CN116462353A - 一种资源循环型直饮水供水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种资源循环型直饮水供水系统，包括直饮水处理系统和废水回收循环利用系统。直饮水处理系统由原水箱、砂棒过滤器、活性炭过滤器、软化器、保安过滤器、二硫化钼过滤器、纳滤过滤器、超声波紫外线杀菌器、净水箱、臭氧消毒器、水质监测传感器、电磁流量阀门、直饮水供水管、直饮水回水管、回水水质监测传感器组成；废水回收循环利用系统由废水回收管道、废水储存箱、臭氧消毒器、超声波紫外线杀菌器、水质监测传感器、绿化浇洒供水管道、雨水收集管道、雨水截污挂篮装置、雨水弃流过滤装置、雨水过滤装置、雨水储存水池组成。本发明的实施对保障居民健康用水，降低直饮水处理能耗，提升水资源综合利用率具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及高品质饮用水处理技术领域，特别涉及一种资源循环型直饮水供水系统。
背景技术
水是生命之源，是人类生存的物质基础。安全、卫生的饮用水是人们健康生活的基本需求，一直是公共卫生领域重点关注的问题。在世界卫生组织发布的《饮用水质量指导标准》要求下，各国根据本国国情制定了饮用水水质标准，我国最新的饮用水标准为《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），保障了城镇居民的基本生活用水需求。目前影响饮用安全的最大风险仍是微生物污染。随着生活水平的提高，我国居民对直饮水需求更加急切，对水质有了更高的要求，现有的管道自来水已难以满足要求。因此，我国一些高档小区、机场等逐渐开始建设小型直饮水处理站，其常用的工艺为纳滤、超滤和反渗透等。据调研实际已建直饮水工程，发现上述直饮水处理工艺常需要较大的操作压力，导致整体运行能耗较高。此外，实际运行过程中直饮水处理工艺常保持50%的产水率。尽管现有的纳滤、超滤和反渗透等直饮水处理技术能够达到较高的产水率，但由于当高产水率运行时产生的废水不能满足直接排放标准，如将废水进行二次深度处理，将进一步加大直饮水处理工艺的整体投资。
发明内容
本发明目的在于提供一种资源循环型直饮水供水系统，引入了价格低廉、过滤能耗低的新兴材料二硫化钼纳米片和聚酰胺纳米薄层复合膜，将自来水依次通过原水箱、砂棒过滤器、活性炭过滤器、软化器、保安过滤器、二硫化钼过滤器，纳滤过滤器、净水箱进行多级过滤处理，当净水箱出水水质达到直饮水标准时将其输送至用户侧，直饮水水处理过程中产生的废水经消毒处理用于绿化浇洒，如不能满足绿化浇洒用水水质要求，则输送至雨水收集系统再次处理后用于建筑冲厕。本发明不仅可以保障直饮水水质满足直饮水标准要求，也使得废水资源得到了充分的循环利用，降低了自饮水处理过程中的能耗、提升了水资源综合利用率。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
本发明所述的资源循环型直饮水供水系统，包括直饮水处理系统和直饮水废水回收循环利用系统。
1）所述直饮水处理系统包括原水箱、砂棒过滤器、活性炭过滤器、软化器、保安过滤器、二硫化钼过滤器，纳滤过滤器、净水箱，水泵、阀门、水质监测传感器、液位计、控制器、电磁流量阀门。
所述原水箱中的水为市政自来水，依次通过水泵输入至砂棒过滤器、活性炭过滤器、软化器、保安过滤器进行预处理，以实现除浊、改善口感、软化水质、过滤细小悬浮物的作用。所述液位计安装于原水箱中，以保证后续过滤设备的安全运行。
所述保安过滤器处理后的水输入二硫化钼过滤器进行进一步过滤，以实现去除水中的病原体和难降解物质的作用。所述二硫化钼过滤器包含上盖板、下底板、支撑架、二硫化钼纳米片、灯管、太阳能光伏板、太阳能蓄电装置、灯管电源开关、照度传感器、进水管、出水管、照度传感器。所述上盖板的材料为透明玻璃，太阳光可以直接通过上盖板照射于二硫化钼纳米片上，从而使得二硫化钼发生光催化效应以降解有机质。所述进水管设置于二硫化钼过滤器左上侧，位置高于二硫化钼纳米片；所述出水管设置于二硫化钼过滤器右下侧,位置低于二硫化钼纳米片，进水管和出水管之间的高度差可使二硫化钼在重力流的作用下产生压电反应以除去水中的病原体、难降解物质和氟等重金属离子。所述太阳能光伏板设置于二硫化钼处理器的下底板，将太阳光照射于太阳能光伏板产生的电能储存于太阳能蓄电装置；所述太阳能蓄电装置主要用于灯管供电。所述照度传感器设置于二硫化钼过滤器上盖板上，避免雨淋。
