CN1021017C - 都市水之再净化法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明之过滤方法是连续且均一的慢速过滤，其过滤材质为砂乐和砂子。如所需，都市水中之残留氯、混浊物质、臭味、有机物和氧化物均将减少或除去，且一般的细菌含量在允许的范围内，大肠菌属则为零，并且不需要更换而其功效可保持下去，过滤材质在此不需要更换，因为它能够半永久性地使用。

Description

本发明是关于公共自来水都市水质之净化方法，是用于已初步净化的都市之水以使其更适合于饮用者，以及其装置。

一般而言，公共自来水厂的水质净化处理，纵使有各种不同的处理方法或不同之装置大小规格，都必须具备以氯来处理的最后一道消毒程序，并且当都市水从供应连接水栓流出时，它必须含有多于0.2ppm的游离残留氯或多于1.5ppm的结合残留氯。

虽然这些残留氯的存在可确保水质的安全卫生，但在饮用时却有一股难闻的臭味。因此，在饮用前，这些残留氯有必要留存于都市水中，但在饮用时，最好能把它们除去。同时，有机物质的去除也是有必要进行的，因为有机物质会给细菌提供一种适合生长的环境。因此，多种用以去除这些残留氯以及非常少量的有机物质的水质净化装置乃被发展出来并加以使用。

普通一般的水质净化装置，纵然它们的程序或有些许不同，但都是利用同一个方法来进行的，此方法即是以具有强大吸附能力的活性碳，借助都市水快速通过活性碳层，而以吸附作用把残留氯与有机物质去除。

虽然一般供都市水用的水质再净化法在刚开始使用时，确具超卓功效，但它们都不免有许多问题，有如下列所示。

第一点，就是细菌增加的问题，细菌的增加已经成为都市水采用一般水质再净化法处理的最严重问题。

原先，都市水中具有生命力的细菌相当少，但经过一般水质再净化法处理过后的都市水中，竟被侦测出具有自来水法中水质标准所允许的极限细菌含量的10倍至1，000倍之多。

何以在已过滤的水中会测出这么多的细菌呢？原因在于普通过滤程序正无时无刻不在进行中。

亦即，使用一般的水质净化过滤器，如果流入阀（或者是供应连接水栓，只要是直接连接于供应连接水栓者）是呈开启状态时，都市水将快速地通过水质净化器的活性碳层。当过滤水被接收到容器之中后，流入阀关闭，且如果有需要的话，可以在任何时候把水再过滤一遍。

在此过滤方法中，无论任何时候，只要当流入阀关闭时，滞留在活性碳层的水将失去其杀菌能力，这是因为全部的残留氯被活性碳所吸附;并且在活性碳的表面，溶解氧体积会增加，这是因为当有机物质被吸附时，空气会通过出口进来。

进而，在水质净化器中，可供细菌生长与繁殖的基本条件，如湿气、有机物质与氧气皆一一齐备。因此，细菌乃迅速地在水质净化器中繁殖增加起来，且当流入阀再被开启时，水将再被过滤，而大量增加的细菌也将混随着过滤水一并流出。

最终，我们将饮用到一些比原先都市水增加了10倍至1，000倍的细菌量的水。

为了解决这些问题，乃发展出将活性碳涂覆以具有杀菌能力的银并借助弹回在活性碳层中滞留着的水中的银来控制细菌的繁殖的方法。然而此方法成效不彰，虽可稍微降低细菌的增加，但细菌量大量超出可允许之极限范围的现象照旧存在。再者，换个角度来看，银对人体亦具有不良影响，惟银的使用应不应该被禁不在讨论范围内。

第二点，就是水质再净化功效没有持久性。刚开始时，活性碳固然具有强大吸附能力，但如果都市水的通过体积增加之后，吸附能力将迅速降低而过滤功能亦大为减低。原因是都市水中之微细物质与有机物质粘附并滞留于活性碳的表面，故可供与水直接接触的活性碳表面面积乃大为减少而吸附能力也因此减弱。

所以说，在刚开始时，活性碳对残留氯及有机物质的去除能力相当卓越，但不消一个月时间，此能力即大为降低，而且从一开始就知道是不可能去除这些污浊物质的。

第三点，就是水质无法均匀的过滤。水质之所以会不均匀的过滤，是因为此过滤方法在任何时间都一直使用且过滤速率非常快。

第四点，就是无法清洗及消毒过滤物质，在传统的过滤方法中，对于过滤物质的清洗与消毒根本没考虑过。

因此而产生的问题就是我们饮用了感染细菌的过滤水。

第五点，就是水质净化装置中的过滤物质或所有元件在相当短的时段内必须加以更换。

如上所述，由于传统水质净化器的过滤功能没有持久性，造成细菌量增加，又不能清洗与消毒，因此必须常常更换。

本发明之目的是为了解决这些问题。换句话说，本发明之目的是为了获得纯净的过滤水，而可一直严格防止细菌的生长与繁殖。本发明的第一项好处是可以维持连续性的水质净化功能。本发明的第二项好处是可提供均匀的净化作用。本发明的另一个好处是其过滤物质可以清洗，故能确保水质纯净。本发明最末一项好处就是允许过滤物质作半永久使用。

