CN101445284A - 用于水净化中动态处理的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于水净化中动态处理的装置和方法，其中将无膜过滤与流体动态处理结合在一起，以便大大减少处理时间、化学药剂成本、土地使用，以及运行费用。由于水被运送通过多种螺旋阶段，因此该方法具有过滤和化学处理的复合能力。

Description

用于水净化中动态处理的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于水净化中动态处理的装置和方法。
背景技术
传统的市政污水处理(MWT)包括多级过滤以及进行凝结、絮凝和沉淀的连续处理步骤。虽然许多实用装置中具有更多的中间过滤步骤，但在通常情况下，最少的两级过滤应当包括入口处2-3毫米的粗筛孔过滤器以及最后的20-40μm多介质过滤器。在联合凝结-絮凝-沉淀工艺中的水力停留时间(流体停留时间)可长达5-10小时，这取决于原水的性质。
现在参见图1，显示了传统的水处理设施。当然，这仅仅是一个示范性系统。如图所示，系统10包括任何各种类型的液体源12，如地表水、地下水、废水、微咸水、海水...等。该水被供给一个网式过滤器14-通常是有效的滤出1毫米至3毫米范围内的颗粒。当这些相对较大的颗粒被去除后，调节水的pH值并在一个碳反应器/混合器16中向供给水添加高锰酸钾(KMnO4)。通常添加该化学药剂用以控制口味和气味。其他替代品可以包括臭氧和其他氧化剂。下一步，向供给水中添加氯气并在混合器18中混合。然后向其中加入凝结剂(例如，明矾，FeCl3，ACH等)在一个快速混合器20中进行快速混合。在絮凝阶段添加絮凝剂-由具有高分子量的长链聚合物构成-并在一个慢速混合器22中混合。随后该供给水被送至沉淀池22，在那里由于重力作用颗粒从流出物中沉淀出来。随后来自沉淀池的水流被供给多介质过滤器26，以去除剩余的小颗粒。随后系统的输出可用于多种用途。在一种形式中，将氯气添加到输出中。多介质过滤器频繁的进行反冲洗，并且反冲洗水可选择地回流到水源。在该反冲洗或反馈(feedback)路径中，可以提供一个脱水阶段28，借此水回流至水源且污泥被去除。
如上所述，所描述的水净化过程需要大量的时间。现在参见图2，从实例流程50可以看出基本步骤包括快速混合(包括凝结)、絮凝、沉淀以及过滤。如图所示，快速混合阶段52需要30秒至2分钟来完成。絮凝阶段54需要20至45分钟的处理时间。沉淀56，或任何其他可选择的固体去除过程，通常需要至少1至4个小时(并可能高达10个小时)的处理。最后，过滤58也需要一个确定量的时间。延长的时间周期不仅是市政型净化系统的一个问题，也是在其他环境中，如在实验室环境中使用的净水系统的一个问题。
因此，最好能拥有可利用的一种替代水处理系统，能够更经济有效地净化水质。
发明内容
在目前描述的实施例的一个方面，该系统包括一个用于从源头接收水的入口，一个用于过滤第一颗粒的过滤阶段，一个用于接收并凝结该滤出的水的混合阶段，一个用于接收凝结水，用絮凝剂进行处理，并从该水中分离第二颗粒的螺旋阶段，一个用于从水中过滤第三颗粒的第二过滤阶段；以及一个出口。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第一过滤阶段是一个网式过滤器。
在目前描述的实施例的另一个方面，该螺旋阶段被并入一个单独的螺旋装置中。
在目前描述的实施例的另一个方面，该混合阶段被并入一个单独的螺旋装置中。
