專利名稱：安全飲用水的凈化方法與凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水的凈化方法，特別是涉及一種將自來(lái)水進(jìn)行深度加工用于直接飲用的凈化方法與凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)城市水域約90％受到不同程度的污染，致使多數(shù)的飲用水水源水質(zhì)惡化，水源中有機(jī)污染物的種類和含量也越來(lái)越多。同時(shí)，由于大多數(shù)水廠均采取氯消毒方式，水中往往產(chǎn)生以三鹵甲烷、鹵乙酸等含氯有機(jī)物為代表的二次污染物，對(duì)人體健康具有直接或潛在的影響和危害。另外，由于城市供水管網(wǎng)的復(fù)雜性，在飲用水的輸送過(guò)程中往往產(chǎn)生再次污染。研究證明，在輸配管網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)水管腐蝕、微生物繁殖等現(xiàn)象。用于樓房供水的二次水儲(chǔ)水箱污染是造成飲用水進(jìn)一步污染的重要因素，一般設(shè)計(jì)的二次水箱容量為高峰時(shí)供水量的二倍，至使水在其中儲(chǔ)存較長(zhǎng)時(shí)間。同時(shí)，由于管理與清潔不力，二次水箱容易產(chǎn)生細(xì)菌污染。對(duì)此，尚缺少有效的凈化與防范措施。對(duì)地下水而言，各個(gè)城市的問(wèn)題各有不同，但總體來(lái)說(shuō)，主要污染問(wèn)題是細(xì)菌和硬度超標(biāo)、硝酸鹽含量過(guò)高等問(wèn)題。如在北京市南部豐臺(tái)地區(qū)，部分居民飲用的地下水中硬度高達(dá)約700mg/L，硝酸鹽含量超過(guò)120mg/L，并在部分自備水井中發(fā)現(xiàn)三氯甲烷等有害有機(jī)污染物。由于上述原因，目前部分城市自來(lái)水及自備水井水不宜直接飲用。
發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、歐國(guó)各國(guó)都十分關(guān)注飲用水的安全，在不斷提高飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，采取強(qiáng)化常規(guī)處理、實(shí)施深度處理、加強(qiáng)管網(wǎng)改造與管理等種種措施確保飲用水安全。目前，大部分發(fā)達(dá)國(guó)家的自來(lái)水均能直接飲用。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力與人民生活水平的提高，大眾對(duì)于飲用水的優(yōu)質(zhì)與安全性的要求越來(lái)越高。為了滿足優(yōu)質(zhì)的飲用水供給，確?？芍苯语嬘茫S多地方采取對(duì)管網(wǎng)自來(lái)水進(jìn)行深度加工的方法來(lái)確保飲用水的安全。但是，多數(shù)情況下，深度處理主要依靠納濾過(guò)濾的方式進(jìn)行。納濾是一種將水中絕大多數(shù)無(wú)機(jī)成分予以去除的高分子膜過(guò)濾技術(shù)，在將水中有害有機(jī)物質(zhì)去除的同時(shí)也去除了對(duì)人體無(wú)害、甚至有益的微量無(wú)機(jī)元素，而且，處理成本高，水回收率低(一般為60％-75％，也就是說(shuō)25％-40％的水被浪費(fèi)掉)。因此，需要一種在處理過(guò)程既能夠有效去除水中的有毒有害污染物質(zhì)，又可保留對(duì)人體有益的微量元素的新型水處理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于克服上述的水處理方法和設(shè)備無(wú)法滿足在去除水中有機(jī)微污染和超標(biāo)無(wú)機(jī)離子的同時(shí)，又能保留微量元素的缺陷；本發(fā)明的目的之二在于提供一種處理對(duì)象是自來(lái)水，其中含有微量的有機(jī)物(如農(nóng)藥、塑料添加劑、消毒副產(chǎn)物等)，特別是經(jīng)長(zhǎng)距離輸配造成氯化消毒副產(chǎn)物含量增加，以及高層建筑物使用的二次水箱被細(xì)菌污染，采用以納濾和活性炭處理為主，采取在線消毒方式對(duì)目前的自來(lái)水進(jìn)行深度處理，以去除城市管網(wǎng)自來(lái)水中的有毒有害污染物質(zhì)，特別是去除有機(jī)微污染和超標(biāo)無(wú)機(jī)離子，同時(shí)又可保留對(duì)人體有益的微量元素，并達(dá)到飲用水直接飲用標(biāo)準(zhǔn)的凈化方法。
