專利名稱：移動(dòng)式水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用過濾器和臭氧的移動(dòng)式水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今世界上，可供人類使用或其他用途的水源可能經(jīng)常含有雜質(zhì)和各種污染成分，諸如生物活體(細(xì)菌、病毒等等)、有機(jī)物和無機(jī)物，這些物質(zhì)會(huì)引起難聞的氣味，并使水源變色。因此，自然希望減少水中雜質(zhì)的量，尤其是供人使用的水。
過去，為了供應(yīng)轄區(qū)人口所需的飲用水和娛樂場所用水，同時(shí)也為了處理廢水，水處理系統(tǒng)一直主要由市政當(dāng)局管理。近來，人們?cè)絹碓疥P(guān)注環(huán)境問題、與環(huán)境保護(hù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及建筑領(lǐng)域出現(xiàn)的超大型工程項(xiàng)目，改變了水處理系統(tǒng)的要求和任務(wù)。例如，水處理系統(tǒng)的新用途包括大型建筑物及開發(fā)工地、小型社區(qū)(像偏遠(yuǎn)工廠的工作人員)以及較小的城鎮(zhèn)。另外，可利用的水源的種類各不相同，包括地表水和地下水。
近來，需要水處理系統(tǒng)更加適應(yīng)各種環(huán)境。它們必須使用產(chǎn)品，并要提供符合非常嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)的水質(zhì)，同時(shí)要不太昂貴，這樣才對(duì)較小的城鎮(zhèn)和私人用戶有吸引力。
先前用于減少水中雜質(zhì)的方法和系統(tǒng)一直使用例如氯氣和臭氧。在這些物質(zhì)中，臭氧最近用得越來越多，這是因?yàn)槌粞跏强善澙玫淖顝?qiáng)的氧化劑和消毒劑之一。
多數(shù)國家的與水有關(guān)的衛(wèi)生法規(guī)都對(duì)pH值、消毒劑的可靠含量有要求。當(dāng)前允許的僅有的幾種洗滌劑為次氯酸、HOCL(在采礦業(yè)中通常稱之為氯)、和使用較少的次溴酸、HOBr(類似地稱之為溴)。然而，在水源中產(chǎn)生氯氣的多數(shù)混合物都影響pH值。因此必需添加酸性物質(zhì)或苛性物質(zhì)以保持pH值。這就意味著水處理系統(tǒng)需要有兩個(gè)注入系統(tǒng)一個(gè)用于所選擇的消毒劑；另一個(gè)用于pH值控制。
另一方面，臭氧溶于水時(shí)的生物殺滅濃度在0.4/106以上。臭氧是一種半穩(wěn)定的氣體，它由三個(gè)氧原子構(gòu)成，而不是像氧氣那樣由兩個(gè)原子構(gòu)成。生產(chǎn)臭氧最常用的方法是用電弧在空氣中放電，使兩個(gè)氧原子與一個(gè)所形成的氧自由基結(jié)合。臭氧很快發(fā)生反應(yīng)，恢復(fù)到較穩(wěn)定的氧氣，在此過程中釋放出一個(gè)氧自由基。兩個(gè)這樣的氧自由基可以結(jié)合成一個(gè)氧分子，或者，自由基也可以使可氧化的物質(zhì)氧化。
臭氧不僅可殺死細(xì)菌，而且可以滅活許多病毒、包囊和孢子。另外，臭氧可以氧化許多有機(jī)化合物，包括氯胺、肥皂、油和其他廢物，從而使它們對(duì)環(huán)境無害。因此，臭氧可用于許多目的，包括用于飲用的水的凈化、用在食物的清潔和處理中、用在制冰機(jī)中、用在游泳池和溫泉以及廢水處理中。
盡管臭氧在用于分解水中的某些雜質(zhì)時(shí)尤其有利，但臭氧在水中的有效濃度卻很難達(dá)到，并且在水處理系統(tǒng)中，可能代表一種更加昂貴的溶液。在高濃度時(shí)，臭氧是一種有毒的腐蝕性氣體，美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)認(rèn)為它是一種污染物，因此對(duì)臭氧的密封和清除必須制定特殊的規(guī)定。
在現(xiàn)有技術(shù)中，Mori等人(US6464877)提出了一種水處理方法，包括將臭氧添加到原水中，并用抗臭氧膜過濾原水。然而，這一發(fā)明必須添加凝結(jié)劑，這就需要提供并處理這種化學(xué)品及其反應(yīng)副產(chǎn)物。另外，該發(fā)明沒有公開一種完全的移動(dòng)式外殼，該外殼容納有完全操作水處理系統(tǒng)的所有必要部件。
盡管存在現(xiàn)有技術(shù)的臭氧處理系統(tǒng)，但很清楚仍然需要一種自動(dòng)高效的移動(dòng)式水處理系統(tǒng)。
盡管有人建議過模塊化的臭氧水處理系統(tǒng)，但沒有一種是既容易移動(dòng)又可供小城市之需。例如，可參見美國專利US5427693(Mausgrover等人)、US5711887(Gastman等人)和US6027642(Prince等人)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種完整的且可完全操作的水處理裝置，它帶有自己的移動(dòng)式外殼，且適合向小城市供水。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用消毒物質(zhì)例如臭氧的裝置，這種物質(zhì)可輕松高效地從水中除去，并且不會(huì)產(chǎn)生太大量隨后必須處理的污泥。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種帶有各種濾水級(jí)和凈水級(jí)的裝置，該裝置逐級(jí)凈化水而不添加其他化學(xué)品。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是在臭氧和水的主反應(yīng)級(jí)之后，還包括一個(gè)過濾部件，通過讓仍含有受控濃度的臭氧的水通過，該部件可部分自動(dòng)凈化自身。