在目前描述的实施例的另一个方面，该混合阶段被并入一个快速混合器中。
在目前描述的实施例的另一个方面，该螺旋阶段被并入一个第一螺旋装置中以接收凝结水并用絮凝剂进行处理，且被并入一个第二螺旋装置中以从水中分离第二颗粒。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第二过滤阶段是一个过滤装置。
在目前描述的实施例的另一个方面，该系统进一步包括一个通往水源的反馈路径。
在目前描述的实施例的另一个方面，该反馈路径包括一个用于脱水的螺旋阶段。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第一颗粒的直径大约是1-3毫米。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第二颗粒的直径大约是5μm或更大。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第三颗粒的直径是0.5μm或更大。
在目前描述的实施例的另一个方面，该方法包括接收来自源头的水，过滤该水以去除第一颗粒，将滤出的水与氯气和凝结剂快速混合，在一个螺旋阶段将第一螺旋阶段的输出与絮凝剂缓慢混合，在该螺旋阶段分离第二颗粒，并过滤该螺旋阶段的输出以便去除第三颗粒。
在目前描述的实施例的另一个方面，用于去除第一颗粒的水过滤包括将水通过一个筛网。
在目前描述的实施例的另一个方面，缓慢混合和分离在一个单独的分离装置中完成。
在目前描述的实施例的另一个方面，该螺旋阶段的输出过滤包括将输出通过一个具有多个介质的过滤器或膜过滤器。
在目前描述的实施例的另一个方面，该方法进一步包括在反馈路径中脱水。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第一颗粒的直径大约是1-3毫米。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第二颗粒的直径大约是5μm或更大。
在目前描述的实施例的另一个方面，该第三颗粒的直径是0.5μm或更大。
附图说明
图1是一个表示传统水处理的示意图。
图2是传统水处理系统中凝结、絮凝，以及沉淀阶段的一个典型的时序图。
图3(a)和3(b)表示根据目前描述的实施例的系统。
图4(a)-(c)表示一个设计用于1μm颗粒截留以及100L/min处理量的螺旋装置的例子。
图5表示另一个实施例；
图6(a)和6(b)表示另一个实施例；
图7(a)和7(b)表示颗粒提取的库尔特计数器量化。
图8是一个表示粒径与NTU关系的图表。
图9是一个表示用于凝结和絮凝的化学药剂通常成本的图表。
图10(a)和10(b)表示凝结和沉淀时间及节省金额的计算。
图11表示用于瓶式检测实验的一个实验装置。
图12表示浊度，该浊度作为具有标准式(样品B)和阶梯式(样品A)凝结剂添加的瓶式检测的时间的函数。
图13是扩散驱动凝聚模型的两个不同瓶式检测所测定浊度值的比较。
图14(a)和14(b)显示了一个典型的瓶式检测实验的NTU值。蓝色数据显示了标准瓶式检测结果，粉红色曲线显示了改进的瓶式检测结果。该插图表示最初30分钟过程中的浊度测量值。
图15表示测试数据与等式(7)的拟合。黑色；标准瓶式检测；红色：修正瓶式检测；实线是数据点的拟合。
具体实施方式
目前描述的实施例代表一种变形的水处理方法，其将无膜过滤与流体动态处理结合在一起，以大大减少处理时间、化学药剂成本、土地使用，以及运行管理费用。由于水通过多种螺旋阶段，因此该方法具有过滤和化学处理的复合能力。
