一种农村无动力超滤膜净水系统及基于该系统的制水方法与流程

本发明涉及一种农村无动力超滤膜净水系统及基于该系统的制水方法。

背景技术：

农村地区无动力超滤膜净水系统是在现有城市净水工艺基础上，创新研究出适用于农村分散供水的净水系统，实现系统简化、无动力、免维护、低药耗以及出水微生物指标稳定达标的目标，解决农村地区供水安全问题，避免流行病的发生。

现有技术不足：目前农村供水主要通过延伸市政供水管网或自建净水设施实现农村偏远地区供水，其中净水设施多为无阀滤池、三级简易过滤池、一体化净水装置等。延伸市政供水管网易带来供水能耗高以及二次污染风险大的问题。而现有净水设施由于规模小、水源变化大、污染物去除效率低、维护不足的缺点，存在出水水质不能稳定达标等诸多问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种农村无动力超滤膜净水系统及基于该系统的制水方法。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种农村无动力超滤膜净水系统，其特征在于：所述的农村无动力超滤膜净水系统设有原水管、原水管闸阀、浮球阀、射流管闸阀、文丘里射流管、吸气管、泄空管、虹吸清水管、清水管总闸阀、超滤膜组件、膜池和吸气管闸阀；

所述浮球阀和超滤膜组件均位于所述膜池的内部；所述原水管闸阀的进口连通水源、出口连接所述原水管的进口，所述原水管的出口分为两路，第一路连接所述浮球阀的进口，第二路通过所述射流管闸阀连接所述文丘里射流管的进水口，所述文丘里射流管的出水口连接所述泄空管的进口、吸气口通过所述吸气管和吸气管闸阀连通所述虹吸清水管；所述虹吸清水管的进口连接所述超滤膜组件的出水口、出口连接所述清水管总闸阀的进口，并且，所述超滤膜组件的出水口位于其顶部，所述虹吸清水管的出口高程低于其进口高程。

作为本发明的优选实施方式：所述的农村无动力超滤膜净水系统还设有原水旁通管、旁通管闸阀、虹吸排水管、虹吸辅助管、人工虹吸破坏管、排水水封井、排水井、排水管、虹吸破坏管和人工虹吸破坏阀；

所述原水管的出口还分有第三路，该第三路通过所述旁通管闸阀连接所述原水旁通管的进口，所述原水旁通管的出口连通所述膜池的内部；所述排水水封井、排水井和人工虹吸破坏阀均位于所述膜池的外部，且所述排水水封井位于所述排水井的内部，所述排水管的进口连通所述排水井；所述虹吸排水管由内侧管段、中间管段和外侧管段组成，所述内侧管段的进口连通所述膜池的内部、出口连接所述中间管段的进口，所述外侧管段的进口连接中间管段的出口、出口伸入所述排水水封井的内部，且所述内侧管段的进口高程高于所述外侧管段的出口高程，所述中间管段由其进口向出口向上倾斜设置，所述中间管段的出口的管壁最上部位为所述虹吸排水管的最高高程位置；所述虹吸辅助管由排水管段和抽气管段组成，所述排水管段的管径小于所述中间管段的管径，所述排水管段的进口连通所述中间管段、出口伸入所述排水水封井的内部，且所述排水管段的进口高程高于所述浮球阀的高程、低于所述中间管段的出口的管壁最下部位的高程，所述抽气管段的进口在所述最高高程位置连通所述虹吸排水管、出口连通所述排水管段；所述虹吸破坏管的进口位于所述膜池的内部、出口在所述最高高程位置连通所述虹吸排水管，且所述虹吸破坏管的进口高程低于所述浮球阀的高程；所述人工虹吸破坏阀的出口通过所述人工虹吸破坏管在所述最高高程位置连通所述虹吸排水管。

