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直饮水技术

直饮水简介 

   管道直饮水系统,即在独立体系的建筑(如宾馆、饭店等)或小区集中供水中,设置直饮水深度处理设备,对自来水进行深度处理,使之成为可直接生饮的优质饮用水,同时配以专用的优质直饮水管网系统,输送至用户的净化、加压和管道体系。用户只需打开配水龙头就可直接饮用。如果用户需要,还可以配备专用的直饮水机与直饮水龙头连接,从直饮水机中直接供应热水、冷水。 
   水是生命之源,更是健康之本。随着人民生活水平的不断提高和保健意识逐渐增强,人们对饮水水质的要求也越来越高,相对便利的直接饮用水已成为每一位居住者生活的迫切需求。管道直饮水不同于纯净水去除了水中的所有物质,在去除有害物质的同时,保存了对人体有益的微量元素和矿物质,有助于维持人体正常功能,是真正健康的饮水方式。 

管道直饮水的优势 

   管道直饮水经过砂滤、炭滤、软化、超滤、反渗透、消毒杀菌、循环保鲜等处理工艺,水质经当地卫生防疫部门和国家水质监督部门共同监督,水质符合《饮用净水水质标准》CJ94-2005,并具有以下优势: 
① 健康:管道直饮水除去水中泥沙、尘土、有机物、重金属及易引起各种疾病及传染病的大肠杆菌、细菌、病菌等有害物质,使水质洁净,口感甘醇。 
② 卫生:管道直饮水采用先进的食品卫生级管道,管道不锈蚀,可以有效地防止二次污染,保证水质。 
③ 安全:有效防止外来送水人员在小区出入,减少治安隐患。 
④ 方便:管道直饮水通过专用管道直接输送到居民家庭,只需拧开水龙头即可喝上安全健康的水。免除订购、搬运之苦,进一步避免桶装水的二次污染。 
⑤价廉:管道直饮水由于集中处理,规模经营,相对瓶装或桶装饮用水而言,其生产成本和市场售价大大降低,系统制水成本不超过0.02元/L。而瓶装或桶装的售价以0.45元/L,管道直饮水价格优势明显。 
⑥ 放心:管道直饮水定期由疾控中心检测,出具合格的水质检测报告,用户饮用放心。 

 技术背景 

   2008年北京奥运会作为我国历史上最重大的一项国际赛事,将会对我国的政治、经济和社会发展产生深远影响。创造良好的政治、社会和人文环境是成功举办奥运会的重要保障。其中,保证奥运村与奥运场馆生活饮用水的安全、健康、优质是奥运会成功举办的最基本条件之一,也是“科技奥运、人文奥运、绿色奥运”理念精神的具体体现。 

技术研究目标 

   针对饮用水质健康风险控制的关键环节,以危害人体健康的重点污染物为对象,为奥运村、奥运各场馆及示范小区提供具有多级水质净化功能、制水率高、技术稳定可靠、成本合理的优质饮用水处理系统,保障饮用水的水质安全、健康。 

项目进展 

   在中国科学院和国家科学技术部的大力支持下,中科院生态环境研究中心自2001年开始,通过单项高效技术的开发与融合、系统集成和应用示范,实现了实质净化、循环输送和安全监控的优化集成和运行过程协同,建立了饮水水质安全风险的末端控制模式与方案。目前该成果已于2006年4月27日圆满通过专家委员会鉴定,专家委员会一致推荐该项目在奥运村及奥运场馆应用。 

技术推广 

   依托中科院生态环境研究中心雄厚的科研实力和中房水杯子工程技术有限公司多年的工程经验和成熟的运营模式,双方本着强强联合,优势互补的原则,共同推进优质饮用水项目在奥运村与奥运场馆的实施,确保奥运会饮用水的安全、优质、健康。 

技术特点: 

  本技术与设备包括活性炭、反渗透与超滤联用、天然矿石多道过滤和在线O3+UV光催化氧化杀菌等的脱毒、保鲜及杀菌新技术,可对不同类型水质进行安全净化。在去除水中有害物质的同时,保留对健康有益的微量元素、改善口感,水质可达到欧盟、美国和世界卫生组织的饮用水标准,可直接饮用,并可使水质循环保鲜。 

  


