专利名称：水处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对清洗过滤膜所用的排放物进行消毒的方法，所 述过滤膜用于净化原水，例如地下水或河水。
背景技术：
迄今为止，为了从原水，例如河水、湖水、地下水生产自来水或工业 用水，过滤膜因为它们的优点例如可靠性和自动操作而已经得到广泛地应 用。然而，当包括过滤膜的水处理设备长时间工作时，原水中的悬浮固体 会附着在过滤膜的表面上，这导致水透过率和水处理能力的下降。具体地 讲，固体组分和微生物(例如，隐孢子虫、贾第虫、鱼卵、藻类和大肠杆 菌)增大了过滤压力，这导致处理能力的下降。因此，通过过滤膜的水净
化每30分钟至1小时需要进行回洗或其他操作，从而，清洗过滤膜的表面， 以去除附着的悬浮固体。这样，清洗过滤膜所用的排放物包含有浓度相当 高的源自原水的悬浮固体。
如上所述，清洗过滤膜所用的排放物包含有相当高浓度的源自原水的 各种悬浮固体，且悬浮固体可能包含聚集的传染性微生物，例如不可被稀 释的氯杀菌剂杀死的隐孢子虫或贾第虫。
迄今为止，清洗过滤膜所用的排放物不经处理就释放。包含传染性微 生物的废水的这种排放是不利的，因为它可使得河水等再次遭到污染。此 外，通过过滤膜过滤的水通常用于回洗，从而，从原水的有效利用角度看， 回洗所用的排放物的排放是不利的。
为了解决上述问题，例如，日本特开平11-90432 (专利文献1)提出 了一种水消毒的方法，包括分离和浓縮清洗排放物中的悬浮固体，然后 通过例如紫外线辐射方法或加热方法对包含分离悬浮固体的浓縮水进行消 毒。日本特开2004-66061 (专利文献2)提供了另一种用于水消毒的方法， 包括在设置在过滤膜模块外部的消毒处理设备中储存排放物，以及通过
4消毒处理措施例如紫外线灯对排放物进行消毒，然后进行排放。
然而，专利文献1和2中描述的用于清洗排放物的上述消毒方法存在 以下问题。
在专利文献1中描述的方法的情况下，浓缩水中的包含传染性微生物 的悬浮固体的浓度高得可使紫外线的传播受到抑制，这导致消毒效率的恶 化，从而会阻止进行可靠的消毒处理。
在专利文献2中描述的方法的情况下，在通过过滤膜进行分离和浓縮
之后，在清洗排放物中包含高浓度的包含传染性微生物的悬浮固体，使得 紫外线通过水的传播受到抑制，且被处理的水以消毒不足的状态排放，这 可能使得不能完全防止河水等受到再次污染。此外，在该方法下，清洗过 滤膜所使用的排放物全都被排放，从水资源的有效利用角度看，这是不利 的。
发明内容
本发明的提出是为了解决上述问题，且用于提供一种水处理系统，所 述水处理系统用于对在过滤膜处理过程中由回洗产生的排放物进行高效消 毒，以产生可再次使用的水，从而降低水净化的成本并提高了原水的有效 利用率。
在方面(1)中， 一种用于从原水，例如河水、湖水和地下水，生产自
来水或工业用水的水处理系统，包括 储存原水的原水箱；
过滤膜模块，所述过滤膜模块从原水箱接收原水，且具有用于从原水 中分离和去除异物的过滤膜；
供给泵，所述供给泵设置在原水箱与分离膜模块之间，且将原水从原 水箱供给到分离膜模块；
已过滤水箱，所述已过滤水箱接收和暂时储存被传递通过过滤膜模块 的过滤膜的已过滤水，且传送出上层水作为被处理的水；
回洗泵，所述回洗泵设置在已过滤水箱与过滤膜模块之间，且使已过 滤水从已过滤水箱回流到过滤膜模块；
阀和管道，所述阀和管道设置在已过滤水箱与过滤膜模块之间，且使
5水流方向在正向和反向之间切换；
控制装置，所述控制装置用于暂停从原水箱到过滤膜模块的原水供给、 将阓和管道切换到反向、使回洗泵将己过滤水从已过滤水箱供给到分离膜 模块，从而回洗过滤膜；以及
清洗排放物处理装置，所述清洗排放物处理装置设置在过滤膜模块与 原水箱之间，用于处理回洗过滤膜产生的回洗排放物并使水返回到原水箱。 根据方面(1)，过滤膜的回洗过程所用的清洗排放物被净化且返回到原水 箱，从而水资源有效地被再利用。
在方面(2)中，清洗排放物处理装置具有絮凝箱、沉淀器以及紫外线 辐射反应器。根据方面(3)，紫外线辐射反应器包括紫外线灯，所述紫外 线灯发射包含253.7nm的波长的紫外线。根据方面(2)和(3)，过滤膜的 回洗处理所用的清洗排放物经受了絮凝和沉淀处理，以分离和去除悬浮固 体，且上层水经受了紫外线辐射，而且清洗排放物经由清洗排放物处理系 统返回到原水箱。这样，与在分离和去除处理之后包含悬浮固体的水或浓 縮水经受紫外线辐射的情况相比，可以较低的功率消耗实现高效和可靠的 消毒处理。
