專利名稱：都市水之再凈化法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于公共自來水都市水質(zhì)之凈化方法，是施用于已首先經(jīng)過凈化之水以使其更適合于飲用者，以及其裝置。
一般而言，公共自來水廠的水質(zhì)凈化處理，縱使有各種不同的處理方法或不同之裝置大小規(guī)格，都必須具備以氯來處理的最后一道消毒程序，并且當都市水從供應連接水栓流出時，它必須含有多于0.2ppm的游離殘留氯或多于1.5ppm的結(jié)合殘留氯。
雖然這些殘留氯的存在可確保水質(zhì)的安全衛(wèi)生，但在飲用時卻有一股難聞的臭味。因此，在飲用前，這些殘留氯有必要留存于都市水中;但在飲用時，最好能把它們除去。同時，有機物質(zhì)的去除也是有必要進行的，因為有機物質(zhì)會給細菌提供一種適合生長的環(huán)境。因此，多種用以去除這些殘留氯以及非常少量的有機物質(zhì)的水質(zhì)凈化裝置乃被發(fā)展出來并加以使用。
普通一般的水質(zhì)凈化裝置，縱然它們的程序或有些許不同，但都是利用同一個方法來進行的，此方法即是以具有強大吸附能力的活性碳，借助都市水快速通過活性碳層，而以吸附作用把殘留氯與有機物質(zhì)去除。
雖然一般供都市水用的水質(zhì)再凈化法在剛開始使用時，確具超卓功效，但它們都不免有許多問題，有如下列所示。
第一點，就是細菌增加的問題，細菌的增加已經(jīng)成為都市水采用一般水質(zhì)再凈化法處理的最嚴重問題。
原先，都市水中具有生命力的細菌相當少，但經(jīng)過一般水質(zhì)再凈化法處理過后的都市水中，競被偵測出具有自來水法中水質(zhì)標準所允許的極限細菌含量的10倍至1，000倍之多。
何以在已過濾的水中會測出這么多的細菌呢？原因在于普通過濾程序正無時無刻不在進行中。
亦即，使用一般的水質(zhì)凈化過濾器，如果流入閥(或者是供應連接水栓，只要是直接連接于供應連接水栓者)是呈開啟狀態(tài)時，都市水將快速地通過水質(zhì)凈化器的活性碳層。當過濾水被接收到容器之中后，流入閥關(guān)閉，且如果有需要的話，可以在任何時候把水再過濾一遍。
在此過濾方法中，無論任何時候，只要當流入閥關(guān)閉時，滯留在活性碳層的水將失去其殺菌能力，這是因為全部的殘留氯被活性碳所吸附;并且在活性碳的表面，溶解氧體積會增加，這是因為當有機物質(zhì)被吸附時，空氣會通過出口進來。
進而，在水質(zhì)凈化器中，可供細菌生長與繁殖的基本條件，如濕氣、有機物質(zhì)與氧氣皆一一齊備。因此，細菌乃迅速地在水質(zhì)凈化器中繁殖增加起來，且當流入閥再被開啟時，水將再被過濾，而大量增加的細菌也將混隨著過濾水一并流出。
最終，我們將飲用到一些比原先都市水增加了10倍至1，000倍的細菌量的水。
為了解決這些問題，乃發(fā)展出將活性碳涂覆以具有殺菌能力的銀并借助彈回在活性碳層中滯留著的水中的銀來控制細菌的繁殖的方法。然而此方法成效不彰，雖可稍微降低細菌的增加，但細菌量大量超出可允許之極限范圍的現(xiàn)象照舊存在。再者，換個角度來看，銀對人體亦具有不良影響，惟銀的使用應不應該被禁不在討論范圍內(nèi)。
第二點，就是水質(zhì)再凈化功效沒有持久性。剛開始時，活性碳固然具有強大吸附能力，但如果都市水的通過體積增加之后，吸附能力將迅速降低而過濾功能亦大為減低。原因是都市水中之微細物質(zhì)與有機物質(zhì)粘附并滯留于活性碳的表面，故可供與水直接接觸的活性碳表面面積乃大為減少而吸附能力也因此減弱。
所以說，在剛開始時，活性碳對殘留氯及有機物質(zhì)的去除能力相當卓越，但不消一個月時間，此能力即大為降低，而且從一開始就知道是不可能去除這些污濁物質(zhì)的。
第三點，就是水質(zhì)無法均勻的過濾。水質(zhì)之所以會不均勻的過濾，是因為此過濾方法在任何時間都一直使用且過濾速率非常快。
第四點，就是無法清洗及消毒過濾物質(zhì)，在傳統(tǒng)的過濾方法中，對于過濾物質(zhì)的清洗與消毒根本沒考慮過。
因此而產(chǎn)生的問題就是我們飲用了感染細菌的過濾水。
第五點，就是水質(zhì)凈化裝置中的過濾物質(zhì)或所有元件在相當短的時段內(nèi)必須加以更換。
如上所述，由于傳統(tǒng)水質(zhì)凈化器的過濾功能沒有持久性，造成細菌量增加，又不能清洗與消毒，因此必須常常更換。
本發(fā)明之目的是為了解決這些問題。換句話說，本發(fā)明之目的是為了獲得純凈的過濾水，而可一直嚴格防止細菌的生長與繁殖。本發(fā)明的第一項好處是可以維持連續(xù)性的水質(zhì)凈化功能。本發(fā)明的第二項好處是可提供均勻的凈化作用。本發(fā)明的另一個好處是其過濾物質(zhì)可以清洗，故能確保水質(zhì)純凈。本發(fā)明最末一項好處就是允許過濾物質(zhì)作半永久使用。
在詳細敘述本發(fā)明的方法之前，我們可以比較本發(fā)明與傳統(tǒng)方法的基本差異。
(A)在過濾方法中，本發(fā)明是一種連續(xù)式且均勻過濾的方法;傳統(tǒng)過濾方法則是任何時段進行的不均勻過濾方法。
(B)本發(fā)明之方法是慢速過濾法;傳統(tǒng)則是超快過濾法(在數(shù)秒至數(shù)分鐘之間)。
(C)以過濾材質(zhì)而言，本發(fā)明采用砂礫與砂子，是具有強大持久力者;傳統(tǒng)方法則采用活性碳，是具有強大吸附能力者。
(D)在過濾原理上，本發(fā)明的方法是氧化與保持;傳統(tǒng)方法則是瞬間吸附與保持。
(E)在重要組織上，本發(fā)明的方法包括有水的輸入、引導、過濾、貯存以及周邊設備;傳統(tǒng)方法只有輸入、引導及過濾。
(F)以清洗過濾材質(zhì)的方法而言，本發(fā)明的方法在必要時是允許清洗的;傳統(tǒng)方法根本不考慮清洗。
