專利名稱：水處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理水的方法和裝置，尤其涉及一種處理徑流水，例如暴雨水，以去除其中的污染物的方法和裝置。
背景技術(shù)：
本說明書中引用的任何在先出版物(或從中得到的信息)或任何已知的內(nèi)容，不是，而且不應(yīng)該被認(rèn)為是承認(rèn)或接受或任何形式的建議，以至于在先的出版物(或從中得到的信息)或已知的內(nèi)容形成了在本說明書企圖涉及的領(lǐng)域的部分公知常識。表面徑流水是典型的水，例如雨水或暴雨水，它們從如屋頂、地表面等來源流入排水管。由于水在不同表面流動，往往會攜帶污染物，例如營養(yǎng)物、重金屬、顆粒物和其它碎片，這取決于該表面的特征。舉例而言，金屬屋頂會產(chǎn)生含有同時溶解的、膠狀的和顆粒狀的重金屬污染物；而在交通表面，例如道路、停車場，會導(dǎo)致重金屬、油、烴、營養(yǎng)物、丟棄物和其它碎片的存在。 耕地可類似地產(chǎn)生含化肥和其它材料的污染物，包括磷酸鹽和硝酸鹽。表面徑流典型地流入河流中和暴雨水排水溝，結(jié)果導(dǎo)致環(huán)境污染，同時也污染飲用水資源。因此有必要在徑流水回歸環(huán)境之前對其進行過濾。EP1522525描述了一種處理來自屋頂和道路的雨水的裝置。該裝置包括一個排水管軸，它具有由多個片段組成的兩個間隔板，相隔一定距離安裝，形成一個具有被一個隔離物分開的板的中空區(qū)域。該區(qū)域中放置了一個離子交換器，用于減少水中的重金屬，作為一邊封口的單元，離子交換器可通過經(jīng)過該單元的再生流體而再生。然而，這僅僅提供了去除某些污染物的有限能力，而且還難以維持。US2008/0121579描述了一種過濾系統(tǒng)，包括一個外殼，具有底部分、與底部分連接的中間部分和上部分及與上部分連接的蓋子；在底部分的沉淀存儲區(qū)域；在中間部分的分割區(qū)域；在上部分中的多孔過濾器；在蓋子內(nèi)的出入艙口 ；允許暴雨水進入中間室內(nèi)的進入管；允許過濾后的水從過濾系統(tǒng)排出的出水管；和，作為經(jīng)過多孔過濾器的通道的中心管。該過濾器是一個充當(dāng)吸收過濾器的多孔混泥土過濾器。過濾器中的孔用于物理地從水中分離污染物，如烴的污染物和溶解的重金屬被過濾器內(nèi)表面吸收。鐵氧化物和氫氧化物包含在混泥土過濾器中，用于促進重金屬作為不溶于水的金屬氫氧化物和磷酸鹽作為磷酸鐵的化學(xué)沉淀。然而，這種解決辦法具有許多缺點。首先，該多孔混泥土過濾器通過吸收起作用， 因而限制了去除某些污染物如營養(yǎng)物的能力。其次，該系統(tǒng)使用旋風(fēng)分離器去除顆粒物，得到的沉淀物需要一個操作員定期提取。第三，中雨和大雨期間，接觸時間有限導(dǎo)致其表現(xiàn)不佳。最后，膠狀和顆粒狀的物質(zhì)會阻塞過濾器，而產(chǎn)生更高的維護費用。US7341661A描述了一種吸附-過濾系統(tǒng)，用于去除至少一種來自水流的正離子或負(fù)離子、復(fù)合物或顆粒物。該系統(tǒng)包括大體上由降雨徑流或融雪徑流中的至少一種形成的水流；與徑流相關(guān)聯(lián)的過濾容器，以至于至少部分徑流通過過濾容器；和在過濾容器中設(shè)置的顆粒狀的過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)具有應(yīng)用于其中的兩性物質(zhì)，其中該兩性物質(zhì)包含一種金屬，該金屬選自！^e、Al、Mn或Si中的至少一種。然而，這種系統(tǒng)需要涂裝顆粒狀物質(zhì)，這就導(dǎo)致過濾材料昂貴，從而大大地增加費用，使得其不適合大規(guī)模應(yīng)用。US20070163964描述了用于處理水的組合物，包括一種過濾介質(zhì)，它具備用在過濾顆粒物和抑制、去除和/或毀滅水中微生物方面的抗微生物劑和殺生物劑的性質(zhì)。合適的過濾介質(zhì)包括與有機硅烷組合物相關(guān)聯(lián)的珍珠巖。