CN111807603A - 一种饮用水处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种饮用水处理方法及装置，属于饮用水处理领域。该处理方法具体包括活性炭过滤步骤、反渗透过滤步骤、精滤步骤、小分子团水发生器处理步骤、富氢发生器处理步骤、富硒发生器处理步骤、富锶发生器处理步骤、紫外线杀菌步骤；该饮用水处理装置从原水箱至出水箱依序配置有活性炭过滤模块、反渗透过滤模块、精滤模块、小分子团水发生器模块、富氢发生器模块、富硒发生器模块、富锶发生器模块和紫外线杀菌模块。经过本发明饮用水处理装置处理后的水质为小分子团水、弱碱性、富含硒、锶等矿物质。
Description
技术领域
本发明属于饮用水处理领域，具体涉及一种饮用水处理方法和装置。
背景技术
从水源地抽取的水，经过自来水厂的混凝、沉淀、过滤和消毒处理后接入水管送入用户家中，在水源混凝中常用的聚合三氯化铝絮凝净化剂及预氯化消毒处理后产生的游离余氯等，自来水制备过程中以及老化的输水管网和无人清洗的水箱，不可避免的造成了自来水的“二次污染”，因此送入用户家中的自来水是不能直接饮用的，通常人们只是将开水烧开就直接饮用，而烧开水不但麻烦，而且只是起到消毒杀菌的作用，长期饮用没经处理过的自来水会造成对身体的伤害。
现今人们对食品及饮用水安全的重视不断提升，目前小区直供饮用水的设备很多，但往往都是纯净水，纯净水是安全水不是健康水，根据国际卫生组织规定健康水必须符合三个要求：1、小分子团水，2、矿物质水，3、弱碱性水，但目前大多数小区直供水机达不到这个要求。
因此，如何设计一种针对饮用健康水的处理方法及装置，使其可以解决现有技术所存在的缺陷，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种饮用水处理方法及装置，通过本发明的饮用水处理装置，制备的是小分子团水、弱碱性、富氢、富硒、富锶水，达到国际卫生组织规定的健康水标准。
本发明具体技术方案如下：
一种饮用水处理装置，该饮用水处理装置包括：从原水箱至出水箱依序配置有：活性炭过滤模块、反渗透过滤模块、精滤模块、小分子团水发生器模块、富氢发生器模块、富硒发生器模块、富锶发生器模块、紫外线杀菌模块；
所述活性炭过滤模块：以活性炭作为过滤介质进行过滤，过滤速度为0.5～80m3/h；
所述反渗透过滤模块：以反渗透膜作为过滤介质进行过滤，反渗透膜通量为2～10L/(m2·h)，操作压力12～15kg/cm2，所述反渗透膜的孔径范围为0.001微米至0.02微米的微孔过滤膜；
所述精滤模块：以中空纤维膜作为过滤介质进行过滤，膜孔径0.02～0.15μm，膜通量在20～80L/m2·h之间；
所述小分子团水发生器模块：模块内装有11000高斯的永磁，磁程达到10级；
所述富氢发生器模块内装有镁矿石；所述富硒发生器模块装有硒矿石；所述富锶发生器模块装有锶矿石；
所述紫外线杀菌模块的紫外光波波长为120纳米至290纳米，紫外线光照强度为每平方厘米50毫瓦至180毫瓦。
一种饮用水处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)从原水箱中输出原料水并进行活性炭过滤步骤：将原料水以活性炭作为过滤介质进行过滤，过滤速度0.5～80m3/h；得到活性炭过滤出水；
(2)对步骤(1)的产水进行反渗透过滤步骤：将活性炭过滤出水通过反渗透膜得到反渗透出水，反渗透膜通量为2～10L/(m2·h)，操作压力12～15kg/cm2，所述反渗透膜的孔径范围为0.001微米至0.02微米的微孔过滤膜；
(3)对步骤(2)的产水进行精滤步骤：将反渗透出水通过精滤膜得到精滤出水，以中空纤维膜作为过滤介质进行过滤，膜孔径为0.02～0.15μm，膜通量在20～80L/m2·h之间；
(4)对步骤(3)的产水进行小分子团水发生器处理步骤：将精滤出水通过小分子团水发生器得到小分子团水发生器出水，小分子团水发生器内安置11000高斯的永磁，磁程达到10级；
(5)对步骤(4)的产水进行富氢发生器处理步骤：将小分子团水发生器出水通过富氢发生器得到富氢发生器出水，富氢发生器内装有镁矿石；
(6)对步骤(5)的产水进行富硒发生器处理步骤：将富氢发生器出水通过富硒发生器得到富硒发生器出水，富硒发生器内装有硒矿石；
(7)对步骤(6)的产水进行富锶发生器处理步骤：将富硒发生器出水通过富锶发生器得到富锶发生器出水，富锶发生器内装有锶矿石；