(G)以殺菌方法而言，本發(fā)明的方法在必要時可以殺菌;傳統(tǒng)方法根本不曾考慮。
(H)以功能之持久性而言，本發(fā)明的功能是長期保持卓效者;傳統(tǒng)方法的功能僅在剛開始時有卓效，一經(jīng)使用即快速減效。
(I)以過濾材質(zhì)的更換而言，本發(fā)明的方法所采用的是半永久性過濾材質(zhì);傳統(tǒng)方法所采用的過濾材質(zhì)必須常常更換。
(J)以功效而言，本發(fā)明的方法可保長期幾乎不含一般細菌或者僅含可允許標準以內(nèi)的細菌，同時幾乎完全除去殘留氯與混濁物質(zhì)，并大大減少有機物質(zhì)且沒有大腸菌屬;傳統(tǒng)方法在剛開始時去除殘留氯、混濁物質(zhì)及有機物質(zhì)的功效亦相當卓越，但經(jīng)過使用后，功效降低甚快，且可偵測到多于可允許極限的10倍至1，000倍之多的一般細菌。
(K)再者，本發(fā)明的方法可處理多于最低流入體積的水量，其可將水引入、引導、流入、過濾并貯存起來且在細菌生長的開始之前完成，且作為此目的的設備也完整的設置。
本發(fā)明的都市水的水質(zhì)凈化方法的特征在于利用供應管路的壓力從與公共自來水廠的供應管路相連接的入口閥連續(xù)且?guī)缀蹙鶆虻囊攵际兴?，接著通過一個設有浮式流量計于流入管的上側(cè)且具有透明管用以指示水流與水位且其垂直站立于上部具有通風與殺菌用之孔的導引管來引導水流，并以垂直落下的方式與上述透明管形成自由水面，再借助通過上述流入管進入過濾器(過濾器包括有沉淀區(qū)、過濾砂礫、過濾砂子及集水區(qū))下端的沉淀區(qū)來緩慢地進行過濾，并借助通過貯水器的流出閥把過濾水貯存于設于過濾器上端的貯水器，再打開打與流入閥下方連接之回洗閥，并以貯水器中之過濾水流往后流向過濾器來反向回洗過濾器，再通過一個垂直站立的主排水管排出從貯水器的溢流管溢出的多于貯水器高水位的過濾水、從導引管的溢流連接管溢出的多于正常水位的引導水及上述的回洗水，必要時可通過上述流入分布管的供通風與殺菌的洞孔倒入殺菌溶液來進行對流入分布管，過濾器及貯水器的消毒，且從入口管引水的時間至到入口體積達到貯水器高水位的時間可介于細菌后生長的開始的時間內(nèi)。
同時，在本發(fā)明的方法內(nèi)，上述的入口體積的特征在于以控制入口閥來進水，使得浮球能安置于上述浮式流量計的所需入口體積的計量處。
還有，在本發(fā)明的方法內(nèi)，上述的貯水器及可指示流入管的入水與水位的透明管皆是由透明材質(zhì)做成，所以我們可以從壓力損失看出水位的不同，且當水位差大于正常水位差時，也就是該開始回洗的時候了。以下圖示顯示一個依據(jù)本發(fā)明之水質(zhì)再凈化裝置的實例。


圖1是依據(jù)本發(fā)明之水質(zhì)再凈化裝置的立體全面圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明之裝置的立體圖，顯示其不裝設于箱子的情形。
圖3是本發(fā)明之裝置的側(cè)面部分剖視圖。
圖4是本發(fā)明之裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
圖5是本發(fā)明之裝置中沿著過濾器、貯水器與流出閥的連接體的放大剖視圖。
圖6是本發(fā)明之裝置中過濾材質(zhì)的堆積處的立體圖。
圖7是本發(fā)明之裝置中浮式流量計的側(cè)視圖。
圖8是一個每天過濾24升都市水的殘留氯對時間的圖表。
圖號說明1設置箱(installedbox)2過濾器(filterbasin)7過濾砂礫(filtergravel)8過濾砂子(filtersand)9集水區(qū)(watercollectingzone)10沉淀區(qū)(settlingzone)11過濾材質(zhì)之堆積處(heapingplaceofthefiltermateria)15貯水器(waterstoragebasin)17通風孔(holeforventilation)18流出閥(outflowvalve)19流入一流出管(inflow-outflowpipe)20過濾水之流入管(inflowpipeoffilterwater)21導引分布管(leaddistributingpipe)23第一導引管(thefirstleadingpipe)24浮式流量計(float-typemeter)27第二導引管(thesecondleadingpipe)28導引連接T管(leadingconnectingTpipe)30滴流管(droppingpipe)31流入分布管(inflowdistributingpipe)32指示流入與水位之透明管(transparenttubeindicatinginflowandwaterlevel)33流入導引管(inflowleadingpipe)34流入連接T管(inflowconneectingTpipe)37過濾器之流入連接管(inflowconnectingpipeofthefilterbasin)
