一种水净化设备及方法与流程

1.本发明涉及饮用水处理技术领域，具体涉及一种水净化设备及方法。


背景技术：

2.现有的饮用水常用处理工艺采用电解或者人工投加二氧化氯和次氯酸钠等含氯药剂进行消毒。但是，含氯消毒剂会与水体中的有机物产生氯化反应，生成氯化消毒副产物。
3.针对以上问题，在现有技术中，可以使用陶瓷膜对水进行过滤处理。
4.但是，杨文建在《陶瓷膜在饮用水处理中的应用与膜污染控制》中提到陶瓷膜很容易受到污染，严重影响水处理的效率和质量。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中采用陶瓷膜很容易受到污染，导致水处理的效率和质量降低的缺陷，基于以上情况，开发一种消除陶瓷膜污染的水净化设备十分必要。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种水净化设备，包括：
7.陶瓷膜过滤器，设有陶瓷膜过滤器进水口和陶瓷膜过滤器出水口；
8.气液混合泵，一端与陶瓷膜过滤器出水口连接，在所述气液混合泵与所述陶瓷膜过滤器出水口连接的管段上设有臭氧进气口，气液混合泵的另一端与所述陶瓷膜过滤器进水口连接。
9.可选地，还包括：
10.电解臭氧发生器，与所述臭氧进气口连接。
11.可选地，还包括：
12.活性炭过滤器，设有活性炭过滤器进水口和活性炭过滤器出水口，且所述活性炭过滤器进水口与所述陶瓷膜过滤器出水口连接，活性炭过滤器出水口与所述气液混合泵连接。
13.可选地，还包括：
14.紫外线反应器，设有紫外线反应器进水口和紫外线反应器出水口，且所述紫外线反应器进水口与所述陶瓷膜过滤器出水口连接，紫外线反应器出水口与活性炭过滤器进水口连接。
15.可选地，还包括：
16.磁化器，设置于所述陶瓷膜过滤器进水口与水净化设备的进水口之间的管段上。
17.可选地，所述陶瓷膜过滤器的数量为两组，且并联设置；所述陶瓷膜过滤器还设有反冲洗进水口和反冲洗排水口；所述反冲洗进水口与反冲洗进水阀连接，所述反冲洗排水口与反冲洗排水阀连接；所述反冲洗进水阀与反洗泵连接；在所述陶瓷膜过滤器进水口和陶瓷膜过滤器出水口均设有水压传感器；
18.两个水压传感器、反冲洗进水阀、反冲洗排水阀、反洗泵均与主控器信号连接。
19.可选地，所述紫外线反应器包括：
20.光强传感器；
21.透光率传感器；
22.流量计；
23.紫外线灯管；
24.紫外线反应器控制器，与所述光强传感器、透光率传感器、流量计和紫外线灯管均连接。
25.可选地，还包括：
26.水质传感器；
27.摄像头；
28.温湿度传感器；
29.主控器，与水质传感器、摄像头、温湿度传感器、水压传感器、电解臭氧发生器和紫外线反应器控制器均连接；
30.云服务器，与所述主控器连接；
31.用户端，与所述云服务器通信连接。
32.本发明还提供一种水净化方法，利用所述的水净化设备进行处理，包括：
33.通过臭氧进气口通入臭氧，臭氧在气液混合泵的作用下产生臭氧微纳米气泡，再将所述臭氧微纳米气泡作用于陶瓷膜过滤器。
34.本发明还提供一种水净化方法，利用所述的水净化设备进行处理，包括：
35.计算两组并联的陶瓷膜过滤器两端的跨膜压差，当所述跨膜压差达到阈值时，利用其中一组陶瓷膜过滤器的产水反冲洗另一组陶瓷膜过滤器，交替进行反冲洗。
36.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
