含微污染水的净化系统的制作方法

本实用新型属于净水装置，具体涉及一种含微污染水的净化系统。

背景技术：

现有净水装置的原理是：原水由取水取水泵提升经输水软管进入泥沙分离器，进行大颗粒物的初净化；再通过循环泵加压进入分离器，分离器采用陶瓷膜分离技术，水中的细菌、胶体物质、细小颗粒物被膜孔阻隔，干净的水通过膜孔汇聚成净化水；净化水再经加压泵加压进入超净化系统超滤膜，进一步去除水中的杂质，最后通过紫外线消毒器杀灭致病微生物，产出生活饮用水；该净水装置的水源只能适用国家GB3838-2002 中规定的Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类地表水。

该净水装置存在如下问题：

1. 适应的水源有限

虽然净水装置净化后的水也能符合GB 5749-2006国家生活饮用水卫生标准水质要求，但不能处理微污染的IV类水源，现在我国符合Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类的地表水越来越少，而IV类地表水在增加，故净水装置的能力受到了限制。

2. 成本高

净水装置采用的陶瓷膜技术，其成本比较高，在16万元一套，占取净水装置35%的成本；使用时对水中藻类物质的处理不理想，容易堵住陶瓷膜的微孔，使产水量下降很快；当陶瓷膜堵住后，需要用药水进行清洗，而且清洗时间长，进一步增加运行成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种含微污染水的净化系统，其可以对I、II、III类水进行净化，也可对微污染IV类水进行分离净化，生产出符合GB 5749-2006国家生活饮用水卫生标准水质的水。

本实用新型可以通过以下方案实现：

一种含微污染水的净化系统，包括取水泵，其特征在于：所述取水泵与一混合器相连，所述取水泵用于抽取地表水或地下水，所述混合器用于对抽取的地表水或地下水加入混凝剂进行混合，所述混合器的出水端通过管道与多级旋流除砂器的进水端相连，所述多级旋流除砂器由至少两个除砂器串联而成，用于对地表水或地下水中杂质进行多次分离，所述多级旋流除砂器的出水端通过管道与自清洗过滤器的进水端相连，所述自清洗过滤器用于截留地表水或地下水分离后水中的细小颗粒，所述自清洗过滤器的出水端通过管道与超滤膜装置连接，所述超滤膜装置由两组并联的超滤膜组件构成, 两组超滤膜组件的进水端分别与自清洗过滤器相连，两组超滤膜组件的进水端与自清洗过滤器之间设有用于控制两组超滤膜组件通断的第一关断阀，两组超滤膜组件的净水端分别与中间水箱相连，所述超滤膜装置用于分别过滤体积大于膜表面微孔径的物质，超滤膜装置的净水端通过管道与一中间水箱的进水端相连，所述中间水箱的出水端通过管道经高压泵与反渗透膜组件的进水端连接，所述反渗透膜组件的产水端与消毒杀菌装置相连，通过消毒杀菌装置输出纯净水。

所述超滤膜装置包括两组并联的超滤膜组件、分别与两组超滤膜组件相连的空气压缩机和反冲洗水箱，所述空气压缩机通过管道经第十四关断阀与反冲洗水箱相连，每组超滤膜组件的进水端分别与空气压缩机自清洗过滤器相连，每组超滤膜组件的进水端与自清洗过滤器之间设置第一关断阀，每组超滤膜组件的进水端与空气压缩机之间设置第二关断阀，每组超滤膜组件的排污端设有第五关断阀,每组超滤膜组件的净水端通过三通管分为两条管路，其中一条管路经第三关断阀与反冲洗水箱相连，另一条管路经第四关断阀与中间水箱连接。

所述每组超滤膜组件由多只超滤膜并联构成，多只超滤膜的进水端分别通过支管连接在一根进水管道上，多只超滤膜的净水端分别通过支管连接在一根净水管道上，所述净水管道通过三通管分成两条管路，多只超滤膜的排污端分别通过支管连接在一根排污管道上。

所述超滤膜装置与中间水箱之间还连接有一条管路，所述管路上安装有活性炭过滤器，所述活性炭过滤器上游端设有第六关断阀。

所述超滤膜装置的进水端还设有加压泵和压力表。

所述超滤膜装置的排污端分别经第七关断阀与一清洗水箱的进水口相连，所述清洗水箱用于对超滤膜装置进行化学清洗。

所述反渗透膜组件由多只反渗透膜串联构成，第一只反渗透膜的进水端与高压泵相连，第一只反渗透膜的浓水端与第二只反渗透膜的进水端相连，第二只反渗透膜的浓水端与第三只反渗透膜的进水端相连，依次类推，最后只反渗透膜组件的浓水端通过三通管分为两条管路，其中一管路与中间水箱相连，另一条管路为排污管，多只反渗透膜的产水端连接在一根产水管道上，所述产水管道与消毒杀菌装置相连。

