饮用水二次污染深度处理净化器及方法.pdf

本发明创造涉及污水处理技术领域，具体地说是一种饮用水二次污染深度处理净化器及方法。其特征在于未经处理的进水管的出水端上设有数码电磁场水处理器，出水端一端连接在清水导板外壳的左侧壁上，清水导板内腔设有第一反应室、第二反应室和第三反应室，清水导板外壳的右侧壁上设有清水泵流板集流孔，集流孔底部设有斜管沉淀池出水管，斜管沉淀池出水管连接精滤器的入口处，精滤器的出水管口连接水泵的排入口，水泵的排出口管连接蓄水箱的排入口，水箱上设有流量计，水箱的底部设有排污口，水箱的左下侧壁上设有出水管道，出水管道再与未经处理的进水管连接形成循环二次污染饮用水深度处理净化器。

权利要求书
1.  一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于未经处理的进水管的出水端上设有数码电磁场水处理器，出水端一端连接在清水导板外壳的左侧壁上，外壳的左部顶部设有氧化剂和混凝剂注入口及絮凝剂注入口，清水导板内腔左侧壁上与进水下行档板(9)构成第一反应室，在该室中设有沉浮水立旋转混合器(5)，进水下行档板(9)与反应器分流档板(10)及反应水溢流档板(20)构成的三头数倒流板，清水导板的内腔右侧壁与斜管进水档板(11)和反应水溢流档板之间构成第三反应室，在该空中设有斜管模块，沉浮水力的淤泥泵(12)，第三反应室的底部左侧壁上设有淤泥排污口，清水导板外壳的右侧壁上设有清水泵流板集流孔(13)，集流孔(13)底部设有斜管沉淀池出水管(14)，斜管沉淀池出水管(14)连接精滤器(15)的入口处，精滤器的出水管口连接水泵(19)的排入口，水泵的排出口管连接蓄水箱的排入口，水箱上设有流量计，水箱的底部设有排污口，水箱的左下侧壁上设有出水管道(24)，出水管道(24)再与未及处理的进水管连接形成循环二次污染饮用水深度处理净化器。

2.  如权利要求1所述的一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于数字化电磁场水处理器的波源发生器为一将60Hz～60KHz的频率调制在400Hz～1MHz频率上的交变复合脉冲感应电势，其由可变电压发生器、电压/频率转换器的输入端连接，从电压/频率转换器输出的频率以及高频振荡器输出的频率送到载波调制器进行混频调制，经载波调制器的信号送到双路驱动电路进行功率放大，输出信号连接到所控制的电感线圈两端，以控制电感线圈产生的磁场，将电感线圈套20-30圈感应导线缠绕在安装设备的管道上，接上电源，构成水处理工作系统。

3.  如权利要求1所述的一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于数字化电磁场水处理器技术参数输入电压：AC220V，50Hz、输出电压≤5VDC、输出电流≤1AAC、输出功率5W。

4.  如权利要求1所述的一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于所述的进水下行档板为可调节的转动结构。

5.  如权利要求1所述的一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于所述的反应器分流档板设有可调节的转动结构。

6.  如权利要求1所述的一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于所述的斜管进水档板设有可调节转动结构，斜管为板式形状。

7.  如权利要求1所述的一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于所述的反应水溢流档板为可调节的转动结构。

8.  一种饮用水二次污染深度处理净化器的方法，其特征在于未经处理的水经数码电磁场水处理器产生交变复合脉冲感应电势形成的特定电磁场，控制电感量，进行水处理，处理后的水流入第一反应室，加入超强氧化混凝剂：高铁酸钾(钠)盐，通过混合器快速进行混合，能使絮状团在5-6分钟内生成，混合后进入第二反应室，通过搅拌器慢速进行搅拌，使之于15-16分钟内生成絮状团，加速絮凝，絮凝后的水经三头数倒流板流入第三反应室，澄清水和泥渣进行分离，小颗粒的沉渣物和矾花在上升过程中被第三反应室的斜管式斜板装置截流沉淀下来至排污口流出，澄清水上升通过滤层过滤至清水导板集流孔槽流经斜管沉淀池出水管流出，对沉淀池出水管的水再经过镀银活性炭精滤处理，精滤后的水通过水泵连续供给水箱，水箱上设有一出水口管道再循环供给未经处理的进水管，达到净水处理连续工作。

9.  如权利要求8所述的一种饮用水二次污染深度处理净化器的方法，其特征在于所述的超强氧化絮凝剂：K2FeO4或Na2FeO4，一般在0.5-10.0PPM之间，K2FeO4相对分子量198.05、198℃以下稳定，采用PPM微量级。