(8)对步骤(7)的产水进行紫外线杀菌步骤：将富锶发生器出水通过紫外线杀菌，控制紫外线光波波长为120纳米至250纳米，紫外线光照强度为每平方厘米50毫瓦至180毫瓦，得到健康水；
(9)将该健康水排至出水箱。
步骤(1)中所述的原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值在6.5-8.5之间，硬度小于550mg/L，TDS小于1500mg/L，余氯0.3-2.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于200CFU/mL。
活性炭是用生物有机物质(包括煤、石油和沥青等在内)经过碳化、活化等过程制成的一种无定型炭。它具有多孔结构、巨大的比表面积、吸附容量大、速度快和饱和可再生等特点，能够有效地去除水中的臭味、天然和合成溶解的有机物、微污染物以及一些大气中的污染气体等，但是普通活性炭比表面积小、孔径分布不均匀和吸附选择性能差，故本发明将对活性炭的空隙结构进行调整，对表面化学性质进行改性，进而提高其吸附性能。
步骤(1)中所述的活性炭是经过改性的活性炭。具体改性步骤为：将活性炭与HNO3溶液(溶液浓度为13.2mol/L)以4:1的比例进行混合，回流1h，回流温度为70～100℃，再进行加热处理，加热温度为300～400℃，得到改性的活性炭。本发明制得的改性活性炭对无机污染物和金属离子的吸附量明显提高。
活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。其中，该活性炭过滤步骤的接触时间为10-40min，正常时间确保至少10min。该活性炭过滤步骤用于吸附有机污染物、某些无机物、脱味、去除余氯。
步骤(2)对步骤(1)的产水进行反渗透过滤，可进一步滤出胶体、及其他细小悬浮物。
步骤(4)中对步骤(3)的产水进行小分子团水发生器处理，得到小分子团水，产出水的分子结构由13个分子团变为6个分子团，半幅宽在100Hz以下都称小分子团水，水分子团越小，水的活性越强，其分子结构与人体细胞内水分子结构相近，具有天然活性，给人体带来更健康的生命力。
步骤(5)、(6)、(7)通过在饮水处理装置中装有富氢发生器、富硒发生器、富锶发生器，在富氢发生器内装有处理过的镁矿石；富硒发生器内装有处理过的硒矿石；富锶发生器内装有处理过的锶矿石；通过镁矿石、硒矿石、锶矿石的处理，本发明制备的饮用水含有一定量的硒、锶等矿物质。
步骤(5)、(6)、(7)中的镁矿石、硒矿石、锶矿石经过以下步骤制得：
镁矿石：将含碳酸镁质量含量大于90％的镁矿石粉碎过筛，制成平均直径0.5～2.3cm的镁矿石，在300～600℃条件下进行烘焙处理20～50min，得到处理过的镁矿石备用。
硒矿石的处理步骤：先将含硒量80～150mg/kg以上的硒矿粉过筛，制成平均直径0.5～2.5cm的硒矿石，备用。
锶矿石：先将含锶量100～200mg/kg以上的锶矿粉过筛，制成平均直径0.5～2.5cm的锶矿石，备用。
微量元素硒主要的作用就是预防肿瘤疾病，同时还能够帮助提高红细胞携氧能力，并且微量元素硒还具有保护眼睛，提高视力的作用，适当的补充一些微量元素硒，不仅可以预防一些肿瘤疾病的出现，同时还能够预防一些眼部疾病；锶元素是一种人体必需的微量元素，具有防止动脉硬化，预防骨质疏松患者骨折，防止血栓形成的功能。
步骤(8)对步骤(7)的产水进行紫外线杀菌处理，可杀死病原体，使水可直接饮用，也可用于煮饭或煲汤。
经过上述处理步骤，本发明制备的饮用水是小分子团、弱碱性、富含矿物质、富氢、富硒、富锶水，出水半幅宽小于100Hz，达到甚至超越国际卫生组织规定的健康水标准。
附图说明
图1：本发明饮用水处理装置的系统构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本装置及处理方法作进一步说明。
一种饮用水处理装置，该饮用水处理装置包括：从该原水箱至出水箱依序配置：活性炭过滤模块、反渗透过滤模块、精滤模块、小分子团水发生器模块、富氢发生器模块、富硒发生器模块、富锶发生器模块、紫外线杀菌模块，见附图1。
本发明所述的原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值在6.5-8.5之间，硬度小于550mg/L，TDS小于1500mg/L，余氯0.3-2.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于200CFU/mL。
