一种集成式自来水净化处理一体化设备论文和设计-张锡辉

全文摘要

本实用新型公开了一种集成式自来水净化处理一体化设备，包括进水泵、混凝剂加药泵、消毒剂加药泵、陶瓷膜池、具有催化功能的陶瓷膜、抽吸泵、清水池、反冲洗泵、微孔曝气器、鼓风机、混凝剂储罐和消毒剂储罐；所述陶瓷膜设有膜孔；所述陶瓷膜和所述微孔曝气器放置在所述陶瓷膜池中，所述微孔曝气器与所述鼓风机连接，所述微孔曝气器可通过曝气刮扫所述陶瓷膜的表面；所述陶瓷膜通过所述抽吸泵与所述清水池连接，所述进水泵与所述陶瓷膜池连接；所述反冲洗泵将所述陶瓷膜与所述清水池连接；所述混凝剂储罐通过所述混凝剂加药泵连接到所述陶瓷膜池，所述消毒剂储罐通过所述消毒剂加药泵连接到所述陶瓷膜池。实现设备一体化集成，减少占地面积。

主设计要求

1.一种集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：包括进水泵、混凝剂加药泵、消毒剂加药泵、陶瓷膜池、具有催化功能的陶瓷膜、抽吸泵、清水池、反冲洗泵、微孔曝气器、鼓风机、混凝剂储罐和消毒剂储罐；所述陶瓷膜设有膜孔；所述陶瓷膜和所述微孔曝气器放置在所述陶瓷膜池中，所述微孔曝气器与所述鼓风机连接，所述微孔曝气器可通过曝气刮扫所述陶瓷膜的表面；所述陶瓷膜通过所述抽吸泵与所述清水池连接，所述进水泵与所述陶瓷膜池连接；所述反冲洗泵将所述陶瓷膜与所述清水池连接；所述混凝剂储罐通过所述混凝剂加药泵连接到所述陶瓷膜池，所述消毒剂储罐通过所述消毒剂加药泵连接到所述陶瓷膜池。

设计方案

1.一种集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：包括进水泵、混凝剂加药泵、消毒剂加药泵、陶瓷膜池、具有催化功能的陶瓷膜、抽吸泵、清水池、反冲洗泵、微孔曝气器、鼓风机、混凝剂储罐和消毒剂储罐；所述陶瓷膜设有膜孔；

所述陶瓷膜和所述微孔曝气器放置在所述陶瓷膜池中，所述微孔曝气器与所述鼓风机连接，所述微孔曝气器可通过曝气刮扫所述陶瓷膜的表面；

所述陶瓷膜通过所述抽吸泵与所述清水池连接，所述进水泵与所述陶瓷膜池连接；

所述反冲洗泵将所述陶瓷膜与所述清水池连接；

所述混凝剂储罐通过所述混凝剂加药泵连接到所述陶瓷膜池，所述消毒剂储罐通过所述消毒剂加药泵连接到所述陶瓷膜池。

2.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述进水泵连接至所述陶瓷膜池的管路上、所述混凝剂加药泵连接至所述陶瓷膜池的管路上、所述消毒剂加药泵连接至所述陶瓷膜池的管路上、所述鼓风机连接至所述微孔曝气器的管路上、所述抽吸泵连接至所述清水池的管路上、所述反冲洗泵连接至所述清水池的管路上均设有电动阀门和流量计，所述鼓风机连接至所述微孔曝气器的管路上、所述抽吸泵连接至所述陶瓷膜的管路上、所述反冲洗泵连接至所述陶瓷膜的管路上均还设有压力表；还包括自动控制单元，所述电动阀门、所述流量计、所述压力表、所述进水泵、所述混凝剂加药泵、所述消毒剂加药泵、所述鼓风机、所述抽吸泵和所述反冲洗泵均与所述自动控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述陶瓷膜的膜孔的直径为50nm至100nm。

4.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述陶瓷膜的材质为Al_{2<\/sub>O_{3<\/sub>或TiO_2<\/sub>。}}

