CN207391180U - 一种水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水处理系统，该系统包括：水质监控装置、水质评估装置和水体净化装置，其中，水质监控装置安装于待检测的水体中，用于获取待检测水体的各项物理生物化学指标；水质评估装置，用于将水质监控装置获取的各项物理生物化学指标与水质标准进行对比，确定是否需要对该水体进行处理；水体净化装置与水质监控装置联通，用于接收水质评估装置确定的需要进行处理的水体，并通过至少一个处理设备对该水体进行净化处理。本实用新型运用薄膜扩散原理的膜气分离技术，对水体中对水产有毒有害的氨氮和二氧化碳进行物理方式脱除，避免使用化学和生物去除，能够适用块节奏的商业运输，同时也不会增加水体中其他化学物质。

Description

一种水处理系统

技术领域

本实用新型涉及水的处理技术领域，特别涉及一种水处理系统。

背景技术

氨氮污染物在水资源中普遍存在，因常规水处理工艺很难对其进行去除，已成为水资源处理的主要污染物之一，尤其低温期的氨氮更是难于处理。氨氮污染物对水生物具有很强的毒性，其对水生生物的毒性分慢性和急性。慢性中毒表现为：摄食意愿降低，细胞组织受损，降低氧气在组织间的输送；急性中毒表现为：水生生物失去平衡或直接死亡。

由于水体中溶解的氨氮分子与水分子相结合的化学键能量较高，所以和二氧化碳、氧气等其他溶水分子相比，低浓度氨氮水体中氨氮不易分离，因此传统曝气方式去除效果不好，需运用一定的辅助手段。化学方式(包括：化学沉淀法、吹脱法、氧化法等)和生物方式在含氨氮的废水处理中具有实践意义，但用于水产养殖中的低浓度氨氮水体效果不佳：生物法去除需要一定的生物菌群培养时间，不适用于快节奏的商业运输；化学去除法在去除氨氮的同时会释放其他化学物质进入水体中，增加了不可预见的风险。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种水处理系统，运用薄膜扩散原理的膜气分离技术(俗称‘脱气膜’)，对水体中有毒有害的氨氮(气体)和二氧化碳进行物理方式脱除，避免使用化学和生物去除，能够适用块节奏的商业运输，同时也不会增加水体中其他化学物质。

本实用新型实施例提供了水处理系统，该系统包括：水质监控装置、水质评估装置和水体净化装置，其中，

水质监控装置安装于待检测的水体中，用于获取待检测水体的各项物理生物化学指标；

水质评估装置，用于将水质监控装置获取的各项物理生物化学指标与水质标准进行对比，确定是否需要对该水体进行处理；

水体净化装置与水质监控装置联通，用于接收水质评估装置确定的需要进行处理的水体，并通过至少一个处理设备对该水体进行净化处理；

水体净化装置包括但不限于过滤设备、杀菌设备、氨氮脱除设备；

过滤设备包括但不限于多个目数不同的物理过滤网和蛋白质过滤器，用于除去水体中固体悬浮颗粒；

杀菌设备包括但不限于除菌过滤器和紫外线杀菌光源相结合，用于精确控制水体内细菌水平和菌群种类，有选择性的进行紫外线照射杀菌；

氨氮脱除设备包括但不限于脱气膜，用于去除水体中的氨氮、烟硝酸盐和二氧化碳等物质。

优选地，该水体净化装置进一步包括增氧设备，用于增加水体的含氧量。

优选地，该水体净化装置进一步包括PH酸碱调节器，用于调节水体的PH。

优选地，该水体净化装置进一步包括水温控制设备，该水温控制设备包括但不限于热交换器，用于调节水体的温度。

优选地，该水体净化装置进一步包括通信设备、水质传感器、阀门和水泵；

通信设备分别与水质传感器、阀门和水泵连接，阀门设置在水体净化装置中各设备之间；

水质传感器，用于检测水体净化装置中各设备进行相应处理后的水质，并将检测结果发送给通信设备；

通信设备，用于根据水质传感器发送的检测结果控制阀门和水泵的开关，使水体在水体净化装置各设备之间流动。

优选地，该系统中各个装置通过统一的标准进行模块化和通用互换拔插设计，实现各装置的自由组合。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型可以对水体内有毒有害物质(氨氮、亚硝酸盐、二氧化碳等)进行持续的去除净化、消毒，微调、维持和优化多个影响水产健康的物理化学条件优化(例如:含氧量、酸碱度、盐度、温度等等)，以应对运输途中外界环境因素改变所引起的水环境恶化后超出其生存极限导致的健康程度(品质)下降，存活时间减少或死亡；