说明书饮用水二次污染深度处理净化器及方法
[技术领域]
本发明创造涉及污水处理技术领域，具体地说是一种饮用水二次污染深度处理净化器及方法。
[背景技术]
国家CJ/T206-2005水质检验标准中明确定义了下述专业名称：
二次供水：由供水单位将来自城市公共供水，和自造/设施的供水，经贮存、加压或经深度处理和消毒后，由供水单位提供的供水管道或专用管道，向用户供水。
用户受水点：供水范围内用户的用水点(即水龙头)。
由此可见，供水单位对包括供水范围的用户的用水点进行处置过程所产生的化学、物理、生物等“二次污染”物，负有直接的、及时的处置义务。最终提供给供水范围内用户的用水点，水质应符合上述标准中规定的检测项目及其他项目的检验指标。
如何从源头上阻止细菌的传染链，防止城市生活用水的“二次污染”，是国内外环保部门和专家长期以来关注的热点。城市的各类用水，如生活用冷热水、中央空调冷热媒水、工业循环水、农业、城市绿化的喷淋、灌溉用水、消防等用水管网系统，在使用1-2年后，有的甚至在更短的时间内，受环境温度等影响，水中存在的各种矿化物，经过微电解池反应，会产生锈蚀、结垢滋生藻类和细菌，造成生活用水管网系统的“二次污染”，导致管网内水流变小、堵塞、滴漏、曝管等问题，尤其在酷暑和严冬季节时的突发，实在让人头疼。在城市生活的人们几乎都会是这样的经历：清晨打开水龙头，流出来的自来水常会带着一股铁锈异味，若仔细观察还会看到有细微的黄色或红棕色的悬浮物：浴缸、水池等长期滴水的部位，都能看到结有黄色锈斑；家用热水器使用1-2年后，水流变小，打开水龙头还伴有黄锈水，喷淋头处结有锈垢，能耗也随着结垢的增厚而增长；长期未处理的抽水马桶水箱内壁长满一层粘腻物(微生物)及藻类物质。
如今已交付使用了1-2年的新建楼房、商住办公大楼等管网系统内也普遍有锈垢形成，城市生活用水管网系统的“二次污染”已成为长期困扰环保、物业等部门的老大难问题，亦成为全球性的问题。
近年来，经多方努力，推出一系列更换管网材质方案，如使用PP-R塑管、复合铜管、铝铜复合管，管壁喷塑等新工艺、新技术来替代原有的镀锌铁管和铸铁管等材质。以及采用分质供水、水箱增加内胆、拆除屋顶水箱、使用变频泵供水等途径来治理城市用水的“二次污染”源。
针对上海11.4万只屋顶水箱、8700只地下水池、1.3万台套水泵和276万个水表普遍存在的结垢锈蚀问题进行了大量实地测试分析认为，自来水管网中的垢、锈、菌、藻等二次污染物的源头来自传输水的管网系统。由于自来水中含有一定的碱度(碳酸钠)随温度的影响便分介形成酸性物质(如二氧化碳等)，不同材质的用水设备和管网混合连接方式，会使用水管网系统中产生电化学反应，引起铁等金属离子的转移，生成四氧化三铁(铁锈)和碳酸钙(水垢)等物质，而锈垢的存在又为细菌和藻类的滋生提供了合适的营养环境。天长地久，垢、锈、菌、藻的滋生又使水管穿孔渗漏，热水器水流变小，抽水马桶的喉管结垢堵塞，水箱产生粘垢、绿藻、锈蚀物，以及人们肉眼所见的黄锈水现象。
据媒体报道，上海建筑物中95％以上的管道使用了镀锌铁管。通常情况下，使用了2-3年后，由于水中存在各种矿化物，经过微电解池反应，会发生锈蚀、结垢，菌、藻滋生，造成生活用水管网系统的“二次污染”。经有关部门实地检测，铁含量202毫克/升(超标670多倍)；铅含量3.05毫克/升(超标61倍)；锌含量37.5毫克/升(超标37.5倍)；菌藻大量滋生；水的混浊度、色度、嗅味严重超标。“二次污染”严重危害现代人的身心健康，削弱了人们免疫力。此类问题成为媒体每年关注报导的热点。
在对发达国家进行了深入的考察后，不单是镀锌铁管会产生水的“二次污染”，其他材质的供用水管网系统，如混合使用铜管、铝铜复合管、塑料管等管道系统也有各种弊端，都会产生程度不一的“二次污染”。对此，人们采用分质供水、水箱增加内胆、拆除水箱使用变频泵供水、更换管材等各种手段，没有从本质上根治水的“二次污染”难题。
[发明内容]
