本實用新型涉及一種飲用水處理方法及裝置，特別涉及一種去除天然礦泉水中鐵錳的方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今人們對飲用水的安全十分重視，會將地下水、自來水等經(jīng)過一系列的處理，生產(chǎn)成飲用純凈水產(chǎn)品后再行飲用，但是天然礦泉水由于其自身含豐富礦物質(zhì)的特殊性，無法使用與純凈水相同的工藝進行處理。天然水中存在離子形式的鐵和錳，若不經(jīng)去除，在產(chǎn)品長時間存放后可能會因為鐵錳元素價態(tài)的變化而使得產(chǎn)品中產(chǎn)生小黑點或者絮凝，影響產(chǎn)品的質(zhì)量問題和感官。

現(xiàn)有技術(shù)中，也有一些去除飲用水中鐵錳的裝置或方法。然而，在現(xiàn)有的飲用水除鐵錳技術(shù)中，往往只針對鐵錳含量較高的水去除效果較好。若原料水本身鐵錳含量較低，則有一定去除難度，且去除效果不明顯，即便去除也無法確保最終產(chǎn)品經(jīng)過長時間保存后不會出現(xiàn)小黑點和絮凝問題。

因此，如何設(shè)計一種去除飲用水中鐵錳的方法及裝置，使其可以克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，即成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種去除飲用水中鐵錳的裝置，使其可針對不同鐵錳含量的水均具有較好的鐵錳去除效果。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種去除飲用水中鐵錳的裝置，用于將一原水箱中的一原料水去除鐵錳并過濾為一飲用水后輸入至一灌裝機，該去除飲用水中鐵錳的裝置包括：

從該原水箱至該灌裝機依序配置的一第一過濾模塊、一第一紫外殺菌模塊、一氧氣曝氣模塊、一錳砂過濾模塊以及一超濾模塊；

其中，該氧氣曝氣模塊為一氧氣濃度60-100％的氧氣曝氣模塊，該錳砂過濾模塊中容置二氧化錳含量≥32％的錳砂。

其中，該原料水選自于天然礦泉水或地下水。當該原料水為天然礦泉水時，過濾后得到的該飲用水為一飲用礦泉水。該原料水無異臭，無異味，渾濁度≤5NTU，色度≤15度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。

其中，當該原料水符合上述標準時，可以將該原料水直接輸入第一過濾模塊中開始過濾，而當該原料水水質(zhì)不佳，不能滿足上述標準時，為了延長本實用新型裝置各個模塊的壽命，本實用新型還可以進一步包括：一前置過濾模塊，設(shè)置于該第一過濾模塊之前(即該原水箱及該第一過濾模塊之間)，該前置過濾模塊為一過濾孔徑小于等于200μm的過濾模塊。較佳的，該前置過濾模塊為一過濾孔徑小于等于200μm的自清洗過濾器。該前置過濾模塊可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體中較大的懸浮物、顆粒物等，降低濁度，凈化水質(zhì)。當然，除該前置過濾模塊外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實際情況在該第一過濾模塊之前添加其他過濾模塊，如過濾孔徑更大的粗濾模塊、有吸附功能的活性炭過濾模塊等，本實用新型并不限制該些模塊的添加。

其中，該第一過濾模塊為一過濾孔徑小于等于100μm的過濾模塊。較佳的，該第一過濾模塊為一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。該第一過濾模塊可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體懸浮物、顆粒物，降低濁度，凈化水質(zhì)，減少系統(tǒng)污垢、菌藻、銹蝕等產(chǎn)生，以凈化水質(zhì)及保護系統(tǒng)其他設(shè)備正常工作。

其中，該第一紫外殺菌模塊為紫外線波長200-280nm的紫外殺菌模塊。紫外線波長較佳為265nm。該第一紫外殺菌模塊的劑量控制在40-120mj/cm²(即，中壓劑量為120mj/cm²，低壓劑量為40mj/cm²)。該第一紫外殺菌模塊可以采用紫外燈或者其他紫外設(shè)備，在使用時，整個紫外殺菌步驟中均需保證紫外設(shè)備正常開啟。該第一紫外殺菌模塊以UVC的作用來破壞細菌的DNA，以此進行消毒滅菌，減小從原料水中帶入的微生物數(shù)量，避免后續(xù)步驟中微生物的滋生。經(jīng)過該第一紫外殺菌模塊后，出水菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

其中，經(jīng)過該第一過濾模塊及該第一紫外殺菌模塊后，出水的水質(zhì)如下：無異臭，無異味，存在極少量天然礦鹽沉淀，但無異物，電導率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之間，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，渾濁度≤3NTU，色度≤10度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。

其中，該氧氣曝氣模塊為一氧氣濃度60-100％的氧氣曝氣模塊，較佳為氧氣濃度≥80％的氧氣曝氣模塊，該錳砂過濾模塊中容置二氧化錳含量≥32％的錳砂。該氧氣曝氣模塊于使用時，保證40-70min的曝氣時間，以達到較佳的效果，其中60min的曝氣時間為更佳的選擇。經(jīng)過該氧氣曝氣模塊后，出水的菌落總數(shù)≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再進一步經(jīng)過該錳砂過濾模塊后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。

在現(xiàn)有的飲用水除鐵錳工藝裝置中，通常只針對鐵錳含量高的水有較好的去除效果。若水中鐵錳含量低，則很難去除，即使去除，也難以保證去除完全，產(chǎn)品仍有可能在放置幾個月以后出現(xiàn)小黑點和絮凝問題。因為水體中的錳原為可溶性錳，隨著錳元素的多價位變化會形成可溶性鹽，使其變得難以去除。針對這一問題，本實用新型特意設(shè)計了一種去除飲用水(特別是天然礦泉水)中鐵錳的方法及裝置，可防止出現(xiàn)由于錳元素的多價位變化而形成可溶性鹽無法除去的問題，去除大部分鐵錳后，可避免產(chǎn)品中小黑點的產(chǎn)生及未來經(jīng)過若干月份之后，產(chǎn)品中未除盡的可溶性錳經(jīng)過長時間氧化等化學作用出現(xiàn)黃色絮凝的問題。

本實用新型的該氧氣曝氣模塊及該錳砂過濾模塊，其作用原理如下：

本實用新型采用了曝氣氧化，錳砂催化、吸附、過濾的除鐵除錳原理，利用曝氣裝置將氧氣溶于水中，進而將水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再結(jié)合天然錳砂的催化、吸附、過濾將水中鐵錳離子去除。

鐵錳氧化反應(yīng)式如下：

鐵氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

錳氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本實用新型不僅對于高鐵錳含量的原水去除效率明顯，且針對進水存在一定鐵錳含量，含量又不是過高的原水同樣去除效果明顯，例如對含鐵量≤300ppb，含錳量≤30ppb的原水，經(jīng)過該套工藝后可將錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。因此，除了除鐵錳效果好以外，本實用新型還有廣闊的適用范圍，既可以適用于高鐵錳含量水中鐵錳的去除，也可以適用于低鐵錳含量水中鐵錳的去除。

