CN1332125A - 膜工艺处理饮用水系统及制取饮用水工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是膜工艺处理饮用水系统及制取饮用水工艺。根据不同的水源水质采用臭氧、活性炭联机再结合微滤膜、超滤膜和纳滤膜的选用即可把水中受污染的有害、有毒和致癌物质去掉而且又保留水体中微量元素的天然性,得到最经济、安全及良好水质。经过处理后的水质的主要指标为:浊度≤0.2Ntu,一般物理、化学指标≤0.1mg/l,有害有毒物质(按不同成分)可去除70－100%,并保持对人体有益的微量元素的天然性,其水质跻身于世界先进水平。
Description
本发明是涉及一种水处理系统，特别涉及一种膜工艺处理饮用水系统及制取饮用水工艺。
当今淡水资源短缺和受污染已成为世界性的问题，人类对饮用自来水已产生质疑。膜工艺是在制取自来水过程中采用传统的沉淀、过滤和消毒，去除泥沙、胶体和细菌已不能适应条件下的深化，提高到在确保微生物安全的前提下，去除大量的无机污染物和有机污染物，尤其是后者是膜工艺处理的主要对象。目前，大多是千篇一律地采用反渗透高压膜(RO)制水，而是不能按照原水(城市自来水)的水质条件有选择的选择不同的滤膜进行制水。采用反渗透高压膜(RO)制水不仅会去除和破坏水中微量元素的天然性不利于人体健康外，而且还会大量消耗淡水和电能。
本发明的目的是提供一种臭氧与活性碳联机运行以滤膜为关键部位并能按照原水水质条件选择不同滤膜的膜工艺处理饮用水系统及制取饮用水工艺。
本发明是膜工艺处理饮用水系统及制取饮用水工艺。以符合饮用水低浊度的水源包括地面水、地下水、矿泉水及城市自来水作为水源。水源与流量计表、压力计、浮子流量计表和砂滤器的上端部进水口固定连接，砂滤器呈串联或并联连结。为控制水量由水表计算水量，控制进入砂滤柱的水压，以压力表读数为准，并用浮子流量计稳定水量和水压。砂滤柱可为单一的滤柱，亦可由多个砂滤柱并联构成。经过砂滤后的水储存到高位冲洗罐，用于进行冲洗砂滤柱，亦可用泵替代高位冲洗罐。若特殊情况下亦可用自来水直接冲洗砂滤柱，如图1所示。
砂滤器的下端部出水口与臭氧反应器的上端部进水口固定连接，臭氧布气器固定设置在臭氧反应器的下端部，臭氧机与臭氧布气器固定连接。臭氧反应器的下端部出水口与活性炭滤柱的上端部进水口固定连接，臭氧布气器固定设置在活性炭滤柱的下部，臭氧机与臭氧布气器固定连接，活性炭滤柱呈串联或并联连接。臭氧发生器产生的臭氧经臭氧布气器即可与水进行反应。为确保活性炭滤柱不滋生细菌，在冲洗或停用时，经过活性炭滤柱下部的臭氧布气器进行充臭氧，然后用提升泵或专用冲洗泵把含有臭氧的水漂洗尽。活性炭滤柱的下端部出水口与中间缓冲罐的进水口固定连接，炭滤后出水经活性炭滤柱下部流出，进入中间缓冲罐，水在罐内把残余臭氧分解尽。提升泵的进水口与中间缓冲罐的出水口固定连接，提升泵的出水口与精滤器的进水口固定连接，如图1所示。
以城市自来水作为水源经过砂滤器把自来水中微粒状物质滤掉，进入臭氧反应器将水中化学污染物质进行降解，再进入活性碳滤柱，形成臭氧与活性碳联机运行构成生物活性碳，使活性炭保持良好工作状态。为此也可在冲洗活性炭时充臭氧，再进入中间缓冲罐起到缓冲作用，为使活性碳处于良好工作状态亦可在冲洗活性碳时充臭氧，然后再用没有臭氧的水把含臭氧冲洗水洗涤净，通过提升水泵进入精滤器。
这样不但解决单一活性炭在运行中使悬浮物质和有机物质产生粘液，导致碳层在厌氧状态下堵塞碳层，造成水质变坏，而且促长了活性碳吸附能力增大。
采用臭氧活性碳联机，可形成生物活性能，这不但避免了炭滤床在厌气条件下，使碳层被阻塞，水质变坏等问题，由于有充足氧，使碳层有足够的基质，从而增长了活性碳吸附能力，延长使用寿命。
生物活性碳在膜处理工艺方面亦有一个值得非常引人注意的问题，即臭氧是一种强氧化剂，一旦运行和操作不当等原因，臭氧与膜接触，轻者使膜的寿命降低，重者将会使膜被毁坏，为了不使膜受损并使活性炭处于良好工作状态。
其解决的办法由以下两种方法：其一，经过生物活性碳后的水，进入设置的中间缓冲罐在容器内保持一定时间使臭氧在此分解尽。其二，活性炭滤柱冲洗或停止运行时，充臭氧的方法确保炭层内部不滋生细菌。待运行开始时再用没有臭氧的水把含臭氧冲洗水洗涤净，在进入缓冲罐或跨越缓冲罐经提升水泵直接进入精滤器，采用上述方式即可根据源水的水质情况有目的地来选择不同的膜。
精滤器的出水口与/或微滤膜与/或超滤膜与/或纳滤膜的进水口相连接，微滤膜、超滤膜和纳滤膜的出水口与第二级臭氧反应器的上端部进水口固定连接，臭氧布气器固定设置在臭氧反应器的下端部，臭氧机与臭氧布气器固定连接，如图1所示。
