一种无动力的单户净水装置的制作方法

1.本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种无动力的单户净水装置。


背景技术：

2.我国正大力推进农村饮水安全工程，农村自来水已经有较高的普及率。但是，对一些地处偏远、居住分散的农村地区，普及自来水仍有较大难度。另外，部分地区自来水缺乏有效的处理，入户水质较差，无法保障住户的饮水安全。对于居住分散和自来水水质较差的农户，多直接将水倒入储水缸，简单的静置后使用。若能对水缸进行改进，使其在储水的同时，能对水进行有效地处理，势必可以提升饮用水水质，保障饮水安全。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种无动力的单户净水装置，去除浊度和病菌，净化水质，解决现有部分农户家庭水质不达标的问题。
4.本发明采用的技术方案为：一种无动力的单户净水装置，包括原水箱、膜过滤组件和出水箱，所述原水箱上部的进水口与进水管道连通；所述原水箱的内部安装有膜过滤组件，膜过滤组件的出水口经净水管道与出水箱的进水口连通，出水箱的底部连通有出水管道；所述原水箱的液位高于出水箱的进水口，出水箱的进水口高于膜过滤组件的最高点；在重力水头的驱动下，原水箱的水经过膜过滤组件过滤后，并由净水管道进入出水箱。
5.按上述方案，所述原水箱的最高液位与出水箱进水口的高度差为0.5～1.0m。
6.按上述方案，在所述原水箱的顶部增设有与进水管道连通的进水箱，进水箱下部铺设有水可流过的铁制品；进水箱底部开设有连通原水箱的过流孔。
7.按上述方案，在原水箱内增设颗粒活性炭吸附模块。
8.按上述方案，在膜过滤组件下方的原水箱内设置有曝气管，曝气管的一端与外设的风箱连通。
9.按上述方案，所述膜过滤组件竖直布置，膜过滤组件的集水管位于其顶部。
10.按上述方案，膜过滤组件采用微滤膜、超滤膜、平板膜或中空纤维膜；膜过滤组件的有效膜面积为原水箱体积的
11.按上述方案，所述自来水管的出口配置有第一浮球阀，第一浮球阀位于原水箱内。
12.按上述方案，所述净水管道的出口配置有第二浮球阀，第二浮球阀位于出水箱内。
13.按上述方案，所述原水箱的截面呈倒l型，包括相互连通的竖直段和水平段，所述膜过滤组件安装在原水箱的竖直段内；所述出水箱位于原水箱的水平段下方。
14.本发明的有益效果为：1、本发明中原水箱1的液位高于出水箱的出水口，出水箱的进水口高于膜过滤组件2的最高点；利用重力水头驱动原水箱的水进入过膜过滤组件过滤，并由净水管道进入出水箱，无需另外配置动力系统，无运行成本，可以直接替代农户用的存水缸，解决目前农村分散式水处理装置运行成本高的问题。2、本发明在原水箱的进水口处
配置第一浮球阀，第一浮球阀可实现膜过滤与进水联动；出水箱的进水口处配置第二浮球阀，实现用水和膜过滤的联动。3、所述装置内沿水流方向依次布置铁制品、颗粒活性炭吸附模块和膜过滤组件，有效去除水中的重金属、微量有机物、颗粒物和病菌，保障饮用水安全。2.在超低的通量条件下，膜过滤阻力可以长期维持稳定，通过简单的曝气擦洗可以一定程度上恢复膜的过滤能力，非常易于维护，解决目前农村分散式水处理装置维护难度大的问题。
附图说明
15.图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
16.图2为本实施例处理重金属超标时的示意图。
17.图3为本实施例处理有机物含量较高的示意图。
18.图4为恒定通量条件下膜过滤组件的过滤阻力变化示意图。
19.图5为恒定水头压力为0.6m下膜过滤组件的过滤阻力变化示意图。
20.图6为实施例2中进水箱有无铁制品下，膜过滤组件阻力变化示意图。
21.其中：1、原水箱；2、膜过滤组件；3、出水箱；4、进水阀门；5、第一浮球阀；6、曝气管；7、风箱；8、排空阀；9、第二浮球阀；10、出水管道；11、进水箱；12、铁钉；13、颗粒活性炭吸附模块。
具体实施方式
22.为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