其中，該超濾模塊為截留分子量大于等于10000道爾頓的超濾模塊。較佳的，該超濾模塊為截留分子量10000-100000道爾頓的超濾模塊。對于超濾模塊而言，截留分子量越小截留效果更佳，但是若設(shè)置截留分子量過小，也會降低超濾模塊的壽命(超濾膜需要更頻繁的更換)，因此，綜合考慮成本及過濾效果，更佳的，該超濾模塊為截留分子量50000-80000道爾頓的超濾模塊。該超濾模塊由親水性改性材料制成，采用外壓式過濾，可以截留水中的懸浮物、膠體、細菌、細微雜質(zhì)及大分子有機物(如大腸菌群和膠體硅等)。經(jīng)過該超濾模塊后，出水濁度＜0.3NTU，菌落總數(shù)≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。該超濾模塊為錯流過濾超濾模塊，包括一下部進水口，一中部分離介質(zhì)，一上部中心出水口和一上部側(cè)面出水口。該下部進水口用于輸入錳砂過濾模塊排出的水；該中部分離介質(zhì)用于進行超濾操作，其可以為中空纖維(例如孔徑在1.5納米到0.2微米的膜管)；該上部中心出水口產(chǎn)出過濾后的水，并將其輸入灌裝機中；該上部側(cè)面出水口用于排掉濃水。該超濾模塊設(shè)定至少每1小時反洗一次，并且，當壓力固定而產(chǎn)水量下降10％或產(chǎn)水量固定而進產(chǎn)水壓差上升15％時，進行加藥反洗。具體而言，該超濾模塊在運行一段時間后，水中的雜質(zhì)被截留在超濾的每根膜絲內(nèi)，系統(tǒng)由PLC控制自動進行正沖和反洗，把超濾膜內(nèi)的雜質(zhì)沖洗掉。再經(jīng)過若干次普通反洗后，系統(tǒng)會進行化學加強反洗，把膜內(nèi)的雜質(zhì)徹底洗掉。

其中，于該超濾模塊及該錳砂過濾模塊之間，還包括一超濾保護模塊，該超濾保護模塊包括順序連接的一第二過濾模塊，一第二紫外殺菌模塊及一第三過濾模塊。該第二過濾模塊為過濾孔徑小于等于100μm的過濾模塊，較佳的，該第二過濾模塊為一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器；該第二紫外殺菌模塊為紫外線波長200-280nm的紫外殺菌模塊，紫外線波長較佳為265nm；該第三過濾模塊為過濾孔徑小于等于100μm的過濾模塊，較佳的，該第三過濾模塊為一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。在經(jīng)過錳砂過濾模塊后，先經(jīng)過第二過濾模塊、第二紫外殺菌模塊及第三過濾模塊后再進入超濾，由此實現(xiàn)對超濾模塊的保護：第二過濾模塊主要用于除去錳砂過濾后帶入的顆粒雜質(zhì)，第二紫外殺菌模塊進一步去除水體中經(jīng)過錳砂過濾后帶入的微生物，防止微生物被超濾截留后留在超濾膜上滋生，第三過濾模塊進一步去除水體中的顆粒雜質(zhì)，以此達到保護后續(xù)超濾濾膜過濾元件的目的。

其中，于該超濾模塊及該灌裝機之間，還包括順序連接的一第三紫外殺菌模塊、一臭氧殺菌模塊及一終端過濾模塊(終端過濾組合模塊)。該第三紫外殺菌模塊為紫外線波長200-280nm的紫外殺菌模塊，紫外線波長較佳為265nm；該臭氧殺菌模塊為臭氧濃度0.3±0.1ppm的臭氧殺菌模塊；該終端過濾模塊為過濾孔徑小于等于0.2μm的過濾模塊。在超濾模塊后，再經(jīng)過第三紫外殺菌模塊、臭氧殺菌模塊及終端過濾模塊后再進入灌裝機，可以更好的保證最終產(chǎn)品質(zhì)量：該第三紫外殺菌模塊的作用同樣為減少水體中微生物含量，特別的，還可以降低后續(xù)臭氧的使用濃度，防止由于臭氧濃度過高而導致溴酸鹽含量超標；該臭氧殺菌模塊中的臭氧以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)殺菌作用，臭氧能與細菌細胞壁脂類的雙鍵反應(yīng)，穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致細菌死亡，臭氧殺菌后，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣，不會對人體造成傷害；終端過濾模塊采用耐臭氧過濾材質(zhì)的除菌濾芯，濾除孔徑大于0.2μm的細小雜質(zhì)及微生物，進一步確保產(chǎn)品中無菌及最終水質(zhì)的純凈、安全。具體而言，在終端過濾模塊中，過濾器主要由2部分組成，過濾器罐體及過濾元件。該過濾為死端過濾(一進一出)，裝在灌裝機前，以防止微小固體顆粒(大于0.2μm)及微生物進入到產(chǎn)品中，濾芯采用PTFE材質(zhì)的耐臭氧除菌濾芯，確保最后一道過濾的安全性，保證最終產(chǎn)品飲用水(飲用礦泉水)質(zhì)量。

本實用新型還提供一種去除飲用水中鐵錳的方法，用于將一原水箱中的一原料水去除鐵錳并過濾為一飲用水后輸入至一灌裝機，該去除飲用水中鐵錳的方法包括如下步驟：

1)從該原水箱中輸出該原料水并進行一第一過濾步驟；

2)對步驟1)的產(chǎn)水進行一第一紫外殺菌步驟；

3)對步驟2)的產(chǎn)水進行一氧氣曝氣步驟；

4)對步驟3)的產(chǎn)水進行一錳砂過濾步驟：

5)對步驟4)的產(chǎn)水進行一超濾步驟，得到該飲用水；

6)將該飲用水排至該灌裝機；

其中，該氧氣曝氣步驟中的曝氣時間為40-70min，氧氣濃度為60-100％；該錳砂過濾步驟中使用二氧化錳含量≥32％的錳沙作為過濾介質(zhì)。

其中，該原料水選自于天然礦泉水或地下水。當該原料水為天然礦泉水時，過濾后得到的該飲用水為一飲用礦泉水。該原料水無異臭，無異味，渾濁度≤5NTU，色度≤15度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。

其中，當該原料水符合上述標準時，可以對該原料水直接進行第一過濾步驟，而當該原料水水質(zhì)不佳，不能滿足上述標準時，為了延長本實用新型的方式所使用的裝置中后續(xù)各個模塊的壽命，本實用新型還可以進一步包括：一前置過濾步驟，設(shè)置于該第一過濾步驟之前(即從該原水箱輸出原料水后，先進行一前置過濾步驟，再進行該第一過濾步驟)，該前置過濾步驟的過濾孔徑小于等于200μm。較佳的，該前置過濾步驟可以采用一過濾孔徑小于等于200μm的自清洗過濾器。該前置過濾步驟中，可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體中較大的懸浮物、顆粒物等，降低濁度，凈化水質(zhì)。當然，除該前置過濾步驟外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實際情況在該第一過濾步驟之前添加其他過濾步驟，如過濾孔徑更大的粗濾步驟、有吸附功能的活性炭過濾步驟等，本實用新型并不限制該些步驟的添加。

其中，該第一過濾步驟的過濾孔徑小于等于100μm。較佳的，該第一過濾步驟可以采用一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。該第一過濾步驟可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體懸浮物、顆粒物，降低濁度，凈化水質(zhì)，減少系統(tǒng)污垢、菌藻、銹蝕等產(chǎn)生，以凈化水質(zhì)及保護系統(tǒng)其他設(shè)備正常工作。