经过精滤器的水再进入微滤膜(MF)与/或超滤膜(UF)与/或纳滤膜(NF)过滤。经过精滤器的水亦可进入微滤膜(MF)或超滤膜(UF)或纳滤膜(NF)进行过滤；经过精滤器的水亦可进入微滤膜(MF)与超滤膜(UF)进行过滤；经过精滤器的水亦可进入超滤膜(UF)与纳滤膜(NF)进行过滤；经过精滤器的水亦可进入微滤膜(MF)与纳滤膜(NF)进行过滤，如图1、图2所示。
当原水含有轻微污染物时，可选用微滤膜(即Microfiltration-MF)，去除微生物和细菌数量级的污染物质；当原水含有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质时，可选用超滤膜(ultrafiltration-UF)，去除有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质；当原水含有硬度、氟化物超标以及水有涩、苦、咸味道等对人体有害和口感不适的硬度、硫酸盐、氟化物和氯化物等二价离子物质时，可选用纳滤膜(Nanofiltration-NF)即纳米滤膜过滤技术。
微滤膜(MF)与超滤膜(UF)与纳滤膜(NF)进行串联使用。在串联使用时，可结合源水的水质相应的简化或消减精滤器以前的水处理环节。
第二级臭氧反应器的下端部出水口与储水罐的上端部进水口固定连接，紫外线消毒器与储水罐的出水口相联接，如图1所示。
经过滤后的水再经臭氧反应器处理后即可进入储水罐，在储水罐出水口处设置紫外线消毒器杀菌，所制取的饮用水为：随时制取水随时饮用的饮用水，如图1、图2所示。
投药器与储水罐的进水口固定连接，如图1所示。
经过滤后的水再经臭氧反应器处理后即可在进入储水罐，在进入储水罐前和中间由投药器加注保质药剂，使水中保质药剂的残余量在储水罐出水口维持在0.005-0.01mg/l，即可确保水质安全。所制取的饮用水为：可较长时间保质的饮用水，如图1、图2所示。
高位冲洗罐与砂滤器的进水口固定连接。冲洗泵与精滤器的进水口和活性炭滤柱的下端部出水口固定连接。砂滤器的下端部出水口与活性炭滤柱的上端部进水口固定连接。控制板与压力计、浮子流量计表、臭氧机、提升泵和冲洗泵相联接，如图1所示。
臭氧布气器固定设置在臭氧反应器的下部，臭氧机与臭氧布气器固定连接。臭氧布气器固定设置在活性炭滤柱的下部，臭氧机与臭氧布气器固定连接，如图1所示。
冲洗泵与/或微滤膜与/或超滤膜与/或纳滤膜的出水口相连接，如图1所示。
在运行一段时间后活性炭滤柱需要进行冲洗，冲洗时可用提升水泵控制其需要的冲洗水量进行冲洗。精滤器的组件，一般可根据运行条件、时间和出现的压力损失达到设定范围进行更换。微滤膜、超滤膜、纳滤膜可根据活性炭滤柱的运行周期同时进行冲洗，冲洗时用专用冲洗泵控制其需要的冲洗水量、水压进行冲洗。全套设施的关键部位均由控制板进行控制与检测和显示，如图1、图2所示。
以符合饮用水低浊度的水源经过砂滤器把水中微粒状物质滤掉，进入臭氧反应器将水中化学污染物质进行降解，再进入活性碳滤柱，形成臭氧与活性碳联机运行构成生物活性碳，进入中间缓冲罐起到缓冲作用，为使活性碳处于良好工作状态亦可在冲洗活性碳时充臭氧，然后再用没有臭氧的水把含臭氧冲洗水洗涤净，通过提升水泵进入精滤器；当原水含有轻微污染物时，可选用微滤膜(即Microfiltration-MF)，去除微生物和细菌数量级的污染物质；当原水含有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质时，可选用超滤膜(ultrafiltration-UF)，去除有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质；当原水含有硬度、氟化物超标以及水有涩、苦、咸味道等对人体有害和口感不适的硬度、硫酸盐、氟化物和氯化物等二价离子物质时，可选用纳滤膜(Nanofiltration-NF)；再进入臭氧反映器加注臭氧和保质药剂即成品入储水罐；亦可在储水罐出水口处设置紫外线消毒器杀菌，如图2所示。
经过滤后的水再经臭氧反应器处理后即可在进入储水罐，在进入储水罐前和中间由投药器加注保质药剂，使水中保质药剂的残余量在储水罐的出水口维持在0.005-0.01mg/l，即可确保水质安全。亦可在经臭氧反应器处理后的水在储水罐出水口处设置紫外线消毒器杀菌，如图2所示。