37.1.本发明提供的水净化设备，包括：陶瓷膜过滤器，设有陶瓷膜过滤器进水口和陶瓷膜过滤器出水口；气液混合泵，一端与陶瓷膜过滤器出水口连接，在所述气液混合泵与所述陶瓷膜过滤器出水口连接的管段上设有臭氧进气口，气液混合泵的另一端与所述陶瓷膜过滤器进水口连接；本技术技术方案通过陶瓷膜过滤器对水过滤，消除了含氯消毒剂的影响；而且还利用臭氧对陶瓷膜过滤器过滤的水进行消毒；同时，气液混合泵利用高速旋转的叶轮形成强大负压及切向力作用，将臭氧和水充分混合，臭氧的溶解效率可以达到90％以上，臭氧在水中形成微纳米气泡，延长臭氧在水中的停留时间；微纳米气泡形式的臭氧再作用于陶瓷膜过滤器，杀灭陶瓷膜过滤器上的微生物，阻止由于微生物繁殖而造成的陶瓷膜过滤器的污染。
38.2.本发明提供的水净化设备，还包括：电解臭氧发生器，与所述臭氧进气口连接；本技术技术方案的臭氧由电解臭氧发生器提供，充分利用供水电解产生臭氧，既方便又可靠。
39.3.本发明提供的水净化设备，还包括：活性炭过滤器，设有活性炭过滤器进水口和活性炭过滤器出水口，且所述活性炭过滤器进水口与所述陶瓷膜过滤器出水口连接，活性炭过滤器出水口与所述气液混合泵连接；本技术技术方案设置活性炭过滤器，不仅可以起到过滤作用，可以吸附小分子有机污染物；而且在微纳米气泡形式的臭氧通过活性炭过滤
器时，既可以防止活性炭过滤器上微生物的繁殖，又可以分解活性炭过滤器吸附的微污染有机物，进而可以提高活性炭过滤器的吸附效率和延长活性炭过滤器的使用寿命。
40.4.本发明提供的水净化设备，还包括：紫外线反应器，设有紫外线反应器进水口和紫外线反应器出水口，且所述紫外线反应器进水口与所述陶瓷膜过滤器出水口连接，紫外线反应器出水口与活性炭过滤器进水口连接；本技术通过设置紫外线反应器消毒，将紫外线消毒和臭氧消毒联合，提高水处理的净化效果。
41.5.本发明提供的水净化设备，还包括：磁化器，设置于所述陶瓷膜过滤器进水口与水净化设备的进水口之间的管段上；本技术通过在陶瓷膜过滤器之前设置磁化器，利用磁场的作用，使水垢的结构形态发生改变，使其质地松散不易聚集，阻止在陶瓷膜过滤器上产生结垢。
42.6.本发明所述陶瓷膜过滤器的数量为两组，且并联设置；所述陶瓷膜过滤器还设有反冲洗进水口和反冲洗排水口；所述反冲洗进水口与反冲洗进水阀连接，所述反冲洗排水口与反冲洗排水阀连接；所述反冲洗进水阀与反洗泵连接；在所述陶瓷膜过滤器进水口和陶瓷膜过滤器出水口均设有水压传感器；两个水压传感器、反冲洗进水阀、反冲洗排水阀、反洗泵均与主控器信号连接；本技术技术方案通过设置水压传感器，测量陶瓷膜过滤器两端的跨膜压差，当跨膜压差达到一定阈值时，再启动反洗泵对所述陶瓷膜过滤器进行冲洗，节省反洗泵的能源消耗，也减少陶瓷膜过滤器的停工时间；而且，设置两组陶瓷膜过滤器，交替冲洗，保证水处理的正常进行，防止所有的陶瓷膜过滤器同时停工。
43.7.本发明所述紫外线反应器包括：光强传感器；透光率传感器；流量计；紫外线灯管；紫外线反应器控制器，与所述光强传感器、透光率传感器、流量计和紫外线灯管均连接；本技术通过紫外线反应器控制器接收流量信息，控制紫外线反应器调节紫外线输出剂量的大小，并通过光强传感器和透光率传感器监测反映紫外线输出剂量的大小。
44.8.本发明提供的水净化设备，还包括：水质传感器；摄像头；温湿度传感器；主控器，与水质传感器、摄像头、温湿度传感器、水压传感器、电解臭氧发生器和紫外线反应器控制器均连接；云服务器，与所述主控器连接；用户端，与所述云服务器通信连接；本技术通过用户端、云服务器和主控器，不仅可以监测和控制调节臭氧的产生量和紫外线的输出剂量，而且监测水净化设备的内部状况和温湿度，防止意外状况的发生，有利于水净化设备的维护。
45.9.本发明提供的水净化方法，包括：通过臭氧进气口通入臭氧，臭氧在气液混合泵的作用下产生臭氧微纳米气泡，再将所述臭氧微纳米气泡作用于陶瓷膜过滤器；本技术技术方案将臭氧和水充分混合，臭氧在气液混合泵的作用下形成微纳米气泡；微纳米气泡形式的臭氧再作用于陶瓷膜过滤器，杀灭陶瓷膜过滤器上的微生物，阻止由于微生物繁殖而造成的陶瓷膜过滤器的污染。