在详细叙述本发明的方法之前，我们可以比较本发明与传统方法的基本差异。

（A）在过滤方法中，本发明是一种连续式且均匀过滤的方法;传统过滤方法则是任何时段进行的不均匀过滤方法。

（B）本发明之方法是慢速过滤法;传统则是超快过滤法（在数秒至数分钟之间）。

（C）以过滤材质而言，本发明采用砂砾与砂子，是具有强大持久力者;传统方法则采用活性碳，是具有强大吸附能力者。

（D）在过滤原理上，本发明的方法是氧化与保持;传统方法则是瞬间吸附与保持。

（E）在重要组织上，本发明的方法包括有水的输入、引导、过滤、贮存以及周边设备;传统方法只有输入、引导及过滤。

（F）以清洗过滤材质的方法而言，本发明的方法在必要时是允许清洗的;传统方法根本不考虑清洗。

（G）以杀菌方法而言，本发明的方法在必要时可以杀菌;传统方法根本不曾考虑。

（H）以功能之持久性而言，本发明的功能是长期保持卓效者;传统方法的功能仅在刚开始时有卓效，一经使用即快速减效。

（I）以过滤材质的更换而言，本发明的方法所采用的是半永久性过滤材质;传统方法所采用的过滤材质必须常常更换。

（J）以功效而言，本发明的方法可保长期几乎不含一般细菌或者仅含可允许标准以内的细菌，同时几乎完全除去残留氯与混浊物质，并大大减少有机物质且没有大肠菌属;传统方法在刚开始时去除残留氯、混浊物质及有机物质的功效亦相当卓越，但经过使用后，功效降低甚快，且可侦测到多于可允许极限的10倍至1，000倍之多的一般细菌。

（K）再者，本发明的方法可处理多于最低流入体积的水量，其可将水引入、引导、流入、过滤并贮存起来且在细菌生长的开始之前完成，且作为此目的的设备也完整的设置。

本发明的都市水的水质净化方法的特征在于：利用供应管路的压力从与公共自来水厂的供应管路相连接的入口阀连续且几乎均匀的引入都市水，接着通过一个设有浮子流量计于流入管的上侧且具有透明管用以指示水流与水位且其垂直站立于上部具有通风与杀菌用之孔的导引管来引导水流，并以垂直落下的方式与上述透明管形成自由水面，再借助通过上述流入管进入过滤器（过滤器包括有沉淀区、过滤砂砾、过滤砂子及集水区）下端的沉淀区来缓慢地进行过滤，并借助通过贮水器的流出阀把过滤水贮存于设于过滤器上端的贮水器，再打开与流入阀下方连接之回洗阀，并以贮水器中之过滤水流往后流向过滤器来反向回洗过滤器，再通过一个垂直站立的主排水管排出从贮水器的溢流管溢出的多于贮水器高水位的过滤水、从导引管的溢流连接管溢出的多于正常水位的引导水及上述的回洗水，必要时可通过上述流入分布管的供通风与杀菌的洞孔倒入杀菌溶液来进行对流入分布管，过滤器及贮水器的消毒，且从入口管引水的时间至到入口体积达到贮水器高水位的时间可介于细菌后生长的开始的时间内。

同时，在本发明的方法内，上述的入口体积的特征在于以控制入口阀来进水，使得浮球能安置于上述浮子流量计的所需入口体积的计量处。

还有，在本发明的方法内，上述的贮水器及可指示流入管的入水与水位的透明管皆是由透明材质做成，所以我们可以从压力损失看出水位的不同，且当水位差大于正常水位差时，也就是该开始回洗的时候了。以下图示显示一个依据本发明之水质再 净化装置的实例。

图1是依据本发明之水质再净化装置的立体全面图。

图2是依据本发明之装置的立体图，显示其不装设于箱子的情形。

图3是本发明之装置的侧面部分剖视图。

图4是本发明之装置的剖面侧视图，

图5是本发明之装置中沿着过滤器、贮水器与流出阀的连接体的放大剖视图。

图6是本发明之装置中过滤材质的堆积处的立体图。

图7是本发明之装置中浮式流量计的侧视图。

图8是一个每天过滤24升都市水的残留氯对时间的图表。

图号说明

1设置箱（installed    box）

2过滤器（filter    basin）

7过滤砂砾（filter    gravel）

8过滤砂子（filter    sand）

9集水区（water    collecting    zone）

10沉淀区（settling    zone）

11过滤材质之堆积处（heaping    place    of    the    filter    materia）

15贮水器（water    storage    basin）

17通风孔（hole    for    ventilation）

18流出阀（out    flow    valve）

19流入一流出管（inflow-out    flow    pipe）

20过滤水之流入管（inflow    pipe    of    filter    wat-er）

21导引分布管（lead    distributing    pipe）

23第一导引管（the    first    leading    pipe）

24浮子流量计（float-type    meter）

27第二导引管（the    second    leading    pipe）

28导引连接T管（leading    connecting    Tpipe）

30滴流管（dropping    pipe）

31流入分布管（inflow    distributing    pipe）

32指示流入与水位之透明管（transparent    tube    indicating    inflow    and    water    level）