23.如图1所示的一种无动力的单户净水装置，包括原水箱1、膜过滤组件2和出水箱3，所述原水箱1上部的进水口与进水管道(可直接连通自来水管)连通，进水管道上配置有进水阀门4，原水箱1底部的出水口连通排放管道，排放管道上配置有排空阀8，用于排放原水箱1里的脏水。所述原水箱1的内部安装有膜过滤组件2，膜过滤组件2的出水口经净水管道与出水箱3的进水口连通，出水箱3的底部连通有出水管道10，出水管道10上配置有出水阀门，出水管道10流出的水可以直接用于生活；所述原水箱1的液位高于出水箱3的出水口，且高度差为0.5～1.0m；出水箱3的进水口高于膜过滤组件2的最高点；在重力水头的驱动下，原水箱1的水进入过膜过滤组件2过滤，并由净水管道进入出水箱3。
24.本发明中，膜过滤的驱动力为原水箱1液面与出水箱3进水口之间的高度差，该高度差为0.5～1.0m，原水箱1的最高水位与出水箱3出水口水位不大于1m。所述膜过滤组件2竖直布置，膜过滤组件2的集水管位于顶部；膜过滤组件2采用微滤膜、超滤膜、平板膜或中空纤维膜，也采用有机材质、无机材质的膜进行过滤。膜过滤组件2的有效膜面积为原水箱1体积的若膜过滤组件2的通量为2～5l/m2/h，那么就大概是50～150l/m2/d。若一天的用水量约等于原水箱1的体积，那么有效膜面积就等于天的用水量约等于原水箱1的体积，那么有效膜面积就等于本发明中，除上述配置外，膜过滤组件2的其他设置均为现有技术，这里不再赘述。
25.本发明中，所述膜过滤组件2采用较低的通量，且几乎不对膜进行物理清洗。另外，
进水不能含有余氯之类的消毒剂。在低通量、无清洗的条件下，尽管进水中的有机物、微生物、颗粒物会不断的沉积在膜上，但形成的污染层很疏松，且污染层中的微生物可以降解一些造成过滤阻力的有机物。因此，在长期运行下，膜过滤组件2的过滤阻力在初期会下降，但是之后可以长期保持稳定。如图4所示，在恒定通量条件下，可看到，在通量为20和30l/m2/h下，过滤阻力快速增加；而在通量为10l/m2/h的情况下，过滤阻力基本不增加。如图5所示，恒定水头压力下(0.6m)，初期膜通量迅速下降，但是之后稳定，过滤阻力也基本不增加。为了保证装置在较低的通量下运行，就需要采用较低的水头差，故本发明中最大水头限定在0.5-1m左右。且使用较大的膜面积，这里的膜面积的计算应该是按照1m2膜1h产水2-5l计算。膜过滤组件2应垂直放置，这样颗粒物沉积在膜上一定厚度之后会自动脱落。
26.优选地，在膜过滤组件2的底部设置有曝气管6，曝气管6的一端与外设的风箱7(可为手持风箱7)连通；通过风箱7曝气擦洗膜过滤组件2。停止过滤一段时间后，再进行曝气效果更佳；曝气清洗间隔建议大于24h。
27.优选地，在所述原水箱1的顶部增设与进水管道连通的进水箱11，进水箱11内铺设有水可流过的铁制品(可为铁钉12等)；进水箱11的底部开设有与原水箱1连通的过流孔。利用铁制品生成的铁锈吸附进水中的重金属。由于铁制品生成铁锈是一个较为长期且缓慢的过程：与水接触——氧化生成铁锈——铁锈流入水中并吸附重金水——新的铁暴露在水中生成新的铁锈，这样可保证长效吸附重金属的能力。通过膜过滤组件2可有效截留铁锈，且如图6所示，铁锈沉积到膜上对膜的通量并无明显影响。
28.优选地，在原水箱1内增设颗粒活性炭吸附模块13，用于吸附进水中的有机物。颗粒活性炭模块13有较长时间保持吸附能力，且后续存在微生物的生物降解和活性炭吸附的耦合作用。膜过滤组件2前设置颗粒活性炭吸附模块13，可防止颗粒活性炭泄露微生物的问题。另外，经过活性炭吸附模块13之后，膜过滤组件2的通量增加，产水更快。
29.优选地，所述自来水管的出口配置有第一浮球阀5，第一浮球阀5位于原水箱1内。第一浮球阀5可以实现膜过滤与进水联动，过程为：膜过滤组件2过滤产水—原水箱液位下降—第一浮球阀5打开
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原水箱1进水