46.10.本发明提供的水净化方法，包括：计算两组并联的陶瓷膜过滤器两端的跨膜压差，当所述跨膜压差达到阈值时，利用其中一组陶瓷膜过滤器的产水反冲洗另一组陶瓷膜过滤器，交替进行反冲洗；本技术技术方案通过测量陶瓷膜过滤器两端的跨膜压差，当跨膜压差达到一定阈值时，再对所述陶瓷膜过滤器进行冲洗，节省能源消耗，也减少陶瓷膜过滤器的停工时间；而且，设置两组陶瓷膜过滤器，交替冲洗，保证水处理的正常进行，防止所有的陶瓷膜过滤器同时停工。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
48.图1为本发明实施方式中提供的水净化设备的内部立体结构示意图；
49.图2为本发明实施方式中提供的水净化设备的原理示意图；
50.图3为本发明实施方式中提供的水净化设备的内部主视结构示意图；
51.图4为本发明实施方式中提供的水净化设备的内部后视结构示意图；
52.图5为本发明实施方式中提供的磁化器的结构示意图；
53.图6为本发明实施方式中提供的陶瓷膜过滤器的结构示意图；
54.图7为本发明实施方式中提供的紫外线反应器的结构示意图；
55.图8为本发明实施方式中提供的活性炭过滤器的结构示意图。
56.附图标记说明：
57.1、箱体；2、磁化器；3、陶瓷膜过滤器；4、紫外线反应器；5、电解臭氧发生器；6、活性炭过滤器；7、控制子系统；8、进水口；9、陶瓷膜过滤器进水口；10、陶瓷膜过滤器出水口；11、紫外线反应器进水口；12、紫外线反应器出水口；13、活性炭过滤器进水口；14、活性炭过滤器出水口；15、气液混合泵进水口；16、气液混合泵出水口；17、臭氧管路；18、臭氧进气口；19、循环泵；20、主控器；21、触控屏；22、控制继电器；23、水压传感器；24、水质传感器；25、远程通信模块；26、北斗定位模块；27、万向轮；28、吊环；29、通风结构；30、摄像头；31、温湿度传感器；32、进水电磁阀；33、出水电磁阀；34、反冲洗进水阀；35、反冲洗进水口；36、反冲洗排水阀；37、反冲洗排水口；38、紫外线反应器控制器；39、出水口；40、光强传感器；41、透光率传感器。
具体实施方式
58.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
60.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构
成冲突就可以相互结合。
62.如图1至图8所示的水净化设备的一种具体实施方式，用于净化处理饮用水，水净化设备包括：箱体1，设置于箱体1内的磁化器2、陶瓷膜过滤器3、紫外线反应器4、电解臭氧发生器5、活性炭过滤器6、气液混合泵和主控器20等。
63.如图1至图4所示，水净化设备的进水压力依靠外部供水水压。针对农村地区，供水一般由变频恒压水泵直接从水井抽水进入供水管道；水净化设备设有的进水口8通过法兰与供水管道连接，具体的，进水口8连接一段不锈钢管道后，通过法兰与供水管道连接。水净化设备一般安装在水井房内。
64.针对城镇地区生活社区，供水一般由市政供水厂直接敷设管道供水，水源多数为地表水，供水水压为供水泵站水压或二次供水泵房水压。本技术所述水净化设备安装在社区供水主管道上，通过法兰与水净化设备设有的进水口8连接。水净化设备一般安装在社区的供水泵房内。