33流入导引管（inflow    leading    pipe）

34流入连接T管（inflow    conneecting    Tpipe）

37过滤器之流入连接管（inflow    connecting    pipe    of    the    filter    basin）

38供通风与杀菌之洞孔（hole    for    ventilation    and    disinfection）

41贮水器之溢流管（overflow    pipe    of    the    water    storage    basin）

43溢流连接T管（overflow    connecting    Tpipe）

44主排水管（main    drain    pipe）

45回洗阀（back-wash    valve）

47排水连接T管（drain    connecting    T    pipe）

48供回洗用之排水管（drain    pipe    for    back    washing）

49导引水之溢流连接管（overflow    connecting    pipe    of    deading    water）

50入口阀（intate    valve）

51分布管箱（distributing    pipe    box）

52水位刻度（scale    of    water    level）

53透明盖（transparent    cover）

59过滤器之流出管（out    flow    pipe    of    the    fliter    basin）

61供应管（service    pipe）

为完成本发明这些方法，用于适当都市水之水质净化作用的装置之特征在于：设置盖（1）的一侧有一个设置空间（2）供设置一个过滤器（5），过滤器（5）的前方是设有一扇门（3）供开启与关闭，设置箱（1）的另一侧有一个嵌插空间（4）供分布管路箱之用，其前方与上方是开启的，可放置过滤砂砾（7）与过滤砂子（8）以便各在上方形成集水区（9）而在下方形成沉淀区（10），并完成该过滤器（5）而以盖子（6）关闭过滤器（5），接着装设一个贮水器（15），在贮水器（15）的盖子（16）上方设有一通风口（17）供通风使用，此贮水器有一设置基座（14）隔开过滤器之设置空间（2）的上部，且由过滤水的流入管（20）和流入一流出管（19）连接过滤器（5）的上部和贮水器（15）的下方。此二管各以流出阀（18）连通，并且在过滤器（15）的下方连接一条流流入分布管（31），此为透明管可指出水流入和水位，此水位即与贮水器（15）中水位同高，并设置浮子流量计（24）以连接入口阀（50），此阀被装设以控制公共自来水的供应管， 并设置导引分布管（21）以连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，且装设排水管，在分布管箱（51）中除了指示流入和水位的透明管，浮子流量计（24），流入分布管（31）和导引分布管（21）外，其余嵌入在分布管箱的嵌入空间（4）中，且固定浮子流量计（24）在分布管箱（51）的外边上，将指示流入与水位之透明管（32）设置在分布管箱（51）的前方，在其上并贯穿一供通风与杀菌之洞孔（38），并在贮水器（15）的上部，连通贮水器之溢流管（41）且与主排水管（44）相连，且以导引水之溢流连接管（49）连接导引分布管（21）上端和主排水管（44），并以供应回洗用之排水管（48）连接流入分布管（31）下端和主排水管（44）的下端，且设置回洗阀（45）。

而且，本发明的装置中，在以上曾述及之过滤器（5）中过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）有如下之特性，堆排在过滤材质之堆积处（11），在此在一些贯穿的洞孔以供水之流通，其下并以多根支撑脚（13）固定住，并且在底部形成上述之沉淀区（10）。

此外，在本发明的装置中，以上所述之流出阀（18）具有如下之特征，其连接流入一流出管（19）而通入贮水器（15）的前下部，且在其内外各放置衬垫（54）（55），再锁上固定螺丝（57）以固定流入一流出管（19）之螺纹部（56），并连接经过滤水之流入管（20）而通入过滤器之设置空间（2），经由贯穿在贮水器之设置基座（14）上之嵌入洞孔（58），且连接过滤器之流出管（59），其通过过滤器之盖子（6）而后接贮水器之流入连接管（60）。

而且，在本发明的装置中，上述之流入分布管（31）有如下之特征：其经由弯曲流入管（35）接上过滤器之流入连接管（36）再经由过滤器之流入管（37）后进入过滤器（5）之底部，而另一端接流入连接T管（34），再接流入导引管（33），其位于指示流入与水位之透明管（32）下方，并且上述所提之导引分布管（21）有如下之特征：由入口阀（50）经由导引水管（22）所连接之第一导引管（23）而与浮子流量计（24）之入口（25）连接，且由浮子流量计（24）之出口（26）所连接之第二导引管（27）接上由导引连接管（29）经由上述及之滴流管（30）所连接之导引连接T管（28），且以上所述之贮水器之溢流管（41）经由贮水器之溢流连接管（42）与溢流连接T管（43）连接上主排水管（44）的上端，且连接回洗阀（45）之入口与上述流入连接T管（34），且由一端接排水管（46）之排水连接T管（47），经由位在主排水管（44）下方之供回洗用之排水管（48）连接回洗阀（45）之出口，并将上述及之导引连接T管（28）和溢流连接T管（43）连接导引水之溢流连接管（49）。

而且在本发明的装置中，有如下述之特征：装在分布管箱（51）前的透明管（32）之水位刻度（52）可指示水流入和水位，且将此可指示水流入和水位之透明管（32）以透明盖（53）盖住。

以下之图形将显示本发明之方法和装置，以实例所示。

如图3所示，在设置箱（1）的过滤器之设置空间（2）中其一边之过滤器之设置空间（2）的前方有一可开闭之门（3），而在其另外一边有一分布管箱之嵌入空间（4），其前端和上端均打开，放入过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）以在上方形成集水区（9）并在下方形成沉淀区（10），盖上过滤器（5）之盖子（6）建立过滤器，且在贮水器之设置基座（14）上装置贮水器（15）盖上其上有通风口（17）的贮水器之盖子（16），此设置基座隔断过滤器（2）之设置空间的上端，且经由过滤水之流入管（20）与流入一流出管（19）连接过滤器（5）之集水区（9）和贮水器（15）之下部，此二管彼此相连并连通流出阀（18）。