5.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述微孔曝气器可实现的气水比例为4:1～9:1。

6.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述反冲洗泵通过管道连接至所述陶瓷膜的内部，以将消毒剂注入所述陶瓷膜的内部。

7.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述微孔曝气器上的微孔的孔径为0.2mm至0.4mm。

8.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述鼓风机为磁悬浮式鼓风机。

9.根据权利要求1所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述消毒剂储罐中的消毒剂包括次氯酸钠、二氧化氯、单氧过硫酸钠、臭氧中的一种或者多种。

10.根据权利要求1至9任一项所述的集成式自来水净化处理一体化设备，其特征在于：所述陶瓷膜为平板陶瓷膜。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，特别涉及一种集成式自来水净化处理一体化设备。

背景技术

自来水厂是保证人民生活需要和身体健康的重要屏障。据不完全统计，我国约有4000多座自来水厂，其中有96％自来水厂采用传统处理工艺，即混凝—沉淀—过滤—消毒组合，以去除浊度、藻类、细菌和部分有机物；还有4％左右自来水厂采用传统处理工艺与深度处理工艺组合，即混凝—沉淀—过滤—臭氧—活性炭—消毒组合，深度处理工艺主要去除嗅味物质和有机物，进一步提高水质和口感，适应我国人民生活水平不断提高的形势需求。但是，传统自来水处理工艺已经越来越不适应我国城市化地区和农村地区的要求。在城市地区，传统自来水处理工艺的主要问题占地面积非常大，征地非常困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了弥补上述现有技术中的至少一项不足，提出一种集成式自来水净化处理一体化设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种集成式自来水净化处理一体化设备，包括进水泵、混凝剂加药泵、消毒剂加药泵、陶瓷膜池、具有催化功能的陶瓷膜、抽吸泵、清水池、反冲洗泵、微孔曝气器、鼓风机、混凝剂储罐和消毒剂储罐；所述陶瓷膜设有膜孔；

所述陶瓷膜和所述微孔曝气器放置在所述陶瓷膜池中，所述微孔曝气器与所述鼓风机连接，所述微孔曝气器可通过曝气刮扫所述陶瓷膜的表面；

所述陶瓷膜通过所述抽吸泵与所述清水池连接，所述进水泵与所述陶瓷膜池连接；

所述反冲洗泵将所述陶瓷膜与所述清水池连接；

所述混凝剂储罐通过所述混凝剂加药泵连接到所述陶瓷膜池，所述消毒剂储罐通过所述消毒剂加药泵连接到所述陶瓷膜池。

在一些优选的实施方式中，所述进水泵连接至所述陶瓷膜池的管路上、所述混凝剂加药泵连接至所述陶瓷膜池的管路上、所述消毒剂加药泵连接至所述陶瓷膜池的管路上、所述鼓风机连接至所述微孔曝气器的管路上、所述抽吸泵连接至所述清水池的管路上、所述反冲洗泵连接至所述清水池的管路上均设有电动阀门和流量计，所述鼓风机连接至所述微孔曝气器的管路上、所述抽吸泵连接至所述陶瓷膜的管路上、所述反冲洗泵连接至所述陶瓷膜的管路上均还设有压力表；还包括自动控制单元，所述电动阀门、所述流量计、所述压力表、所述进水泵、所述混凝剂加药泵、所述消毒剂加药泵、所述鼓风机、所述抽吸泵和所述反冲洗泵均与所述自动控制单元连接。

