一种生理最适饮用水净化方法及其净化系统

技术领域

本发明专利涉及一种生理最适饮用水化方法及其净化系统，属水处理技术领域，适用于家庭、小区净化和瓶装水生产。

背景技术

为了保证饮用水安全，全球范围内的许多国家都设定水中有机物、无机物和微生物的限制。我国目前执行《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），其中溶解性总固体（TDS）≤1000mg/L，总硬度（CaCO3）≤450 mg/L，按照此标准净水厂生产的饮用水往往硬度偏大，长期饮用硬度高的水患有肾结石、胆囊结石、尿路结石的风险更高。同时，存在净水厂当前技术比较难处理的重金属、无机物、抗生素等小分子污染物，还有输水管道老旧和蓄水池很有可能腐蚀积累杂等有害物质。随着人们生活水平的提高，对饮用水水质要求越来越高，越来越多的家庭和小区安装二次净水设备，然而这些设备要么仅仅采用微滤、超滤、活性炭吸附等过滤技术，仅能去除水中的泥沙，余氯，铁锈、病毒，细菌等，但对对于机物比如农药残留和重金属离子就去除不了，要么采用RO反渗透或者纳滤，可以隔绝98%以上的污染物质，农药残留、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等有害物，但也把人体所需要的大部分矿物质也去除了。

世界卫生组织（WHO）《饮用水中的营养》第十二章《饮用纯净水的健康风险》中对于长期引用纯净水（纯净水是指通过蒸馏、去离子、膜过滤（反渗透或纳滤）、电解析或其他技术几乎或完全去除了溶解性总固体的水）进行了健康评估，研究表明低矿物质的水会产生一些列的负面，如影响会对肠黏膜、代谢及矿物质平衡或其他身体机能有直接影响，几乎或无法从低矿物质水中吸收钙、镁，仅能吸收少量其他重要物质和微量元素，引起食物中钙、镁和其他微量元素的损失，可能摄入更多有毒重金属，存在低矿物质水细菌污染风险等，长期饮用低矿物质水，涉及及到长期缺乏淡水的地区，广泛使用家庭水处理系统的地区和饮用瓶装水的地区，会导致：饮水量增加，尿量增加，细胞外液量增加，血清钠（Na）、氯（Cl）离子等排泄增加，增加身体中钠离子、钾离子、氯离子、钙离子和镁离子的矿物质流失，综合导致整体负平衡；胎儿骨骼骨化减少，神经组织退化；心血管疾病、疲劳、虚弱或肌肉痉挛等疾病风险增大。鉴于低矿物质的易腐蚀性和潜在健康风险，饮用矿物质含量适益的水，生产满足生理需要的饮用水成为社会和家庭的必然需求。

根据近期研究报告，结合国内实际情况，适宜人类生理需求的饮用水一般要求为：

（1）溶解性总固体（TDS）（mg/L）：含氯和硫酸盐，最佳含量为200-400 mg/L；含碳酸氢盐，250-500 mg/L；

（2）总硬度（CaCO3）（mg/L）：最佳含量200-350 mg/L；

（3）钙（mg/L）: 最佳含量30-90 mg/L；

（4）Mg（mg/L）: 最佳含量17-35 mg/L；

（5）有丰富的氧气；

（6）多种微量元素及有益矿物质；

（7）富含小分子团水。

然而目前现有净水技术不能生产满足上述标准的饮用水，急需开发新的净水方法来生产生理最适饮用水。

发明内容

段落本发明的目的在于克服现有净水技术的不足，提出一种能满足人类生理需要的最适饮用水净化系统及净化方法，可适用于家庭、小区净化和瓶装水生产。

本发明首先提供一种生理最适饮用水净化方法，首先通过PP棉单元、活性炭单元和超滤单元对城市自来水进行预处理，然后依据在线检测的水中的TDS、钙和镁含量计算控制流量分配器，需要纯化的水经反渗透或者纳滤后，在混合单元同剩余未纯化的预处理水进行混合，并经过末端活性炭单元吸附，以实现混合吸附调配，制备生理最适饮用水，包括如下具体步骤：

1）取城市自来水为原水，将原水依次串联经过PP棉、活性炭和超滤膜，进行预处理，以去除水中泥沙、余氯、铁锈、病毒、细菌等；

2）将经过步骤1）处理的出水，通过在线检测水中的TDS、钙和镁含量，依据此三个指标计算需要纯化的流量，通过流量分配器进行流量分配，为进一步处理完成检测、计算和流量分配；