技术简介 

  本技术针对不同水源水质情景,研究开发能够解决不同水质问题的系列关键新技术。在实际应用中,对于含低剂量有毒有害有机物、致嗅物质、消毒副产物、微生物等复合污染物的管网水,选用可强化生产羟基自由基的新型催化氧化技术:对于以地下水为水源存在砷、氟等污染的水质,则选择以吸附为主的关键技术。 

  本技术的特点是包括与处理系统、深度净化系统和循环净化系统三级屏障的布设,融合各种单元技术进行各类污染物质和微生物的高效去除,在获得高产水率的同时,使水中保持人体健康所需的微量元素:通过循环消毒系统中的净化消毒过程保持末端水的水质安全和生物稳定性,并运用在线监测与预警技术及时反映水质变化,可实现饮用水水质的风险控制和突发事件的及时发现与应对。系统具有良好的经济性、稳定性,采用的各单项技术均为成熟技术、运行管理简便、效果稳定。 

技术创新与专利 

一、强化产生羟基自由基的催化氧化技术:以新型催化材料和催化技术为核心,开发出饮用水催化预氧化高效反应器,可有效讲解持久性有机物、消毒副产物等低剂量有机污染物。该技术在材料合成、处理工艺和反应器方面均具有独创性。 

二、消毒和微量有机物降解的在线发生臭氧-光氧化协同技术和反应器:根据臭氧的光化学产生条件和紫外杀菌原理,通过对反应器的结构优化设计和光源选择,发明了一种在线发生臭氧-光氧化协同的快速杀菌除污染新技术和反应器,在适宜波长的紫外光照射及射流器控制下在线产生一定浓度的臭氧,并在紫外光照射下发生臭氧光分解产生自由基。另外,发明了高效可见光、弱光纳米光催化剂负载多孔镍网薄膜饮用水杀菌新技术,将传统的无机抗菌剂与光催化剂复合,利用抗菌金属的抑制细菌生长和光催化剂分解细菌的协同作用,实现一般水环境的弱光高效灭菌。 

三、输水与循环过程的水质保障技术:对市场上的各种管材从水质稳定性的校对开展系统的科学研究,阐明了不同管材的化学和生物稳定性,为管材选择提供了科学依据;在水循环系统中导入水质净化处理单元,从而保证管网能够始终提供新鲜优质的饮用水;在管材评价的基础上进行了管网的优化设计,为在工程上确保水质稳定性奠定了基础。 

 四、针对饮用水水质的安全评价与预警问题:将生物预测与化学分析相结合,在传统水质指标基础上构建新的水质评价指标,形成一套适用于末端饮用水质评估技术体系;利用颗粒计数仪、电导率与水处理工艺及水质的相关性建立优质饮用水实时在线监测与水质安全预警系统。 

 五、用于提高制水率的RO和电渗析组合技术:给予RO和电渗析技术的不同作用原理和条件,利用电渗析技术成功地实现了RO浓水的回用和水质调节,显著提高了产水率;将催化氧化、RO-电渗析组合技术、在线臭氧发生-光氧化、复合吸附、电化学、过程调控、安全评价等关键技术进行系统集成,创建适合不同类型水质的饮用水质健康风险的末端控制技术与设备系统。 

 六、用于饮用水中特殊污染物取出的新技术:将我国特有的稀土元素与辅助材料复合,利用稀土元素的高表面活性,分别研制了富含表面羟基的新型高效除氟吸附剂和除砷吸附剂,并建立了相应的高效除砷除氟装置,成功地在北京郊区进行了示范应用。 

工艺特征  

  中国科学院生态研究中心开发的优质饮用水处理工艺,采用了多种具有自主知识产权的高效单元技术,并在科学研究的基础上进行了系统的优化组合和管网材料选择,实现了对饮用水的生物和化学污染的多级屏障,供水水质完全可以满足国家的最新饮用水标准以及国际卫生组织(WTO)关于饮用水规范的要求。根据奥运项目部分业主的要求,完成了针对奥运直饮水供应的工程示范,并对该示范系统进行了全面的水质安全性评价和经济分析,为奥运直饮水工程提供了科学依据和安全保障。该工艺特征主要包括: 