盡管如此，這種系統(tǒng)同樣需要處理過濾材料，導(dǎo)致該過濾材料昂貴。US20080023408描述了一種集水槽，它具有一個含水溶性水處理添加劑的集水槽嵌入物。該嵌入物是由一個多孔外殼制成，該多孔外殼被分割成單個的小袋。每個小袋都有一個開孔，該開孔可重復(fù)打開和閉合以重新填充水處理添加劑。相鄰的小袋被一條嵌入物材料隔開，目的是允許將該嵌入物切割成希望的長度。該水溶性水處理添加劑可以是殼聚糖。用添加劑處理的水在過濾器中絮凝并去除。這限制了處理不同污染物的能力，而且需要定期的維護以確保水處理添加劑未被耗盡。因此，現(xiàn)有的去除徑流水中污染物的技術(shù)費用昂貴且商業(yè)上不可行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖大體上克服，或至少改進現(xiàn)存裝置中的一點或更多的缺點。在第一廣泛形式中，本發(fā)明試圖提供一種處理徑流水的裝置，所述裝置包括a) 一個用于去除顆粒狀和膠狀物質(zhì)的機械-吸附過濾器；b) 一個用于去除正離子的離子交換過濾器；和c) 一個用于至少去除其它可溶性污染物的吸附過濾器。典型地，所述機械-吸附過濾器包含聚丙烯片。典型地，所述機械-吸附過濾器是用于去除至少一種下述污染物a)油；b)油脂；c)有機顆粒狀物質(zhì)；d)無機顆粒狀物質(zhì)；e)有機膠狀物質(zhì)；和f)無機膠狀物質(zhì)。典型地，所述離子交換過濾器是用于去除重金屬。典型地，所述離子交換過濾器包含一種沸石過濾材料。典型地，所述過濾材料是斜發(fā)沸石。典型地，所述過濾材料包含尺寸大約為l_3mm的顆粒物。典型地，所述過濾材料在使用前進行化學(xué)調(diào)節(jié)。典型地，所述化學(xué)調(diào)節(jié)包括將過濾材料暴露于鹽溶液中。典型地，所述鹽溶液是氯化鈉溶液。典型地，所述離子交換過濾器是用于去除至少一種下述污染物
a) NH4+-N；
b)銅
C)鋅
d)鉛
e)鎳
f)鎘
g)萊
h)釩
i)鉻
j)鉬
k)鈀
1)銠和
m)正離子。
典型地，所述吸附過濾器包含一種紅土過濾材料。
典型地，所述紅土過濾材料在使用前被處理以增加過濾材料的表面積。
典型地，所述吸附過濾器是用于去除至少一種下述污染物
a)石申酉変鹽；
b)亞砷酸鹽；
C)重金屬；
d)硝酉変鹽；
e)磷酉変鹽；和
f)負(fù)離子。
典型地，所述裝置包括一個含過濾器的主體。
典型地，所述主體包括許多限定過濾區(qū)域的網(wǎng)格，每個過濾區(qū)域含有各自的過濾材料。
典型地，所述過濾區(qū)域有一個大體上呈環(huán)形的形狀。
典型地，所述過濾區(qū)域同中心地布置有所述離子交換過濾器和吸附過濾器，放射
狀地放置在機械-吸附過濾器的內(nèi)部。典型地，所述吸附過濾器放射狀地置于所述離子交換過濾器的內(nèi)部。典型地，該裝置包括一個外殼，該外殼有一個進水的入口和一個提供過濾后的水的出口，其中所述主體至少連接一個入口和出口，因此過濾在入口和出口之間流動的水。典型地，所述主體包括連接出口的頂部，其中在使用時，水流入所述主體，通過過濾器，然后在通過出口流出所述外殼之前，進入頂部。典型地，所述主體相對于外殼是被支撐起來的，因而允許所述過濾器在未使用時往外排水。典型地，所述外殼包括一個帶有可移動蓋子的開孔，用于提供通向主體的入口。典型地，所述主體是一個可移動的套筒，允許所述主體通過所述開孔拆下。典型地，所述開孔允許過濾材料從主體中取出，因而允許重新添加過濾材料。在第二廣泛的形式中，本發(fā)明試圖提供一種處理徑流水的方法，該方法包括
a)使用機械-吸附過濾器去除顆粒狀和膠狀物質(zhì)；b)使用離子交換過濾器去除陽離子；和c)使用吸附過濾器至少去除其它的可溶性污染物。本發(fā)明第二廣泛形式可使用根據(jù)本發(fā)明第一廣泛形式所述的裝置實施。


現(xiàn)將參考附圖對本發(fā)明的一個實施例進行描述，其中圖1表示用于處理徑流水的系統(tǒng)的一個實施例的原理圖；圖2表示徑流水處理工藝的流程圖；圖3A表示徑流水處理系統(tǒng)的第二個實施例的側(cè)視原理圖；和，圖;3B表示圖3A裝置的平面原理圖。