在方面(4)中，包含在紫外线辐射反应器中的紫外线灯容纳在由石英 玻璃制成的保护管中，用于使灯的周边与外部流体隔离和保护灯的周边免 受外部流体。根据方面(4)，紫外线灯通过保护管与流体隔离，从而，防 止紫外线灯因流体与目标的相撞产生受到任何拖曳。此外，流体和紫外线 灯被电隔离，从而防止紫外线灯失效或破坏，进而使得可进行稳定的消毒 处理。
在方面(5)中，清洗排放物处理装置具有旋流式固体-液体分离装置 和紫外线辐射反应器。根据方面(5)，首先，旋流式固体-液体分离装置以 物理方式将悬浮固体从水中分离和去除，然后，水由紫外线辐射反应器消 毒，以提高紫外线辐射反应器中的被处理的水的紫外线透射。这样，整个 被处理的水被紫外线均匀地辐射，且避免了用于产生紫外线的电能的浪费。
在方面(6)中，清洗排放物处理装置具有旋流式紫外线辐射反应器。 根据方面(6)，在旋流式紫外线辐射反应器中同时执行悬浮固体的物理分 离和去除、以及水消毒处理，从而提高了处理效率。
6在方面(7)中，清洗排放物处理系统具有旋流式紫外线辐射反应器和
第二紫外线辐射反应器。根据方面(7)，在通过旋流式紫外线辐射反应器 的消毒处理后再通过第二紫外线辐射反应器进行消毒处理，从而，获得了 充分的消毒处理效果。
在方面(8)中，紫外线辐射反应器具有清洁装置，所述清洁装置用于 清洁紫外线灯保护管的外表面。根据方面(8)，清洁装置将附着的物质从 保护管的外表面去除，从而，有效地防止紫外线辐射剂量的恶化，且使消 毒处理效果超过一定水平。
在方面(9)中，水处理系统具有清洗排放物处理装置清洗管路，所述 清洗管路从回洗泵的喷射侧的管路分叉，并与清洗排放物处理装置中的旋 流式紫外线辐射反应器的流入管路会合，从而绕过过滤膜模块。根据方面
(9)，对清洗排放物处理装置进行清洗所用的排放物与回洗排放物会合， 且这些排放物被收集在一起再被使用，从而，进一步提高了排放物的再循 环利用率。
在方面(10)中，在过滤膜的回洗之后，在膜过滤操作过程中，控制 装置对清洗排放物处理装置的清洗时间控制至少一次。根据方面(10)，控 制装置从内部定时器电路接收时间常数信号，且控制装置一旦它知道在回 洗之后经过了一定时段就向开关阀等发送命令信号，从而，执行清洗操作， 以去除附着在清洗排放物处理装置上的异物，从而使清洗排放物处理装置 保持在清洁状态。
图1是简化剖视图，示意性地示出了根据本发明的第一实施例的水处 理系统；
图2是简化剖视图，示意性地示出了根据本发明的第二实施例的水处 理系统；
图3是简化剖视图，示意性地示出了根据本发明的第三实施例的水处 理系统；
图4是简化剖视图，示意性地示出了根据本发明的第四实施例的水处 理系统；
7图5是简化剖视图，示意性地示出了根据本发明的第五实施例的水处
理系统；以及
图6是流程图，示出了使用本发明的水处理系统的水处理过程。
具体实施例方式
下面，参看附图描述本发明的多个实施例。 (第一实施例)
如图1所示，第一实施例的水处理系统1包括原水箱2、膜模块3、
已过滤水箱4、絮凝箱5、搅动器6、沉淀器7、紫外线辐射反应器8和控 制器9。
原水箱2是经由管路L1连接到原水供给源(未示出)的储备箱。要被 处理的原水(例如，河水)通过管路Ll流入原水箱2。原水导入管路Ll 具有通过控制器9控制的流率控制阀VI。水出口设置在原水箱2的底部或 底部附近。水出口经由管路L2与膜模块3的底部连通。管路L2具有供给 泵(操作泵)Pl，所述供给泵将原水从原水箱2供给到膜模块3。管路L2 具有通过控制器9控制的开关阀V2。
膜模块3包括位于直立圆柱形或方形容器内的过滤膜。过滤膜由聚合 物中空纤维膜或陶瓷膜构成，所述膜在其表面上具有直径大约为0.01 um 至1.0um的微小开口，且所述过滤膜在边缘处由多个支撑物支撑。用于取 出过滤后的水的出口形成在膜模块3的容器的顶部。出口经由管路L3连接 到已过滤水箱4。管路L3具有通过控制器9控制的开关阀V3。
膜模块3的容器底部连接到原水供给管路L2、以及压缩空气鼓入管路 L5和排放物处理管路L6。压縮空气鼓入管路L5用于通过将压縮空气从压 縮机Cl鼓入膜模块3的初级侧去除附着在膜表面上的异物，从而通过空气 鞭打(strapping)消散异物。压縮空气鼓入管路L5具有通过控制器9控制 的开关阀V5。排放物处理管路L6用于回收和再使用在清洗膜模块3之后 排放的污泥和污水，在下面描述其细节。
已过滤水箱4具有预定的容积和深度，且其上部分具有水进入管路 L20，所述水进入管路L20用于将作为被处理的水的己过滤水的上层水传递 到水储备箱(未示出)。回洗管路L4从已过滤水箱4的下部分延伸，并连
8接到出口管路L3。回洗管路L4和出口管路L3的结合部位于开关阀V3的 上游。回洗管路L4具有通过控制器9控制的回洗泵P2。