所述二硫化钼过滤器处理后的水输入纳滤过滤器，所述纳滤过滤器使用的过滤材料为聚酰胺纳米薄层复合膜，所述聚酰胺纳米薄层复合膜比传统的纳滤膜提升水渗透性能约2~10倍，且能在低压下运行。所述纳滤过滤器中设置超声波紫外线杀菌器，以进行充分杀菌消毒、防止膜污染。
所述纳滤过滤器处理后的水输入净水箱，净水箱中设置臭氧消毒器和超声波消毒器，以保证水质达标。
2）所述直饮水废水回收循环利用系统，包括直饮水废水回收管道、直饮水废水储存箱、臭氧消毒器、超声波紫外线杀菌器、水泵、阀门、水质监测传感器、绿化浇洒供水管道、雨水截污挂篮装置、雨水弃流过滤装置、雨水过滤装置、雨水储存水池。所述直饮水废水回收管道回收的水包括砂棒过滤器、活性炭过滤器、软化器、保安过滤器、二硫化钼过滤器、纳滤过滤器所排出的废水。所述直饮水废水在直饮水废水储存箱中经臭氧消毒器和超声波紫外线杀菌器进行消毒，当出水水质达到绿化浇洒水质标准后用于小区绿化浇洒，当不能达标时直接进入雨水储存水池进行再次处理；当所述雨水储存池出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中各水质指标时，将其用于建筑冲厕；否则排入城镇排水管道。
3）所述直饮水处理系统和直饮水废水回收循环利用系统设置有控制器，所述控制器用于接收各个所述的水泵、阀门、电磁流量阀门、水质监测传感器、照度传感器的信息，并根据各个水质监测传感器测试到的水质数值，控制对应的电磁流量阀门的开启/关闭；根据照度传感器测试到的照度值，控制灯管电源开关开启/关闭；根据液位计测试的水位值，控制阀门开启/关闭。各水泵的控制端与控制器连接，用于将实时测量的水泵运行信息传输至控制器；各电磁流量阀门的控制端与控制器连接，用于将实时测量的流量信息传输至所述控制器；各水质监测传感器与控制器连接，用于将实时测量的水质监测数值传输至控制器；照度传感器信号输出端与控制器连接，用于将实时测量的室外照度值传输至控制器。各水质监测传感器的安装位置分别设置在原水箱出水水管、保安过滤器出水水管、二硫化钼过滤器出水水管、纳滤过滤器出水水管、直饮水供水水管、直饮水回水水管、直饮水废水储存箱出水水管、雨水储存水池出水水管上。
本发明的有益效果：直饮水与人们健康密切相关，常要求不含重金属离子且无菌。为实现此目的，传统直饮水处理过程中常用纳滤、超滤和反渗透等处理技术，由于均要保持较高压力条件下才能实现过滤以去除病菌、重金属离子等特点，导致整体系统运行能耗高。此外，传统直饮水处理系统为将废水直接排放至污水管道，常保持50%的产水率，导致既有水处理技术低效率运行，且浪费大量的水资源。因此，本发明引入价格低廉且能利用太阳能和微重力实现除菌降解有机质的二硫化钼过滤材料、以及具有低压高渗透功能的聚酰胺纳米薄层复合膜用于直饮水处理，并对直饮水处理后的废水经消毒处理后用于绿化浇洒，或进入雨水收集系统进行再次处理后用于建筑冲厕。本发明的实施对保障居民健康用水，降低直饮水处理能耗，提升水资源综合利用率具有重要意义。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述；并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明目的和其他优点可通过阅读说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中所述资源循环型直饮水供水系统的部件连接图。
图2是本发明所述控制器的连接图。
图3是本发明所述二硫化钼过滤器的示意图。
图4是本发明的工作流程图。