作为本发明的优选实施方式：所述的农村无动力超滤膜净水系统还设有虹吸破坏斗；所述虹吸破坏斗固定在所述膜池的内部，且所述虹吸破坏斗的高程低于所述浮球阀的高程；所述虹吸破坏管的进口伸入所述虹吸破坏斗内。

作为本发明的优选实施方式：所述的农村无动力超滤膜净水系统还设有泄空管闸阀；所述泄空管闸阀的进口连通所述膜池的内部、出口连接所述泄空管的进口。

作为本发明的优选实施方式：所述的农村无动力超滤膜净水系统还设有至少一个所述超滤膜组件，并对应每一个所述超滤膜组件设有一个清水管分闸阀；每一个所述超滤膜组件的出水口均通过对应的清水管分闸阀连接所述虹吸清水管的进口。

作为本发明的优选实施方式：所述膜池的外部安装有爬梯。

一种基于农村无动力超滤膜净水系统的制水方法，其特征在于：

所述农村无动力超滤膜净水系统设有原水管、原水管闸阀、浮球阀、射流管闸阀、文丘里射流管、吸气管、泄空管、虹吸清水管、清水管总闸阀、超滤膜组件、膜池和吸气管闸阀；

所述浮球阀和超滤膜组件均位于所述膜池的内部；所述原水管闸阀的进口连通水源、出口连接所述原水管的进口，所述原水管的出口分为两路，第一路连接所述浮球阀的进口，第二路通过所述射流管闸阀连接所述文丘里射流管的进水口，所述文丘里射流管的出水口连接所述泄空管的进口、吸气口通过所述吸气管和吸气管闸阀连通所述虹吸清水管；所述虹吸清水管的进口连接所述超滤膜组件的出水口、出口连接所述清水管总闸阀的进口，并且，所述超滤膜组件的出水口位于其顶部，所述虹吸清水管的出口高程低于其进口高程；

所述的制水方法包括：

系统启动步骤：在所述农村无动力超滤膜净水系统处于系统停机工况下，通过以下具体步骤启动所述农村无动力超滤膜净水系统，使得所述农村无动力超滤膜净水系统进入正常制水工况，以将所述水源提供的原水过滤为清水后输出；

其中，在所述系统停机工况下，所述农村无动力超滤膜净水系统的原水管闸阀处于关闭状态、射流管闸阀处于关闭状态、清水管总闸阀处于关闭状态、吸气管闸阀处于关闭状态；

所述具体步骤为：首先，开启所述原水管闸阀；其次，在所述膜池内的水位到达所述浮球阀所在位置时，开启所述射流管闸阀；然后，开启所述吸气管闸阀使得所述虹吸清水管内的空气通过吸气管和吸气管闸阀被抽出；最后，在所述虹吸清水管内的空气被抽空后，关闭所述吸气管闸阀和射流管闸阀，开启所述清水管总闸阀，所述农村无动力超滤膜净水系统在此时的工作状态即为所述正常制水工况。

