中水回用、直飲水集成供應系統的製作方法

2023-10-24 07:26:17 1

專利名稱：中水回用、直飲水集成供應系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及小區住宅、賓館、寫字樓、新農村建設、工礦廠房企業等中水回用、 直飲水集成供應系統。技術背景目前小區中水供水系統，有的是直接採用汙水處理廠出水作為原水然後通過相關 工藝處理，輸送到各城市小區，這樣的做法是中水輸送管網投資大；當然目前也有小區就地 中水處理系統，但是小區雨水很少綜合利用，本技術方案綜合利用了小區雨水，作為中水水 源，可以提高中水處理系統原水水質，降低運行費用。目前中水處理工藝有採用膜生物反應 器的，有採用多介質過濾的等。目前直飲水處理技術有很多，有的小區直接採用終端過濾，或簡單機械過濾或只 進行微濾工序，這樣的方法缺點是工藝太簡單，只是簡單過濾掉懸浮物體，而且沒有進行消 毒和pH調節，導致居民用戶喝到的水有時候還有氯氣的味道、pH值偏低、甚至含有少量懸 浮物和致病細菌，導致人喝了產生腹瀉等其他症狀。
實用新型內容本實用新型採用自來水為水源，經過活性炭過濾，可以去除自來水中的餘氯和部 分微生物細菌等，經過保安過濾器過濾再通過反滲透工藝處理，可以達到脫除致病細菌和 重金屬離子，反滲透出水再經過臭氧、紫外線雙重消毒，PH調節後，水質指標可以超過國家 飲用純淨水水質指標，大部分水質指標達到歐盟飲用水標準，保留部分微量礦物元素。讓老 百姓用上安全、衛生、健康的放心直飲水。本技術為中水和直飲水集成系統設計，中水水源主要為小區綜合汙水，小區收集 的雨水和直飲水處理工藝段排出的廢水。這樣可以充分節約水資源，達到水資源的綜合利 用。調節池採用液位靈活控制預曝氣的氣量，這樣可以節約系統運行費用，達到節能的目 的。(一般調節池採用恆氣量曝氣，浪費資源)，調節池的汙水經過潛水泵提升進入生化處 理系統，在這裡汙水中的汙染物和氨氮等物質得到脫除，生化系統出水經過沉澱後，利用中 空纖維膜超濾系統進水泵提升進入超濾系統深度處理，在這裡，水中0. 1微米級以上的懸 浮顆粒都被截留，超濾系統出水經過次氯酸鈉溶液消毒，保證水中餘氯達到0. 5-lppm,中水 各項水質指標符合國家中水回用-雜用水水質標準。直飲水採用自來水為水源，自來水本 身就比一般的湖泊水、山泉水潔淨，他是經過城市自來水水廠處理和城市漫長的輸送管網 淨化後才輸送到各居民住宅小區，自來水是理想的直飲水水源，自來水先用儲存箱儲備，該 自來水儲存箱採用恆液位恆溫控制，可以保證後續反滲透系統運行水量和水溫要求，延長 反滲透膜使用壽命。自來水儲存箱儲存的自來水經過反滲透給水泵輸送，途經活性炭罐吸 附，可以脫除水中的餘氯，既可以保證後續反滲透工藝的安全運行又可以使老百姓喝上不 含餘氯的安全健康的直飲水。活性炭出水經過保安過濾器過濾，經高壓泵直接輸送到反滲 透處理系統，出水經過臭氧和紫外線的雙重殺毒，PH調節最後儲存在直飲水罐內，直飲水通 過不鏽鋼輸送水泵採用恆壓無級變頻技術輸送到小區各用戶。本實用新型涉及的中水回用、直飲水集成供應系統使用的中水水源可選自生活汙水，雨水。本實用新型涉及的中水回用、直飲水集成供應系統包括調節池；在一個PLC(可 編程序控制器)上同時具有中水、直飲水系統的控制模塊；高於超濾膜元件上端的超濾機 組反洗進氣主管道；還包括PH調節。