具體實施例方式現(xiàn)參考附圖1，對表面徑流水處理裝置的一個實施例進行描述。在該實施例中，所述裝置包括機械-吸附過濾器100、離子交換過濾器110和吸附過濾器120，與進水管130和出水管140相連接。使用時，徑流水通過進水管130進入，依次流經(jīng)機械-吸附、離子交換和吸附過濾器100、110、120，允許通過出水管140提供過濾后的水。所述裝置也可包括或連接至一個可選的預(yù)過濾器150，用于預(yù)過濾通過預(yù)過濾器進水管160進入的徑流水。然而，這并不是必需的，而且可使用任何合適的配置。例如，所述過濾裝置，尤其是提供所述機械-吸附、離子交換和吸附過濾器100、110、120作為存在的過濾系統(tǒng)的部分，該過濾系統(tǒng)具有過濾總懸浮固體(total suspended solid,TSS)的能力。 因此，可以理解的是，本設(shè)計適用于與目標(biāo)為TSS的和/或過濾單元分隔開或在所述過濾單元中。若在現(xiàn)存的過濾系統(tǒng)中使用，該過濾裝置典型地裝配以適合該過濾系統(tǒng)的流體性質(zhì)，因而確保適當(dāng)?shù)剡^濾徑流水。類似地，若與過濾系統(tǒng)分隔開使用，基于得到徑流水的區(qū)域的特征將該過濾裝置典型地裝配以提供充分地過濾?，F(xiàn)在將參考圖1和圖2，描述使用上述裝置處理徑流水的一個實施例過程。在步驟200中，徑流水可選地使用預(yù)過濾器150進行預(yù)過濾，之后進入機械-吸附過濾器100。該預(yù)過濾器可用于降低濁度和/或去除大尺寸的污染物，例如碎片、樹葉、垃圾或其它懸浮固體(SQ。可使用任何合適的預(yù)過濾器，且在一個實施例中這是金屬絲網(wǎng)過濾器形式?？蛇x擇的是，在一個實施例中，要求該預(yù)過濾系統(tǒng)的SS去除率高達(dá)70%，這種情況能用在總污染物陷阱等。在步驟210中，徑流水通過過濾器100使用不同的機制，例如篩分、體積排阻和吸附過濾。該機械-吸附過濾器典型地用于過濾顆粒狀、膠狀污染物和油與油脂，等等，以防堵塞后續(xù)的下游離子交換和吸附過濾器110、120。在一個實施例中，所述機械-吸附過濾器 100包括聚丙烯片等，下面將進行更詳細(xì)的描述。在步驟220中，所述離子交換過濾器110過濾徑流水，以去除典型地分布在溶解相中的正離子，包括營養(yǎng)物，例如氨氮(nh4+-N)，和重金屬污染物，如鋅、銅、鉛、鎳、鎘、鉻、鉬、鈀、釩、銠等。在一個實施例中，該離子交換過濾器110包含一種天然的沸石材料，例如斜發(fā)
沸石等。需要注意的是，在一些經(jīng)典的過濾系統(tǒng)中，比如上面所描述的，營養(yǎng)物比如氨氮沒有被去除。結(jié)果是，氨氮典型地被氧化成通常更難去除的硝酸鹽。通過使用離子交換過濾器，例如基于沸石的過濾器，在氨氮被氧化之前這就被成功去除，因而最大程度地增大了去除此類營養(yǎng)物的幾率。此外，與重金屬相比，所述沸石對氨具有更高的親和力，因而確保了充分的營養(yǎng)物過濾，這對減少環(huán)境污染物特別重要。在步驟230中，所述吸附過濾器120過濾徑流水，以去除負(fù)離子重金屬，例如以砷酸鹽和亞砷酸鹽形式存在的砷，和營養(yǎng)物，比如硝酸鹽、磷酸鹽，等等。此外，該吸附過濾器 120具有去除未被離子交換過濾器110完全去除的重金屬(例如鋅或銅)的能力，因而增強了系統(tǒng)的總體能力。該吸附過濾器典型地包含一種過濾材料，例如紅土，或其它類似材料。 另外，和/或可選擇的是，該吸附過濾器可包含鋁氧化物和/或褐煤，這兩者都適合于去除如鋅和銅這樣的重金屬。可以理解的是，離子交換和吸附過濾器的順序是可逆的，這取決于優(yōu)選的安裝方式。然而，典型地，該離子交換和吸附過濾器置于所述機械-吸附過濾器的下游，以允許在通過離子交換和吸附過濾器過濾之前，從徑流水中去除污染物如油和油脂。這有助于維持離子交換和吸附過濾器的使用壽命和過濾能力。上述的方法允許廉價、簡易地處理徑流水，從而使得由徑流引起的污染程度下降。 