该系统的特征包括，但不限于下列各项：
1)利用螺旋颗粒提取能力作为前端处理以减轻系统的TSS(总悬浮固体)负荷。该处理工艺前端的快速混合也增强了化学动力学并导致了更加完全的反应；
2)利用在狭窄的流道中的动态传送能力，在那里来自快速抛物线型流和凝结剂的高速剪切产生了大小均匀的晶粒，这对加速凝聚动力学是非常理想的；
3)可以通过螺旋装置去除5μm大小的针状絮凝物(粒径处于凝结结束和絮凝开始之间的过渡点处)，而不是依靠传统的做法，使他们在沉淀池中沉淀出来之前凝聚到数百微米的大小。这个过程也导致加速凝聚；
4)可以完全或几乎消除了絮凝和沉淀步骤，以及所有附属的化学药剂。这也将可以减少土地使用和维护工作，以及
5)可以逐步投加化学药剂。
在这点上，图3(a)和(b)显示了根据目前描述的实施例的示例水处理厂的图表。这些实施例显示了用图3(a)的标记的椭圆中所示部件取代传统系统中选定的部件。例如絮凝步骤的消除导致了占地面积的减少和化学药剂使用的减少。
如图3(a)所示，系统100用于处理来自水源102的水。该系统包括一个用于从供给水中去除相对较大颗粒的网式过滤器104。这些颗粒通常在1毫米至3毫米范围内。其他较大的颗粒和物体(如鱼、垃圾等)，也通过该筛网滤掉。由于它贯穿该系统，因此可以对该流体实施任意的pH值调节。
系统100进一步包括一个第一阶段106，一个第二螺旋阶段108和一个第三螺旋阶段110。应当了解的是螺旋阶段可以被并入一个单独的螺旋分离器装置中。作为一种替代，任何一个螺旋阶段都可以在其各自独特的螺旋分离器装置中实施。在任何情况下，该第一阶段106都是快速混合阶段。应当认识到，该阶段可以采取快速混合器、紊流混合器或另一个螺旋混合阶段的形式。如果在这里采用一个螺旋混合阶段，则将足够量的紊流引入该螺旋阶段以实现充分的混合。第二螺旋阶段108是一个螺旋慢速混合阶段。此外，第三螺旋阶段是一个螺旋分离阶段。在第三阶段中，5：m或更大的颗粒通常从该流体中分离。
该系统还具有一个过滤器112。该过滤器112可采取的形式多种多样。然而，在一种形式中，它包括多种过滤介质或膜过滤器以，例如，符合美国环保局对物理阻隔物的要求。由过滤装置112过滤的颗粒通常在0.5μm或更大的范围内。系统100还显示了一个可选的用于脱水的螺旋阶段114。在这个阶段中，螺旋脱水装置接收来自过滤器112的回流液并且将污泥和水分离，水被回流至水源。
在运行中，系统100接收来自源头102的水，该源头可包括地下水、地表水、微咸水、海水或废水。该水通过网式过滤器104过滤以去除指定范围内的第一组颗粒。随后该供给水与高锰酸钾、凝结剂，以及氯气一起在阶段106中快速混合。接下来，在螺旋慢速混合阶段108中絮凝剂缓慢的混合到供给水中。在第三螺旋阶段110，另一组颗粒从该供给水中分离出来。正如所指出的，这些颗粒通常在5μm或更大的范围内。随后过滤器112过滤掉第三组颗粒，这些颗粒一般较小，且在0.5μm或更大的范围内。随后输出被输送用于任何各种用途。
还应该了解，过滤器112可能受到反冲洗处理，其将再次向一个可选的螺旋脱水阶段114提供流体，以便将污泥和水分离，该水回流至水源。
现在参见图3(b)，显示了采用一个快速混合器和一个单独的螺旋装置来实现理想分离的另一个实施例。如图所示，系统101包括用于从供给水中过滤掉相对大的颗粒(如1毫米至3毫米或更大范围内的颗粒/物体)的网式过滤器104。还显示了一个将凝结剂和其他合适的化学药剂快速混合到供给水中的快速混合器105。可以在快速混合器105或在一个单独的设备中实现湍流混合。显示了一个螺旋装置109。螺旋装置109包括一个入口107及出口111和113。螺旋装置109有效地取代了传统系统中的絮凝和沉淀阶段，并通过使用螺旋分离来实现基本相似的目标。在这一阶段同样可以添加絮凝剂。