借助在过滤材质之堆积处（11）堆置过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）于上述之过滤器（5）中，于此有许多孔洞供水流通，且在其下端有支撑脚（13）以固定之，沉淀区（10）即形成于此过滤材质之堆积处（11）的下方。

上述之流出阀（18）连接流入一流出管（19）而进入贮水器（15）前面之底部，且在里外各加附衬垫（54）（55），并由锁上流入一流出管（19）之固定螺纹部（56）固定之，并连接过滤水之流入管（20）通入过滤器之设置空间（2）经由贯穿在贮水器之设置基座（14）上之嵌入洞孔（58），且连接过滤器之流出管（59），其通过 过滤器之盖子（6）而后接贮水器之流入连接管（60）。

在上述之过滤器（5）之沉淀区（10）中，都市自来水是均匀且连续地由入口阀（50）流入导引分布管（21）和流入分布管（31），此阀被建立在公共自来水之供应管（61）上且可控制水流，且水被慢慢地流经过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）而过滤。

上述之导引分布管（21）经由连接第一导引管（23）之上部而连接浮子流量计（24）之入口（25），此第一导引管并经由导引水管（22）而连接入口阀（50），而后经由连接浮式流量计（24）之出口（26）的第二导经管（27）之上部再连接滴流管（30），其前端为向下弯曲，且连接导引连接T管（28）和导引连接（29）和上述之流入分布管（31），此分布管经由连接弯曲流入管（35）而连接经由过滤器之流入连接管（36）而进入过滤器（5）之底部的过滤器流入管（37），并且经由流入连接T管（34）连接弯曲流入管（35）和在指示流入和水位之透明管（32）的下端之流入导引管（33），透明管上端为连通上述之导引分布管（21）之滴流管（30）。

经由贯穿在上述之指示流入和水位之透明管（32）上方之孔洞以供抽气和杀菌之用，都市水流入后，垂直地从滴流管（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）之浮子流量计（24）和导引分布管（21）外，分布管是设置在嵌入于分布管箱之嵌入空间（4）中的分布管箱（51）中，且此浮子流量计（24）是固定在分布管箱（51）之旁边，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。

在上述之贮水器（15）之上端，经由贮水器之溢流连接管（42）和溢流连接T管（43）而连接贮水器之溢流管（41）和主排水管（44）上端，且连通贮水器，并连接回洗阀（45）之入口与上述之流入连接T管（34），而于在主排水管（44）下方之排水连接T管（47）连接排水管（46）和供回洗用之排水管（48）而至回洗阀（45）的出口，且经由导引溢流连接管（49）连接上述之导引连接T管和溢流连接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，且为保护指示流入和水位之透明管（32）而盖上透明盖（53）。

如图7所示，上述之浮式流量计（24）被使用，其入口（25）和出口（26）间以内含有一浮球（62）之指示流量管（63）连接，且介于入口（25）和指示流量管（63）之间的流道（64）是被流量设定圆锥（65）所控制。

以下为图中无解释的图号，图号39为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，图号40为支撑体以供支持透明管（32）的下端，图号66为浮式流量计（24）之流量刻度，图号67为支撑板以供支撑透明盖（53），图号68为供应连接龙头其连接供应管（61），图号69为开一关门（3）之手把。

关于本发明的装置之操作及效能将详述于后。

如果打开设在供应管（61）上之入口阀（50），都市水将由于在供应管（61）中连续的水压而几乎均匀地经由导引水管（22）及第一导引管（23）而流入浮式流量计（24）之入口（25）。

由于都市水经由浮式流量计（24）之入口（25）流入流道（64）中，故在指示流量管（63）中之浮球（62）将浮起且于指出的位置上显示流量，然后可由流量刻度（66）上读出流量大小。

如果经由控制入口阀（50）而让浮球（62）位于所要的流量刻度（66）上，观察此浮式流量计（24）之流量刻度（66），在那时此流量刻度（66）正是所需要之流入量，且如果不再动此入口阀（50），则此流入量将继续保持稳定。

如果减少流入量，则速度变慢，于是过滤速度也变慢，而且当贮水器（15）之高水位到达时它也变慢，但是如果增加流入量，则所有上述者将相反。

再者，都市水从浮式流量计（24）之出口（26）经第二导引管（27），导引连接T管（28）和导引连接管（29），而离开导引分布管（21）流进滴流管（30），然后垂直落下且流进指示流入和水位之透明管（32），在此即为流入分布管（31）之开端。

在都市水以垂直落下流入的过程中，水滴流入指示流入及水位之透明管（32）中以溅在水表面 之方式进行，所以能够很容易看到水流之状况。

然后，都市水再从指示流入和水位之透明管（32）下端流入形成于过滤器（5）底部之沉淀区（10），于此区前流经流入导引管（33），流入连接T管（34），弯曲流入管（35），过滤器之流入连接管（36）和过滤器之流入管（37）。

在此，由于外面的空气从凿在指示流入和水位之透明管（32）上方之供通风与杀菌之洞孔（38）流进此指示流入和水位之透明管（32），然后于此大气压力作用下，自由水表面被形成于内部之水表面上，位于过滤器（5）和指示流入和水位之透明管（32）内之水位均将上升，于是，在过滤器（5）中将有上涌之可能。