所述反渗透膜组件的产水端设有用于检测反渗透除盐率的第二电导检测仪。

所述消毒杀菌装置包括紫外线消毒器和消毒计量泵，所述紫外线消毒器的输出端连接消毒计量泵，所述消毒计量泵内盛装含氯消毒剂。

所述混合器的进水端还连接有用于盛装混凝剂的混凝计量泵，用于向混合器中投加混凝剂。

本实用新型的有益效果：本实用新型由依次连接的取水泵、混合器、多级旋流除砂器、超滤膜装置、反渗透膜组件和消毒杀菌装置构成，通过混合器对取水泵抽取的地表水或地下水进行混凝剂混合，能够有效的去除藻类物质。通过多级除砂器用于对地表水或地下水中杂质进行多次分离，通过自清洗过滤器用于截留地表水或地下水分离后水中的细小颗粒，通过超滤膜装置过滤体积大于膜表面微孔径的物质，通过反渗透膜组件进行再次过滤，过滤后的净水端再通过消毒杀菌装置进行消毒杀菌，最后输出纯净水。本实用新型能够对符合国家I、II、III、IV类水的地表原水和地下水进行多级分离分离处理制得纯净的符合GB 5749-2006国家生活饮用水卫生标准水质要求的净化水。本实用新型能够对如下原水进行过滤净化：高藻水：原水藻细胞总数≤10000万个/L；苦咸水：溶解性总固体≤10000 mg/L；高浊水：含砂量≤100 kg/m3；低温低浊水：水温在4℃±2℃，浊度≤10 NTU；微污染地表水：CODMn ≤10 mg/L，臭和味≤5级。可净化微污染的IV类水源，适应的水源广。采用本实用新型净水系统产的水量为：≥5 m3/h（水温≥4℃条件下），净化水量大。且本发明可用于野外作业、部队住训、应急救援等，使用范围广泛。

本实用新型超滤膜装置采用两组超滤膜组件并联，当一组超滤膜组件在进行过滤时，另一组超滤膜组件进行正反清洗，这样即保证了超滤膜组件的过滤效果，又充分节约了时间，使超滤膜组件有连续不断的净化水供给，交替正反冲洗，抗污染能力强。

本实用新型所述超滤膜装置包括两组超滤膜组件、分别与两组超滤膜组件相连的空气压缩机和反冲洗水箱，正洗和反洗同时采用空气压缩机供气清洗，减少一个反洗泵和一些管道材料，节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图；

图2是本实用新型的结构正布局图；

图3是图2的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地说明。

参见图1、图2和图3所示，一种微污染水的净化系统，包括控制器、取水泵1、混合器2、多级旋流除砂器3、自清洗过滤器4、超滤膜装置5、反渗透膜组件7、活性炭过滤器8及消毒杀菌装置，所述控制器用于控制整个净化系统，所述取水泵1与混合器2相连，所述混合器2的进水端连接有用于盛装混凝剂的混凝计量泵14和用于检测取水泵水量的第一流量计FT1，所述混凝计量泵14便于自动按量向混合器中投加混凝剂。所述取水泵1用于抽取地表水或地下水，所述混合器2用于对抽取的地表水或地下水加入混凝剂进行混合。所述混合器2的出水端通过管道与多级旋流除砂器的进水端相连。所述多级旋流除砂器3由至少两个除砂器串联而成，用于对地表水或地下水中杂质进行多次分离。所述多级旋流除砂器的出水端通过管道与自清洗过滤器4的进水端相连，所述自清洗过滤器4的出水端通过管道连接有超滤膜装置5，所述超滤膜装置5由两组并联的超滤膜组件5-1构成，两组超滤膜组件5-1的净水端分别通过管道与中间水箱6的进水端相连，所述中间水箱6的出水端通过高压泵11与反渗透膜组件7的进水端连接，本实施例中所述高压泵11采用CDLF16-16不锈钢多级离心泵，最大扬程220m,流量16m³/h。所述反渗透膜组件7由多只反渗透膜串联构成，所述反渗透膜组件7的产水端与消毒杀菌装置相连，通过消毒杀菌装置输出纯净水，输出的纯净水可以采用水罐贮存和直接使用输至饮水点。

