CN201817345U - 中水回用、直饮水集成供应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的中水回用、直饮水集成供应系统包括：调节池；在一个PLC上同时具有中水、直饮水系统的控制模块；高于超滤膜元件上端的超滤机组反洗进气主管道；直饮水pH调节。本实用新型具有节约自来水的取水费用，减少生活污水的排放量，自动化程度高，系统使用寿命长等特点。

Description

中水回用、直饮水集成供应系统 

技术领域

本实用新型涉及小区住宅、宾馆、写字楼、新农村建设、工矿厂房企业等中水回用、直饮水集成供应系统。 

技术背景

目前小区中水供水系统，有的是直接采用污水处理厂出水作为原水然后通过相关工艺处理，输送到各城市小区，这样的做法是中水输送管网投资大；当然目前也有小区就地中水处理系统，但是小区雨水很少综合利用，本技术方案综合利用了小区雨水，作为中水水源，可以提高中水处理系统原水水质，降低运行费用。目前中水处理工艺有采用膜生物反应器的，有采用多介质过滤的等。 

目前直饮水处理技术有很多，有的小区直接采用终端过滤，或简单机械过滤或只进行微滤工序，这样的方法缺点是工艺太简单，只是简单过滤掉悬浮物体，而且没有进行消毒和pH调节，导致居民用户喝到的水有时候还有氯气的味道、pH值偏低、甚至含有少量悬浮物和致病细菌，导致人喝了产生腹泻等其他症状。 

实用新型内容

本实用新型采用自来水为水源，经过活性炭过滤，可以去除自来水中的余氯和部分微生物细菌等，经过保安过滤器过滤再通过反渗透工艺处理，可以达到脱除致病细菌和重金属离子，反渗透出水再经过臭氧、紫外线双重消毒，PH调节后，水质指标可以超过国家饮用纯净水水质指标，大部分水质指标达到欧盟饮用水标准，保留部分微量矿物元素。让老百姓用上安全、卫生、健康的放心直饮水。 

本技术为中水和直饮水集成系统设计，中水水源主要为小区综合 污水，小区收集的雨水和直饮水处理工艺段排出的废水。这样可以充分节约水资源，达到水资源的综合利用。调节池采用液位灵活控制预曝气的气量，这样可以节约系统运行费用，达到节能的目的。(一般调节池采用恒气量曝气，浪费资源)，调节池的污水经过潜水泵提升进入生化处理系统，在这里污水中的污染物和氨氮等物质得到脱除，生化系统出水经过沉淀后，利用中空纤维膜超滤系统进水泵提升进入超滤系统深度处理，在这里，水中0.1微米级以上的悬浮颗粒都被截留，超滤系统出水经过次氯酸钠溶液消毒，保证水中余氯达到0.5-1ppm，中水各项水质指标符合国家中水回用-杂用水水质标准。直饮水采用自来水为水源，自来水本身就比一般的湖泊水、山泉水洁净，他是经过城市自来水水厂处理和城市漫长的输送管网净化后才输送到各居民住宅小区，自来水是理想的直饮水水源，自来水先用储存箱储备，该自来水储存箱采用恒液位恒温控制，可以保证后续反渗透系统运行水量和水温要求，延长反渗透膜使用寿命。自来水储存箱储存的自来水经过反渗透给水泵输送，途经活性炭罐吸附，可以脱除水中的余氯，既可以保证后续反渗透工艺的安全运行又可以使老百姓喝上不含余氯的安全健康的直饮水。活性炭出水经过保安过滤器过滤，经高压泵直接输送到反渗透处理系统，出水经过臭氧和紫外线的双重杀毒，PH调节最后储存在直饮水罐内，直饮水通过不锈钢输送水泵采用恒压无级变频技术输送到小区各用户。 

本实用新型涉及的中水回用、直饮水集成供应系统使用的中水水源可选自生活污水，雨水。 

本实用新型涉及的中水回用、直饮水集成供应系统包括：调节池；在一个PLC(可编程序控制器)上同时具有中水、直饮水系统的控制模块；高于超滤膜元件上端的超滤机组反洗进气主管道；还包括pH调节。 

调节池的曝气量根据调节池的液位实时控制。 

调节池的液位根据小区排水情况而随机变化，没有任何规律，但是调节池内液位有一个变化范围。目前现状污水处理系统的调节池预曝气一般都是采用恒开度的手动阀门控制，调节池的液位变化了，而曝气量没有任何变化，导致调节池曝气量不均匀，时大时小(相对调 节池液位变化而言)。 

