全自动压力式净水站的制作方法

本发明涉及一种自来水供应设备,具体涉及一种全自动压力式净水站。

背景技术：

我国地域辽阔，发展水平不一，清洁自来水的供应率远无法满足国民的要求，特别在地处边远的农村、工矿、学校、海岛、部队，用水极为困难。这些地区的特点是：地点分散，人口总数虽多，但集居人口少、原水往往来自水库或溪流，水位高，水质好，缺乏资金和管理人员，若采用常规水厂工艺和供水模式，工程造价高、管理要求高、制水成本高、工程难以上马，相当多居民直接饮用未经任何处理的原水，有的地区仅经简单的处理，无加药、消毒设施，管理水平低，出水水质达不到国家饮用水标准，严重影响身体健康，阻碍了经济发展。

全自动压力式净水站的主要作用就是为上述地区居民提供安全合格的自来水。

技术实现要素：

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种全自动压力式净水站，具有净水效果好、自动化程度高、节能、节地、造价低、管理方便、应用灵活、适用范围广、施工期短、占地小、水质可靠的特点。

本发明所采用的技术方案：一种全自动压力式净水站，包括原水进水管、压力式接触过滤器、清水出水总管、储水装置、絮凝剂投加装置、消毒剂投加装置、至少一组辅助药剂投加装置、反冲洗系统、电控柜；所述压力式接触过滤器为一密闭容器，由上至下依次包括絮凝区、过滤区、集水区，其上部设有进水口，下部设有出水口；所述原水进水管一端连接高位原水源，另一端连接进水口；所述清水出水总管一端连接出水口，另一端连接储水装置；所述絮凝剂投加装置、消毒剂投加装置、辅助药剂投加装置连通原水进水管。

所述压力式接触过滤器下部设有进气口，中部设有排水口；所述反冲洗系统采用气水联合的反冲洗方式，包括压缩空气供应装置、水反冲洗装置、反冲水排放装置；所述压缩空气供应装置连接进气口，所述水反冲洗装置连接清水出水总管，所述反冲水排放装置连接排水口。

所述清水出水总管上还设有用于排污放空、确保水质合格的初滤水排放装置和第六电动阀，所述初滤水排放装置包括初滤水排放管、第三电动阀，所述初滤水排放管一端连通清水出水总管，另一端安装第三电动阀，所述初滤水排放管与出水口之间的清水出水总管上设有用于检测水质的清水浊度仪、余氯仪、清水ph计。所述第六电动阀用于压力式接触过滤器出水的通断。

所述压力式接触过滤器上部设有排气口，所述排气口上连接有排气管，所述排气管上设有既能排气、又能补气的复合式排气阀。

所述排气管上还连接有保证卫生的气水混合液排放管。

所述电控柜配有停电时能短时间提供电力的ups电源。

所述压力式接触过滤器下部设有用于检测水头损失的第二压力变送器。

所述原水进水管上还设有能保证压力式接触过滤器工作压力稳定的第三压力变送器、压力调节器、第四压力变送器，以及能够调节进水流量的进水流量调节器；以及分别用于测量原水浊度、ph值和流量的原水浊度计、原水ph计和原水流量计。

所述压缩空气供应装置包括空气压缩机、压缩空气管，所述压缩空气管一端连接空气压缩机，另一端连接进气口，所述压缩空气管上设有用于调节气冲强度的空气流量调节器和检测压缩空气流量的空气流量计；所述水反冲洗装置包括与清水出水总管连通的反冲洗水管，所述反冲洗水管上设有计量反冲洗水量的反冲水流量计和用于调节反冲洗强度的反冲水流量调节器。

所述空气压缩机采用无油螺杆空压机，压缩空气经空气过滤器过滤。

本发明的有益效果是：采用以上方案，充分利用高位原水源，并采用压力式接触过滤器，不用额外加压，净水直接供用户使用，同时通过电控柜自动控制，具有出水水质好，节能、节地、管理方便、施工期短、成本低的优点，特别适用于地处边远、供水条件差的农村、工矿、部队、海岛、学校供水。