膜模块3的出口管路L3连接到另一压縮空气鼓入管路LIO。压縮空气 鼓入管路L10用于通过将压縮空气从第二压缩机C2鼓入膜模块3的次级 侧去除附着在膜表面上的异物，从而通过空气回洗扩散异物。压缩空气鼓 入管路L10与出口管路L3的结合部位于开关阀V3的上游。压縮空气鼓入 管路L10具有通过控制器9控制的开关阀VIO。
下面，进一步描述废水处理管路L6。
排放物处理管路L6用于周期性地(例如每30分钟)去除通过从膜模 块3的底部的回洗而从膜表面落下的异物(例如，污泥)。排放物处理管路 L6经由开关阀V6连接到絮凝箱5，且进一步连接到随后的沉淀器7。絮凝 箱5和沉淀器7形成一个整体式的处理箱，且借助于部分打开的多个隔膜 隔开。絮凝箱5包括螺旋浆轴搅动器6，所述搅动器6用于彻底地搅动导入 的污泥和污水以及从絮凝剂注入装置(未示出)注入的预定量的絮凝剂(例 如，聚合氯化铝)，从而促进污泥的絮凝。沉淀器7以稳定的状态保存彻底 混合有絮凝剂的污泥和污水，从而絮凝和沉淀污泥。沉淀器7的底部具有 用于保留污泥的凹陷部。污泥取出管路L8连接到凹陷部的最低部分。管路 L8具有开关阀V8。
上层水取出管路L7设置在沉淀箱7的上部分处，通过所述上层水取出 管路L7，在固体组分沉降之后的上层水被从沉淀箱7取出。上层水取出管 路L7经由开关阀V7连接到紫外线辐射反应器8。
紫外线辐射反应器8是一种消毒器，所述消毒器与日本特开 2007-144386的图1中以及其相关的描述中所公开的器械具有大致相同的结 构。紫外线辐射反应器8包括罩盖有由透明的石英玻璃制成的保护管的多 个紫外线灯，且通过包含253.7nm的波长的紫外线的辐射对从沉淀器7传 送的上层水(污水)进行消毒。紫外线辐射反应器8的出口连接到返回管 路L9。返回管路L9在流率控制阀VI的上游与原水导入管路L1会合。回 洗水沿着以下路径返回到原水箱2:膜模块3—排放物处理管路L6—絮凝 箱5—沉淀器7—紫外线辐射反应器8—返回管路L9。
下面，进一步描述控制器9。
9各种传感器(未示出)，例如，流率传感器、压力传感器、温度传感器、
水位传感器、浊度传感器和浓度传感器连接到控制器9的内部计算机的输 入侧，从而输入各种探测信号。泵P、阀V和压縮机C的各种功率开关电 路连接到控制器9的内部计算机的输出侧。水处理操作所需的各种处理算 法以数据库的形式存储在内部计算机的存储器中。 一旦来自各个传感器的 探测信号输入到控制器9，控制器9从存储器调用必需的处理算法，并基于 调用的算法和输入信号计算水处理操作所需的多个控制量，并将与计算的 控制量对应的输出信号输出到泵P、阀V和压縮机C。通过采用这种方式， 整个水处理系统1通过包含处理计算机的控制器9集中控制。
接着，下面描述使用本实施例的水处理系统1的原水处理。
在正常的过滤操作中，控制器9向阔VI、 V2、 V3和泵P1发送控制信 号S1、 S2、 S3和S11，以控制它们的操作。控制器还向上游的原水泵(未 示出)发送信号，从而，使泵从水进入口 (未示出)抽吸原水，例如地下 水、河水、湖水，且预定量的原水被传送通过水导入管路L1并储备在原水 箱中。储备在原水箱2中的原水通过供给泵Pl被压縮到预定压力，并通过 管路L2送到膜模块3。膜模块3包含聚合物中空纤维膜或陶瓷膜，所述膜 在其表面上具有直径大约为0.01 y m至1.0 U m的微小开口 。被传送通过膜 模块3的水是洁净的已过滤水，其中预定量的水储备在已过滤水箱4中， 一部分储备水被传递通过回洗管路L4并用作回洗水，其余部分通过管路 L20并用作被处理的水。
在过滤操作开始之后，回洗操作以大约30分钟至1小时的时间间隔执 行。可通过包含定时器电路的控制器9控制从正常操作切换到回洗操作的 时间，如下面第六实施例中所述。
在回洗操作中，控制器9将信号S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 Sll、 S12、 S13、 S14、 S15传送到泵P1、 P2，阀V1、 V2、 V3、 V4、 V5和VIO，以及压縮 机C1和C2，从而控制它们的操作。这样，供给泵P1被停止，空气压縮机 Cl被启动。第一空气压縮机Cl在操作时将压縮空气从膜模块3的初级侧 鼓送到次级侧，以将水从膜模块中向着次级侧挤出，并利用气泡的运动(空 气鞭打)扰动过滤元件的表面，从而将附着和停留在膜元件表面上的污泥 去除。在空气鞭打操作持续了预定时段后，第一空气压縮机C1被停止，第
