一种天然矿泉水处理装置及工艺

摘要

本发明公开一种天然矿泉水处理装置及工艺，包括粗滤模块、低压紫外杀菌模块、中空纤维超滤模块、活性炭过滤模块、中压紫外杀菌模块、水质调节模块，本发明天然矿泉水水处理装置，可以滤除天然矿泉水源水可能含有的杂质的同时，完全保留天然矿泉水源水本身含有的所有有益的矿物质元素，产水水质指标完全符合GB8537‑2018食品安全国家标准饮用天然矿泉水的相关要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种饮用水处理领域，具体涉及一种天然矿泉水处理装置及工艺。

背景技术

现今人们对食品及饮用水安全的重视不断提升。现有的包装饮用水的处理装置和方法，多是按照传统的方法，逐级采用粗砂过滤、活性炭过滤、反渗透过滤等方式，逐层过滤水中的大杂质至细微离子，在灌装前通过投加高浓度臭氧消毒的方式来得到合格的饮用纯净水，此种方法可将不同地区，不论水质好坏与水质本身差异是否较大的水源，如自来水、湖泊水，均能以统一的工艺模式，定时监控自身的生产参数，达到产水水质相同。

随着人们生活水平的提高，对入口食品的要求也在逐步提高，由原本的食品安全上升至食品营养的高度。上述包装饮用水的水质处理方式在将饮用水中有害的物质过滤清除的同时，将有益于人体的元素也一并剔除，无法为人体提供必要的有益营养元素。一种含有有益于人体营养元素的天然矿泉水成为人们的一种新的需求，一种能满足天然矿泉水品质需求的水处理技术，领域内技术人员一直在探索中，例如，在一种现有技术的天然矿泉水水处理方式中，先对水源地进行水源的把控，挑选最适宜作为天然矿泉水的水源，再逐级采用粗砂过滤、活性炭过滤、保安过滤等方式，逐层过滤水中的大颗粒杂质、投加低浓度臭氧消毒的方式来得到合格的天然矿泉水。现今由于气候变化以及地壳的活动等多种因素影响，水源地实际上难以保证其能一直供应品质稳定的原料水，有时也会有水质波动的情况发生。上述示例的天然矿泉水水处理设备对水源供水品质的稳定性要求较高，不能针对水源情况的变化实时调整自身的生产参数，可能造成最终天然矿泉水产品的品质问题。

因此，如何设计一种针对天然矿泉水的水处理装置，使其可以解决现有技术所存在的缺陷，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种天然矿泉水处理装置，包括从水源向后依次设置的粗滤模块、低压紫外杀菌模块、中空纤维超滤模块、活性炭过滤模块、中压紫外杀菌模块、水质调节模块；所述粗滤模块包括与水源连接的自清洗过滤器、与自清洗过滤器连接的布袋过滤器，所述低压紫外杀菌模块、中压紫外杀菌模块为管道式结构，其中均设有UV灯，所述中空纤维超滤模块中设有截留分子量≥10000道尔顿的中空纤维超滤膜。

优选地，所述自清洗过滤器为过滤精度为50μ的不锈钢楔形自动清洗过滤器，所述布袋过滤器的过滤压差小于0.08MPa，过滤精度≤5μm。

优选地，所述低压紫外杀菌模块为紫外线波长254nm的紫外杀菌模块。

优选地，所述中空纤维超滤模块内中空纤维超滤膜的截留分子量为10000-100000道尔顿。

优选地，所述中空纤维超滤模块中设有数个放置中空纤维超滤膜的膜管，所述膜管的孔径为1.5纳米-0.2微米。

优选地，所述活性炭过滤模块中设有碘吸附值大于1000mg/g的椰壳活性炭，所述活性炭过滤模块后连接有一级保安过滤器、二级保安过滤器，其中一级保安过滤器的过滤孔径≤5μm，二级保安过滤器的过滤孔径≤1μm。

优选地，所述中压紫外杀菌模块为紫外线波长180-400nm的紫外杀菌模块。

优选地，其水处理过程，包括以下步骤：

(1)结构组装：将粗滤模块、低压紫外杀菌模块、中空纤维超滤模块、活性炭过滤模块、中压紫外杀菌模块、水质调节模块依次连接，使需要过滤的原料水水源与粗滤模块的进水端连接，其中，原料水水源选自地下水，且该原料水无异臭、无异味、25℃的pH值在6.5-8.5之间、水质理化指标与污染物指标符合GB8537-2018食品安全国家标准饮用天然矿泉水的相关要求；