如图所示，出口111连接到废流115上，该废流含有尺寸大于1-5微米的颗粒。还显示了一个可选循环路径117，在那里可以设置一个简化的凝结池119。该循环路径与装置109的入口107连接。出口113连接到一个过滤器112上，其和上文所述图3(a)中一样的运行和设置。
螺旋装置的螺旋缠绕原型机的一个例子表示在图4(a)中。该装置设计用于100L/min的处理量。如图所示，图4(a)显示了一个螺旋装置200，其包括一个入口202和一个主体部分204，该主体部分至少包括一个连接到出口206的螺旋通道。出口206包括一个分离的通道出口-一个用于流出物的单独通道出口205和一个用于浓缩物的单独通道出口207。如图4(b)所示，螺旋装置的主体204可以包括一个单独的螺旋缠绕通道210。作为一种替代，图4(c)显示了一个实施例，其中主体204分为8个平行通道210、212、214、216、218、220、222和224。应当了解的是，可以是其他数量的平行通道，这取决于所需的处理量、生产选项，以及制造成本。
可以构造螺旋装置200以便使如上所述单独的螺旋阶段或多个设想的螺旋阶段并入其中。当然，在每个阶段的设计中也考虑到了快速混合、慢速混合及分离的目的。例如，在螺旋装置的实施中还考虑到了每个阶段的通道宽度和流速。在这点上，还应该了解的是，所示的螺旋装置仅仅是一个例子。任何类似的螺旋装置都可能被用来实现目前描述的实施例的目标。例如，可以使用螺旋装置。应该意识到，任何合适的材料都可能被用来实现该设想系统的螺旋装置。
此外，该螺旋通道的尺寸可根据实施情况来改变。但是在一个形式中，螺旋装置的直径是12英寸并且高度可以从1英寸变化至16英寸。该尺寸可能会影响到系统的压力和输出功率。同样的，实际通道的尺寸也可能影响到压力和功率输出。一般来说，更大的压力(其可能是由一个狭窄通道所产生的)将导致更大的功率。
另外，该装置可串联和/或并联放置以实现对通过该系统的更大的输出控制和/或更大的处理量。仅仅作为一个用于说明目的的简单例子，现在参见图5，显示了目前描述的实施例的进一步实施例。在该实施例中，净化系统500包括一个用于分离不同尺寸颗粒的两段式螺旋分离系统。在所示的该示例性系统中，分离颗粒在1至10微米范围内。如图所示，该系统包括一个连接到螺旋分离器504上的输入水源502，该螺旋分离器具有一个入口506，以及一个第一出口508和一个第二出口510。该第二出口510通过一个入口522连接到一个第二螺旋分离器520上。如图所示，螺旋分离器520包括一个第一出口524和一个第二出口526。
在运行中，具有串联螺旋阶段的系统500促进了那些从位于废流中的第一螺旋分离器输出的大于10微米的颗粒和输入第二螺旋分离器520进行进一步处理的小于10微米的颗粒之间的第一次分离。随后第二螺旋分离器分离大于1微米的颗粒并通过出口524输出存留有那些颗粒的液体。其余的液体或流出物通过出口526输出。在这种方式下，系统500能够分离出1至10微米的颗粒用于各种采样处理。这一概念可以通过具有较小尺寸截留点的螺旋结构的连续串联来延伸，以获得尺寸范围递减的颗粒分级。
