CN108178417A

CN108178417A - 一种自来水净化装置及方法

Info

Publication number: CN108178417A
Application number: CN201810164362.2A
Authority: CN
Inventors: 范勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2018-06-19

Abstract

本发明涉及一种自来水净化装置，其包括依次连接的石墨烯过滤装置、絮凝装置、沉淀装置、过滤装置和消毒装置，絮凝装置包括磁种添加单元，沉淀装置包括超导高梯度磁分离单元。本发明提出了一种新型管网消毒概念，提供了一种新型的自来水制作工艺，运用了石墨烯新技术，有效的解决了小颗粒固形物和藻类对水体浊度的影响。同时，运用高梯度磁分离技术，提出了新型絮凝沉淀方法，同时还可以活化水体，为后续吸附过滤提高效率。通过新的絮凝、沉淀技术结合传统过滤池，减少了旧水厂改造的费用，从而达到提升水质同时减少投入的目的。而又采用新型的无氯消毒方式保障了出水达到直饮健康水的标准。

Description

一种自来水净化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种自来水的处理，具体涉及一种自来水净化装置及净化方法。

背景技术

现有技术中自来水的优缺点：

1、自来水的优点：

A、去除了湖水、河水中的大颗粒的泥沙等；杀死了大部分的水中微生物。

B、在20世纪七十年代以前，因可以处理水中的物理污染和生物污染而以洁净、安全适合于人们的饮用。

2、自来水的缺点：

A、自20世纪80年代以来，随着工业和城市的迅速发展，饮用水源不仅受到越来越多的城市原水和工业废水等点污染源的污染，而且还受到更难控制的非点污染源的污染，给水中带来了难以或不能生物降解的有机物。自来水的传统制作工艺只能去除水的物理和生物污染，而无法处理水中的化学污染。由于水源的污染越来越严重，主要是各种化学污染的严重性，现有自来水制作工艺是不能起到除去化学污染效果的。(化学污染：农药、杀虫剂、合成洗涤剂、重金属等)

B、水源污染日益严重，中国自来水的制作工艺一直延续以前的工艺，已经不能适应现在人民的用水需求。

C、氯作为自来水传统工艺中的主要杀菌剂正成为水的新污染源。氯有强氧化性，会破坏食物中的营养物质，并阻碍人体内平衡；氯与水中的有机物反应生成三卤甲烷和卤乙酸等致癌物。

D、自来水本身还存在着二次污染，如管道、中转水箱中的铁锈，细菌，藻类等的二次污染。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种全新的工艺路线，使得自来水最终出水品质达到直饮水品质的新型制水方法。

为了完成上述目的，本发明提供了一种自来水净化装置，其包括依次连接的石墨烯过滤装置、絮凝装置、沉淀装置、过滤装置和消毒装置，絮凝装置包括磁种添加单元，沉淀装置包括超导高梯度磁分离单元，磁种添加单元用于向絮凝装置中加入磁种。

优选的，磁种为铁磁性粒子，磁种的表面包裹有改性覆膜，改性覆膜为纳米厚度的有机物。

进一步优选的，改性覆膜为等离子有机聚合法制成的改性覆膜。

优选的，石墨烯过滤装置包括石墨烯基金属网膜。

优选的，过滤装置包括天然石料过滤装置，天然石料包括火山岩、活性炭、木鱼石、石英石；消毒装置包括第一罐体，第一罐体中设置有金属银和/或金属铜和/或载银活性炭。

优选的，金属银为纳米金属银，金属铜为纳米金属铜。

优选的，自来水净化***还包括微量元素调节装置，微量元素调节装置设置在过滤装置和消毒装置之间，微量元素调节装置包括第二罐体，第二罐体中设置有天然石料，天然石料包括麦饭石、电气石、木鱼石、大理石。

一种自来水净化方法，自来水净化方法包括下面的步骤：

S1.原水经过石墨烯过滤装置进行过滤；

S2.在S1步骤得到的水中加入絮凝剂和磁种；

S3.对S2得到的水进行搅拌，使得絮凝剂和磁种在水中充分混合，磁种用于使得水中本身无磁性的有害物质与磁种絮接形成磁种絮凝物；

S4.把S3得到的水进行沉淀，磁种絮凝物在超导高梯度磁分离器形成的磁场作用下形成沉淀，经过絮凝脱稳的悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来；