因此，本發(fā)明提供一種水處理裝置，當(dāng)來自外部水源的水流進(jìn)該裝置時(shí)，該裝置可使之凈化，所述水源含有有害的顆粒和/或物質(zhì)，而且/或者非常混濁，所述裝置包括一個(gè)移動(dòng)式外殼，該外殼適于連接到所述水源上；一個(gè)第一過濾器，該過濾器可從所述水源中除去一部分所述的有害顆粒；一個(gè)消毒劑發(fā)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)可產(chǎn)生并提供消毒劑；一個(gè)混合器，該混合器可將所述消毒劑和來自所述第一過濾器的所述水源混合；一個(gè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器限定了一個(gè)連接到所述混合器上的內(nèi)腔，且有利于所述水源和所述消毒劑之間的分子反應(yīng)，從而可除去大部分任何殘留的所述有害顆粒和/或物質(zhì)，并滅活另一部分殘余的所述有害顆粒和/或物質(zhì)。
本發(fā)明還提供一種水處理裝置，當(dāng)來自外部水源的水流進(jìn)該裝置時(shí)，該裝置可使之凈化，所述水源含有有害的顆粒和/或物質(zhì)，而且/或者非?；鞚幔鲅b置包括一個(gè)移動(dòng)式外殼，該外殼適于連接到所述水源上；一個(gè)第一過濾器，該過濾器可從所述水源中除去一部分所述的有害顆粒；
一個(gè)消毒劑發(fā)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)可產(chǎn)生并提供消毒劑；一個(gè)混合器，該混合器可將所述消毒劑和來自所述第一過濾器的所述水源混合；一個(gè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器限定了一個(gè)連接到所述混合器上的內(nèi)腔，且有利于所述水源和所述消毒劑之間的分子反應(yīng)，從而可除去大部分任何殘留的所述有害顆粒和/或物質(zhì)，并滅活另一部分殘余的所述有害顆粒和/或物質(zhì)；一個(gè)第二過濾器，該過濾器從所述水源中除去另一部分殘余的所述有害顆粒和/或物質(zhì)；一個(gè)第三過濾器，該過濾器可降低混濁度并減少所述水源中的所述消毒劑；一個(gè)第四過濾器，該過濾器可減少所述水源中的所述被滅活的有害顆粒和/或物質(zhì)。
本發(fā)明還提供一種安裝水處理系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)用到了一個(gè)位于安裝位置的臭氧發(fā)生裝置，所述方法包括如下步驟a.在遠(yuǎn)離安裝位置的地方建立水處理系統(tǒng)；b.將水處理系統(tǒng)安裝在一個(gè)外殼內(nèi)，因此移動(dòng)外殼就可以重新確定水處理系統(tǒng)的位置，并且水處理系統(tǒng)不必從所述外殼中取出即可處理所述外殼外部的水源；c.將所述外殼運(yùn)送到安裝位置；然后d.將所述外殼安裝在安裝位置。
參考下面的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖會(huì)更容易意識(shí)到同時(shí)也會(huì)可更好地理解發(fā)明的其他方面和伴隨的許多優(yōu)點(diǎn)，在各附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素。
將在所附的權(quán)利要求中詳細(xì)說明確信具有新穎性的本發(fā)明的特點(diǎn)。


圖1是如本發(fā)明所述的移動(dòng)式水處理裝置的等距視圖；圖2a是圖1所示的裝置的示意圖的第一部分；
圖2b是圖2a所示的示意圖的第二部分；圖3是圖1所示的裝置的旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)的等距視圖；圖4是圖3所示的旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)的局部等距視圖；圖5是圖3所示的旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)的另一個(gè)局部等距視圖；圖6是圖1所示的裝置的雙重旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)的局部等距視圖；圖7是圖6所示的雙重旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)的另一個(gè)局部等距視圖；圖8是圖1所示的裝置的超微過濾膜的剖面圖；圖9是圖8所示的超微過濾膜的局部等距視圖；圖10是圖8所示的超微過濾膜的另一個(gè)局部等距視圖；圖11是用在便攜式水處理系統(tǒng)中的如本發(fā)明所述的臭氧發(fā)生裝置的示意圖；圖12是如本發(fā)明所述的獨(dú)立的移動(dòng)式臭氧水處理裝置的示意圖；圖13是如本發(fā)明所述的另一種獨(dú)立的移動(dòng)式臭氧水處理裝置的示意圖；圖14是如圖13所示的模塊化臭氧水處理裝置的外殼的透視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)式水處理系統(tǒng)，它位于一套預(yù)制的水處理設(shè)備之中，該套設(shè)備帶有自己的外殼。
