專利名稱：包括反應(yīng)器螺旋陣列的流體處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一方面本發(fā)明涉及流體處理系統(tǒng)。另一方面，本發(fā)明涉及處理流體的方法。
背景技術(shù)：
流體處理裝置和系統(tǒng)是已知的。例如，美國專利4,482,809、4,872,980、5,006,244和Re36，896(上述專利都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)都描述了采用紫外(UV)輻射以使流體中存在的微生物失去活性的重力自流式流體處理系統(tǒng)。
這些在′809、′980和′244專利中描述的裝置和系統(tǒng)通常包括多個(gè)UV燈，每個(gè)UV燈都安裝在套管內(nèi)，套管在框架的兩個(gè)支臂之間延伸?？蚣芙胍惶幚淼牧黧w中，然后按照需要輻射流體。流體所受到的輻射量根據(jù)流體與燈的接近程度確定。利用一個(gè)或多個(gè)UV傳感器監(jiān)測(cè)燈的UV輸出，并且利用水位閘門等在某種程度上控制處理裝置下游的流體水位。
′896專利中描述的系統(tǒng)相比于現(xiàn)有技術(shù)具有顯著的改進(jìn)，它消除了′809、′980和′244專利的裝置和系統(tǒng)存在的許多缺點(diǎn)。但是，′896專利中描述的系統(tǒng)適合于用在開放的、河道式的系統(tǒng)中，不可應(yīng)用到完全封閉的系統(tǒng)，在這種封閉系統(tǒng)中流體在管道內(nèi)以一定壓力流動(dòng)。
封閉的流體處理系統(tǒng)例如可以從美國專利5,504,335(轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)獲知?！?35專利披露了一種封閉的流體處理裝置，包括用于接納流體流的殼體。殼體包括流體入口、流體出口、位于流體入口和流體出口之間的流體處理區(qū)、以及至少一個(gè)輻射源模塊。流體入口、流體出口和流體處理區(qū)處于相互在同一直線上的關(guān)系。該至少一個(gè)輻射源模塊包括可密封地連接于支腿的輻射源，該支腿可密封地安裝于殼體。輻射源基本上平行于流體流設(shè)置。輻射源模塊可以通過設(shè)置在殼體內(nèi)位于流體入口和流體出口中間的孔拆卸，從而不需要為了維護(hù)輻射源而物理地拆卸裝置。
盡管′335專利的封閉的流體處理裝置(包括該專利中引用的在先技術(shù)裝置)一定程度上獲得商業(yè)上的成功，但是它依然存在改進(jìn)空間。
特別地，在許多需要處理大量流體(例如水)的設(shè)備中，沒有充足的空間來使用諸如′809、′980、′244和′896專利中所述的裝置。而且，諸如′335專利中所述的裝置受到它們所能充分處理(例如使流體經(jīng)受足夠的輻射劑量以進(jìn)行所需的處理)的流體體積的限制。
因此，本領(lǐng)域仍然需要一種流體處理系統(tǒng)，它結(jié)合了′809、′980、′244和′896專利的流體處理體積容量同時(shí)需要的“占地面積”不大于′335專利中的裝置所用的占地面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除或減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)中的至少一種。
因此，一方面，本發(fā)明提供一種流體處理系統(tǒng)，包括獨(dú)立流體處理反應(yīng)器的一個(gè)陣列，其布置方式為流體可以沿螺旋方向經(jīng)過該陣列。
在另一方面，本發(fā)明提供一種處理流體的方法，包括使要被處理的流體流經(jīng)一個(gè)沿螺旋方向設(shè)置的獨(dú)立流體處理反應(yīng)器的陣列的步驟。
這樣，本發(fā)明改進(jìn)了流體處理系統(tǒng)，它能夠處理大量流體(例如水)同時(shí)需要較小的占地面積。本質(zhì)上，本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)在相對(duì)較小的空間內(nèi)集中了相對(duì)較多的輻射源，因此可以處理大量流體(例如水)。
盡管本發(fā)明總體上涉及流體處理裝置，但是該系統(tǒng)的最優(yōu)選應(yīng)用在于處理諸如水的液體(例如市政污水、飲用水、污染的地下水、工業(yè)廢水等)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)也可以應(yīng)用于處理其他類型的流體，例如氣體等。
本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)的目前優(yōu)選實(shí)施例包括相互連接的流體處理子系統(tǒng)或反應(yīng)器的螺旋布置。盡管并不特別地限制反應(yīng)器的數(shù)量，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，在一個(gè)堆棧布置中具有九個(gè)反應(yīng)器，三個(gè)一排共三排。利用該優(yōu)選實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)總的處理系統(tǒng)，包括例如在大約250平方英尺的占地面積內(nèi)大約250個(gè)到650個(gè)汞齊(amalgam)輻射燈，包括所有硬件(包括用于系統(tǒng)的所有硬件，例如反應(yīng)器、鎮(zhèn)流器等)。并不特別地限制螺旋布置圖樣的每排中的反應(yīng)器的數(shù)量。優(yōu)選地，螺旋布置圖樣的每排包括至少3個(gè)反應(yīng)器，優(yōu)選地螺旋布置圖樣的每排有3個(gè)到6個(gè)。而且并不特別地限制螺旋布置圖樣中的排的數(shù)量。優(yōu)選地，螺旋布置圖樣包括至少2排、優(yōu)選地2到10排相互連接的反應(yīng)器。