S5.把S4步骤得到的水过滤掉细小颗粒及有害物质；

S6.对S5中得到水进行灭菌。

优选的，在S5中包括以下的步骤：

S51.水经过天然石料过滤装置，天然石料过滤装置具有火山岩、活性炭、木鱼石、石英石，把经过絮凝、沉淀处理过的水进行进一步吸附过滤，将水体中存在的各种有害物质吸附过滤掉；

S52.水经过微量元素调节装置中的第二罐体，第二罐体中设置有麦饭石、电气石、木鱼石、大理石。

优选的，在S6中包括以下的步骤：水经过消毒装置中的第一罐体，第一罐体中设置有金属银、金属铜、载银活性炭，对水进行进一步的消毒和抑菌。

本发明的有益效果为：在自来水处理过程中，首先经过石墨烯过滤装置能够有效拦截水体中的固体颗粒物、胶体粒子、油类物质等，其次，经过初步过滤的水中加入了磁种和超导高梯度磁分离单元，能够有效的去除水中的无磁性或者弱磁性的有毒物质，最后经过多道过滤装置、消毒装置的处理，使得自来水达到直饮水的标准。

另外，由于本技术全部采用天然材料和纯物理方法，使自来水在制作工艺中完成了净化矿化成为含有人体所需的各种矿物质和微量元素的健康直饮水，使人们足不出户就能饮到真正安全健康的水。由表1可以更直观的了解本发明的有益效果：

表1：

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的自来水水净化装置的实施例1的示意图。

图2是本发明的自来水净化装置中的超导磁分离单元的工作示意图。

图3是本发明的自来水净化装置的水处理过程的部分组件的示意图。

图4是本发明的自来水净化装置的实施例3的示意图。

图5是本发明的实施例2的自来水净化装置的石墨烯过滤装置的结构示意图。

图6是本发明的实施例2的自来水净化装置的石墨烯过滤装置的另一角度结构示意图。

附图标记说明

1—原水；2—石墨烯过滤装置；3—絮凝装置；4—沉淀装置；

5—过滤装置；6—微量元素调节装置；7—消毒装置；

21—清水箱；211—出水口；22—进水箱；221—进水口；

222—石墨烯过滤网；24—集污排污装置；25—反冲洗管；

241—锥形漏斗；242—排污管；

10—管道；

100—自来水水净化装置；

50—磁力线；

30—磁种添加单元；31—磁种；32—絮凝剂；33—磁种收集装置；

40—超导高梯度磁分离单元；41—污染物；42—污染物收集装置；

43—沉淀池。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1至图3所示，在本实施例中，本实施例的自来水净化装置100包括通过管道10依次连接的石墨烯过滤装置2、絮凝装置3、沉淀装置4、过滤装置5、微量元素调节装置6和消毒装置7。由此，形成相对封闭式结构，这样可以避免水在运输过程中受到外界污染。

石墨烯过滤装置2与原水1通过管道10连接。如图3所示，在絮凝装置3中设置有磁种添加单元30，磁种添加单元30可以按照设定量向絮凝装置3中提供磁种，同时，絮凝剂32也是通过磁种添加单元30加入到水中，在絮凝装置3中设置有搅拌装置(图中未示出)，搅拌装置的作用在于使得磁种和絮凝剂在絮凝装置3中充分分散而起到絮凝、吸附的作用。在本实施例中，沉淀装置4中的沉淀池43和超导高梯度分离单元40是分开设置的，沉淀池43和超导高梯度单元40也可以设置组合在一起，在沉淀装置4中还设置有污染物收集装置42和磁种收集装置33。原水1是指取自地下或地表(江河湖泊、水库)的水，优选的，选用经过初级沉淀浊度低于50NTU(浑浊度)的水。

本发明的自来水净化装置具体工作原理如下：

1.原水1经过管道10(也可以通过其他渠道，本实施例优选的为管道)输送到石墨烯过滤装置2进行过滤，其中原水通过石墨烯处理是本实施例的创新性技术之一。具体地说，由于石墨烯具有超高的比表面积，可达2630㎡/g，其独特的π-π共轭具有极高的吸附特性。石墨烯可负载大量的官能团，可控制允许通过的物质类型，其吸附特性尤其显著。根据石墨烯的特性而研发的石墨烯处理装置2，能有效拦截水体的固体颗粒物、胶体粒子、油类物质等。