10二空气压縮机C2被启动，以执行空气回洗。第二空气压縮机C2在操作时 将压縮空气从膜模块3的次级侧鼓送到初级侧，从而去除附着和停留在过 滤元件的初级侧表面上的污泥。在空气回洗操作持续预定时段之后，回洗 泵P2在操作时通过管路L4将储备在已过滤水箱4中的一部分己过滤水从 膜模块3的出口侧传导到膜模块3。回洗泵P2启动，并将己过滤水从膜模 块的次级侧传导到初级侧，从而，去除附着和停留在这些表面上的异物(污 泥)。包含去除的异物的污水被送到废水处理管路L6。在排放物处理管路 L6中，污水按絮凝箱5、沉淀器7和紫外线辐射反应器8的顺序被处理。 在絮凝箱5中，预定的絮凝剂(例如，聚合氯化铝)通过絮凝剂注射泵(未 示出)注入，从而形成絮凝物。随后，在沉淀器7中，大量生长的絮凝物 向下沉淀，使得在沉淀器7中的上层水是清除了绝大部分悬浮固体的经沉 淀处理的水。经沉淀处理的水被送到位于下游的紫外线辐射反应器8。紫外 线辐射反应器8中的经沉淀处理的水在传递通过紫外线辐射反应器8的过 程中经受紫外线辐射，然后通过返回管路L8返回原水箱2，并被再次使用。 下面，描述本实施例的水处理系统1的动作。
膜模块3包含聚合物中空纤维膜或陶瓷膜，所述膜在其表面上具有直 径大约为0.01 u m至1.0 y m的微小开口 。包含在送到膜模块3的原水中的 悬浮固体在通过微小开口的过程中被捕获在膜表面处。悬浮固体在持续大 约30分钟至1小时的过滤操作过程中积聚在膜表面上，从而，微小开口被 悬浮固体堵塞，且过滤流率恶化。因此，必须按惯例执行清洗操作。在清 洗操作过程中，供给泵P1被停止，空气压縮机C1被启动。第一空气压縮 机C1在操作时将压縮空气从膜模块3的初级侧鼓送到次级侧，以将水从膜 模块中向着次级侧挤出，并利用气泡的运动(空气鞭打)扰动过滤元件的 表面，从而将附着和停留在膜元件的表面上污泥去除。在空气鞭打操作持 续了预定时段后，第一空气压縮机Cl被停止，第二空气压縮机C2被启动， 以执行空气回洗。第二空气压縮机C2在操作时将压縮空气从膜模块3的次 级侧鼓送到初级侧，从而去除附着和停留在过滤元件的初级侧表面上的污 泥。在空气回洗操作持续预定时段之后，回洗泵P2在操作时通过管路L4 将储备在已过滤水箱4中的一部分已过滤水从膜模块3的出口侧传导到膜 模块3。
ii在与排放物处理管路L6连通的絮凝箱5中，通过絮凝剂注射泵(未示 出)注入的絮凝剂和污水通过搅动器6的搅动被彻底混合，借此，较重地 包含在排放物中的悬浮固体慢慢地絮凝，以形成絮凝物。絮凝物包含一些 传染性微生物。在随后的沉淀器7中，絮凝物进一步生长形成大的絮凝物 并通过重力作用向下沉淀。这样，沉淀器7中的上层水是清除了绝大部分 悬浮固体的经沉淀处理的水。然而，危险的传染性微生物不能够通过絮凝 和沉淀处理完全去除。因此，经沉淀处理的水被送到设置在下游的紫外线 辐射箱8。
在紫外线辐射箱8中，利用包含253.7mn的波长的紫外线辐射水，所 述波长的紫外线可有效地灭杀传染性微生物，例如隐孢子虫、贾第虫和大 肠杆菌。经受紫外线辐射的传染性微生物因为损坏了它们细胞中的脱氧核 糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)而不可能再增殖，并死亡。紫外线辐 射箱8对传染性微生物的灭杀能力通过公式(1)表示，其由紫外线剂量D (mJ/cm2)决定，所述紫外线剂量D由辐射的紫外线的强度I (mW/cm2) 和辐射时间t (s)限定。
D = IxZ (1)
对于耐氯的致病微生物例如隐孢子虫、贾第虫来说，3-log的灭杀需要 紫外线剂量D-IO (mJ/cm2)，大肠杆菌需要30-40 (mJ/cm2)。术语"灭杀 3-log"是表示幸存细菌的个数相对于细菌的初始数目为1/1000或更少时的 指数。
直接影响紫外线剂量D的紫外线强度I在紫外线灯的表面上最高，并 随着离灯的距离的增大而逐渐降低。紫外线强度的减量通过将在紫外线辐 射装置内流动的水的紫外线透射率UVT (%)和距离灯表面的距离Z (m) 代入下面的公式(2)中计算。公式(2)中的UVT表示通过下面的公式(3) 计算的紫外线透射率(％)。
"、exp(ln(uUz) (2)
1 =
4《乂
UVT = 100xlO"54 (3)
其中，Uv表示灯的紫外线输出(mW)， UVT表示紫外线透射率(％)， A254表示当光程长度为1 (cm)时波长为254 (nm)的紫外线吸收度，Z0
12表示离灯的距离(cm)， Z表示在被处理的水中紫外线的传播距离。如上所 述，辐射的紫外线的强度I受在紫外线辐射箱8内流动的水的紫外线透射 率UVT的影响，且随离紫外线灯的距离的增大而减小。在本实施例中，绝 大部分的悬浮固体已在紫外线辐射箱8的上游的回洗排放物中被沉淀和去 除。因此，提供了具有高的紫外线透射率UVT的洁净水，因此紫外线有效 地用于传染性微生物的灭杀。
