CN207091213U - 一种水净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水净化系统。本实用新型提供的水净化系统包括依次连接的磁化装置、有机物过滤消毒装置、无机物过滤消毒装置、复合净化装置、水质提升装置和强化消毒装置。使用天然和人工改性材料加磁场的综合作用，达到消毒的同时去除水体中各种有机、无机污染物，保证水质可以达到直饮水的标准。

Description

一种水净化系统

技术领域

本实用新型涉及一种水净化系统及其净化水的方法。

背景技术

水是生命之源，地球上几乎所有的动、植物都离不开它。但随着人口的増长，这种有限的水资源在日益减少；工农业技术的迅速发展，更是将各种有毒、有害的物质排入地下、江河、湖泊、水库。使地下水、地表水污染愈发加重，虽然自来水都会进行消毒处理，但消毒并不会除去重金属离子，而且会带来一些对人类健康有害的消毒副产物，如乙酸衍生物类、溴酸根、氯酸根等多种阴离子，它们己被证实具有遗传毒性、致癌性或生殖发育等毒性。水消毒方法主要分为物理方法和化学方法两种。物理方法包括机械过滤、加热、辐射、冻结、紫外线、微电解和微波消毒方法；化学法包括氯、臭氧、二氧化氯、氯胺、金属离子、卤素、阴离子表面活性剂和其他生物性添加剂。

下面对现有的城市自来水消毒处理技术进行介绍和分析。

城市自来水厂的消毒技术具有很多不同的繁杂过程，其消毒流程便是其中的重点,该流程直接关系到饮用水的质量,对人体的健康有着至关重要的作用。所以自来水的处理技术在发展过程中，需要通过持续的改进和优化方法。

目前，水消毒处理技术主要包括以下几种方法。第一，采用次氯酸钠消毒。次氯酸钠消毒技术是目前较为普遍且广泛的消毒方式，可以说是最常用的自来水消毒方法，因为其是最可靠也是最安全的,这是因为相比其它的消毒方法，该技术的运用是非常合适的。次氯酸钠与氨反应可以生成安全的、具有一定好处的消毒饮用水。第二，液氯消毒。氯是一种强氧化物质,在常温常压下呈黄绿色气体,分子式为Cl₂,较空气重2.5倍,具有强烈的刺激性和氯臭味。当加压至6～7个大气压时可液化,体积缩小457倍,可灌入钢瓶中贮存,故又称液氯。液氯较水重1.5倍,将液氯置于大气中,立即变成气体,将氯气通入水中可得氯水。氯加入水中可变为盐酸和次氯酸。其反应式如下:Cl₂+H₂O＝＝＝＝HCl+HClO。反应生成的次氯酸体积小,具有很强的穿透力,呈电中性,它能扩散到带负电的细菌表面,并迅速穿过微生物的细胞膜进入生物体内,破坏其多种酶系统(主要是磷酸葡萄糖去氢酶的巯基被氧化破坏)使之失去活力而死亡。另一方面，次氯酸性质很不稳定,容易释放出新生态氧。新生态氧与铵盐、硫化氢、氧化亚铁、亚硝酸盐及有机物腐败后产生的物质相结合,对水中有机物和一些无机物起氧化作用,从而抑制了依靠这些物质为营养的大部分微生物的生长。所以一般认为次氯酸具有主要的杀菌作用。而反应生成的次氯酸根虽然也是具有杀菌能力的有效氯,但带有负电,难于接近带负电的细菌表面,杀菌能力比HClO差得多。第三，臭氧消毒。臭氧的制作工艺主要是通过对干燥原料气进行高压放电而产生的，臭氧对微生物的作用简要可以概括为“灭活”。第四，紫外线(UV)消毒。紫外线消毒是一种物理的方法。次氯酸钠和二氧化氯消毒的原理和紫外线消毒是不一样的,通常直接杀死微生物,化学消毒和紫外线消毒是能够抑制微生物的繁殖,破坏其活动。紫外线消毒的原理主要是由紫外线来杀死微生物的核酸(DNA或RNA),使它无法复制。此外,紫外线也会导致其他微生物结构破坏。然而,由于紫外线消毒不可以持续的灭菌,这使得一些水里的细菌因为得不到的很好的扼杀而继续存活下来，因此，紫外线消毒仍需要改进，只有这样才能真正的实现饮用水的健康。第五，膜技术消毒。膜技术的主要消毒原理是使用膜分离机制,可以让悬浮杂质和微生物和水分离,以此使得饮用水的消毒可以持续。消毒方法用于反渗透纳滤膜技术、超滤、微滤。膜技术的消毒机制具体可以分为以下两个部分:一个是屏蔽效应，推动悬浮物和水和压差较大的颗粒,直径大于外膜屏障膜颗粒的孔隙大小、孔隙大小小于膜孔隙大小颗粒。也就是说,膜的孔隙大小可以控制分离能力；二是吸附,使用特殊属性的胶体吸附膜矩阵,还带有相反电荷的胶体等会吸附在膜上。筛分效果和吸附效果可以基本实现拦截所有的粒子。

