器、冷却器、冷凝压缩机和蒸发器等相关设备均移除，减少了前期大量设备投资和后期的运行维护费用。

3)、供水方案比原设计方案简单，运行工况更可靠，避免空冷水机组的使用，所以能耗更低，而且也不影响RO膜的寿命或供水系统的运行灵活性。

4)、将原有的井水沉淀池和原水存储罐合二为一，减少占地面积和所需浇筑的混凝土的方量，达到节约建造成本的目的。使用除砂器代替原有的井水过滤器，对原水进行粗过滤，除砂器是一种特殊的从水中除砂、除固体的装置，其除砂效果远大于一般过滤器。保证了原水存储罐可以有效的静过滤颗粒较小的细砂。除砂器的清洗频率和清洗要求根据井水含沙量确定，操作方法也相对简单很多，只需手动开启底阀将底泥排至附近积水坑，或设置此底阀为自动模式，定期开启排泥即可。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是传统的原水处理办法的工艺流程示意图；

图2是根据本发明的实施例之一的原水处理方法的工艺流程示意图。

附图标记：

抽水装置101、除砂器102、原水过滤装置103、原水存储罐104、药水添加单元105、原水输送泵106、反渗透过滤器107、内腔108、斜坡109、沉淀槽110、排污泵111、输送管112、回流管113、输药管114、检修孔115、盖体116、呼吸管117、第一阀门118、第二阀门119、连接管120、井水池200、井水输送泵201、井水过滤装置202、原水罐203、冷却模块204、换热器205、冷却器206、冷凝压缩机207、蒸发器208。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“接通”“导通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的原水处理方法的工艺流程。

参照图1和图2。如图1所示的是传统的原水处理方法的工艺流程示意图。这个工艺流程相对比较复杂，具体工作过程如下：

首先采用抽水装置101(比如：深井水泵)从深井中抽出井水，抽出的井水进入井水池200内沉淀。然后井水输送泵201将井水池200内的水输送至井水过滤装置202和原水过滤装置103进行过滤，过滤后的原水进入原水罐203内沉淀。药水添加单元105向原水罐203内加入杀毒除菌药水(比如：次氯酸盐)，对原水罐203内的原水进行杀菌消毒。最后通过原水输送泵106将原水罐203内的原水输送至冷却模块204，冷却后的原水才能被送至反渗透过滤器107，进行过滤，最后得到直饮水。

在上述过程中，由于井水池200、原水罐203以及其各连接输送结构或单元均暴露在阳光下，所以，当这一整套装置处于炎热的高温区域(比如：沙漠戈壁或一些热带地区等)时，会导致原水的温度较高，远超过反渗透过滤器107的极限工作温度(45℃)。如果直接采用反渗透过滤器107对这一温度的原水进行过滤，就会导致反渗透过滤器107直接损毁或大大缩短其使用寿命。所以，正常情况下，在对高温原水进行过滤前，都会设置一个降温单元(即冷却模块204)，对高温原水进行冷却降温，然后反渗透过滤器107才对降温后的原水进行过滤，以得到直饮水。很显然，这种办法的工艺流程比较复杂，结构也复杂，设备布置较多。

如图2所示的本发明的原水处理方法的工艺流程示意图，包括如下步骤：

1).采用抽水装置101从深井中抽水，获得原水，并用除砂器102除去原水中的大颗粒物杂质，完成对原水的粗过滤过程；

2).粗过滤后的原水再采用原水过滤装置103进一步过滤，实现对原水的精过滤；

3).经过精过滤后的原水进入原水存储罐104，原水在原水存储罐104内进行自然沉淀，并利用地温控制原水温度在45℃以下；

4).药水添加单元105向原水存储罐104内加入杀菌消毒药水；

5).将原水存储罐104内的原水采用原水输送泵106直接泵入反渗透过滤器107，经反渗透过滤器107过滤后即可得直饮水。

本发明还提供一种用于实现上述原水处理方法的原水处理系统，包括用于从深井中抽水的抽水装置101、用于存储抽水装置101抽出的水的原水存储罐104、反渗透过滤器107和用于将原水存储罐104内的水泵送至反渗透过滤器107的原水输送泵106；所述抽水装置101与原水存储罐104通过连接管120接通，所述抽水装置101与原水存储罐104之间的连接管120上安装有原水过滤装置103，所述原水存储罐104上还连接有用于向原水存储罐104内添加药水的药水添加单元105，所述抽水装置101与原水过滤装置103之间的连接管120上还安装有除砂器102；所述原水存储罐104埋设在地表以下。