正是基于上面情况，本技术针对该缺点提出了根据调节池液位变化，而随机控制曝气主管道阀门的开度，该阀门选用具有0-90开度，带有模拟控制信号的气动控制阀即可。调节池内安装有液位计，液位传感连接于PLC计根据调节池内的实际液位变化情况，实时把液位信号传送给PLC，PLC然后根据液位信号实时对控制阀发布控制命令，控制阀这样就可以根据调节池内实际液位情况，按照一定的比例微分调整其开度。比如调节池的液位下降，曝气管道的控制阀的开度就自动关小；相反如果调节池的液位上升，曝气管道的控制阀的开度就自动加大。 

本技术这样设计和控制的优点如下： 

1、可以实现节能(因为采用恒开度的手动阀门控制，曝气的气量和气压一定，不能根据调节池的液位变化而变化。而采用本技术设计，当调节池的液位降低时，相应供应的气量也跟着减少，相对恒开度的手动阀门控制这时就节约了一部分能源)； 

2、曝气效果更好，更加有利于污水的生化反应(因为采用液位控制曝气量，则可以使曝气量随着调节池的液位变化而变化，始终保持均匀曝气状态，如果采用目前现状应用的恒开度的手动阀门控制，相对液位变化而言，曝气量就时大时小，曝气不均匀，同时也浪费了能源，效果当然没有根据调节池液位控制曝气量的效果好)。 

直饮水、中水系统采取集成设计。 

与直饮水或中水独立系统设计相比较，本技术集成设计的优点如下： 

操作人员可以共享，1班1人即可管理运行集成了的中水、直饮水系统； 

集成设计，中水、直饮水系统的控制模块可以整合在一个PLC上，在同一上位机上可以操作集成了的中水、直饮水各工艺设备； 

直饮水过程中产生的废水，可以在中水工艺段中灵活应用，这样可以节约中水过程中生产成本，比如直饮水工艺段中的反渗透冲洗水、浓水可作为超滤系统的直接进水，而不需要再进行生化处理，这样可以节约中水生产过程成本； 

加药计量泵，比如盐酸计量泵、氢氧化钠计量泵系统在中水、直 

饮水工艺中可以互相利用，实现设备资源的共享。 

本系统中，设计安装超滤机组反洗进气主管道高于超滤膜元件上端。 

本技术优点如下： 

1、反洗进气主管高于超滤膜元件上端设计安装，有利于反洗进气支管的方便连接； 

2、超滤机组反洗时，可以防止反洗水进入反洗进气主管道，有利于超滤机组的气擦洗，否则就需要在反洗进气主管道上安装排水电磁阀，定期排水。 

同时，本系统中还包括pH调节，采用苏打水调节直饮水PH＝7-8之间。 

本技术这样设计的优点如下： 

苏打水本来PH在8-10之间，弱碱性，对于直饮水工艺，把PH＝5.5调节到PH7.5，在投加量和控制精度上比氢氧化钠溶液更加容易控制。因为碳酸钠在水溶液中水解成碳酸氢根离子，是一种酸碱缓冲溶液，而氢氧化钠为强碱，不容易控制投加量，因此采用苏打水来调节本项目直饮水的PH＝7-8之间为本项目的另外一个设计特点。 

直饮水PH＝8左右，与人体体液环境PH＝7.5最接近，且富含碳酸氢根离子，这种直饮水对于人体体液环境是一种很好的酸碱平衡调节剂，能促进和维持人体内体液和血液的酸碱平衡；对于喜欢饮食酸性或碱性食品的人们，富含碳酸氢根离子矿物元素的直饮水可以帮助调节人体的酸碱平衡，可以减轻人体自身酸碱平衡调节系统的压力；对于运动后的人们适合多饮富含碳酸氢根离子矿物元素的直饮水，可以中和体内产生的乳酸，减轻人们因为运动后产生的全身酸痛的感觉；预防酸中毒或碱中度，减轻人体肾脏工作压力。 

在本实用新型中，雨水被综合利用、活性碳罐的冲洗反洗水可以作为中水源水综合利用，超滤系统的浓水，部分回流到超滤系统给水池，部分进入调节池作为中水源水综合利用，反渗透系统的清洗及冲洗用水排入调节池综合利用，反渗透系统的浓水排入小区自来水蓄水池，由于水量少，本质上不会对自来水有任何影响。从而使反渗透系统的回收率达到100％，反渗透系统的浓水也可直接作为中水供应或排入超滤系统给水池综合利用。 