本發(fā)明的目的之三在于提供一種安全飲用水凈化工藝使用的集成設(shè)備，實(shí)現(xiàn)處理過(guò)程的自動(dòng)化控制的，安全可靠的安全飲用水凈化系統(tǒng)。
1.本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的安全飲用水的凈化方法，包括以下步驟1)首先將自來(lái)水或高樓儲(chǔ)水箱的水，經(jīng)水泵泵入超濾或微濾過(guò)濾單元，其操作壓力一般為0.05-0.2MPa，在超濾或微濾單元中去除掉水中的非離子物質(zhì)(如膠體和細(xì)菌等)；2)將通過(guò)步驟1)過(guò)濾得到的水分成兩路，一路水進(jìn)行納濾處理，其中納濾單元操作壓力為0.3-2.0MPa，經(jīng)納濾膜過(guò)濾除掉水中大部分離子和有機(jī)物質(zhì)；另外一路水用活性炭進(jìn)行吸附處理，在把水中有害有機(jī)物質(zhì)去除的同時(shí)，保留了部分對(duì)人體有益的無(wú)機(jī)微量元素；3)然后把步驟2)中兩路處理后得到的水混合后再利用臭氧進(jìn)行消毒，臭氧消毒工藝中臭氧投加量為0.1-1.0mg/L，以保證在入戶管道內(nèi)的飲用水始終符合直接飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。
在上述步驟2)中，還包括在另外一路水用活性炭進(jìn)行吸附處理前，先經(jīng)過(guò)臭氧氧化處理單元氧化處理，其臭氧投加量為0.5-2.5mg/L；這樣在原水水質(zhì)較差的情況下，可以強(qiáng)化污染物的去除效果，延長(zhǎng)活性炭壽命。
所述的在線消毒包括包括在線紫外消毒、在線臭氧消毒和在線碘消毒。
在上述步驟3)中，所述的在線紫外消毒水力停留時(shí)間為5-30s。
在上述步驟3)中，所述的在線臭氧消毒臭氧消耗量為0.1-1mg/L。
在上述步驟3)中，所述的在線碘消毒水力停留時(shí)間為1-20min。
本發(fā)明提供的安全飲用水的凈化系統(tǒng)，包括超濾或微濾過(guò)濾單元1、納濾過(guò)濾單元2、和在線消毒單元3；其特征在于，還包括活性炭吸附處理單元4和一由儲(chǔ)水箱5、在線消毒單元3與入戶管道6連通的獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)；其中超濾過(guò)濾單元1通過(guò)一個(gè)三通分別通過(guò)輸水管7與納濾過(guò)濾單元2連通；三通的另一輸出口通過(guò)輸水管8與臭氧氧化處理單元12、活性炭吸附單元4順序連通，臭氧氧化處理單元由穿越輸水管14穿越，在該輸水管上設(shè)置一開(kāi)關(guān)。納濾過(guò)濾單元2與活性炭吸附單元4通過(guò)輸水管9連通，在該輸水管9上設(shè)置一出口，再通過(guò)輸水管10與儲(chǔ)水箱5連通；儲(chǔ)水箱5通過(guò)輸水管11與在線消毒單元3和入戶管道6連通構(gòu)成獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)13。
還包括在輸水管中間設(shè)置水泵。
所述的在線消毒單元3包括線紫外消毒單元、在線臭氧消毒單元和在線碘消毒單元。