图中：1-市政自来水管道；2-阀门；3-液位计；4-原水箱；5-水质监测传感器；6-水泵；7-砂棒过滤器；8-活性炭过滤器；9-软化器；10-保安过滤器；11-二硫化钼过滤器；12-纳滤过滤器；13-聚酰胺纳米薄层复合膜；14-超声波紫外线杀菌器；15-净水箱；16-臭氧消毒器；17-直饮水供水水质监测传感器；18-第一电磁流量阀门；19-第二电磁流量阀门；20-直饮水供水管；21-直饮水回水管；22-直饮水回水水质监测传感器；23-第三电磁流量阀门；24-第四电磁流量阀门；25-直饮水废水回收管道；26-小区绿化供水水质监测传感器；27-直饮水废水储存箱；28-第五电磁流量阀门；29-第六电磁流量阀门；30-绿化浇洒供水管道；31-雨水收集管道；32-雨水截污挂篮装置；33-雨水弃流过滤装置；34-雨水过滤装置；35-雨水储存水池；36-建筑冲厕供水水质监测传感器；37-第七电磁流量阀门；38-第八电磁流量阀门；39-雨水供水管道；40-城镇污水排放管道；41-0控制器；42-0太阳能光伏板；43-灯管；44-二硫化钼纳米片；45-灯管电源开关；46-电线；47-太阳能蓄电装置；48-支撑架；49-进水管；50-出水管；51-照度传感器；52-上盖板；53-下底板；54-直饮水处理系统；55-直饮水废水回收循环利用系统；56-第九电磁流量阀门。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行清楚、完整地说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的目的是提供一种资源循环型直饮水供水系统，实现了高效低耗的处理直饮水，并对直饮水产生的废水进行了回收利用，大大减小了水资源的浪费。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合符图和具体实施方法对本发明做进一步的详细说明。
参见图1-4，本发明所述的资源循环型直饮水处理系统，包括：直饮水处理系统54和直饮水废水回收循环利用系统55。
所述直饮水处理系统54包括阀门2、液位计3、原水箱4、水质监测传感器5、水泵6、砂棒过滤器7、活性炭过滤器8、软化器9、保安过滤器10、二硫化钼过滤器11、纳滤过滤器12、超声波紫外线杀菌器14、净水箱15、臭氧消毒器16、直饮水供水水质监测传感器17、第一电磁流量阀门18、第二电磁流量阀门19、直饮水供水管20、直饮水回水管21、直饮水回水水质监测传感器22、第三电磁流量阀门23和第四电磁流量阀门24。
所述直饮水处理系统54将市政自来水管道1中的自来水依次通过原水箱4、砂棒过滤器7、活性炭过滤器8、软化器9、保安过滤器10、二硫化钼过滤器11、纳滤过滤器12、净水箱15处理后，经直饮水供水水质监测传感器17监测合格后，送至直饮水供水管20。
所述原水箱4用于存储一定体积的水量，保障后续过滤器的安全、正常运行；所述原水箱4中安装了液位计3，用于测量原水箱4中水量，当所述液位计3测试的水位值低于原水箱4高度的1/4时，第九电磁流量阀门56关闭，进行报警预警。所述砂棒过滤器7用于去除水中的大颗粒杂质，降低原水浊度；所述活性炭过滤器8主要用于吸附水中有机物，余氯等，改善口感；所述软化器9用于降低水体硬度的目的；所述保安过滤器10用于截留大于5μm的细小悬浮物；所述二硫化钼过滤器11通过二硫化钼材料的太阳能压电光催化微场效应，用于去除水中的病原体、难降解物质和氟等重金属离子；纳滤过滤器12用于去除水中消毒副产物、重金属离子、有机物等，保留对人体有益的微量元素；所述净水箱15用于储存处理后的直饮水。
参见附图3、图4，所述二硫化钼过滤器11包含上盖板52、下底板53、支撑架48、二硫化钼纳米片44、灯管43、太阳能光伏板42、太阳能蓄电装置47、灯管电源开关45、照度传感器51、进水管49、出水管50、照度传感器51。所述上盖板52的材料为透明玻璃，太阳光束通过上盖板52照射于所述二硫化钼纳米片44上，二硫化钼纳米片44吸收波长为690nm~1030nm的太阳光，从而促使二硫化钼纳米片44发生太阳能光催化效应以降解有机质。所述进水管49设置于二硫化钼过滤器11左上侧，位置高于二硫化钼纳米片44，所述出水管50设置于二硫化钼过滤器11右下侧,位置低于二硫化钼纳米片44，进水管49和出水管50之间的高度差可使二硫化钼纳米片44在重力流的作用下产生压电反应以除去水中的病原体、难降解物质和氟等重金属离子。所述太阳能光伏板42设置于二硫化钼处理器11的下底板53，太阳能光伏板42可吸收320nm~1100nm波长的太阳光，将太阳光照射于太阳能光伏板42产生的电能储存于太阳能蓄电装置47。参照图3，所述太阳能蓄电装置47用于灯管43供电，当照度传感器51测试值大于500lux时，灯管电源开关处于关闭状态；当照度传感器51测试值小于500lux时，灯管电源开关45处于开启状态。所述照度传感器51设置于二硫化钼过滤器11上盖板52上，避免雨淋。