圖1展示了裝置100，該裝置通常向小城市和中等城市提供強(qiáng)大、負(fù)擔(dān)得起且易于使用的水處理技術(shù)。裝置100可處理不同類型的水源，像地表水、已經(jīng)被地表水污染的地下水，或污染較輕的水等不符合預(yù)期用途的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水源。
裝置100是全自動(dòng)的，且優(yōu)選采用臭氧處理法，且與多級(jí)和各種類型的過濾處理結(jié)合起來，下面再對(duì)其詳細(xì)說明。
圖2a和2b示意性地展示了裝置100及其部件。外部的原水源110通過外部的管道系統(tǒng)115和一臺(tái)外接泵105連接到外殼50上。
一旦水進(jìn)入外殼50，就由內(nèi)部管道系統(tǒng)55輸送到各個(gè)水處理級(jí)。級(jí)A主要是由旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)120提供的過濾法。
如圖3、4、5所示，旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)120包括一個(gè)容器122，一個(gè)篩鼓125旋轉(zhuǎn)安裝在該容器內(nèi)。篩鼓125的形狀優(yōu)選為圓筒形，且其圓周上有多個(gè)開口126。一張膜(未示)附在篩鼓125的內(nèi)表面127上。隨著水時(shí)刻不停地離開內(nèi)部管道系統(tǒng)55a，重力迫使水向下流動(dòng)，并通過所述膜(未示)分散在篩鼓的下部125a，然后通過開口126并最終流出旋轉(zhuǎn)篩120。然后水在篩子120的底部回收，并流回內(nèi)部管道系統(tǒng)55。
在該實(shí)施例中，所述膜是孔隙度約為21μm的織物型材料，因此懸浮液中的顆粒得到第一次有效的過濾。
隨著所述膜被碎屑堵塞，過濾速度下降，而篩鼓125內(nèi)的水位上升。當(dāng)達(dá)到臨界水位—臨界水位可用檢測(cè)器(未示)檢測(cè)—時(shí)，自動(dòng)清潔模式啟動(dòng)，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)124啟動(dòng)。篩鼓125因此而旋轉(zhuǎn)，這樣其下部125a被置于與排出口123相連的內(nèi)腔128和噴水裝置129之間。在壓力下從噴水裝置129中流出的水從所述膜(未示)上除去碎屑，這些碎屑被排到內(nèi)腔128內(nèi)，并從排出口123沖洗出旋轉(zhuǎn)篩120。
在另一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)篩系統(tǒng)可以用已知的壓力過濾器代替。
如圖2a所示，水在進(jìn)入級(jí)B之前優(yōu)選用泵107增壓，在級(jí)B中，文丘里管140提供了混合水和消毒劑的裝置，消毒劑就在該級(jí)中被溶解在水里。優(yōu)選使用文丘里管140是因?yàn)樗筛咝У貙⒊粞跞芙庠谒铮部梢允褂每筛咝У貙⒊粞跞芙庠谒锏娜魏纹渌b置。
在原水中，各種污染物會(huì)使得水不再適合人們利用。已知的需要從原水中除去的污染物包括病毒、會(huì)使水染上不想有的顏色的有機(jī)物質(zhì)，會(huì)影響混濁度或懸浮在水中的顆粒數(shù)目的沉積物和金屬。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在原水源中添加的凝結(jié)劑可以和一些污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。然而，反應(yīng)副產(chǎn)物會(huì)以淤泥的形式出現(xiàn)，而這些淤泥又必須用機(jī)械方法從水源中物理分離，或使其沉積在容器的底部。
在裝置100中，在級(jí)A的第一過濾過程之后，作為凈化劑而加入的臭氧提供了具有消毒(滅活微生物)作用的溶液，該溶液可除去不想有的顏色、氧化不想要的金屬并大大降低水的混濁度，而不會(huì)像用氯作消毒劑那樣有太多的副作用。
包括在裝置100中的完整的臭氧發(fā)生系統(tǒng)130可在臭氧注入水中之前獨(dú)立地產(chǎn)生臭氧。優(yōu)選用公開在相關(guān)待審的申請(qǐng)CA2385828中的系統(tǒng)來產(chǎn)生臭氧，但也可以使用部件容納在外殼50中的任何其他的臭氧發(fā)生系統(tǒng)來向裝置100供應(yīng)臭氧。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，臭氧發(fā)生系統(tǒng)130包括一臺(tái)空氣壓縮機(jī)138、一臺(tái)氧氣發(fā)生器136、一個(gè)氧氣容器134和一臺(tái)臭氧發(fā)生器132。這樣臭氧就在臭氧發(fā)生器132生成，并輸送到文丘里管140，從而溶解在水中。臭氧發(fā)生系統(tǒng)130中可以加入多臺(tái)臭氧發(fā)生器132，這取決于它們各自的臭氧生成能力以及充分處理水所需的臭氧量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，去濕后的空氣可以直接注入到臭氧發(fā)生器132中以提供臭氧。
級(jí)C涉及一臺(tái)臭氧反應(yīng)器150。臭氧反應(yīng)器150優(yōu)選包括兩個(gè)并聯(lián)的容器152(圖中只給出了一臺(tái))，每個(gè)容器都有相對(duì)于水流方向的橫壁154。在該實(shí)施例中，水在反應(yīng)器150中保留大約15分鐘，以確保水在繞橫向器壁154流動(dòng)時(shí)有一個(gè)合適的消毒過程，并與臭氧反應(yīng)。