通过使用石墨烯过滤装置2可以对小颗粒固体和悬浮在水体中的藻类等进行过滤，滤过的水进入絮凝池。在石墨烯过滤装置2中设置有石墨烯基金属网膜(图中未标示)，具有吸附性能强、选择性通过、膜层可控、过滤效率高、机械强度大等特点。并且，石墨烯基金属网膜具有亲水性，水可快速通过，而油类及杂质颗粒则不易通过，对于固体颗粒杂质是经形成的网膜阻隔，对于胶体粒子则是通过官能团上的电荷吸引力进行吸附分离。固体废料运至固体废料处理厂进行无害化处理，这个过程可以使出水达到20NTU以下。同时，在原水受季节影响而导致的浊度大幅的变化时可以通过多台石墨烯过滤装置的串、并联保证石墨烯过滤装置2对浊度的去除效果，实现水体的预处理效果。

2.经过石墨烯过滤装置2处理的水加入絮凝剂32和磁种31，在本实施例中，在水到达絮凝装置3后，磁种添加单元30开始将絮凝剂32和磁种31添加到水中，絮凝剂32投加到水中后，它能够迅速离解，并发生水解反应，产生多种配合物和聚合物，在不同阶段，发挥电性中和、吸附架桥等作用。混合的要求是快速剧烈，目的是促进絮凝剂32的扩散速度，使絮凝剂32的水解聚合物均匀分布于水体，以利絮凝剂32水解、聚合并充分发挥各种高电荷低聚合度物质对胶体颗粒的电中和脱稳作用使胶体脱稳。

高梯度磁分离(High gradient magnetic separation，简称HGMS)是20世纪70年代初在美国发展起来的一种新的磁分离技术，也是现代磁分离技术的一个标志。它的应用已超越了磁选的传统对象(处理磁性矿物)而进入给水处理、废水处理、废气治理、废渣处理等环境保护领域。HGMS与其他普通磁分离技术相比，它能大规模、快速地分离磁性微粒，并可解决普通磁分离技术难以解决的许多问题，如：微细颗粒(粒度小到1μm)、弱磁性颗粒(磁化率低到10-6)的分离等。但是，随着处理量的增加，分离器的成本与耗电量也显著增加，而且，若超过一定流速，HGMS的分离能力就要下降。超导磁分离器可克服上述缺陷，其磁场强度可达14T，由于超导体在临界温度以下无电阻，因此，运行时耗电极低。它能在较大的空间范围内提供强磁场及高梯度磁场，因而可提高处理量。超导磁分离用于自来水处理与传统的化学法、生物法不同，属于物理分离技术，具有投资小、占地少、处理周期短、处理效果好等优点，是未来极具潜在应用的技术。我国在超导磁分离原水处理方面研究的工作起步较晚，近几年人们主要在尝试采用超导磁分离技术分离净化钢厂、铝厂等废水中磁性金属杂质颗粒。如2005年中科院电工所在研制的传导冷却高温超导磁体***上完成了钢厂废水的磁分离净化试验，结果表明对于富含氧化铁杂质的钢厂废水磁分离净化的效果明显。这些研究还是局限在分离原水中所谓磁性杂质。而对于受到造纸、化工、制药、食品等工业废水污染的水源，由于这些水中的有毒、有害物质大多为酸、碱离子、有机物等，这些污染物本身没有磁性，因此采用磁分离无法将这些有害物质有效分离。众所周知，现在原水主要污染物包括悬浮物质(SS)、生物耗氧成份(BOD)、化学耗氧成份(COD)、着色物质和其它有毒物质。水中还有少量非磁性的Al³⁺，Ca²⁺等阳离子和SO₂ ^4-，CO₂ ^3-等阴离子。此外水中污染物80％以上为有机物，磁化率极低。为便于磁分离，本实施例中在水中添加了磁种，使本身无磁性的有害物质通过氢键、范德瓦尔斯力与经表面官能团修饰的磁种絮接，由此实现超导磁分离净化原水。