合適的過濾材料的選擇性允許處理過程的實施比使用現(xiàn)有的技術(shù)更廉價，因此使得該過程在商業(yè)上可行，也確保了寬范圍污染物的過濾。舉例而言，沸石是具有微孔結(jié)構(gòu)的水合鋁硅酸鹽礦物質(zhì)，以化學(xué)式M2/ n · Al2O3 · ySi02 · WH2O 為代表，其中，y是 2-10;η是陽離子的化合價；w表示在該結(jié)構(gòu)的孔中的含水量。在結(jié)構(gòu)上，沸石是復(fù)合的無機晶體聚合物，基于無限延展的三個空間的、四個連接的AlO4和SiO4四面體框架，相互之間通過共享氧離子連接。由于每個SiO4四面體帶有一個凈負(fù)電荷，沸石典型地天然地包括正價的可交換離子，例如嵌入微孔結(jié)構(gòu)中的鈉Na+、K+、 Ca2+和Mg2+離子。使用時，當(dāng)包含重金屬離子(例如鋅、鈣等)的徑流水通過該結(jié)構(gòu)時，沸石中可交換的離子在離子交換過程中被更多的正離子取代。這導(dǎo)致污染物離子的去除，同時留下包含基于無害金屬的溶液的徑流水。實際上，沸石比如斜發(fā)沸石是天然存在的，并且可在很多區(qū)域使用露天采礦技術(shù)開采。因此，沸石，和特別是斜發(fā)沸石，廉價易得，從而使得將其在離子交換過濾器中用作過濾材料切實可行。典型地，沸石作為大巖石開采，而大巖石用于過濾器中并不合適。因此，沸石材料典型地被壓碎或研磨成更小的、具有理想顆粒直徑(如l_3mm之間)的碎片。這增加了有效表面積，從而強化了過濾過程；并且減小了相鄰碎片之間的空隙，從而確保通過的徑流水的充分過濾。研磨過程產(chǎn)生的灰塵會阻塞斜發(fā)沸石的孔，由于減少了有效的離子交換表面，導(dǎo)致更低的吸附能力。同時用水沖洗能減少這種阻塞，典型地，單獨用水沖洗無法去除被阻塞的孔中的所有粉塵。因此，在一個實施例中，被壓碎的沸石的有效性可使用化學(xué)調(diào)節(jié)而增強，其包括將沸石暴露在高濃度的含鹽水溶液中。這可以通過在氯化鈉溶液中沖洗這些磨碎的沸石而實現(xiàn)。高濃度的Na+離子使得其它現(xiàn)有離子，例如更多正離子鈣Ca2+得以替換，從而通過改變材料的表面電荷而最大限度地擴大離子交換過程的有效性。在任何情況下，由于化學(xué)處理可容易地、廉價地進行，這允許斜發(fā)沸石和其它沸石的有效性得以增加，從而進一步改善它們的效果。在沸石過濾器中使用離子交換不適用于去除負(fù)離子和某些可溶性污染物。因此， 提供一種基于紅土的吸附過濾器。紅土是通過浙濾和濃縮基于二氧化硅巖石中的鋁和鐵氧化物而形成的。典型地，紅土包含礦物質(zhì)，例如高嶺石、針鐵礦、赤鐵礦和三水鋁礦，因此包含不同比例的 SiO2 · Al2O3 ·狗203。紅土可包括柔軟多孔性材料，還有堅硬、致密的巖石，這取決于母巖的性質(zhì)和已經(jīng)發(fā)生的天氣狀況。多孔紅土具有高表面積，使用時污染物附著在紅土的表面，嵌入其中。過濾能力因此直接地與紅土的表面積相關(guān)聯(lián)。因此，優(yōu)選多孔紅土，且可通過用0. OlM HNO3處理紅土增加其比表面積，從而增強其吸收能力。同樣，可以理解的是，紅土是天然存在的，也廉價易得，這使得其適用于上述過程。所述吸附過濾器可選擇性地包括過濾材料，例如鋁氧化物或褐煤，用于額外去除重金屬，如鋅或銅。在一個實施例中，用鋁氧化物或褐煤取代紅土，因而增強了該系統(tǒng)去除重金屬的能力，這是以有能力去除營養(yǎng)物(如磷酸鹽和硝酸鹽)為代價。這種結(jié)構(gòu)因此也特別適用于典型地不含高營養(yǎng)物含量的工業(yè)廢水徑流等?？蛇x擇的是，在徑流水同時包含高濃度的營養(yǎng)物和重金屬的情況下，所述吸附過濾器可包含紅石和鋁氧化物和/或褐煤的組合物。這可同時成功去除營養(yǎng)物和重金屬。鋁氧化物作為一種來自鋁土礦行業(yè)的產(chǎn)物可容易獲得，同時褐煤也容易獲得。因此，這使得鋁氧化物和褐煤同時廉價易得，適用于上述過程?？梢岳斫獾氖?，紅土、鋁氧化物和/或褐煤應(yīng)該典型地以直徑在l_3mm區(qū)域內(nèi)的特殊形式提供，原因和以上關(guān)于斜發(fā)沸石的討論類似。