(1)臭氧催化氧化和活性炭组合、RO-电渗析组合以及在线臭氧发生-活性炭组合组成了系统对水中有机污染物的三级屏障; 

(2)臭氧、紫外与在线臭氧组成了对微生物污染的三级安全屏障; 

(3)优化的反渗透和电渗析工艺组合有效的提高了系统产水率,系统产水率可高达85%~95%; 

(4)有效的水质口感调节系统设计,保留水体有益矿物质; 

(5)独特的管网循环处理消毒系统设计,确保管网水质的鲜度和安全; 

(6)整体工艺无任何加药系统,确保没有二次污染产生。 

管网系统 

一、管材选择 

  输配水管材是影响用户末端饮用水水质的重要因素,本项目对比考察了市政饮用水、直饮水在不同管材输配过程中消毒剂衰减、污染物溶出、微生物生长等水质变化规律,并在此基础上结合工程经济性、施工难易等因素选择304食品级不锈钢管作为优质饮用水的输配管材。 

二、管网设计 

  管道分质供水管网的设计合理与否在很大程度上影响着直饮水的水质化学和生物稳定性。本项目在前期对管材进行系统评价的基础上,通过对大量工程实际情况的全面分析和总结,提出一套较完整的设计规范。 

三、循环保鲜 

  本项目在管网循环系统中引入了净化处理单元,并科学地进行材质选择和管网设计,保证管网中的水时刻处于循环状态,不留任何死水端,从而保证供水的水质化学和生物稳定性。 

工艺说明 

  本工艺针对不同水源水质情景,研究开发能够解决不同水质问题的系列关键新技术。在实际应用中,对于含低剂量有毒有害有机物、致嗅物质、消毒副产物、微生物等复合污染物的管网水,选用可强化产生羟基自由基的新型催化氧化技术;对于以地下水为水源存在砷、氟等污染的水质,则选择包括预处理以吸附为主的关键技术。 

  本工艺的特点是通过预处理系统、深度净化系统和循环净化系统三级屏障的布设,融合各种单元技术进行各类污染物质和微生物的高效去除,在获得高产水率的同时,使水中保持人体健康所需的微量元素;通过循环消毒系统中的净化消毒过程保持末端水的水质安全和生物稳定性,并运用在线监测与预警技术及时反映水质变化,可实现饮用水水质的风险控制和突发事件的及时发现与应对。系统具有良好的经济性、稳定性,采用的各单项技术均为成熟技术,运行管理简便、效果稳定。 