在本实施例中，优选地，磁种31是经过表面有机修饰的Fe₂O₃或Fe₃O₄铁磁性粒子，即在这些铁磁性粒子上沉积一层带各种官能团的有机物。表面改性覆膜可以采用溶液浸泡法、化学共沉淀法、溶胶—凝胶法等常规方法，而本实施例采用的是等离子有机聚合法。采用这种方法可以获得均匀的纳米厚度的薄膜，而且薄膜与粒子之间结合强度高，不易脱落，这样得到的磁种可以经受反复循环使用。这种经过特殊处理过的磁种31投入之后，在水中起着“核心”作用，使水中的杂质与磁种31之间通过离子或分子之间的亲和作用，吸附在磁种上。

3.搅拌装置对加入絮凝剂32和磁种31的水进行搅拌，使得絮凝剂32和磁种31在水中充分混合。其工作原理为：

絮凝剂32与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，总称混凝过程。“反应”是指通过机械或水力搅拌造成颗粒碰撞，使小颗粒聚集成大颗粒絮状物的过程。由于大的絮凝体容易破碎，自反应开始至反应结束，随着絮凝体逐渐增大，促使颗粒间碰撞的搅拌强度应逐渐降低。因此，絮凝反应阶段的要求是“为絮凝体的成长创造最有利的条件”。按照搅拌的方式不同，“反应池”有水力在流经复杂形状的构筑物或设备时，受到不同强度的扰动，效果等同于机械设备在水中进行的搅动、机械等形式。

4.将絮凝反应得到的水进行沉淀，经过絮凝脱稳的悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来，其具体原理为：

沉淀是指经过絮凝脱稳的悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程。该过程是水处理的一个重要环节，前面的絮凝反应并不能将杂质从水中分离出去，而是为沉淀“做充分的准备”，使比较细小的杂质颗粒形成大的、“易于沉淀的”较大絮凝体，在沉淀环节，绝大部分杂质会被去除而且，该过程效果的好坏将直接影响其下继处理构筑物一一滤池运行的效果，沉淀池出水处，反映水处理运行效果的主要指标—浊度，规范一般要求控制在15NTU以下，实际运行中为确保水质的整体优良，该指标优化运行的目标值为2NTU。沉淀池有平流沉淀池和斜管沉淀池、斜板沉淀池等形式。平流沉淀池是给水行业最古老的一种池型，大型水厂应用较多，我国与国外技术水平相差无几，所不同的是，国外停留的时间较长，一般为2小时，我国停留时间多为1至2小时。选择较长的停留时间可以节约药剂，提高沉淀后的水质，并有足够的调节余地，抗冲击负荷能力较强。停留时间短可以节省基建投资，减少占地面积。具体设计停留时间多长为好，这需要根据国家发达程度、沉淀后水质指标要求，并进行经济技术比较后确定，根据我国水质标准和国情，采用1.5至2.0小时停留时间为好。斜管沉淀池是继平流沉淀池之后于60年代末、70年代初发展起来的一种建立在“浅池理论”上的沉淀设施，具有占地面积少、沉淀效率高的特点，在我国经过近20年的应用和发展，使沉淀技术日臻完善，也积累了许多设计和运行经验，是一种成熟工艺。斜管上升流速我国多选用2.5毫米秒至3.0毫米秒，国外多选用2.0毫米秒以下。

磁分离就是通过外加磁场的作用使具备磁性的物质得到分离。其具体的磁分离原理为：

当对一个被磁化颗粒施加梯度磁场时，作用在它两级的磁场力不等，颗粒受到净力作用发生运动被分离出来，这就是磁分离的原理。

磁化颗粒在磁场中受到的净力与颗粒产生的磁化强度、颗粒体积、外磁场强度及其梯度有关。

计算公式为：

F_M＝XVH dH/dx，

式中F_M为磁场力，

χ为磁化强度，

V为颗粒体积，

H为磁场强度，

dH/dx为磁场梯度。

由此可见，磁场强度越高磁场梯度越大，颗粒受到净力作用就越大，磁分离效果也就越好。

常用的磁分离设备主要是圆盘磁分离器和HGMS两种。圆盘磁分离设备的工作原理是在非磁性的圆板上嵌进永久磁铁，将数块同样的圆板以一定的间隔装在同一轴上。当废水进入装置时。废水中的磁性粒子被圆盘板边上的磁铁所吸附而被捕。随着圆盘的旋转，被捕集的磁性粒子从水中进入空间，再由刮板刮下来。圆盘磁分离器装置简单、耗电小的优点。但由于磁场弱、磁场梯度小，圆盘磁分离器难分离弱磁性、微米级的颗粒。

