本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，具體涉及一種飲用水凈化處理設(shè)備及凈化處理方法，尤其涉及一種通過天然礦料組合去除飲用水中病原微生物、實(shí)現(xiàn)物理消毒的凈化水處理設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

水是人類賴以生存和發(fā)展的重要自然資源，它與人們的生活息息相關(guān)，飲用水的安全影響我們的健康。而現(xiàn)在由于環(huán)境污染導(dǎo)致我國(guó)飲用水水源地和生活飲用水普遍受到污染。水污染一般分為有機(jī)物污染、無機(jī)物污染和微生物污染。而目前我國(guó)絕大多數(shù)民眾的飲水都是集中式供水。相關(guān)研究表明，集中式供水(特別是二次供水)存在生物性污染和化學(xué)性污染。在人們的日常生活中，水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)標(biāo)以及如何消除生活飲用水中的安全隱患等一系列問題已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)民眾廣泛關(guān)注的話題。因此，高效去除水中微生物，提高飲用水品質(zhì)的研發(fā)成為當(dāng)今科技研究的熱點(diǎn)。

天然水源必須經(jīng)過消毒處理殺滅水中的病原微生物后才能為人類飲用。而對(duì)水的消毒方法有很多，最常見有氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)出了很多新型的水體消毒處理技術(shù)，包括二氧化鈦光催化消毒、超生技術(shù)消毒、等離子體消毒、組合工藝消毒等。

1、氯氣消毒：液氯的消毒主要是依靠氯與水反應(yīng)產(chǎn)生的次氯酸(hclo)氧化作用，次氯酸是一種強(qiáng)氧化劑，通過穿透進(jìn)入帶有負(fù)電荷的細(xì)菌內(nèi)部，破壞酶系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。鑒于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)情況，在當(dāng)前以及今后一段時(shí)期內(nèi)，飲用水的消毒仍然是以加氯消毒為主。根據(jù)水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),氯消毒接觸時(shí)間30min以上，自由性余氯0.3～0.4mg/l，能夠完全殺滅腸道致病菌和鉤端螺旋體。液氯消毒會(huì)產(chǎn)生一些消毒副產(chǎn)物，如鹵代烴等。而這些副產(chǎn)物具有“三致作用”，對(duì)人體健康傷害很大。

2、二氧化氯消毒：二氧化氯是被世界衛(wèi)生組織確定的一種安全高效強(qiáng)力殺菌劑，是國(guó)際上公認(rèn)的氯系消毒劑中的最理想的更新替代產(chǎn)品。二氧化氯對(duì)微生物的滅活范圍廣、滅活能力強(qiáng)，除對(duì)一般的細(xì)菌有殺滅作用外，對(duì)大腸桿菌等異養(yǎng)菌，鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌等自養(yǎng)菌，脊髓灰質(zhì)炎病毒、肝炎病毒、賈第蟲孢囊等也有很好的殺滅作用，并且消毒效果基本不受ph值的影響，不產(chǎn)生抗藥性，持續(xù)殺菌能力較氯長(zhǎng)2倍。但二氧化氯消毒也產(chǎn)生副產(chǎn)物。二氧化氯加到水中后主要被還原成亞氯酸鹽，而亞氯酸鹽可引起溶血性貧血和人體高鐵血紅蛋白的增加。亞氯酸鹽被國(guó)際癌癥研究所確定為致癌物類。

3、臭氧消毒：臭氧有很強(qiáng)的氧化性，可以作用于細(xì)菌細(xì)胞膜并使其受損，還能透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，破壞蛋白質(zhì)和脂多糖，改變細(xì)胞的透過性，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞溶解、死亡。臭氧在水中還能分解成產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化作用的羥基自由基(·oh)。臭氧與水混合后形成的臭氧水溶液具有很強(qiáng)的殺菌作用，它能夠迅速?gòu)V泛地殺滅多種微生物和致病菌，當(dāng)其濃度達(dá)到2mg/l時(shí)，作用1min，即可將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、細(xì)菌的芽孢、黑曲霉、酵母等微生物殺死。臭氧消毒缺點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)備很復(fù)雜，投資金額比較大，電耗高。此外，當(dāng)原水中含有溴化物時(shí)，在臭氧的氧化作用下會(huì)形成對(duì)人體有害的溴酸鹽。溴酸鹽被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2b級(jí)(較高致癌可能性)的潛在致癌物。