作为本发明的优选实施方式：

所述的农村无动力超滤膜净水系统还设有原水旁通管、旁通管闸阀、虹吸排水管、虹吸辅助管、人工虹吸破坏管、排水水封井、排水井、排水管、虹吸破坏管和人工虹吸破坏阀；

所述原水管的出口还分有第三路，该第三路通过所述旁通管闸阀连接所述原水旁通管的进口，所述原水旁通管的出口连通所述膜池的内部；所述排水水封井、排水井和人工虹吸破坏阀均位于所述膜池的外部，且所述排水水封井位于所述排水井的内部，所述排水管的进口连通所述排水井；所述虹吸排水管由内侧管段、中间管段和外侧管段组成，所述内侧管段的进口连通所述膜池的内部、出口连接所述中间管段的进口，所述外侧管段的进口连接中间管段的出口、出口伸入所述排水水封井的内部，且所述内侧管段的进口高程高于所述外侧管段的出口高程，所述中间管段由其进口向出口向上倾斜设置，所述中间管段的出口的管壁最上部位为所述虹吸排水管的最高高程位置；所述虹吸辅助管由排水管段和抽气管段组成，所述排水管段的管径小于所述中间管段的管径，所述排水管段的进口连通所述中间管段、出口伸入所述排水水封井的内部，且所述排水管段的进口高程高于所述浮球阀的高程、低于所述中间管段的出口的管壁最下部位的高程，所述抽气管段的进口在所述最高高程位置连通所述虹吸排水管、出口连通所述排水管段；所述虹吸破坏管的进口位于所述膜池的内部、出口在所述最高高程位置连通所述虹吸排水管，且所述虹吸破坏管的进口高程低于所述浮球阀的高程；所述人工虹吸破坏阀的出口通过所述人工虹吸破坏管在所述最高高程位置连通所述虹吸排水管；

所述的制水方法还包括：

自动排水步骤：在所述农村无动力超滤膜净水系统处于正常制水工况下，通过打开所述旁通管闸阀并关闭所述人工虹吸破坏阀，使得所述农村无动力超滤膜净水系统进入自动排水工况，以增加排出所述膜池内的原水的频率；

恢复正常制水步骤：在需要所述农村无动力超滤膜净水系统退出所述自动排水工况时，通过关闭所述旁通管闸阀并打开所述人工虹吸破坏阀，使得所述农村无动力超滤膜净水系统重新进入所述正常制水工况。

作为本发明的优选实施方式：所述的农村无动力超滤膜净水系统还设有虹吸破坏斗；所述虹吸破坏斗固定在所述膜池的内部，且所述虹吸破坏斗的高程低于所述浮球阀的高程；所述虹吸破坏管的进口伸入所述虹吸破坏斗内。

作为本发明的优选实施方式：

所述的农村无动力超滤膜净水系统还设有泄空管闸阀；所述泄空管闸阀的进口连通所述膜池的内部、出口连接所述泄空管的进口；

在所述农村无动力超滤膜净水系统处于所述正常制水工况下，所述泄空管闸阀处于关闭状态；

所述的制水方法还包括：

系统检修步骤：在所述农村无动力超滤膜净水系统处于正常制水工况下，通过关闭所述原水管闸阀并打开所述泄空管闸阀，使得所述农村无动力超滤膜净水系统进入所述系统停机工况，以便于进行检修。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，参见图1，本发明设有文丘里射流管7、泄空管9、虹吸清水管11和超滤膜组件14，通过闸阀的开启关闭来控制水流和气流的流动，能够使得：原水通过文丘里射流管7排至泄空管9，通过文丘里射流管7来抽吸超滤膜系统即虹吸清水管11和超滤膜组件14中的空气，从而，令虹吸清水管11形成虹吸出水，超滤膜组件14过滤得到的清水在虹吸效应的作用下通过虹吸清水管11输出，以送至用水户处，而超滤膜组件14确保了其过滤得到的清水的出水浊度和微生物含量能够稳定达标；因此，本发明的农村无动力超滤膜净水系统能够利用虹吸效应实现原水制备成清水再输出的过程，其无需外加动力消耗，且其结构简单可靠，适于农村等偏远地区的供水条件；

而且，在农村无动力超滤膜净水系统进入正常制水工况后，通过浮球阀3自动调节原水的进水量，能够实现膜池15内水量的平衡，使得系统能够持续正常工作输出清水而无需额外控制；