此流入形成在过滤器（5）底部之沉淀区（10）的都市水，将经位在过滤材质之堆积处（11）上之供水通过之洞孔（12）而被上涌入过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）层所过滤，此过滤水而后被收集在集水区（9）中，其形成于过滤砂子（8）上端和过滤器盖子（6）之间。

于此，在沉淀区（10）中水的残存氯浓度不断保持和在供应管（61）中几乎相同的浓度。

故在此，都市水在一长时间非常慢之速度下流经过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）之孔隙，其残存之氯将被含于都市水中之氧化物和有机质、铁、锰、氨气和有机氮化物所慢慢地氧化，因而浓度渐渐地降低。

在过滤器（5）中之都市水从沉淀区（10）流向集水区（9），据此，由沉淀区（10）至集水区（9）中之残存氯浓度渐渐地降低，此状况不断保持着。

流进过滤器（5）之都市水的残存氯即采用此方法去除，然上曾提及之有机物质、铁、锰、氨气和有机氮化物将被上述之残存氯所氧化而减少，因为它们是残存氯的被氧化物质。

都市水的混浊物质在沉淀区（10）中部分被沉淀下来，而且它们在流入过滤器（5）中过滤砂子（8）之孔隙时，在一段长时间且很慢的速度下，几乎完全因黏着和滞留而被去除。

此残存氯去除速度等会因过滤器（5）之体积和过滤速度而改变。换句话说，过滤器（5）之体积增加和过滤速度减慢均可使去除速度增加，反之，过滤器（5）之体积减少和过滤速度增快皆使去除速度降低。

因此，经由控制过滤器（5）之体积和过滤速度，无法完全去除残存在过滤器（5）中之氯，且有一非常小量之残存氯能够在集水区（9）之过滤水中被保存着。

过滤器（5）之过滤水连续地经由下列管道流入贮水器（15），先经过滤器/之流出管（59），贮水器之流入连接管（60），而过滤水之流入管（20），最后再经流出阀（18）之流入一流出管（19）。

在指示流入和水位之透明管（32）的水位和在贮水器（15）的水位增加时，其间会因水流经过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）所产生之压力降低而形成一水位差，此贮存之过滤水可经由使用流出阀（18）而被使用。

过滤后新鲜水连续不断地流入贮水器（15），此流入之过滤水含有非常少量之残存氯，尽管只含有非常少量之残存氯，此在贮水器（15）中之过滤水还是能够在贮水器（15）中保持新鲜，因为在过滤器（5）中能够容易地被残存氯氧化之物质已经被氧化了，并且尽管过滤水因不使用而到达高水位。此过滤水仍能够被保持新鲜，因它将经由贮水器之溢流管（41）而溢流出，再经贮水器之溢流连接管（42）和溢流连接T管（43）而排入主排水管（44）中。

有一公认之自来水工程理论为，细菌开始再产生于公共自来水中，为自都市水经由氯消毒后20小时。

因此，本发明是使用于滞留时间内再净化都市水，此段时间需扣除都市水从已由氯消毒之公共自来水澄清井或清洁之水槽到达入口阀（50）之时间，和于20小时后为了安全之多余时间。

换言之，入水量或较多的入水量是连续地获得，它能够产生一时间以达到贮水器（15）之高水位，从经由水入口阀（50）获得水的时间且其是在细菌开始发生再生的时间内。且此入水量能被由入口阀（50）和浮子流量计（24）所控制，如上所述。

公共分配自来水一般是由一概念所组合成，即是水从氯消毒之公共自来水澄清井或清洁之水槽，在几个小时内可全部到达供应连接龙头（68）。而且，如图8中所示，本发明在细菌开始再生时间内 有足够的滞留时间处理。因为在不考虑过滤量下，入口、导引、过滤和贮存可在10小时内达成。

因此，过滤器（5）的贮水器（15）中没有细菌之再生或繁殖，因为在细菌开始发生再生的时间内，水仍连续地保存着残留氯，其浓度在渐渐地降低。并且本装置的结构不允许有空气，换言之，无氧气进入过滤器（5）中。

此观点基本上不同于传统的方法。而且，由本发明之方法所再净化之都市水，，此过滤水当贮水器（15）满时，被取出并且保持在大气温度下达24小时，然后做几十次之微生物试验，如表5中所示，其结果为，一般的细菌无特别地繁殖，且大肠菌属测试也一直为零。

有关此点，其原因在于非常小量的有机物质和处于无生命力半死状态之细菌，在过滤器（5）中被去除。

换句话说，用本发明方法再净化都市水，显示出当此过滤水经过了较都市水长的时间后，无细菌的再生发生。

因此，本发明之方法能够在细菌开始发生再生时间内，于预备全天供给水之地方处理任何位置之水。

公共自来水之供应水停止一段时间后，当它重新供应，或由于移动或其他理由关闭入口阀（50）后，当它为了安全去除细菌，而重新再过滤时，如将浓消毒漂白水溶液，于此贮水器（15）中之残留氯可能超过1ppm下，经由竖立之漏斗倒入位于指示流入和水位之透明管（32）的上端之供通风与杀菌之洞孔（38）。再和都市水混合，此都市水经由从在指示流入和水位之透明管（32）中之滴流管（30）落下而流入。它能够消毒如流入导引管（33）内，流入连接T管（34）、弯曲流入管（35）、过滤器之流入连接管（36）、过滤器之流入管（37）、过滤器（5）之沉淀区（10）、过滤材质之堆积处（11）、过滤砂砾（7）、过滤砂子（8）、过滤器（5）、集水区（9）、过滤器之流出管（59）、贮水器之流入连接管（60）、流出阀（18）之过滤水之流入管（20）、流入一流出管（19）和贮水器（15）。然后当水到达高水位时，它可经由流出阀（18）流出而被移走，且此过滤水即可使用，其被贮存至下一次。