臭氧(O3)具有在與其密切接觸的環(huán)境中尋找能與其發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的特性。當(dāng)臭氧與水混合并遇到金屬元素、細(xì)菌、病毒或許多其它微生物時(shí)，臭氧中的三個(gè)氧原子就游離出來，并立即與所遇到的顆粒反應(yīng)。該顆粒立即遭到破壞或被滅活，而臭氧也會(huì)變成氧氣(O2)。
然而，在臭氧反應(yīng)器150的出口處，少量的臭氧仍會(huì)存在于水中。如圖2b所示，為了控制和確保水中的臭氧保持在合適的濃度，一臺(tái)臭氧分析儀58被安置在級(jí)C之后。在級(jí)C的出口處，水中的臭氧濃度優(yōu)選約為0.8mg/L。
在進(jìn)入級(jí)D之前，水可以由泵109再增壓。級(jí)D主要是一個(gè)過濾過程，該過程優(yōu)選涉及到一個(gè)雙重旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)160，或任何其他已知的高效過濾系統(tǒng)。
雙重旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)160在圖6和7中作了詳細(xì)展示，且其操作模式與用在水處理系統(tǒng)的第一級(jí)中的旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)120中的一個(gè)類似。雙重旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)160包括一個(gè)容器162，第一篩鼓165和第二篩鼓145可旋轉(zhuǎn)地安裝在該容器中。篩鼓165、145優(yōu)選為圓筒形，第一篩鼓165相對(duì)于第二篩鼓145位于中心，以便它們各自的膜(未示)垂直對(duì)齊。多個(gè)開口166、146也位于它們各自的圓周上。
所述膜(未示)附在篩鼓165、145的每個(gè)內(nèi)表面167、147上。當(dāng)水沿軸向進(jìn)入雙重旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)160時(shí)，重力迫使水通過所述膜(未示)分散在第一篩鼓的下部165a的區(qū)域中，然后通過其開口166。這樣，過濾后的水到達(dá)第二篩鼓的下部145a，且以同樣的方式通過其上的膜(未示)分散，然后通過其開口146，并最終流出雙重旋轉(zhuǎn)篩選系統(tǒng)160。然后水在篩選系統(tǒng)160的底部回收，并流回內(nèi)部管道系統(tǒng)(未示)。
在該實(shí)施例中，第一篩鼓165的所述膜的孔隙度約為15μm，第二篩鼓145的所述膜的孔隙度約為10μm，且兩張膜也都優(yōu)選由織物型材料制成。
隨著這兩張膜被碎屑堵塞，過濾速度開始下降，且兩個(gè)篩鼓165、145內(nèi)的水位也上升。當(dāng)達(dá)到臨界水位時(shí)，與第一水處理級(jí)中的旋轉(zhuǎn)篩系統(tǒng)125有關(guān)的上述自動(dòng)清潔模式相似的自動(dòng)清潔模式啟動(dòng)，且使馬達(dá)(未示)啟動(dòng)，用內(nèi)腔168、148和噴水裝置169來清潔所述膜。
在另一個(gè)實(shí)施例中，級(jí)D可以用沙/無煙煤過濾器(在圖1中為260)來代替。每個(gè)過濾器260包括多層沙和無煙煤(未示)，這是為了降低水在進(jìn)入級(jí)E之前的混濁度。
在從級(jí)D出來之后，超微水優(yōu)選仍含有溶解于其中的受控量的臭氧，并且級(jí)A和D的粗濾已經(jīng)從水中分離出大部分的任何碎屑。然而，主要的過濾步驟發(fā)生在級(jí)E，留在水中的臭氧濃度在這里仍參與凈化水，而無需添加任何其他化學(xué)品。另外，在級(jí)C中產(chǎn)生的用臭氧滅活的碎屑在級(jí)E中更容易過濾和除去。
在級(jí)E中，超微過濾膜170被用到裝置100中，以大大降低水的混濁度。圖8、9、10展示了超微過濾膜170，它包括一個(gè)水容器的入口172，該入口通向成千上萬根垂直延伸的毛細(xì)管176。無毛細(xì)管的中心槽174有一個(gè)端部178，該端部將超微過濾膜170回接到內(nèi)部管道系統(tǒng)55上。
如圖8所示，水可以透過毛細(xì)管176，因此當(dāng)水從入口172被迫進(jìn)入毛細(xì)管176時(shí)，水會(huì)濾出毛細(xì)管并進(jìn)入中心槽174。仍存在于懸浮液中并引起混濁的大多數(shù)顆粒在這一級(jí)中會(huì)被保留在毛細(xì)管174內(nèi)，毛細(xì)管174的孔隙度約為0.1μm。
在另一個(gè)實(shí)施例中，超微過濾膜170可以以相反的方式使用，因此有待凈化的水先進(jìn)入中心槽174，然后被迫濾進(jìn)毛細(xì)管176，并從超微過濾器170中出來。因此懸浮液中的顆粒就以與上述原理相似的方式從水中分離出來。
根據(jù)超微過濾膜直接或反向操作模式的不同，懸浮液中的顆粒會(huì)相應(yīng)粘附在毛細(xì)管176的內(nèi)表面或外表面。隨著有待過濾的水到達(dá)級(jí)E，仍溶解在水中的臭氧為超微過濾膜提供了一定程度的自清潔功能，這是因?yàn)槌粞跞詴?huì)與粘附在毛細(xì)管176表面的碎屑反應(yīng)。這一特點(diǎn)同時(shí)有助于降低水中殘余臭氧的濃度。然而，為了讓這一特點(diǎn)起作用，顯然所述膜必須能抵抗消毒劑。