本发明的目的提供一种新颖的饮用水二次污染深度处理净化器及方法，净化器反应区的溢流、分流、挡水布水板，其高度及宽度均为可调式，依据沉淀物大小，沉降速率，沉淀物分布区域进行适度调节，直至最佳状态。
实现上述目的的方案是：一种饮用水二次污染深度处理净化器，其特征在于未经处理的进水管的出水端上设有数码电磁场水处理器，出水端一端连接在清水导板外壳的左侧壁上，外壳的左部顶部设有氧化剂和混凝剂注入口及絮凝剂注入口，清水导板内腔左侧壁上与进水下行档板(9)构成第一反应室，在该室中设有沉浮水立旋转混合器(5)，进水下行档板(9)与反应器分流档板(10)及反应水溢流档板(20)构成的三头数倒流板，清水导板的内腔右侧壁与斜管进水档板(11)和反应水溢流档板之间构成第三反应室，在该室中设有斜管模块，沉浮水力的淤泥泵(12)，第三反应室的底部左侧壁上设有淤泥排污口，清水导板外壳的右侧壁上设有清水泵流板集流孔(13)，集流孔(13)底部设有斜管沉淀池出水管(14)，斜管沉淀池出水管(14)连接精滤器(15)的入口处，精滤器的出水管口连接水泵(19)的排入口，水泵的排出口管连接蓄水箱的排入口，水箱上设有流量计，水箱的底部设有排污口，水箱的左下侧壁上设有出水管道(24)，出水管道(24)再与未及处理的进水管连接形成循环二次污染饮用水深度处理净化器；
数字化电磁场水处理器的波源发生器为一将60Hz～60KHz的频率调制在400Hz～1MHz频率上的交变复合脉冲感应电势，其由可变电压发生器、电压/频率转换器的输入端连接，从电压/频率转换器输出的频率以及高频振荡器输出的频率送到载波调制器进行混频调制，经载波调制器的信号送到双路驱动电路进行功率放大，输出信号连接到所控制的电感线圈两端，以控制电感线圈产生的磁场，将电感线圈套20-30圈感应导线缠绕在安装设备的管道上，接上电源，构成水处理工作系统；
数字化电磁场水处理器技术参数输入电压：AC220V，50Hz、输出电压≤5VDC、输出电流≤1AAC、输出功率5W；
所述的进水下行档板为可调节的转动结构；
所述的反应器分流档板设有可调节的转动结构；
所述的斜管进水档板设有可调节转动结构，斜管为板式形状；
所述的反应水溢流档板为可调节的转动结构；
一种饮用水二次污染深度处理净化器的方法，其特征在于未经处理的水经数码电磁场水处理器产生交变复合脉冲感应电势形成的特定电磁场，控制电感量，进行水处理，处理后的水流入第一反应室，加入超强氧化混凝剂：高铁酸钾(钠)盐，通过混合器快速进行混合，能使絮状团在5-6分钟内生成，混合后进入第二反应室，通过搅拌器慢速进行搅拌，使之于15-16分钟内生成絮状团，加速絮凝，絮凝后的水经三头数倒流板流入第三反应室，澄清水和泥渣进行分离，小颗粒的沉渣物和矾花在上升过程中被第三反应室的斜管式斜板装置截流沉淀下来至排污口流出，澄清水上升通过滤层过滤至清水导板集流孔槽流经斜管沉淀池出水管流出，对沉淀池出水管的水再经过镀银活性炭精滤处理，此时二次污染消除，活性炭精滤器使用寿命增长，节约水处理成本，精滤后的水通过水泵连续供给水箱，水箱上设有一出水口管道再循环供给未经处理的进水管，达到净水处理连续工作；
所述的超强氧化絮凝剂：K2FeO4或Na2FeO4，一般在0.5-10.0PPM之间，K2FeO4相对分子量198.05、198℃以下稳定，采用PPM微量级；
所述的三头数倒流板由反应器分流档板(10)和斜管(板)进行水档板(11)及反应水溢流档板(20)构成，反应器分流档板(10)和斜管(板)进水档板(11)等间距等间隔平行，反应水溢流档板(20)设在反应器分流档板(10)和斜管板进水档板之间的中间至下部，构成下部左面流进右面流出，故为三头数倒流板。