其中，該第一紫外殺菌步驟采用波長200-280nm的紫外線。較佳為265nm的紫外線。其中，該第一紫外殺菌步驟的劑量控制在40-120mj/cm²(即，中壓劑量為120mj/cm²，低壓劑量為40mj/cm²)。該第一紫外殺菌步驟可以采用紫外燈或者其他紫外設(shè)備，在使用時，整個紫外殺菌步驟中均需保證紫外設(shè)備正常開啟。該第一紫外殺菌步驟以UVC的作用來破壞細菌的DNA，以此進行消毒滅菌，減小從原料水中帶入的微生物數(shù)量，避免后續(xù)步驟中微生物的滋生。經(jīng)過該第一紫外殺菌步驟后，出水菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

其中，經(jīng)過該第一過濾步驟及該第一紫外殺菌步驟后，出水(即步驟2的出水)的水質(zhì)如下：無異臭，無異味，存在極少量天然礦鹽沉淀，但無異物，電導率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之間，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，渾濁度≤3NTU，色度≤10度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。

其中，該氧氣曝氣步驟中的曝氣時間為40-70min，在一較佳實施例中為60min；該氧氣曝氣步驟中所使用的氧氣濃度為60-100％，較佳的，氧氣濃度為≥80％；該錳砂過濾步驟中使用二氧化錳含量≥32％的錳沙作為過濾介質(zhì)，上述的具體條件設(shè)置為本實用新型為了保證除鐵錳效果的特意設(shè)計，可以達到較佳的除鐵錳效果。經(jīng)過該氧氣曝氣步驟后，出水的菌落總數(shù)≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再進一步經(jīng)過該錳砂過濾步驟后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。

在現(xiàn)有的飲用水除鐵錳工藝裝置中，通常只針對鐵錳含量高的水有較好的去除效果。若水中鐵錳含量低，則很難去除，即使去除，也難以保證去除完全，產(chǎn)品仍有可能在放置幾個月以后出現(xiàn)小黑點和絮凝問題。因為水體中的錳原為可溶性錳，隨著錳元素的多價位變化會形成可溶性鹽，使其變得難以去除。針對這一問題，本實用新型特意設(shè)計了一種去除飲用水(特別是天然礦泉水)中鐵錳的方法及裝置，可防止出現(xiàn)由于錳元素的多價位變化而形成可溶性鹽無法除去的問題，去除大部分鐵錳后，可避免產(chǎn)品中小黑點的產(chǎn)生及未來經(jīng)過若干月份之后，產(chǎn)品中未除盡的可溶性錳經(jīng)過長時間氧化等化學作用出現(xiàn)黃色絮凝的問題。

本實用新型的該氧氣曝氣步驟及該錳砂過濾步驟，其作用原理如下：

本實用新型采用了曝氣氧化，錳砂催化、吸附、過濾的除鐵除錳原理，利用曝氣裝置將氧氣溶于水中，進而將水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再結(jié)合天然錳砂的催化、吸附、過濾將水中鐵錳離子去除。

鐵錳氧化反應(yīng)式如下：

鐵氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

錳氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本實用新型不僅對于高鐵錳含量的原水去除效率明顯，且針對進水存在一定鐵錳含量，含量又不是過高的原水同樣去除效果明顯，例如對含鐵量≤300ppb，含錳量≤30ppb的原水，經(jīng)過該套工藝后可將錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。因此，除了除鐵錳效果好以外，本實用新型還有廣闊的適用范圍，既可以適用于高鐵錳含量水中鐵錳的去除，也可以適用于低鐵錳含量水中鐵錳的去除。

其中，該超濾步驟的截留分子量大于等于10000道爾頓。較佳的，該超濾步驟的截留分子量為10000-100000道爾頓。對于超濾模塊而言，截留分子量越小截留效果更佳，但是若設(shè)置截留分子量過小，也會降低超濾模塊的壽命(超濾膜需要更頻繁的更換)，因此，綜合考慮成本及過濾效果，更佳的，該超濾步驟的截留分子量為50000-80000道爾頓。該超濾步驟可以截留水中的懸浮物、膠體、細菌、細微雜質(zhì)及大分子有機物(如大腸菌群和膠體硅等)，經(jīng)過該超濾步驟后，出水濁度＜0.3NTU，菌落總數(shù)≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。該超濾步驟可以采用一超濾模塊來進行。該超濾模塊由親水性改性材料制成，采用外壓式過濾。具體而言，該超濾模塊為錯流過濾超濾模塊，包括一下部進水口，一中部分離介質(zhì)，一上部中心出水口和一上部側(cè)面出水口。該下部進水口用于輸入錳砂過濾模塊排出的水；該中部分離介質(zhì)用于進行超濾操作，其可以為中空纖維(例如孔徑在1.5納米到0.2微米的膜管)；該上部中心出水口產(chǎn)出過濾后的水，并將其輸入灌裝機中；該上部側(cè)面出水口用于排掉濃水。其中，該超濾步驟中至少每1小時進行一次反洗，并且，當壓力固定而產(chǎn)水量下降10％或產(chǎn)水量固定而進產(chǎn)水壓差上升15％時，進行加藥反洗。具體而言，該超濾步驟使用的超濾模塊在運行一段時間后，水中的雜質(zhì)被截留在超濾的每根膜絲內(nèi)，系統(tǒng)由PLC控制自動進行正沖和反洗，把超濾膜內(nèi)的雜質(zhì)沖洗掉。再經(jīng)過若干次普通反洗后，系統(tǒng)會進行化學加強反洗，把膜內(nèi)的雜質(zhì)徹底洗掉。

其中，于該超濾步驟及該錳砂過濾步驟之間，還包括一超濾保護步驟，該超濾保護步驟包括順序進行的一第二過濾步驟，一第二紫外殺菌步驟及一第三過濾步驟。該第二過濾步驟的過濾孔徑小于等于100μm，較佳的，該第二過濾步驟采用一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器；該第二紫外殺菌步驟采用波長200-280nm的紫外線，較佳為265nm的紫外線；該第三過濾步驟的過濾孔徑小于等于100μm，較佳的，該第三過濾步驟采用一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。在經(jīng)過錳砂過濾步驟后，先經(jīng)過第二過濾步驟、第二紫外殺菌步驟及第三過濾步驟后再進入超濾步驟，由此實現(xiàn)對超濾步驟中裝置元件的保護：第二過濾步驟主要用于除去錳砂過濾后帶入的顆粒雜質(zhì)，第二紫外殺菌步驟進一步去除水體中經(jīng)過錳砂過濾后帶入的微生物，防止微生物被超濾截留后留在超濾膜上滋生，第三過濾步驟進一步去除水體中的顆粒雜質(zhì)，以此達到保護后續(xù)超濾濾膜過濾元件的目的。