也可以為超微過濾膜170加入一個(gè)獨(dú)立的清潔系統(tǒng)，后面將再對(duì)其進(jìn)行解釋。在進(jìn)入最后一個(gè)過濾級(jí)F之前，水的混濁度優(yōu)選由混濁度分析儀88測(cè)定。
在水處理過程中的該級(jí)中，臭氧處理了一些因微生物滅活而產(chǎn)生的有機(jī)碳。然而，在離開級(jí)E之后，一些有機(jī)碳可能仍溶解在水中。
在級(jí)F中，如圖2b所時(shí)，水通過具有生物活性的木炭過濾器190進(jìn)行過濾。這些過濾器可能包括在受控的環(huán)境下培育的細(xì)菌，以大大降低仍存在的有機(jī)碳的量。
在整個(gè)水處理過程中，沒有加入其他的化學(xué)品以與水中的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、或使水更清潔或更清澈。
臭氧以氣體的形式加入，它不穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)與污染物反應(yīng)而生成氧氣，或者從水中簡單地分離出來。不需要向裝置100中加入氯或其他的消毒劑。
為了達(dá)到飲用水的質(zhì)量，市政當(dāng)局常常需要向處理過的水的分配網(wǎng)絡(luò)中添加氯，這是為了避免潛在的再次污染。然而，氯與有機(jī)碳反應(yīng)生成三氯甲烷(THM)，它在水中的濃度高時(shí)不適合人類使用。在水中添加氯不由上述的裝置100控制，但由于存在具有生物活性的炭過濾器190，因此，有機(jī)碳的含量大大降低。如果因此而需要氯，那么其濃度會(huì)很低，并且?guī)缀醪簧蒚HM。
最后，裝置100包括一根備用的導(dǎo)管180，導(dǎo)管180提供了清潔內(nèi)部管道55和部件170、190的手段，內(nèi)部管道55和部件170、190不具有集成的清潔管道。清潔管道180包括一個(gè)處理過的水的貯存容器182、一臺(tái)添加化學(xué)清潔劑的泵186和一臺(tái)水加熱器184。所用的清潔劑優(yōu)選為過氧化氫或次氯酸鈉。
在另一個(gè)實(shí)施例中，增加紫外燈(未示)對(duì)處理過的水進(jìn)行最終消毒，紫外燈作為最后一個(gè)水處理級(jí)是為了進(jìn)行附加的消毒。
貯存容器在級(jí)F的出口處注入有一部分從具有生物活性的炭過濾器190出來的過濾過的水。內(nèi)部水位由控制系統(tǒng)(未示)自動(dòng)調(diào)節(jié)。貯存容器182優(yōu)選也連接到管道系統(tǒng)55上，從而在級(jí)D和級(jí)E之間構(gòu)成閉環(huán)，并且在級(jí)F之后離開。
裝置100的所有功能和每個(gè)部件都是全自動(dòng)的，并且都與一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)相連，控制計(jì)算機(jī)可連續(xù)監(jiān)測(cè)處理過的水的質(zhì)量，例如混濁度和消毒情況，檢查裝置的操作是否適當(dāng)，啟動(dòng)各項(xiàng)既定的任務(wù)，并通過遠(yuǎn)距離的監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)保存和傳遞數(shù)據(jù)。
圖11展示了如本發(fā)明的另一實(shí)施例所述的水處理系統(tǒng)。該水處理系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來和移動(dòng)式供水系統(tǒng)一起使用，并且該水處理系統(tǒng)將臭氧和氯結(jié)合起來使用。使用臭氧是因?yàn)槌粞跏且环N不穩(wěn)定的分子，只能短期起作用。因此，如果在臭氧分解前水還沒有到達(dá)其終點(diǎn)，而且如果水管有缺陷—這種情況經(jīng)常發(fā)生，那么水就有被再次污染的可能。然而，氯非常穩(wěn)定，因此從水離開水處理系統(tǒng)開始到水到達(dá)終點(diǎn)為止，氯可用于保持水的清潔。如果水在近處使用，則無須氯處理。
在圖11所示的水處理系統(tǒng)中，水流通過入口200進(jìn)入，并穿過篩子205。篩子205可除去較大的顆粒，在未處理的水中有時(shí)可以發(fā)現(xiàn)這些顆粒。
然后水從篩子205轉(zhuǎn)到文丘里管220，水和由臭氧發(fā)生器230產(chǎn)生的臭氧一起被注入到文丘里管220中。在水處理系統(tǒng)的這一實(shí)施例中，臭氧發(fā)生器230包括幾個(gè)額外的可增加其效率的機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)是空氣預(yù)處理裝置232和臭氧發(fā)生裝置234，空氣預(yù)處理裝置232用于冷卻和干燥臭氧發(fā)生器所用的空氣，臭氧發(fā)生裝置234吸入冷卻且干燥過的空氣，并將氧氣與空氣中天然存在的其他氣體分開。因此，濃度更大的氧氣被輸送到臭氧發(fā)生器230中，這使得臭氧發(fā)生的效率更高，并且更不可能中斷。
最后，臭氧發(fā)生器230還裝配有水冷卻系統(tǒng)236，水冷卻系統(tǒng)236用于冷卻臭氧發(fā)生器230，確保它不會(huì)過熱，以進(jìn)一步增加其效率。
在水流中注入臭氧之后，水就流進(jìn)一個(gè)減壓反應(yīng)室240，水被貯存在該室中，直到臭氧有足夠的時(shí)間和水中的污染物反應(yīng)。減壓反應(yīng)室也可能包括一個(gè)臭氧消除器或排放口245，它用于從該室中除去任何殘留的氣態(tài)臭氧。
最后，水流通過砂濾器250，砂濾器250從水流中除去氧化的污染物。如果需要，在水流被送到其最終目地290之前，接下來會(huì)把來自儲(chǔ)氣罐260和262的氯注入到水流中。