調節池的曝氣量根據調節池的液位實時控制。調節池的液位根據小區排水情況而隨機變化，沒有任何規律，但是調節池內液位 有一個變化範圍。目前現狀汙水處理系統的調節池預曝氣一般都是採用恆開度的手動閥門 控制，調節池的液位變化了，而曝氣量沒有任何變化，導致調節池曝氣量不均勻，時大時小 (相對調節池液位變化而言)。正是基於上面情況，本技術針對該缺點提出了根據調節池液位變化，而隨機控制 曝氣主管道閥門的開度，該閥門選用具有0-90開度，帶有模擬控制信號的氣動控制閥即 可。調節池內安裝有液位計，液位傳感連接於PLC計根據調節池內的實際液位變化情況，實 時把液位信號傳送給PLC，PLC然後根據液位信號實時對控制閥發布控制命令，控制閥這樣 就可以根據調節池內實際液位情況，按照一定的比例微分調整其開度。比如調節池的液位 下降，曝氣管道的控制閥的開度就自動關小；相反如果調節池的液位上升，曝氣管道的控制 閥的開度就自動加大。本技術這樣設計和控制的優點如下1、可以實現節能(因為採用恆開度的手動閥門控制，曝氣的氣量和氣壓一定，不 能根據調節池的液位變化而變化。而採用本技術設計，當調節池的液位降低時，相應供應的 氣量也跟著減少，相對恆開度的手動閥門控制這時就節約了一部分能源)；2、曝氣效果更好，更加有利於汙水的生化反應(因為採用液位控制曝氣量，則可 以使曝氣量隨著調節池的液位變化而變化，始終保持均勻曝氣狀態，如果採用目前現狀應 用的恆開度的手動閥門控制，相對液位變化而言，曝氣量就時大時小，曝氣不均勻，同時也 浪費了能源，效果當然沒有根據調節池液位控制曝氣量的效果好)。直飲水、中水系統採取集成設計。與直飲水或中水獨立系統設計相比較，本技術集成設計的優點如下操作人員可以共享，1班1人即可管理運行集成了的中水、直飲水系統；集成設計，中水、直飲水系統的控制模塊可以整合在一個PLC上，在同一上位機上 可以操作集成了的中水、直飲水各工藝設備；直飲水過程中產生的廢水，可以在中水工藝段中靈活應用，這樣可以節約中水過 程中生產成本，比如直飲水工藝段中的反滲透衝洗水、濃水可作為超濾系統的直接進水，而 不需要再進行生化處理，這樣可以節約中水生產過程成本；加藥計量泵，比如鹽酸計量泵、氫氧化鈉計量泵系統在中水、直飲水工藝中可以互相利用，實現設備資源的共享。本系統中，設計安裝超濾機組反洗進氣主管道高於超濾膜元件上端。本技術優點如下1、反洗進氣主管高於超濾膜元件上端設計安裝，有利於反洗進氣支管的方便連 接；2、超濾機組反洗時，可以防止反洗水進入反洗進氣主管道，有利於超濾機組的氣擦洗，否則就需要在反洗進氣主管道上安裝排水電磁閥，定期排水。同時，本系統中還包括pH調節，採用蘇打水調節直飲水PH = 7-8之間。本技術這樣設計的優點如下蘇打水本來PH在8-10之間，弱鹼性，對於直飲水工藝，把PH = 5. 5調節到PH7. 5， 在投加量和控制精度上比氫氧化鈉溶液更加容易控制。因為碳酸鈉在水溶液中水解成碳酸 氫根離子，是一種酸鹼緩衝溶液，而氫氧化鈉為強鹼，不容易控制投加量，因此採用蘇打水 來調節本項目直飲水的PH = 7-8之間為本項目的另外一個設計特點。直飲水PH = 8左右，與人體體液環境PH = 7. 