其中，于該超濾步驟后，將該飲用水排至該灌裝機之前還包括順序進行的一第三紫外殺菌步驟、一臭氧殺菌步驟及一終端過濾步驟。該第三紫外殺菌步驟采用波長200-280nm的紫外線，較佳為265nm的紫外線；該臭氧殺菌步驟采用濃度0.3±0.1ppm的臭氧；該終端過濾步驟的過濾孔徑小于等于0.2μm。在超濾步驟后，再經(jīng)過第三紫外殺菌步驟、臭氧殺菌步驟及終端過濾步驟后再進入灌裝機，可以更好的保證最終產(chǎn)品質(zhì)量：該第三紫外殺菌步驟的作用同樣為減少水體中微生物含量，特別的，還可以降低后續(xù)臭氧的使用濃度，防止由于臭氧濃度過高而導致溴酸鹽含量超標；該臭氧殺菌步驟中的臭氧以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)殺菌作用，臭氧能與細菌細胞壁脂類的雙鍵反應(yīng)，穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致細菌死亡，臭氧殺菌后，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣，不會對人體造成傷害；終端過濾步驟采用耐臭氧過濾材質(zhì)的除菌濾芯，濾除孔徑大于0.2μm的細小雜質(zhì)及微生物，進一步確保產(chǎn)品中無菌及最終水質(zhì)的純凈、安全。具體而言，在終端過濾步驟采用的過濾器主要由2部分組成，過濾器罐體及過濾元件。該過濾為死端過濾(一進一出)，裝在灌裝機前，以防止微小固體顆粒(大于0.2μm)及微生物進入到產(chǎn)品中，濾芯采用PTFE材質(zhì)的耐臭氧除菌濾芯，確保最后一道過濾的安全性，保證最終產(chǎn)品飲用水(飲用礦泉水)質(zhì)量。

其中，本實用新型的去除飲用水中鐵錳的方法，可以使用如上所述的去除飲用水中鐵錳的裝置來進行。

以上所述的，為本實用新型一較佳實施方式所提供的去除飲用水中鐵錳的方法及裝置，其中提供了一套完整的飲用水生產(chǎn)方法裝置，可直接整套使用。但需要特別指出的是，本實用新型氧氣曝氣+錳砂過濾模塊(步驟)，并非限制于結(jié)合上述方法中才可以使用，也可以結(jié)合于其他的現(xiàn)有技術(shù)中的飲用水生產(chǎn)方法和裝置中，使其具有額外的更優(yōu)的去除鐵錳效果。

基于此，本實用新型還提供一種去除飲用水中鐵錳的裝置，設(shè)置于一飲用水生產(chǎn)線上，該去除飲用水中鐵錳的裝置包括：

順序連接的一氧氣曝氣模塊及一錳砂過濾模塊；

其中，該氧氣曝氣模塊為一氧氣濃度60～100％的氧氣曝氣模塊，該錳砂過濾模塊中容置二氧化錳含量≥32％的錳砂。

其中，該氧氣曝氣模塊為一氧氣濃度≥80％的氧氣曝氣模塊。

該氧氣曝氣模塊于使用時，保證40-70min的曝氣時間，可以達到較佳的效果。更佳為60min的曝氣時間。經(jīng)過該氧氣曝氣模塊和該錳砂過濾模塊后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。

該飲用水生產(chǎn)線可以包括過濾模塊、紫外殺菌模塊、超濾模塊及臭氧殺菌模塊等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況設(shè)置本實用新型的該去除飲用水中鐵錳的裝置(即該氧氣曝氣模塊與該錳砂過濾模塊的組合)的具體位置。例如，可以設(shè)置在紫外殺菌模塊之后與超濾模塊之前，但不作為限定。較佳的，在原料水輸入該氧氣曝氣模塊及該錳砂過濾模塊之前，最好已經(jīng)進行了初步的過濾與紫外殺菌，過濾了100μm以上的雜質(zhì)以及使菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免過高的細菌霉菌在氧氣曝氣環(huán)節(jié)額外消耗氧氣，以及過多的雜質(zhì)對錳沙過濾模塊造成堵塞。

基于此，本實用新型還提供一種去除飲用水中鐵錳的方法，用于一飲用水生產(chǎn)線上，該去除飲用水中鐵錳的方法包括：

順序進行的一氧氣曝氣步驟及一錳砂過濾步驟；

其中，該氧氣曝氣步驟中的曝氣時間為40-70min，氧氣濃度為60～100％；該錳砂過濾步驟中使用二氧化錳含量≥32％的錳沙作為過濾介質(zhì)。

其中，該氧氣曝氣步驟中曝氣時間為60min，氧氣濃度為≥80％。

經(jīng)過該氧氣曝氣步驟和該錳砂過濾步驟后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。該飲用水生產(chǎn)線中的生產(chǎn)步驟，可以包括過濾步驟、紫外殺菌步驟、超濾步驟及臭氧殺菌步驟等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況設(shè)置本實用新型的該去除飲用水中鐵錳的方法(即該氧氣曝氣步驟與該錳砂過濾模塊的步驟)的具體使用位置，設(shè)置于上述的某兩個步驟之間。例如，可以設(shè)置在紫外殺菌步驟之后與超濾步驟之前，但不作為限定。較佳的，在原料水進行該氧氣曝氣步驟及該錳砂過濾步驟之前，最好已經(jīng)進行了初步的過濾與紫外殺菌，過濾了100μm以上的雜質(zhì)以及使菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免過高的細菌霉菌在氧氣曝氣環(huán)節(jié)額外消耗氧氣，以及過多的雜質(zhì)對錳沙過濾步驟中的過濾模塊造成堵塞。

其中，本實用新型的去除飲用水中鐵錳的方法，可以使用如上所述的去除飲用水中鐵錳的裝置來進行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型操作簡單，不僅可用于去除鐵錳含量較高的原水，亦可適用于去除存在一定鐵錳含量卻又不是很高的水質(zhì)。對含鐵量≤300ppb，含錳量≤30ppb的原水經(jīng)過濾后，可使最終產(chǎn)品中的鐵含量≤10ppb，錳含量≤7ppb，經(jīng)比對驗證，該鐵錳含量(鐵10ppb，錳7ppb)是防止產(chǎn)品出現(xiàn)黃色絮凝的臨界點。本實用新型的最終產(chǎn)品飲用水(礦泉水)可以達到如下品質(zhì)：色度≤10度，并不呈現(xiàn)其他異色；濁度≤1NTU，無正常視力可見外來異物，且使用0.45μm濾膜進行抽濾后，膜片上無小黑點；pH在5.0-7.0之間，電導率100-450μs/cm，TDS＜350mg/L，臭氧殘余24h后為0mg/L；鐵＜0.01mg/L，錳＜0.007mg/L，溴酸鹽＜0.008mg/L，菌落總數(shù)為0CFU/100mL，霉菌和酵母為0CFU/100mL，大腸菌群為0CFU/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。

附圖說明

圖1為本實用新型一較佳實施方式所提供的去除飲用水中鐵錳的裝置的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；

圖2為本實用新型另一較佳實施方式所提供的去除飲用水中鐵錳的裝置的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；

圖2a為本實用新型的去除飲用水中鐵錳的裝置中超濾保護模塊的細部模塊示意圖；

圖2b為本實用新型的去除飲用水中鐵錳的裝置中終端過濾組合模塊的細部模塊示意圖；

圖3為本實用新型再一較佳實施方式所提供的去除飲用水中鐵錳的裝置的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；