将原料水进行处理，主要包括以下步骤：
(1)从该原水箱中输出该原料水并进行活性炭过滤步骤：将原料水以活性炭作为过滤介质进行过滤，过滤速度60m3/h；得到活性炭过滤出水，；
(2)对步骤(1)的产水进行反渗透过滤步骤：将活性炭过滤出水通过反渗透膜得到反渗透出水，反渗透膜通量为6L/(m2·h)，操作压力13kg/cm2，所述反渗透膜的孔径范围为0.01微米的微孔过滤膜；
(3)对步骤(2)的产水进行精滤步骤：将反渗透出水通过精滤膜得到精滤出水，以中空纤维膜作为过滤介质进行过滤，膜孔径0.1μm，精滤膜的膜通量在50L/m2·h之间；
(4)对步骤(3)的产水进行小分子团水发生器处理步骤：将精滤出水通过小分子团水发生器得到小分子团水发生器出水，小分子团水发生器内安置11000高斯的永磁，磁程达到10级，小分子团水发生器出水的半幅宽是78Hz；
(5)对步骤(4)的产水进行富氢发生器处理步骤：将小分子团水发生器出水通过富氢发生器得到富氢发生器出水，富氢发生器内装有镁矿石；
(6)对步骤(5)的产水进行富硒发生器处理步骤：将富氢发生器出水通过富硒发生器得到富硒发生器出水，富硒发生器内装有硒矿石；
(7)对步骤(6)的产水进行富锶发生器处理步骤：将富硒发生器出水通过富锶发生器得到富锶发生器出水，富锶发生器内装有锶矿石；
(8)对步骤(7)的产水进行紫外线杀菌步骤：将富锶发生器出水通过紫外线杀菌，控制紫外光波波长为200纳米，紫外线光照强度为每平方厘米120毫瓦，得到健康水；
(9)将该健康水排至出水箱。
步骤(1)中所述的活性炭是经过改性的活性炭。具体改性步骤为：将活性炭与HNO3溶液(溶液浓度为13.2mol/L)以4：1的比例进行混合，回流1h，回流温度为90℃，再进行加热处理，加热温度为300℃，得到改性的活性炭。
步骤(5)、(6)、(7)中的镁矿石、硒矿石、锶矿石经过以下步骤制得；镁矿石：将含碳酸镁质量含量大于90％的镁矿石粉碎过筛，制成平均直径2cm的镁矿石，在400℃条件下进行烘焙处理30min，得到处理过的镁矿石备用；
硒矿石的处理步骤：先将含硒量150mg/kg以上的硒矿粉过筛，制成平均直径2.5cm的硒矿石备用；
锶矿石：先将含锶量150mg/kg以上的锶矿粉过筛，制成平均直径1.5cm的锶矿石，备用。
原料水经过活性炭过滤步骤去除了吸附的有机污染物、某些无机物、余氯，进入反渗透过滤模块变成纯净水，纯净水经精滤模块后到小分子团水发生器模块，小分子团水发生器内安置了11000高斯的永磁，磁程达到10级，因此产出水的分子结构由13个分子团变为6个分子团，经核磁共振检测，出水的半幅宽是78Hz，小分子团水渗透性强、溶解性强，小分子团水是后续设备的水源；小分子团水进入富氢发生器，富氢发生器内装有镁矿石，去除有害物质保留所需物质，镁过水产生氢，经检测氢的含量是0.55ppm，小分子团水进入富硒发生器，富硒发生器内装有硒矿石，去除有害物质保留所需物质，出水经国家有关部门检测硒含量是0.4ppm；最后小分子团水到了富锶发生器同样富锶发生器内置有锶矿石，去除有害物质保留所需物质，经国家有关部门检测锶的含量是0.38ppm，然后进入紫外线杀菌，到出水箱备用，经检测，水的硬度介于30-200(以碳酸钙计)之间，pH值呈弱碱性7.45～8，水分子团半幅宽小于100赫兹(充满活力的小分子团水)，达到国际卫生组织规定的健康水七大标准。上述饮用水的检测方法采用现用的国标饮用水检测方法。
表1：实施例1制备的水检测报告
从上述表中检测数据得知，17ONMR半峰宽小于80Hz已是物态稳定的小分子团水。因此，上述方法制得的水样是十分稳定的小分子团水，第二，该方法制得的小分子团水溶解性总固体含量为166mg/L，溶解性总固体的量与饮用水的味觉关系：极好(300～600mg/L),一般(600～900mg/L)，差(900～1200mg/L)，无法引用(大于1200mg/L)，说明该水口感极佳，非常细腻，具有小分子团水的物性，证明该设备所制造出的健康水适合长期饮用。