本发明是膜工艺处理饮用水系统及制取饮用水工艺。不是千篇一律的采用反渗透高压膜(RO)制水，而是根据不同的水源水质采用臭氧、活性碳联机再结合微滤膜、超滤膜和纳滤膜的选用即可把水中受污染的有害、有毒和致癌物质去掉而且又保留水体中微量元素的天然性，得到最经济、安全及良好水质。砂滤器是按照砂粒径的级配和砂层的厚度作为本流程的预处理作用，它在本工艺流程中主要起到在自来水制取过程及漫长的城市管网、渠道输送的各个环节产生的微粒、杂质的去除。生物活性碳在设计和运行操作上若不当会使残余臭氧进入膜内，引起膜被氧化，轻者降低膜寿命，严重的会使膜被毁掉。经过本工艺处理后的水质的主要指标为：浊度≤0.2Ntu，一般物理、化学指标≤0.1mg/l，有害有毒物质(按不同成份)可去除70-100％，并保持对人体有益的微量元素的天然性，其水质跻身于世界先进水平。制成的饮用水符合中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749-85和《饮用净水水质标准》CJ94-1999中的规定。
图1膜工艺处理饮用水系统的结构布置示意图
图2膜工艺处理饮用水系统的工艺流程图
1水源，2压力计，3浮子流量计表，4砂滤器，5臭氧反应器，6活性炭滤柱，7中间缓冲罐，8提升泵，9精滤器，10微滤膜，11超滤膜，12纳滤膜，13储水罐，14冲洗泵，15紫外线消毒器，16流量计表，17高位冲洗罐，18控制板，19臭氧机，20臭氧布气器，21投药器
以下用实施例结合附图详细说明。
实施例1
以符合饮用水低浊度为水源1。水源1与流量计表16、压力计2、浮子流量计表3和砂滤器4的上端部进水口固定连接，砂滤器4呈串联连结。砂滤器4的下端部出水口与臭氧反应器5的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在臭氧反应器5的下端部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，臭氧反应器5的下端部出水口与活性炭滤柱6的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在活性炭滤柱6的下部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，活性炭滤柱6呈串联连接。活性炭滤柱6的下端部出水口与中间缓冲罐7的进水口固定连接，提升泵8的进水口与中间缓冲罐7的出水口固定连接，提升泵8的出水口与精滤器9的上端部进水口固定连接，如图1所示。
精滤器9的出水口与微滤膜10的进水口相连接，微滤膜10的出水口与臭氧反应器5的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在臭氧反应器5的下端部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，如图1所示。
当原水含有轻微污染物时，可选用微滤膜(即Microtiltration-MF)，去除微生物和细菌数量级的污染物质；
臭氧反应器5的下端部出水口与储水罐13的上端部进水口固定连接，紫外线消毒器15与储水罐13的出水口相联接，如图1所示。
经过滤后的水再经臭氧反应器5处理后即可进入储水罐13，在储水罐13出水口处设置紫外线消毒器15杀菌，所制取的饮用水为：随时制取水随时饮用的饮用水，如图1所示。
实施例2
以符合饮用水低浊度为水源1。水源1与流量计表16、压力计2、浮子流量计表3和砂滤器4的上端部进水口固定连接，砂滤器4呈并联连结。砂滤器4的下端部出水口与臭氧反应器5的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在臭氧反应器5的下端部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，臭氧反应器5的下端部出水口与活性炭滤柱6的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在活性炭滤柱6的下部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，活性炭滤柱6呈并联连接。活性炭滤柱6的下端部出水口与中间缓冲罐7的进水口固定连接，提升泵8的进水口与中间缓冲罐7的出水口固定连接，提升泵8的出水口与精滤器9的进水口固定连接，如图1所示。