  同时,该系统采用全封闭循环式管网,避免了二次污染。供水管路中设置循环回水管路,使水在管网中不断循环回流,从而确保了直饮水系统水质新鲜卫生。 

一、制水主机系统 
  净水制备装置包括预处理系统、深度处理系统和循环消毒供水系统。根据建设布局情况以及工艺要求,采用集中净化处理工艺,主管延伸,分支独立入户供水,循环回水集合返回的闭环方式。水站内设有制水装置,净水输送装置,地沟排水设施,紫外线消毒杀菌灯、空气通风净化装置,原水经净水机组制取再送到净水储罐经过臭氧消毒保鲜后由净水专用管网输出到各户使用,管道内未用完的水定时循环到净水储罐消毒处理,让用户时刻饮用鲜活水。 
1)预处理系统包括:石英砂过滤系统、催化氧化系统、活性碳吸附系统、软化系统,经以上预处理可去除水中悬浮物、微生物、细菌、余氯、三氯甲烷以及钙镁离子,使水质达到进入RO主机的进水要求。 
2)深度处理系统采用RO反渗透技术,RO反渗透技术是当今最先进、最节能、效率最高的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下,借助于只允许水分子透过膜的选择截留作用,将溶液中的溶质与溶剂分离,从而达到纯净水的目的。反渗透膜采用具有高度有序矩阵的聚酰胺复合膜,它的孔径为0.0001微米(相当于大肠杆菌大小的千分之一,病毒的百分之一)。利用反渗透膜的分离特性,可以有效的去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌和病毒等。水质达到《饮用净水水质标准》CJ94-1999。 
3)自动冲洗系统,反渗透RO膜在产水过程中会截留大量的小于5微米的微粒,如不及时冲洗,在压力的作用下附着的微粒,防止膜表面污垢的形成,延缓膜的衰减,延长膜的寿命。 
4)在线电导率显示仪,随时动态显示净水生产的水质状态。 
5)后置矿化过滤器。 
   最好的饮用水应当是不含有毒、有害污染物而含有对人体健康有益的矿物质的洁净水。由于纯水在除去对人体有害杂质的同时,也将对人体有益的矿物质(如钙、镁、铁、锌等矿物质和无机盐)去除,长期饮用缺少上述元素的纯水,会造成营养失衡和人体机能衰退,产生负面影响,因此健康水应该是去除水中有毒、有害、有异味的污染物,保留水中适宜的矿物质含量和有益人体健康的元素的矿物水。 
   后置矿物过滤器正是为了解决这一问题而发展起来的一种新型水质处理器。它由远红外活化功能和矿化功能的红外矿化球组成,是九十年代发展起来的一种新型功能材料,该材料在常温下具有90%以上的高发射率,目前已广泛应用于理疗保健、保鲜及催化、孵化等人们生活的各个方面。在常温红外材料中添加麦饭石、海底矿砂(含有人体必需的微量天然矿物质原料)经陶瓷工艺方法烧结而成矿化球,这种矿化球在生物体吸收波段(8-14微米)具有90%以上的红外发射率,所释放的红外能量极易被生物体所吸收,水经红外矿化球处理后,其聚集状态发生变化,由原来的大分子集团变为易被人体吸收且具有生物活性的六分子集团。 
   由于大量天然矿化原料的引入,红外矿化球具有较高的矿化度,处理过的水含有锶、锂、偏硅酸、锌、硒、钙、钾等对人体发育及健康非常有益的矿物质元素。饮用红外矿化球处理过的水,可平衡体内矿物质含量,提高人体的新陈代谢能力,具有明显的保健强身功能。 
6)不锈钢纯水箱可储存、调节水量。内有液位开关,自动控制主机启停。 
7)臭氧消毒系统,纯氧气经电解生成臭氧气,经气液混合泵混合于水箱水中,臭氧气溶水效率达98%,增加了水中的活性氧。臭氧装置由制氧机、臭氧发生器、气液混合泵、汽水分离器组成。供水系统为了防止净水的二次污染,延长净水的存放时间,由微电脑通过混合泵自动完成臭氧与净水的混合,维持臭氧气在水中浓度0.1mg/L,仅30秒起到最佳杀菌功效,杀菌率可达100%,臭氧杀菌不产生有害气体物质、无污染、无残留物,环保节能等优点。 
8)精密过滤器,折叠滤芯可拦截管网内循环水中大于0.22微米的物质,确保水质绝对纯净。 
9)变频恒压供水装置由微处理器、压力传感器、运算变压器、变频器、断路器、液位传感器、可编程序控制器、触摸显示屏人机操作界面组成。水泵按设定的压力变频运行,不用水时自动停机,用水时自动补水,保证管网压力恒定不变,变频器电子保护功能:过载保护、高低压保护、瞬间跳电保护、过热保护、漏电保护、无水停机保护等,均可达到运动功能的显示,查找故障原因,并能达到自动复位的功能。 
10)循环消毒系统。电脑控制程序设定每天22点后,用高效气液混合器,将臭氧吸入水中加压混合,使臭氧微细气泡(气泡直径20-30微米)溶解于饮用净水中达到最佳气液混合效果,维持臭氧在水中浓度0.1 mg/L,在臭氧混合的同时启动循环泵,对管网及管网内的存水重新经臭氧循环消毒处理1-2小时,保证供水管网无菌、卫生、安全。由于是在零点前后完成臭氧的气液混合,管网循环,到了给水供水时,臭氧水存放了约6小时,也就能使臭氧气味释放,保证良好的口感。补水时经臭氧气液混合泵补水,确保供水系统的水为新鲜矿化水且无臭氧气味。系统有水压检测,水位检测、水质检测,并能对整套系统的运行及冲洗实行自动化管理。 
11)为保证水质优良、避免死水,整个管网采用同程度循环管路,未用水定时回流入净水箱重新杀菌消毒,保证水质完全达标。 
二、管材 
管材要求:所有净水管道必须符合国家卫生安全规范,必须符合以下要求: 
1)安全无毒,符合国家对饮用水及食品的要求和相关规范; 
2)常温下,其主要成分不溶于水,不易腐蚀; 
3)内表面光滑; 
4)管道承压高,外部受压后不易变形,使用寿命长。 
据此,我们推荐采用食品卫生级薄壁不锈钢管。 
  不锈钢水管安全可靠、卫生环保、经济适用,管道的薄壁化以及新型可靠、简单方便的连接方法的开发成功,使其具有更多其他管材不可替代的优点,工程中的应用会越来越多,使用会越来越普及,前景看好。薄壁不锈钢管在优质饮用水系统、热水系统及将安全、卫生放在首位的给水系统,具有安全可靠、卫生环保、经济适用等特点。已被国内外工程实践证明是给水系统综合性能最好的、新型、节能和环保型的管材之一。 