附图说明

图1为本发明实施例全自动压力式净水站的结构示意图。

图2为本发明实施例压力式接触过滤器的结构示意图。

图3为本发明实施例原水进水管、絮凝剂投加装置的结构示意图。

图中1-原水进水管，2-压力式接触过滤器，201-进水口，202-出水口，203-进气口，204-排水口，205-排气口，206-排气管，207-复合式排气阀，208-气水混合液排放管，209-第二压力变送器，210-第二手动阀，211-第三手动阀，212-滤板，213-滤头，214-进料孔，215-人孔，216-进水阻流板，217-反冲水阻流板，218-滤料，3-清水出水总管，4-储水装置，401-高位水池，402-高位水池出水管，403-联络管，404-第十手动阀，405-第十一手动阀，406-第十二手动阀，407-第二液位变送器，408-第二溢流管，409-第二放空排污阀，5-絮凝剂投加装置，501-絮凝剂储料罐，502-絮凝剂投加管，503-第七手动阀，504-过滤器，505-絮凝剂投加泵，506-第四电动阀，507-第八手动阀，508-阻尼器，509-安全阀，510-絮凝剂流量计，511-背压阀，512-第九手动阀，513-稀释水管，514-第五电动阀，515-搅拌机，516-第一液位变送器，517-第一溢流管，518-第一放空排污阀，6-消毒剂投加装置，7-辅助药剂投加装置，8-反冲洗系统，801-空气压缩机，802-压缩空气管，803-第一电动阀，804-储气罐，805-空气过滤器，806-空气流量计，807-空气流量调节器，808-止回阀，809-第一手动阀，810第一压力变送器，811-反冲洗水管，812-反冲水流量计，813-反冲水流量调节器，814-反冲水排放管，815-反冲水集水管，816-第二电动阀，817-配气管，9-电控柜，10-初滤水排放装置，1001-初滤水排放管，1002-第三电动阀，1003-清水浊度仪，1004-余氯仪,1005-清水ph计，11-第三压力变送器，12-压力调节器，13-第四压力变送器，14-进水流量调节器，15-旁通管，16-第四手动阀，17-第五手动阀，18-第六手动阀，19-原水浊度仪，20-原水ph计，21-原水流量计，22-静态混合器，23-消毒剂扩散器，24-辅助药剂扩散器，25-第十三手动阀，26-第六电动阀。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明进行进一步的详细描述，以下给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”指示的方位或位置关系是根据水或者气体流通方向设定的，是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，一种全自动压力式净水站，包括原水进水管1、压力式接触过滤器2、清水出水总管3、储水装置4、絮凝剂投加装置5、消毒剂投加装置6、辅助药剂投加装置7、反冲洗系统8、电控柜9，初滤水排放装置10。

如图1-2所示，所述压力式接触过滤器2为一密闭容器，由上至下依次包括絮凝区、过滤区、集水区，其上部设有进水口201，下部设有出水口202；所述原水进水管1一端连接高位原水源，另一端连接进水口201；所述清水出水总管3一端连接出水口202，另一端连接储水装置4；所述絮凝剂投加装置5、消毒剂投加装置6、辅助药剂投加装置7连通原水进水管1。

边远地区水源多为水库、溪流，因此所述高位原水源可直接采用水库、溪流，当然加压水也理解为高位原水源范畴。

其中，所述絮凝剂投加装置5用于投加絮凝剂，原水中的悬浮颗粒与絮凝剂相互接触，能够形成较大颗粒的絮凝体方便通过压力式接触过滤器2过滤去除。

所述消毒剂投加装置6用于投加消毒剂，如naclo、clo2，杀灭水中的病原微生物，确保水质安全。

水库或溪流水在干旱季节锰含量可能超标；在暴雨季节，碱度偏低，ph低；在冬季则表现为低温、低浊，很难处理，因此所述辅助药剂投加装置7用于投加辅助药剂，如高锰酸钾、naoh、精石灰、助凝剂，投加高锰酸钾用于除锰，投加精石灰用于调节碱度并提高ph值，也可投加naoh提高ph值，投加助凝剂用于低温、低浊水的处理，根据季节性投加对应的辅助药剂，能进一步提高水质。