38供通風與殺菌之洞孔(holeforventilationanddisinfection)41貯水器之溢流管(overflowpipeofthewaterstoragebasin)43溢流連接T管(overflowconnectingTpipe)44主排水管(maindrainpipe)45回洗閥(back-washvalve)47排水連接T管(drainconnectingTpipe)48供回洗用之排水管(drainpipeforbackwashing)49導引水之溢流連接管(overflowconnectingpipeofdeadingwater)50入口閥(intatevalve)51分布管箱(distributingpipebox)52水位刻度(scaleofwaterlevel)53透明蓋(transparentcover)59過濾器之流出管(outflowpipeofthefliterbasin)61供應管(servicepipe)為完成本發(fā)明這些方法，用于適當都市水之水質(zhì)凈化作用的裝置之特征在于設置蓋(1)的一側(cè)有一個設置空間(2)供設置一個過濾器(5)，過濾器(5)的前方是設有一扇門(3)供開啟與關(guān)閉，設置箱(1)的另一側(cè)有一個嵌插空間(4)供分布管路箱之用，其前方與上方是開啟的，可放置過濾砂礫(7)與過濾砂子(8)以便各在上方形成集水區(qū)(9)而在下方形成沉淀區(qū)(10)，并完成該過濾器(5)而以蓋子(6)關(guān)閉過濾器(5)，接著裝設一個貯水器(15)，在貯水器(15)的蓋子(16)上方設有一通風口(17)供通風使用，此貯水器有一設置基座(14)隔開過濾器之設置空間(2)的上部，且由過濾水的流入管(20)和流入一流出管(19)連接過濾器(5)的上部和貯水器(15)的下方。此二管各以流出閥(18)連通，并且在過濾器(15)的下方連接一條流流入分布管(31)，此為透明管可指出水流入和水位，此水位即與貯水器(15)中水位同高，并設置浮式流量計(24)以連接入口閥(50)，此閥被裝設以控制公共自來水的供應管，并設置導引分布管(21)以連通和固定其最后之滴流管(30)于指示流入和水位之透明管的上部，且裝設排水管，在分布管箱(51)中除了指示流入和水位的透明管，浮式流量計(24)，流入分布管(31)和導引分布管(21)外，其余嵌入在分布管箱的嵌入空間(4)中，且固定浮式流量計(24)在分布管箱(51)的外邊上，將指示流入與水位之透明管(32)設置在分布管箱(51)的前方，在其上并貫穿一供通風與殺菌之洞孔(38)，并在貯水器(15)的上部，連通貯水器之溢流管(41)且與主排水管(44)相連，且以導引水之溢流連接管(49)連接導引分布管(21)上端和主排水管(44)，并以供應回洗用之排水管(48)連接流入分布管(31)下端和主排水管(44)的下端，且設置回洗閥(45)。
而且，本發(fā)明的裝置中，在以上曾述及之過濾器(5)中過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)有如下之特性，堆排在過濾材質(zhì)之堆積處(11)，在此在一些貫穿的洞孔以供水之流通，其下并以多根支撐腳(13)固定住，并且在底部形成上述之沉淀區(qū)(10)。
此外，在本發(fā)明的裝置中，以上所述之流出閥(18)具有如下之特征，其連接流入一流出管(19)而通入貯水器(15)的前下部，且在其內(nèi)外各放置襯墊(54)(55)，再鎖上固定螺絲(57)以固定流入一流出管(19)之螺紋部(56)，并連接經(jīng)過濾水之流入管(20)而通入過濾器之設置空間(2)，經(jīng)由貫穿在貯水器之設置基座(14)上之嵌入洞孔(58)，且連接過濾器之流出管(59)，其通過過濾器之蓋子(6)而后接貯水器之流入連接管(60)。
而且，在本發(fā)明的裝置中，上述之流入分布管(31)有如下之特征其經(jīng)由彎曲流入管(35)接上過濾器之流入連接管(36)再經(jīng)由過濾器之流管(37)后進入過濾器(5)之底部，而另一端接流入連接T管(34)，再接流入導引管(33)，其位于指示流入與水位之透明管(32)下方，并且上述所提之導引分布管(21)有如下之特征由入口閥(50)經(jīng)由導引水管(22)所連接之第一導引管(23)而與浮式流量計(24)之入口(25)連接，且由浮式流量計(24)之出口(26)所連接之第二導引管(27)接上由導引連接管(29)經(jīng)由上述及之滴流管(30)所連接之導引連接T管(28)，且以上所述之貯水器之溢流管(41)經(jīng)由貯水器之溢流連接管(42)與溢流連接T管(43)連接上主排水管(44)的上端，且連接回洗閥(45)之入口與上述流入連接T管(34)，且由一端接排水管(46)之排水連接T管(47)，經(jīng)由位在主排水管(44)下方之供回洗用之排水管(48)連接回洗閥(45)之出口，并將上述及之導引連接T管(28)和溢流連接T管(43)連接導引水溢流連接管(49)。
而且在本發(fā)明的裝置中，有如下述之特征裝在分布管箱(51)前的透明管(32)之水位刻度(52)可指示水流入和水位，且將此可指示水流入和水位之透明管(32)以透明蓋(53)蓋住。
以下之圖形將顯示本發(fā)明之方法和裝置，以實例所示。
如圖3所示，在設置箱(1)的過濾器之設置空間(2)中其一邊之過濾器之設置空間(2)的前方有一可開閉之門(3)，而在其另外一邊有一分布管箱之嵌入空間(4)，其前端和上端均打開，放入過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)以在上方形成集水區(qū)(9)并在下方形成沉淀區(qū)(10)，蓋上過濾器(5)之蓋子(6)建立過濾器，且在貯水器之設置基座(14)上裝置貯水器(15)蓋上其上有通風口(17)的貯水器之蓋子(16)，此設置基座隔斷過濾器(2)之設置空間的上端，且經(jīng)由過濾水之流入管(20)與流入一流出管(19)連接過濾器(5)之集水區(qū)(9)和貯水器(15)之下部，此二管彼此相連并連通流出閥(18)。
借助在過濾材質(zhì)之堆積處(11)堆置過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)于上述之過濾器(5)中，于此有許多孔洞供水流通，且在其下端有支撐腳(13)以固定之，沉淀區(qū)(10)即形成于此過濾材質(zhì)之堆積處(11)的下方。