自來(lái)水經(jīng)超濾或微濾過(guò)濾后，可以將水中的細(xì)菌全部攔截。在納濾處理單元和活性炭吸附單元中，利用納濾的安全過(guò)濾性、活性炭對(duì)水中有機(jī)物的強(qiáng)吸附性，在去除水中的微污染有機(jī)物的同時(shí)，保留了水中的有益微量元素，并可以避免單獨(dú)使用納濾時(shí)水浪費(fèi)大的缺陷，這是本發(fā)明具有的創(chuàng)造性。根據(jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)和出水要求，納濾和活性炭吸附單元的出水流量比例可以根據(jù)實(shí)際情況(如有機(jī)物、硬度、含鹽量高低等)進(jìn)行調(diào)整(一般調(diào)整比例為納濾處理/活性炭吸附由30％/70％-70％/30％)。同時(shí)，對(duì)于管網(wǎng)自來(lái)水有機(jī)物含量較高的原水，可以在活性炭單元前增設(shè)一個(gè)臭氧氧化處理單元，以在提高有機(jī)污染物去除率的同時(shí)延長(zhǎng)活性炭壽命。這是本發(fā)明具有的第二點(diǎn)創(chuàng)造性。在線消毒方式不限紫外消毒方式，還包括臭氧消毒以及碘消毒等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)利用超濾或微濾對(duì)細(xì)菌的攔截特性，可以有效去除城市管網(wǎng)自來(lái)水，因長(zhǎng)距離輸送及高位水箱長(zhǎng)時(shí)間保存造成的二次微生物及金屬腐蝕污染；(2)由于納濾膜可以將水中的大部分離子去除，本發(fā)明中的納濾與活性炭吸附單元并用的方法可以在保證去除有毒有害污染物的同時(shí)，保留對(duì)人體有益的元素，并在一定程度上改善飲用水的口感。(3)本發(fā)明還根據(jù)不同的來(lái)水水質(zhì)，靈活調(diào)整納濾與活性炭吸附單元并用時(shí)的出水流量比例，達(dá)到良好的性能價(jià)格比。(4)本發(fā)明可以顯著降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本，并提高水的利用率。
總之，本發(fā)明是超濾或微濾過(guò)濾、納濾+臭氧氧化處理\活性炭吸附和在線消毒循環(huán)供水的集成技術(shù)，不僅解決了自來(lái)水無(wú)法直接飲用的問(wèn)題，能夠以較低的處理成本，獲取無(wú)污染、有益健康、口感優(yōu)美、水質(zhì)穩(wěn)定的直接飲用水，同時(shí)還能夠滿足人民大眾的飲水需求，提高生活品質(zhì)。


圖1是本發(fā)明的安全飲用水的凈化系統(tǒng)組成2是本發(fā)明的安全飲用水的凈化流程面說(shuō)明超濾或微濾過(guò)濾單元-1； 納濾過(guò)濾單元-2； 在線消毒單元-3；活性炭處理單元-4； 儲(chǔ)水箱-5、 入戶管道-6；輸水管-7； 輸水管-8； 輸水管-9；輸水管-10； 輸水管-11； 臭氧氧化處理單元13；循環(huán)單元-13 輸水管-1具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，制作一本發(fā)明的安全飲用水的凈化系統(tǒng)，包括一由儲(chǔ)水箱5、在線消毒單元3與入戶管道6連通的獨(dú)立循環(huán)單元；一超濾或微濾過(guò)濾單元1采用中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心自行開(kāi)發(fā)研制的超濾設(shè)備CL-3，微濾設(shè)備MF-2；一納濾過(guò)濾單元2采用中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心自行開(kāi)發(fā)研制的納濾設(shè)備NL-1(以上設(shè)備均在市場(chǎng)上可以買到)；一在線消毒單元3采用天津隆生環(huán)保設(shè)備制造廠生產(chǎn)的ZY-1型消毒設(shè)備；一活性炭處理單元4采用天津隆生環(huán)保設(shè)備制造廠生產(chǎn)的GF-1型消毒設(shè)備；一臭氧氧化處理單元12采用天津隆生環(huán)保設(shè)備制造廠生產(chǎn)的XQ-1型設(shè)備。一在線消毒單元3采用天津隆生環(huán)保設(shè)備制造廠生產(chǎn)的ZY-1型消毒設(shè)備；一活性炭處理單元4采用天津隆生環(huán)保設(shè)備制造廠生產(chǎn)的GF-1型消毒設(shè)備；一臭氧氧化處理單元12采用天津隆生環(huán)保設(shè)備制造廠生產(chǎn)的XQ-1型設(shè)備。