下面的内容将对现有的次氯酸钠消毒与其它一些消毒方法的优劣进行分析比较。

首先，和氯气消毒相比较,尽管液氯消毒能力比次氯酸钠消毒更好，并且其消毒成本也比较低,但氯的溶解度很低,为了满足需要而不得不过度消毒,并且剂量难以控制。而且氯有毒、运输和存储是很不安全的,如果发生意外事故，比如像爆炸之类的事故将对人员的生命财产造成严重的伤害。次氯酸钠是易于储存和运输的,不容易爆炸,不易发生事故泄漏；其次,其与臭氧消毒相比,臭氧生产需要高压放电。第三,与紫外线消毒技术相比,主要优点还是比较明显的，尤其是相对较低的成本。

最近,有研究报道,氯化消毒饮用水的有机提取物能够在哺乳类细胞如大鼠和人类睾丸细胞的体内、体外试验中引起氧化损伤而导致各种不同的生物学效应,如细胞的不完整性增加、染色体片段形成、DNA单链裂以及不稳定碱基的破坏,提示有增加机体致突变的可能,对人类的生殖健康有着潜在的遗传性危害。

研究显示,THMs(三卤甲烷)可能会影响男性精液的质量,可使实验动物精子活力减少,精子形态异常,还可能扰乱女性卵巢功能,随着摄入体内总THMs量的增加,月经周期逐渐缩短。关于THMs对生殖发育影响的几次大型流行病学调查结果提示,日常饮用水中THMs与低出生体重、自发性流产、生长发育迟滞、神经管缺损、唇腭裂等先天性畸形均有不同程度的相关关系,提示THMs对人类的健康具有潜在的发育毒性。翰特(Hunter)应用全胚胎培养技术研究了多种HAAs(卤乙酸)的致畸作用,结果显示各种HAAs在不同剂量范围下产生了视觉器官畸形、心脏发育紊乱、咽弓异位和发育不全等多种致畸效应。HAAs及其盐类,可引起雄性大鼠睾丸损伤,破坏精子形成和能动性,表现出较强的致畸作用。翰特(Hunter)根据自己制定的基准浓度(使CD-1小鼠发生50％神经管缺陷(NTDs)的95％可信限浓度的下限值),得出各种受试HAAs发育毒性的大小依次为:一溴乙酸(MBA)>一氯乙酸(HCA)>二溴乙酸(DBA)>三氯乙酸(TCA)>三溴乙酸(TBA)>乙酸(AA)>二氯乙酸(DCA)>三氟乙酸(TFA)>二氟乙酸(DFA)。目前,有关MX生殖毒性的报道较少。Teramoto等用胚胎中脑和肢芽细胞微团培养方法研究MX的潜在致畸性,结果显示MX可能是一个潜在的体外致畸剂。

水源水质对生成DBPS(消毒副产物)的影响：研究表明，溴离子浓度的增加会引起氯代副产物浓度下降、溴代副产物浓度升高。当水中存在较多氨时，氯与氨反应先生成氯胺(NH₂CL和NH₂CL₂)，THMS生成量大幅降低。在正常情况下，THMS生成相对稳定，THMS总量高于HAAS。淳安、德清出厂水THMS在15.5ug/L～25.9ug/L和14.5ug/L～22.5ug/L。但是在2012年7月7日出厂水(二出厂水氨氮小于0.1mg/L,THMS含量分别为9.30ug/L和6.3ug/L，THMS浓度大幅下降，HAAS明显升高，这与7月处于丰水期，森林中天然腐殖质被冲入水系有关。出厂水煮沸后立即停止去除率为70.5％，煮沸5分钟停止加热去除率为96.4％，而煮沸后水中的DCAA(二氯乙酸)、TCAA(三氯乙酸)总量基本不变。控制饮用水中DBPs的途径可以看出,氯化DBPs对人体健康的危害是巨大的,而人体可以通过多种途径直接接触氯化DBPs,如饮水、洗浴、游泳等。

因此,为保障人体健康,应采取有力的措施控制饮用水中的氯化DBPs。DBPs对人体健康造成的潜在危险已引起各国学者的关注,近年来国内外在DBPs形成的原因、影响因素等研究的基础上对如何控制DBPs进行了大量研究。国内外探索的主要途径是:①防止饮用水源污染和加强卫生保护,水厂选址尽可能选择THMs前驱物含量低的水源；②预处理去除原水中的有机前体物,对被有机物严重污染的原水应在常规处理流程前加预处理,包括地面渗透、生物活性碳吸附、生物滤塔氧化、高锰酸钾预处理等,以去除和降低水中的有机物、腐植酸等前驱物；③改良传统的氯化消毒工艺,如改变加氯点,用后加氯代替预加氯,使原水中有机前驱物在未接触氯之前的混凝沉淀中除去,消毒后采用活性炭吸附等方法减少THMs和其他致癌、致突变物的形成；④采用代用消毒剂及其他消毒方法,如采用二次氯化法,既减少氯投人量减少副产物形成概率又保证管网末梢足够的消毒剂余量；⑤后处理去除在氯消毒时生成的DBPs,家庭煮沸不是净水工艺,但能去除THMs等,以保证饮水安全。1979年,日本大阪做过煮沸实验,煮沸后的水可以明显降低THMs和TCAA,平均降低约70％。上海自来水公司用TCM做实验,煮沸1分钟(min)后去除率为64％,2min去除率为85％,5min去除率为94％。