上述之流出閥(18)連接流入一流出管(19)而進入貯水器(15)前面之底部，且在里外各加附襯墊(54)(55)，并由鎖上流入一流出管(19)之固定螺紋部(56)固定之，并連接過濾水之流入管(20)通入過濾器之設置空間(2)，經(jīng)由貫穿在貯水器之設置基座(14)上之嵌入洞孔(58)，且連接過濾器之流出管(59)，其通過過濾器之蓋子(6)而后接貯水器之流入連接管(60)。
在上述之過濾器(5)之沉淀區(qū)(10)中，都市自來水是均勻且連續(xù)地由入口閥(50)流入導引分布管(21)和流入分布管(31)，此閥被建立在公共自來水之供應管(61)上且可控制水流，且水被慢慢地流經(jīng)過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)而過濾。
上述之導引分布管(21)經(jīng)由連接第一導引管(23)之上部而連接浮式流量計(24)之入口(25)，此第一導引管并經(jīng)由導引水管(22)而連接入口閥(50)，而后經(jīng)由連接浮式流量計(24)之出口(26)的第二導引管(27)之上部再連接滴流管(30)，其前端為向下彎曲，且連接導引連接T管(28)和導引連接(29)和上述之流入分布管(31)，此分布管經(jīng)由連接彎曲流入管(35)而連接經(jīng)由過濾器之流入連接管(36)而進入過濾器(5)之底部的過濾器流入管(37)，并且經(jīng)由流入連接T管(34)連接彎曲流入管(35)和在指示流入和水位之透明管(32)的下端之流入導引管(33)，透明管上端為連通上述之導引分布管(21)之滴流管(30)。
經(jīng)由貫穿在上述之指示流入和水位之透明管(32)上方之孔洞以供抽氣和殺菌之用，都市水流入后，垂直地從滴流管(30)落下，而在指示流入和水位之透明管(32)中形成自由水表面。
除了指示流入和水位之透明管(32)和上述之流入分布管(31)之浮式流量計(24)和導引分布管(21)外，分布管是設置在嵌入于分布管箱之嵌入空間(4)中的分布管箱(51)中，且此浮式流量計(24)是固定在分布管箱(51)之旁邊，而指示流入和水位之透明管(32)是建立在分布管箱(51)之前面部位。
在上述之貯水器(15)之上端，吾人經(jīng)由貯水器之溢流連接管(42)和溢流連接T管(43)而連接貯水器之溢流管(41)和主排水管(44)上端，且連通貯水器，并連接回洗閥(45)之入口與上述之流入連接T管(34)，而于在主排水管(44)下方之排水連接T管(47)連接排水入管(46)和供回洗用之排水管(48)而至回洗閥(45)的出口，且經(jīng)由導引溢流連接管(49)連接上述之導引連接T管和溢流連接T管(43)。
在上述之分布管箱(51)的前面部分中，可看到在指示流入和水位之透明管(32)的水位刻度，且為保護指示流入和水位之透明管(32)而蓋上透明蓋(53)。
如圖7所示，上述之浮式流量計(24)被使用，其入口(25)和出口(26)間以內(nèi)含有一浮球(62)之指示流量管(63)連接，且介于入口(25)和指示流量管(63)之間的流道(64)是被流量設定圓錐(65)所控制。
以下為圖中無解釋的圖號，圖號39為固定架以供固定指示流入和水位之透明管(32)的上端于分布管箱(51)上，圖號40為支撐體以供支持透明管(32)的下端，圖號66為浮式流量計(24)之流量刻度，圖號67為支撐板以供支撐透明蓋(53)，圖號68為供應連接龍頭其連接供應管(61)，圖號69為開一關(guān)門(3)之手把。
關(guān)于本發(fā)明的裝置之操作及效能將詳述于后。
如果打開設在供應管(61)上之入口閥(50)，都市水將由于在供應管(61)中連續(xù)的水壓而幾乎均勻地經(jīng)由導引水管(22)及第一導引管(23)而流入浮式流量計(24)之入口(25)。
由于都市水經(jīng)由浮式流量計(24)之入口(25)流入流道(64)中，故在指示流量管(63)中之浮球(62)將浮起且于指出的位置上顯示流量，然后可由流量刻度(66)上讀出流量大小。
如果經(jīng)由控制入口閥(50)而讓浮球(62)位于所要的流量刻度(66)上，觀察此浮式流量計(24)之流量刻度(66)，在那時此流量刻度(66)正是所需要之流入量，且如果不再動此入口閥(50)，則此流入量將繼續(xù)保持固定。
如果減少流入量，則速度變慢，于是過濾速度也變慢，而且當貯水器(15)之高水位到達時它也變慢，但是如果增加流入量，則所有上述者將相反。
再者，都市水從浮式流量計(24)之出口(26)經(jīng)第二導引管(27)，導引連接T管(28)和導引連接管(29)，而離開導引分布管(21)流進滴流管(30)，然后垂直落下且流進指示流入和水位之透明管(32)，在此即為流入分布管(31)之開端。
在都市水以垂直落下流入的過程中，水滴流入指示流入及水位之透明管(32)中以濺在水表面之方式進行，所以能夠很容易看到水流之狀況。
然后，都市水再從指示流入和水位之透明管(32)下端流入形成于過濾器(5)底部之沉淀區(qū)(10)，于此區(qū)前流經(jīng)流入導引管(33)，流入連接T管(34)，彎曲流入管(35)，過濾器之流入連接管(36)和過濾器之流入管(37)。
在此，由于外面的空氣從鑿在指示流入和水位之透明管(32)上方之供通風與殺菌之洞孔(38)流進此指示流入和水位之透明管(32)，然后于此大氣壓力作用下，自由水表面被形成于內(nèi)部之水表面上，位于過濾器(5)和指示流入和水位之透明管(32)內(nèi)之水位均將上升，于是，在過濾器(5)中將有上涌之可能。
此流入形成在過濾器(5)底部之沉淀區(qū)(10)的都市水，將經(jīng)位在過濾材質(zhì)之堆積處(11)上之供水通過之洞孔(12)而被上涌入過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)層所過濾，此過濾水而后被收集在集水區(qū)(9)中，其形成于過濾砂子(8)上端和過濾器蓋子(6)之間。