將超濾過(guò)濾單元1上安裝的三通一輸出口通過(guò)輸水管7與納濾過(guò)濾單元2連通；三通的另一輸出口通過(guò)輸水管8與臭氧氧化處理單元12、活性炭吸附單元4順序連通，臭氧氧化處理單元由穿越輸水管14穿越，在該輸水管上設(shè)置一開(kāi)關(guān)。納濾過(guò)濾單元與活性炭吸附單元通過(guò)輸水管9連通，在該輸水管9上設(shè)置一出口，該出口連通一根輸水管10，并與儲(chǔ)水箱5連通；儲(chǔ)水箱5通過(guò)輸水管11與在線消毒單元3和入戶管道6連通構(gòu)成獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)13。
本實(shí)施例的凈化水的方法如下為了使城市管網(wǎng)自來(lái)水經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全的飲用水平，本實(shí)施例選取北京市某城區(qū)管網(wǎng)自來(lái)水作為處理對(duì)象進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究。本實(shí)施例的凈化水的方法是在上述實(shí)施例的系統(tǒng)上，按圖2的流程進(jìn)行，其具體步驟如下1)管網(wǎng)自來(lái)水經(jīng)離心泵泵入超濾過(guò)濾單元，其操作壓力0.1MPa，在超濾單元中去除掉水中的非離子物質(zhì)(如膠體和細(xì)菌等)；2)將通過(guò)步驟1)超濾得到的水，通過(guò)三通分別進(jìn)入納濾處理單元和臭氧—活性炭氧化吸附單元分成兩路，總流量為100L/h；一路水進(jìn)行納濾處理工藝，其中納濾單元操作壓力為0.3-2.0MPa，正常運(yùn)行時(shí)為1.0-1.3Mpa，其中納濾處理單元進(jìn)水流量為50L/h，回收率設(shè)為75％；另外一路水用活性炭工藝進(jìn)行處理，進(jìn)水流量為50L/h，空塔速度為5m/h，吸附處理后，與納濾出水混合，然后采用臭氧消毒工藝進(jìn)行消毒，用于消毒的臭氧投加量為0.5mg/L，在把水中的有毒有害物質(zhì)去除的同時(shí)，保留了對(duì)人體有益的微量元素；納濾單元和活性炭單元處理出水在儲(chǔ)水箱最小停留時(shí)間為20min，然后進(jìn)入在線消毒單元進(jìn)行消毒處理。在線消毒單元分別使用紫外消毒、臭氧消毒和碘消毒來(lái)評(píng)價(jià)消毒處理效果。其中，紫外消毒水力停留時(shí)間7s，臭氧消毒臭氧消耗量0.2mg/L，碘消毒水力停留時(shí)間為7min。消毒處理出水進(jìn)入100m長(zhǎng)的模擬入戶管道，檢測(cè)入戶管道出水口出水水質(zhì)。整個(gè)處理過(guò)程水力停留時(shí)間(HRT)為30～60min，試驗(yàn)結(jié)果如表1。
表1 單位 mg/L


由表1可知，自來(lái)水經(jīng)本實(shí)施例方法處理后，水質(zhì)完全符合國(guó)家及WHO飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種安全飲用水的凈化方法，包括以下步驟1)首先將城市管網(wǎng)自來(lái)水或高樓儲(chǔ)水箱的水，經(jīng)水泵泵入超濾或微濾過(guò)濾單元，在超濾或微濾單元中除掉水中的非溶解物質(zhì)；2)將通過(guò)步驟1)過(guò)濾得到的水分成兩路，一路水進(jìn)行納濾處理，其中納濾單元操作壓力為0.3-2.0MPa，經(jīng)納濾膜過(guò)濾除掉水中大部分離子和有機(jī)物質(zhì)；另外一路水用活性炭進(jìn)行吸附處理，在把水中有害有機(jī)物質(zhì)去除的同時(shí)，保留了部分對(duì)人體有益的無(wú)機(jī)微量元素；3)然后把步驟2)中兩路處理后得到的水混合后再利用臭氧氧化處理單元進(jìn)行消毒，臭氧消毒工藝中臭氧投加量為0.1-1.0mg/L，得到入戶管道內(nèi)的飲用水始終符合直接飲用標(biāo)準(zhǔn)的水。