当原水含有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质时，可选用超滤膜(ultrafiltration-UF)，去除有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质。精滤器9的出水口与超滤膜11的进水口相连接，超滤膜11的出水口与臭氧反应器5的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在臭氧反应器5的下端部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，如图1所示。
臭氧反应器5的下端部出水口与储水罐13的上端部进水口固定连接，经过滤后的水再经臭氧反应器5处理后即可在进入储水罐13，在进入储水罐13前和中间由投药器21加注保质药剂，使水中保质剂的残余量在储水罐13出水口维持在0.005-0.01mg/l，即可确保水质安全。所制取的饮用水为：可较长时间保质的饮用水，如图1所示。
实施例3
以符合饮用水低浊度为水源1。水源1与流量计表16、压力计2、浮子流量计表3和砂滤器4的上端部进水口固定连接，砂滤器4呈串联连结。砂滤器4的下端部出水口与臭氧反应器5的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在臭氧反应器5的下端部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，臭氧反应器5的下端部出水口与活性炭滤柱6的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在活性炭滤柱6的下部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，活性炭滤柱6呈串联连接。活性炭滤柱6的下端部出水口与中间缓冲罐7的进水口固定连接，提升泵8的进水口与中间缓冲罐7的出水口固定连接，提升泵8的出水口与精滤器9的进水口固定连接，如图1所示。
精滤器9的下端部出水口与纳滤膜12的进水口相连接，纳滤膜12的上端部出水口与臭氧反应器5的上端部进水口固定连接，臭氧布气器20固定设置在臭氧反应器5的下端部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，如图1所示。
当自来水含有硬度、氟化物超标以及水有涩、苦、咸味道等对人体有害和口感不适的硬度、硫酸盐、氟化物和氯化物等二价离子物质时，可选用纳滤膜(Nanofiltration-NF)即纳米膜过滤技术。
第二级臭氧反应器5的下端部出水口与储水罐13的上端部进水口固定连接，经过滤后的水再经臭氧反应器5处理后即可在进入储水罐13，在进入储水罐13前和中间由投药器21加注保质药剂，使水中保质剂的残余量在储水罐13的出水口维持在0.005-0.01mg/l，即可确保水质安全。所制取的饮用水为：可较长时间保质的饮用水，如图1所示。
实施例4
高位冲洗罐17与砂滤器4的进水口固定连接。冲洗泵14与精滤器9的上端进水口和活性炭滤柱6的下端部出水口固定连接。砂滤器4的下端部出水口与活性炭滤柱6的上端部进水口固定连接。控制板18与压力计2、浮子流量计表3、臭氧机19、提升泵8和冲洗泵14相联接，如图1所示。
臭氧布气器20固定设置在臭氧反应器5的下部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接。臭氧布气器20固定设置在活性炭滤柱6的下部，臭氧机19与臭氧布气器20固定连接，如图1所示。
以符合饮用水低浊度的水源经过砂滤器4把水中微粒状物质滤掉，进入臭氧反应器5将水中化学污染物质进行降解，再进入活性碳滤柱6，形成臭氧与活性碳联机运行构成生物活性碳，进入中间缓冲罐7起到缓冲作用，为使活性碳处于良好工作状态亦可在冲洗活性碳滤柱6时充臭氧，然后再用没有臭氧的水把含臭氧冲洗水洗涤净，通过提升水泵8进入精滤器9。
实施例5
以符合饮用水低浊度的水源经过砂滤器4把水中微粒状物质滤掉，进入臭氧反应器5将水中化学污染物质进行降解，再进入活性碳滤柱6，形成臭氧与活性碳联机运行构成生物活性碳，进入中间缓冲罐7起到缓冲作用，为使活性碳处于良好工作状态亦可在冲洗活性碳滤柱时充臭氧，然后再用没有臭氧的水把含臭氧冲洗水洗涤净，通过提升水泵8进入精滤器9；当原水含有轻微污染物时，可选用微滤膜10(即Microfiltration-MF)，去除微生物和细菌数量级的污染物质；当原水含有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质时，可选用超滤膜11(ultrafiltration-UF)，去除有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质；当原水含有硬度、氟化物超标以及水有涩、苦、咸味道等对人体有害和口感不适的硬度、硫酸盐、氟化物和氯化物等二价离子物质时，可选用纳滤膜12(Nanofiltration-NF)；再进入第二级臭氧反应器5加注臭氧和保质药剂即成品入储水罐13；亦可在储水罐13出水口处设置紫外线消毒器15杀菌，如图1、图2所示。