于此，在沉淀區(qū)(10)中水的殘存氯濃度不斷保持和在供應管(61)中幾乎相同的濃度。
故在此，都市水在一長時間非常慢之速度下流經(jīng)過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)之孔隙，其殘存之氯將被含于都市水中之氧化物和有機質(zhì)、鐵、錳、氨氣和有機氮化物所慢慢地氧化，因而濃度漸漸地降低。
在過濾器(5)中之都市水從沉淀區(qū)(10)流向集水區(qū)(9)，據(jù)此，由沉淀區(qū)(10)至集水區(qū)(9)中之殘存氯濃度漸漸地降低，此狀況不斷保持著。
流進過濾器(5)之都市水的殘存氯即采用此方法去除，然上曾提及之有機物質(zhì)、鐵、錳、氨氣和有機氮化物將被上述之殘存氯所氧化而減少，因為它們是殘存氯的被氧化物質(zhì)。
都市水的混濁物質(zhì)在沉淀區(qū)(10)中部分被沉淀下來，而且它們在流入過濾器(5)中過濾砂子(8)之孔隙時，在一段長時間且很慢的速度下，幾乎完全因黏著和滯留而被去除。
此殘存氯去除速度等會因過濾器(5)之體積和過濾速度而改變。換句話說，過濾器(5)之體積增加和過濾速度減慢均可使去除速度增加，反之，過濾器(5)之體積減少和過濾速度增快皆使去除速度降低。
因此，經(jīng)由控制過濾器(5)之體積和過濾速度，無法完全去除殘存在過濾器(5)中之氯，且有一非常小量之殘存氯能夠在集水區(qū)(9)之過濾水中被保存著。
過濾器(5)之過濾水連續(xù)地經(jīng)由下列管道流入貯水器(15)，先經(jīng)過濾器之流出管(59)，貯水器之流入連接管(60)，而過濾水之流入管(20)，最后再經(jīng)流出閥(18)之流入一流出管(19)。
在指示流入和水位之透明管(32)的水位和在貯水器(15)的水位增加時，其間會因水流經(jīng)過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)所產(chǎn)生之壓力降低而形成一水位差，此貯存之過濾水可經(jīng)由使用流出閥(18)而被使用。
過濾后新鮮水連續(xù)不斷地流入貯水器(15)，此流入之過濾水含有非常少量之殘存氯，盡管只含有非常少量之殘存氯，此在貯水器(15)中之過濾水還是能夠在貯水器(15)中保持新鮮，因為在過濾器(5)中能夠容易地被殘存氯氧化之物質(zhì)已經(jīng)被氧化了，并且盡管過濾水因不使用而到達高水位。此過濾水仍能夠被保持新鮮，因它將經(jīng)由貯水器之溢流管(41)而溢流出，再經(jīng)貯水器之溢流連接管(42)和溢流連接T管(43)而排入主排水管(44)中。
有一公認之自來水工程理論為，細菌開始再產(chǎn)生于公共自來水中，為自都市水經(jīng)由氯消毒后20小時。
因此，本發(fā)明是使用于滯留時間內(nèi)再凈化都市水，此段時間需扣除都市水從已由氯消毒之公共自來水澄清井或清潔之水槽到達入口閥(50)之時間，和于20小時后為了安全之多余時間。
換言之，入水量或較多的入水量是連續(xù)地獲得，它能夠產(chǎn)生一時間以達到貯水器(15)之高水位，從經(jīng)由水入口閥(50)獲得水的時間且其是在細菌開始發(fā)生再生的時間內(nèi)。且此入水量能被由入口閥(50)和浮式流量計(24)所控制，如上所述。
公共分配自來水一般是由一概念所組合成，即是水從氯消毒之公共自來水澄清井或清潔之水槽，在幾個小時內(nèi)可全部到達供應連接龍頭(68)。而且，如圖8中所示，本發(fā)明在細菌開始再生時間內(nèi)有足夠的滯留時間處理。因為在不考慮過濾量下，入口、導引、過濾和貯存可在10小時內(nèi)達成。
因此，過濾器(5)和貯水器(15)中沒有細菌之再生或繁殖，因為在細菌開始發(fā)生再生的時間內(nèi)，水仍連續(xù)地保存著殘留氯，其濃度在漸漸地降低。并且本裝置的結(jié)構(gòu)不允許有空氣，換言之，無氧氣進入過濾器(5)中。
此觀點基本上不同于傳統(tǒng)的方法。而且，由本發(fā)明之方法所再凈化之都市水，此過濾水當貯水器(15)滿時，被取出并且保持在大氣溫度下達24小時，然后做幾十次之微生物試驗，如表5中所示，其結(jié)果為，一般的細菌無特別地繁殖，且大腸菌屬測試也一直為零。
有關(guān)此點，其原因在于非常小量的有機物質(zhì)和處于無生命力半死狀態(tài)之細菌，在過濾器(5)中被去除。
換句話說，經(jīng)由本發(fā)明方法再凈化都市水，顯示出當此過濾水經(jīng)過了較都市水多的時間后，細菌的再生發(fā)生。
因此，本發(fā)明之方法能夠在細菌開始發(fā)生再生時間內(nèi)，處理任何位置之水于全天至預備供給水之地方。
公共自來水之供應水停止一段時間后，當它重新供應，或由于移動或其他理由關(guān)閉入口閥(50)后，當它為了安全去除細菌，而重新再過濾時，如將濃消毒漂白水溶液，于此貯水器(15)中之殘留氯可能超過1ppm下，經(jīng)由豎立之漏斗倒入位于指示流入和水位之透明管(32)的上端之供通風與殺菌之洞孔(38)。再和都市水混合，此都市水經(jīng)由從在指示流入和水位之透明管(32)中之滴流管(30)落下而流入。它能夠消毒如流入導引管(33)內(nèi)，流入連接T管(34)、彎曲流入管(35)、過濾器之流入連接管(36)、過濾器之流入管(37)、過濾器(5)之沉淀區(qū)(10)、過濾材質(zhì)之堆積處(11)、過濾砂礫(7)、過濾砂子(8)、過濾器(5)、集水區(qū)(9)、過濾器之流出管(59)、貯水器之流入連接管(60)、流出閥(18)之過濾水之流入管(20)、流入一流出管(19)和貯水器(15)。然后當水到達高水位時，它可經(jīng)由流出閥(18)流出而被移走，且此過濾水即可使用，其被貯存至下一次。