如上所陈述，在本发明中，在所有情况均考虑到杀菌安全。但是，如果连续过滤一段长时间后，在都市水中微细的混浊物质将沉淀在沉淀区（10）内，且它会滞留在过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）上。

如果它渐渐地累积，则水压落差将会增大。我们可以由指示流入和水位之透明管（32）的水位和贮水器（15）的水位间的差别了解此现象，且当指示流入和水位之透明管（32）和贮水器（15）都是由透明材质所制造时，可用肉眼读出其差值。

如果这些水位差比平时大时，即指示流入和水位之透明管（32）的水位上升，在贮水器（15）的过滤水到达高水位前。而且因为一些导引水量经由导引水之溢流连接管（49）溢流出，然后顺着主排水管（44）排出，所以不用在意水会溢流出供通风与杀菌之洞孔（38）。

因此，如果这些水位差比平时大时，则滞留在过滤器（5）中之混浊物质必须被清除于过滤器（5）外。

如果当贮水器（15）之水位到达高水位时，回洗阀被打开，则贮水器（15）之过滤水将被排入排水孔洞，经过流入一流出管（19）和流出阀（18）的过滤水之流入管（20），贮水器之流入连接管（60），过滤器之流出管（59）、集水区（9）、过滤砂子（8）、过滤砂砾（7）、过滤材质之堆积处（11）上的供水通过之洞孔（12）、沉淀区（10）、过滤器之流入管（37）、过滤器之流入连接管（36）、弯曲流入管（35）、流入连接T管（34）、回洗阀（45）、供回洗用之排水管（48）、排水连接T管（47）和排水管（46），此不可再使用之回洗水即于此时被排出。

在此时，滞留在过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）上之混浊物质和沉淀区（10）中的沉淀物，被高速的回流所排出。

如果贮水器（15）的水位达低水位（在流出阀（18）之流入-流出管（19）的位置之水位）必须避免外界的空气流进过滤器（5），直接经由锁住的回洗阀（45），其是为了完成回洗。

这是为了避免因空气之缘故而使在过滤器（5）中的细菌增殖。当不使用此过滤水至贮水器（15）之水位到达高水位时，此贮水器（15）中之 过滤水即被由排水管（46）排出，经由贮水器之溢流管（41），贮水器之溢流连接管（42）、溢流连接T管（43）、主排水管（44）和排水连接T管（47）。

如果过一导引水发生在开始打开入口阀（50）时，一些过一导引水量将被排进出口，经由导引水之溢流连接管（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）是可透视，从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）中心线上切成向下弯曲，而且被打开着的滴流管（30），都市水经由此垂直地落下流入指示流入和水位之透明管（32）。并且它总是溅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，而且由观看浮子流量计（24），同时如果想要改变过滤水产生量的话，可控制入口阀（50）。

而且如果贮水器（15）为不透明，可经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），知道贮水器（15）的贮存水量。

在指示流入和水位之透明管（32）和贮水器（15）均为透明的情况下，可经由二者间的水位差知道过滤器（5）的清洗时间。

在本发明中，过滤考材质和砂砾（7）和砂子（8）有强的持续能力，并且此过滤的行为并非经由砂砾和砂子本身的行为，而是由在砂砾（7）和砂子（8）的孔隙中，都市水的残留氯和氧化物质间的氧化作用。而且如上所述，滞留的混浊物质可经由回洗而被排除，所以其效能得以保持而无任何改变。

而且，砂砾和砂子当过滤材质有强烈的持续能力，它们是半永久性，所以并不需要去更换过滤材质。

最后，可了解到本发明的效能如其所述可被保持下去。

进一步说，本发明之特征在于过滤器（5）和贮水器（15）间的连接，和由使用一个流出阀（18）二个通道能传输贮水器（15）中过滤水的流出水。

所以，它变得很容易，因为流入和流出可经由贮水器（15）中的一个孔洞而产生功效。

实验范例

本发明将由下面实验范例说明之，分成标准状况和条件限制来进行，如下：

（A）标准状况

在此主要设定与本发明有直接功效者。

（1）过滤器

直径    0.19米

高度    0.17米

沉淀区高度    0.02米

过滤砂砾高度    0.03米

过滤砂子高度    0.1米

集水区高度    0.02米

过滤砂砾大小    3-8厘米，孔隙含率40%

过滤砂子，如标准的慢速过滤砂子，孔隙含率45%

（2）贮水器

宽度    0.23米

长度    0.17米

达高水位的高度    0.18米

（3）过滤器之过滤面积（a）＝0.028平方米

（4）容量

导引水和流入管的容量（b）＝0.00022立方米

过滤器之孔隙容量（c）＝0.0026立方米

贮水器达高水位之容量（d）＝0.007立方米

总共容量（b+c+d）＝0.00982立方米（e）

（B）表Ⅰ是关于过滤速度和滞留时间。

（C）水质分析的结果如表2、3、4、和5。（见后表）

当检查上述实验范例，可了解在表Ⅰ中，如果为每天过滤24升，过滤速率是0.85米/天，过滤花费时数（过滤器（5）的滞留时间）为2.6小时，贮水器（15）有可贮存过滤产生物达7小时（贮水器（15）的滞留时间）之体积，且需花9.82小时从入口阀（50）至到达贮水器（15）之高水位。