三、非接触式IC卡智能水表(可选) 

包括电子净水表、卡器读写装置、数据管理软件包、数据管理电脑。 
   一体式,一户一表一卡,凭卡用水,卡中数据输入表中,水表自动开阀供水,用完后自动关阀断水。IC卡还能记录表的运行情况,在管理机或管理软件下将表的总用水量、总购水量、开关阀状态等信息进行管理。智能水表可以提高管理效率,有效防止拖欠水费,避免上门抄表,实现节约用水。 
非接触式IC卡水表具有以下独有特点: 
1)采用非接触式IC卡专利技术,在水表外避采用无线方式传输数据,彻底解决了防水、防潮、防攻击难题; 
2)零功耗技术,保证内附电池使用八年以上; 
3)纯净水表采用独特的电动球阀技术,性能大大提高,内部电路全部用环氧树脂密封,浸泡在水中仍可正常工作。 
  使用非接触式IC卡水表的社会意义在于:预定水量,自动收费,用价格杠杆促进控制用水;免抄表、预付费、节省大量的人力物力;杜绝水费拖欠;微机管理软件实现水费、水量的监管,避免上门抄表时打扰用户。 

奥水设备基本参数表 

序号

名称

说 明

1

预处理系统

包括:1.预过滤器2.活性炭过滤器3.臭氧消毒装置4.增压泵5.中间水箱

作用:去除水中大颗粒物质、色素、有机物、胶体、臭味、残留余氯及氨氮和亚硝酸盐、微量重金属离子并消毒。保证深度净化系统的进水。

2

深度处理系统

包括:1.UF膜过滤2.纳滤膜过滤3.中间水箱4.膜加压泵

作用: 深度处理系统主要是去除水体中99%以上的重金属离子,有机物、细菌、病毒等使水质净化。

3

供水循环系统

包括:1.高低区变频泵组2.净水水箱3.回水活性炭过滤4.回水保安过滤5.供回水紫外线杀菌6.变频器7.变频柜等

作用:1.将净水经变频泵供到各个用户,并使水剩余的水经过活性炭过滤、保安过滤、紫外线消毒回到净水水箱。

2.变频供水系统最大优势是:恒压、节电

4

电气控制系统

包括:1.控制柜、PLC、控制元器件、彩色触摸屏2.控制柜3.压力变送器

作用: 整套系统都是由计算机监控全自动化运行,控制系统采用先进的计算机控制原理,所有数据量由PLC采集并移交给计算机进行数据处理,最后再由控制软件下发指令由PLC执行输出。

5

监测

系统

包括:PH、电导率、压力表、流量计等

作用:在线监测水质情况如:压力、流量、PH值、电导率等

  

售后服务 
1、为客户提供最先进的工艺、设备和控制技术,达到最高的工作效率; 
2、本公司对系统免费保修一年,终身维修。一年内我公司承担非人为事故及自然灾害外的事故保修量,一年后我公司将收取维修费及材料费; 
3、设备运行过程中一旦出现故障,自接到通知时起4小时到达现场,直到解决问题; 
4、设备运行之日起,定期对设备巡检,及时跟踪设备运行保养方面的情况,确保设备长期稳定、正常进行,并分析设备运行的有关数据,定期回访及评定系统的运行状况; 
5、负责对业主管理人员进行技术培训,指导其运行操作,简单维修; 
6、对用户提出的技术问题或要求指导,本公司会及时给于解释和帮助,保证与用户保持长期、良好的技术交流与协作关系。 


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