如上所陳述，在本發(fā)明中，在所有情況均考慮到殺菌安全。但是，如果連續(xù)過濾一段長時間后，在都市水中微細的混濁物質(zhì)將沉淀在沉淀區(qū)(10)內(nèi)，且它會滯留在過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)上。
如果它漸漸地累積，則水壓落差將會增大。我們可以由指示流入和水位之透明管(32)的水位和貯水器(15)的水位間的差別了解此現(xiàn)象，且當指示流入和水位之透明管(32)和貯水器(15)都是由透明材質(zhì)所制造時，可用肉眼讀出其差值。
如果這些水位差比平時大時，即指示流入和水位之透明管(32)的水位上升，在貯水器(15)的過濾水到達高水位前。而且因為一些導引水量經(jīng)由導引水之溢流連接管(49)溢流出，然后順著主排水管(44)排出，所以不用在意水會溢流出供通風與殺菌之洞孔(38)。
因此，如果這些水位差比平時大時，則滯留在過濾器(5)中之混濁物質(zhì)必須被清除于過濾器(5)外。
如果當貯水器(15)之水位到達高水位時，回洗閥被打開，則貯水器(15)之過濾水將被排入排水孔洞，經(jīng)過流入一流出管(19)和流出閥(18)的過濾水之流入管(20)，貯水器之流入連接管(60)，過濾器之流出管(59)、集水區(qū)(9)、過濾砂子(8)、過濾砂礫(7)、過濾材質(zhì)之堆積處(11)上的供水通過之洞孔(12)、沉淀區(qū)(10)、過濾器之流入管(37)、過濾器之流入連接管(36)、彎曲流入管(35)、流入連接T管(34)、回洗閥(45)、供回洗用之排水管(48)、排水連接T管(47)和排水管(46)，此不可再使用之回洗水即于此時被排出。
在此時，滯留在過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)上之混濁物質(zhì)和沉淀區(qū)(10)中的沉淀物，被高速的回流所排出。
如果貯水器(15)的水位達低水位(在流出閥(18)之流入-流出管(19)的位置之水位)，必須避免外界的空氣流進過濾器(5)，直接經(jīng)由鎖住的回洗閥(45)，其是為了完成回洗。
這是為了避免因空氣之緣故而使在過濾器(5)中的細菌增殖。當不使用此過濾水至貯水器(15)之水位到達高水位時，此貯水器(15)中之過濾水即被由排水管(46)排出，經(jīng)由貯水器之溢流管(41)，貯水器之溢流連接管(42)、溢流連接T管(43)、主排水管(44)和排水連接T管(47)。
如果過一導引水發(fā)生在開始打開入口閥(50)時，一些過一導引水量將被排進出口，經(jīng)由導引水之溢流連接管(49)、主排水管(44)和排水管(46)。
在流入分布管(31)的指示流入和水位之透明管(32)是可透視，從其前端是通入指示流入和水位之透明管(32)上部，且在指示流入和水位之透明管(32)中心線上切成向下彎曲，而且被打開著的滴流管(30)，都市水經(jīng)由此垂直地落下流入指示流入和水位之透明管(32)。并且它總是濺在指示流入和水位之透明管(32)中的水面上。因此，可用肉眼看到流入的情形，而且由觀看浮式流量計(24)，同時如果想要改變過濾水產(chǎn)生量的話，可控制入口閥(50)。
而且如果貯水器(15)為不透明，可經(jīng)由指示流入和水位之透明管(32)的水位和在分布管箱(51)前的水位刻度(52)，知道貯水器(15)的貯存水量。
在指示流入和水位之透明管(32)和貯水器(15)均為透明的情況下，可經(jīng)由二者間的水位差知道過濾器(5)的清洗時間。
在本發(fā)明中，過濾考材質(zhì)如砂礫(7)和砂子(8)有強的持續(xù)能力，并且此過濾的行為并非經(jīng)由砂礫和砂子本身的行為，而是由在砂礫(7)和砂子(8)的孔隙中，都市水的殘留氯和氧化物質(zhì)間的氧化作用。而且如上所述，滯留的混濁物質(zhì)可經(jīng)由回洗而被排除，所以其效能得以保持而無任何改變。
而且，砂礫和砂子當過濾材質(zhì)有強烈的持續(xù)能力，它們是半永久性，所以并不需要去更換過濾材質(zhì)。
最后，可了解到本發(fā)明的效能如其所述可被保持下去。
進一步說，本發(fā)明之特征在于過濾器(5)和貯水器(15)間的連接，和由使用一個流出閥(18)二個通道能傳輸貯水器(15)中過濾水的流出水。
所以，它變得很容易，因為流入和流出可經(jīng)由貯水器(15)中的一個孔洞而產(chǎn)生功效。
實驗范例本發(fā)明將由下面實驗范例說明之，分成標準狀況和條件限制來進行，如下(A)標準狀況在此主要設定與本發(fā)明有直接功效者。
(1)過濾器直徑0.19米高度0.17米沉淀區(qū)高度0.02米過濾砂礫高度0.03米過濾砂子高度0.1米集水區(qū)高度0.02米過濾砂礫大小3-8厘米，孔隙含率40%過濾砂子，如標準的慢速過濾砂子，孔隙含率45%(2)貯水器寬度0.23米長度0.17米達高水位的高度0.18米(3)過濾器之過濾面積(a)＝0.028平方米(4)容量導引水和流入管的容量(b)＝0.00022立方米過濾器之孔隙容量(c)＝0.0026立方米貯水器達高水位之容量(d)＝0.007立方米總共容量(b+c+d)＝0.00982立方米(e)(B)表1是關(guān)于過濾速度和滯留時間。
(C)水質(zhì)分析的結(jié)果如表2、3、4和5。
表1過濾速度和滯留時間過濾量24升/天＝0.024立方48升/天＝0.048立方區(qū)分米/天(f)＝0.001米/天(h)＝0.002立方米/小時(g)立方米/小時(i)過濾速率(米/天)f/a＝0.85h/a＝1.7滯導引水b/g＝0.22b/i＝0.11留小過濾c/g＝2.6c/i＝1.3時時貯存水d/g＝7d/i＝3.5間總滯留時間e/g＝9.82e/i＝4.91過濾速率(米/天)＝過濾量(立方米/天)/過濾參考面積(平方米)滯留時間(小時)＝容量(立方米)/每小時流入量(立方米/小時)