在一些优选的实施方式中，所述陶瓷膜的膜孔的直径为50nm至100nm。

在一些优选的实施方式中，所述陶瓷膜的材质为Al_{2<\/sub>O_{3<\/sub>或TiO_2<\/sub>。}}

在一些优选的实施方式中，所述微孔曝气器可实现的气水比例为 4:1～9:1。

在一些优选的实施方式中，所述反冲洗泵通过管道连接至所述陶瓷膜的内部，以将消毒剂注入所述陶瓷膜的内部。

在一些优选的实施方式中，所述微孔曝气器上的微孔的孔径为0.2mm 至0.4mm。

在一些优选的实施方式中，所述鼓风机为磁悬浮式鼓风机。

在一些优选的实施方式中，所述消毒剂储罐中的消毒剂包括次氯酸钠、二氧化氯、单氧过硫酸钠、臭氧中的一种或者多种。

在一些优选的实施方式中，所述陶瓷膜为平板陶瓷膜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果有：

根据上述可知，将混凝、过滤、消毒等单元通过陶瓷膜进行一体化集成，实现曝气和消毒剂多功能综合利用，保证出水水质达到标准 GB5749-2006，实现设备一体化集成，减少占地面积，可降低运行成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的集成式自来水净化处理一体化设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的集成式自来水净化处理一体化设备的一种变型方式的结构示意图。

具体实施方式

参考图1至图2，以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参考图1，本发明实施例的集成式自来水净化处理一体化设备包括进水泵1、混凝剂加药泵25、消毒剂加药泵27、陶瓷膜池4、具有催化功能的陶瓷膜5、抽吸泵10、清水池12、反冲洗泵11、微孔曝气器14、鼓风机16、混凝剂储罐24和消毒剂储罐26。其中，陶瓷膜5设有膜孔,陶瓷膜 5可采用平板陶瓷膜，陶瓷膜的材质可为Al _{2<\/sub>O_{3<\/sub>或TiO_2<\/sub>。}}

陶瓷膜5和微孔曝气器14放置在陶瓷膜池4中；当陶瓷膜池4中加水之后，陶瓷膜5和微孔曝气器14浸没在水中。

微孔曝气器14的主要部件为微孔曝气盘，其上设有孔径为0.2mm至 0.4mm的微孔，气体可从微孔中冒出。微孔曝气器14与鼓风机16连接，比如通过管路连接。微孔曝气器14与陶瓷膜4相隔设定的距离，鼓风机 16工作后，气体从微孔曝气器14中冒出，如此，微孔曝气器14可通过曝气刮扫陶瓷膜4的表面，可防止沉淀现象，缓解陶瓷膜污染。其中，鼓风机16为磁悬浮式鼓风机，以实现静音和高效率。

进水泵1与陶瓷膜池4连接，比如进水泵1通过管路连接到陶瓷膜池 4中，如此，进水泵1可向陶瓷膜池4中加水。

陶瓷膜5通过抽吸泵10与清水池12连接，比如抽吸泵10通过管路将连接陶瓷膜5与清水池12连接，如此抽吸泵10可将经陶瓷膜5过滤后的清水输送至清水池12。

反冲洗泵11将陶瓷膜5与清水池12连接，比如反冲洗泵11通过管路将陶瓷膜5与清水池12连接，如此反冲洗泵11可利用清水池12中的清水反冲洗陶瓷膜5。参考图1，反冲洗泵11与抽吸泵10共用一部分管路。

混凝剂储罐24用于存储混凝剂，比如聚合氯化铝。混凝剂储罐24通过混凝剂加药泵25连接到陶瓷膜池4，比如混凝剂加药泵25通过管路将混凝剂储罐24与陶瓷膜池4连接，如此混凝剂加药泵25可将混凝剂储罐 24中的混凝剂输送到陶瓷膜池4中。

消毒剂储罐26用于存储消毒剂，消毒剂包括次氯酸钠、二氧化氯、单氧过硫酸钠、臭氧中的一种或者多种。消毒剂储罐26通过消毒剂加药泵 27连接到陶瓷膜池4，比如消毒剂加药泵27通过管路将消毒剂储罐26与陶瓷膜池4连接，如此消毒剂加药泵27可将消毒剂储罐26中的消毒剂输送到陶瓷膜池4中。

本实用新型实施例的集成式自来水净化处理一体化设备工作时，进水泵1将待处理的自来水输送到陶瓷膜池4中，浸泡陶瓷膜5和微孔曝气器 14。混凝剂加药泵25启动，向陶瓷膜池4中投加混凝剂聚合氯化铝；鼓风机16工作，使微孔曝气器14对陶瓷膜池4中的水进行曝气搅拌，促进混凝剂与浊度颗粒混合，促进zeta电位(剪切面的电位)中和，使浊度颗粒脱稳形成絮体，促进曝气刮扫陶瓷膜表面，缓解陶瓷膜堵塞现象。采用曝气方式搅拌和刮扫，搅拌充分，缓解陶瓷膜污染现象。