本發(fā)明的實(shí)施例將參考附圖進(jìn)行說明，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，其中圖1示出了本發(fā)明流體處理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；圖2示出了圖1所示的系統(tǒng)的俯視圖；圖3示出了圖1所示的系統(tǒng)的第一側(cè)視圖；圖4示出了圖1所示的系統(tǒng)的第二側(cè)視圖；以及圖5示出了用在圖1-4所示的系統(tǒng)中的一個(gè)反應(yīng)器的局部圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1-4，示出了流體處理系統(tǒng)100。流體處理系統(tǒng)100包括流體處理系統(tǒng)反應(yīng)器陣列105和遠(yuǎn)離流體處理反應(yīng)器陣列105的主控制面板110。
流體處理反應(yīng)器陣列105包括入口115和出口120。流體處理反應(yīng)器陣列105還包括滑板125。流體處理反應(yīng)器陣列105還包括三個(gè)電源控制面板130、135、140。
滑板125包括一系列隔柵式豎直支撐件145，它們與一系列水平支撐件150相互連接。
豎直支撐件145和水平支撐件150的網(wǎng)絡(luò)為九個(gè)輻射反應(yīng)器155提供支撐系統(tǒng)。每個(gè)反應(yīng)器155的設(shè)計(jì)相同并且在以下詳細(xì)說明。
如圖4所示，輻射反應(yīng)器三個(gè)一排相互疊放。根據(jù)需要通過使用彎管160便于這種布置。
參照?qǐng)D5，輻射反應(yīng)器155包括反應(yīng)器入口165和反應(yīng)器出口170。反應(yīng)器入口165和反應(yīng)器出口170通過基本上為管狀的外殼175相互連接。管狀外殼175中設(shè)置有一系列長管180。管180由諸如石英的可透過輻射的材料制成。
如圖所示，每個(gè)管180的一端封閉而另一端密封地結(jié)合于板185。實(shí)現(xiàn)管180和板185之間的結(jié)合的方式是常規(guī)的并且在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。輻射源設(shè)置在每個(gè)管180內(nèi)(為清楚起見沒有表示出)。優(yōu)選地，輻射源是紫外線輻射源。并不特別地限制紫外線輻射源的性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，紫外線輻射源可以是低壓紫外線輻射燈。在另一個(gè)實(shí)施例中，紫外線輻射源可以是中壓燈。在又一個(gè)實(shí)施例中，紫外線輻射源可以是低壓汞齊燈。在另一個(gè)實(shí)施例中，紫外線輻射源可以是低壓高輸出(LPHO)燈。這些燈商業(yè)上可獲得并且在本領(lǐng)域是公知的。如本領(lǐng)域所知，輻射源通常包括電導(dǎo)線(為清楚起見沒有表示出)，在該例中電導(dǎo)線從管180的開放端出發(fā)到達(dá)由端蓋195限定的輔助外殼190，其中該端蓋195連接于管狀外殼175的凸緣200。
支撐板205設(shè)置在管狀外殼175內(nèi)，用于支撐靠近管狀外殼175封閉端的長管180。
一對(duì)清潔軛(cleaning yoke)210也設(shè)置在管狀外殼175內(nèi)。清潔軛210連接于螺桿傳動(dòng)器215。螺桿傳動(dòng)器215連接于驅(qū)動(dòng)電機(jī)220，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)220設(shè)置在輔助外殼190內(nèi)。優(yōu)選地，清潔軛210包括機(jī)械擦具。例如，清潔軛210可以包括清潔環(huán)，一個(gè)長管一個(gè)。優(yōu)選地，清潔環(huán)包括圍繞長管180的O形環(huán)。當(dāng)清潔軛210由螺桿傳動(dòng)器215作用沿管移動(dòng)時(shí)O形環(huán)將從長管180的外部擦掉污物。當(dāng)然，其他的清潔系統(tǒng)也可以連接于螺桿傳動(dòng)器215，例如化學(xué)-機(jī)械清潔系統(tǒng)(例如與以上所述的′896專利中所述的設(shè)計(jì)和操作類似的系統(tǒng))。
并不特別限制設(shè)置在管狀外殼175內(nèi)的長管180的數(shù)量。例如，設(shè)置在每個(gè)反應(yīng)器155內(nèi)的管的數(shù)量(并從而輻射源或燈的數(shù)量)可以從3個(gè)到72個(gè)。