总之,世界卫生组织统计资料表明,80％的疾病与饮水有关,随着有关饮用水中DBPs的研究不断深入,人们已经认识到DBPs对人体健康产生的潜在危害。我国应尽快制定并完善饮水安全法律及标准,改进净化工艺,提高饮用水质量,以保障人民身体健康。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种改善水质量的水净化系统及其净化水的方法。

为了完成上述目的，本实用新型提供了一种水净化系统，包括依次连接的磁化装置、有机物过滤消毒装置、无机物过滤消毒装置、复合净化装置、水质提升装置和强化消毒装置；其中，所述有机物过滤消毒装置包括第一罐体；所述无机物过滤消毒装置包括第二罐体；所述复合净化装置包括第三罐体；所述水质提升装置包括第四罐体；所述强化消毒装置包括第五罐体；所述第一罐体、所述第二罐体、所述第三罐体、所述第四罐体、所述第五罐体首尾相连，两个相邻的所述罐体之间密封连接。

为了完成上述目的，本实用新型提供了一种水净化系统，其包括依次连接的磁化装置、有机物过滤消毒装置、无机物过滤消毒装置、复合净化装置、水质提升装置和强化消毒装置；其中，有机物过滤消毒装置包括第一罐体，第一罐体内包括第一吸附材料，第一吸附材料包括火山岩、活性炭、木鱼石和石英石；无机物过滤消毒装置包括第二罐体，第二罐体内包括第二吸附材料，第二吸附材料包括火山岩、麦饭石、铁矿石和石英石；复合净化装置包括第三罐体，第三罐体内包括第三吸附材料，第三吸附材料包括石灰石、硅酸岩、磷酸岩和活性炭。水质提升装置包括第四罐体，第四罐体内包括水质提升材料，水质提升材料包括麦饭石、电气石和硒矿石、方解石、白云石；强化消毒装置包括第五罐体，在第五罐体内包括杀菌材料，杀菌材料包括金属银、金属铜和载银活性炭。

吸附材料的晶体结构及特性简介如下。

火山岩、活性炭、石灰石、磷酸岩等矿石有许多宽阔的孔穴和空道,因而具有很大的比表面积(400～800m²/g)。这种格架结构决定了它具有较高的吸附交换性能。这些孔穴和孔道可吸附大量的其他有机无机分子或离子,这些矿石的吸附量远远超过其他物质。而且有些矿石如沸石的孔穴和孔道大小均匀,直径在0.3nm～lnm之间,小于这个直径的物质能被吸附,而大于这个直径的物质则被排除在外不被吸附,沸石具有选择吸附的特性。沸石表面还具有很大的色散力和静电力,故其吸附力很大。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。其中在铝氧四面体中由于一个氧原子的价电子没有得到中和,使得整个铝氧四面体带有负电荷,为保持电中性,附近必须有一个带正电荷的金属阳离子(M⁺)来抵消，这些阳离子和铝硅酸盐结合相当弱,具有很大的流动性,极易和周围水溶液中的阳离子发生交换作用,交换后的沸石结构不被破坏。沸石的这种结构决定了它具有离子交换性和交换的选择性。而其他矿石也具有一定选择吸附能力，因而可以通过利用这种选择性进行有针对的吸附不同的有机无机物已达到净化水质的作用。

沸石的活化处理方法主要有下面的方法:

1.高温焙烧

焙烧温度一般是控制在350℃～580℃之间,焙烧时间为90min(分钟)或120min。焙烧的目的是清除沸石孔穴和孔道的有机物等。蔡蕙兰等的研究表明活化温度在300℃,时间为120min，沸石对水的吸附容量最大。

2.酸处理

酸处理的目的主要有:(1)清除沸石孔穴和孔道的SiO₂、Fe₂O₃和有机物质等杂质,从而使孔穴和孔道得到疏通；(2)半径小的H⁺置换半径大的阳离子,如Ca²⁺、Ma²⁺、Na⁺等,使孔道的有效空间拓宽；(3)增加吸附活性中心。盐酸、硫酸等都可用于处理沸石,浓度在4％～10％的范围内,处理时间为10h(小时)～20h,酸处理后用Na₂CO₃、K₂CO₃、NaOH等中和至中性,洗涤后干燥,再高温焙烧活化。

3.盐或(和)碱处理

盐处理通常采用氯化钠、氯化钾、氯化铵,使其中的K⁺、Na⁺、NH⁺⁴置换沸石中的Ca²⁺、Ma²⁺等。如可用lmo1/L的NaCl对沸石改性使其对苯酚的去除能力增强。碱处理通常采用氢氧化钠。当NaOH浓度在3mol/L～5mol/L,处理温度95°±5℃，液固比3.5∶1,对天然沸石进行处理，其对Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺有良好的吸附性能。用NaOH和KAl(SO)₄溶液处理天然沸石,可使含氟量高达22mg/L的水降到lmg/L以下,达到理想的降氟效果。