消毒剂加药泵27工作，消毒剂储罐26中的消毒剂比如次氯酸钠消毒直接被投加在陶瓷膜池4中。次氯酸钠的投加量为0.8～2.2mg\/L，可直接作用于细菌和藻类，发挥消毒作用，能够杀死细菌和藻类，保证自来水卫生安全；次氯酸钠还直接作用于陶瓷膜5的表面，与陶瓷膜5接触，对陶瓷膜5表面有机物进行催化氧化，在陶瓷膜孔隙内有机物进行催化氧化，清除陶瓷膜表面和孔隙内引起膜堵塞的污染物，使得陶瓷膜保持清洁状态，保持比较高的膜通量，氧化去除膜污染，缓解陶瓷膜堵塞现象；次氯酸钠进入陶瓷膜5孔隙内催化氧化降解有机物，减少消毒副产物的形成，分解一部分有机物，改善混凝效果，出水水质能够达到生活饮用水卫生标准 GB5749-2006。

反冲洗泵11采用清水池12中的清水，对陶瓷膜5进行反冲洗，清除陶瓷膜孔堵塞物，保持陶瓷膜工作通量。

抽吸泵10把陶瓷膜5过滤后的清水输送至清水池12，保持余氯浓度≧0.3mg\/L，保证水质稳定性和卫生安全性。当陶瓷膜5的跨膜压差达到 30kPa时，停止抽吸泵10工作，切换到反冲洗泵11，利用清水池12的水对陶瓷膜进行反向清洗，以恢复陶瓷膜通量。

根据上述可知，将混凝、过滤、消毒等单元通过陶瓷膜5进行一体化集成，实现曝气和消毒剂多功能综合利用，保证出水水质达到标准 GB5749-2006，实现设备一体化集成，减少占地面积，降低运行成本。

此外，平板陶瓷膜具有催化功能，可强化消毒剂比如次氯酸钠的消毒作用和对有机物的氧化分解效果。平板陶瓷膜机械强度高，寿命长达20 年。

在农村地区，传统自来水厂处理工艺的主要问题是运行管理复杂，农村地区很难找到受过良好训练的技术人员和熟练操作工，导致自来水水质不稳定，水质经常超标，影响卫生保障水平。为此，参考图2，本实用新型实施例的集成式自来水净化处理一体化设备还包括自动控制单元28，进水泵1连接至陶瓷膜池4的管路上设有进水电动阀门2和进水流量计3，混凝剂加药泵25连接至陶瓷膜池4的管路上设有混凝电动阀门20和混凝流量计21，消毒剂加药泵27连接至陶瓷膜池4的管路上设有消毒电动阀门22和消毒流量计23，鼓风机16连接至微孔曝气器14的管路上设有鼓风电动阀门18和鼓风流量计19，抽吸泵10连接至陶瓷膜5的管路上设有公用电动阀门9和公用流量计8，反冲洗泵11连接至陶瓷膜5的管路上设有公用电动阀门9和公用流量计8；鼓风机16连接至微孔曝气器17的管路上还设有鼓风压力表17，抽吸泵10连接至陶瓷膜5的管路上还设有公用压力表7，反冲洗泵11连接至陶瓷膜5的管路上还设有公用压力表7。上述的电动阀门、流量计、压力表、进水泵1、混凝剂加药泵25、消毒剂加药泵27、鼓风机16、抽吸泵10和反冲洗泵11均与自动控制单元28连接。反冲洗泵11与抽吸泵10共用一部分管路以及共用公用电动阀门9、公用流量计8和公用压力表7，以简化结构。自动控制单元28采用PLC可编程控制器和WinCC组态软件，控制系统划分为操作层、控制层、监视层和网络应用层，控制位点包括进水、混凝剂投加、次氯酸钠投加、陶瓷膜抽吸、跨膜压差、反冲洗、清水池以及排空等，都通过自动控制单元28 汇总分析和控制，实现自来水净化处理一体化设备自动运行，从而实现高水平的自动化运行管理，操作简单可靠。