3）使按照步骤2)分配的需要纯化的水，通过水泵流经纳滤或者反渗透模块进行纯化；

4）将步骤3）得到的水和步骤2）分配到混合单元的水，在混合单元进行混合，并经过末端活性炭单元吸附，以实现混合吸附调配，最终可得生理最适饮用水。

本发明进一步提供一种生理最适饮用水净化系统，由预处理模块，检测计算控制模块、流量分配模块，纯化模块和混合吸附调配模块组成，其中：预处理模块采用PP棉单元，活性炭单元，超滤单元；检测计算控制模块由检测单元和计算控制单元组成；流量分配模块采用流量分配器；纯化模块由泵，反渗透单元或纳滤组成；混合吸附调配模块采用混合单元，末端活性炭单元。

所述预处理模块依次通过管路串联PP棉单元、活性炭单元和超滤膜单元，出水端连接流量分配器。

所述流量分配模块中流量分配器末端有两个管道，一根管道连接纯化模块，一根连接混合单元。

所述纯化模块前端通过管道和泵连接流量分配控制器，后端出水连混合单元。

所述纯化模块可以是反渗透、纳滤中的一种。

所述混合吸附调配模块通过管道依次串联混合单元、末端活性炭单元，混合单元前端通过三通连接纯化模块出水和流量分配模块分配的预处理水，末端活性炭单元出水通过管道连接生理最适饮用水出水口。

所述混合单元可以是磁化静态混合器、静态混合器、管道混合器中的一种。

所述检测、计算控制模块分别与预处理模块的出水端、流量分配模块之间通过信号线进行连接。

本发明的优点在于：

1）使用范围广，可适用于家庭、小区净化和瓶装水生产;

2）该净水方法的出水水质能满足人类生理所需矿物质最佳要求，并且可以根据个人需求，调节矿物质含量，实现水质定制;

3）废水产生量低，比现有净化设备至少减少50%以上。

附图说明

图1是本发明的生理最适饮用水净化系统框图。

图中：PP棉单元-1 活性炭单元-2 超滤单元-3 流量分配器-4 泵-5 反渗透单元-6 纳滤单元-7 混合单元-8 末端活性炭单元-9 检测单元-10 计算控制单元-11。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。

制作一套本发明的生理最适饮用水净化系统，设计处理水量1.3L/min（500加仑），经过系统处理后的水达到人体最适饮用水水质要求，其中溶解性总固体（TDS），300 mg/L；总硬度（CaCO3）260 mg/L；钙，60 mg/L；Mg，最佳含量17-35 mg/L；有丰富的氧气；多种微量元素及有益矿物质；富含小分子团水。废水产生量明显降低，比现有净化设备减少70%。

该系统由预处理模块-A，检测计算控制模块-B、流量分配模块-C，纯化模块-D和混合吸附调配模块-E组成，其中：预处理模块-A采用PP棉单元-1，活性炭单元-2，超滤单元-3；检测计算控制模块-B由检测单元-10和计算控制单元-11组成；流量分配模块-C采用流量分配器-4；纯化模块-D由泵-5，反渗透单元-6组成；混合吸附调配模块-E采用混合单元-8，末端活性炭单元-9。此外，本净化系统还包括管材和管道附件。各模块的管路连接关系如下：

1） 预处理模块-A依次通过管路串联PP棉单元-1、活性炭单元-2和超滤膜单元-3，出水端连接流量分配器-4；

2） 流量分配模块-C中流量分配器-4末端有两个管道，管道-1连接泵-5，管道-2连接混合单元8；

3） 纯化模块-D中反渗透-6前端通过管道-1和泵-5连接流量分配器-4，后端出水连混合单元-8；

4） 混合吸附调配模块-E通过管道依次串联混合单元-8、末端活性炭单元-9，混合单元-8前端通过三通连接反渗透-6出水和流量分配器-4分配的预处理水，末端活性炭单元-9出水通过管道连接生理最适饮用水出水口；

5） 混合单元-8是静态混合器；

6） 检测计算控制模块-B分别与预处理模块-A的出水端、流量分配模块-C之间通过信号线进行连接；

7） 处理系统的管网材质均为食品级PE水管。

净化过程如下：

1）取城市自来水为原水，将原水依次串联经过PP棉、活性炭和超滤膜，进行预处理，以去除水中泥沙、余氯、铁锈、病毒、细菌等；

2）将经过步骤1）处理的出水，通过在线检测水中的TDS、钙和镁含量，依据此三个指标计算需要纯化的流量，通过流量分配器进行流量分配，为进一步处理完成检测、计算和流量分配；

3）使按照步骤2)分配的需要纯化的水，通过水泵流经反渗透模块进行纯化；

4）将步骤3）得到的水和步骤2）分配到混合单元的水，在混合单元进行混合，并经过末端活性炭单元吸附，以实现混合吸附调配，最终可得生理最适饮用水。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细的说明，但是不表示本发明的具体实施是局限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或是替换，都应视为属于本发明的保护范围。