4.磁化处理

单个水分子的结构近于四面体构型，氧原子位于四面体中心，2个氢原子和氧原子上的两对孤对电子位于四面体的4个顶点上，在氧原子核与每一个氢原子核之间各有一对电子，该电子对因氧原子核比氢原子核带有更多的正电荷而偏向氧原子一侧，形成氧与氢之间的强极性键O—H，氧原子上剩余的两对孤对电子分别位于四面体上除去2氢原子占据的另外2个顶点上。事实上，水体的存在状态并非全部以单个水分子的形式出现，Narten等人由水的X射线衍射测量中发现，液态水在常温下以单个水分子和水分子的缔合体共存的状态存在，缔合体是由若干个单个水分子通过氢键连接起来的整体，呈链状或环状。由于氢键作用较弱，氢键形成和破坏所需的活化能较小，加之形成氢键的空间条件较易出现，在物质内部分子间和分子内不断运动条件下，氢键可以不断形成和断裂，导致在常温下水分子的缔合与离解同时存在，在一定温度下而保持动态平衡。(1)氢键的键能介于共价键和范德华引力之间，它的形成不像共价键那样需要严格的条件，它的结构参数如键长、键角和方向性等都可以在相当大的范围内变化，具有一定的适应性和灵活性。由于物质内部趋向于尽可能多地生成氢键以降低体系的能量，即在具备形成氢键条件的固体、液体甚至气体中都尽可能多地生成氢键，称为形成最多氢键原理。分子间生成氢键的液体，其表面张力和黏度增大。例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间生成大量氢键，这些物质通常为黏稠状液体，具有很高的表面张力和黏度。水的表面张力和黏度也比较大，同样是因为水中存在大量的氢键。把水中加入表面活性剂或用磁场、电场、红外线等外加能量破坏水分子间的氢键，水的表面张力将减小。液体分子间可以通过氢键发生分子缔合，分子缔合的结果将影响液体的密度。根据电磁学理论，一切物质都属于磁介质。根据分子中各电子的磁矩是否完全抵消，把弱磁介质分为抗磁质和顺磁质两大类。纯水属于抗磁质，但近年来的研究表明，磁化水具有某些顺磁质的特性，如磁饱和性和记忆效应，如果水中有较多的顺磁性杂质或气体，也将改变水的磁性。事实上，磁介质的磁化过程即为外磁场与磁介质的相互作用过程。就磁化的微观本质来讲，液态水的磁化与一般固态磁介质应该相同，只是水分子具有流动性，而固态介质分子只在平衡位置附近作微振动。理论和实验表明，电子轨道运动的瞬时速率为106m/s的数量级，远大于水分子宏观流动的速率，因此，电子所受外磁场的洛伦兹力因水分子流动而产生的影响甚微。水分子的缔合度与液态水的温度有关，它随温度的升高而降低。这是因为温度升高分子运动加剧，分子获得能量使部分氢键断裂，单个水分子的比例增大。当水在一定温度下被磁场磁化时，由于磁化过程中水的温度保持不变，因此，分子的热运动剧烈程度不变，不存在因热膨胀而使水的密度减小的因素。但电子受到磁场作用或扰动，状态发生变化，影响了电子间的相互作用，使部分氢键断裂，致使水的密度增大，同时由于氢键被破坏使得分子间作用力减弱而使水的黏度和表面张力减。小液态水在一定温度下处于氢键断裂与形成的平衡状态，水中单个水分子和缔合水分子平衡共存，此时水的表面张力系数、黏度和密度等物理量具有确定的值。当将水体置于200mT以上的磁场中磁化时，电子受到磁场作用或扰动，状态发生变化，影响了电子间的相互作用，使部分氢键断裂，生成的单个水分子和双分子缔合水分子填补原来四面体结构中的空隙或嵌入大的缔合水分子中间，致使水的密度增大，同时由于氢键被破坏使得分子间作用力减弱而使水的黏度和表面张力减小。相隔一定时间后，各物理量达到极值而向相反方向变化，随磁化时间呈现出近于周期性增减变化规律。原因是磁场对氢键的破坏需要一定的时间积累作用，在大量氢键已断裂的状态下必然导致氢键形成过程较断裂过程更占优势，反之亦然。物理量变化的幅度取决于氢键断裂和形成的强弱程度和该物理量对氢键断裂形成的响应程度，具有一定的随机性。同一种类的磁化水在不同磁感应强度下磁化时以及同一样品的不同物理量对氢键断裂和形成的反应速度和响应时间不尽相同；在相同实验条件下，磁化效果与水体的组成成分和杂质含量有关；因此当原水经过磁化后进入到吸附罐体时原水中的水分子和各种有机无机物质都受到磁场的影响而降低了相互之间的结合力，使得吸附材料的吸附效果增加，水质得以提升。同时在磁化水经过麦饭石、电气石、木鱼石、硒矿石等析出材料时，由于水的密度增加造成接触面积增加，从而提高了溶出对人体有益元素的数量，进一步提升了水质，达到符合人体需要的健康水。