2.按權(quán)利要求1所述的安全飲用水的凈化方法，其特征在于，還包括在步驟2)中，另外一路水用活性炭進(jìn)行吸附處理前，先經(jīng)過(guò)臭氧氧化處理單元氧化處理，其臭氧投加量為0.5-2.5mg/L。
3.按權(quán)利要求1所述的安全飲用水的凈化方法，其特征在于，所述的消毒包括包括在線紫外消毒、在線臭氧消毒和在線碘消毒。
4.按權(quán)利要求1所述的安全飲用水的凈化方法，其特征在于，在上述步驟3)中，所述的在線紫外消毒水力停留時(shí)間為5-30s。
5.按權(quán)利要求1所述的安全飲用水的凈化方法，其特征在于，在上述步驟3)中，所述的在線臭氧消毒臭氧消耗量為0.1-1mg/L。
6.按權(quán)利要求1所述的安全飲用水的凈化方法，其特征在于，在上述步驟3)中，所述的在線碘消毒水力停留時(shí)間為1-20min。
7.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的安全飲用水的凈化方法的凈化系統(tǒng)，包括超濾或微濾過(guò)濾單元1、納濾過(guò)濾單元2、和在線消毒單元3；其特征在于，還包括活性炭吸附處理單元4和一由儲(chǔ)水箱5、在線消毒單元3與入戶管道6連通的獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)；其中超濾過(guò)濾單元1通過(guò)一個(gè)三通分別通過(guò)輸水管7與納濾過(guò)濾單元2連通；三通的另一輸出口通過(guò)輸水管8與臭氧氧化處理單元12、活性炭吸附單元4順序連通，臭氧氧化處理單元由穿越輸水管14穿越，在該輸水管上設(shè)置一開(kāi)關(guān)；納濾過(guò)濾單元2與活性炭吸附單元4通過(guò)輸水管9連通，在該輸水管9上設(shè)置一出口，再通過(guò)輸水管10與儲(chǔ)水箱5連通；儲(chǔ)水箱5通過(guò)輸水管11與在線消毒單元3和入戶管道6連通構(gòu)成獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)13。
8.按權(quán)利要求5所述的安全飲用水的凈化方法的專用凈化系統(tǒng)，其特征在于，還包括在輸水管中間設(shè)置水泵。
9.按權(quán)利要求5所述的安全飲用水的凈化方法的專用凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述的在線消毒單元3包括線紫外消毒單元、在線臭氧消毒單元和在線碘消毒單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及安全飲用水的凈化方法和凈化系統(tǒng)，該方法對(duì)自來(lái)水采用超濾或微濾處理后分成兩股，分別進(jìn)行納濾和活性炭吸附處理，再合在一起消毒。在對(duì)管網(wǎng)自來(lái)水中有毒有害污染物質(zhì)進(jìn)行去除的同時(shí)，又保留了對(duì)人體有益的微量元素，并具有處理成本低、水回收率高的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)包括超濾或微濾過(guò)濾單元通過(guò)三通分別通過(guò)輸水管與納濾過(guò)濾單元連通，和一端口與臭氧氧化處理單元、活性炭單元順序連通，臭氧氧化處理單元為可穿越單元。納濾過(guò)濾單元與活性炭單元通過(guò)輸水管連通，在該輸水管上設(shè)置一出口，再通過(guò)輸水管與儲(chǔ)水箱連通；儲(chǔ)水箱與在線消毒單元和入戶管道連通構(gòu)成獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)處理過(guò)程的自動(dòng)化控制，并使處理水達(dá)到飲用水直接飲用標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F1/50GK1769188SQ20041008842
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者齊嶸, 楊敏, 劉俊新, 曲久輝, 雷鵬舉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心