5最接近，且富含碳酸氫根離子，這 種直飲水對於人體體液環境是一種很好的酸鹼平衡調節劑，能促進和維持人體內體液和血 液的酸鹼平衡；對於喜歡飲食酸性或鹼性食品的人們，富含碳酸氫根離子礦物元素的直飲 水可以幫助調節人體的酸鹼平衡，可以減輕人體自身酸鹼平衡調節系統的壓力；對於運動 後的人們適合多飲富含碳酸氫根離子礦物元素的直飲水，可以中和體內產生的乳酸，減輕 人們因為運動後產生的全身酸痛的感覺；預防酸中毒或鹼中度，減輕人體腎臟工作壓力。在本實用新型中，雨水被綜合利用、活性碳罐的衝洗反洗水可以作為中水源水綜 合利用，超濾系統的濃水，部分回流到超濾系統給水池，部分進入調節池作為中水源水綜合 利用，反滲透系統的清洗及衝洗用水排入調節池綜合利用，反滲透系統的濃水排入小區自 來水蓄水池，由於水量少，本質上不會對自來水有任何影響。從而使反滲透系統的回收率達 到100%，反滲透系統的濃水也可直接作為中水供應或排入超濾系統給水池綜合利用。在本實用新型的一個方面，提供了中水回用、直飲水集成供應系統，該系統的結構 如說明書附圖所示。其中，其包括以下的部分1、反滲透原水箱；2、原水泵；3、活性炭過濾器；4、管道混合器；5、管道混合器；6、 反滲透保安過濾器；7、反滲透高壓泵；8、反滲透機組；9、管道混合器；10、紫外線消毒器； 11、臭氧發生器；12、管道混合器；13、直飲水水箱；14、直飲水輸送泵；15、反滲透衝洗及配 藥等服務水水箱；16、化糞池；17、格柵；18、調節池；19、毛髮過濾器；20、一級提升水泵； 21、生化池；22、沉澱池；23、汙泥消化池；24、管道混合器；25、UF給水池；26、UF給水泵；27、 自清洗過濾器；28、超濾機組；29、管道混合器；30、回用水池；31、中水輸送泵；32、超濾反洗 水泵；A 市政自來水；B 反衝洗及再生排水；C =SBS加藥；D 阻垢劑加藥；E 去自來水蓄水 池；F 反滲透CIP排水；G 反滲透衝洗排水；H =PH調節加藥；I 調味劑投加(可選)J 桶 裝水罐裝；K 小區用戶；L 城市汙水管道；M 小區排水；N 雨水、超濾濃水、汙泥消化池上 清液、系統各池子或水箱溢流和排空水；0 超濾正常運行反洗廢水和CIP廢水；P 調節池； Q 濃水部分回流入超濾給水池；R 次氯酸鈉投加；S 小區綠化、洗車等；T 超濾機組；其中，對各部分的說明如下反滲透工藝原水箱一種自來水的儲存設備，用於給反滲透系統供水；活性炭過 濾器一種自來水過濾的設備，主要用於過濾掉自來水中的餘氯，部分懸浮顆粒，部分汙染 性物質；SBS:為還原試劑，用於消除經過活性炭過濾器後自來水中殘留的氧化性物質，從 而保護反滲透系統，延長反滲透膜元件的使用壽命。阻垢劑反滲透系統運行常用的藥劑， 用於防止反滲透膜元件的結垢。混合器一種管道連接件，經常用在管路中藥劑添加之後， 用於藥劑添加後與水充分混合；保安過濾器一種水的過濾器，用於水的過濾，使水質符合 反滲透系統的進水水質要求；RO-HP 反滲透系統進水高壓泵，用於使進水壓力和流量達到
5反滲透系統的進水要求；RO機組反滲透系統的核心部件，用於直飲水的處理；臭氧發生 器一種臭氧的製取設備，用於直飲水的消毒；紫外線消毒設備用於直飲水的消毒；PH調 節試劑一種用於直飲水酸鹼度調節的藥劑，主要把反滲透系統產品水的PH值由5. 5左右 調節到7. 