一个优选的方案是，在磁化装置内具有磁场，且磁场的磁力线的方向与水流动的方向垂直设置。

一个优选的方案是，金属银为纳米金属银或银丝或银丝网，金属铜为纳米金属铜或铜丝或铜丝网。

一个优选的方案是，强化消毒装置的下游端与城市供水系统连接。

一个优选的方案是，水净化系统还包括水预处理装置，水净化系统与磁化装置连通。

一个优选的方案是，水净化系统还包括水预处理装置，水预处理装置与磁化装置连接。

一个优选的方案是，第一罐体、第二罐体、第三罐体、第四罐体、第五罐体首尾相连，两个相邻的罐体之间密封连接；其中，罐体内设置有上游网和下游网，上游网和下游网的外周与罐体的内壁面连接，罐体的外壁面上具有排气阀和排污阀，在罐体内还设置了阻水板、排污网和阻污板，且阻水板和排污网均设置在上游网和下游网之间；阻水板设置在罐体的中部以上的位置，且阻水板的一端与罐体的内壁面连接，排污网的设置位置在罐体的中部以下的位置，排污网和罐体的内壁面形成排污通道，排污通道的下游端与排污阀连通；阻污板设置在下游网的下游一侧，阻污板设置在罐体的中部以下的位置，阻污板的下端与罐体的内壁面连接。

一个优选的方案是，排污网的设置位置的高度为第一距离，第一距离与罐体的内径的比值范围是1:20至1:2；相邻两个罐体之间通过法兰连接，或者两个罐体之间通过采用封头变径后法兰连接；罐体内具有浮石吸附层、沸石吸附层、石英石吸附层、麦饭石吸附层、电气石吸附层中的一种或多种；排污网的设置高度与罐体的内径的比例为1:20，阻污板距离罐体的下游端部的距离与罐体的总长度的比例为1:5，阻污板的高度与罐体的内径的比例为1：3至1：4。

一个优选的方案是，水净化系统还包括控制器，排污阀和/或排气阀均为电磁阀，排污阀和/或排气阀与控制器电性连接；或者，排污阀和/或排气阀均为手动阀；排污网的截面为梯形，排污网和罐体的内壁面形成排污通道，排污通道的下游端与排污阀连接；上游网、下游网、排污网均为金属网，金属网为铁网、钢网、铜网或银网。

本实用新型还提供了一种净化水的方法，该净化水的方法依次包括下面的步骤：首先，执行预处理步骤，把原水进行预处理；接着，执行磁化消毒步骤，过预处理步骤得到的水垂直地切割梯度磁场的磁力线，使水分子磁化，水经磁化后含氧量增加,使得氧与水中铵盐、硫化氢、氧化亚铁、亚硝酸盐及有机物腐败后产生的物质相结合；接着，执行有机物过滤消毒步骤，采用第一吸附材料把水体中的有机物及经磁化消毒步骤后被杀死的细菌尸体吸附过滤掉，同时将水体中存在的氨氮、抗生素、激素、农药残存过滤吸附去除；接着，执行无机物过滤消毒步骤，采用第二吸附材料把水体中的无机盐及重金属离子吸附过滤掉；接着，执行复合净化步骤，采用第三吸附材料去除水体中的一部分污染物；接着，执行水质提升步骤，采用水质提升材料向水体中提供锶、锂、锌、硒、偏硅酸。最后，执行强化抑菌步骤，采用杀菌材料对细菌进行杀灭、抑制生长。

一个优选的方案是，第一吸附材料包括火山岩、活性炭、木鱼石和石英石；第二吸附材料包括火山岩、麦饭石、电气石、大理石、铁矿石和石英石；第三吸附材料包括石灰石、硅酸岩、磷酸岩和活性炭；水质提升材料包括麦饭石、电气石和硒矿石、方解石、白云石；杀菌材料包括金属银、金属铜和载银活性炭。