(2)粗滤模块：原料水源从自清洗过滤器进水端进入自清洗过滤器，从自清洗过滤器出水端、布袋过滤器进水端进入布袋过滤器，自清洗过滤器、布袋过滤器拦截水中的颗粒物及胶体，降低源水的浊度；

(3)低压紫外杀菌模块：原料水由UV进水端进入低压紫外杀菌模块，低压紫外杀菌模块采用管道式结构，输出的紫外线为单谱光，波长为254nm，并使用多支UV灯管运行，低压紫外杀菌模块中UV灯管的总功率为1550W，透过率≥90％，充分保证剂量≥40mj/cm2，使杀菌率达到99％－99.9％；

(4)中空纤维超滤模块：中空纤维超滤模块采用立式设计，原料水由其底部的膜进水端进入膜管部进行超滤操作，通过膜产水端产出过滤后的水，并将其输入下一活性炭过滤模块中；中空纤维超滤模块设定至少每1小时反洗一次，并且，当压力固定而产水量下降10％或产水量固定而进产水压差上升15％时，需加药反洗；中空纤维超滤模块侧面设有浓水排放端用于排掉浓水；

(5)活性炭过滤模块：活性炭过滤模块停产开线前与运行过程中每3天内必须进行反洗，反洗后使用蒸汽消毒，蒸汽温度120℃以上，保持2h，活性炭滤料更换周期为两年，即两年内，该活性炭过滤系统过滤滤料需全部更换；正常运行时，该活性炭接触模块接触时间为15-30min；

活性炭过滤产水再经过过滤孔径≤5μm、过滤孔径≤1μm的一级保安过滤模块、二级保安过滤模块，避免将活性炭过滤产水中的活性炭颗粒带入下一道工艺环节，其中，当该保安过滤滤器进出水压差增加至0.08MPa时更换该过滤滤芯；

(6)中压紫外杀菌模块：中压紫外杀菌模块采用管道式结构，输出的紫外线为多谱光，波长范围180-400nm，具有较高的杀菌效率。

采用以上结构后，本发明具有如下优点：本发明不同于一般的水处理方法，将超滤模块配置于活性炭过滤系统之后，本发明超滤模块配置于活性炭过滤系统之前，作用在于原料水先行经过超滤模块以后，已经去除绝大部分杂质，得到极大程度的净化，不再需要传统的活性炭过滤水中杂质，依此配置后，不但可以通过中空纤维超滤膜本身具备自动反清洗的功能解决水源水质的波动带来的风险，而且还可以因超滤模块在前端的过滤作用而大大提升后续各个工艺环节的设备使用寿命。

本发明通过粗滤模块、低压紫外杀菌模块、中空纤维超滤模块、活性炭过滤模块、中压紫外杀菌模块的组合，可以滤除天然矿泉水源水可能含有的杂质的同时，完全保留天然矿泉水源水本身含有的所有有益的矿物质元素，产水水质指标完全符合GB8537-2018食品安全国家标准饮用天然矿泉水的相关要求。

附图说明

图1是本发明一种天然矿泉水处理装置的结构示意图。

如图所示：1、自清洗过滤器，2、布袋过滤器，3、低压紫外杀菌模块，4、中空纤维超滤模块，5、活性炭过滤模块，6、一级保安过滤器，7、二级保安过滤器，8、中压紫外杀菌模块，9、水质调节模块。

具体实施方式

结合附图，一种天然矿泉水处理装置，包括从水源向后依次设置的粗滤模块、低压紫外杀菌模块3、中空纤维超滤模块4、活性炭过滤模块5、中压紫外杀菌模块8、水质调节模块9；所述粗滤模块包括与水源连接的自清洗过滤器1、与自清洗过滤器1连接的布袋过滤器2，所述低压紫外杀菌模块3、中压紫外杀菌模块8为管道式结构，其中均设有UV灯，所述中空纤维超滤模块4中设有截留分子量≥10000道尔顿的中空纤维超滤膜。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述自清洗过滤器1为过滤精度为50μ的不锈钢楔形自动清洗过滤器1，所述布袋过滤器的过滤压差小于0.08MPa，过滤精度≤5μm。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述低压紫外杀菌模块3为紫外线波长254nm的紫外杀菌模块。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述中空纤维超滤模块4内中空纤维超滤膜的截留分子量为10000-100000道尔顿。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述中空纤维超滤模块4中设有数个放置中空纤维超滤膜的膜管，所述膜管的孔径为1.5纳米-0.2微米。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述活性炭过滤模块5中设有碘吸附值大于1000mg/g的椰壳活性炭，所述活性炭过滤模块5后连接有一级保安过滤器6、二级保安过滤器7，其中一级保安过滤器6的过滤孔径≤5μm，二级保安过滤器7的过滤孔径≤1μm。