(2)本实用新型公开了一套“即插即用”模块化设计思路，如同‘搭积木’一样，合理自由选择搭配所需使用的各个功能部件，使设备不局限于某一种型号或“过度设计”某一个型号的设备来做到更加广泛的适用性，提高了使用者的灵活性，做到每一个零件物尽其用；

(3)本实用新型运用薄膜扩散原理的膜气分离技术(俗称‘脱气膜’)，对水体中对水产有毒有害的氨氮(气体)和二氧化碳进行物理方式脱除，不会增加水体中其他化学物质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的一种水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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的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。

本实用新型实施例提供了一种水处理系统，该系统包括：水质监控装置、水质评估装置和水体净化装置，其中，

水质监控装置安装于待检测的水体中，用于获取待检测水体的各项物理生物化学指标；

水质评估装置，用于将水质监控装置获取的各项物理生物化学指标与水质标准进行对比，确定是否需要对该水体进行处理；

水体净化装置于水质监控装置联通，用于接收水质评估装置确定的需要进行处理的水体，并通过至少一个处理设备对该水体进行净化处理；

水体净化装置包括但不限于过滤设备、杀菌设备、氨氮脱除设备；

过滤设备包括但不限于多个目数不同的物理过滤网和蛋白质过滤器，用于除去水体中固体悬浮颗粒；

杀菌设备包括但不限于除菌过滤器和紫外线杀菌光源相结合，用于精确控制水体内细菌水平和菌群种类，有选择性的进行紫外线照射杀菌；

氨氮脱除设备包括但不限于脱气膜，用于去除水体中的氨氮、烟硝酸盐和二氧化碳等物质。

在该实施例中，将该水处理系统应用于水产养殖和水产运输中，将水质监控装置以及传感器安装于水产饲养水体，并定时定期实时读取检测受监控水体和背景环境的各项物理生物化学指标，比如：空气和水体温度、大气气压、固体悬浮物、微生物种类和密度、细菌种类和密度、盐度、酸碱度、含氧量、二氧化碳、总氨氮、亚硝酸盐含量等，根据所饲养的水产种类、品种、饲养密度以及饲养环境，计算出是否需要对该水体进行处理。若需要对水体进行水体净化，将水和底部淤泥利用抽水机构，导入本实用新型水体净化装置。通过不同目数的物理过滤网和蛋白质过滤分离器，将水中固体悬浮颗粒杂质去除。然后根据检测结果，进行有选择性的紫外线照射杀菌。杀菌结束以后，根据检测结果，利用氨氮脱除装置，对水体进行氨氮、亚硝酸盐和二氧化碳化学物质进行去除。杀菌设备将除菌过滤器和LED或传统紫外线杀菌光源相结合，精确控制水体内细菌水平和菌群种类。

在本实用新型一个实施例中，该水体净化装置进一步包括增氧设备，用于增加水体的含氧量。

在该实施例中，由于脱气膜对水体进行氨氮、亚硝酸盐和二氧化碳化学物质进行去除时，也会脱去氧气等其他气体，因此需要通过使用脱气膜的反向渗透方式和有选择性的使用曝气装置作为辅助，对水体进行加氧，使导入回水体的循环水含氧量达到所需的技术指标。

在本实用新型一个实施例中，该水体净化装置进一步包括PH酸碱调节器，用于调节水体的PH。

在该实施例中，由于利用氨氮脱除装置去除水体中氨氮、亚硝酸盐和二氧化碳化学物质过程中，可能需要对水体进行增加酸碱度，使去除更加高效，并且由于部分化学物质被过滤，水中的酸碱度将发生变化，因此需要加入酸碱溶液，调节PH至适合水产养殖的最优区间。