一个优选的方案是，金属银为银丝、银网或纳米金属银，金属铜为铜丝、铜网或纳米金属铜。

银系抗菌剂，其通常由抗菌金属及无机或有机载体组成。

金属离子是抗菌剂中关键的抗菌成份，它们的抗菌能力差别颇大。其强弱顺序排列如下：

Ag＞Co＞Ni≥Al≥Zn≥Cu＝Fe＞Mn≥Sn＞Ba≥Mg≥Ca。

金属离子抗霉能力的强弱顺序为：

Ni＞Cu≥Co＞Zn＝Ag＞Fe≥Al≥Sn＝Mn≥Ba≥Mg≥Ca。

松本斡治在所编的“新杀菌工学实用手册”一书中列出了一些金属离子对沙门氏菌的最小阻止发育浓度值。其中，Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺虽有一定的抑菌能力，但同时有毒性，因而无实用价值。此外，由镍、钴的化合物无法得到白色粉末，不宜作工业用材料。该书的表1、表2和表3分别列出了金属离子对沙门氏菌的最小阻止发育浓度、金属离子的杀菌能力MBC与抑菌能力MIC、银与铜化合物的最小杀菌浓度MBC的数据，详细内容可参见该书中的这些表格。银、铜、锌是典型的杀菌金属。它们对革兰氏阳性菌与阴性菌的代表菌种的最小杀菌浓度和最小阻止发育浓度的数值列于上述表1、2中。银离子和铜、锌离子比较，显示有非常强的杀菌能力，其主要原因是它极易被还原(氧化还原电位低，离子化倾向高)；而且它和有机物官能团的反应力很强。将载体与抗菌金属离子配合使用的目的是让二者形成无机复合物或稳定的有机螯合物，牢固地承载在抗菌产品上。为了使金属离子均匀分布和稳定保留在产品上，并且缓慢释放以延长具有抗菌效果的时间，通常选用有空洞或层状结构的多孔物质作载体，如沸石、活性炭、不溶性磷酸盐(羟基磷灰石、磷酸锆钠)、层状粘土矿物(蒙脱石、雪硅钙石)、硅胶及树脂类、无环聚醚类化合物等。

此外，上海华实纳米材料有限公司的蒲秀英在纳米银的应用现状一文中介绍了纳米银的一些应用情况，指出无机抗菌材料中金属银为理想的抗菌材料，阐述了纳米银的抗菌机理，概述了目前纳米银在涂料、医药、净水系统、纺织品以及塑料行业中的成功应用案例。

另外，本实用新型还提供了另一种的水净化系统的净化水的方法，该净化水的方法依次包括下面的步骤：

首先，执行预处理步骤，把原水引入至预处理装置内进行预处理；

接着，执行磁化消毒步骤，经过预处理步骤得到的水垂直地切割梯度磁场的磁力线，使水分子磁化，水经磁化后含氧量增加,氧与水中铵盐、硫化氢、氧化亚铁、亚硝酸盐及有机物腐败后产生的物质相结合；

接着，执行有机物过滤消毒步骤，在有机物过滤消毒装置的第一罐体内，第一吸附材料把水体中的有机物及经磁化消毒步骤后被杀死的细菌尸体吸附过滤掉，同时将水体中存在的氨氮、抗生素、激素、农药残存过滤吸附去除；

接着，执行无机物过滤消毒步骤，在无机物过滤消毒装置的第二罐体内，第二吸附材料把水体中的无机盐及重金属离子吸附过滤掉；

接着，执行复合净化步骤，在复合净化装置的第三罐体内，第三吸附材料去除水体中的一部分污染物；

接着，执行水质提升步骤，在水质提升装置的第四罐体内，水质提升材料向水体中提供锶、锂、锌、硒、偏硅酸。

最后，执行强化抑菌步骤，在强化消毒装置的第五罐体内，杀菌材料对细菌进行杀灭、抑制生长。

本实用新型的有益效果为：提出了一种全新的工艺路线，去除了水中的有机物、无机物，并且保证了处理水的质量，达到了直饮水的标准，罐体式的封闭结构确保整个制水过程安全。另外，通过下面的表格也可以体现出本实用新型的有益效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的水净化系统第一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型的水净化系统第一实施例的工作方法的步骤示意图。

图3是本实用新型水净化系统第二实施例的结构示意图。

图4是图3的左视图。

图5是图3的内部结构的透视示意图。

图6是图3中沿A-A方向的截面图。

附图标记说明

1、水预处理装置，2、磁化装置，3、有机物过滤消毒装置，4、无机物过滤消毒装置，5、复合净化装置，6、水质提升装置，7、强化消毒装置，8、原水，9、第一次处理水，10、第二次处理水，11、第三次处理水，12、第四次处理水，13、第五次处理水，14、第六次处理水，15、第七次处理水；21、上游法兰，22、下游法兰，210、罐体，211、上游网，212、下游网，213、外壁面，214、排气阀，215、排污阀，216、阻水板，217、排污网，218、阻污板，220、排污通道。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

第一实施例

如图1所示，本实施例的水净化系统包括依次连接的水预处理装置1、磁化装置2、有机物过滤消毒装置3、无机物过滤消毒装置4、复合净化装置5、水质提升装置6和强化消毒装置7。

其中，水预处理装置1的主要作用在于对原始取得的水进行初步的固体杂质的去除。在磁化装置2内具有磁场，且磁场的磁力线的方向与水流动的方向垂直设置。有机物过滤消毒装置3包括第一罐体，第一罐体内包括第一吸附材料，第一吸附材料包括火山岩、活性炭、木鱼石和石英石。无机物过滤消毒装置4包括第二罐体，第二罐体内包括第二吸附材料，第二吸附材料包括火山岩、麦饭石、铁矿石和石英石。复合净化装置5包括第三罐体，第三罐体内包括第三吸附材料，第三吸附材料包括石灰石、硅酸岩、磷酸岩和活性炭。水质提升装置6包括第四罐体，第四罐体内包括水质提升材料，水质提升材料包括麦饭石、电气石和硒矿石、方解石、白云石。强化消毒装置7包括第五罐体，在第五罐体内包括杀菌材料，杀菌材料包括金属银、金属铜和载银活性炭。金属银为银丝、银网或纳米金属银，金属铜为铜丝、铜网或纳米金属铜。