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原水箱1液位上升
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原水箱1液位上升至最高点
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第一浮球阀5关闭。
30.优选地，所述净水管道的出口配置有第二浮球阀9，第二浮球阀9位于出水箱3内。第二浮球阀9高于膜过滤组件2的最高点，可以实现用水和膜过滤的联动，用水时，出水箱3液位降低
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第二浮球阀9开启
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膜过滤组件2过滤产水
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原水箱3到达设定液位
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第二浮球阀5关闭
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膜过滤组件2过滤停止。
31.本发明中，所述原水箱1的截面呈倒l型，包括相互连通的竖直段和水平段，所述膜过滤组件2安装在原水箱1的竖直段内；所述出水箱3位于原水箱1的水平段下方。原水箱1的有效体积建议按照住户人数
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20～50l/天来设计，出水箱3有效体积可按照原水箱1体积的1/2～1/4来设计。这种原水箱1结构的设计，整个装置布置更加紧凑：由于膜过滤组件2的驱动力是由原水箱1液位与出水箱3进口的高差决定的，而必须在一定的高差下(不小于30cm)，才能保证一定的出水速度；若按照一般的结构设计，原水箱1设于出水箱3的顶部，中间存在一定的空隙是无法充分利用。此外，膜过滤组件2设于出水箱3进水口的下端，这样可以保证膜过滤组件2一直处于淹没状态(膜过滤组件2一旦干燥，再进行过滤，阻力会非常大)，无法过滤的水的体积相对较小。
32.实施例1
33.图1所示的一种无动力的单户净水装置，原水箱1位于出水箱3的上部，原水箱1的底部放置有膜过滤组件2。进水通过进水阀门4和第一浮球阀5自动补给。在重力水头的驱动下，进水经膜过滤组件2过滤后，进入出水箱3，并通过出水阀门流出，直接用于日常饮用和做饭。
34.在本实施实例中，进水浊度2-10ntu，进水总有机碳浓度大约为3mg/l，所述装置的出水浊度《0.2ntu。所述装置每周通过风箱7对膜过滤组件2进行曝气擦洗，在运行初期两周，膜过滤组件2的产水能力下降，但是之后一直保持稳定，稳定的产水能力在设计范围内。
35.实施例2
36.图2所示的一种无动力的单户净水装置，在实施例1的基础上增加了进水箱11，进水箱11设于原水箱1的顶部，进水箱11内铺10cm厚度的铁钉12，进水箱11的底部开设孔径为5mm的过流孔。
37.在本实施例中，进水含有一定浓度的重金属as、pb和cu。进水经过进水箱11加入到原水箱1中。进水箱11中的铁钉12在潮湿环境下缓慢锈蚀，生成的铁锈在进水的过程中，被冲刷进原水箱1中，通过吸附去除水中的重金水。
38.在近一年的运行中，进水中超出国标5倍的重金属，出水重金属浓度达标。膜过滤组件2产水能力稳定，铁锈对膜过滤组件2的产水能力无显著影响，如图6所示。
39.实施例3
40.图3中所示的一种无动力的单户净水装置，在实施例1的基础上增加了颗粒活性炭吸附模块13，颗粒活性炭吸附模块13安装在原水箱1内。颗粒活性炭吸附模块13每年更换一次。
41.在本实施例中，进水含有一定浓度的双酚a；在半年的运行中，利用颗粒活性炭的吸附，出水双酚a浓度达标。
42.最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。