并且，本发明的制水方法通过系统启动步骤来启动农村无动力超滤膜净水系统，利用文丘里射流管7的作用，使得系统能够快速启动而无需真空泵等设备。

第二，参见图1，本发明设有原水旁通管4、旁通管闸阀5、虹吸排水管16、虹吸辅助管17、人工虹吸破坏管20、排水水封井21、排水井22、排水管23、虹吸破坏管24和人工虹吸破坏阀25，通过闸阀的开启关闭来控制水流和气流的流动，能够使得农村无动力超滤膜净水系统进入自动排水工况，以增加排出膜池15内的原水的频率，通过排水带出积累在膜池15内的高浓度悬浮物杂质，以减少杂质对超滤膜组件14的污染，延长超滤膜组件14的运行周期，并降低超滤膜组件14的运行和维护劳动强度，使维修、管理更简便。并且，由于农村无动力超滤膜净水系统是在正常制水工况下进入自动排水工况的，虹吸清水管11的虹吸作用不受进入自动排水工况的影响，因此，农村无动力超滤膜净水系统在自动排水工况下仍能通过虹吸清水管11的虹吸作用输出超滤膜组件14过滤得到的清水，实现持续供水。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的农村无动力超滤膜净水系统的系统框图；

图2为本发明的农村无动力超滤膜净水系统的立体示意图之一；

图3为本发明的农村无动力超滤膜净水系统的立体示意图之二；

图4为本发明的农村无动力超滤膜净水系统隐藏膜池顶面后的立体示意图之一；

图5为本发明的农村无动力超滤膜净水系统隐藏膜池顶面后的立体示意图之二；

图6为本发明的农村无动力超滤膜净水系统隐藏膜池顶面后的俯视图；

图7为图6的a-a剖视图；

图8为图6的b-b剖视图；

图9为图6的c-c剖视图；

图10为图6的d-d剖视图。

具体实施方式

如图1至图10所示，本发明公开的是一种农村无动力超滤膜净水系统及基于该农村无动力超滤膜净水系统的制水方法，其发明构思为：

本发明的农村无动力超滤膜净水系统设有原水管1、原水管闸阀2、浮球阀3、射流管闸阀6、文丘里射流管7、吸气管8、泄空管9、虹吸清水管11、清水管总闸阀12、超滤膜组件14、膜池15和吸气管闸阀26。

浮球阀3和超滤膜组件14均位于膜池15的内部；原水管闸阀2的进口连通水源、出口连接原水管1的进口，原水管1的出口分为两路，第一路连接浮球阀3的进口，第二路通过射流管闸阀6连接文丘里射流管7的进水口，文丘里射流管7的出水口连接泄空管9的进口、吸气口通过吸气管8和吸气管闸阀26连通虹吸清水管11；虹吸清水管11的进口连接超滤膜组件14的出水口、出口连接清水管总闸阀12的进口，并且，超滤膜组件14的出水口位于其顶部，虹吸清水管11的出口高程低于其进口高程。

基于农村无动力超滤膜净水系统，本发明的制水方法包括：

系统启动步骤：在农村无动力超滤膜净水系统处于系统停机工况下，通过以下具体步骤启动农村无动力超滤膜净水系统，使得农村无动力超滤膜净水系统进入正常制水工况，以将水源提供的原水过滤为清水后输出；

其中，在系统停机工况下，农村无动力超滤膜净水系统的原水管闸阀2处于关闭状态、射流管闸阀6处于关闭状态、清水管总闸阀12处于关闭状态、吸气管闸阀26处于关闭状态；

上述具体步骤为：首先，开启原水管闸阀2，使得水源提供的原水经原水管1进入膜池15；其次，在膜池15内的水位到达产水水位即浮球阀3所在位置时，浮球阀3关闭，此时开启射流管闸阀6，使得原水通过文丘里射流管7直接排至泄空管9，从而在文丘里射流管7的吸气口处形成负压；然后，开启吸气管闸阀26，从而，在文丘里射流管7的吸气口负压作用下，使得虹吸清水管11内的空气通过吸气管8和吸气管闸阀26被抽出，令虹吸清水管11形成虹吸出水；最后，在虹吸清水管11内的空气被抽空后(空气是否被抽空，可通过在虹吸清水管11的出口安装透明的仪表观察通过的水流中是否还有气泡来获悉或者其它现有的检测手段来获悉)，关闭吸气管闸阀26和射流管闸阀6，开启清水管总闸阀12，农村无动力超滤膜净水系统在此时的工作状态即为正常制水工况。