其中，附圖標記：

1 原水箱

2 灌裝機

3、3a 去除飲用水中鐵錳的裝置

31 第一過濾模塊

310 前置過濾模塊

32 第一紫外殺菌模塊

33、33a 氧氣曝氣模塊

34、34a 錳砂過濾模塊

35 超濾模塊

350 超濾保護模塊

3501 第二過濾模塊

3502 第二紫外殺菌模塊

3503 第三過濾模塊

36 終端過濾組合模塊

361 第三紫外殺菌模塊

362 臭氧殺菌模塊

363 終端過濾模塊

具體實施方式

為能說清楚本實用新型的技術(shù)特點，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚的了解本實用新型的結(jié)構(gòu)、特點、使用方式及技術(shù)效果，下面通過具體實施方式，并結(jié)合附圖，對本實用新型的方案進行闡述。但以下所述僅為例示說明之用，并不作為本實用新型的限制。

首先請參考圖1，為針對不同鐵錳含量的水均具有較好的鐵錳去除效果，本實用新型提供一種去除飲用水中鐵錳的裝置3，用于將一原水箱1中的一原料水去除鐵錳并過濾為一飲用水后輸入至一灌裝機2，該去除飲用水中鐵錳的裝置3包括：

從該原水箱1至該灌裝機2依序配置的一第一過濾模塊31、一第一紫外殺菌模塊32、一氧氣曝氣模塊33、一錳砂過濾模塊34以及一超濾模塊35；

其中，該氧氣曝氣模塊33為一氧氣濃度60-100％的氧氣曝氣模塊，該錳砂過濾模塊34中容置二氧化錳含量≥32％的錳砂。

該原料水選自于天然礦泉水或地下水(當原料水為天然礦泉水時，過濾后的飲用水為飲用礦泉水)，無異臭，無異味，渾濁度≤5NTU，色度≤15度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。當該原料水符合上述標準時，可以將該原料水直接輸入第一過濾模塊31中開始過濾。

而當該原料水水質(zhì)不佳，不能滿足上述標準時，為了延長本實用新型裝置各個模塊的壽命，請參考圖2，本實用新型還可以進一步包括：一前置過濾模塊310，設(shè)置于該第一過濾模塊31之前(即該原水箱1及該第一過濾模塊31之間)，該前置過濾模塊310為一過濾孔徑小于等于200μm的過濾模塊。較佳的，該前置過濾模塊310為一過濾孔徑小于等于200μm的自清洗過濾器。該前置過濾模塊310可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體中較大的懸浮物、顆粒物等，降低濁度，凈化水質(zhì)。當然，除該前置過濾模塊310外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實際情況在該第一過濾模塊31之前添加其他過濾模塊，如過濾孔徑更大的粗濾模塊、有吸附功能的活性炭過濾模塊等，本實用新型并不限制該些模塊的添加。

請同時參考圖1、圖2，該第一過濾模塊31為一過濾孔徑小于等于100μm的過濾模塊。較佳的，該第一過濾模塊31為一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。該第一過濾模塊31可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體懸浮物、顆粒物，降低濁度，凈化水質(zhì)，減少系統(tǒng)污垢、菌藻、銹蝕等產(chǎn)生，以凈化水質(zhì)及保護系統(tǒng)其他設(shè)備正常工作。

該第一紫外殺菌模塊32為紫外線波長200-280nm的紫外殺菌模塊。紫外線波長較佳為265nm。該第一紫外殺菌模塊32的劑量控制在40-120mj/cm²(即，中壓劑量為120mj/cm²，低壓劑量為40mj/cm²)。該第一紫外殺菌模塊32可以采用紫外燈或者其他紫外設(shè)備，在使用時，整個紫外殺菌步驟中均需保證紫外設(shè)備正常開啟。該第一紫外殺菌模塊32以UVC的作用來破壞細菌的DNA，以此進行消毒滅菌，減小從原料水中帶入的微生物數(shù)量，避免后續(xù)步驟中微生物的滋生。經(jīng)過該第一紫外殺菌模塊后，出水菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

經(jīng)過該第一過濾模塊31及該第一紫外殺菌模塊32后，出水的水質(zhì)如下：無異臭，無異味，存在極少量天然礦鹽沉淀，但無異物，電導率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之間，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，渾濁度≤3NTU，色度≤10度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。

該氧氣曝氣模塊33及該錳砂過濾模塊34的設(shè)置為本實用新型的關(guān)鍵所在，具體如下：

該氧氣曝氣模塊33為一氧氣濃度60-100％的氧氣曝氣模塊，較佳為氧氣濃度≥80％的氧氣曝氣模塊，該錳砂過濾模塊34中容置二氧化錳含量≥32％的錳砂。該氧氣曝氣模塊33于使用時，保證40-70min的曝氣時間，可以達到較佳的效果，更佳為60min的曝氣時間。經(jīng)過該氧氣曝氣模塊33后，出水的菌落總數(shù)≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再進一步經(jīng)過該錳砂過濾模塊34后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。

在現(xiàn)有的飲用水除鐵錳工藝裝置中，通常只針對鐵錳含量高的水有較好的去除效果。若水中鐵錳含量低，則很難去除，即使去除，也難以保證去除完全，產(chǎn)品仍有可能在放置幾個月以后出現(xiàn)小黑點和絮凝問題。因為水體中的錳原為可溶性錳，隨著錳元素的多價位變化會形成可溶性鹽，使其變得難以去除。針對這一問題，本實用新型特意設(shè)計了一種去除飲用水(特別是天然礦泉水)中鐵錳的方法及裝置，可防止出現(xiàn)由于錳元素的多價位變化而形成可溶性鹽無法除去的問題，去除大部分鐵錳后，可避免產(chǎn)品中小黑點的產(chǎn)生及未來經(jīng)過若干月份之后，產(chǎn)品中未除盡的可溶性錳經(jīng)過長時間氧化等化學作用出現(xiàn)黃色絮凝的問題。

本實用新型的該氧氣曝氣模塊33及該錳砂過濾模塊34，其作用原理如下：

本實用新型采用了曝氣氧化，錳砂催化、吸附、過濾的除鐵除錳原理，利用曝氣裝置將氧氣溶于水中，進而將水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再結(jié)合天然錳砂的催化、吸附、過濾將水中鐵錳離子去除。

鐵錳氧化反應(yīng)式如下：

鐵氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

錳氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本實用新型不僅對于高鐵錳含量的原水去除效率明顯，且針對進水存在一定鐵錳含量，含量又不是過高的原水同樣去除效果明顯，例如對含鐵量≤300ppb，含錳量≤30ppb的原水，經(jīng)過該套工藝后可將錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。因此，除了除鐵錳效果好以外，本實用新型還有廣闊的適用范圍，既可以適用于高鐵錳含量水中鐵錳的去除，也可以適用于低鐵錳含量水中鐵錳的去除。