4、紫外線消毒：紫外線對(duì)于水的消毒滅菌主要是通過紫外線對(duì)微生物的輻射，生物體內(nèi)的核酸(包括rna和dna)吸收了紫外線的光能，改變了dna的生物學(xué)活性，導(dǎo)致核酸的鍵和鏈斷裂、股間交聯(lián)和形成光化產(chǎn)物，使微生物不能復(fù)制，造成致死性損傷。紫外線作為一種物理作用，在飲用水、再生回用水消毒、生活污水、工業(yè)廢水等處理中得到應(yīng)用，使用安全，不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，也不增加污染物的遺傳毒性，且殺菌速度快、滅菌率高、易操作、管理和自動(dòng)化程度高，是一種綠色的消毒方法。但存在不能解決消毒后在管網(wǎng)中再污染的問題、電耗較大等缺點(diǎn)。

5、等離子體消毒：等離子體消毒其實(shí)質(zhì)是電化學(xué)過程中產(chǎn)生的活性物質(zhì)，如羥基自由基(·oh)、雙氧水(h2o2)等對(duì)飲用水中微污染物質(zhì)進(jìn)行氧化去除，同時(shí)放電產(chǎn)生的直接電場(chǎng)作用破壞細(xì)胞壁，使微生物失活。等離子體消毒運(yùn)行簡(jiǎn)單，無需外加氧化劑；對(duì)飲用水無毒無害，同時(shí)不產(chǎn)生二次污染物；處理范圍較廣。但其能耗較高，費(fèi)用較大。

6、膜技術(shù)消毒：近幾年，有專家將膜分離技術(shù)應(yīng)用于飲用水中病原微生物的去除,將膜消毒劃分為物理消毒的一種。膜消毒技術(shù)也將在我國(guó)逐漸推廣，但大規(guī)模的應(yīng)用還有一段時(shí)間。就目前而言，膜處理工藝較適合于小水量的凈水廠。當(dāng)處理水量<20000m3/d時(shí)，膜處理費(fèi)用低于傳統(tǒng)處理工藝。膜消毒技術(shù)去除病原微生物的機(jī)理一般認(rèn)為可以分為兩類:(1)機(jī)械篩分,即膜能夠截留比自身孔徑大或與其孔徑相當(dāng)?shù)奈⑸镱w粒，因而機(jī)械篩分作用主要發(fā)生在膜表面，與膜的孔徑密切相關(guān)，絕大多數(shù)細(xì)菌和原生動(dòng)物的尺寸均大于0.5μm，因此這些微生物主要通過機(jī)械篩分作用去除；(2)吸附截留，即當(dāng)微生物體穿過膜表面進(jìn)入膜內(nèi)部時(shí)，由于膜自身物理化學(xué)性質(zhì)和靜電引力的影響使它們沉積在膜孔側(cè)壁或膜內(nèi)部基質(zhì)上，特別在許多尺寸較小的病毒的截留過程中，如果僅僅依靠機(jī)械篩分作用無法解釋實(shí)際試驗(yàn)的截留效果。膜消毒技術(shù)存在膜污染問題，膜污染導(dǎo)致膜通量的下降，增加膜組件更換和膜清洗的頻率，從而增加膜系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。膜分離技術(shù)還存在著沒有持續(xù)消毒能力問題。

7、組合工藝消毒：現(xiàn)階段水中污染物的種類已經(jīng)多種多樣，使用單一種類的消毒技術(shù)已經(jīng)無法滿足日益嚴(yán)重的飲用水微生物污染問題，組合工藝應(yīng)用于原水污染復(fù)雜以及深度處理中已經(jīng)成為以后大力推廣的技術(shù)。這些技術(shù)可以建立在常規(guī)水質(zhì)處理基礎(chǔ)上，進(jìn)行深度處理。聯(lián)用技術(shù)主要包括活性炭+超濾+臭氧消毒、臭氧+雙氧水+膜過濾+液氯、分子篩吸附+過濾+紫外線等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述凈化水處理工藝的不足，本發(fā)明提供一種通過天然礦料組合去除飲用水中病原微生物、實(shí)現(xiàn)物理消毒的凈化水處理設(shè)備和方法。