上世纪70年代美国人Kolm发明了高梯度磁分离器。高梯度磁分离器是在磁场中置入一个装有高磁导率不锈钢丝绒的容器。因为不锈钢丝绒的导磁率非常强，所以磁力线基本上集中从钢丝绒内通过，于是在钢丝绒表面的附近形成一个磁力线密度衰减，从而形成一个强的磁场强度梯度。这样，当要被分离的颗粒在通过这些钢丝绒附近时，就会受到很强的磁场力的吸附作用，使之与体系分离。高梯度磁分离器磁场梯度可达1.6×1010A/m² 作用在颗粒上的磁力可提高1000～10000倍。但许多废水中主要含有有机物质，磁性很弱，甚至几乎不具有磁性，故不能直接采用高梯度磁分离器分离，必须采用其它措施对磁分离过程进行强化。比较有效的方法是投入磁种，增加体系的磁化率，强化分离效果。这种经过特殊处理过的磁种投入之后，在水中起着“核心”作用，使水中的杂质与磁种之间通过离子或分子之间的亲和作用，吸附在磁种上，然后通过高梯度磁分离器高效快速地除去除水中的污染物。高梯度磁分离器的出现，改变了常规磁分离器只能分离大粒径铁磁性颗粒的现状，分离微米甚至纳米级铁磁性甚至弱磁性颗粒(如有机物、溶解磷等吸附或沉淀到磁种上，然后在高梯度磁分离器中得到分离)成为可能。另外，对于弱磁性颗粒与介质，磁化率远小于1，由(5)式得M^＊＝H₀(χ_p-χ_f)，代入(4)式可得到F_m∝H₀ 在提高磁场梯度有限的情况下提高磁场强度同样可以满足要求。超导技术实用化后，可提供的磁场强度大大增加，这使弱磁性颗粒分离成为可能。超导磁分离技术出现以前，由于场强的限制，水处理时一般水流速度较低，雷诺系数亦较小。众所周知，超导磁体的基本特性是可在大的工作空间内产生强磁场，而且耗能少。用在磁分离中可分选弱磁性和微细颗粒的矿物，或者使磁分离装置在高流速下运行，以提高处理量等。超导磁体制备和磁种是现有中的技术，可以方便地从商业产品得到。

简而言之，超导高梯度磁分离单元40的基本工作原理为：先在原水中加入磁种31，磁种31与原水1中的污染物结合并在凝絮剂32的作用下体积增大，形成以磁种31为核的浆团。其中部分大颗粒团会直接沉淀，其余废液通过超导高梯度磁分离单元40中的超导磁体，强磁场产生的磁力将这些浆团吸附到多重金属筛网，通过筛网的连续更换流程达到连续净化原水1的目的。最后磁种31及吸附的污染物被分离得到污染物和水，污染物中的磁种31可回收利用。实现原水磁分离包含两方面工作，一是超导磁体，二是磁种。

在本实施例中，水在沉淀池43中沉淀出污染物41，然后再将污染物41集中输送到污染物收集装置42中，同时，经过沉淀后的水流经设置有超导高梯度磁分离单元40的位置时，超导高梯度磁分离单元40将包裹有磁种31(已经吸附有无磁性或弱磁性的污染物)的污染物41从水中分离出来，将其输送到污染物收集装置42中，在输送的过程中，磁种31从污染物41中分离出来并且将磁种31输送到磁种收集装置33中，实现磁种31回收利用的目的。

5.经过沉淀装置4的水进入过滤装置5中，过滤在水处理上一般称为二级处理，通常是设于沉淀或澄清、气浮等一级设施之后，是指以石英砂等粒状滤料层截流水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。过滤的功效，不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随浊度的降低而被去除。即使残留于滤后水中的细菌、病毒等在失去浑浊物保护或依附时，在滤后消毒过程中也将容易被杀灭，为滤后消毒创造了条件。在生活饮用水的净化工艺中，有时沉淀池或澄清池可以省略(一般是源水浊度在150NTU以下时)，但过滤是不可少的，它是保证生活饮用水卫生安全的重要措施。