本装置的创新点是集合了几个能产出健康水及人体所需的微量元素的水设备，同时可以供人自由选择所需的水，填补了目前国内这方面的空白。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种饮用水处理装置，其特征在于：该饮用水处理装置包括：从原水箱至出水箱依序配置有：活性炭过滤模块、反渗透过滤模块、精滤模块、小分子团水发生器模块、富氢发生器模块、富硒发生器模块、富锶发生器模块、紫外线杀菌模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述活性炭过滤模块以活性炭作为过滤介质进行过滤，过滤速度为0.5～80m 3/h。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反渗透过滤模块以反渗透膜作为过滤介质进行过滤，反渗透膜通量为2～10L/(m2·h)，操作压力12～15kg/cm2，所述反渗透膜的孔径范围为0.001微米至0.02微米的微孔过滤膜；所述精滤模块以中空纤维膜作为过滤介质进行过滤，膜孔径0.02～0.15μm，膜通量在20～80L/m2·h之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述小分子团水发生器模块内装有11000高斯的永磁，磁程达到10级；所述富氢发生器模块内装有镁矿石；所述富硒发生器模块装有硒矿石；所述富锶发生器模块装有锶矿石。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述紫外线杀菌模块的紫外光波波长为120纳米至290纳米，紫外线光照强度为每平方厘米50毫瓦至180毫瓦。
6.一种饮用水处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)从原水箱中输出原料水并进行活性炭过滤步骤：将原料水以活性炭作为过滤介质进行过滤，过滤速度0.5～80m 3/h；得到活性炭过滤出水；
(2)对步骤(1)的产水进行反渗透过滤步骤：将活性炭过滤出水通过反渗透膜得到反渗透出水，反渗透膜通量为2～10L/(m2·h)，操作压力12～15kg/cm2，所述反渗透膜的孔径范围为0.001微米至0.02微米的微孔过滤膜；
(3)对步骤(2)的产水进行精滤步骤：将反渗透出水通过精滤膜得到精滤出水，以中空纤维膜作为过滤介质进行过滤，膜孔径为0.02～0.15μm，膜通量在20～80L/m2·h之间；
(4)对步骤(3)的产水进行小分子团水发生器处理步骤：将精滤出水通过小分子团水发生器得到小分子团水发生器出水，小分子团水发生器内安置11000高斯的永磁，磁程达到10级；
(5)对步骤(4)的产水进行富氢发生器处理步骤：将小分子团水发生器出水通过富氢发生器得到富氢发生器出水，富氢发生器内装有镁矿石；
(6)对步骤(5)的产水进行富硒发生器处理步骤：将富氢发生器出水通过富硒发生器得到富硒发生器出水，富硒发生器内装有硒矿石；
(7)对步骤(6)的产水进行富锶发生器处理步骤：将富硒发生器出水通过富锶发生器得到富锶发生器出水，富锶发生器内装有锶矿石；
(8)对步骤(7)的产水进行紫外线杀菌步骤：将富锶发生器出水通过紫外线杀菌，控制紫外线光波波长为120纳米至250纳米，紫外线光照强度为每平方厘米50毫瓦至180毫瓦，得到健康水；
(9)将该健康水排至出水箱。
7.根据权利要求6所述的一种饮用水处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的原料水选自自来水或地下水，该原料水无异臭，无异味，pH值在6.5-8.5之间，硬度小于550mg/L，TDS小于1500mg/L，余氯0.3-2.0mg/L，总大肠菌群为0CFU/100mL，菌落总数小于200CFU/mL。
8.根据权利要求6所述的一种饮用水处理方法，其特征在于：步骤(1)中所述的活性炭是经过改性的活性炭，具体改性步骤为：将活性炭与HNO3溶液以4:1的比例进行混合，回流1h，回流温度为70～100℃，再进行加热处理，加热温度为300～400℃，得到改性的活性炭。
9.根据权利要求6所述的一种饮用水处理方法，其特征在于：步骤(1)中该活性炭过滤步骤的接触时间为10-40min。
10.根据权利要求6所述的一种饮用水处理方法，其特征在于：步骤(5)、(6)、(7)中的镁矿石、硒矿石、锶矿石经过以下步骤制得，镁矿石：将含碳酸镁质量含量大于90％的镁矿石粉碎过筛，制成平均直径0.5～2.3cm的镁矿石，在300～600℃条件下进行烘焙处理20～50min，得到处理过的镁矿石备用；
硒矿石的处理步骤：先将含硒量80～150mg/kg以上的硒矿粉过筛，制成平均直径0.5～2.5cm的硒矿石备用；
锶矿石：先将含锶量100～200mg/kg以上的锶矿粉过筛，制成平均直径0.5～2.5cm的锶矿石，备用。
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