所述纳滤过滤器12所使用的过滤材料为聚酰胺纳米薄层复合膜13，聚酰胺纳米薄层复合膜13比传统的纳滤膜提升水渗透性能约2~10倍，且能在低压下运行。所述纳滤过滤器12中设置超声波紫外线杀菌器14，以减少聚酰胺纳米薄层复合膜13的膜污染。
参见附图1、图3，所述净水箱15中设置臭氧消毒器16和超声波消毒器14，以保证水质达标。所述净水箱15的出水水质当满足《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》（CJJ-T000-2017）时第一电磁流量阀门18开启，经水泵6输送至直饮水供水管20；当不能满足《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》（CJJ-T000-2017）时第二电磁流量阀门19开启，重新输送至二硫化钼过滤器11的进水管49进行再次处理。
所述直饮水废水回收循环利用系统55包括直饮水废水回收管道25、直饮水废水储存箱27、臭氧消毒器16、超声波紫外线杀菌器14、水泵6、阀门2、水质监测传感器5、绿化浇洒供水管道30、雨水收集管道31、雨水截污挂篮装置32、雨水弃流过滤装置33、雨水过滤装置34、雨水储存水池35。所述直饮水废水回收管道25回收的水包括砂棒过滤器7、活性炭过滤器8、软化器9、保安过滤器10、二硫化钼过滤器11、纳滤过滤器12所排出的废水。所述直饮水废水在直饮水废水储存箱27中经臭氧消毒器16和超声波紫外线杀菌器14进行消毒，水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中用于绿化浇洒使用水质指标要求时用于小区绿化浇洒，当不能达标时进入雨水储存水池35进行再次处理。当所述雨水储存池35出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中用于冲厕水质指标时，用于小区建筑冲厕；否则排入城镇污水排放管道40。所述直饮水废水储存箱27设置有臭氧消毒器16和超声波紫外线杀菌器14，用于杀菌处理。
所述直饮水处理系统54和直饮水废水回收循环利用系统55中一些重要的处理环节，设置了水质监测传感器5，用于动态在线监测水质状况以及系统运行调节。所述水质监测传感器5的安装位置为原水箱4出水水管、保安过滤器10出水水管、二硫化钼过滤器11出水水管、纳滤过滤器12出水水管、直饮水供水水管20、直饮水回水水管21、直饮水废水储存箱27出水水管、雨水储存水池35上。
参见图2、图4，所述直饮水处理系统54和直饮水废水回收循环利用系统55中设置了控制器41。所述控制器41用于接收所述水泵6、所述阀门2、所述液位计3、所述电磁流量阀门18、19、23、24、28、29、38、56，所述直饮水供水水质监测传感器17、所述直饮水回水水质监测传感器22、所述小区绿化供水水质监测传感器26、所述建筑冲厕供水水质监测传感器36、所述照度传感器51的信息，并根据所述直饮水供水水质监测传感器17测试到的水质数值，控制所述第一电磁流量阀门18和第二电磁流量阀门19的开启/关闭；根据所述直饮水回水水质监测传感器22测试到的水质数值，控制所述第三电磁流量阀门23和第四电磁流量阀门24的开启/关闭；根据所述小区绿化供水水质监测传感器26测试到的水质数值，控制所述第五电磁流量阀门28和第六电磁流量阀门29的开启/关闭；并根据所述建筑冲厕供水水质监测传感器36测试到的水质数值，控制所述第七电磁流量阀门37和第八电磁流量阀门38的开启/关闭；根据所述照度传感器51测试到的照度值，控制所述灯管电源开关45开启/关闭;根据液位计3测试水位值，控制所述阀门2开启/关闭。