65.所述陶瓷膜过滤器3设有陶瓷膜过滤器进水口9和陶瓷膜过滤器出水口10，可过滤水中胶体等大部分颗粒污染物。所述陶瓷膜过滤器进水口9与进水口8通过管段连接。具体的，所述陶瓷膜过滤器进水口9与进水口8通过一段不锈钢管道及法兰连接。如图6所示，所述陶瓷膜过滤器3包括：陶瓷滤芯，在所述陶瓷滤芯外部包裹聚氯乙烯(pvc)塑料膜壳或玻璃钢膜壳。在所述聚氯乙烯塑料膜壳或玻璃钢膜壳外部设置有陶瓷膜过滤器进水口9、陶瓷膜过滤器出水口10、反冲洗进水口35和反冲洗排水口37。所述陶瓷膜过滤器3的数量为两组，且并联设置，具体的，陶瓷膜过滤器3为两组并列安装的低压管式超滤陶瓷膜过滤器；陶瓷膜过滤器进水口9与进水电磁阀32连接，陶瓷膜过滤器出水口10与出水电磁阀33连接；所述反冲洗进水口35与反冲洗进水阀34连接，所述反冲洗排水口37与反冲洗排水阀36连接；所述反冲洗进水阀34与反洗泵连接；在所述陶瓷膜过滤器进水口9和陶瓷膜过滤器出水口10均设有水压传感器23；两个水压传感器23、进水电磁阀32、出水电磁阀33、反冲洗进水阀34、反冲洗排水阀36、反洗泵均与主控器20信号连接。具体的，所述反冲洗进水阀34和反冲洗排水阀36均为电磁阀。
66.在所述陶瓷膜过滤器进水口9与进水口8之间的管段上设置磁化器2，具体的，如图5所示，所述磁化器2包括：两块半圆状的永磁铁，通过固定件安装在管段上；所述固定件为卡箍。所述磁化器2产生的磁场强度大于3000高斯。
67.所述紫外线反应器4设有紫外线反应器进水口11和紫外线反应器出水口12。所述紫外线反应器进水口11与所述陶瓷膜过滤器出水口10连接。具体的，所述紫外线反应器进水口11与陶瓷膜过滤器出水口10通过一段不锈钢管道及法兰连接。如图7所示，所述紫外线反应器4包括：不锈钢反应器腔体、紫外线灯管、光强传感器40、透光率传感器41和紫外线反应器控制器38。紫外线反应器控制器38与所述光强传感器40、透光率传感器41、流量计和紫外线灯管均连接。对于农村地区地下水供水，紫外线反应器4的最低紫外线输出剂量为40mj/cm2；该剂量可以对微生物进行有效灭活，对大肠杆菌的灭活率达到六个log以上的灭活率。对于城镇地区生活社区供水，紫外线反应器4的输出剂量可以根据实际需求自动调整到200～300mj/cm2；在对微生物进行有效灭活的同时，结合微纳米臭氧，有效去除水中出现的微污染有机物和嗅味物质，嗅味物质2－甲基异冰片和土溴素的去除率可以达到99％以上。
68.所述活性炭过滤器6设有活性炭过滤器进水口13和活性炭过滤器出水口14，可以起到过滤作用，又可以吸附小分子有机污染物。所述紫外线反应器出水口12与活性炭过滤器进水口13连接；具体的，所述紫外线反应器出水口12与活性炭过滤器进水口13通过一段不锈钢管道及法兰连接。所述活性炭过滤器出水口14与气液混合泵的输入端通过一段不锈钢管道及法兰连接，所述气液混合泵设有气液混合泵进水口15和气液混合泵出水口16。所述气液混合泵的设置于气液混合泵出水口16的第一输出端与所述水净化设备设有的出水口39通过一段不锈钢管道及法兰连接；所述气液混合泵的设置于气液混合泵出水口16的第二输出端通过循环泵19连接至陶瓷膜过滤器3之前的管段。具体的，所述循环泵19为离心泵；循环泵19的回流量一般为出水流量的10％左右。如图8所示，所述活性炭过滤器6包括：不锈钢壳体和烧结活性炭滤芯，烧结活性炭滤芯为滤径为0.5－1微米的压缩活性炭柱体，可吸附小分子有机污染物，降低色度，紫外线透光率(uvt254)可以由92％提高到96％以上；在不锈钢壳体上设置有活性炭过滤器进水口13和活性炭过滤器出水口14。
69.所述电解臭氧发生器5包括：依次连接的纯水产生单元、臭氧发生单元和臭氧投加单元。纯水产生单元从磁化器2之后的管段上取水。在所述气液混合泵与所述活性炭过滤器出水口14连接的管段上设有臭氧进气口18，所述臭氧投加单元通过臭氧管路17与臭氧进气口18连接。具体的，在所述气液混合泵与所述活性炭过滤器出水口14连接的管段上设置三通。在活性炭过滤器6之后的管段内通入臭氧，可以保证持续消毒；又可以通过循环泵19将臭氧水回流到陶瓷膜过滤器3之前的管段内；防止陶瓷膜过滤器3表面和活性炭过滤器6表面微生物的繁殖，减少陶瓷膜过滤器3的反洗频率，延长活性炭过滤器6的使用寿命。