另外，辅助药剂投加装置7不局限于设置一组，若同时存在多种问题，也可对应设置多组辅助药剂投加装置7。

原水进水管1直接从高位原水源接水，通过静态混合器22加入絮凝剂、通过消毒药剂扩散器23加入消毒剂、通过辅助药剂扩散器加入辅助药剂，通过进水口201进入压力式接触过滤器2，再经过絮凝区絮凝、过滤区过滤、集水区集水，并从出水口202流出，经过清水出水总管3进入储水装置4，储水装置4连接用户供水管，为用户供水，同时由电控柜9全程供电并自动控制，具有出水水质好，节能、节地、管理方便、施工期短、成本低的优点，特别适用于地处边远、供水条件差的农村、工矿、部队、海岛、学校供水。

如图2所示，所述压力式接触过滤器2下部设有进气口203，中部设有排水口204；所述反冲洗系统8采用气水联合的反冲洗方式，包括压缩空气供应装置、水反冲洗装置、反冲水排放装置；所述压缩空气供应装置连接进气口203，所述水反冲洗装置连接清水出水总管3，所述反冲水排放装置连接排水口204，与现有仅仅依靠水反冲洗方式相比，增加了压缩空气冲洗方式，进一步提高了冲洗效果，大大提高了出水质量。

如图2所示，所述压缩空气供应装置包括空气压缩机801、压缩空气管802，所述压缩空气管802一端连接空气压缩机801，另一端连接进气口203，所述压缩空气管802沿压缩空气输送方向依次设有第一电动阀803、储气罐804、空气过滤器805、空气流量计806、空气流量调节器807、止回阀808、第一手动阀809，所述储气罐804上设有第一压力变送器810。

所述第一电动阀803用于压缩空气管802的开启和关闭；储气罐804使得气体反冲压力平衡；空气过滤器805能够对进入的空气进行过滤，保证水质安全；所述空气流量计806用于监测空气流量；空气流量调节器807既可用于反冲洗气体的通断，又可用于调节气冲强度，保证反冲洗效果；止回阀808能防止压力式接触过滤器2中的压力水沿压缩空气管802流入压缩空气供应装置，避免发生事故；第一手动阀809可手动操作，在必要时人工实现通断；第一压力变送器810用于检测储气罐804内气体压力，保证压缩空气供应装置稳定供气和安全。

进一步的，所述空气压缩机801采用无油螺杆空压机，压缩空气经空气过滤器805过滤，确保水质安全。

进一步的，压力式接触过滤器2内设有与压缩空气管802连通的配气管817，保证气体冲洗更加均匀。

如图2所示，所述水反冲洗装置包括与清水出水总管3连通的反冲洗水管811，所述反冲洗水管811上设有反冲水流量计812、反冲水流量调节器813，水反冲洗时，储水装置4中的水通过反冲洗水管811实现回流，进行水反冲洗，其中，反冲水流量计812用于监测反冲水流量，反冲水流量调节器813既可用于反冲洗水的通断，也可用于调节反冲洗水流量，保证反冲洗效果。

如图2所示，所述反冲水排放装置包括反冲水排放管814、反冲水集水管815，所述反冲水排放管814一端连接排水口204，另一端设置第二电动阀816，所述反冲水集水管815设置在压力式接触过滤器2内并与排水口204连接，反冲水集水管815使集水均匀，进一步提高反冲洗效果。

如图2所示，所述清水出水总管3上还设有用于排污放空、确保水质合格的初滤水排放装置10，所述初滤水排放装置10包括初滤水排放管1001、第三电动阀1002，所述初滤水排放管1001一端连通清水出水总管3，另一端安装第三电动阀1002，所述初滤水排放管1001与出水口202之间的清水出水总管3上设有用于检测水质的清水浊度仪1003、余氯仪1004、清水ph计1005。