在本实用新型一个实施例中，该水体净化装置进一步包括水温控制设备，该水温控制设备包括但不限于热交换器，用于调节水体的温度。

在该实施例中，由于脱气膜对水体进行氨氮、亚硝酸盐和二氧化碳化学物质进行去除时，可能需要对水体进行加温，使去除更加高效，因此需要水温控制设备对水体进行加热，以及处理完成后将水冷却。

在本实用新型一个实施例中，该水体净化装置进一步包括通信设备、水质传感器、阀门和水泵；

通信设备分别与水质传感器、阀门和水泵连接，阀门设置在水体净化装置中各设备之间；

水质传感器，用于检测水体净化装置中各设备进行相应处理后的水质，并将检测结果发送给通信设备；

通信设备，用于根据水质传感器发送的检测结果控制阀门和水泵的开关，使水体在水体净化装置各设备之间流动。

在该实施例中，将信息化与硬件相结合，形成机电一体化。根据阀门、水泵等各个执行硬件供应商所制定的驱动定义，通信设备可以驱动某一个或若干个特定的执行硬件，实现对执行硬件的控制。水质传感器可以设置在水体净化装置中各设备的出水口，如过滤设备的出水口、杀菌设备的出水口和氨氮脱除设备的出水口等。水质传感器可以检测出经过该设备后水体的水质状况，并将该水质状况发送给通信设备，通信设备则控制阀门和水泵使水体在水体净化装置各设备之间流动，如经过氨氮脱出设备后若水质传感器检测到水质达标则通信设备控制开启将水体输送回水产饲养池的阀门，若水质传感器检测水体PH过高，则通信设备控制开启将水体输送到PH酸碱调节器的阀门。

在本实用新型一个实施例中，该系统中各个装置通过统一的标准进行模块化和通用互换拔插设计，实现各装置的自由组合。

在该实施例中，将各个硬件设备进行模块化和可通用互换插拔设计，通过一套标准化的尺寸、接口、协议、定义，实现各个硬件设备的模块化设计和实际操作。硬件设备可实现高度自由组合，并且硬件设备随着社会发展和需求可以不断开发更新，包括但不局限于：过滤设备、杀菌设备、氨氮脱除设备、水温控制设备、水泵、阀门、储水设备、储冷设备、发电设备、冗余备份设备、物料投放设备、消毒设备、通信设备。例如：增氧设备有若干种不同制氧能力、方式的型号，操作员可以根据计算得出的结果，将若干个不同的制氧设备配合使用，形成制氧设备间协同工作。不同增氧设备都具有统一的信息和进出气体接口，无论哪种规格的设备接入系统，都可以无缝安装使用。

在某些情况下，为了满足设计、生产和操作便利的考虑和模块的互通性，某些部件不能单独独立成为一个模块进行替换，比如：水泵和阀门的供应商对其生产产品的工况控制机制不同，所对应开发的硬件控制系统必须匹配执行硬件，导致不能单独独立成为一个模块进行整体替换，控制系统只能作为水泵或阀门的一个组成部分，不能单独独立替换，保证了本地控制系统对硬件控制发出的指令具有通用性；如果控制模块在保证基本功能前提下，未来针对某一种规格执行硬件开发了不同控制等级的硬件控制模块实现不同控制精度和功能，这样仍可以按照模块化的思想对该硬件控制进行模块化设计，使硬件控制设备单独成为一个模块。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种在水产运输时运输水箱进行水处理的系统，该系统是一套综合的水体杂质、氨氮、二氧化碳去除和增氧装置为主要部件，加入具有联网远程控制能力智能自动化控制的水处理循环系统，该系统包括：远程控制系统、水质监控装置、水质评估装置和水体净化装置，水体净化装置包括过滤设备(包括物理过滤网和蛋白质过滤器)、杀菌设备、氨氮脱出设备、曝气设备、增氧设备、PH酸碱调节器、水温控制设备、辅助氨氮去除装置、水质传感器和阀门。