以下对本实用新型作进一步的说明。

微孔曝气器14可实现的气水比例为4:1～9:1，可促进混凝剂和原水充分混合。

反冲洗泵11通过管道连接至陶瓷膜5的内部，以将消毒剂注入陶瓷膜的内部，实现自动在线药洗。采用消毒剂次氯酸钠溶液，通过反冲洗泵 11将次氯酸钠溶液通过管道注入陶瓷膜腔内部，疏通陶瓷膜孔道，实现高通量运行。

陶瓷膜5上的膜孔的直径为50nm至100nm，具有纳米孔隙催化性能，能够在孔隙内催化降解有机污染物。

陶瓷膜池4上设有排空阀15，具体是设置在陶瓷膜池4的底部，用于排空陶瓷膜池4中的液体。

陶瓷膜池4中还设有液位计13，用于测量陶瓷膜池4中的液位。

流量计可采用电磁流量计。

以下结合实例对本实用新型进行说明。

从某自来水厂采集原水，其浊度为112NTU，COD_{Mn<\/sub>为19mg\/L，氨氮浓度为2.6mg\/L。}

采用本实用新型实施例的集成式自来水净化处理一体化设备，将原水放置到陶瓷膜池4中，投加混凝剂聚合氯化铝4.2mg\/L，投加次氯酸钠 1.1mg\/L，采用空气曝气，气水比为9:1，在陶瓷膜5中进行过滤，其工作膜通量为80L\/m ^{2<\/sup>-h(简称LMH)。}

在第1、2、3、4、5小时取样化验分析，出水浊度分别为0.043、0.044、 0.041、0.039、0.036NTU；出水COD _{Mn<\/sub>浓度分别为2.1、1.8、1.4、1.2、1.1mg\/L，出水氨氮浓度分别为0.5、0.45、0.35、0.2、0.1mg\/L。可见，出水浊度、 COD _{Mn<\/sub>和氨氮指标都达到饮用水标准GB5749-2006的要求。}}

对于细菌和藻类指标，进水大肠菌群数量为>16000MPN\/100ml，细菌总数为>860CFU\/ml，藻细胞数量为>10^{5<\/sup>个\/ml；通过陶瓷膜5过滤，在第1、 2、3、4、5小时取样化验分析，结果表明，出水总大肠菌群为0，即未检出，藻类细胞数量也是0，即未检出，细菌总数<30CFU\/ml，都达到了饮用水标准GB5749-2006的要求。}

对于消毒副产物三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸，投加次氯酸钠 1.1mg\/L时，在第1、2、3、4、5小时取样化验分析，出水三氯甲烷浓度分别为34、29、32、28、24μg\/L，出水二氯乙酸浓度为27、29、24、25、 21μg\/L，出水三氯乙酸浓度为7.4、8.2、6.5、7.5、6.7μg\/L，这都达到了饮用水标准GB5749-2006对于三氯甲烷(60μg\/L)、二氯乙酸(50μg\/L)和三氯乙酸(10μg\/L)限值的要求。

本实用新型的集成式自来水净化处理一体化设备为泥水回收处理一体化设备，采用一种具有催化性能的陶瓷膜，实现混凝、沉淀、过滤、消毒等一体化集成，陶瓷膜将混凝、沉淀、过滤、消毒都集中在陶瓷膜池4 中一次完成。混凝、过滤和消毒同时完成，消毒剂比如次氯酸钠能够清洗缓解陶瓷膜的污染，能够进入陶瓷膜孔隙催化降解有机污染物，从而有效去除自来水原水中的浊度、有机物和细菌及藻类等。集成设计为一体化净化处理设备，减小占地面积，自动化控制，操作简单，出水达到生活饮用水卫生标准GB5749-2006，既能适应城市化地区土地紧张的实际情况，又能够适应农村地区运行管理简单的要求，综合性价比高。

以上内容是结合具体\/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。

设计图

一种集成式自来水净化处理一体化设备论文和设计

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