本实用新型提供的水净化系统的净化水的方法，该净化水的方法依次包括下面的步骤。

如图2所示，首先，执行预处理步骤S1，把原水8进行预处理。优选地，例如把原水8引入至预处理装置1内，得到第一次出来水9。

接着，执行磁化消毒步骤S2，经过预处理步骤得到的第一次出来水9垂直地切割梯度磁场的磁力线，使水分子磁化，水经磁化后含氧量增加,氧与水中铵盐、硫化氢、氧化亚铁、亚硝酸盐及有机物腐败后产生的物质相结合。得到第二次处理水10。优选地，第一次出来水9进入水磁化装置2内垂直地切割梯度磁场的磁力线。

接着，执行有机物过滤消毒步骤S3，第一吸附材料把水体中的有机物及经磁化消毒步骤后被杀死的细菌尸体吸附过滤掉，同时将水体中存在的氨氮、抗生素、激素、农药残存过滤吸附去除，得到第三次处理水11。优选地，第二次处理水10在有机物过滤消毒装置3的第一罐体内进行，第一吸附材料设置在第一罐体内。

接着，执行无机物过滤消毒步骤S4，第二吸附材料把水体中的无机盐及重金属离子吸附过滤掉，得到第四次处理水12。优选地，第三次处理水11在无机物过滤消毒装置4的第二罐体内进行，第二吸附材料在该第二罐体内。

接着，执行复合净化步骤S5，第三吸附材料去除水体中的一部分污染物，得到第五次处理水13。优选地，第四次处理水12在复合净化装置5的第三罐体内进行，第三吸附材料设置在该第三罐体内。

接着，执行水质提升步骤S6，水质提升材料向水体中提供锶、锂、锌、硒、偏硅酸，得到第六次处理水14。优选地，第五次处理水13在水质提升装置6的第四罐体内进行，该水质提升材料设置在第四罐体内。

最后，执行强化抑菌步骤S7，杀菌材料对细菌进行杀灭、抑制生长，得到第七次处理水15。第七次处理水15可以用于城市供水系统使用。第六次处理水14在强化消毒装置7的第五罐体内进行，杀菌材料设置在该第五罐体内。

第二实施例

在上述第一实施例的基础上，本实施例对第一罐体、第二罐体、第三罐体和第四罐体的结构进行了改进。第一罐体、第二罐体、第三罐体和第四罐体首尾相连。两个相邻的罐体之间密封连接。罐体为304不锈钢罐体或316不锈钢罐体。相邻两个罐体之间通过法兰连接，或者两个罐体之间通过采用封头变径后法兰连接。

如图3至图6所示，罐体210的两端分别具有上游法兰21和下游法兰22。在罐体210内设置有上游网211和下游网212，上游网211和下游网212的外周与罐体210的内壁面连接，罐体210的外壁面213上具有排气阀214和排污阀215。在罐体210内还设置了阻水板216、排污网217和阻污板218，三个阻水板216水平方向间隔均匀地排列。且阻水板216、排污网217均设置在上游网211和下游网212之间。阻污板218则设置在下游网212的下游侧。

阻水板216设置在罐体210的中部以上的位置，且阻水板216的上端部与罐体210的内壁面连接；优选地，阻水板216在竖直方向的长度与罐体210

19的内径的比例为1:5至1:20。阻水板216的主要作用在于阻挡未经处理的水直接排入到下一个罐体内，使得未经处理的水可以在罐体210的时间延长，水可以与水处理材料充分接触。排污网217的设置位置在罐体210的中部以下的位置，排污网217的设置位置的高度为第一距离，即，排污网217的上表面与罐体210的内壁面下端部之间的距离为第一距离。第一距离与罐体210的内径的比值范围是1:20至1:2；优选地，排污网217的设置高度与罐体210的内径的比例为1:20。排污网217的截面为梯形(图6)，梯形排污网和罐体210的内壁面形成排污通道220，排污通道220的下游端设置排污阀215。本实施例的排污网217的高度是指其上表面的高度位置。

阻污板218设置在下游网212的下游一侧，阻污板218的作用在于防止污水进入后面的下一个罐体。阻污板218设置在罐体210的中部以下的位置，阻污板218的下端与罐体210的内壁面连接。阻污板218距离罐体210的下游端部的距离与罐体210的总长度的比例为1:5，阻污板218的高度低于罐体210的内径的30％，或者说，阻污板218的高度与罐体210的内径的比例为1：3至1：4。

罐体210内具有浮石吸附层和/或沸石吸附层和/或石英石吸附层和/或麦饭石吸附层和/或电气石吸附层，这些材料统称为水处理材料，它们对水内的有机物或无机物等具有特定的吸附性能，从而对罐体210内流通的水起到净化作用。水处理材料可以是天然材料也可以是人工改性材料。这些水处理材料可以放置在一个罐体内，也可以放置在多个不同的罐体内，这需要根据具体的需要而定，例如需要考虑原水的性质，并且需要考虑得到的净化水的级别。