所述水泵6与所述控制器41连接，用于将实时测量的水泵6运行信息传输至所述控制器41；所述电磁流量阀门18、19、23、24、28、29、38、56控制端分别与所述控制器41连接，用于将实时测量的流量信息传输至所述控制器41；所述水质监测传感器5信号输出端与所述控制器41连接，用于将实时测量的水质监测数值传输至所述控制器41；所述照度传感器51信号输出端与所述控制器41连接，用于将实时测量的室外照度值传输至所述控制器41；所述液位计3信号输出端与所述控制器41连接，用于将实时测量的液位值传输至所述控制器41。所述控制器41包括Arduino MEGA2560核心电路板。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种资源循环型直饮水供水系统，包括直饮水处理系统和直饮水废水回收循环利用系统；其特征在于：
所述直饮水处理系统包括设有液位计的原水箱，所述原水箱进水口与市政自来水管道相连通，原水箱出水口依次连通砂棒过滤器、活性炭过滤器、软化器、保安过滤器、二硫化钼过滤器、设有聚酰胺纳米薄层复合膜和超声波紫外线杀菌器的纳滤过滤器、净水箱；所述净水箱设有臭氧消毒器和超声波紫外线杀菌器，净水箱出水口设有直饮水供水水质监测传感器，经第一电磁流量阀门与直饮水供水管相连通，并经第二电磁流量阀门与直饮水回水管相连通；所述直饮水回水管经第四电磁流量阀门与所述二硫化钼过滤器进水管相连通；
所述直饮水废水回收循环利用系统由直饮水废水回收管道、直饮水废水储存箱、臭氧消毒器、超声波紫外线杀菌器、水泵、阀门、水质监测传感器、绿化浇洒供水管道、雨水收集管道、雨水截污挂篮装置、雨水弃流过滤装置、雨水过滤装置、雨水储存水池组成。
2.根据权利要求1所述的资源循环型直饮水供水系统，其特征在于：所述直饮水处理系统将市政自来水管道中的自来水依次通过所述的原水箱、砂棒过滤器、活性炭过滤器、软化器、保安过滤器、二硫化钼过滤器、纳滤过滤器、净水箱处理后，经所述直饮水供水水质监测传感器监测，水质达到直饮水标准后送至直饮水供水管。
3.根据权利要求1所述的资源循环型直饮水供水系统，其特征在于，所述直饮水废水储存箱中的废水经其内的臭氧消毒器和所述超声波紫外线杀菌器进行消毒，水质通过水质监测传感器检测达到行业规定的绿化浇洒使用水质标准后，输送到绿化浇洒管道，否则输入到雨水储存水池进行再次处理；当所述雨水储存池出水水质通过水质监测传感器检测达到行业规定的冲厕水质标准后，输送到建筑冲厕管道；否则输送到城镇污水排放管道。
4.根据权利要求1或2所述的资源循环型直饮水供水系统，其特征在于：所述二硫化钼过滤器包含上盖板、下底板、支撑架、二硫化钼纳米片、灯管、太阳能光伏板、太阳能蓄电装置、灯管电源开关、照度传感器、进水管、出水管、照度传感器；所述上盖板的材料为透明玻璃，太阳光通过上盖板照射于所述二硫化钼纳米片上，从而使得二硫化钼纳米片发生太阳能光催化效应；所述进水管设置于所述二硫化钼过滤器左上侧，位置高于二硫化钼纳米片，所述出水管设置于二硫化钼过滤器右下侧,位置低于二硫化钼纳米片；所述太阳能光伏板设置于二硫化钼过滤器的下底板，将太阳光照射于太阳能光伏板上产生的电能储存于太阳能蓄电装置。
5.根据权利要求1或2所述的资源循环型直饮水供水系统，其特征在于：所述纳滤过滤器的过滤材料为聚酰胺纳米薄层复合膜。
6.根据权利要求1所述的种资源循环型直饮水供水系统，其特征在于：所述直饮水处理系统和直饮水废水回收循环利用系统设置有控制器，所述控制器用于接收各个所述的水泵、阀门、电磁流量阀门、水质监测传感器、照度传感器的信息，并根据各个水质监测传感器测试到的水质数值，控制对应的电磁流量阀门的开启/关闭；根据照度传感器测试到的照度值，控制所述灯管电源开关开启/关闭；根据所述液位计测试的水位值，控制对应的阀门开启/关闭。
Priority Applications (1)
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| CN202310425895.2A CN116462353A (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 一种资源循环型直饮水供水系统 |
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2023
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