对比图1和图2可以看出，改进后的工艺流程比原有的工艺流程大幅简化。其工作原理如下：

抽水装置101将深井水抽出后，得到原水。连接管120上安装的除砂器102(在本实施例中选用旋流除砂器)能除去原水中的大部分砂土等大颗粒物杂质，完成对原水的粗过滤。粗过滤后的原水再流经原水过滤装置103进一步过滤，原水过滤装置103内安装有滤芯，经滤芯过滤后的原水实现了精过滤。精过滤后的原水进入原水存储罐104，原水在原水存储罐104内进行自然沉淀，沉淀过后原水中的泥沙等小颗粒物浓度会相对地降低很多，原水也会变得澄清。由于原水存储罐104埋设在地表以下，地底的温度较低，原水的温度会在原水存储罐104内下降至45℃以下，达到符合反渗透过滤器107的工作温度标准，然后由原水输送泵106直接输送至反渗透过滤器107过滤，即可得直饮水。

从图2中可以看出，相对于图1中原有的工艺流程，改进后工艺流程中，用旋流除砂器替代了原来的井水过滤装置202，对原水进行粗过滤，旋流除砂器是一种特殊的从水中除砂、除固体的装置，其除砂效果远大于井水过滤装置202。保证了原水存储罐104可以有效的静过滤颗粒较小的细砂。除砂器102的清洗频率和清洗要求根据井水含沙量确定，操作方法也很简单，只需手动开启底阀将底泥排至附近积水坑，或设置此底阀为自动模式，定期开启排泥即可。

同时，改进后的工艺将原有的井水池200和原水存储罐104合二为一，原水存储罐104既能存储原水，又可以完成原水的沉淀过程。而且，这样的设计思路，减少了占地面积和所需浇筑的混凝土的方量，达到了节约建造成本的目的。也可以减少原水在地面滞留的时间，使到达原水存储罐104内的原水的温度不会太高，那么，原水在原水存储罐104内的降温速度就会更快。

另外，由于原水存储罐104埋设在地底下，所以其高度相对于旋流除砂器和原水过滤装置103都要低，那么，原水在重力作用下可直接从原水过滤装置103流入原水存储罐104。所以，这里将原有井水输送泵201也移除了，既节省了前期设备投入成本，也减少了后期能耗。

如图1所示，根据RO装置运行特性要求，需要空冷装置将原水入口温度冷却至RO装置前的要求。但是改进之后，如图2所示，由于原水存储罐104内的原水处于地底下，可避免太阳直射，同时，罐体内的原水利用地温冷却即可达到45℃以下，不需要任何特殊的设备和包装来降低原水温度，因此在此设计中可以避免使用空冷装置。从而将图1中所示的为RO配供的换热器205、冷却器206、冷凝压缩机207和蒸发器208等相关设备均移除，减少了前期大量设备投资和后期的运行与维护成本。

具体地，举如下示例予以说明，在一些沙漠戈壁地区，当地面温度处于50℃-60℃时，选用原水存储罐104呈圆柱型结构，其顶部距地表约0.8M-1M，可得反渗透过滤器107的最佳工作温度，在此温度下，反渗透膜聚合物的特性发挥最佳性能，提高RO机组的运行稳定性。当然，原水存储罐104的形状即及预埋深度，可根据项目用水需求量、项目所处的地理环境以及当地夏季天气气候等条件来进行调整适应。

在本实施例中，采用钢筋混凝土结构浇筑成具有封闭内腔108的罐体，原水就存储在罐体的内腔108内。这里不采用钢铁等罐体，原因在于，相对于钢铁等罐体，混泥土结构极不易被腐蚀、生锈或损坏，且钢筋混凝土罐可保持良好的水质，其设计寿命可达30年之久，大大减少平时的维护成本。

在本实施例中，原水输送泵106安装在内腔108内。从图1中可以看出，原有的原水输送泵106是安装在地表的，并且与原水存储罐104分开安装，这就会导致原水在地表滞留的时间变长，使得原水到达冷却模块204的温度更高，间接增加了冷却模块204的工作负荷，同时增加了能耗。所以，在本实施例中，是将原水输送泵106安装在内腔108内，避免原水输送泵106暴露在阳光下直晒使原水的温度过高。这样的设计既能减少系统占地面积，也能达到控制原水温度在的目的。

如图2所示，在本实施例中，内腔108底部设有斜坡109，斜坡109的倾斜下端设有沉淀槽110，沉淀槽110内安装有用于排出沉淀槽110内的沉淀物的排污泵111。具体地，沉淀在斜坡109的沙土等沉淀物会沿着斜坡109自动滑入沉淀槽110内，并在沉淀槽110内聚集。然后会被排污泵111定期清理并排出至原水存储罐104外部的排水沟内，流走。

在本实施例中，反渗透过滤器107与原水输送泵106之间通过输送管112连通，原水通过输送管112到达反渗透过滤器107进行过滤。但是泵送到反渗透过滤器107的水压可能会太大，不利于反渗透过滤器107工作，甚至会损坏反渗透过滤器107。所以，又在输送管112上设置了分流机构。分流机构包括回流管113和用于控制回流管113导通或闭合的控制装置。回流管113的一端与输送管112导通，另一端与原水存储罐104导通。