所述取水泵1上安装取水罩，取水罩上三个面有许多2mm微孔，大于2mm的沙粒和其他物质，能通过起到初步过滤的作用。所述取水泵1安装在浮筒上，使固定在浮筒上的取水泵漂浮于水面中，通过取水泵1将地表水或地下水进行提升，送入混合器中。所述混合器2采用管式混合器，混合器2用于对抽取的地表水或地下水加入混凝剂进行混合。

所述多级旋流除砂器3由至少两个除砂器串联而成，本实施例中，所述多级旋流除砂器3采用两个除砂器串联而成，构成两级循环旋流分离器。最后一个除砂器的输出端设有压力表PI，所述两个除砂器的排砂端连接在一根管道上，所述管道上设有第一调压阀V1。通过第一级旋流除砂器和第二级旋流除砂器对原水进行除砂降浊处理，可将原水浊度降低至200NTU 以下。旋流除砂器主要是利用水的螺旋运动，在离心力和重力的作用下，将水中粗大杂质沉入底部通过污水管道排出，净化水从顶部进入下一级分离系统，作为处理高浊度原水的预处理部分。

所述自清洗过滤器4采用100微米或150微米的预过滤器，所述自清洗过滤器4用于截留地表水分离后水中的细小颗粒，通过截留原水中的细小颗粒，以保护超滤膜不会受到颗粒物的冲击和损伤，自清洗过滤器4的排污阀EV19用于将自清洗过滤器4过滤颗粒排出。

所述超滤膜装置5包括两组并联的超滤膜组件5-1、分别与两组超滤膜组件相连的空气压缩机5-2和反冲洗水箱5-3，所述空气压缩机5-2通过管道经第十四关断阀EV5与反冲洗水箱5-3相连。两组超滤膜组件5-1的进水端分别与空气压缩机5-2和自清洗过滤器4相连，每组超滤膜组件5-1的进水端与自清洗过滤器4之间设有用于控制超滤膜组件通断的第一关断阀相连，即EV1和EV2两个关断阀；每组超滤膜组件5-1的进水端与空气压缩机5-2之间设有第二关断阀，即EV3和EV4两个关断阀；每组超滤膜组件5-1的净水端通过三通管分为两条管路，其中一条管路经第三关断阀与反冲洗水箱5-3相连，即EV7和EV8两个关断阀，所述EV7关断阀和EV8关断阀采用电动球阀，另一条管路经第四关断阀与中间水箱6连接，即EV9和EV10两个关断阀，所述EV9关断阀和EV10关断阀采用电动球阀；所述每组超滤膜组件5-1的排污端设置第五关断阀，即EV11和EV12两个关断阀。两组超滤膜组件5-1用于分别过滤体积大于膜表面微孔径的物质。为了保持超滤膜的过滤性能和减轻膜的污染，超滤膜需要定期正反洗以清除超滤膜表面上的污染物质，在正反洗过程中不需要添加化学品，属于物理清洗。所述超滤膜装置5在超滤膜正洗时，采用空气压缩机向超滤膜组件中通入空气，通过空气在膜表面进行刷洗。当进行超滤膜反洗时，用空气压缩机的高压气从反冲洗水箱的顶部通入，将反冲洗水箱中的清洁水被从超滤膜的净水端压入排污端，达到超滤膜反向清洗的目的。所述空气压缩机5-2的输出端设有第三调压阀V3和一个第一电接点压力表PIS1，所述第一电接点压力表PIS1与控制器电连接，在第一电接点压力表上设定一段压力值后，可以根据设定的值，用于控制空压机的启停；本实用新型的正洗和反洗同时采用空气压缩机供气清洗，减少一个反洗泵和一些管道材料，节约了成本。当一组超滤膜组件在清洗的时候，另一组超滤膜组件进行过滤工作，这样制水和反冲洗这样反复交替进行，能为反渗透提供源源不断的清洁水。通过正反冲洗清除超滤膜表面上的污染物质，使得跨膜压差恢复到先前产水周期的水平。定时的正反冲洗有助于控制跨膜压差的增长，从而延长恢复性化学清洗的时间间隔和降低膜运行的平均能耗。

所述每组超滤膜组件5-1由多只超滤膜并联构成，多只超滤膜的进水端分别通过支管连接在一根进水管道上，所述第一关断阀和第十四关断阀设置在进水管道上，多只超滤膜的净水端分别通过支管连接在一根净水管道上，所述净水管道通过三通管分成两条管路，多只超滤膜的排污端分别通过支管连接在一根排污管道上。本实用新型中每组超滤膜组件由三只超滤膜并联构成。所述超滤膜的过滤原理是：以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01 微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过。而最小细菌的大小都在0. 2 微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来。本实用新型所述超滤膜组件采用海南立升生产的LW2-0960-F膜组件，属于外压式中空纤维PVDF超滤膜，PVDF膜丝具有0.02μm的孔径，保证了组件的过滤精度，确保产水水质合格、稳定。可以广泛应用于地表水、井水、海水领域。