作为本实施例较佳实施方案的是，所述中压紫外杀菌模块8为紫外线波长180-400nm的紫外杀菌模块。

作为本实施例较佳实施方案的是，其水处理过程，包括以下步骤：

(1)结构组装：将粗滤模块、低压紫外杀菌模块3、中空纤维超滤模块4、活性炭过滤模块5、中压紫外杀菌模块8、水质调节模块9依次连接，使需要过滤的原料水水源与粗滤模块的进水端连接，其中，原料水水源选自地下水，且该原料水无异臭、无异味、25℃的pH值在6.5-8.5之间、水质理化指标与污染物指标符合GB8537-2018食品安全国家标准饮用天然矿泉水的相关要求；

(2)粗滤模块：原料水源从自清洗过滤器1进水端进入自清洗过滤器1，从自清洗过滤器1出水端、布袋过滤器进水端进入布袋过滤器，该粗滤模块包含一过滤精度为50μ的不锈钢楔形自动清洗过滤器模块，一过滤精度≤5μm的布袋过滤器，该模块前后过滤压差小于0.08MPa，能很好的拦截水中的颗粒物及胶体，降低源水的浊度，从而提高低压紫外杀菌模块的杀菌效率，同时又能保护超滤模块的膜丝的寿命不受影响；

(3)低压紫外杀菌模块3：原料水由UV进水端进入低压紫外杀菌模块3，低压紫外杀菌模块3采用管道式结构，利用计算机流体力学模拟技术(CFD)设计，输出的紫外线为单谱光，波长为254nm，具有极强的针对性，考虑不同微生物对紫外线敏感程度不一样的特点，使用多支UV灯管运行，低压紫外杀菌模块3中UV灯管的总功率为1550W，透过率≥90％，充分保证剂量≥40mj/cm2，使杀菌率达到99％－99.9％，同时对源水无二次污染；

(4)中空纤维超滤模块4：中空纤维超滤模块4采用立式设计，原料水由其底部的膜进水端进入膜管部进行超滤操作，通过膜产水端产出过滤后的水，并将其输入下一活性炭过滤模块5中；中空纤维超滤模块4设定至少每1小时反洗一次，并且，当压力固定而产水量下降10％或产水量固定而进产水压差上升15％时，需加药反洗；中空纤维超滤模块4侧面设有浓水排放端用于排掉浓水；

该中空纤维超滤模块在截留分子量限定范围下，即可以保证超滤效果，又可节约水资源；且该模块由亲水性改性材料制成，采用外压式过滤，可以截留水中的悬浮物、胶体、细菌、细微杂质及大分子有机物(如大肠菌群和胶体硅等)，SDI(污染指数)小于4。

(5)活性炭过滤模块5：该活性炭过滤模块的作用主要在于除味与吸附有机污染物，活性炭过滤模块5停产开线前与运行过程中每3天内必须进行反洗，反洗后使用蒸汽消毒，蒸汽温度120℃以上，保持2h，活性炭滤料更换周期为两年，即两年内，该活性炭过滤系统过滤滤料需全部更换；正常运行时，该活性炭接触模块接触时间为15-30min；

活性炭过滤产水再经过过滤孔径≤5μm、过滤孔径≤1μm的一级保安过滤模块、二级保安过滤模块，避免将活性炭过滤产水中的活性炭颗粒带入下一道工艺环节，其中，当该保安过滤滤器进出水压差增加至0.08MPa时更换该过滤滤芯；

(6)中压紫外杀菌模块8：中压紫外杀菌模块8采用管道式结构，输出的紫外线为多谱光，波长范围180-400nm，具有较高的杀菌效率，该中压紫外杀菌模块对细菌、病毒、氯胺、氯化物、三氯胺都能有效去除，具有广谱性。多谱段杀菌过程中对微生物的DNA、细胞壁、蛋白质、核酸进行全面破坏，能有效克服细菌光复活和暗修复问题。该技术具有较高的杀菌效率，运行安全可靠，且由于不投加化学药剂，对水体不会造成二次污染。因此该紫外杀菌模块的出水感官指标、理化指标、污染物指标、微生物指标完全符合GB8537-2018食品安全国家标准饮用天然矿泉水的相关要求。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。