圖12展示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中一套完整的水處理系統(tǒng)被建造在一個(gè)易于移動(dòng)的容器內(nèi)。在該實(shí)施例中，水處理系統(tǒng)不但設(shè)計(jì)緊湊，而且便于客戶安裝。該實(shí)施例尤其可用于大型用途，例如用作小城鎮(zhèn)的主飲用水處理設(shè)備。其原因在于大型水處理系統(tǒng)(例如城市水處理系統(tǒng))通常占地大，而且需要建造容納它的建筑物。
因此，如果現(xiàn)場建造水處理系統(tǒng)，那么就需要更大的面積，并且在安裝期間還需要熟練工人。當(dāng)安裝場所偏遠(yuǎn)時(shí)，這特別昂貴而且不方便。另一方面，如果使用如發(fā)明的本實(shí)施例所述的水處理系統(tǒng)，那么水處理系統(tǒng)可以在遠(yuǎn)離其終點(diǎn)的地點(diǎn)組裝并調(diào)試。然后可以輕松地將水處理系統(tǒng)運(yùn)送到其終點(diǎn)，并且只需將其簡單地連接到水網(wǎng)以及合適的電源上。
如圖12所示，本實(shí)施例中的水處理系統(tǒng)可以安放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器300(例如一個(gè)8英尺×3英尺的容器)內(nèi)。水通過入口305進(jìn)入，入口305包括一個(gè)篩子，并通過兩個(gè)過濾級(jí)310和312，其中較大的(大于等于20微米)顆粒首先被除去，然后較小的(大于等于5微米)顆粒被除去。然后水可以通過一個(gè)臭氧處理循環(huán)，如果不需要處理，水只是循環(huán)回流到水網(wǎng)內(nèi)。
在圖12所示的實(shí)施例中，通過臭氧級(jí)的水首先可以用其他化學(xué)品處理，例如在用文丘里管320向水中注入由臭氧發(fā)生器330產(chǎn)生的臭氧以前，用氯減少水中的污染物的量。在注入臭氧之后，水在反應(yīng)室340中貯存足夠的時(shí)間，從而使臭氧和水中的污染物反應(yīng)。
在經(jīng)過合適的時(shí)間之后，在水被送往水網(wǎng)390之前，使水通過過濾器350和355。
如圖12所示的實(shí)施例的水處理系統(tǒng)，另外還有一個(gè)電動(dòng)控制箱370，可以通過它來控制水處理系統(tǒng)，還有一個(gè)入口門302，通過它可以進(jìn)入水處理系統(tǒng)。
圖13展示了本發(fā)明的水處理系統(tǒng)400的另一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上不但可以移動(dòng)，而且完全獨(dú)立。在該實(shí)施例中，我們可以看到水通過水處理系統(tǒng)400的流動(dòng)。水在點(diǎn)405進(jìn)入水處理系統(tǒng)400，并且在點(diǎn)480離開。當(dāng)水進(jìn)入水處理系統(tǒng)400時(shí)，它首先來到控制站475，在此用由臭氧發(fā)生器430和432產(chǎn)生的臭氧和用來保持水的pH平衡的其他化學(xué)品來處理水。
發(fā)明的該實(shí)施例包括安裝有空氣除濕器和冷卻器437的臭氧發(fā)生器430和432。用來保持水的pH平衡得化學(xué)品被貯存在容器435內(nèi)。
在用臭氧處理之后，水被允許進(jìn)入容納有分散器445的反應(yīng)室440。分散器445用于將臭氧分散在水中，從而提高臭氧的效率。水在反應(yīng)器440中停留一段時(shí)間，這段時(shí)間足以讓臭氧和水中的污染物反應(yīng)。
然后水通過并聯(lián)的砂濾器452、454和456，以濾除水流中臭氧化的污染物。砂濾器452、454和456也被連接到氯氣貯存器460上，因此，氯氣可用于確保過濾器上沒有活的細(xì)菌。
最后，水流通過氯泵465和467，氯泵465和467可以把氯引入到水流中，以確保處理過的水在水分配網(wǎng)路中循環(huán)時(shí)不會(huì)被再次污染。
在發(fā)明的該實(shí)施例中，水處理系統(tǒng)也包括一個(gè)工作崗477，操作員在此可以監(jiān)視系統(tǒng)，還有一個(gè)用于控制系統(tǒng)的控制面板470。
圖14展示了一個(gè)可能的外殼，用于容納圖12和13所示的水處理系統(tǒng)的實(shí)施例。
盡管已經(jīng)結(jié)合特殊實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理作了說明，但不難理解，無論從哪個(gè)意義上來說，這些說明以及所選擇的例子和數(shù)據(jù)只是為了解釋，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。其他的各種臭氧處理系統(tǒng)和/或方案都可以用在本發(fā)明中。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員會(huì)想到本發(fā)明的許多改進(jìn)和其他的實(shí)施例，這些改進(jìn)和實(shí)施例也具有上述說明書以及相關(guān)的附圖所教導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的內(nèi)容已作了說明，因此這里不再重復(fù)。