在本实用新型的一个方面，提供了中水回用、直饮水集成供应系统，该系统的结构如说明书附图所示。其中，其包括以下的部分： 

1、反渗透原水箱；2、原水泵；3、活性炭过滤器；4、管道混合器；5、管道混合器；6、反渗透保安过滤器；7、反渗透高压泵；8、反渗透机组；9、管道混合器；10、紫外线消毒器；11、臭氧发生器；12、管道混合器；13、直饮水水箱；14、直饮水输送泵；15、反渗透冲洗及配药等服务水水箱；16、化粪池；17、格栅；18、调节池；19、毛发过滤器；20、一级提升水泵；21、生化池；22、沉淀池；23、污泥消化池；24、管道混合器；25、UF给水池；26、UF给水泵；27、自清洗过滤器；28、超滤机组；29、管道混合器；30、回用水池；31、中水输送泵；32、超滤反洗水泵；A：市政自来水；B：反冲洗及再生排水；C：SBS加药；D：阻垢剂加药；E：去自来水蓄水池；F：反渗透CIP排水；G：反渗透冲洗排水；H：PH调节加药；I：调味剂投加(可选)；J：桶装水罐装；K：小区用户；L：城市污水管道；M：小区排水；N：雨水、超滤浓水、污泥消化池上清液、系统各池子或水箱溢流和排空水；O：超滤正常运行反洗废水和CIP废水；P：调节池；Q：浓水部分回流入超滤给水池；R：次氯酸钠投加；S：小区绿化、洗车等；T：超滤机组； 

其中，对各部分的说明如下： 

反渗透工艺原水箱：一种自来水的储存设备，用于给反渗透系统供水；活性炭过滤器：一种自来水过滤的设备，主要用于过滤掉自来水中的余氯，部分悬浮颗粒，部分污染性物质；SBS：为还原试剂，用于消除经过活性炭过滤器后自来水中残留的氧化性物质，从而保护反渗透系统，延长反渗透膜元件的使用寿命。阻垢剂：反渗透系统运行常用的药剂，用于防止反渗透膜元件的结垢。混合器：一种管道连接件，经常用在管路中药剂添加之后，用于药剂添加后与水充分混合；保安过滤器：一种水的过滤器，用于水的过滤，使水质符合反渗透系统的进水水质要求；RO-HP：反渗透系统进水高压泵，用于使进水压力和流量达到反渗透系统的进水要求；RO机组：反渗透系统的核心部件，用于直饮水的处理；臭氧发生器：一种臭氧的制取设备，用于直饮水的消毒；紫外线消毒设备：用于直饮水的消毒；PH调节试剂：一种用于直饮水酸碱度调节的药剂，主要把反渗透系统产品水的PH值由5.5左右调节到7.5左右；直饮水水箱：一种储存直饮水的设备，用 于直饮水的储存和水量调节；反渗透冲洗及配药等服务水水箱：一种储存反渗透产品水的设备，主要为反渗透冲洗及配药提供水源；粗格栅：一种拦截大的漂浮物设备，主要用于拦截化粪池来水中的大的漂浮物和悬浮物质；调节池：一种钢筋混凝土水处理构筑物，主要调节生活污水的水质和水量，满足后续水处理构筑物的进水要求；毛发过滤器：一种污水过滤设备，用于过滤掉生活污水中的毛发物质；一级提升水泵：潜水排污离心泵，用于把调节池的生活污水提升到生化处理池中，满足后续水处理构筑物的水力要求；生化池：一种钢筋混凝土水处理构筑物，用于脱除污水中生物化学好氧物质、氨氮等污水中的一些污染性物质，从而达到污水净化的目的；沉淀池：一种钢筋混凝土水处理构筑物，用于把来自生物池的泥水混合物进行泥水分离，从而达到污水净化的目的；污泥好氧硝化池：一种钢筋混凝土水处理构筑物，主要通过曝气使剩余活性污泥完全硝化，避免发生厌氧反应，同时污泥也得到减量处理；次氯酸钠：一种化学药剂，用于杀死污水中的有机物、细菌、病毒等；UF给水池：一种钢筋混凝土水处理构筑物，用于储存经过生物净化处理的来水，同时作为超滤系统进水的水量调节给水池；UF给水泵：一种卧式离心泵，用于给超滤机组供水；自清洗过滤器：一种水过滤设备，保证超滤机组进水符合一定水质要求；超滤机组：超滤系统的核心部件，用于经过生化净化处理后的污水的深度处理，使出水达到国家中水回用-城市杂用水水质标准；中水池：一种钢筋混凝土水处理构筑物，用于中水水量的调节和供给，同时作为超滤机组反冲，正冲用水池；中水输送泵：一种卧式或立式离心泵，用于中水的输送；超滤反洗水泵：一种卧式离心泵，用于超滤机组的反洗用水输送。 