参见图6(a)和6(b)，显示了一个示例性的并联系统。图6(a)的实施例显示了一个螺旋装置700，其是一个螺旋缠绕装置。也可以使用其他类型的螺旋装置-这只是一个例子。装置700包括具有一个入口706、一个第一出口708和一个第二出口710的螺旋缠绕主体704。如图6(b)所示，装置700可设置在一个系统中，其中多个装置700并联从一个流体多支管连接到一个进水总管720。相似的，该装置的第一输出线连接到第一输出主管722上。该装置700的第二输出线连接到第二输出主管724上。
在图7(a)中，显示了使用库尔特计数器的量化结果，其中提取效率为99.1％时，在微粒排出口处可以发现300倍的浓度差异。该装置还可以进一步优化，以提高性能。在图7(b)中，显示了一个具有出口通道205和浓缩物通道207的单独通道210。被分离的颗粒显示于211。
图8包含用于估算采用目前描述的实施例的成本优势的数据。2000年美国的日饮用水用量为43,300MGD，占总耗水量的10.6％。根据源水情况，用于凝结和絮凝的总化学药剂费用为2B至4B美元。美国全年的饮用水市场为41B美元。浊度单位(NTU)是一个在水工业中使用的用以确定水处理类型和水平的统一度量。这是一个对光透射和散射的测量，其包括颗粒尺寸、密度，以及颜色的影响。通过使用螺旋装置以便将出流中颗粒减小到亚微米大小，浊度被降低到了小于0.78NTU(图8)。使用图9中数据，浊度减少23NTUs将产生每年2.1B美元的化学药剂费用(43,300×23×5.79＝5.766M美元/天@2.104B/年)。图10(a)和10(b)显示了基于估算凝聚速率，即假设在20分钟内一个30nm的颗粒成长为1μm的颗粒，的联合凝结和沉淀时间。对于少于4小时的联合凝结和沉淀时间来说，44分钟内的一个合适的粒径为70μm。假设絮凝剂费用是总化学药剂成本的50％，消除絮凝步骤每年节省的费用是698M美元。用在这里的这些数字是具有代表性的螺旋装置的化学药剂成本优势。其他成本优势包括土地成本和相关的建筑成本。
水在通过各种螺旋阶段过程中的动态处理是指利用凝结剂以及高剪切速率来加强凝聚动力学。概念的验证在采用具有和没有螺旋装置的传统瓶式检测的水处理实验中得以论证。瓶式检测是水处理过程中用于优化聚合/絮凝/沉淀剂量和性能的一种标准化实验室规模的工艺过程。需要的凝结剂类型和数量取决于水样的浊度和其本身的pH值。我们的水样的浊度水平在25至30NTU之间并且本身的pH值约为9。标准瓶式检测通常进行三个阶段：在第一阶段中液体以高速搅拌(如275至280rpm)，在此期间迅速添加凝结剂并且用1N的氢氧化钠溶液将样品的pH值水平调至9。在第二阶段中搅拌降低到一个中等水平(如25至30rpm)，其促进部分混合，但允许较大絮状物的增长。在第三阶段中无需外部搅拌，同时颗粒变得更大并从溶液中沉淀出来。
在标准瓶式检测的第一个改进中(后来被称为“逐级式凝结剂添加”)，我们以小剂量逐步添加凝结剂，并在每次添加后将pH值水平调至9。
在第二个改进中(后来被称为“改进的瓶式检测”)，在阶段1中，并可选择地在阶段2过程中，我们将流体以一个固定流速泵送通过螺旋通道装置。该通道内的平均剪切速率大约为300/秒，相当于传统的正方形瓶。与此相比，圆柱形玻璃烧杯内快速和慢速混合阶段的平均剪切速率分别是100/s和10/s。
图11显示了用于瓶式检测的实验装置1000。凝聚和絮凝在一个1000毫升的玻璃烧杯1001中进行。用一个可以以不同速度运行的船用涡轮转子和/或搅拌器1012来实现混合。对于改进的瓶式检测，采用一个附加的蠕动泵1003来推动液体通过螺旋通道1004。流体入口1005及出口1006被淹没，但适当的高于底部，以防止激起沉淀物。它们还直接地位于彼此的对面。在所有的实验中，浊度值均以频繁的时间间隔进行记录，以监测絮凝的进展情况。装置1000中还显示了其他测试设备，但为便于解释并没有进行具体讨论。