所述超滤膜装置5的两组超滤膜组件5-1的进水端前设有加压泵10和压力表，所述压力表包括第二电接点压力表PIS2和压力表PI，所述加压泵10、第二电接点压力表PIS2与控制器电连接，在第二电接点压力表上设定一段压力值后，可以根据设定的值，第二电接点压力表检测输入到两组超滤膜组件5-1中水的压力，控制器根据第二电接点压力表检测的数据控制加压泵的启停。

所述两组超滤膜组件5-1的排污端分别经第七关断阀与一清洗水箱9的进水口相连，即V5和V6两个关断阀，所述第七关断阀设置在两组超滤膜组件的排污管道上。所述清洗水箱的出水口设有第十五关断阀V4。所述清洗水箱9的出水口经加压泵10、第十五关断阀V4、压力表PI和第二电接点压力表PIS2与两组超滤膜组件5-1的进水端相连，所述清洗水箱9用于对超滤膜组件5-1进行化学清洗。在清洗水箱中加入足量的清洗药剂，打开V4、V5、V6，这时按下超滤膜清洗按钮，打开EV1、EV2和加压泵，清洗水箱中的水通过管道到达加压泵，经过加压，通过管道和EV1、EV2，进入超滤膜组，进而清洗超滤膜，清洗后的水通过V5、V6，回到清洗水箱，这样循环的清洗，最终达到化学清洗超滤膜的目的。本实用新型采用物理清洗和化学清洗保证了超过滤膜的过滤效果。

进一步地：所述超滤膜装置5的两组超滤膜组件5-1与中间水箱6之间还连接有一条管路，所述管路上安装有活性炭过滤器8，活性炭过滤器8的上游端设有第六电磁阀EV14，即两组超滤膜组件5-1的净水端连接在一根管道后，然后再通过三通管分成两条管路，其中一条管路经第八关断阀EV13直接与中间水箱连接，另一条管路依次经第六关断阀EV14和活性炭过滤器8与中间水箱连接，通过第六关断阀EV14控制活性炭过滤器8的开闭，所述活性炭过滤器8下游端还可以设置第十二关断阀V7。当超滤膜装置净水端出来的水需要通过活性炭过滤器进行吸附时，关闭超滤膜装置与中间水箱之间的第八关断阀EV13，开启活性炭过滤器的第六关断阀EV14。当超滤膜装置5净水端出来的水不需要通过活性炭过滤器8进行吸附时，开启超滤膜装置与中间水箱之间的第八关断阀EV13，关闭活性炭过滤器8的第六关断阀EV14。活性炭过滤器作为水处理脱盐前处理可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级反渗透膜、离子交换树脂等的游离态余氯中毒污染。所述活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子、COD 等有较明显的吸附去除作用。可以进一步降低反渗透膜组件进水的SDI 值，保证SDI<5，TOC<2.0ppm。

所述反渗透膜组件7由多只反渗透膜依次连接构成，第一只反渗透膜的进水端与高压泵11相连，第一只反渗透膜的浓水端与第二只反渗透膜的进水端相连，第二只反渗透膜的浓水端与第三只反渗透膜的进水端相连，依次类推，最后只反渗透膜组件的浓水端通过三通管分为两条管路，其中一管路经第十三关断阀EV18与中间水箱相连，另一条管路为排污管，所述排污管上设有第九关断阀EV17；多只反渗透膜的产水端连接在一根产水管道上。所述反渗透膜组件7的输入端设有第一电导检测仪TDS1，反渗透膜组件7的产水管道经第十一关断阀EV16、第二流量计FT2和用于检测反渗透除盐率的第二电导检测仪TDS2与消毒杀菌装置相连，通过第一电导检测仪TDS1、第二电导检测仪检测反渗透除盐率。通过第一电导检测仪和第二电导检测仪检测的数据进行对比，判断反透膜组件7是否需要进行保养。最后只反渗透膜组件的浓水端设有电压表PI、压力传感器PT 和第二调压阀V2。所述第二调压阀V2用于调整反渗透膜组件的系统压力，可根据第二流量计的数据来调节系统的压力，第二流量计大于设定值，可以调低系统压力，反之则调高系统压力；所述压力表用于观察系统压力，当系统压力超过设定值，且第二流量计没有提升在设定值时，系统需要停机清洗保养反渗透膜，以恢复系统的产水量。所述压力传感器PT用于监测系统压力值，当系统压力超过设定值，传感器发出信息给控制器，控制器就会关断系统供电，系统停机，以保护设备的安全。本实施例中反渗透膜组件采用六只反渗透膜，所述反渗透膜采用美国陶氏公司生产的低压反渗透膜，BW30FR-400/34型RO膜，其特点是进水压力低，只需要1.55MPa的压力，脱盐率在99.8%以上。所述反渗透膜的工作原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97-98％）。反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡水；水的软化处理；废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。