現(xiàn)在說明流體處理系統(tǒng)100的操作。
需要消毒的水在入口115進(jìn)入流體處理系統(tǒng)100。入口115連接于一個(gè)反應(yīng)器155的反應(yīng)器入口165。水然后進(jìn)入該特定反應(yīng)器155并且由從長管180發(fā)射的輻射處理。被處理后的水然后經(jīng)由出口170離開該反應(yīng)器155并進(jìn)入下一個(gè)反應(yīng)器155。重復(fù)該順序直到流體經(jīng)過所有九個(gè)反應(yīng)器，伺候它經(jīng)由出口120離開流體處理系統(tǒng)100。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，在所示的實(shí)施例中，流體以螺旋方式經(jīng)過流體處理反應(yīng)器陣列105。進(jìn)一步如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，反應(yīng)器155僅僅是重復(fù)組件，它可以以很少的附加組件(例如彎管160和將系統(tǒng)入口/出口連接于最接近的反應(yīng)器155的平直部分)用在流體處理反應(yīng)器陣列105中。
本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)的一個(gè)特別優(yōu)點(diǎn)在于可以處理大量流體，因?yàn)榱黧w經(jīng)過9個(gè)反應(yīng)器的系列。當(dāng)然另外的優(yōu)點(diǎn)在于它可以利用非常小的流體處理反應(yīng)器陣列占地面積即可實(shí)現(xiàn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)如圖1-5所示的具體設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。例如，可以用一個(gè)或多個(gè)T形部件改動(dòng)、替換或補(bǔ)充彎管160，每個(gè)T形部件包括合適的閥門組等，允許從流體處理反應(yīng)器陣列105的一部分流出的流體轉(zhuǎn)向(例如通過輔助管、軟管等)同時(shí)保持流體處理反應(yīng)器陣列105繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這對(duì)于維護(hù)陣列的一部分而無需關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)是有利的，或者當(dāng)被處理的水的透射比增大時(shí)對(duì)于節(jié)約能源有利。而且，也可以修改所示的實(shí)施例來增加流體處理反應(yīng)器陣列中的反應(yīng)器排的數(shù)量和/或增加陣列中的每排中的反應(yīng)器數(shù)量。而且，盡管所示的實(shí)施例中表示了遠(yuǎn)離流體處理反應(yīng)器陣列105的控制面板(通常包含可編程邏輯控制器)，但是當(dāng)然可以修改所示的實(shí)施例以便在一個(gè)或多個(gè)電源控制面板130、135、140中包含控制面板110的功能。
并不特別限制管狀外殼175的直徑。優(yōu)選的直徑在大約6英寸到大約40英寸的范圍內(nèi)(特別優(yōu)選的直徑是8英寸、12英寸、16英寸、20英寸、24英寸、30英寸和40英寸)。
在所示的實(shí)施例中，每個(gè)反應(yīng)器155的入口定向?yàn)槭沟昧黧w流動(dòng)方向基本上平行于長管180，同時(shí)反應(yīng)器出口170定向?yàn)槭沟眠@里的流體流基本上橫向垂直于長管180的縱向軸線。盡管這是反應(yīng)器入口165和反應(yīng)器出口170相對(duì)于流體流動(dòng)方向和長管180的縱向軸線的非常優(yōu)選的方向，但是也可以修改反應(yīng)器155的這些具體特征。
本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)的另一個(gè)特別優(yōu)點(diǎn)在于用在流體處理反應(yīng)器陣列中的反應(yīng)器排可以模塊化。這有利于系統(tǒng)的運(yùn)輸和建造并且有利于在以后擴(kuò)展或縮減系統(tǒng)的容量。例如，對(duì)于所示的實(shí)施例，可以看到，豎直支撐件145包括圍繞每排反應(yīng)器155的法蘭盤部件。這可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器排的模塊化以及與之相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。
盡管參照所示的實(shí)施例和例子說明了本發(fā)明，但是這種說明不應(yīng)理解為限制。因此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過參照以上說明顯然可以對(duì)所示的實(shí)施例和本發(fā)明的其他實(shí)施例進(jìn)行各種修改。因此所附權(quán)利要求書將包含這些修改或?qū)嵤├?br> 這里所引用的出版物、專利和專利申請(qǐng)作為參考全部包含于此，就象每個(gè)單獨(dú)的出版物、專利或?qū)＠暾?qǐng)?jiān)谧鳛閰⒖既堪诖藭r(shí)進(jìn)行了明確并且單獨(dú)的說明。