所述機械-吸附過濾器典型地包括聚丙烯片，它的材料性質(zhì)適合機械地過濾小顆粒，例如有機的或無機的膠狀和顆粒狀物質(zhì)。外部聚丙烯過濾器的使用使得內(nèi)部斜發(fā)沸石和紅土顆粒的孔免遭由于油、油脂和膠狀顆粒造成的堵塞。聚丙烯片也是廉價易得的，這使得它尤其適用于該過濾器裝置。通過使用預(yù)過濾器去除更大的碎片(例如樹葉、垃圾等)，可進一步地減少堵塞的發(fā)生。在某些情況下，這并不需要，盡管減少下游的堵塞能顯著延伸其壽命并改善過濾過程的效能，從而這能使得預(yù)過濾器的使用有益。該過濾器可用金屬絲網(wǎng)等搭建而成，在一個實施例中，該預(yù)過濾器可成為現(xiàn)有過濾系統(tǒng)的一部分，該現(xiàn)有系統(tǒng)是通過過濾裝置得以加強的。鑒于以上實施例中所討論的過濾材料廉價易得，這允許低成本的徑流水處理，反過來使得徑流水的處理切實可行。
現(xiàn)參考圖3A和圖3B，更詳細(xì)地描述一個實施例裝置。在該實施例中，所述裝置包括一個限定了一個腔體301的外殼300。所述外殼300 包括一個進水管302、一個出水管303和一個可移動的蓋子304，安裝在開孔305上以提供進入腔體301的通道。在一個實施例中，該外殼300是以地下坑的形式存在，內(nèi)襯一種合適的材料，例如混凝土、玻璃纖維、PE (聚乙烯)等，該開孔305是一個人孔，以便為進入腔體 301提供通道。在外殼300的內(nèi)部提供有一個含有過濾器的主體310。在這個實施例中，所述主體以圓柱形存在，直徑小于開孔305，從而方便主體310從外殼300中移除，盡管這并不是必需的。在這個實施例中，所述過濾器同心排列著環(huán)形過濾區(qū)域311、312、313，由各自的網(wǎng)狀物314限定，該網(wǎng)狀物可以由金屬絲、PE等制成。過濾區(qū)域的相對尺寸，尤其是高度、內(nèi)外直徑的選擇都是基于因素的結(jié)合，所述因素為例如理想的過濾容量、集水區(qū)的特征、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、可能的污染物的性質(zhì)，等等。因此，舉例而言，如果預(yù)期有一個高容積的徑流， 那么就將使用一種大容積的過濾材料。此外，如果一些污染物特別難過濾，那么該區(qū)域的厚度可增加，以便當(dāng)水流通過時有效地增加其過濾量。在這個實施例中，外部過濾區(qū)域311含聚丙烯片以形成機械-吸附過濾器100 ；中間過濾區(qū)域312含斜發(fā)沸石以形成離子交換過濾器110 ；內(nèi)部過濾區(qū)域313含紅土以提供吸附過濾器120。正如之前所討論的，離子交換和吸附過濾器110、120的順序可逆。提供頭管315，從中心區(qū)域316向內(nèi)部過濾區(qū)域313的里面延伸，進入順序連接出水管303的頂部 317。使用時，外殼300與徑流排水管連接，典型地，該排水管引導(dǎo)徑流水從一個或更多的源頭流入河流、暴雨水排水管等的一個排放點。當(dāng)徑流水產(chǎn)生時，例如在下雨或暴風(fēng)雨事件中，徑流水沿著進水管302流動，如箭頭340所示，接著進入腔體301，如箭頭341所示。 由于水流入腔體301，水平面上漲，同時水流經(jīng)過濾區(qū)域311、312、313中的過濾材料，進入中心區(qū)域316，如箭頭342所示。結(jié)果，中心區(qū)域316含有過濾后的水。當(dāng)水平面330上升至一個超過頭管315的高度時，腔體301內(nèi)的水壓足以迫使水從中心區(qū)域316，經(jīng)過頭管315，然后進入頂部317，如箭頭343所示。過濾后的徑流水接著通過出水管303從外殼300排出，如箭頭344所示。在過量的水流發(fā)生的情況下，舉例而言，如果過濾器被阻塞，或如果流入速率大于過濾器的容量，頂部317可含一個頂部開孔318，它提供一個溢出途徑，使得水直接從腔體 301流入頂部317，如箭頭345所示。這使得水直接從進水管302經(jīng)過腔體301，流到出水管 303，從而防止腔體301溢流。