請續(xù)參考圖1、圖2。該超濾模塊35為截留分子量大于等于10000道爾頓的超濾模塊。較佳的，該超濾模塊35為截留分子量10000-100000道爾頓的超濾模塊。更佳的，該超濾模塊35為截留分子量50000-80000道爾頓的超濾模塊。該超濾模塊35由親水性改性材料制成，采用外壓式過濾，可以截留水中的懸浮物、膠體、細菌、細微雜質(zhì)及大分子有機物(如大腸菌群和膠體硅等)。經(jīng)過該超濾模塊35后，出水濁度＜0.3NTU，菌落總數(shù)≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。該超濾模塊35為錯流過濾超濾模塊，包括一下部進水口，一中部分離介質(zhì)，一上部中心出水口和一上部側(cè)面出水口。該下部進水口用于輸入錳砂過濾模塊排出的水；該中部分離介質(zhì)用于進行超濾操作，其可以為中空纖維(例如孔徑在1.5納米到0.2微米的膜管)；該上部中心出水口產(chǎn)出過濾后的水，并將其輸入灌裝機中；該上部側(cè)面出水口用于排掉濃水(由于超濾模塊35的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非本實用新型的關(guān)鍵點，因此不在附圖中詳細繪示，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用合適的超濾模塊，只要能夠達到本實用新型的截留分子量即可)。該超濾模塊35設(shè)定至少每1小時反洗一次，并且，當壓力固定而產(chǎn)水量下降10％或產(chǎn)水量固定而進產(chǎn)水壓差上升15％時，進行加藥反洗。具體而言，該超濾模塊35在運行一段時間后，水中的雜質(zhì)被截留在超濾的每根膜絲內(nèi)，系統(tǒng)由PLC控制自動進行正沖和反洗，把超濾膜內(nèi)的雜質(zhì)沖洗掉。再經(jīng)過若干次普通反洗后，系統(tǒng)會進行化學加強反洗，把膜內(nèi)的雜質(zhì)徹底洗掉。

請?zhí)貏e參考圖2及圖2a，于該超濾模35及該錳砂過濾模塊34之間，還包括一超濾保護模塊350，該超濾保護模塊350包括順序連接的一第二過濾模塊3501，一第二紫外殺菌模塊3502及一第三過濾模塊3503。該第二過濾模塊3501為過濾孔徑小于等于100μm的過濾模塊，較佳的，該第二過濾模塊3501為一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器；該第二紫外殺菌模塊3502為紫外線波長200-280nm的紫外殺菌模塊，紫外線波長較佳為265nm；該第三過濾模塊3503為過濾孔徑小于等于100μm的過濾模塊，較佳的，該第三過濾模塊3503為一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。在經(jīng)過錳砂過濾模塊34后，先經(jīng)過第二過濾模塊3501、第二紫外殺菌模塊3502及第三過濾模塊3503后再進入超濾模塊35，由此實現(xiàn)對超濾模塊35的保護：第二過濾模塊3501主要用于除去錳砂過濾后帶入的顆粒雜質(zhì)，第二紫外殺菌模塊3502進一步去除水體中經(jīng)過錳砂過濾后帶入的微生物，防止微生物被超濾截留后留在超濾膜上滋生，第三過濾模塊3503進一步去除水體中的顆粒雜質(zhì)，以此達到保護后續(xù)超濾濾膜過濾元件的目的。

請?zhí)貏e參考圖2及圖2b，于該超濾模塊35及該灌裝機2之間，還包括順序連接的一第三紫外殺菌模塊361、一臭氧殺菌模塊362及一終端過濾模塊363(第三紫外殺菌模塊361、臭氧殺菌模塊362及終端過濾模塊363組合為一終端過濾組合模塊36)。該第三紫外殺菌模塊361為紫外線波長200-280nm的紫外殺菌模塊，紫外線波長較佳為265nm；該臭氧殺菌模塊362為臭氧濃度0.3±0.1ppm的臭氧殺菌模塊；該終端過濾模塊363為過濾孔徑小于等于0.2μm的過濾模塊。在超濾模塊35后，再經(jīng)過第三紫外殺菌模塊361、臭氧殺菌模塊362及終端過濾模塊363后再進入灌裝機2，可以更好的保證最終產(chǎn)品質(zhì)量：該第三紫外殺菌模塊361的作用同樣為減少水體中微生物含量，特別的，還可以降低后續(xù)臭氧的使用濃度，防止由于臭氧濃度過高而導致溴酸鹽含量超標；該臭氧殺菌模塊362中的臭氧以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)殺菌作用，臭氧能與細菌細胞壁脂類的雙鍵反應(yīng)，穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致細菌死亡，臭氧殺菌后，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣，不會對人體造成傷害；終端過濾模塊363采用耐臭氧過濾材質(zhì)的除菌濾芯，濾除孔徑大于0.2μm的細小雜質(zhì)及微生物，進一步確保產(chǎn)品中無菌及最終水質(zhì)的純凈、安全。具體而言，在終端過濾模塊363中，過濾器主要由2部分組成，過濾器罐體及過濾元件。該過濾為死端過濾(一進一出)，裝在灌裝機前，以防止微小固體顆粒(大于0.2μm)及微生物進入到產(chǎn)品中，濾芯采用PTFE材質(zhì)的耐臭氧除菌濾芯，確保最后一道過濾的安全性，保證最終產(chǎn)品飲用水(飲用礦泉水)質(zhì)量。

本實用新型還提供一種去除飲用水中鐵錳的方法，用于將一原水箱中的一原料水去除鐵錳并過濾為一飲用水后輸入至一灌裝機，該去除飲用水中鐵錳的方法包括如下步驟：

1)從該原水箱中輸出該原料水并進行一第一過濾步驟；

2)對步驟1)的產(chǎn)水進行一第一紫外殺菌步驟；

3)對步驟2)的產(chǎn)水進行一氧氣曝氣步驟；

4)對步驟3)的產(chǎn)水進行一錳砂過濾步驟：

5)對步驟4)的產(chǎn)水進行一超濾步驟，得到該飲用水；

6)將該飲用水排至該灌裝機；

其中，該氧氣曝氣步驟中的曝氣時間為40-70min，氧氣濃度為60-100％；該錳砂過濾步驟中使用二氧化錳含量≥32％的錳沙作為過濾介質(zhì)。

于步驟1)中，該原料水選自于天然礦泉水或地下水(當該原料水為天然礦泉水時，過濾后的該飲用水為飲用礦泉水)，該原料水無異臭，無異味，渾濁度≤5NTU，色度≤15度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。當該原料水符合上述標準時，可以對該原料水直接進行第一過濾步驟。

而當該原料水水質(zhì)不佳，不能滿足上述標準時，為了延長本實用新型的方式所使用的裝置中后續(xù)各個模塊的壽命，本實用新型還可以進一步包括：一前置過濾步驟，設(shè)置于該第一過濾步驟之前(即從該原水箱輸出原料水后，先進行一前置過濾步驟，再進行該第一過濾步驟)，該前置過濾步驟的過濾孔徑小于等于200μm。較佳的，該前置過濾步驟可以采用一過濾孔徑小于等于200μm的自清洗過濾器。該前置過濾步驟中，可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體中較大的懸浮物、顆粒物等，降低濁度，凈化水質(zhì)。當然，除該前置過濾步驟外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實際情況在該第一過濾步驟之前添加其他過濾步驟，如過濾孔徑更大的粗濾步驟、有吸附功能的活性炭過濾步驟等，本實用新型并不限制該些步驟的添加。

該第一過濾步驟的過濾孔徑小于等于100μm。較佳的，該第一過濾步驟可以采用一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。該第一過濾步驟可利用濾網(wǎng)或其他過濾裝置直接攔截水中的雜質(zhì)，去除水體懸浮物、顆粒物，降低濁度，凈化水質(zhì)，減少系統(tǒng)污垢、菌藻、銹蝕等產(chǎn)生，以凈化水質(zhì)及保護系統(tǒng)其他設(shè)備正常工作。