第一方面，本發(fā)明提供一種飲用水凈化處理設(shè)備，包括依次連接的電磁活化罐、礦料罐和負(fù)離子球罐，所述電磁活化罐中通過電流的變化產(chǎn)生梯度符合擾動(dòng)磁場(chǎng)，所述礦料罐通過吸附去除水體中的雜質(zhì)及微生物，所述負(fù)離子球罐通過釋放微弱的電流殺死水中的細(xì)菌。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理設(shè)備中礦料罐的填料包括石英砂、浮石、沸石、麥飯石。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理設(shè)備，其中所述礦料罐可以為同時(shí)含有石英砂、浮石、沸石、麥飯石的組合礦料罐。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理設(shè)備，其中所述礦料罐還可以為多個(gè)填充有選自石英砂、浮石、沸石、麥飯石組成組的單一礦料罐。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理設(shè)備，其特征在于，每個(gè)罐體的進(jìn)口端和出口端設(shè)置有三通管和電磁閥，水管旁路連接罐體的進(jìn)口端和出口端的三通管，從而使原水能夠不經(jīng)過該罐體直接到達(dá)該罐體的出口端。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理設(shè)備，其特征在于，所述凈水處理設(shè)備還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括微型處理器、控制面板和電路，所述微型處理器根據(jù)由操作面板輸入的指令控制電磁閥的開合，從而根據(jù)對(duì)凈水效果的需要使原水選擇性的經(jīng)過部分凈化組件。

本發(fā)明所述凈水處理設(shè)備，其特征在于所述每個(gè)罐體的出口端都設(shè)置有納米銀金屬網(wǎng)，所述納米銀金屬網(wǎng)能夠抑制病原微生物的滋生、保持管網(wǎng)系統(tǒng)的清潔。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理設(shè)備，其特征在于還包括可選的增壓泵，所述增壓泵位于至少一個(gè)罐體的下游、并且至少一個(gè)罐體的上游。

第二方面，本發(fā)明提供一種飲用水凈化處理方法，所述方法包括使原水依次通過電磁活化罐、一個(gè)或多個(gè)礦料罐和負(fù)離子球罐，其中所述所述每個(gè)罐體的出水口端都設(shè)置有納米銀金屬網(wǎng)。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理方法，其特征在于所述電磁活化罐中通過電流的變化產(chǎn)生梯度符合擾動(dòng)磁場(chǎng)，所述礦料罐通過吸附去除水體中的雜質(zhì)及微生物，所述負(fù)離子球罐通過釋放微弱的電流殺死水中的細(xì)菌，所述納米銀金屬網(wǎng)能夠抑制病原微生物的滋生、保持管網(wǎng)系統(tǒng)的清潔。

本發(fā)明所述飲用水凈化處理方法，其特征在于所述礦料罐為同時(shí)含有石英砂、浮石、沸石、麥飯石的組合礦料罐，或所述礦料罐為多個(gè)填充有選自石英砂、浮石、沸石、麥飯石組成組的單一礦料罐。

本發(fā)明取得以下有益的技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明采用純物理消毒工藝，在使用過程中不使用任何化學(xué)藥劑，實(shí)現(xiàn)零污染、零排放，對(duì)環(huán)境完全無害，能有效去除水中的微生物，消除對(duì)飲用水造成的污染，使出水潔凈。出水水質(zhì)達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(gb5749-2006)及《飲用天然礦泉水》(gb8537-2008)標(biāo)準(zhǔn)的安全指標(biāo)。

(2)本發(fā)明通過在每個(gè)罐體的進(jìn)水口端和出水口端設(shè)置水管旁路，一方面使用戶可以根據(jù)具體的需要選擇原水經(jīng)過的過濾罐類型和過濾罐數(shù)量，當(dāng)出水水質(zhì)要求較高時(shí)，可以使原水經(jīng)過全部過濾罐；當(dāng)對(duì)出水水質(zhì)要求不高時(shí)，可以使原水經(jīng)過部分過濾罐。另一方面，也便于管道和過濾罐的維修和更換，解決了上游過濾罐和下游過濾罐使用壽命不同步、全系統(tǒng)更換過濾罐的技術(shù)問題，避免了浪費(fèi)。

(3)本發(fā)明通過設(shè)置抗菌金屬網(wǎng)等手段，抑制管網(wǎng)中微生物的滋生，確保管網(wǎng)系統(tǒng)潔凈，保證出水水質(zhì)安全。另外，本發(fā)明適用范圍廣，可以根據(jù)原水的水質(zhì)，模塊化安裝相應(yīng)的過濾罐，如進(jìn)行多組設(shè)備的串聯(lián)、并聯(lián)。

附圖說明

圖1飲用水凈化處理設(shè)備圖

1-活化罐；2-石英砂礦料填充；3-浮石礦料填充；4-沸石礦料填充；5-麥飯石礦料填充；6-負(fù)離子球礦料填充；7-礦料組合方案1；8-礦料組合方案2；9-礦料組合方案3(具體組合礦料根據(jù)水質(zhì)確定)；10-控制閥；11-取水口；12-抑菌金屬網(wǎng)。