可以理解的是，在這種情況下，當(dāng)未經(jīng)過濾的水從出水管303 流出時，優(yōu)選發(fā)生一次溢流。當(dāng)徑流停止時，水經(jīng)由出水管303排出，達(dá)到一個低于出水管303的水平線。水平面將典型地進一步下降，例如因為蒸發(fā)，以及通過使用腔體301內(nèi)的一個可選擇的疏水孔 360，使得額外的徑流水從腔體排入環(huán)境中。在這個實施例中，支撐體320托起主體310，以至于主體320能在腔體301排水時將水完全排出，使得不處于使用狀態(tài)時過濾器能把水排出。這是有利的，原因有許多，比如有助于替換過濾材料，這在下面將會進行詳細(xì)描述。應(yīng)該注意的是，有時排水時所述機械-吸附和吸附過濾器可能會變干，典型地，離子交換過濾器中包含親水的斜發(fā)沸石，因此在系統(tǒng)排掉水之后將趨向于長時間保持濕潤。在一場剛剛發(fā)生的雨天中這有助于增加離子交換表面積的有效性，因為該斜發(fā)沸石多孔系統(tǒng)是水飽和的。上述裝置具有許多優(yōu)點。舉例而言，該過濾裝置可與標(biāo)準(zhǔn)的人孔裝置相結(jié)合，使得該過濾裝置容易適合 (retro-fitted)現(xiàn)有的徑流排水系統(tǒng)。然而，這并不是必需的，該裝置可以是任何尺寸，這取決于一系列因素，例如可用于安裝的尺寸、集水區(qū)域的尺寸，等等。在一個實施例中，主體310是以可移動的套筒形式存在。這樣允許主體310從腔體中移除，而且一旦過濾材料耗盡即可被替換?？蛇x擇的是，該過濾材料可在原來的位置處替換。這可以實現(xiàn)，舉例而言，通過移動頭管315，并用真空泵將過濾材料從過濾區(qū)域311、 312,313中抽出來實現(xiàn)。接著提供新的過濾材料給過濾區(qū)域311、312、313，以再填滿過濾器。當(dāng)過濾材料消耗完時，這有助于減小所述材料阻塞真空泵的可能性。還可以理解的是，外殼300的使用，例如一個深坑，并不是必需的。因此，舉例而言，主體310可用作一個納入現(xiàn)有過濾系統(tǒng)中的套筒?？梢岳斫獾氖牵谶@種情況下，該套筒的物理布置可隨示出的實施例改變，允許納入現(xiàn)有系統(tǒng)中。通過耗盡的過濾材料可充分地保留從徑流水中去除的污染物，使得這些污染物通過容易的方式得以處理，例如在垃圾填埋場，這些污染物沒有散布并引起進一步污染的風(fēng)險。加上容易替換過濾材料的能力，使得該過濾裝置的維護廉價。因此，上述裝置可提供一個完整的、單獨的套筒過濾系統(tǒng)，能同時把一系列污染物作為目標(biāo)，所述污染物包括油、油脂、營養(yǎng)物(例如硝酸鹽和磷酸鹽)，以及溶解的重金屬。 這允許成本有效地處理溶解的重金屬，并達(dá)到遠(yuǎn)低于現(xiàn)在所能達(dá)到的排放目標(biāo)。所述裝置可與現(xiàn)有的徑流水排水系統(tǒng)相結(jié)合，因此可連同現(xiàn)有傳統(tǒng)的上游暴雨水處理系統(tǒng)一起操作，從而減少過濾器被碎片如樹葉、垃圾或類似物阻塞。這也允許裝置給現(xiàn)場處理提供解決方案，且不終結(jié)管道解決方案，例如濕地和生物保留系統(tǒng)，使得其明顯更容易實施。當(dāng)整個處理單元具有最小的覆蓋區(qū)域時，使用一個由外到內(nèi)的流體流向的圓柱形主體可提供更有效的處理面積。這反過來允許有效地過濾高流速的徑流水。另外，通過使用溢流路徑，如果需要可安置過量的流量。通過提供低成本的過濾裝置，可容易地將其與現(xiàn)有排水系統(tǒng)相結(jié)合，并將目標(biāo)指向一系列不同的污染物，這允許該裝置用于住宅區(qū)和工業(yè)環(huán)境中。在一個實施例中，該裝置可提供處理不同大小的徑流區(qū)域的能力，這取決于結(jié)構(gòu)。 在需要處理大徑流區(qū)域的情況下，許多裝置配置可平行操作。可選擇的是，許多套筒可納入一般的外殼中，例如現(xiàn)有的過濾系統(tǒng)，從而增加過濾容量。