所述中间水箱6的出水端设有第十关断阀EV15，所述中间水箱6内设有液位检测仪，当所述液位检测仪检测到液位达到启动液位（高液位）的时候开始反渗透产水；当液位在中位时，开启反渗透膜组件浓水端的第十三关断阀EV18，向中间水箱6补水，提供给反渗透膜足够的水源；当液位在低液位时，关闭中间水箱6的第十关断阀EV15，反渗透膜组件7停止工作。所述中间水箱用于给反渗透膜组件7提供不断的水源，在前端供水不足的时候，反渗透的浓水回到中间水箱，所以中间水箱6不仅起到了临时存水的作用，还也起到一个调节水量平衡的作用。当反渗透膜使用一段时候后，可以通过在中间水箱中加入反渗透膜保养剂，药水通过管道进入反渗透膜组件7进行膜的保养，从反渗透膜组件7出来的药水通过回到中间调节水箱中，这样循环，可以对反渗透膜进行保养。

所述消毒杀菌装置包括紫外线消毒器12和消毒计量泵13，所述紫外线消毒器12由电器控制部分和机身部分组成，机身材料采用食品级不锈钢，内外表面镜面抛光，增大紫外线反射率，水通过其中有效增加杀菌效果。由于紫外线消毒时间短暂，产品水可能有微生物的再次污染，不利于水的储存，因此，产品水还需要进行氯消毒。所述紫外线消毒器12的输出端连接消毒计量泵13，所述消毒计量泵13内盛装含氯消毒剂。

本实用新型中所述第一、第二、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二、第十三、第十四、第十五关断阀可以采用电磁阀，也可以采用手动阀。

本实用新型净化系统可以布置在车上形成车载净化系统。

本实用新型的工作原理：

首先启动取水泵1，通过取水泵1将原水抽入混合器2中，根据第一流量计采集的实时数据启动混凝剂计量泵14，通过混凝计量泵14向混合器2内注入絮凝剂，使絮凝剂与原水在混合器2中充分的混合，絮凝剂与水中的胶体物质和悬浊物反应，生成团状物质；其次启动多级旋流除砂器3和自清洗过滤器4，生成团状物质随水一起依次进入多级旋流除砂器3的第一级旋流除砂器、第二级旋流分离器进行分离处理，多级旋流分离器3处理后的水进入自清洗过滤器4，通过自清洗过滤器4能将大于200μm的物质过滤掉，通过压力表检测多级旋流除砂器3输出压力，过滤后的水送入超滤膜装置5进行过滤，形成第一级分离；在送进超滤膜装置5前，通过控制两组超滤膜组件的第一关断阀，使其中一组超滤膜组件连通，对自清洗过滤器4过滤水进行过滤，另一组超滤膜组件关闭，进行超滤膜组件的清洗，这样交替的运行，充分保证超滤膜有连续不断的净化水向中间水箱供给，形成第二级分离。经过超滤膜装置过滤后的水可以进入活性炭过滤器8也可以直接进入中间水箱，正常制水不经过活性炭过滤器8,当净化后的水有异味或者有色素时，打开第六关断阀EV14，水通过管道进入活性炭过滤器8，异味和色素被活性炭吸附，进入中间水箱；根据液位检测器实时检测的信息，控制高压泵11和第十关断阀EV15，当中间水箱的水到达高液位时，启动高压泵11和第十关断阀EV15，高压泵11运行给反渗透膜组件7提供压力水，压力从0.5～1.2MPa可调, 通过反渗透膜组件7串联的六只反渗透膜进行再次过滤，形成第三级分离；当调节水箱中的水位在中液位时，打开反渗透膜组件7浓水端的第十三关断阀EV18，向中间水箱补水，到达高液位后，关闭第十三关断阀EV18，不再向中间水箱中补水，这样反复进行，直到关停机。最后启动紫外线消毒器12和毒计量泵13，反渗透膜组件7净化后的好水通过第二电导检测仪流入与紫外线消毒器12，通过紫外线消毒器12进行紫外消毒后，再进行含氯消毒剂消毒，保证了净化水符合国家标准。