5左右；直飲水水箱一種儲存直飲水的設備，用於直飲水的儲存和水量調節；反 滲透衝洗及配藥等服務水水箱一種儲存反滲透產品水的設備，主要為反滲透衝洗及配藥 提供水源；粗格柵一種攔截大的漂浮物設備，主要用於攔截化糞池來水中的大的漂浮物 和懸浮物質；調節池一種鋼筋混凝土水處理構築物，主要調節生活汙水的水質和水量，滿 足後續水處理構築物的進水要求；毛髮過濾器一種汙水過濾設備，用於過濾掉生活汙水 中的毛髮物質；一級提升水泵潛水排汙離心泵，用於把調節池的生活汙水提升到生化處 理池中，滿足後續水處理構築物的水力要求；生化池一種鋼筋混凝土水處理構築物，用於 脫除汙水中生物化學好氧物質、氨氮等汙水中的一些汙染性物質，從而達到汙水淨化的目 的；沉澱池一種鋼筋混凝土水處理構築物，用於把來自生物池的泥水混合物進行泥水分 離，從而達到汙水淨化的目的；汙泥好氧硝化池一種鋼筋混凝土水處理構築物，主要通過 曝氣使剩餘活性汙泥完全硝化，避免發生厭氧反應，同時汙泥也得到減量處理；次氯酸鈉 一種化學藥劑，用於殺死汙水中的有機物、細菌、病毒等；UF給水池一種鋼筋混凝土水處 理構築物，用於儲存經過生物淨化處理的來水，同時作為超濾系統進水的水量調節給水池； UF給水泵一種臥式離心泵，用於給超濾機組供水；自清洗過濾器一種水過濾設備，保證 超濾機組進水符合一定水質要求；超濾機組超濾系統的核心部件，用於經過生化淨化處 理後的汙水的深度處理，使出水達到國家中水回用-城市雜用水水質標準；中水池一種 鋼筋混凝土水處理構築物，用於中水水量的調節和供給，同時作為超濾機組反衝，正衝用水 池；中水輸送泵一種臥式或立式離心泵，用於中水的輸送；超濾反洗水泵一種臥式離心 泵，用於超濾機組的反洗用水輸送。本實用新型具有以下的優點1，節約自來水的取水費用，減少生活汙水的排放量，也達到了節約用水的目的。2，本中水處理工藝技術採用活性汙泥生化處理+中空纖維超濾膜技術，系統運行 穩定，操作維護簡單方便，出水水質穩定可靠，系統供水量要求可以靈活調節。3，本技術方案中水由於與直飲水工藝系統集成為統一系統，所以直飲水處理工藝 段的相關濃水與廢水可以作為中水原水，這樣可以改善中水處理系統進水水質，獨立的中 水處理系統沒有這樣的優勢。4，由於中水、直飲水系統集成為統一系統，部分資源可以共享。①根據用戶用水水量和水質要求系統可以靈活操作，穩定運行；②中水處理部分除膜結構外全部採用地埋式結構；③系統設計布置緊湊，系統佔地面積少；④系統使用壽命長；⑤系統自動化程度高，1班1人並可以完成對這個系統的操作運行。5，項目其他積極效果①滿足國家政策關於住宅小區分質分量供水要求；②小區物業公司能通過使用中水代替自來水、收取中水費用、直飲水費用，外銷本 項目產生的直飲水而產生可觀的利潤；[0049]③小區居民採用中水衝廁比用自來水衝廁噸水要便宜0. 5-0. 9元；④小區居民使用直飲水與使用桶裝水比較，花用樣的錢可以用上比桶裝水更多且 水質更好的本項目技術產出的直飲水。
說明書附圖為本實用新型的工藝流程簡圖。
具體實施方式
實施例1本實施例中的可編程序控制器採用了 ABB公司的TSX H57 44M型號控制器。直飲水設計水量1立方米/小時；中水設計水量12. 5立方米/小時。直飲水運行實施過程反滲透原水罐，通過液位控制和溫度控制，當液位達到高液位後，進水控制閥門自 動關閉，液位到達低液位時，進水控制閥門自動開啟；關於溫度控制，進水溫度控制在25V 左右，當溫度低於20°C，加熱開關自動吸合對進水加熱，當溫度高於30°C，加熱開關自動 斷開，停止加熱。