存在不同的凝聚方式：对于小颗粒和/或慢速搅拌来说扩散驱动的凝聚占主导地位。对于较大的颗粒(约1μm及以上)和/或较高的混合速率来说凝聚以剪切占主导地位。在这种情况下，由于颗粒上的剪切力将随着聚集物的尺寸而增加，并最终超过单个(初级)颗粒之间的约束力，因此最大的颗粒大小是有限的。大多数颗粒的凝聚和絮凝发生在液体样品没有被搅动或仅被适度搅拌的情况下。在这种情况下，扩散驱动的凝聚是尺寸小于几μm的颗粒的主导增长模式。随着时间的推移，总颗粒的数量减少，如
Figure A200810191122D00111
其中N0是实验开始时的颗粒浓度，t是时间，且τ是该过程的特征时间尺度。对于扩散驱动的(或与布朗运动有关的)凝聚来说τ取决于流体粘度、温度、初始颗粒浓度及凝聚物增长的类型(松散且轻对致密且紧凑)。
浊度是一种同时包括颗粒的光吸收和光散射的量度。虽然它不是液体样品中颗粒浓度或粒度分布的一个精确的度量，但如果颗粒散射主导该实测值，则我们仍然可以预期一个相似的随时间变化的NTU值。为了将测量浊度和时间的曲线与模型预测相比较，我们将实验数据与函数相拟合
f ( t ) = bo t + b 1 + b 2 - - - ( 2 )
其通过增加一个时间偏移量和一个恒定的背景值从等式(1)中演变而来：
Figure A200810191122D00113
且
Figure A200810191122D0011173331QIETU
比较标准瓶式检测与逐级式凝结剂添加
添加凝结剂并将pH值调至约为9的碱性水平以启动凝聚过程。这两种物质向液体样品中添加的速率和顺序非常重要，因为他们限定了溶液的离子强度以及胶体颗粒的表面电荷。由于在注入点上凝结剂破坏了样品溶液的稳定性，并导致了非常大，但松散连接的絮状物的形成，其大大增加了自身粘度，因此在这个阶段快速混合是必不可少的。足够的剪切将打碎该絮状物网络并促进样品容积中所有凝结剂的良好混合。在标准瓶式检测中，首先快速加入所有的凝结剂，然后用1N的NaOH溶液调节pH值。这里我们对该标准工艺与逐级式程序进行比较，在逐级式程序中凝结剂以少量添加，接着立即用NaOH溶液调节pH值水平。
图12显示了利用明矾作为凝结剂用于一种污水样品的这两种方法的作为时间函数的浊度测量结果。在开始的5分钟快速混合阶段添加凝结剂(80mg/L)和NaOH，之后是在凝聚体能够沉淀之前的25分钟慢速混合阶段。在逐级式程序中，凝结剂分8步添加，每步为10mg。将最终pH值调至9所需的NaOH溶液的总量在标准凝结剂添加工艺的1.1毫升和逐级式凝结剂添加工艺的1.2毫升之间变化，表明了溶液离子组成和/或胶体颗粒表面电荷的微小差异。从图10我们看到逐级式添加凝结剂，接着立即调节pH值导致浊度更快和更完全的降低。图13显示了实验数据与模型预测的对比。等式(8)与数据拟合的非常好，这表明布朗运动模型是这两个瓶式检测实验中凝聚过程很好的说明。假设我们以同样初始浓度的胶体颗粒开始，而且我们保持两个实验中的温度相同，则逐级式凝结剂工艺更快的凝聚速率表明，胶体颗粒形成了更密集的凝聚体，其通过溶液较快的扩散。换言之，在凝结剂添加过程中保持pH值接近我们水样本身的pH值有助于形成紧凑的晶粒絮状物，从而导致更快的凝聚。
比较标准瓶式检测和改进的瓶式检测