本发明创造同现有的技术相比节省投资和占地面积，高效的净化工艺变化多样的方案，最大程度利用被污染水的资源，维护简便、运行使用寿命长达10年以上，净化水水质检测达到国内外净化标準，适用于各种水源(如自来水，地下水、海水以及污水等)的管网系统和用水设备，由于锈、垢、菌、藻等引起的堵塞和“二次污染”的处理，可应用在工矿企业、民用住宅、大楼屋顶水箱公用水管网系统、热交换设备用水系统、热水炉系统、洗衣机房、中央空调系统、冷却水循环系统，汽车、轮船、火车的用水系统，中小型水厂(粗滤、出厂水)管网系统，农业灌溉、室内栽培营养水管网系统、园林喷灌系统。消防水喷灭系统，水产养殖水系统，污水处理、糖厂、饮料厂、奶粉厂液体物料输送管网，油田输送管网系统。
[附图说明]
图1是本发明创造的结构示意图；
图2为本发明创造的数字化电磁场水处理器的电路图。
参见图1：1为未经处理的进水管，2为数码电磁场水处理器，3为氧化剂和混凝剂入口，4为絮凝剂，5为设有沉浮水立旋转混合器，6为搅拌器，7为絮凝池，8为搅拌器，9为进水下行档板，10为反应器分流档板，11为斜管进水档板，12为上蜗杆，13为清水泵流板集流孔，14为斜管沉淀池出水管，15为精滤器，16为净水直供，17为手轮，18为垫块，19为水泵，20为反应水溢流档板，21为淤泥排污口，22为淤泥，23为斜管模块，24为出水管道。
[具体实施例]
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明，这种制造技术和装配技术对本专业的人员来说是非常清楚的。
参见图2，数字化电磁场水处理器由波源发生器、电感线圈和工作电源等构成。如图2所示，其可变电压发生器由集成电路CH1和振荡集成电路IC2构成，可周期性地产生锯齿波、正弦波或其他函数波。CH1采用CON3集成基电路，IC2的型号可以是555时基电路，电源/频率转换器由集成电路IC3构成，可产生随输入电压变化而变化的脉冲，脉冲频率的变化范围为400Hz～60KHz。IC3的型号可以是MC14573；混频电路由集成电路IC4.、电容C4等元件构成，集成电路IC4采用MC14046；高频振荡器和载波调制器由集成电路IC5、IC6、IC7构成，其中：R19、C6与Ic5组成高频振荡器，产生高频振荡信号(振荡频率在400KHz～1MHz之间选一频率)，振荡信号为载波信号，IC5的型号可以是4011；IC6是一个分频器，其型号可以是4013；IC7是频率调制电路，型号可以是4049；载波调制解调器是将载波信号对电压/频率转换器送出的脉冲进行高频调制，成为复合波，并将信号分离成正、反两路。双路驱动电路由两对功率推挽三极管T2、T3、T4、T5构成，该电路对复合波进行功率放大。可变电压发生器的输出端与电压/频率转换器的输入端连接，从电压/频率转换器输出频率以及高频振荡器输出的频率送到载波调制器进行混频调制，其原理是：从IC5的4脚输出到的脉冲输入端3脚，产生分频；分频信号从IC6的1、2脚输出，输出的信号送到IC5的输入端9、13脚，与IC5芯片内的电路进行高频调制，产生复合波，该复合波由IC5的11脚连接IC7的3脚、5脚和7脚，IC5的10脚连接IC7的14脚，经IC7的频率调制电路输出到两对功率推挽三极管T2、T3、T4、T5进行功率放大再输出。采用以上结构，将电感线圈20-30圈感应导线缠绕在供水设备进水管上，根据水质的不同情况控制产生不同的感应电势，使水中含有的不同电解质按其强弱，先后产生各自的电极反应，形成不同的氧化一还原产物，从而改变了原先平衡状态水体的PH值CO2和活性氧等的含量，达到清洁水源的目的。
为了进一步达到清洁水源的目的，按图1的结构示意图进行综合治理。图1中将反应区分隔成一个或者数个区，本发明案例为混凝、絮凝、沉淀三个区。以下就三个区前后连接的配置及功效分别给予详细地说明。
一、数码电磁场共振器防垢、除垢功能
针对饮用水中形成的化合物主要为钙镁离子的碳酸盐、硫酸盐、Fe(OH)3、Ca(OH)2利用共振器发射的长波加载低频(音频)电磁场电磁波产生的振荡能量，依据共振原理，进行能量交换，此时低频振荡能量可足以改变具有相同振荡能量物体碳酸钙的晶格，使呈六边柱状晶体结构形成链状非晶悬浮体，从而失去结垢性。水中的Na2CO3随着压力、温度的变化而产生CO2，并中和碳酸钙产生可溶性重碳酸钙。多余的Na2CO3随碱度升高产生过量氢氧根和钙形成Ca(OH)2，增加水中的浊度。水中铁离子超过0.3ppm时水就变黄。形成黄锈水“二次污染”。