反滲透進水原水泵通過變頻控制，由出口管道設定的壓力控制泵的變頻，出口管 道壓力設置2bar，當壓力低於2bar時，泵就以1赫茲單位增加，直到出口管道壓力高於 2bar停止升頻率；當壓力高於2bar時，泵就1赫茲單位降低，直到出口管道壓力低於2bar 停止降頻。活性炭過濾器設備的運行為靜態過濾，可以通過壓力差和時間周期控制反洗，壓 力差設置為lbar，當壓力差超過設置數值後報警，備用活性炭過濾器啟動，當前活性炭過濾 器停止運行進入反洗狀態。也可以通過運行時間周期控制活性炭過濾器的反洗。運行時間 反洗周期設置為8小時。反滲透保安過濾器過濾孔徑為2-5微米，通過壓差控制，當壓力差超過Ibar後，考 慮更換濾芯，維持反滲透系統的進水水量和水質要求。反滲透系統，設計壓力容器1個，3芯裝，初期進水壓力在4bar左右，保證反滲透系 統的產水流量要求，當反滲透系統進水與濃水壓力差達到1. 5bar後，考慮反滲透系統的化 學清洗。正常運行時，1-2天進行衝洗一次，衝洗壓力控制在!Bbar以下。系統運行回收率 控制在25%左右，進水流量4立方米/小時，濃水流量控制在3立方小時，產水流量1立方 米/小時，濃水流量的控制通過濃水排放閥的實時調節控制。產水流量通過高壓進水泵的 變頻控制。臭氧消毒工藝的連鎖運行，主要通過產水流量信號輸送到臭氧發生器實時控制臭 氧發生器臭氧的發生量，控制臭氧投加濃度為lppm。紫外線消毒設備的運行，投加劑量控制在200微瓦/平方釐米，管道式360度消反滲透產水PH —般為5-6之間，弱酸性，本項目運行採用PH為8_10之間的食品 級蘇打水調節PH在7-8之間，在線PH探頭把PH信號送給蘇打水溶液投加計量泵，同時產 水流量計也把產水流量信號送給蘇打水溶液投加計量泵，經過計算後，蘇打水溶投加計量 泵根據計算結果自動調整比例投加，這樣可以始終保證產水PH在7-8之間。直飲水罐通過液位控制，當液位達到高液位時報警，系統停止運行產水，當液位達到低液位時，系統啟動產水。直飲水輸送泵通過出口壓力控制泵的變頻，控制出口管道壓力在!Bbar以上，保證 供水的壓力。泵出口安裝有2-5微米的濾芯過濾器，可以達到供水的循環過濾。建築給水和回水為一個循環迴路，每天上午10點和下午3點各循環一次，防止建 築內供水管道供水長期停滯不流動。回水直接回流到臭氧接觸反應罐(直飲水罐)，這樣供 水管道內的水總是處於循環消毒和過濾狀態，從而保證系統內的水總是新鮮水。中水運行實施過程格柵前後設置液位差計，液位差超過0. 1米，格柵自動啟動運行；或根據時間周期 設定為8小時運行一次，每次運行時間30分鐘。調節池曝氣量根據液位情況實時控制，液位到達最高位時，控制閥門開度為60 度，液位到達最低位置時，控制閥的開度為15度。始終保持液位與控制閥的開度同步運行， 維持調節池預曝氣量的均勻性。調節池潛水泵根據超濾給水池的液位情況，變頻供水，當超濾給水池液位達到高 液位時，調節池潛水泵降低頻率運行；相反當超濾給水池液位到達低液位時，調節池潛水泵 升高頻率運行，但是最大進水量不超過16立方/小時，與A/0生化池最大設計負荷要相適應。A/0生化池最大設計處理能力16立方米/小時，總停留時間15-18小時。A段 43. 75立方米(有效容積)；0段234. 375立方米(有效容積)；池子總有效容積278立方 米；設計有效水深5米，廊道寬2. 5米，全長(包括缺氧段)22. 25米；缺氧段長3. 5米，好氧 段18. 75米，池子超高設計1米。