本实用新型具有以下的优点： 

1，节约自来水的取水费用，减少生活污水的排放量，也达到了节约用水的目的。 

2，本中水处理工艺技术采用活性污泥生化处理+中空纤维超滤膜技术，系统运行稳定，操作维护简单方便，出水水质稳定可靠，系统供水量要求可以灵活调节。 

3，本技术方案中水由于与直饮水工艺系统集成为统一系统，所以直饮水处理工艺段的相关浓水与废水可以作为中水原水，这样可以 改善中水处理系统进水水质，独立的中水处理系统没有这样的优势。 

4，由于中水、直饮水系统集成为统一系统，部分资源可以共享。 

①根据用户用水水量和水质要求系统可以灵活操作，稳定运行； 

②中水处理部分除膜结构外全部采用地埋式结构； 

③系统设计布置紧凑，系统占地面积少； 

④系统使用寿命长； 

⑤系统自动化程度高，1班1人并可以完成对这个系统的操作运行。 

5，项目其他积极效果： 

①满足国家政策关于住宅小区分质分量供水要求； 

②小区物业公司能通过使用中水代替自来水、收取中水费用、直饮水费用，外销本项目产生的直饮水而产生可观的利润； 

③小区居民采用中水冲厕比用自来水冲厕吨水要便宜0.5-0.9元； 

④小区居民使用直饮水与使用桶装水比较，花用样的钱可以用上比桶装水更多且水质更好的本项目技术产出的直饮水。 

附图说明

说明书附图为本实用新型的工艺流程简图。 

具体实施方式

实施例1

本实施例中的可编程序控制器采用了ABB公司的TSX H57 44M型号控制器。 

直饮水设计水量：1立方米/小时；中水设计水量12.5立方米/小时。 

直饮水运行实施过程： 

反渗透原水罐，通过液位控制和温度控制，当液位达到高液位后，进水控制阀门自动关闭，液位到达低液位时，进水控制阀门自动开启；关于温度控制，进水温度控制在25℃左右，当温度低于20℃，加热 开关自动吸合对进水加热，当温度高于30℃，加热开关自动断开，停止加热。 

反渗透进水原水泵通过变频控制，由出口管道设定的压力控制泵的变频，出口管道压力设置2bar，当压力低于2bar时，泵就以1赫兹单位增加，直到出口管道压力高于2bar停止升频率；当压力高于2bar时，泵就1赫兹单位降低，直到出口管道压力低于2bar停止降频。 

活性炭过滤器设备的运行：为静态过滤，可以通过压力差和时间周期控制反洗，压力差设置为1bar，当压力差超过设置数值后报警，备用活性炭过滤器启动，当前活性炭过滤器停止运行进入反洗状态。也可以通过运行时间周期控制活性炭过滤器的反洗。运行时间反洗周期设置为8小时。 

反渗透保安过滤器过滤孔径为2-5微米，通过压差控制，当压力差超过1bar后，考虑更换滤芯，维持反渗透系统的进水水量和水质要求。 

反渗透系统，设计压力容器1个，3芯装，初期进水压力在4bar左右，保证反渗透系统的产水流量要求，当反渗透系统进水与浓水压力差达到1.5bar后，考虑反渗透系统的化学清洗。正常运行时，1-2天进行冲洗一次，冲洗压力控制在3bar以下。系统运行回收率控制在25％左右，进水流量4立方米/小时，浓水流量控制在3立方小时，产水流量1立方米/小时，浓水流量的控制通过浓水排放阀的实时调节控制。产水流量通过高压进水泵的变频控制。 

臭氧消毒工艺的连锁运行，主要通过产水流量信号输送到臭氧发生器实时控制臭氧发生器臭氧的发生量，控制臭氧投加浓度为1ppm。 

紫外线消毒设备的运行，投加剂量控制在200微瓦/平方厘米，管道式360度消毒。 

反渗透产水PH一般为5-6之间，弱酸性，本项目运行采用PH为8-10之间的食品级苏打水调节PH在7-8之间，在线PH探头把PH信号送给苏打水溶液投加计量泵，同时产水流量计也把产水流量信号送给苏打水溶液投加计量泵，经过计算后，苏打水溶投加计量泵根据计算结果自动调整比例投加，这样可以始终保证产水PH在7-8之间。 