上海地区水中含硫酸钙定限较高，一般达250ppm，建议降限至100-50ppm，增加受热容器排污次数、过滤沉淀去除硫酸钙可大幅度降低其结垢可能性。
上海地区低压加热容器的硫酸钙结垢厚度，可达1mm，每毫米耗能为8％，碳酸钙垢状物厚度达三毫米、总耗能高达30％具体特征：片状垢硬度高，不易切割其横向力大于纵向力，结晶片夹角为110度，在加热容器底部经冷热流冲击下晶片分裂成大小不等的碎片，分布在容器排污口四周，因此必须加强除垢措施，防止堵塞排污口及排污管道。
通过数码电磁场共振器发射的脉冲超声波震荡能量，可以防垢、除垢，提高了供热设备的安全性。另一方面，重碳酸钙在敞开式容器中压力、温度变化时，非常容易失去一个CO2，从而重新获得结垢性，出现管道堵塞、热效率降低，多余的CO2重新腐蚀金属。过量的CO2可以通过气提法去除。
据实验而知上海地区供热系统大多水源为自来水，暂时硬度值较高，一般为200ppm左右，而管网系统最佳值为60-80ppm此时会形成保护层。
结垢物组成一般70％为碳酸钙，30％为硫酸钙，结垢物CaSO4不易被酸碱所溶介。应在反应区加入钡化物形成BaSO4而沉降分离，达到减排节能30％的目的。
二、数码电磁场共振器的防锈、除锈功能
电磁共振器依据金属离子不同的电位差，由共振器先后发出复合交变感应电动势，使共振物体先后产生各自的氧化-还原反应，使二价铁离子被氧化成三价氧化铁，在碱性条件下，继而形成氢氧化铁。因而，由于电动势绝对值大的锌离子和绝对值较小的铁离子之间发生变化，中止了CO2酸腐蚀的产生。另一方面，由于碱的离解，所得的CO2被水中碳酸钙中和生成重碳酸盐，使垢軟化。通过长达10年以上防除锈垢，实践证明实际使用效果极佳，功能明显。
三、本项发明利用脉冲超声波振动对于胶体的凝聚作用，能使细胞膜破裂杀灭细菌的效能，将数码电磁场发射的超声波频率应用在净水工艺中，同时使细胞破裂而杀死细菌。找到了共振器超声波装置的最佳设计位置，能够使超声波沿曲线状播射；间歇的发射长波，可以除去锅炉及管道中的水垢或预防初期水垢的形成。
本发明使用超小型数码电磁场共振器的功耗小于5瓦，供电电源85-265V～，工作电源+12V-，1A。电力成本极低。循环脉冲放电技术可以降低氯投放量，使各用水点常年保持无菌态从而提高用水安全性。
四、在数码电磁场共振器作用下，使Na2CO3在升温过程中不断分介产生OH-及CO2(热天碳酸钠分解率更高，每摄氏度变化分解率增加5％)。
利用水中CaCO3可以中和碱分解而产生的CO2，使藻类滋生条件消失，从而达到灭藻的效果。
新型超强氧化絮凝剂：K2FeO4，相对分子质量198.05，198℃以下稳定，具有强氧化性，最终分解产物为三价铁离子，可作为一种集氧化、絮凝、杀菌消毒于一体的多功能水处理药剂。
使用K2FeO4，不仅简化了药剂投加方式(将絮凝剂和氧化剂投加二套装置合为整套，而且直接以固体方式投放，无需配成溶解液)，
K2FeO4水处理剂具有超细粉末型多微孔结构的物质。
K2FeO4氧化剂还原电位为：
                                        pH还原电位
酸性K2FeO4+8H++e-→Fe3++4H2O            2.20V
碱性K2FeO4+4H2O+e-→Fe(OH)3+5OH-        0.7V
即使在碱性条件下也具有较强的氧化能力。
当水经过即使是微量的K2FeO4(0.5-1.0ppm)试剂预处理之后，用明矾絮凝，水的浊度和藻类的去除率有显著的提高。
K2FeO4可以取代各类含氯氧化剂，减少处理过程中的“二次污染物”的排放。研究显示K2FeO4能有效地使一些细菌和病毒失活。可以有效控制生物淤泥的生物杀灭剂，阻碍水箱及管网系统内生物膜生长。