表5細菌測定于取過濾水試樣置放大氣溫度達24小時后。
24升/天過濾48升/天過濾區(qū)分一般細菌大腸菌屬一般細菌大腸菌屬過濾水過濾水過濾水過濾水0(6次)0(19次)自測-測定5-11(25次)0(10次)2-160(5次)13-35(18次)(12次)委測第一次10200托定第二次30001.自動-測定值為申請者直接使用自動-測定機器，參考工具和化學品測定之，測試期間從1987.4.5.至1987.9.2.。
2.委托測定由工業(yè)污染實驗室測定從1987.6.15.至19877.20。
當檢查上述實驗范例，可了解在表1中，如果為每天過濾24升，過濾速率是0.85米/天，過濾花費時數(shù)(過濾器(5)的滯留時間)為2.6小時，貯水器(15)有可貯存過濾產(chǎn)生物達7小時(貯水器(15)的滯留時間)之體積，且需花9.82小時從入口閥(50)至到達貯水器(15)之高水位。
當過濾如此例，可了解在表2和表3中，超過90%的殘留氯，100%的混濁物，大約10%的有機物(B.O.D.)，超過3%的硝酸氮和超過6%的蒸發(fā)后殘留氯被去除，且一般細菌含量均在允許范圍內(nèi)，大腸菌屬則為零。
在此應注意到一個事實為，在過濾速率非常慢0.85米/天達2.6小時后的過濾水中，甚至當貯水器(15)達滿水位，仍不斷地保有非常小量的殘留氯，且此要達到高水位的時間是介在細菌之再生開始發(fā)生的時間內(nèi)。
那即是說，可由此事實明了，因為水在細菌之再生開始發(fā)生的時間內(nèi)仍不斷地保有濃度漸漸地降低的殘留氯，所以細菌之再生或增殖不會發(fā)生。
如前所述，公共都市水于氯殺菌處理后超過20小時，則細菌之再生發(fā)生。
但是在本測試例子中，耗時9.82小時(表1總滯留時間)，所以10.18小時仍然可從公共都市水澄清井到達入口閥(50)，且仍然安全可使用。
如表1中所示，當使用此相同模型增加過濾量為每天48升時，總滯留時間是4.91小時。
因此，可以知道如果過濾水超過24升/天，在此模型的全部水量能夠被過濾，且時間足夠介在細菌之再生開始發(fā)生的時間內(nèi)。
因此，本模型每天之允許最小過濾體積為24升/天。
當需要過濾速率24升/天，則可由控制入口閥(50)而使浮式流量計(24)之浮球(62)的位置在流量刻度(66)指示為24升的位置，由此每天24升的入口水量可幾乎保持均一和連續(xù)。
并且，也可由此相同模型在表2、表3、表4和表5中，明了無論過濾為24升/天或48升/天，其過濾水的水質(zhì)差異是很小。
也能了解在相同體積的裝置下，再凈化都市水量的范圍是廣大的。
圖8顯示在過濾時殘留氯的濃度情況和時間的關(guān)系。
如圖8中所示，表1中的總滯留時間為9.82小時，如果從公共自來水澄清井流至入口閥(50)的時間是3小時，且考慮安全因素的剩余時間是7.18小時，所以，可知道時間上是足夠的。
而且，在圖8中，如果檢查當殘留氯的濃度在供應管(61)中是0.4ppm，且此殘留氯幾乎保持相同的濃度至沉淀區(qū)(10)，并且它大部分被去除在流經(jīng)過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)時，而且假若從集水區(qū)(9)至貯水器(15)的位置仍然有點差異如水溫和水質(zhì)，但是0.015ppm的殘留氯仍繼續(xù)地保持著。
如表5中所示，在圖8中當過濾為24升/天時，從公共自來水之供應槽或澄清井流至入口閥(5)需時3小時，且至達到貯水器之高水位需花9.82小時，并從那后在24小時之內(nèi)，過濾水中很難有細菌之再生或增值的現(xiàn)象。
由上述之事實，可以知道以本發(fā)明的方法，在公共自來水分布地區(qū)的任何地方中都可能使用，其有足夠的剩余時間能在細菌之再生開始發(fā)生的時間內(nèi)。
本發(fā)明之過濾方法是連續(xù)和均一的慢速過濾，其過濾材質(zhì)為砂礫和砂子。且依據(jù)過濾的原則，殘留氯可經(jīng)由在砂礫和砂子孔隙中的氧化物氧化而消耗和去除。據(jù)此，氧化物被去除，且混濁物質(zhì)乃借助被留置在砂礫和砂子的孔隙中而去除。且入口水量或超過的水量被引入，此水量處理的時間從引入水至達到貯水器(15)之高水位內(nèi)，可介于細菌的再生開始發(fā)生的時間內(nèi)，并且在當公共自來水停止使用一段時間后開始再供應，或依情況當停止一段時間后開始再過濾時，它已經(jīng)消毒。而且如果都市水經(jīng)由此法再凈化，其留置在過濾器(5)中的混濁物質(zhì)經(jīng)由回洗被移出外面。如所需，都市水中之殘留氯、混濁物質(zhì)、臭味、有機物和氧化物均將減少或除去。且一般的細菌含量在允許的范圍內(nèi)，大腸菌屬則為零。并且不需更換而其功效可保持下去，過濾材質(zhì)在此不需要更換，因為它能夠半永久性地使用。
權(quán)利要求
1.都市水再凈化方法，其特征在于，從連接公共自來水供應管的入口閥，由于供應管的水壓使都市水連續(xù)且?guī)缀蹙坏亓魅?，且引導入導引管，和在流入管的上半部的浮式流量計，及垂直豎立的指示流入和水位的透明管，在其上有一供通風與殺菌之孔洞，且在此指示流入和水位的透明管中水垂直落下流入而形成自由水面，而慢慢地過濾流過流入管進入位在過濾器的下端之沉淀區(qū)，由下而上包含沉淀區(qū)，過濾砂礫、過濾砂子和集水區(qū)，且可經(jīng)由貯水器的流出閥流出而使用，其過濾水貯存在裝置于過濾器之上的貯水器中，并打開連接流入管下端的回洗閥，利用在貯水器中的過濾水逆流入過濾器而清洗過濾器，且在過濾水比貯水器高水位高時從貯水器的流益流管排出，而導引水量超過一般正常水位即從導引管的溢流連接管溢流出，上述及之回流水即流入一條垂直之主排水管，且如所需，將殺菌劑由流入分布管的供通風與殺菌之孔洞倒入，以消除流入分布管，過濾器和貯水器中的細菌，且從入口管引水的時間至到入口體積達到貯水器高水位的時間可介于細菌之再生開始發(fā)生的時間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之都市水再凈化方法，其特征在于，入口水量由入口閥來控制，使得浮式流量計的浮球安置在所需入口水量的刻度上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之都市水再凈化方法，其特征在于，可指示貯水器和流入管流入和水位的透明管是由透明材質(zhì)做成，即可由此從水壓降看出兩者水位的不同，且當水位差大于正常水位差時，則為應該開始回洗之時刻。