当过滤如此例，可了解在表2和表3中，超过90%的残留氯，100%的混浊物，大约10%的有机物（B.O.D），超起3%的硝酸氮和超过6%的蒸发后残留氯被去除，且一般细菌含量均在允许范围 内，大肠菌属则为零。

在此应注意到一个事实为，在过滤速率非常慢0.85米/天达2.6小时后的过滤水中，甚至当贮水器（15）达满水位，仍不断地保有非常小量的残留氯，且此要达到高水位的时间是介在细菌之再生开始发生的时间内。

那即是说，可由此事实明了，因为水在细菌之再生开始发生的时间内仍不断地保有浓度渐渐地降低的残留氯，所以细菌之再生或增殖不会发生。

如前所述，公共都市水于氯杀菌处理后超过20小时，则细菌之再生发生。

但是在本测试例子中，耗时9.82小时（表1总滞留时间），所以10.18小时仍然可从公共都市水澄清井到达入口阀（50），且仍然安全可使用。

如表1中所示，当使用此相同模型增加过滤量为每天48升时，总滞留时间是4.91小时。

因此，可以知道如果过滤水超过24升/天，在此模型的全部水量能够被过滤，且时间足够介在细菌之再生开始发生的时间内。

因此，本模型每天之允许最小过滤体积为24升/天。

当需要过滤速率24升/天，则可由控制入口阀（50）而使浮子流量计（24）之浮球（62）的位置在流量刻度（66）指示为24升的位置，由此每天24升的入口水量可几乎保持均一和连续。

并且，也可由此相同模型在表2、表3、表4和表5中，明了无论过滤为24升/天或48升/天，其过滤水的水质差异是很小。

也能了解在相同体积的装置下，再净化都市水量的范围是广大的。

图8显示在过滤时残留氯的浓度情况和时间的关系。

如图8中所示，表1中的总滞留时间为9.82小时，如果从公共自来水澄清井流至入口阀（50）的时间是3小时，且考虑安全因素的剩余时间是7.18小时，所以，可知道时间上是足够的。

而且，在图8中，如果检查当残留氯的浓度在供应管（61）中是0.4ppm，且此残留氯几乎保持相同的浓度至沉淀区（10），并且它大部分被去除在流经过滤砂砾（7）和过滤砂子（8）时，而且假若从集水区（9）至贮水器（15）的位置仍然有点差异如水温和水质，但是0.015ppm的残留氯仍继续地保持着。

如表5中所示，在图8中当过滤为24升/天时，从公共自来水之供应槽或澄清井流至入口阀（5）需时3小时，且至达到贮水器之高水位需花9.82小时，并从那后在24小时之内，过滤水中很难有细菌之再生或增值的现象。

由上述之事实，可以知道以本发明的方法，在公共自来水分布地区的任何地方中都可能使用，其有足够的剩余时间能在细菌之再生开始发生的时间内。

本发明之过滤方法是连续和均一的慢速过滤，其过滤材质为砂砾和砂子。且依据过滤的原则，残留氯可经由在砂砾和砂子孔隙中的氧化物氧化而消耗和去除。据此，氧化物被去除，且混浊物质乃借助被留置在砂砾和砂子的孔隙中而去除。且入口水量或超过的水量被引入，此水量处理的时间从引入水至达到贮水器（15）之高水位内，可介于细菌的再生开始发生的时间内，并且在当公共自来水停止使用一段时间后开始再供应，或依情况当停止一段时间后开始再过滤时，它已经消毒。而且如果都市水经由此法再净化，其留置在过滤器（5）中的混浊物质经由回洗被移出外面。如所需，都市水中之残留氯、混浊物质、臭味、有机物和氧化物均将减少或除去。且一般的细菌含量在允许的范围内，大肠菌属则为零。并且不需更换而其功效可保持下去，过滤材质在此不需要更换，因为它能够半永久性地使用。

表1    过滤速度和滞留时间

过滤量

24升/天＝0.024立方    48升/天＝0.048立方

区分    米/天（f）＝0.001    米/天（h）＝0.002

立方米/小时（g）    立方米/小时（i）

过滤速率（米/天）    f/a＝0.85    h/a＝1.7

滞    导引水    b/g＝0.22    b/i＝0.11

留小    过滤    c/g＝2.6    c/i＝1.3

时时    贮存水    d/g＝7    d/i＝3.5

间    总滞留时间    e/g＝9.82    e/i＝4.91

参考

过滤速率（米/天）＝过滤量（立方米/天）/过滤面积（平方米）

滞留时间（小时）＝容量（立方米）/每小时流入量（立方米/小时）

表5    细菌测定于取过滤水试样置放大气温度达24小时后

24升/天过滤    48升/天过滤

区分    一般细菌    大肠菌属    一般细菌    大肠菌属

过滤水    过滤水    过滤水    过滤水

0（6次）    0（19次）

自测-测定    5-11（25次）0（10次）    2-16    0（5次）

13-35（18次）    （12次）

委测    第一次    1    0    20    0

托定    第二次    3    0    0    0

参考

1.自动-测定值为申请者直接使用自动-测定机器，工具和化学品测定之，测试期间从1987.4.5至1987.9.2.