本实施例中的过滤装置5是用不同天然石料材料组合成的过滤***，通过由传统滤池组成的天然石料过滤***，在滤池中放入各种吸附过滤消毒物质(如各种天然及人工改性的火山岩、活性炭、木鱼石、石英石等)把经过絮凝、沉淀***处理过的水进行进一步吸附过滤，将水体中存在的氨氮、抗生素、激素、农药残存和无机盐及各种对人体有害的重金属离子吸附过滤掉。

优选的，在本实施例中还加入了微量元素调节装置6，微量元素调节装置6包括第二罐体，第二罐体内包括由不同天然石料材料组合成的微量元素调节***，通过由第二罐体承载的各种天然石料(如麦饭石、电气石、木鱼石、大理石等)提升水中对人体有益的微量元素(如偏硅酸、锂、锶、钾等)，同时可以调整水中影响人体健康的元素(如影响硬度的钙、镁等)，数值高了可以降低低了可以提升。

6.经过上述处理过的自来水最后进入消毒装置7，消灭水中的有毒细菌，为保证人体的健康，防止水中疾病的传播，生活饮用水中不应含有致病微生物，其中主要是细菌性和病毒性病原微生物。我国生活饮用水卫生标准规定细菌总数不超过个几，大肠菌群不超过个几。消毒杀菌技术已成为给水处理中不可缺少的处理手段之一。

在本实施例中，消毒装置7包括第一罐体(图中未示出)，第二罐体设置有由银和铜(金属银铜或纳米银铜)与载银活性炭组成的强化消毒***。抑菌实验表明，载银活性炭对无菌水的抑菌效果不低于60天。进行连续过滤处理，出水水质均符合国标要求，使得水体中获得持久的消毒抑菌能力进入城市供水管网。

实施例2

在本实施例中，只有石墨烯过滤装置2与实施例1中不同，其他装置都采用与实施例1相同的配置，在此不再赘述。请参阅图5至图6，为本石墨烯过滤装置2的结构。石墨烯过滤装置2包括箱体、石墨烯过滤网23、集污排污装置24。箱体包括清水21箱和进水箱22。进水箱22设置进水口221，原水从进水口221流进石墨烯过滤装置2，清水箱21设置出水口211，经过石墨烯过滤装置2过滤的水，从出水口211流出。

优选的，进水口221设置在进水箱22的下半部分，出水口211设置在清水箱21的下半部分。石墨烯基金属网膜222为中空圆柱体形，中空圆柱体形的石墨烯基金属网膜222可旋转的设置在清水箱21内。

集污排污装置24包括设置在中空圆柱体形内部的锥形漏斗241和与锥形漏斗下方连接的排污管242,排污管242一直延伸至箱体外部，锥形漏斗241用于承接收集到的污染物，污染物通过排污管排走到外部。石墨烯过滤装置2还包括安装在清水箱21内部上方的反冲洗水管25，反冲洗水管25可以将沾附在石墨烯基金属网膜222内部的颗粒等污物冲进集污排污装置24的锥形漏斗241内，再通过排污管242冲洗走。

具体地说，进入石墨烯过滤装置2的地表水，从进水口221进入进水箱，然后地表水进入旋转的石墨烯基金属网膜222内，颗粒等吸附在石墨烯基金属网膜222上，同时，石墨烯基金属网膜222旋转，可以持续性地向反冲洗水管25提供水流，反冲洗水管25冲出的水对中空圆柱体形的石墨烯基金属网膜222进行喷射冲洗，把吸附在石墨烯基金属网膜222的颗粒冲进集污排污装置24的锥形漏斗241里面，然后经过排污管242排走，而经过处理的原水则进入清水箱21，通过出水口211流入下一单元。

经过水厂处理达到国家所要求的水质标准的水都需要通过复杂庞大的管网***才能输送到用户，其间管线长度可达数十千米甚至上千米水，在管网中的滞留时间可达数日，庞大的地下管网就如同一个大型的反应器。水在这样的反应器内发生着复杂的物理、化学、生物的变化。因此，常常会出现水厂出厂水水质完全符合国家标准，而用户投诉水质不合格，表现为浑浊、发黄、发红甚至发黑，这些特点都表明，水在管网输送过程中发生了二次污染。因此，需要在自来水供水管道上十千米至几十千米处安装多套水净化装置100(如图4所示)，从而保障从自来水厂出来到用户龙头末梢出水达到直饮健康水的水质要求。