该系统的工作流程为：

1.水质监控装置获取运输水箱内水质的各项物理生物化学数据，由水质评估装置进行评估判断；

2.需要对运输水箱内的水体进行处理时，远程控制系统开启水泵将一部分运输水箱内的水体排出，经过离心过滤、沙滤、纸滤等相对低目数的物理过滤网过滤；

3.接着进行紫外线杀菌、曝气增氧、排碳和清除部分蛋白质大分子颗粒；

4.水质传感器对此时的水质进行检测，判断此时的水体中氨氮、二氧化碳含量是否超出系统给出的目标值；

5.根据判断结果开启阀门将水体引流回运输水箱或引导进行进一步的净化，或一部分流回水箱，一部分被导入净化闭环；

6.引流回运输水箱的水体经过水温控制设备调整到水产适宜的温度，然后经过剂量补偿设备调整水体中的营养成分和水体稳定度；

在该步骤中，由于曝气等工艺环节，一部分二氧化碳会被释放，将升高水体的pH碱度，为了降低pH碱度升高对水产的刺激，水体可以根据步骤4中水质传感器所得出结果进行适当的计量补偿。该计量补偿亦可用作一般情况下运输水箱内除了pH调节外，其他化学物质补充的投放装置，例如盐分。

7.引导进行进一步的净化的水体被引导至临时储水水箱，作为化学净化的目标水体；

8.临时储水水箱中具有水质传感器，获取临时储水水箱中目标水体的水质参数，远程控制系统根据水质参数决策去除氨氮、二氧化碳和加氧等工艺和流程；

9.为了防止膜过滤器发生堵塞，需要通过蛋白质过滤器脱去目标水体中的蛋白质大分子；

10.为了使氨氮、二氧化碳脱去工艺效率更高，对目标水体进行预处理；一般需要升高pH和温度，增加膜过滤器净化脱除效率；

11.经过预处理的水经过一个控制分泵和传感器，导入若干平行膜净化装置进行有针对性的净化；

在该步骤中，脱气膜对二氧化碳和氨氮有着不同的脱去特性。氨氮脱去工艺配合酸性溶液流经管内回路效率较高，二氧化碳只需要管内环路真空即可脱去。若干脱气膜并联排列，根据需要，与控制分泵配合阀门导流通过脱气膜，部分脱氨脱气膜就用酸溶液流过管内回路脱气，部分二氧化碳脱气膜就用真空管内回路。管内回路内选择真空或酸性溶液由水中实际氨氮含量和二氧化碳含量的读数，经远程控制系统决定并控制。每一个膜过滤器的工作模式被远程控制系统决定和分配。以脱气膜脱去氨氮、二氧化碳为例子，但实际应用中，还将有其他种类的膜过滤器，比如：纳米超滤膜、离子交换膜或石墨烯膜，去除水NH₄ ⁺。脱气膜具有两套独立的水气循环回路：腔内回路和管内回路。净化水体通过腔内回路流出脱气膜，实现单次净化循环。在管内回路中，通过真空或酸性溶液流动作为氨氮脱去的透析势差发生源和析出后的收纳装置。

12.对经过脱气膜处理后进行温度还原和pH还原；

为了节约能源和减少pH调节所产生的额外盐分，在对经过脱气膜处理后进行温度还原和pH还原之前还可以设置一个循环过滤水箱，若循环水还未将氨氮除去到一个合理的区间，这个循环过滤水箱流出的水将被循环导回控制分泵，氨氮和二氧化碳脱除装置始终工作在脱除效率最高的氨氮浓度，如果低于该浓度，循环过滤水箱中的水将经过温度还原和pH还原被导回临时水箱。

13.对目标水体进行加氧；

在该步骤中，脱气膜对循环水中的氧气具有较高的脱去能力，因此在将临时水箱内的水导回运输水箱之前，需要进行加氧。脱气膜反向运行可以对流经脱气膜内的水进行加氧作用，控制分泵与真空泵可以配合使脱气膜不参与氨氮和二氧化碳脱除，而是对其进行加氧。氧气供应可以用随车罐装的纯氧，也可以是安装一台纯氧发生器模块，亦或是直接通过空气(21％氧含量)或者以上几种方式配合使用。