因此，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可以理解本發(fā)明不應(yīng)被限制到所公開的特定實(shí)施例，各種改進(jìn)和實(shí)施例都被包括在由所附的權(quán)利要求以及合理的等價(jià)物所限定的發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水處理裝置，用于凈化來自外部水源的水，當(dāng)水流進(jìn)該裝置時(shí)，該裝置可使之凈化，所述水源含有有害的顆粒和/或物質(zhì)，而且/或者非?；鞚幔鲅b置包括一個(gè)移動(dòng)式外殼，該外殼適于連接到所述水源上；一個(gè)第一過濾器，該過濾器可從所述水源中除去一部分所述的有害顆粒；一個(gè)消毒劑發(fā)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)可產(chǎn)生并提供消毒劑；一個(gè)混合器，該混合器可將所述消毒劑和來自所述第一過濾器的所述水源混合；一個(gè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器限定了一個(gè)連接到所述混合器上的內(nèi)腔，且有利于所述水源和所述消毒劑之間的分子反應(yīng)，從而可除去大部分任何殘留的所述有害顆粒和/或物質(zhì)，并滅活另一部分殘余的所述有害顆粒和/或物質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，除了所述消毒劑之外，所述裝置不涉及其他化學(xué)反應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述過濾器是一個(gè)固定地貼有一張膜的篩子。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述篩子呈圓筒形。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述水源沿軸向進(jìn)入所述篩子，且靠重力垂直流出所述篩子。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述篩子可以旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述篩子包括清潔部件和清潔檢測(cè)器。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述清潔部件是噴水裝置，用于清潔所述的固定貼附膜，當(dāng)水在所述篩子內(nèi)積累到某一預(yù)定的水位時(shí)，所述噴水裝置啟動(dòng)，水位由所述的清潔檢測(cè)器檢測(cè)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述消毒劑發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生臭氧作消毒劑。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述混合器是文丘里管。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器的所述腔室具有相對(duì)于所述水源的所述水流垂直的壁。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述壁垂直位于不同的高度上，因此所述水源流過所述腔室時(shí)沿“s”形路徑流動(dòng)。
13.一種水處理裝置，當(dāng)來自外部水源的水流進(jìn)該裝置時(shí)，該裝置可使之凈化，所述水源含有有害的顆粒和/或物質(zhì)，而且/或者非?；鞚?，所述裝置包括一個(gè)移動(dòng)式外殼，該外殼適于連接到所述水源上；一個(gè)第一過濾器，該過濾器可從所述水源中除去一部分所述的有害顆粒；一個(gè)消毒劑發(fā)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)可產(chǎn)生并提供消毒劑；一個(gè)混合器，該混合器可將所述消毒劑和來自所述第一過濾器的所述水源混合；一個(gè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器限定了一個(gè)連接到所述混合器上的內(nèi)腔，且有利于所述水源和所述消毒劑之間的分子反應(yīng)，從而可除去大部分任何殘留的所述有害顆粒和/或物質(zhì)，并滅活另一部分殘余的所述有害顆粒和/或物質(zhì)；一個(gè)第二過濾器，該過濾器從所述水源中除去另一部分殘余的所述有害顆粒和/或物質(zhì)；一個(gè)第三過濾器，該過濾器可降低混濁度并減少所述水源中的所述消毒劑；一個(gè)第四過濾器，該過濾器可減少所述水源中的所述滅活的有害顆粒和/或物質(zhì)。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述第二過濾器包括一個(gè)第一篩子和一個(gè)第二篩子。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述第一和所述第二篩子呈圓筒形。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第一篩子具有第一直徑和一張固定貼附的第一膜；所述第二篩子具有不同于所述第一直徑的第二直徑和一張固定貼附的第二膜。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述第一和所述第二篩子同軸。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述第一和所述第二膜垂直同軸。