经过滤后的水再经第二级臭氧反应器5处理后即可在进入储水罐13，在进入储水罐13前和中间由投药器21加注保质药剂，使水中保质药剂的残余量在储水罐13出水口维持在0.005-0.01mg/l，即可确保水质安全。亦可在经第二级臭氧反应器5处理后的水在储水罐13出水口处设置紫外线消毒器15杀菌。
Claims (9)
1、一种膜工艺处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于水源与流量计表、压力计、浮子流量计表和砂滤器的上端部进水口固定连接，砂滤器呈串联或并联连结；砂滤器的下端部出水口与臭氧反应器的上端部进水口固定连接，臭氧反应器的下端部出水口与活性炭滤柱的上端部进水口固定连接，活性炭滤柱呈串联或并联连接；活性炭滤柱的下端部出水口与中间缓冲罐的进水口固定连接，提升泵的进水口与中间缓冲罐的出水口固定连接，提升泵的出水口与精滤器的进水口固定连接；精滤器的出水口与/或微滤膜与/或超滤膜与/或纳滤膜的进水口相连接，微滤膜、超滤膜和纳滤膜的上端部出水口与臭氧反应器的上端部进水口固定连接，臭氧布气器固定设置在臭氧反应器的下端部，臭氧机与臭氧布气器固定连接；臭氧反应器的下端部出水口与储水罐的上端部进水口固定连接，紫外线消毒器与储水罐的出水口相联接。
2、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于投药器与储水罐的进水口固定连接。
3、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于高位冲洗罐与砂滤器的进水口固定连接。
4、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于冲洗泵与精滤器的进水口和活性炭滤柱的下端部出水口固定连接。
5、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于砂滤器的下端部出水口与活性炭滤柱的上端部进水口固定连接。
6、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于控制板与压力计、浮子流量计表、臭氧机、提升泵和冲洗泵相联接。
7、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于臭氧布气器固定设置在臭氧反应器的下部和活性炭滤柱的下部，臭氧机与臭氧布气器固定连接。
8、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于冲洗泵与/或微滤膜与/或超滤膜与/或纳滤膜的出水口相连接。
9、根据权利要求1所述的处理饮用水系统及制取饮用水工艺，其特征在于以符合饮用水低浊度的水源经过砂滤器把水中微粒状物质滤掉，进入臭氧反应器将水中化学污染物质进行降解，再进入活性碳滤柱，形成臭氧与活性碳联机运行构成生物活性碳，进入中间缓冲罐起到缓冲作用，为使活性碳处于良好工作状态亦可在冲洗活性碳时充臭氧，然后再用没有臭氧的水把含臭氧冲洗水洗涤净，通过提升水泵进入精滤器；当原水含有轻微污染物时，可选用微滤膜(即Microfiltration-MF)，去除微生物和细菌数量级的污染物质；当原水含有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质时，可选用超滤膜(ultrafiltration-UF)，去除有害有毒和致癌物及病毒数量级的污染物质；当原水含有硬度、氟化物超标以及水有涩、苦、咸味道等对人体有害和口感不适的硬度、硫酸盐、氟化物和氯化物等二价离子物质时，可选用纳滤膜(Nanofiltration-NF)；再进入臭氧反映器加注臭氧和保质药剂即成品入储水罐；亦可在储水罐出水口处设置紫外线消毒器杀菌。
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