直饮水罐通过液位控制，当液位达到高液位时报警，系统停止运行产水，当液位达到低液位时，系统启动产水。 

直饮水输送泵通过出口压力控制泵的变频，控制出口管道压力在3bar以上，保证供水的压力。泵出口安装有2-5微米的滤芯过滤器，可以达到供水的循环过滤。 

建筑给水和回水为一个循环回路，每天上午10点和下午3点各循环一次，防止建筑内供水管道供水长期停滞不流动。回水直接回流到臭氧接触反应罐(直饮水罐)，这样供水管道内的水总是处于循环消毒和过滤状态，从而保证系统内的水总是新鲜水。 

中水运行实施过程： 

格栅前后设置液位差计，液位差超过0.1米，格栅自动启动运行；或根据时间周期设定为8小时运行一次，每次运行时间30分钟。 

调节池曝气量根据液位情况实时控制，液位到达最高位时，控制阀门开度为60度，液位到达最低位置时，控制阀的开度为15度。始终保持液位与控制阀的开度同步运行，维持调节池预曝气量的均匀性。 

调节池潜水泵根据超滤给水池的液位情况，变频供水，当超滤给水池液位达到高液位时，调节池潜水泵降低频率运行；相反当超滤给水池液位到达低液位时，调节池潜水泵升高频率运行，但是最大进水量不超过16立方/小时，与A/O生化池最大设计负荷要相适应。 

A/O生化池最大设计处理能力16立方米/小时，总停留时间15-18小时。A段43.75立方米(有效容积)；O段234.375立方米(有效容积)；池子总有效容积278立方米；设计有效水深5米，廊道宽2.5米，全长(包括缺氧段)22.25米；缺氧段长3.5米，好氧段18.75米，池子超高设计1米。 

系统运行参数如下： 

池内MLSS浓度3000毫克/升左右；BOD₅需氧负荷：1.8千克氧气/千克BOD₅；氨氮硝化需氧负荷：4.8千克氧气/千克氨氮；曝气量62.5立方米空气/千克BOD₅；BOD₅去除率达95％；TN去除率达75-80％；BOD₅污泥负荷＝0.15千克BOD₅/(千克MLSS.d)；总氮负荷率＝0.0185千克TN/(千克MLSS.d)；污泥年龄为23天；总污泥排量每天大约为 68千克。 

斜板沉淀池设计运行： 

总有效停留时间4小时左右，底部设计有泥斗，泥斗通过排泥管道与集泥井连通，集泥井内潜水排泥泵连续排泥，排泥量在8-16立方米/小时，大部分进入生化池，定期排一部分进入污泥硝化池作为剩余活性污泥排出系统外。 

经过斜板沉淀池的出水进入超滤系统给水池，同时在超滤进水池进水口处添加次氯酸钠溶液消毒处理，添加剂量为2-5毫克/升。 

超滤系统设计中空超滤膜元件12支，运行通量在20-30升/(平方米.小时)。进水运行压力控制在1bar左右，通过超滤机组进水管道设置运行压力参数来控制超滤机组进水泵的变频运行，同时在超滤机组的进水管道上设计有进水控制阀，该阀门的控制由系统设计的产水流量传感器控制其开度，流量可以根据用户用水量的大小变化情况进行调整。但是最大产水流量设定不超过12.5立方米/小时。 

中水池通过液位进行控制，当高液位时，系统报警提醒：产水过量，降低超滤机组产水流量。当液位达到低液位时，系统报警提醒，超滤机组需要产水了或需要加大产水流量。在中水池入口处添加次氯酸钠溶液，保证中水余氯浓度在0.5-1毫克/升。 

中水输送泵采用恒压变频控制，控制出口管道压力在3公斤以上，满足各用户中水供水压力要求。 

Claims (4)

1.一种中水回用、直饮水集成供应系统，其特征在于

1)包括调节池；

2)在一个可编程序控制器上同时具有中水、直饮水系统的控制模块；

3)超滤机组反洗进气主管道高于超滤膜元件上端；

4)包括pH调节设备；

5)所述调节池连接于格栅，出口连接于毛发过滤器，并沿着水流方向依次连接有一级提升水泵、生化池、沉淀池、管道混合器、UF给水池、UF给水泵、自清洗过滤器；

6)超滤机组连接于管道混合器，自清洗过滤器，UF给水池，其包括反洗进气主管道和超滤膜元件，且超滤机组反洗进气主管道高于超滤膜元件上端。

2.一种如权利要求1所述的中水回用、直饮水集成供应系统，其特征在于所述调节池包括曝气主管道及阀门。

3.一种如权利要求2所述的中水回用、直饮水集成供应系统，其特征在于所述曝气主管道阀门为具有0-90开度，带有模拟控制信号的气动控制阀。

4.一种如权利要求2或3所述的中水回用、直饮水集成供应系统，其特征在于所述调节池还包括液位计，所述液位计与PLC相连。 

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