具体地，控制装置包括液压感应器、第一阀门118和第一电控系统。如图2所示，当液压感应器感应到输送管112内的水压过大时，第一电控系统控制第一阀门118开启，输送管112内的部分原水经回流管113又流回原水存储罐104内，以此来减小输送管112内的水压，保护反渗透过滤器107。反之当液压感应器感应到输送管112内的水压不大时，第一阀门118则不必开启。

在本实施例中，药水添加单元105的通过输药管114与回流管113导通。药水添加单元105可通过输药管114将药水添加到回流管113内，药水被回流管113内的水流冲入原水存储罐104，可加快药水与原水的融合速度。在本实施例中，药水可以选用次氯酸盐。

在本实施例中，原水存储罐104顶部设有呼吸管117，呼吸管117用于调节原水存储罐104内的气压。原水存储罐104顶部设有检修孔115，工作人员可通过检修孔115进入内腔108，对原水存储罐104内部进行检修，或者清理打扫等。检修孔115顶部设有盖体116，可以防止外界高温进入内腔108。另外，在原水存储罐104上设有液位监控装置。液位监控装置包括液位感应器、第二阀门119和用于控制第二阀门119导通或闭合的第二电控系统。当液位感应器感应到原水存储罐104内的液位够高时，第二电控系统控制第二阀门119关闭，停止向原水存储罐104内注水；当液位感应器感应到原水存储罐104内的液位较低时，第二电控系统控制第二阀门119开启，开始向原水存储罐104内注水。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种原水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1).采用抽水装置(101)从深井中抽水，获得原水，并用除砂器(102)除去原水中的大颗粒物杂质，完成对原水的粗过滤过程；

2).粗过滤后的原水再采用原水过滤装置(103)进一步过滤，实现对原水的精过滤；

3).经过精过滤后的原水进入原水存储罐(104)，原水在原水存储罐(104)内进行自然沉淀，并利用地温控制原水温度在45℃以下；

4).药水添加单元(105)向原水存储罐(104)内加入杀菌消毒药水；

5).将原水存储罐(104)内的原水采用原水输送泵(106)直接泵入反渗透过滤器(107)，经反渗透过滤器(107)过滤后即可得直饮水。

2.一种用于实现权利要求1所述的原水处理方法的原水处理系统，包括用于从深井中抽水的抽水装置(101)、用于存储抽水装置(101)抽出的水的原水存储罐(104)、反渗透过滤器(107)和用于将原水存储罐(104)内的水泵送至反渗透过滤器(107)的原水输送泵(106)；所述抽水装置(101)与原水存储罐(104)通过连接管(120)接通，所述抽水装置(101)与原水存储罐(104)之间的连接管(120)上安装有原水过滤装置(103)，所述原水存储罐(104)上还连接有用于向原水存储罐(104)内添加药水的药水添加单元(105)，其特征在于：所述抽水装置(101)与原水过滤装置(103)之间的连接管(120)上还安装有除砂器(102)；所述原水存储罐(104)埋设在地表以下。

3.根据权利要求2所述的原水处理系统，其特征在于：所述原水存储罐(104)采用钢筋混凝土结构浇筑成具有封闭内腔(108)的罐体。

4.根据权利要求3所述的原水处理系统，其特征在于：所述原水输送泵(106)安装在内腔(108)内，所述反渗透过滤器(107)与原水输送泵(106)之间通过输送管(112)连通。

5.根据权利要求4所述的原水处理系统，其特征在于：所述内腔(108)底部设有斜坡(109)，所述斜坡(109)的倾斜下端设有沉淀槽(110)，所述沉淀槽(110)内安装有用于排出沉淀槽(110)内的沉淀物的排污泵(111)。

6.根据权利要求5所述的原水处理系统，其特征在于：所述输送管(112)上设置有分流机构，所述分流机构包括回流管(113)和用于控制回流管(113)导通或闭合的控制装置，所述回流管(113)的一端与输送管(112)导通，另一端与原水存储罐(104)导通。

7.根据权利要求6所述的原水处理系统，其特征在于：所述药水添加单元(105)通过输药管(114)与回流管(113)导通。

8.根据权利要求2所述的原水处理系统，其特征在于：所述原水存储罐(104)顶部设有检修孔(115)，所述检修孔(115)顶部设有用于盖住检修孔(115)的盖体(116)。

9.根据权利要求2所述的原水处理系统，其特征在于：所述原水存储罐(104)顶部设有呼吸管(117)。

10.根据权利要求2所述的原水处理系统，其特征在于：所述原水存储罐(104)上设有液位监控装置。

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