權(quán)利要求
1.一種流體處理系統(tǒng)，包括獨(dú)立流體處理反應(yīng)器的一個(gè)陣列，其布置方式為流體可以沿螺旋方向經(jīng)過該陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列中的每個(gè)反應(yīng)器基本上相同。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列中的反應(yīng)器不相同。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列包括多排反應(yīng)器，每排包括多個(gè)反應(yīng)器。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)反應(yīng)器包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器出口、位于反應(yīng)器入口和反應(yīng)器出口之間的長形管狀外殼、以及位于長形外殼內(nèi)的流體處理區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，流體處理區(qū)包括多個(gè)長形輻射源，每個(gè)長形輻射源具有縱向軸線。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，長形輻射源的縱向軸線基本上平行于流經(jīng)流體處理區(qū)的流體的流動(dòng)方向。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，長形輻射源的縱向軸線基本上橫向于流經(jīng)流體處理區(qū)的流體的流動(dòng)方向。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，長形輻射源的縱向軸線基本上垂直于流經(jīng)流體處理區(qū)的流體的流動(dòng)方向。
10.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，反應(yīng)器入口定向?yàn)槭沟昧鹘?jīng)這里的流體的流動(dòng)方向基本上平行于長形外殼的縱向軸線。
11.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，反應(yīng)器出口定向?yàn)槭沟昧鹘?jīng)這里的流體的流動(dòng)方向基本上橫向于長形外殼的縱向軸線。
12.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，流體處理區(qū)還包括用于去除輻射源組件的污物的清潔系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)反應(yīng)器包括一個(gè)長形處理區(qū)。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列包括至少兩排相互連接的反應(yīng)器，每排反應(yīng)器包括至少兩個(gè)相互連接的反應(yīng)器，反應(yīng)器排基本上疊放。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列包括多排螺旋式布置的反應(yīng)器，螺旋布置中的每排包括至少三個(gè)反應(yīng)器。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列包括多排螺旋式布置的反應(yīng)器，螺旋布置中的每排包括三個(gè)到六個(gè)反應(yīng)器。
17.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列包括多排相互連接的反應(yīng)器，限定一個(gè)基本為螺旋式的路徑用于流體流經(jīng)通過。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，陣列包括二到十排相互連接的反應(yīng)器。
19.一種處理流體的方法，包括使要被處理的流體流經(jīng)一個(gè)沿螺旋方向設(shè)置的獨(dú)立流體處理反應(yīng)器的陣列的步驟。
全文摘要
公開了一種流體處理系統(tǒng)反應(yīng)器陣列(105)。反應(yīng)器(155)的布置方式為使得流體可以沿螺旋方向經(jīng)過該陣列。流體處理系統(tǒng)能夠處理大量流體(例如水)同時(shí)需要較小的占地面積。本質(zhì)上，本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)在相對(duì)較小的空間內(nèi)集中了相對(duì)較多的輻射源，因此可以處理大量流體(例如水)。
文檔編號(hào)C02F1/32GK1555344SQ02818141
公開日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月20日
發(fā)明者克里斯蒂安·威廉森, 道格拉斯·彭黑爾, 羅杰·斯科特, 克里斯蒂安 威廉森, 斯 彭黑爾, 斯科特 申請(qǐng)人:特洛伊人技術(shù)公司