从而，在农村无动力超滤膜净水系统处于正常制水工况时，膜池15内的原水经过超滤膜组件14的过滤后成为清水，由于虹吸清水管11形成了虹吸出水，这就使得超滤膜组件14过滤得到的清水能够经虹吸清水管11输出，以送至用水户处。而膜池15内的原水水位则通过浮球阀3实现自动控制，即：水位在浮球阀3所在位置以上时，浮球阀3自动关闭；水位低于浮球阀3所在位置时，浮球阀3自动开启，使得原水能够经过浮球阀3补充到膜池15内，实现膜池15内水量的平衡。

在上述发明构思的基础上，本发明还可以采用以下优选的实施方式：

优选实施方式之一：

如图1至图10所示，本发明的农村无动力超滤膜净水系统还设有原水旁通管4、旁通管闸阀5、虹吸排水管16、虹吸辅助管17、人工虹吸破坏管20、排水水封井21、排水井22、排水管23、虹吸破坏管24和人工虹吸破坏阀25。

上述原水管1的出口还分有第三路，该第三路通过旁通管闸阀5连接原水旁通管4的进口，原水旁通管4的出口连通膜池15的内部；排水水封井21、排水井22和人工虹吸破坏阀25均位于膜池15的外部，且排水水封井21位于排水井22的内部，排水管23的进口连通排水井22；虹吸排水管16由内侧管段161、中间管段162和外侧管段163组成，内侧管段161的进口连通膜池15的内部、出口连接中间管段162的进口，外侧管段163的进口连接中间管段162的出口、出口伸入排水水封井21的内部，且内侧管段161的进口高程高于外侧管段163的出口高程，中间管段162由其进口向出口向上倾斜设置，中间管段162的出口的管壁最上部位162a为虹吸排水管16的最高高程位置；虹吸辅助管17由排水管段171和抽气管段172组成，排水管段171的管径小于中间管段162的管径，排水管段171的进口连通中间管段162、出口伸入排水水封井21的内部，且排水管段171的进口高程高于浮球阀3的高程、低于中间管段162的出口的管壁最下部位162b的高程，抽气管段172的进口在最高高程位置连通虹吸排水管16、出口连通排水管段171；虹吸破坏管24的进口位于膜池15的内部、出口在最高高程位置连通虹吸排水管16，且虹吸破坏管24的进口高程低于浮球阀3的高程；人工虹吸破坏阀25的出口通过人工虹吸破坏管20在最高高程位置连通虹吸排水管16。

本发明的制水方法还包括：

自动排水步骤：在农村无动力超滤膜净水系统处于正常制水工况下，通过打开旁通管闸阀5并关闭人工虹吸破坏阀25，使得农村无动力超滤膜净水系统进入自动排水工况，以增加排出膜池15内的原水的频率；其中，该自动排水步骤可按需要执行，例如在雨季进水水质较差而造成系统进水悬浮物浓度较高时。