而且，作为紫外线消毒的安全水，膜的回洗所用的水的绝大部分返回 到原水，并被再次使用。
在根据本实施例的水处理系统中，用于过滤膜的回洗处理的清洗排放 物经受絮凝和沉淀处理，从而将悬浮固体分离和去除，且上层水经受紫外 线辐射。这样，与包含悬浮固体的水或在分离和去除处理之后的浓缩水经 受紫外线辐射的情况相比，以较低的功率消耗实现了高效和可靠的消毒处 理。
此外，在根据本实施例的系统中，利用紫外线辐射反应器中的紫外线 辐射的传染性微生物被灭杀，从而，作为安全的水，被处理的水可返回到 原水，并被再次使用，借此提供了原水的有效利用率。
而且，在根据本实施例的系统中，回洗排放物经受了絮凝和沉淀处理， 使得被处理的水比原水包含更少的悬浮固体，且可返回到原水。这样，降 低了过滤膜上的悬挂负载，从而延长了膜的寿命。
另外，在沉淀器中分离和去除的悬浮固体作为污泥抛弃，或被再用作 建筑材料，使得产生很少的排放物。这样，防止传染性微生物对河流等形 成再次污染，且降低了环境负担。
在本发明的第一实施例中， 一个压縮机将空气从膜模块3的初级侧鼓 送到次级侧，从而执行空气鞭打，另一压縮机(第二压缩机)将空气从膜 模块的次级侧鼓送到初级侧，从而执行空气回洗。这些操作可通过单个压 縮机进行，只要实现相同的作用。
(第二实施例)
接着，参看图2描述根据本发明的第二实施例的水处理系统。省去对 本实施例与上述实施例之间的重复部分的描述。
13本实施例中的系统1A与第一实施例中的系统1的不同之处在于，旋流 式固体-液体分离装置10设置在排放物处理管路L6处，取代絮凝箱5和沉 淀器7。旋流式固体-液体分离装置10是用于将污水中的悬浮固体以物理和 机械方式分离为固体和液体组分的离心机。
在旋流式固体-液体分离装置10的上侧开口的入口与排放物处理管路 L6连通，来自膜模块3的排放物流入所述排放物处理管路L6中。旋流式 固体-液体分离装置10的最低部分具有污泥收集容器11。污泥收集容器11 容纳被离心出的固体组分(粘稠污泥)，且与管路Lll连通。管路Lll将固 体组分送到污泥储存箱(未示出)。旋流式固体-液体分离装置10的最上部 分具有与管路L12连通的出口 。离心出的液体组分通过出口管路L12送到 紫外线辐射反应器8，并在消毒处理之后通过返回管路L9返回到原水箱2。
下面，描述使用本实施例中的水处理系统1A的原水处理。
在膜模块3中由回洗处理所产生的清洗排放物被送到排放物处理系统。 在排放物处理系统中，清洗排放物在旋流式固体-液体分离装置10中通过 回旋流经受离心作用，从而，当积聚在设置在旋流式分离装置10的底部处 的固体收集容器ll中时，就可将固体组分、更具体地讲为悬浮固体分离出 来，并周期性地通过污泥排放阀Vll收集，且作为污泥被处理。通过旋流 式分离装置10的被处理的水是清除了绝大部分悬浮固体的具有高的紫外线 透射率的被处理的水，并被送到设在下游的紫外线辐射反应器8。在紫外线 辐射箱8中，水被从包含在其中的紫外线灯发出的紫外线辐射，借此，保 留在被处理的水中的传染性微生物被杀死。然后，作为除去毒物的水，通 过紫外线辐射反应器8的被消毒和被处理的水返回到原水箱2，并被再次使 用。
根据本实施例，悬浮固体通过排放物处理系统中的旋流式固体-液体分 离装置10被分离和去除，这可简化处理设备，且排放物处理管路L6所占 用的安装区域明显减小。
此外，根据本实施例，化学制品例如絮凝剂不是必需的，从而降低了 化学制品的成本。
而且，根据本实施例，过滤膜的回洗处理所用的水的绝大部分作为被 消毒的水返回到原水箱，并被再次使用，从而提高了原水的有效利用率。
14(第三实施例)
接着，下面参看图3描述根据本发明的第三实施例的水处理系统。省 去对本实施例与上述实施例之间的重复部分的描述。
本实施例中的水处理系统IB与第二实施例中的系统1A的不同之处在
于，包括位于旋流式固体-液体分离装置中的紫外线灯的旋流式紫外线辐射
反应器13设置在排放物处理管路L6处，取代旋流式固体-液体分离装置10 和紫外线辐射箱8。旋流式紫外线辐射反应器13是一种用于将污水中的悬 浮固体以物理方式离心分离为固体组分和液体组分并同时用紫外线辐射排 放物中的微生物以进行消毒的离心机。旋流式紫外线辐射反应器13与日本 特开2007-144386的图12以及其相关描述中所公开的器械大致相同。
下面，描述使用本实施例中的水处理系统1B的原水处理。