具體實(shí)施方式

天然礦石中有的礦石本身就是由微小孔徑，可以吸附細(xì)菌，如浮石、沸石等。有些則是可以釋放微弱的電流，殺死水中的細(xì)菌，如負(fù)離子球。傳統(tǒng)的微生物去除方法僅是殺死水中的細(xì)菌，但水中仍殘留著細(xì)菌的“尸體”。而通過天然礦石去除水體中的微生物則可以去除飲用水中活著及已殺滅的全部微生物，并可使水呈弱堿性，適宜人體的飲用。

本發(fā)明的設(shè)備和工藝方法結(jié)合工程研究選用對(duì)微生物有吸附作用的石英砂、負(fù)離子球、沸石、麥飯石及浮石五種礦料，并對(duì)其組合后對(duì)受污染水體進(jìn)行處理，其出水水質(zhì)安全、健康。凈化處理水的具體工作原理如下：

(1)高強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生梯度復(fù)合擾動(dòng)磁場(chǎng)，可將原水分子簇團(tuán)解開，使簇團(tuán)水形成單個(gè)水分子狀態(tài)水，從而有助于分離雜質(zhì)，使存在于水分子簇團(tuán)內(nèi)外的各種有機(jī)質(zhì)和無機(jī)物以粒子或離子游離形式存在。在磁場(chǎng)的直接作用下，會(huì)引起bod、cod降低，使異氧微生物的能源和碳素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的減少，導(dǎo)致異氧菌大量死亡。

(2)選用的礦料含有很大的比表面積，能保證極少數(shù)未死亡及死亡的微生物完全清除，保證水質(zhì)清潔。

還可進(jìn)一步通過實(shí)施例來理解本發(fā)明，其中所述實(shí)施例說明了一些制備或使用方法。然而，要理解的是，這些實(shí)施例不限制本發(fā)明?，F(xiàn)在已知的或進(jìn)一步開發(fā)的本發(fā)明的變化被認(rèn)為落入本文中描述的和以下要求保護(hù)的本發(fā)明范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

如圖1所示，原水進(jìn)入活化罐1，在磁場(chǎng)的作用下水中大分子簇團(tuán)被打開，使簇團(tuán)水形成單個(gè)水分子狀態(tài)水，從而有助于分離雜質(zhì)，小分子水流經(jīng)各含不同礦料的單體處理罐2、3、4、5、6后或組合礦料的罐體7、8、9，在礦石的作用下去除水體中的微生物，并且吸附水體中的雜質(zhì)及微生物殘?bào)w物質(zhì)，水得到凈化。本發(fā)明所述凈水設(shè)備的材質(zhì)均具有涉水產(chǎn)品衛(wèi)生許可，并且在每個(gè)罐體的出水端添加抑制微生物生長(zhǎng)的金屬網(wǎng)12，微生物的生成受到抑制，保持管網(wǎng)系統(tǒng)的清潔。本工藝中通過控制閥10控制原水流經(jīng)各單體礦料或組合礦料，從取水口11處取水樣，檢測(cè)處理后的水質(zhì)。經(jīng)過檢測(cè)，出水水質(zhì)達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(gb5749-2006)及《飲用天然礦泉水》(gb8537-2008)標(biāo)準(zhǔn)的安全指標(biāo)。

本發(fā)明所述水凈化設(shè)備和凈化方法可根據(jù)水源中微生物的具體類別，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)礦料進(jìn)行優(yōu)化組合，所采用的各種濾料可根據(jù)不同的水質(zhì)改變其排布和粒徑的大小。并可根據(jù)水源的水質(zhì)情況、供水量及出水水質(zhì)的要求，設(shè)計(jì)處理設(shè)備，可進(jìn)行多組設(shè)備的串聯(lián)及并聯(lián)。

本發(fā)明內(nèi)容僅僅舉例說明了要求保護(hù)的一些具體實(shí)施方案，其中一個(gè)或更多個(gè)技術(shù)方案中所記載的技術(shù)特征可以與任意的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案相組合，這些經(jīng)組合而得到的技術(shù)方案也在本申請(qǐng)保護(hù)范圍內(nèi)，就像這些經(jīng)組合而得到的技術(shù)方案已經(jīng)在本發(fā)明公開內(nèi)容中具體記載一樣。