于步驟2)中，該第一紫外殺菌步驟采用波長200-280nm的紫外線。較佳為265nm的紫外線。其中，該第一紫外殺菌步驟的劑量控制在40-120mj/cm²(即，中壓劑量為120mj/cm²，低壓劑量為40mj/cm²)。該第一紫外殺菌步驟可以采用紫外燈或者其他紫外設(shè)備，在使用時，整個紫外殺菌步驟中均需保證紫外設(shè)備正常開啟。該第一紫外殺菌步驟以UVC的作用來破壞細菌的DNA，以此進行消毒滅菌，減小從原料水中帶入的微生物數(shù)量，避免后續(xù)步驟中微生物的滋生。經(jīng)過該第一紫外殺菌步驟后，出水菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL。

經(jīng)過該第一過濾步驟及該第一紫外殺菌步驟后，出水(即步驟2的出水)的水質(zhì)如下：無異臭，無異味，存在極少量天然礦鹽沉淀，但無異物，電導率100-450μs/cm，pH(25℃)在5.0-7.0之間，硬度＜100mg/L，TDS＜350mg/L，渾濁度≤3NTU，色度≤10度，菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，大腸菌群為0MPN/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL，糞鏈球菌為0CFU/250mL，產(chǎn)氣莢膜梭菌為0CFU/50mL。

氧氣曝氣步驟及錳砂過濾步驟為本實用新型的關(guān)鍵步驟，具體詳述如下：

于步驟3)及步驟4)中，該氧氣曝氣步驟中的曝氣時間為40-70min，較佳為60min，該氧氣曝氣步驟中所使用的氧氣濃度為60-100％，較佳為氧氣濃度≥80％；該錳砂過濾步驟中使用二氧化錳含量≥32％的錳沙作為過濾介質(zhì)，上述的具體條件設(shè)置為本實用新型為了保證除鐵錳效果的特意設(shè)計，可以達到較佳的除鐵錳效果。經(jīng)過該氧氣曝氣步驟后，出水的菌落總數(shù)≤500CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，再進一步經(jīng)過該錳砂過濾步驟后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。

在現(xiàn)有的飲用水除鐵錳工藝裝置中，通常只針對鐵錳含量高的水有較好的去除效果。若水中鐵錳含量低，則很難去除，即使去除，也難以保證去除完全，產(chǎn)品仍有可能在放置幾個月以后出現(xiàn)小黑點和絮凝問題。因為水體中的錳原為可溶性錳，隨著錳元素的多價位變化會形成可溶性鹽，使其變得難以去除。針對這一問題，本實用新型特意設(shè)計了一種去除飲用水(特別是天然礦泉水)中鐵錳的方法及裝置，可防止出現(xiàn)由于錳元素的多價位變化而形成可溶性鹽無法除去的問題，去除大部分鐵錳后，可避免產(chǎn)品中小黑點的產(chǎn)生及未來經(jīng)過若干月份之后，產(chǎn)品中未除盡的可溶性錳經(jīng)過長時間氧化等化學作用出現(xiàn)黃色絮凝的問題。

本實用新型的該氧氣曝氣步驟及該錳砂過濾步驟，其作用原理如下：

本實用新型采用了曝氣氧化，錳砂催化、吸附、過濾的除鐵除錳原理，利用曝氣裝置將氧氣溶于水中，進而將水中Fe²⁺和Mn²⁺氧化成不溶于水的Fe³⁺和MnO₂，再結(jié)合天然錳砂的催化、吸附、過濾將水中鐵錳離子去除。

鐵錳氧化反應(yīng)式如下：

鐵氧化：

4Fe²⁺+3O₂+6H₂O＝4Fe(OH)₃

MnOMn₂O₇+4Fe²⁺+2O₂+6H₂O＝3MnO₂+4Fe(OH)₃；

錳氧化：

Mn²⁺+O₂＝MnO₂，

Mn²⁺+MnO₂·H₂O+H₂O＝MnO₂·Mn(OH)₂+2H⁺

本實用新型不僅對于高鐵錳含量的原水去除效率明顯，且針對進水存在一定鐵錳含量，含量又不是過高的原水同樣去除效果明顯，例如對含鐵量≤300ppb，含錳量≤30ppb的原水，經(jīng)過該套工藝后可將錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。因此，除了除鐵錳效果好以外，本實用新型還有廣闊的適用范圍，既可以適用于高鐵錳含量水中鐵錳的去除，也可以適用于低鐵錳含量水中鐵錳的去除。

于步驟5)中，該超濾步驟的截留分子量大于等于10000道爾頓。較佳的，該超濾步驟的截留分子量為10000-100000道爾頓。更佳的，該超濾步驟的截留分子量為50000-80000道爾頓。該超濾步驟可以截留水中的懸浮物、膠體、細菌、細微雜質(zhì)及大分子有機物(如大腸菌群和膠體硅等)，經(jīng)過該超濾步驟后，出水濁度＜0.3NTU，菌落總數(shù)≤200CFU/100mL，霉菌/酵母≤20CFU/100mL，SDI＜4。該超濾步驟可以采用一超濾模塊來進行。該超濾模塊由親水性改性材料制成，采用外壓式過濾。具體而言，該超濾模塊為錯流過濾超濾模塊，包括一下部進水口，一中部分離介質(zhì)，一上部中心出水口和一上部側(cè)面出水口。該下部進水口用于輸入錳砂過濾模塊排出的水；該中部分離介質(zhì)用于進行超濾操作，其可以為中空纖維(例如孔徑在1.5納米到0.2微米的膜管)；該上部中心出水口產(chǎn)出過濾后的水，并將其輸入灌裝機中；該上部側(cè)面出水口用于排掉濃水。其中，該超濾步驟中至少每1小時進行一次反洗，并且，當壓力固定而產(chǎn)水量下降10％或產(chǎn)水量固定而進產(chǎn)水壓差上升15％時，進行加藥反洗。具體而言，該超濾步驟使用的超濾模塊在運行一段時間后，水中的雜質(zhì)被截留在超濾的每根膜絲內(nèi)，系統(tǒng)由PLC控制自動進行正沖和反洗，把超濾膜內(nèi)的雜質(zhì)沖洗掉。再經(jīng)過若干次普通反洗后，系統(tǒng)會進行化學加強反洗，把膜內(nèi)的雜質(zhì)徹底洗掉。

另外，于該超濾步驟及該錳砂過濾步驟之間，還可以包括一超濾保護步驟，該超濾保護步驟包括順序進行的一第二過濾步驟，一第二紫外殺菌步驟及一第三過濾步驟。該第二過濾步驟的過濾孔徑小于等于100μm，較佳的，該第二過濾步驟采用一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器；該第二紫外殺菌步驟采用波長200-280nm的紫外線，較佳為265nm的紫外線；該第三過濾步驟的過濾孔徑小于等于100μm，較佳的，該第三過濾步驟采用一過濾孔徑小于等于100μm的自清洗過濾器。在經(jīng)過錳砂過濾步驟后，先經(jīng)過第二過濾步驟、第二紫外殺菌步驟及第三過濾步驟后再進入超濾步驟，由此實現(xiàn)對超濾步驟中裝置元件的保護：第二過濾步驟主要用于除去錳砂過濾后帶入的顆粒雜質(zhì)，第二紫外殺菌步驟進一步去除水體中經(jīng)過錳砂過濾后帶入的微生物，防止微生物被超濾截留后留在超濾膜上滋生，第三過濾步驟進一步去除水體中的顆粒雜質(zhì)，以此達到保護后續(xù)超濾濾膜過濾元件的目的。