从而，在农村无动力超滤膜净水系统处于自动排水工况时，原水通过原水管1、旁通管闸阀5和原水旁通管4不断进入膜池15，使得膜池15内的水位超过产水水位即浮球阀3所在位置，膜池15内的原水经内侧管段161的进口进入虹吸排水管16中，且虹吸排水管16中的水位随膜池15内的水位上升，直至水位上升至虹吸辅助管17的排水管段171进口时，虹吸排水管16中的原水依次经排水管段171、排水水封井21、排水井22和排水管23排出，使得排水管段171的排水抽吸作用通过抽气管段172抽出虹吸排水管16内的空气，而由于虹吸排水管16的进口即内侧管段161的进口浸入膜池15内的原水中、出口即外侧管段163的出口浸入排水水封井21内的原水中，而内侧管段161的进口高程又高于外侧管段163的出口高程，使得虹吸排水管16形成虹吸作用，从而，膜池15内的原水及膜池15内积累的高浓度悬浮物杂质在虹吸效应的作用下依次通过虹吸排水管16、排水水封井21、排水井22和排水管23排出，膜池15内的原水水位下降；而在膜池15内的水位降低至虹吸破坏管24的进口以下时，空气通过虹吸破坏管24进入虹吸排水管16中，以破坏虹吸排水管16的虹吸作用，经由虹吸排水管16的排水立即停止，而后膜池15内的原水水位经原水旁通管4不断进水而重新上升，将重复前述过程，使得膜池15内的原水在自动排水工况下进入水位上升、排出、再上升、再排出的循环过程；因此，农村无动力超滤膜净水系统在自动排水工况下，能够增加排出膜池15内的原水的频率，通过排水带出积累在膜池15内的高浓度悬浮物杂质，以减少杂质对超滤膜组件14的污染，延长超滤膜组件14的运行周期，并降低超滤膜组件14的运行和维护劳动强度，使维修、管理更简便。并且，由于农村无动力超滤膜净水系统是在正常制水工况下进入自动排水工况的，虹吸清水管11的虹吸作用不受进入自动排水工况的影响，因此，农村无动力超滤膜净水系统在自动排水工况下仍能通过虹吸清水管11的虹吸作用输出超滤膜组件14过滤得到的清水，实现持续供水。

恢复正常制水步骤：在需要农村无动力超滤膜净水系统退出自动排水工况时，通过关闭旁通管闸阀5并打开人工虹吸破坏阀25，令原水停止经由原水旁通管4进入膜池15，且空气通过人工虹吸破坏管20进入虹吸排水管16来破坏其虹吸作用，以使得农村无动力超滤膜净水系统重新进入正常制水工况。

本优选实施方式中，还可增设虹吸破坏斗18；虹吸破坏斗18固定在膜池15的内部，且虹吸破坏斗18的高程低于浮球阀3的高程；虹吸破坏管24的进口伸入虹吸破坏斗18内。从而，在上述自动排水工况下，虹吸破坏斗18能够提高虹吸破坏管24吸入空气来破坏虹吸排水管16虹吸作用的可靠性，以避免虹吸排水管16的抽吸与膜池15内的原水进水形成一种微妙的平衡，不利于下一步运行。

优选实施方式之二：

如图1至图10所示，本发明的农村无动力超滤膜净水系统还设有泄空管闸阀10；泄空管闸阀10的进口连通膜池15的内部、出口连接泄空管9的进口。

在农村无动力超滤膜净水系统处于正常制水工况下，泄空管闸阀10处于关闭状态。

本发明的制水方法还包括：

系统检修步骤：在农村无动力超滤膜净水系统处于正常制水工况下，通过关闭原水管闸阀2并打开泄空管闸阀10，使得农村无动力超滤膜净水系统进入系统停机工况，使得膜池15内的原水经泄空管闸阀10和泄空管9排出，待其中的原水排空后，以便于进行检修，而在检修完成后，通过上述系统启动步骤即可使农村无动力超滤膜净水系统重新进入正常制水工况。

优选实施方式之三：

如图1至图10所示，本发明的农村无动力超滤膜净水系统还设有至少一个超滤膜组件14，并对应每一个超滤膜组件14设有一个清水管分闸阀13；每一个超滤膜组件14的出水口均通过对应的清水管分闸阀13连接虹吸清水管11的进口。从而，农村无动力超滤膜净水系统能够通过增设超滤膜组件14来增强滤水流量，并通过清水管分闸阀13的开关来控制启用超滤膜组件14的数量，通过清水管总闸阀12来控制是否输出清水。

另外，膜池15的外部可安装爬梯19，以便于检修人员通过爬梯19爬至膜池15的顶部进行检修。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。