在其它实施例中，封闭式净水设备还包括控制器，排污阀和/或排气阀均为电磁阀，排污阀和/或排气阀与控制器电性连接。这样可以实现对排污阀和/或排气阀的电动控制器。

本实施例的罐体形成的封闭式净水设备的工作方法如下。

首先，未经过处理的水(原水)进入预处理系统去除水中各种固体杂质，预处理系统出水达到浊度小于5NTU(浊度单位)后进入本实施例提供的封闭式净水设备。

然后，水在罐体210内沿着上游端口进入到罐体210，并且依次流过上游网211、下游网212和下游出口。并且，在流动过程中，罐体210内的水处理材料如浮石吸附层和/或沸石吸附层和/或石英石吸附层和/或麦饭石吸附层和/或电气石吸附层对水体起到一定的净化过程，例如产生有机物沉淀、无机物沉淀、气体物质等，另外，产生类似淤泥状物质会沿着排污网217进入到排污通道220，这些淤泥物质由排污阀215排出。气体物质则由排气阀214排出。同时，阻水板216的作用在于防止水流不经过水处理材料就直接进入后面的罐体，使得水可以与水处理材料充分接触。

最后，水进入到下一个罐体210再次进行净化，再次用水处理材料进行净化，重复在多个罐体210内经过水处理材料的净化后得到合格水质的水，这些水进入到城市供水管道中。

本实施例的有益效果是如下。

(1)本实施例提供了一种全封闭式供水设备装置。改变了传统开放式和半开放式的供水工艺及设备，避免了传统制水工艺设备容易受到天气、环境、人为因素的影响，也避免了受到极端的恐怖袭击或发生投毒事件问题，因此，其大大提高了整个供水区域的安全级别。

(2)设置了排气阀和排污阀，使得水处理材料在处理水质的过程中产生的气体和固体废物能够顺利的从罐体中排出，保证了处理后的水质达标。

(3)通过罐体上部的阻水板结构设计保证了需要处理的原水与水处理材料的充分接触，避免原水未经充分接触处理后就直接排放至下一个罐体。

(4)采用罐体串联和层叠结构设计，在保证出水水质的同时减少了占地面积，节省了总体投资。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种水净化系统，其特征在于，包括依次连接的磁化装置、有机物过滤消毒装置、无机物过滤消毒装置、复合净化装置、水质提升装置和强化消毒装置；

其中，所述有机物过滤消毒装置包括第一罐体；所述无机物过滤消毒装置包括第二罐体；所述复合净化装置包括第三罐体；所述水质提升装置包括第四罐体；所述强化消毒装置包括第五罐体；所述第一罐体、所述第二罐体、所述第三罐体、所述第四罐体、所述第五罐体首尾相连，两个相邻的所述罐体之间密封连接。

2.根据权利要求1所述的水净化系统，其特征在于，

在所述磁化装置内具有磁场，且所述磁场的磁力线的方向与水流动的方向垂直设置。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的水净化系统，其特征在于，

所述水净化系统还包括水预处理装置，所述水预处理装置与所述磁化装置连接。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的水净化系统，其特征在于，

所述罐体内设置有上游网和下游网，所述上游网和所述下游网的外周与所述罐体的内壁面连接，所述罐体的外壁面上具有排气阀和排污阀，在所述罐体内还设置了阻水板、排污网和阻污板，且所述阻水板和排污网均设置在所述上游网和所述下游网之间；

所述阻水板设置在所述罐体的中部以上的位置，且所述阻水板的一端与所述罐体的内壁面连接，所述排污网的设置位置在所述罐体的中部以下的位置，所述排污网和所述罐体的内壁面形成排污通道，所述排污通道的下游端与所述排污阀连通；

所述阻污板设置在所述下游网的下游一侧，所述阻污板设置在所述罐体的中部以下的位置，所述阻污板的下端与所述罐体的内壁面连接。

5.根据权利要求4所述的水净化系统，其特征在于，

所述排污网的设置位置的高度为第一距离，所述第一距离与所述罐体的内径的比值范围是1:20至1:2；

相邻两个所述罐体之间通过法兰连接，或者两个所述罐体之间通过采用封头变径后法兰连接；

所述罐体内具有浮石吸附层、沸石吸附层、石英石吸附层、麦饭石吸附层、电气石吸附层中的一种或多种；

所述阻污板距离所述罐体的下游端部的距离与所述罐体的总长度的比例为1:5，所述阻污板的高度与所述罐体的内径的比例为1：3至1：4。

6.根据权利要求4所述的水净化系统，其特征在于，

所述水净化系统还包括控制器，所述排污阀和/或所述排气阀均为电磁阀或手动阀，所述排污阀和/或所述排气阀与所述控制器电性连接；

所述排污网的截面为梯形，所述排污网和所述罐体的内壁面形成排污通道，所述排污通道的下游端与所述排污阀连接；

所述上游网、下游网、排污网均为金属网，所述金属网为铁网、钢网、铜网或银网。