所述清水浊度仪1003、余氯仪1004、清水ph计1005分别用于检测压力式接触过滤器2中流出清水的浑浊度、余氯量、ph值，若检测不合格，电控柜9自动开启第三电动阀1002，将水沿初滤水排放管1001排出，避免将质量不合格的水送入储水装置4并供出，保证了用水安全，同时清水浊度仪1003的检测结果为压力式接触过滤器2进行反冲洗提供参数，当出水浊度超过设定值时，及时进行反冲洗，并为絮凝剂投加提供进一步的依据，反馈修正投加量，余氯仪1004的检测结果为消毒剂投加装置提供依据并控制投加量。

如图2所示，所述压力式接触过滤器2上部设有排气口205，所述排气口205上连接有排气管206，所述排气管206上设有复合式排气阀207，所述复合式排气阀207既能排气、又能补气，使得压力式接触过滤器2内部既不会形成过高压力，也不会形成负压，保证压力式接触过滤器2内部压力平衡，确保安全。

进一步的，所述排气管206上还连接有气水混合液排放管208，压力式接触过滤器2在运行过程中往往会产生浑浊的气水混合液，若通过复合式排气阀207排放，则会造成净水站内卫生条件差，而设置气水混合液排放管208，使得气水混合液能够定期从气水混合液排放管208排出，从而保证了净水站的卫生条件。

另外，所述排气管206上还设有第二手动阀210、第三手动阀211且分别位于气水混合液排放管208的前后侧，用于手动操作，在必要时人工实现通断。

如图2所示，所述压力式接触过滤器2内过滤区与集水区之间设有滤板212及若干滤头213，阻力小，配水效果好，所述压力式接触过滤器2下部设有用于监测水头损失的第二压力变送器209，根据水头损失情况，提供反冲洗依据。

另外，所述压力式接触过滤器2上部还设有进料孔214，下部设有人孔215，用于进料、出料和检修时人员进出。

所述压力式接触过滤器2的过滤区采用单层石英砂滤料，冲洗强度易控制，滤料218不易流失。

所述压力式接触过滤器2上部设有与进水口201对应的进水阻流板216，避免水流冲击影响，有利絮凝体的生成，提高水质；所述压力式接触过滤器2下部设有与出水口202对应的反冲水阻流板217，使反冲更为均匀。

如图1、图3所示，所述原水进水管1上还设有旁通管15和第十三手动阀25，所述旁通管15的两端连接原水进水管1，所述旁通管15上设有第四手动阀16；与所述旁通管15并联的原水进水管1上还依次设有第五手动阀17、压力调节器12、进水流量调节器14、第六手动阀18；所述旁通管15前后侧的原水进水管1上分别设有第三压力变送器11、第四压力变送器13，能够进一步保证所述压力式接触过滤器2的工作压力稳定，提高供水安全性。所述第十三手动阀在净水站全系统检修时使用。

另外，在所述原水进水管1上设有原水浊度仪19、原水ph计20、原水流量计21，其中，原水浊度仪19与原水ph计20对原水水质进行检测，从而絮凝剂投加装置5、辅助药剂投加装置7能够根据检测结果和进水流量提供适量的絮凝剂及辅助药剂，如naoh或精制石灰。

原水流量计21用于计量原水流量，将参数发送至电控柜9，由电控柜9控制絮凝剂、消毒剂、辅助药剂的投加并控制进水流量调节器14的开度。

当原水进入原水进水管1时，第三压力变送器11将检测到进水压力，并将参数发送给电控柜9，根据压力式接触过滤器2设定的工作压力，电控柜2将把指令发送给压力调节器12，当进水压力过高时，则通过压力调节器12调整进水水压，确保系统安全运行，反之压力调节器12全部打开，减少系统水头损失，第四压力变送器13用于指示经压力调节器12调节后的压力，控制调压范围。

进水流量调节器14用于原水进水的通断并调节原水进水流量，当开始生产时，在电控柜9指令下，进水流量调节器14开启，原水进入后续设施，当原水流量计21检测到进水流量大于或小于压力式接触过滤器2的设计流量时，将把信号发送给电控柜9，由电控柜9指令进水流量调节器14调节开度，使进水流量维持在设定值，确保出水水质。在保证水质的条件下，也可根据需要调节开度，使进水流量大于或小于设计值。当压力式接触过滤器2进行反冲洗或故障或检修需要停产时，电控柜9则指令进水流量调节器14完全关闭。