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述水源沿軸向進(jìn)入所述第一篩子，通過所述第一膜從所述第一篩子中擴(kuò)散出去，然后進(jìn)入第二篩子，所述水源靠重力通過所述第二膜，進(jìn)一步從所述第二篩子中擴(kuò)散出去。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述第一和所述第二篩子可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述第一和所述第二篩子都包括清潔部件和清潔檢測(cè)器。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述清潔部件是噴水裝置，用于清潔所述第一和所述第二膜，當(dāng)水在所述第一和所述第二篩子內(nèi)積累到某一預(yù)定的水位時(shí)，所述噴水裝置啟動(dòng)，水位由所述的清潔檢測(cè)器檢測(cè)。
23.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述第三過濾器具有一個(gè)入口、多個(gè)連接到所述入口上且沿縱向延伸的中空元件、一個(gè)可從每個(gè)所述的中空元件進(jìn)入的通道和一個(gè)連接到所述通道上的出口，從而所述水源在所述入口進(jìn)入所述過濾器，然后流入所述的中空元件，然后通過將一部分殘留的所述有害的顆粒留在所述中空元件內(nèi)而被迫擴(kuò)散到所述通道，然后從所述出口離開所述過濾器。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述水進(jìn)入所述過濾器時(shí)含有特定濃度的所述消毒劑，以便所述的有害顆粒在所述的中空元件內(nèi)被除去。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述消毒劑是臭氧，且所述中空元件是抗臭氧膜。
26.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述第三過濾器具有一個(gè)入口、一個(gè)連接到所述入口上的通道、多個(gè)沿縱向延伸且可從所述通道進(jìn)入的中空元件和一個(gè)連接到所述中空元件上的出口，以便所述水源在所述入口進(jìn)入所述過濾器，然后流入所述通道，然后通過將一部分殘留的所述有害的顆粒留在所述中空元件外而被迫擴(kuò)散到所述中空元件，然后從所述出口離開所述過濾器。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述水進(jìn)入所述過濾器時(shí)含有特定濃度的所述消毒劑，以便所述的有害顆粒在所述的中空元件外被除去。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述消毒劑是臭氧，且所述中空元件是抗臭氧膜。
29.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個(gè)用于清潔所述裝置的獨(dú)立清潔系統(tǒng)。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，所述清潔系統(tǒng)包括一個(gè)清潔劑供應(yīng)器、一個(gè)由所述裝置提供的處理過的水源和數(shù)盞紫外燈。
31.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置是全自動(dòng)的。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置和用于記錄水的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)記錄裝置。
33.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述裝置從所述水源提供飲用水。
34.一種安裝水處理系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)采用一個(gè)位于安裝位置的臭氧發(fā)生裝置，所述方法包括如下步驟a.在遠(yuǎn)離安裝位置的地方建立水處理系統(tǒng)；b.將水處理系統(tǒng)安裝在一個(gè)外殼內(nèi)，以便移動(dòng)外殼就可以重新確定水處理系統(tǒng)的位置，并且水處理系統(tǒng)不必從所述外殼中取出即可處理所述外殼外部的水源；c.將所述外殼運(yùn)送到安裝位置；然后d.將所述外殼安裝在安裝位置。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述外殼是一個(gè)貨物集裝箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)式水處理裝置。具體而言，該裝置是全自動(dòng)的，其目的是向小城鎮(zhèn)提供飲用水。該裝置被連接到原水源上，并且用于處理水的所有必要部件都包括在其移動(dòng)式外殼內(nèi)。水處理過程需要用到逐步凈化水源的各種水處理級(jí)，這些水處理級(jí)涉及到一系列的過濾器，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中用臭氧作消毒劑。
文檔編號(hào)C02F1/78GK1653004SQ03810610
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者莫里斯·拉卡斯 申請(qǐng)人:達(dá)格公司