图14(a)和(b)比较了标准瓶式检测和使用了一个附加螺旋装置的瓶式检测的浊度测量值。在这种情况下，最初样品以高速搅拌。3分钟后搅拌器关闭。改进的装置中，对于3分钟的快速搅拌以及此后的另外27分钟，液体以流速为333ml/min泵送通过一个截面为3×3平方毫米的螺旋通道。在该流速下，通道内的平均剪切速率大约比圆柱烧杯(在阶段1中)中的平均剪切速率大一个数量级。对于标准瓶式检测来说，快速搅拌停止后NTU读数迅速下降(正方形注释的曲线)。在改进的瓶式检测中，在整个样品流体泵送通过通道的30分钟内，NTU读数保持在高水平(见图14(b))，但此后甚至下降得更加迅速(圆形注释的曲线)。流体通道中大大提高的剪切速率将导致添加凝结剂后迅速形成的原始絮状物的更严重的破碎，并且只有小而且非常紧凑的絮状物(初级颗粒)才能继续存在。另一方面，在液体样品循环通过通道的30分钟过程中，所有凝结剂在样品中充分混合并且在泵关闭后开始快速凝聚。在标准瓶式检测中，即使在快速混合过程中形成的松散絮状物也没有破碎。由于他们的尺寸很大，他们将比更加紧凑的凝聚体扩散得更加缓慢且完成成长的过程也将更慢。
图15显示了实验数据和等式(3)的布朗运动凝聚模型的拟合。同样，拟合得非常好；表明浊度下降似乎与溶液中总颗粒数的减少密切相关。很长时间内浊度读数的更迅速地下降最有可能是由沉淀引起的，其不包含在该拟合模型中，但预计将对紧凑颗粒以及松散絮状物有较大的影响。
总之，凝聚动力学关键取决于凝结剂添加的速率和方式以及pH值的调节。初始凝结剂浓度的不均匀性似乎产生大的松散絮状物，其即使在施加的搅拌速度下也不会破碎。由于它们的尺寸很大，因此这些松散絮状物具有缓慢的扩散速率，这导致较慢的增长速率。逐级式添加凝结剂，立即调节液体样品的pH值防止了大的松散絮状物的不受控制的增长并促进了更加紧凑的凝聚体的形成，由于其较快的扩散速率，这些凝聚体较快增长。将该流体样品以足够的流速(足以产生大的剪切速率)通过一个通道将防止凝聚体的增长并将导致在凝结剂添加过程中形成的松散絮状物的破碎。一旦液体样品不再通过该微通道，则凝聚体将迅速增长，这表明再次形成了紧凑的颗粒。
目前描述的实施例的优势包括：
1)基于设计低至1um的截留点的颗粒提取
2)动态处理-运送和凝聚动力学的加强
3)取代了中间过滤步骤
4)对市政污水处理的前端处理减轻了TSS负荷
5)串联运行
6)可并联运行
7)可升级、高处理量、连续流
8)处理时间更短、占地面积更小、降低TCO(所有权的总费用)
9)消除了絮凝和沉淀步骤-节省了化学药剂、土地，以及包括劳动力、电力等的运行杂费
10)可用于其他用途的水中，包括但不限于集成电路工厂回收、冷却塔水、MBR(膜生物反应器)、RO(反渗透)的预处理，以及废水回收。

Claims (4)

1.一种用于水净化的动态处理系统，该系统包括：
从源头接收水的入口；
用于过滤第一颗粒的过滤阶段；
用于接收并凝结滤出的水的混合阶段；
用于接收凝结水，用絮凝剂进行处理，并从该水中分离第二颗粒的螺旋阶段；
用于从水中过滤第三颗粒的第二过滤阶段；以及，
出口。
2.如权利要求1所述的系统，还包括去往源头的反馈路径。
3.一种用于在水净化中动态处理的方法，该方法包括；
接收来自源头的水；
过滤该水以去除第一颗粒；
将滤出的水与氯气和凝结剂快速混合；
在螺旋阶段中将第一螺旋阶段的输出与絮凝剂缓慢混合；
在该螺旋阶段中分离第二颗粒；并且，
过滤该螺旋阶段的输出以便去除第三颗粒。
4.如权利要求3所述的方法，还包括在反馈路径中脱水。
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