所述压力式接触过滤器2包括正常过滤和反冲洗两种工况。

正常过滤工况：投加过絮凝剂、消毒剂、辅助药剂(可按需要季节性投加)后的原水，通过进水口201进入压力式接触过滤器2内部，经进水阻流板216消能(避免冲击水打碎水中已形成的絮凝体)，在滤料218上部的絮凝区形成较大颗粒的絮凝体，尔后通过过滤区的滤料218，将形成的絮凝体拦截与水分离，清水通过滤头213流入集水区，通过出水口202进入清水出水总管3，清水浊度计1003、余氯仪1004、清水ph计1005对滤后的清水水质进行监测，合格的自来水通过清水出水总管3，流入储水装置4储存调节后供给用户，当然也可直接通过联络管403供给用户。

当清水中浊度或余氯不满足设定的水质标准时，则由电控柜9指令打开第三电动阀1002，将过滤水予以排除，直到水质达到设定的标准，第三电动阀1002则自动关闭，确保清水浊度、余氯时刻合格。当清水ph计1004检测到清水中ph值偏低时，则由电控柜9指令辅助药剂投加装置7加大naoh或精制石灰的投量。

反冲洗工况：设定3个反冲洗参数，即过滤周期、水头损失、出水浊度，过滤周期为24-48h，水头损失为2-2.5m，出水浊度按国家相应标准设定；当3个参数中任意一个指标达到时，均可全自动进行反冲洗，也可根据需要和运行经验在三个参数中优选其中1个，也可通过电控柜9进行强制冲洗。

冲洗时先进行气冲，气冲前通过电控柜9先关闭进水流量调节器14和第六电动阀26，停止原水进水管1进水和清水出水总管3出水，并停止絮凝剂投加装置5、消毒剂投加装置6、辅助药剂投加装置7的工作，同时打开第二电动阀816降低压力式接触过滤器2中水位至排水口204处，此时复合式排气阀207自动进气，维持压力式接触过滤器2在常压状态；开启空气压缩机801，并打开第一电动阀803，压缩空气即进入储气罐804，当第一压力变送器810检测到储气罐804内压缩空气压力足够时，开启空气流量调节器807，经空气过滤器805过滤后的无油压缩空气则通过空气流量计806、止回阀808进入配气管817进行气冲；气冲至设定时间后，电控柜9则打开反冲水流量调节器813，储水装置4内的清水经反冲洗水管811和清水出水总管3，并经反冲水阻流板217消能后通过滤头213进入滤料218进行反冲洗；当气水混冲至设定时间后，电控柜9将自动关闭空气流量调节器805，第一电动阀803，空气压缩机801，同时根据设定的水洗流量值增大反冲水流量调节器813的开度至设定值，开始水洗；当水洗至设定时间时，压力式接触过滤器2的反冲洗结束，开启絮凝剂投加装置5、消毒剂投加装置6、辅助药剂投加装置7以及进水流量调节器14和第六电动阀26，系统恢复进水和净水工况。

如图3所示，所述絮凝剂投加装置5包括絮凝剂储料罐501、絮凝剂投加管502，所述絮凝剂投加管502一端连接絮凝剂储料罐501、另一端通过静态混合器22连接原水进水管1，所述絮凝剂投加管502上依次设有第七手动阀503、过滤器504、絮凝剂投加泵505、第四电动阀506、第八手动阀507、阻尼器508、安全阀509、絮凝剂流量计510、背压阀511、第九手动阀512。

其中，过滤器504用于过滤，保证絮凝剂通过时不参杂着其他杂质，保证絮凝剂投加管502不发生堵塞；所述絮凝剂投加泵505采用计量泵，具有冲程、频率可调功能；所述阻尼器508用于均衡压力和流量；所述安全阀509在高压力时自行打开，使絮凝剂回流至絮凝剂储料罐501，确保系统安全；所述背压阀511用于防止原水进水管1和压力式接触过滤器2中压力水倒流；所述絮凝剂流量计510用于监测絮凝剂投加装置5所投加的絮凝剂流量，并将参数发送给电控柜9，控制絮凝剂投加泵505的工况；所述第一手动阀503、第二手动阀507、第三手动阀512用于絮凝剂储料罐501至静态混合器22之间絮凝剂投加管502上相关设备的检修，保证絮凝剂投加装置5正常运行。