裝置與現(xiàn)有解決方案是可比較的，同時達(dá)到高水平的性能。此外，相比于現(xiàn)有的解決方案，持續(xù)的維護是最低限度的，預(yù)期的套筒替換需要每隔兩年代替每隔6-12個月。該系統(tǒng)具有將目標(biāo)指向一系列污染物的能力，允許該過濾裝置用于各種各樣的情況，以及變化的氣候條件。舉例而言，當(dāng)徑流水包含高含鹽量時，該過濾裝置可操作，這種情況可發(fā)生在例如冬天時鹽用于除冰的情況。考慮到這種情況，除冰鹽的存在典型地將結(jié)合在顆粒和膠狀物的重金屬調(diào)動到溶液相中，這些使用經(jīng)典的過濾技術(shù)是不容易提取出。然而，上述過濾裝置的使用使得可溶的重金屬離子得以去除，從而克服了這個問題。也可以理解的是，上述系統(tǒng)也可連同隨后的處理過程一起使用，從而進一步處理徑流水。因此，被過濾系統(tǒng)處理過的徑流水可轉(zhuǎn)移到隨后的下游系統(tǒng)中，例如加氯作用和/ 或紫外消毒水處理系統(tǒng)中，進行進一步處理。這可用于將徑流水處理到一個水平，使得在一個合適的場合重新利用，例如沖廁所等。在這個實施例中，上述水處理裝置有效地扮演著預(yù)處理的角色，允許過濾后的徑流水提供給一個或更多的后續(xù)下游處理過程進行進一步處理。這使得該過濾系統(tǒng)去除那些在隨后的下游過濾系統(tǒng)中無法有效去除的污染物，從而有助于確保合適的用于預(yù)期用途的水質(zhì)量。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，許多變化和修改將是顯而易見的。所有的對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的此類變化和修改，應(yīng)該被考慮在之前描述的廣泛顯現(xiàn)的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.處理徑流水的裝置，所述裝置包括a)一個用于去除顆粒狀和膠狀物質(zhì)的機械-吸附過濾器；b)一個用于去除正離子的離子交換過濾器；和，c)一個用于至少去除其它可溶性污染物的吸附過濾器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述機械-吸附過濾器包括聚丙烯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述機械-吸附過濾器用于去除至少一種下述污染物a)油；b)油脂；c)有機顆粒狀物質(zhì)；d)無機顆粒狀物質(zhì)；e)有機膠狀物質(zhì)；和f)無機膠狀物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的裝置，其中所述離子交換過濾器用于去除重金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的裝置，其中所述離子交換過濾器包含一種沸石過濾材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述過濾材料是斜發(fā)沸石。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述過濾材料包含尺寸大約為 l-3mm的顆粒物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的裝置，其中所述過濾材料在使用前進行化學(xué)調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述化學(xué)調(diào)節(jié)包括將過濾材料暴露于鹽溶液中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述鹽溶液是氯化鈉溶液。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的裝置，其中所述離子交換過濾器是用于去除至種下述污染物a) NH4+-N；b)銅C)鋅d)鉛e)鎳f)鎘g)萊h)釩i)鉻j)鉬k)鈀1)銠禾口m)正離子。