在膜模块3中由回洗处理所产生的清洗排放物被送到排放物处理管路 L6。在排放物处理管路L6中，清洗排放物在旋流式紫外线辐射反应器13 中通过回旋流经受离心作用，从而分离出固体组分、更具体地讲是悬浮固 体，同时，通过设置在旋流式紫外线辐射装置内的紫外线灯14的紫外线辐 射。然后，在清洗废水中包含传染性微生物的悬浮固体的固体组分积聚在 设置在旋流式紫外线辐射反应器13的底部处的固体收集容器11中，且通 过污泥排放阀V12周期性地收集，并作为污泥处理。通过旋流式紫外线辐 射箱13的被处理的水是清除了绝大部分的悬浮固体的经过紫外线消毒的 水，且返回到原水箱2并被再次使用。
根据本实施例，在废水处理系统中使用单个装置执行通过旋流式紫外 线辐射反应器13的悬浮固体的分离和去除、以及通过紫外线辐射的消毒处 理，这使得处理设备可明显简化。
此外，根据本实施例，化学制品例如絮凝剂不是必需的，从而降低了 化学制品的成本。
而且，根据本实施例，过滤膜的回洗处理所用的水的绝大部分作为被 消毒的水返回到原水箱，并被再次使用，从而提高了原水的有效利用率。
另外，根据本实施例，由分离和去除的悬浮固体组成的污泥中的传染 性微生物经受了消毒处理，从而在污泥处理过程中的感染危险被降低。
15(第四实施例)
接着，下面参看图4描述根据本发明的第四实施例的水处理系统。省 去对本实施例与上述实施例之间的重复部分的描述。
本实施例中的水处理系统1C与第三实施例中的系统IB的不同之处在
于，第二紫外线辐射反应器15设置在旋流式的第一紫外线辐射反应器13 的下游。旋流式的第一紫外线辐射反应器13与日本特开2007-144386中的 图12及其相关描述中所公开的器械大致相同。第二紫外线辐射箱15与日 本特开2007-144386中的图1及其相关描述中所公开的器械大致相同。
旋流式的第一紫外线辐射反应器13具有在上侧开口的入口，所述入口 与排放物处理管路L6连通。第一紫外线辐射箱13的最低部分与第三实施 例中的紫外线辐射装置的最低部分具有相同的结构。第一紫外线辐射反应 器13的上部出口通过管路L14与第二紫外线辐射反应器15的入口连通。 第二紫外线辐射反应器15与第二实施例中的紫外线辐射反应器8具有大致 相同的结构。
下面，描述使用本实施例中的水处理系统1C的原水处理。 在膜模块3中由回洗处理所产生的清洗排放物被送到排放物处理管路 L6。在排放物处理管路L6中，清洗排放物在旋流式紫外线辐射反应器13 中通过回旋流经受离心作用，从而分离出固体组分、更具体地讲是悬浮固 体，同时通过设置在旋流式紫外线辐射装置内的紫外线灯14的紫外线辐射。 然后，在清洗排放物中的包含传染性微生物的悬浮固体的固体组分积聚在 设置在旋流式紫外线辐射反应器13的底部处的固体收集容器11中，且通 过污泥排放阀V12周期性地收集，并作为污泥处理。通过旋流式紫外线辐 射反应器13的被处理的水是清除了绝大部分的悬浮固体的经过紫外线消毒 初步处理的水，所述水被送到第二紫外线辐射反应器15，并经受第二次紫 外线消毒处理。然后，通过第二紫外线辐射反应器15的被处理的水返回到 原水箱2，并被再次使用。
根据本实施例，通过在排放物处理管路L6处的旋流式紫外线辐射反应 器13执行悬浮固体的分离和去除、以及紫外线辐射的初步消毒处理，然后， 残留的传染性微生物通过第二紫外线辐射反应器15灭杀，以达到安全级别
16(3-log灭杀)。被处理的水返回到原水箱并被再次使用，借此，进一步提
高了原水的有效利用率。
而且，根据本实施例，由分离和去除的悬浮固体组成的污泥中的传染 性微生物经受了消毒处理，从而在污泥处理过程中的感染危险被降低。
(第五实施例)
接着，参看图5描述根据本发明的第五实施例的水处理系统。省去对 本实施例与上述实施例之间的重复部分的描述。
本实施例中的水处理系统1D与第四实施例中的系统1C的不同之处在 于，设有旁路U5，该旁路L15在回洗泵P2的喷射侧从管路L4分叉，并 直接连接到旋流式紫外线辐射反应器13。另一差别在于，用于清洁灯保护 管的清洁装置17a和17b包含在旋流式紫外线辐射反应器13和第二紫外线 辐射反应器15中。这些清洁装置17a和17b与日本特开2007-144386中的 图19及其相关描述中所公开的装置大致相同。
下面，描述使用本实施例中的水处理系统1D的原水处理。
在膜模块3中由回洗处理所产生的清洗排放物被送到排放物处理管路 L6。在排放物处理管路L6中，清洗排放物在旋流式紫外线辐射反应器13 中通过回旋流经受离心作用，从而分离出固体组分、更具体地讲是悬浮固 体，同时通过设置在旋流式紫外线辐射装置内的紫外线灯14的紫外线辐射。 然后，在清洗排放物中的包含传染性微生物的悬浮固体的固体组分积聚在 设置在旋流式紫外线辐射反应器13的底部处的固体收集容器11中，且通 过污泥排放阀V12周期性地收集，并作为污泥处理。通过旋流式紫外线辐 射箱13的被处理的水是清除了绝大部分的悬浮固体的经过紫外线消毒的初 步处理的水，所述水被送到第二紫外线辐射反应器15，并经受第二次紫外 线消毒处理。然后，通过第二紫外线辐射反应器15的被处理的水返回到原 水箱2，并被再次使用。