如图3所示，所述絮凝剂储料罐501上连接有稀释水管513，所述稀释水管513上设有第五电动阀514，通过第五电动阀514加入稀释水进行稀释并制成所需要的浓度。

如图3所示，所述絮凝剂储料罐501上设有搅拌机515，使得加入的絮凝剂与水混合更加快速均匀。

如图3所示，所述絮凝剂储料罐501内设有第一液位变送器516，用于监测絮凝剂储存罐501的液位，通过电控柜9控制絮凝剂投加泵505的切换，确保絮凝剂投加连续进行。

如图3所示，所述絮凝剂储料罐501靠近上部设有第一溢流管517，用于防止絮凝剂储料罐501发生溢流，所述絮凝剂储料罐501底部设有第一放空排污阀518，用于絮凝剂储存罐501清洗检修时放空排污。

进一步的，所述絮凝剂投加装置5设有两组，当其中一组配制药剂或发生故障时，另一组工作，保证系统持续工作。

另外，所述消毒剂投加装置6、辅助药剂投加装置的结构与絮凝剂投加装置5的结构相同，这里就不做赘述。

如图2所示，所述储水装置4包括高位水池401，所述高位水池401分别连接清水出水总管3、高位水池出水管402，所述清水出水总管3与高位水池出水管402之间通过联络管403连通；所述清水出水总管3、高位水池出水管402、联络管403上分别设有第十手动阀404、第十一手动阀405、第十二手动阀406。当高位水池出现故障时，打开第十二手动阀406，清水可直接通过联络管403供给用户，提高供水安全性。

同时，所述高位水池401上还设有第二液位变送器407，实时监测高位水池401内清水量；所述高位水池401靠近上部设有第二溢流管408，所述高位水池401底部设有第二放空排污阀409，方便排空清洗。

进一步的，所述电控柜9配有ups电源，当出现停电时，ups电源短时间提供电力，使得能够及时关闭系统设备，避免水质事故和安全事故，这对经常停电的边远地区，尤为重要。

所述压力式接触过滤器、高位水池、相关阀门、水管均采用ss304不锈钢材质，卫生条件好，使用寿命长；聚凝剂、消毒剂、辅助药剂投加装置的相关阀门、投加管采用upvc，耐腐蚀，使用寿命长。

总结本发明实施例有如下优点：

(1)出水水质好，对常规的水库、溪流、地下水，净化后水质可达到《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)的要求；

(2)节能，采用压力式接触过滤，可充分利用原水水头、出厂水不用加压，可直供用户，即使原水压力不足，也仅需一次加压；

(3)全面实现自动化，水质更有保证，无人值守，可远程控制，节约人工成本；

(4)除设置絮凝剂、消毒剂投加装置外，还设置了辅助药剂投加装置，当水源出现某些指标不正常情况，如锰超标、碱度偏低、ph偏低、浊度偏高时，可通过投加辅助药剂，如加高锰酸钾除锰；加精制石灰提高碱度和ph值，亦可加naoh提高ph值；可加助凝剂提高絮凝效果，保证出水水质，所述指标出现非正常情况在水库和山溪水源中是很常见的；

(5)高度集约化、节省土地；

(6)投资成本低、制水成本低；

(7)适用范围广，特别适用于供水基础设施差、地处边远的农村、工矿、海岛、部队、学校；

(8)设施供水规模为每日数立方米至数千立方米，成品化、模块化设计，应用灵活，也适用于各种应急或救灾情况使用；

(9)施工期短，上马快；

(10)采用单层滤料，反冲洗强度容易控制，滤料流失少；

(11)采用气水反冲，反冲洗效果好，水质更有保证，节水效果好；

(12)压力式接触过滤器、高位水池、阀门、管线全为304不锈钢材质，卫生条件好，使用寿命长。

实施例不应视为对发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。