70.在所述箱体1内还设有水质传感器24、摄像头30、温湿度传感器31、触控屏21、控制继电器22、远程通信模块25和北斗定位模块26；所述主控器20也设置于箱体1内；且所述主控器20与水质传感器24、摄像头30、温湿度传感器31、水压传感器23、电解臭氧发生器5、紫外线反应器控制器38、触控屏21、控制继电器22、远程通信模块25、北斗定位模块26、气液混合泵、循环泵均连接。所述主控器20还与云服务器连接，所述云服务器与用户端通信连接，具体的，所述用户端为：web端或app端；所述触控屏21通过rs232通信线路与主控器20连接，控制继电器22通过rv线路与主控器20的i/o接口相连，水压传感器23和水质传感器24通过rv线路与主控器20的i/o接口连接，远程通信模块25通过rv线路与主控器20的i/o接口连接，北斗定位模块26通过485通信线路与主控器20连接。所述主控器20、云服务器和用户端一起构成控制子系统7。在水净化设备的进水处监测进水水压、ph值、浊度和tds等反馈至控制子系统7；在水净化设备的出水处监测出水水压、ph值、浊度、tds、臭氧浓度和回流量等反馈至控制子系统7。主控器20根据监测的臭氧浓度和循环泵19的回流量自动调节臭氧投加量和控制气液混合泵和循环泵的转速，实现节能降耗，水净化设备在整体运行中，会节能30％～40％。主控器20监测控制紫外线反应器4的光强、剂量和透光率，根据跨膜压差自动反洗；并通过远程通信模块25实时监测水净化设备的运行状态，远程推送运行参数和设备维护信息给用户端。用户端也可以接收用户指令通过主控器20进行控制。
71.箱体1采用钢架结构，确保其整体强度。箱体1的地板综合考虑漏水废水排水功能需求，采用凸凹设计，便于水的流出，又可增加其承重强度。在所述箱体1的顶部设有四个吊环28，以方便吊装；在所述箱体1的底部设有万向轮27，以方便移动；在所述箱体1的侧面均设有可开关门，采用开放式设计，前后左右和顶部均可打开，方便安装和运行维护。在所述
箱体1的顶部设有通风结构29，具体的，所述通风结构29为三个排风扇，以确保箱体1内部的湿气散发，也有利于箱体1内部的温湿度控制。在所述箱体1的内部设有隔板，采用干湿分离设计，以将干湿部件隔开。
72.本技术所述水净化设备的水处理量为1m3/h～20m3/h，并采用多级协同技术，主要包括紫外线联合电解臭氧多级消毒技术、陶瓷膜微纳米气泡臭氧协同磁化阻垢技术、微纳米气泡臭氧协同活性炭长寿命高效吸附技术和运行状态实时反馈智能节能降耗技术，主要解决了农村地区整个村庄或城镇地区整个生活社区等的饮用水卫生安全保障和水质提升问题。
73.如图2所示，本发明还提供一种水净化方法，包括：待净化的进水首先经过磁化器2的磁化后，进入陶瓷膜过滤器3，进行过滤；然后经过滤后的水进入紫外线反应器4进行杀菌消毒，经杀菌消毒的水进入活性炭过滤器6，进行再次过滤；电解臭氧发生器5通过臭氧进气口18通入臭氧，对再次过滤的水持续消毒；臭氧和水在气液混合泵的作用下产生臭氧微纳米气泡，一部分臭氧和水通过水净化设备的出水口39排出，净化完毕；另一部分臭氧和水通过离心泵回流至陶瓷膜过滤器进水口9，以将所述臭氧微纳米气泡作用于陶瓷膜过滤器3。
74.在净化水的过程中，计算两组并联的陶瓷膜过滤器3两端的跨膜压差，当所述跨膜压差达到阈值时，利用其中一组陶瓷膜过滤器3的产水反冲洗另一组陶瓷膜过滤器3，交替进行反冲洗，反冲洗强度通过调节反洗泵变频器的频率而改变，跨膜压差可以设置为0.25mpa；每组陶瓷膜过滤器3反冲洗的时间约为15－30秒。
75.作为替代的实施方式，将所述永磁铁产生磁场替换为通电产生磁场。
76.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。