在膜模块3的回洗处理完成之后，操作返回到正常过滤模式。在本实 施例中，回洗泵P2的操作进一步继续，且已过滤水的一部分在开关阀V13 的控制下通过排放物处理系统清洗管路L15直接供给到旋流式紫外线辐射 反应器13。
17在旋流式紫外线辐射反应器13中，保留在箱中和附着在箱上的悬浮固
体被去除和洗涮掉，且附着在紫外线灯保护管上的悬浮固体通过清洁装置
17a的操作去除。去除的悬浮固体通过具有回旋流的离心作用经受固体-液 体分离，且固体组分一度积聚在设置在旋流式紫外线辐射反应器13的底部 处的固体收集容器ll中，且通过污泥排放阀V12周期性地收集，并作为污 泥处理。通过旋流式紫外线辐射反应器13的被处理的水被清除了绝大部分 的悬浮固体，并作为经过紫外线消毒的初步处理的水传送到第二紫外线辐 射反应器15，并在其中经受第二次紫外线消毒处理。在第二紫外线辐射反 应器15中，清洁装置17b在操作时将稍微附着的污斑从紫外线灯保护管的 表面上去除。然后，通过第二紫外线辐射箱15的被处理的水返回到原水箱 2，并被再次使用。
根据本实施例，保护包含在旋流式紫外线辐射反应器13和第二紫外线 辐射反应器15中的紫外线灯的保护管的表面在排放物处理系统清洗过程中 被周期性地清洁，因此，保护管的表面上的污斑可被移除，可防止紫外线 辐射性能的恶化。
此外，根据本实施例，在排放物处理系统清洗过程中使用的水也在旋 流式紫外线辐射反应器13和第二紫外线辐射反应器15中经受了紫外线辐 射，从而，在清洗过程中去除的悬浮固体中保留的传染性微生物完全被灭 杀，且水可返回到原水箱l，并被再次使用。这样，原水的有效利用率不会 变差。
而且，根据本实施例，由分离和去除的悬浮固体组成的污泥中的传染 性微生物被灭杀，从而在污泥处理过程中的感染危险被降低。
(第六实施例)
接着，参看图6描述根据本发明的第六实施例的水处理系统。省去对 本实施例与上述实施例之间的重复部分的描述。
本实施例中的水处理系统的基本结构与第五实施例中的水处理系统相 同，但存在以下区别在本实施例的系统中，对整个系统集中控制的控制 器9包含多个定时器电路(未示出)。这些定时器电路例如包括CR时间常 数电路，所述电路包括串联连接的电阻R和电容器C。电阻器R的一端经
18由反相器(inverter)连接到任何装置(例如，供给泵Pl或回洗泵P2)的 控制端，且电阻器R的另一端与电容器C的一端之间的结合部连接到晶体 管的栅极端。电容器C的另一端连接到地GND。 下面，描述本实施例中的水处理系统的动作。
在按原水箱2—膜模块3—已过滤水箱4的顺序执行原水的过滤处理的 正常操作持续了指定时段(过程K1)后，控制器9中的内部定时器被启动， 以将正常操作切换到回洗操作(过程K2)。例如， 一旦供给泵P1的功率开 关被接通，在经过由第一定时器电路的CR时间常数限定的预定时间后， 第一定时器电路的输出、更具体地讲为晶体管的栅极端达到L电平，从而 晶体管被断开。这样，向供给泵P1中的电枢线圈的电流供给被中断，从而 供给泵Pl被停止，从原水箱2向过滤膜模块3的原水供给被停止。从而， 泵P1在供给泵P1启动之后延迟预定时间被停止。进一步，控制器发送信 号S2和S3以关闭阀V2和V3，并发送信号S4、 S5、 S6、 S9和S14以打 开阀V4、 V5、 V6、 V9禾卩V10，以及发送信号S12、 S13和S15以启动回 洗泵P2和压縮机Cl和C2。这样，通过以已过滤水箱4—膜模块3—旋流 式紫外线辐射反应器13—第二紫外线辐射反应器15—原水箱2的顺序传导 水执行回洗操作(过程K3)。
在回洗操作持续了指定的时间(过程K3)之后，控制器9中的内部定 时器被启动，以将回洗操作切换到排放物处理管路清洗操作(过程K4)。例 如， 一旦回洗泵P2的功率开关被断开，在经过由第二定时器电路的CR时 间常数限定的预定时间之后，第二定时器电路的输出、更具体地讲为晶体 管的栅极端达到H电位，从而晶体管被接通。这样，向回洗泵P2中的电枢 线圈的电流供给被恢复，从而，回洗泵P2被再次启动。这样，回洗泵P2 在回洗泵P2停止后延迟预定时间重新启动。在分离膜的回洗之后，在膜过 滤操作的过程中，用于排放物处理管路L6的清洗操作对排放物处理装置执 行至少一次清洗(过程K5)。在完成排放物处理管路清洗操作之后，过程流 返回到过程K1的正常操作。