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的裝置，其中所述吸附過濾器包含一種紅土過濾材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述吸附過濾材料在使用前被處理用于增加過濾材料的表面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的裝置，其中所述吸附過濾器包含一種紅土過濾材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的裝置，其中所述吸附過濾器是用于去除至少一種下述污染物a)砷酸鹽；b)亞砷酸鹽；c)重金屬d)硝酸鹽e)磷酸鹽；和f)負(fù)離子。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項所述的裝置，其中所述裝置包括一個含過濾器的主體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述主體包括許多限定過濾區(qū)域的網(wǎng)格，每個過濾區(qū)域含有各自的過濾材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述過濾區(qū)域有一個大體上呈環(huán)形的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述過濾區(qū)域同中心地布置有所述離子交換過濾器和吸附過濾器，放射狀地放置在機械-吸附過濾器的內(nèi)部。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述吸附過濾器放射狀地置于所述離子交換過濾器的內(nèi)部。
21.根據(jù)權(quán)利要求16-20中的任一項所述的裝置，其中所述裝置包括一個外殼，該外殼有一個進水口和一個過濾后的水出口，其中所述主體至少連接一個入口和出口，因此濾液水在入口和出口之間流動。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一項所述的裝置，其中所述主體包括連接出口的頂部， 其中在使用時，水流入所述主體，通過過濾器，然后在通過出口流出所述外殼之前，進入頂部。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一項所述的裝置，其中所述主體相對于外殼是被支撐起來的，因而允許所述過濾器在未使用時往外排水。
24.根據(jù)權(quán)利要求19-22中的任一項所述的裝置，其中所述外殼包括一個帶有可移動蓋子的開孔，用于提供通向主體的入口。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的裝置，其中所述主體是一個可移動的套筒，允許所述主體通過所述開孔拆下。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的裝置，所述開孔允許過濾材料從主體中取出，因而允許重新添加過濾材料。
27.一種處理徑流水的方法，所述方法包括a)使用機械-吸附過濾器去除顆粒狀和膠狀物質(zhì)；b)使用離子交換過濾器去除陽離子；和c)使用吸附過濾器至少去除其它的可溶性污染物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述方法包括使用權(quán)利要求116中的任一項所述的裝置。
全文摘要
用于處理徑流水的裝置，所述裝置包括一個用于去除顆粒狀和膠狀物質(zhì)的機械-吸附過濾器；一個用于去除正離子的離子交換過濾器；和，一個用于至少去除其它可溶性污染物的吸附過濾器。
文檔編號C02F1/28GK102341353SQ201080010227
公開日2012年2月1日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者康斯坦丁諾斯·阿薩納夏季斯 申請人:Ghd私人有限公司