由于本技术全部采用天然材料和纯物理方法，使自来水在制作工艺中完成了净化矿化成为含有人体所需的各种矿物质和微量元素的健康直饮水，使人们足不出户就能饮到真正安全健康的水。

综上所述，本发明提出了一种新型管网消毒概念，提供了一种新型的自来水制作工艺，运用了石墨烯新技术，有效的解决了小颗粒固形物和藻类对水体浊度的影响。同时，运用高梯度磁分离技术，提出了新型絮凝沉淀方法，同时还可以活化水体，为后续吸附过滤提高效率。通过新的絮凝、沉淀技术结合传统过滤池，减少了旧水厂改造的费用，从而达到提升水质同时减少投入的目的。而又采用新型的无氯消毒方式保障了出水达到直饮健康水的标准。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种自来水净化装置，其特征在于，包括依次连接的石墨烯过滤装置、絮凝装置、沉淀装置、过滤装置和消毒装置，所述絮凝装置包括磁种添加单元，所述沉淀装置包括超导高梯度磁分离单元，所述磁种添加单元用于向所述絮凝装置中加入磁种。

2.根据权利要求1所述的一种自来水净化装置，其特征在于，所述磁种为铁磁性粒子，所述磁种的表面包裹有改性覆膜，所述改性覆膜为纳米厚度的有机物。

3.根据权利要求2所述的一种自来水净化装置，其特征在于，所述改性覆膜为等离子有机聚合法制成的改性覆膜。

4.根据权利要求1所述的一种自来水净化装置，其特征在于，所述石墨烯过滤装置包括石墨烯基金属网膜。

5.根据权利要求1所述的一种自来水净化装置，其特征在于，

所述过滤装置包括天然石料过滤装置，所述天然石料包括火山岩、活性炭、木鱼石、石英石；

所述消毒装置包括第一罐体，所述第一罐体中设置有金属银和/或金属铜和/或载银活性炭。

6.根据权利要求5所述的一种自来水净化装置，其特征在于，所述金属银为纳米金属银，所述金属铜为纳米金属铜。

7.根据权利要求1所述的一种自来水净化装置，其特征在于，所述自来水净化***还包括微量元素调节装置，所述微量元素调节装置设置在所述过滤装置和所述消毒装置之间，所述微量元素调节装置包括第二罐体，所述第二罐体中设置有天然石料，所述天然石料包括麦饭石、电气石、木鱼石、大理石。

8.一种自来水净化方法，其特征在于，所述自来水净化方法包括下面的步骤：

S1.原水经过石墨烯过滤装置进行过滤；

S2.在S1步骤得到的水中加入絮凝剂和磁种；

S3.对S2得到的水进行搅拌，使得絮凝剂和磁种在水中充分混合，所述磁种用于使得水中本身无磁性的有害物质与磁种絮接形成磁种絮凝物；

S4.把S3得到的水进行沉淀，所述磁种絮凝物在超导高梯度磁分离器形成的磁场作用下形成沉淀，经过絮凝脱稳的悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来；

S5.把所述S4步骤得到的水过滤掉细小颗粒及有害物质；

S6.对S5中得到水进行灭菌。

9.根据权利要求8所述的一种自来水净化方法，其特征在于，在所述S5中包括以下的步骤：

S51.水经过天然石料过滤装置，所述天然石料过滤装置具有火山岩、活性炭、木鱼石、石英石，把经过絮凝、沉淀处理过的水进行进一步吸附过滤，将水体中存在的各种有害物质吸附过滤掉；

S52.水经过微量元素调节装置中的第二罐体，所述第二罐体中设置有麦饭石、电气石、木鱼石、大理石。

10.根据权利要求8所述的一种自来水净化方法，其特征在于，在所述S6中包括以下的步骤：

水经过消毒装置中的第一罐体，所述第一罐体中设置有金属银、金属铜、载银活性炭，对水进行进一步的消毒和抑菌。