另外，于該超濾步驟后，將該飲用水排至該灌裝機之前，還可以包括順序進行的一第三紫外殺菌步驟、一臭氧殺菌步驟及一終端過濾步驟。該第三紫外殺菌步驟采用波長200-280nm的紫外線，較佳為265nm的紫外線；該臭氧殺菌步驟采用濃度0.3±0.1ppm的臭氧；該終端過濾步驟的過濾孔徑小于等于0.2μm。在超濾步驟后，再經(jīng)過第三紫外殺菌步驟、臭氧殺菌步驟及終端過濾步驟后再進入灌裝機，可以更好的保證最終產(chǎn)品質(zhì)量：該第三紫外殺菌步驟的作用同樣為減少水體中微生物含量，特別的，還可以降低后續(xù)臭氧的使用濃度，防止由于臭氧濃度過高而導致溴酸鹽含量超標；該臭氧殺菌步驟中的臭氧以氧原子的氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)殺菌作用，臭氧能與細菌細胞壁脂類的雙鍵反應(yīng)，穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致細菌死亡，臭氧殺菌后，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣，不會對人體造成傷害；終端過濾步驟采用耐臭氧過濾材質(zhì)的除菌濾芯，濾除孔徑大于0.2μm的細小雜質(zhì)及微生物，進一步確保產(chǎn)品中無菌及最終水質(zhì)的純凈、安全。具體而言，在終端過濾步驟采用的過濾器主要由2部分組成，過濾器罐體及過濾元件。該過濾為死端過濾(一進一出)，裝在灌裝機前，以防止微小固體顆粒(大于0.2μm)及微生物進入到產(chǎn)品中，濾芯采用PTFE材質(zhì)的耐臭氧除菌濾芯，確保最后一道過濾的安全性，保證最終產(chǎn)品飲用水(飲用礦泉水)質(zhì)量。

本實用新型的去除飲用水中鐵錳的方法，可以使用如上所述的去除飲用水中鐵錳的裝置3來進行。

以上所述的，為本實用新型一較佳實施方式所提供的去除飲用水中鐵錳的方法及裝置，其中提供了一套完整的飲用水生產(chǎn)方法裝置，可直接整套使用。但需要特別指出的是，本實用新型氧氣曝氣+錳砂過濾模塊(步驟)，并非限制于結(jié)合上述方法中才可以使用，也可以結(jié)合于其他的現(xiàn)有技術(shù)中的飲用水生產(chǎn)方法和裝置中，使其具有額外的更優(yōu)的去除鐵錳效果。

基于此，請參考圖3，本實用新型還提供一種去除飲用水中鐵錳的裝置3a，設(shè)置于一飲用水生產(chǎn)線上，該去除飲用水中鐵錳的裝置3a包括：

順序連接的一氧氣曝氣模塊33a及一錳砂過濾模塊34a；

其中，該氧氣曝氣模塊33a為一氧氣濃度60-100％的氧氣曝氣模塊(氧氣濃度較佳為≥80％)，該錳砂過濾模塊34a中容置二氧化錳含量≥32％的錳砂。

該氧氣曝氣模塊33a于使用時，保證40-70min的曝氣時間(較佳為60min)，可以達到較佳的效果。經(jīng)過該氧氣曝氣模塊33a和該錳砂過濾模塊34a后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。

該飲用水生產(chǎn)線可以包括過濾模塊、紫外殺菌模塊、超濾模塊及臭氧殺菌模塊等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況設(shè)置本實用新型的該去除飲用水中鐵錳的裝置(即該氧氣曝氣模塊與該錳砂過濾模塊的組合)的具體位置。例如，可以設(shè)置在紫外殺菌模塊之后與超濾模塊之前，但不作為限定。較佳的，在原料水輸入該氧氣曝氣模塊及該錳砂過濾模塊之前，最好已經(jīng)進行了初步的過濾與紫外殺菌，過濾了100μm以上的雜質(zhì)以及使菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免過高的細菌霉菌在氧氣曝氣環(huán)節(jié)額外消耗氧氣，以及過多的雜質(zhì)對錳沙過濾模塊造成堵塞。

基于此，本實用新型還提供一種去除飲用水中鐵錳的方法，用于一飲用水生產(chǎn)線上，該去除飲用水中鐵錳的方法包括：

順序進行的一氧氣曝氣步驟及一錳砂過濾步驟；

其中，該氧氣曝氣步驟中的曝氣時間為40-70min(較佳為60min)，氧氣濃度為60-100％(較佳為≥80％)；該錳砂過濾步驟中使用二氧化錳含量≥32％的錳沙作為過濾介質(zhì)。

經(jīng)過該氧氣曝氣步驟和該錳砂過濾步驟后，出水中的錳含量降至≤0.01ppm，鐵含量降至≤0.01ppm。該飲用水生產(chǎn)線中的生產(chǎn)步驟，可以包括過濾步驟、紫外殺菌步驟、超濾步驟及臭氧殺菌步驟等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況設(shè)置本實用新型的該去除飲用水中鐵錳的方法(即該氧氣曝氣步驟與該錳砂過濾模塊的步驟)的具體使用位置，設(shè)置于上述的某兩個步驟之間。例如，可以設(shè)置在紫外殺菌步驟之后與超濾步驟之前，但不作為限定。較佳的，在原料水進行該氧氣曝氣步驟及該錳砂過濾步驟之前，最好已經(jīng)進行了初步的過濾與紫外殺菌，過濾了100μm以上的雜質(zhì)以及使菌落總數(shù)≤100CFU/mL，霉菌/酵母≤10CFU/100mL，由此可以避免過高的細菌霉菌在氧氣曝氣環(huán)節(jié)額外消耗氧氣，以及過多的雜質(zhì)對錳沙過濾步驟中的過濾模塊造成堵塞。

本實用新型的去除飲用水中鐵錳的方法，可以使用如上所述的去除飲用水中鐵錳的裝置3a來進行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型操作簡單，不僅可用于去除鐵錳含量較高的原水，亦可適用于去除存在一定鐵錳含量卻又不是很高的水質(zhì)。對含鐵量≤300ppb，含錳量≤30ppb的原水經(jīng)過濾后，可使最終產(chǎn)品中的鐵含量≤10ppb，錳含量≤7ppb，經(jīng)比對驗證，該鐵錳含量(鐵10ppb，錳7ppb)是防止產(chǎn)品出現(xiàn)黃色絮凝的臨界點。本實用新型的最終產(chǎn)品飲用水(飲用礦泉水)可以達到如下品質(zhì)：色度≤10度，并不呈現(xiàn)其他異色；濁度≤1NTU，無正常視力可見外來異物，且使用0.45μm濾膜進行抽濾后，膜片上無小黑點；pH在5.0-7.0之間，電導率100-450μs/cm，TDS＜350mg/L，臭氧殘余24h后為0mg/L；鐵＜0.1mg/L，錳＜0.007mg/L，溴酸鹽＜0.008mg/L，菌落總數(shù)為0CFU/100mL，霉菌和酵母為0CFU/100mL，大腸菌群為0CFU/100mL，銅綠假單胞菌為0CFU/250mL。

當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型權(quán)利要求的保護范圍。