4.都市水再凈化裝置，其特征在于，設置箱(1)的一側(cè)有一個設置空間(2)供設置一個過濾器(5)，過濾器(5)的前方是設有一扇門(3)供開啟與關(guān)閉者，設置箱(1)的另一側(cè)有一個嵌插空間(4)供分布管路箱之用，其前方與上方是開啟的，可放置過濾砂礫(7)與過濾砂子(8)以便各在上方形成集水區(qū)(9)而在下方形成沉淀區(qū)(10)，并完成該過濾器(5)以蓋子(6)關(guān)閉過濾器(5)，接著裝設一個貯水器(15)，在貯水器(15)的蓋子(16)上方設有一通風口(17)供通氣使用，此貯水器有一個設置基座(14)隔開過濾器之設置空間(2)的上部，且由過濾水的流入管(20)和流入一流出管(19)連接過濾器(5)的上部和貯水器(15)的下方，此二管各以流出閥(18)連通，并且在過濾器(5)的下方連接一條流入分布管(31)，此為透明管可指出水流入和水位，此水位即與貯水器(15)中水位同高，并設置浮式流量計(24)以連接入口閥(50)，此閥被裝設以控制公共自來水的供應管，并設置導引分布管(21)以連通和固定其最后之滴流管(30)于指示流入和水位之透明管(32)的上部，且裝設排水管，在分布管箱(51)中除了指示流入和水位之透明管，浮式流量計(24)，流入分布管(31)和導引分布管(21)外，其為嵌入空間(4)中，且固定浮式流量計(24)在分布管箱(51)的外邊上，將指示流入與水位之透明管(32)設置在分布管箱(51)的前方，在其上并貫穿一個供通風與殺菌之洞孔(38)，并在貯水器(15)的上部，連通貯水器之溢流管(41)且與主排水管(44)相連，且以導引水之溢流連接管(49)連接導引分布管(21)上端和主排水管(44)，并以供回洗用之排水管(48)連接流入分布管(31)下端和主排水管(44)的下端，且設置回洗閥(45)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所示都市水再凈化裝置，其特征在于，過濾器(5)中過濾砂礫(7)和過濾砂子(8)堆排在過濾材質(zhì)之堆積處(11)，于此有一些貫穿的洞孔以供水之流通，其下并以多根支撐腳(13)固定住，并且在底部形成上述之沉淀區(qū)(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述之都市水再凈化裝置，其特征在于，流出閥(18)連接流入一流出管(19)而通入貯水器(15)的前下端，且在其內(nèi)外各放置襯墊(54)(55)，再鎖上固定螺絲(57)以固定流入一流出管(19)之螺紋部(56)，并連接過濾水之流入管(20)而通入過濾器之設置空間(2)，經(jīng)由貫穿在貯水器之設置基座(14)上之嵌入洞孔(58)，且連接過濾器之流出管(59)，其通過過濾器之蓋子(6)而后接貯水器之流入連接管(60)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述之都市水再凈化裝置，其特征在于，流入分布管(31)經(jīng)由彎曲流入管(35)接上過濾器之流入連接管(36)再經(jīng)由過濾器之流入管(37)后進入過濾器(5)之底部，而另一端流入連接T管(34)，再接流入導引管(33)，其位于指示流入與水位之透明管(32)的下方，并且上述所提之導引分布管(21)由入口閥(50)經(jīng)由導引水管(22)所連接之第一導引管(23)而與浮式流量計(24)之入口(25)連接，且由浮式流量計(24)之出口(26)所連接之第二導引管(27)接上由導引連接管(29)經(jīng)由上述及之滴流管(30)所連接之導引連接T管(28)，且上述及之貯水器之溢流管(41)經(jīng)由貯水器之溢流連接管(42)與溢流連接T管(43)連接上主排水管(44)的下端，且連接回洗閥(45)之入口與上述及之流入連接T管(34)，且由一端接排水管(46)之排水連接T管(47)，經(jīng)由位在主排水管(44)下方之供回洗用之排水管(48)連接回洗閥(45)之出口，并將上述及之導引連接T管(28)和溢流連接T管(43)連接導引水之溢流連接管(49)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述之都市水再凈化裝置，其特征在于，在分布管箱(51)前的指示流入與水位之透明管(32)上有指示水位的刻度(52)，且將此指示流入與水位之透明管以透明蓋(53)蓋住。
全文摘要
本發(fā)明之過濾方法是連續(xù)且均一的慢速過濾，其過濾材質(zhì)為砂樂和砂子。如所需，都市水中之殘留氯、混濁物質(zhì)、臭味、有機物和氧化物均將減少或除去，且一般的細菌含量在允許的范圍內(nèi)，大腸菌屬則為零，并且不需要更換而其功效可保持下去，過濾材質(zhì)在此不需要更換，因為它能夠半永久性地使用。
文檔編號B01D24/12GK1046101SQ89102200
公開日1990年10月17日 申請日期1989年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月7日
發(fā)明者申庚植 申請人:株式會社金星社