根据本发明，由分离膜聚集的悬浮固体被去除并被消毒，以允许再使 用回洗水，从而，提高了原水的有效利用率。
此外，根据本发明，降低了作用在分离膜上的负载，从而，降低了用
19于分离膜的维护费用。
而且，根据本发明，降低了排出的排放物的量，从而，降低了环境负 担，且防止传染性微生物对河流等造成再次污染。
上面，参照多个实施例描述了本发明，但本发明并不局限于这些实施 例，而是可进行各种修改和组合。
权利要求
1. 一种用于从原水，例如河水、湖水和地下水，生产自来水或工业用水的水处理系统，包括储存原水的原水箱；过滤膜模块，所述过滤膜模块从原水箱接收原水，且具有用于从原水中分离和去除异物的过滤膜；供给泵，所述供给泵设置在原水箱与分离膜模块之间，且将原水从原水箱供给到分离膜模块；已过滤水箱，所述已过滤水箱接收和暂时储存被传递通过过滤膜模块的过滤膜的已过滤水，且传送出上层水作为被处理的水；回洗泵，所述回洗泵设置在已过滤水箱与过滤膜模块之间，且使已过滤水从已过滤水箱回流到过滤膜模块；阀和通道，所述阀和通道设置在已过滤水箱与过滤膜模块之间，且使水流方向在正向和反向之间切换；控制装置，所述控制装置用于暂停从原水箱到过滤膜模块的原水供给、将阀和通道切换到反向、使回洗泵将已过滤水从已过滤水箱供给到过滤膜模块，从而回洗过滤膜；以及清洗排放物处理装置，所述清洗排放物处理装置设置在过滤膜模块与原水箱之间，用于处理回洗过滤膜产生的回洗排放物并使水返回到原水箱。
2. 如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，清洗排放物处理装置具有絮凝箱、沉淀器以及紫外线辐射反应器。
3. 如权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，紫外线辐射反应器包括紫外线灯，所述紫外线灯发射包括253.7nm的波长的紫外线。
4. 如权利要求3所述的水处理系统，其特征在于，紫外线灯容纳在由石英玻璃构成的保护管中，用于使灯的周边与外部流体隔离和保护灯的周边免受外部流体。
5. 如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，清洗排放物处理装置具有旋流式固体-液体分离装置和紫外线辐射反应器。
6. 如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，清洗排放物处理装置具有旋流式紫外线辐射反应器。
7. 如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，清洗排放物处理装置具有旋流式紫外线辐射反应器和第二紫外线辐射反应器。
8. 如权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，紫外线辐射反应器具有清洁装置，所述清洁装置用于清洁紫外线灯保护管的外表面。
9. 如权利要求5所述的水处理系统，其特征在于，所述水处理系统具有清洗排放物处理装置清洗管路，所述清洗排放物处理装置清洗管路从回洗泵的喷射侧的管路分叉，并与清洗排放物处理装置中的旋流式紫外线辐射反应器的流入管路会合，从而绕过过滤膜模块。
10. 如权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，在过滤膜的回洗之后，在膜过滤操作的过程中，控制装置对清洗排放物处理装置的清洗时间控制至少一次。
全文摘要
公开了一种水处理系统，包括原水箱(2)；包括过滤膜的过滤膜模块(3)；用于将原水从原水箱供给到过滤膜模块的供给泵(P1)；已过滤水箱(4)，所述已过滤水箱接收和暂时储存被传递通过过滤膜模块的过滤膜的已过滤水；回洗泵(P2)，所述回洗泵使已过滤水从已过滤水箱回流到过滤膜模块；阀(V4，V6)和通道(L3，L6)，所述阀和通道使水流方向在正向和反向之间切换；控制器(9)，所述控制器用于暂停从原水箱到过滤膜模块的原水供给、将阀和通道切换到反向、使回洗泵将已过滤水从已过滤水箱供给到过滤膜模块，从而回洗过滤膜；以及清洗排放物处理装置(5，6，7，8，13，14和15)，所述清洗排放物处理装置处理由过滤膜的回洗产生的回洗排放物并使水返回原水箱。
文档编号C02F1/00GK101468822SQ20081019021
公开日2009年7月1日 申请日期2008年12月26日 优先权日2007年12月27日
发明者出健志, 村山清一, 森川彰, 环省二郎, 阿部法光 申请人:株式会社东芝