在该实施例中，如果需要可以在临时水箱中定时浸没沸石、交换树脂或离子交换膜和其他辅助氨氮吸附，用以辅助氨氮的吸附或置换。流出临时水箱的水，被导回运输水箱之前，由于中和pH，水中盐浓度将升高，经水质传感器检测如有必要需用反渗透膜去盐；经水质传感器检测如果氧气含量还未达到系统需求的标定值，可以通过加氧装置再一次加氧后导回运输水箱。

由于模块化设计理念贯穿本实用新型，视具体需要(如安全需要，备份设备)，上述完整净化系统在某一实际应用中，可以舍弃或增加某些设备，可以同时存在两套或两套以上，协同、备份或平行运行。

本实用新型实施例提供了一种水处理方法，该方法包括：通过安装在待检测水体中的水质监控装置获取待检测水体的各项物理生物化学指标；

通过将水质监控装置获取的各项物理生物化学指标与水质标准进行对比，确定是否需要对该水体进行处理；

当需要对该水体进行处理时，水体净化装置接收该水体并通过至少一个处理设备对该水体进行净化处理；

其中，通过过滤设备包括但不限于多个目数不同的物理过滤网和蛋白质过滤器除去水体中固体悬浮颗粒；

通过杀菌设备包括但不限于除菌过滤器和紫外线杀菌光源相结合精确控制水体内细菌水平和菌群种类，有选择性的进行紫外线照射杀菌；

通过氨氮脱除设备包括但不限于脱气膜去除水体中的氨氮、烟硝酸盐和二氧化碳等物质；

通过增氧设备增加水体的含氧量；

通过PH酸碱调节器调节水体的PH；

通过水温控制设备调节水体的温度；

通过水质传感器检测水体净化装置中各设备进行相应处理后的水质，并将检测结果发送给通信设备；

通过通信设备根据水质传感器发送的检测结果控制阀门和水泵的开关，使水体在水体净化装置各设备之间流动。

该方法中使用的各个装置通过统一的标准进行模块化和通用互换拔插设计，实现各装置的自由组合。

在该实施了中，使用了本实用新型公开的水处理系统，具体使用方法可以参考本实用新型实施例提供的水处理系统中的阐述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种水处理系统，其特征在于，该系统包括：水质监控装置、水质评估装置和水体净化装置，其中，

水质监控装置安装于待检测的水体中，用于获取待检测水体的各项物理生物化学指标；

水质评估装置，用于将水质监控装置获取的各项物理生物化学指标与水质标准进行对比，确定是否需要对该水体进行处理；

水体净化装置与水质监控装置联通，用于接收水质评估装置确定的需要进行处理的水体，并通过至少一个处理设备对该水体进行净化处理；

水体净化装置包括但不限于过滤设备、杀菌设备、氨氮脱除设备；

过滤设备包括但不限于多个目数不同的物理过滤网和蛋白质过滤器，用于除去水体中固体悬浮颗粒；

杀菌设备包括但不限于除菌过滤器和紫外线杀菌光源相结合，用于精确控制水体内细菌水平和菌群种类，有选择性的进行紫外线照射杀菌；

氨氮脱除设备包括但不限于脱气膜，用于去除水体中的氨氮、烟硝酸盐和二氧化碳等物质。

2.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，该水体净化装置进一步包括增氧设备，用于增加水体的含氧量。

3.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，该水体净化装置进一步包括PH酸碱调节器，用于调节水体的PH。

4.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，该水体净化装置进一步包括水温控制设备，该水温控制设备包括但不限于热交换器，用于调节水体的温度。

5.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，该水体净化装置进一步包括通信设备、水质传感器、阀门和水泵；

通信设备分别与水质传感器、阀门和水泵连接，阀门设置在水体净化装置中各设备之间；

水质传感器，用于检测水体净化装置中各设备进行相应处理后的水质，并将检测结果发送给通信设备；

通信设备，用于根据水质传感器发送的检测结果控制阀门和水泵的开关，使水体在水体净化装置各设备之间流动。

6.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，该系统中各个装置通过统一的标准进行模块化和通用互换拔插设计，实现各装置的自由组合。