系統運行參數如下池內MLSS濃度3000毫克/升左右；BOD5需氧負荷1. 8千克氧氣/千克BOD5 ；氨 氮硝化需氧負荷4. 8千克氧氣/千克氨氮；曝氣量62. 5立方米空氣/千克BOD5 ；BOD5去除 率達95% ；TN去除率達75-80% ；BOD5汙泥負荷=0. 15千克BOD5/(千克MLSS. d)；總氮負 荷率=0. 0185千克TN/(千克MLSS. d)；汙泥年齡為23天；總汙泥排量每天大約為68千克。斜板沉澱池設計運行總有效停留時間4小時左右，底部設計有泥鬥，泥鬥通過排泥管道與集泥井連通， 集泥井內潛水排泥泵連續排泥，排泥量在8-16立方米/小時，大部分進入生化池，定期排一 部分進入汙泥硝化池作為剩餘活性汙泥排出系統外。經過斜板沉澱池的出水進入超濾系統給水池，同時在超濾進水池進水口處添加次 氯酸鈉溶液消毒處理，添加劑量為2-5毫克/升。超濾系統設計中空超濾膜元件12支，運行通量在20-30升/(平方米.小時)。 進水運行壓力控制在Ibar左右，通過超濾機組進水管道設置運行壓力參數來控制超濾機 組進水泵的變頻運行，同時在超濾機組的進水管道上設計有進水控制閥，該閥門的控制由 系統設計的產水流量傳感器控制其開度，流量可以根據用戶用水量的大小變化情況進行調 整。但是最大產水流量設定不超過12. 5立方米/小時。中水池通過液位進行控制，當高液位時，系統報警提醒產水過量，降低超濾機組 產水流量。當液位達到低液位時，系統報警提醒，超濾機組需要產水了或需要加大產水流
8量。在中水池入口處添加次氯酸鈉溶液，保證中水餘氯濃度在0. 5-1毫克/升。 中水輸送泵採用恆壓變頻控制，控制出口管道壓力在3公斤以上，滿足各用戶中
水供水壓力要求。
權利要求1.一種中水回用、直飲水集成供應系統，其特徵在於1)包括調節池；2)在一個可編程序控制器上同時具有中水、直飲水系統的控制模塊；3)超濾機組反洗進氣主管道高於超濾膜元件上端；4)包括PH調節設備；5)所述調節池連接于格柵，出口連接於毛髮過濾器，並沿著水流方向依次連接有一級 提升水泵、生化池、沉澱池、管道混合器、UF給水池、UF給水泵、自清洗過濾器；6)超濾機組連接於管道混合器，自清洗過濾器，UF給水池，其包括反洗進氣主管道和 超濾膜元件，且超濾機組反洗進氣主管道高於超濾膜元件上端。
2.一種如權利要求1所述的中水回用、直飲水集成供應系統，其特徵在於所述調節池 包括曝氣主管道及閥門。
3.—種如權利要求2所述的中水回用、直飲水集成供應系統，其特徵在於所述曝氣主 管道閥門為具有0-90開度，帶有模擬控制信號的氣動控制閥。
4.一種如權利要求2或3所述的中水回用、直飲水集成供應系統，其特徵在於所述調節 池還包括液位計，所述液位計與PLC相連。
專利摘要本實用新型涉及的中水回用、直飲水集成供應系統包括調節池；在一個PLC上同時具有中水、直飲水系統的控制模塊；高於超濾膜元件上端的超濾機組反洗進氣主管道；直飲水pH調節。本實用新型具有節約自來水的取水費用，減少生活汙水的排放量，自動化程度高，系統使用壽命長等特點。
文檔編號C02F103/02GK201817345SQ201020145939
公開日2011年5月4日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者趙冬陽 申請人:大連善水德水務工程有限責任公司