2.委托测定由工业污染实验室测定从1987.6.15至1987.7.20

表4水质分析（细菌测定）

24升/天过滤    48升/天过滤

区分    一般细菌    大肠菌属    一般细菌    大肠菌属    参考

都市水    过滤水    都市水    过滤水    都市水    过滤水    都市水    过滤水

第一次    0    0    0    0    0    0    0    0

第二次    0    0    0    0    0    0    0    0

1.这些测试值由工业污

染实验室所测定。

2.水试样取样于贮水皿

满水位时。

3.测试期间从1987年

6月15日至1987年7

月20日。

4.测试方法参考健康与

社会工作部条例，第

102，附录2。

Claims (21)

1、一种净化已用氯处理以杀灭细菌的城市供水的方法，所述水含有氧化剂和固体杂质，该方法包括下列步骤：

a)通过所述城市供水的给水管的压力使待净化的水连续且均匀地流过进水阀；

b)调节进水量以设定所要求的除氯速率；

c)借助在一个垂直管上部的至少一个孔对积累在该垂直管中的水施加一个大气压；

d)借助所述大气压使水缓慢上升通过一个过滤池而过滤该水，所述过滤池从下端到上端顺序包含沉降区、颗粒过滤物质区和水收集区；

e)将过滤的水贮存在一个蓄水池中；以及

f)每当所述过滤水达到高水位时就排放过量的过滤水以保持该水借助所述大气压流过所述过滤池。

2、根据权利要求1的方法，其中权利要求1中所述的所有步骤基本上在细菌再生长以前进行。

3、根据权利要求1的方法，其中所述调节步骤b）包含下列步骤：

b）′检查所述进水量;以及

b）″手动调节进水阀以使所述进水量在所要求的量保持恒定，从而达到所要求的除氯速率。

4、根据权利要求3的方法，其中所述检查步骤b）′用浮子流量计进行。

5、根据权利要求3的方法，其中所述垂直管是透明的。

6、根据权利要求1的方法，其中所述颗粒过滤物质区包含一层沉积在一层滤石上的滤砂，所述滤砂和所述滤石具有空隙。

7、根据权利要求1的方法，其中通过在过滤步骤d）期间于所述颗粒过滤物质区的空隙中氧化所述氧化剂来除去氯，而所述固体杂质沉降在所述沉降区并通过所述颗粒过滤物质区滤除。

8、根据权利要求1的方法，其中通过输入过量的水以略微提高所述除氯速率可使很少量的氯保留在所述过滤水中，所述很少量的氯在一定期间内足以抑制细菌再生长。

9、根据权利要求1的方法，其中还包含回洗所述过滤池的步骤，方法是将所述过滤水快速排出所述蓄水池，向下通过所述过滤池以冲掉所有保留在所述颗粒过滤物质区及沉淀在所述沉降区的杂质。

10、根据权利要求9的方法，其中最好是在所述垂直管和所述蓄水池间的水位差达到某一点时通过手动操作回洗阀而进行所述回洗。

11、根据权利要求1的方法，其中还包含下列步骤，通过将灭菌剂放入所述垂直管上部的所述至少一个孔中而给由所述垂直管到所述过滤池并到所述蓄水池的水流通道消毒。

12、根据权利要求11的方法，其中最好在基本上由于长期中断操作而使细菌再生长的可能性增加时进行所述消毒过程。

13、一种净化已用氯处理以杀灭细菌的城市供水的设备，所述水含有氧化剂和固体杂质，该设备包含：

a）使待净化水连续且均匀地通过进水阀的进水装置;

b）控制进水量以设定所要求的除氯速率的进水量控制装置;

c）平衡装置，借助其上部的至少一个孔对水表面施加一个大气压，同时在其中积累水;

d）过滤装置，借助大气压使水缓慢上升通过所述过滤装置而过滤该水，所述过滤装置从下端到上端顺序包含沉降区、其中具有空隙的颗粒过滤物质区和水收集区;

e）贮存过滤水的蓄水装置;

f）需要时供给过滤水的流出装置，以及

g）快速排放过量的过滤水以使水流过所述过滤装置的溢流装置。

14、根据权利要求13的设备，其中所述进水量控制装置包含：

b）′检查进水量的装置;

b）″调节进水量以达到所要求的除氯速率的装置。

15、根据权利要求14的设备，其中所述检查装置b）是一个浮子流量计。

16、根据权利要求13的设备，其中在所述平衡装置上部的至少一个孔是灭菌剂通道。

17、根据权利要求13的设备，其中所述颗粒过滤物质区包含一层沉积在一层滤石上的滤砂。

18、根据权利要求13的设备，其中所述平衡装置包含一个在其上部具有至少一个孔的垂直管。

19、根据权利要求18的设备，其中所述垂直管是透明的。

20、根据权利要求13的设备，其中还包含回洗所述过滤装置的装置，它使过滤水由所述蓄水装置中快速排出并通过所述过滤装置以冲掉所有保留在所述过滤装置中的杂质。

21、根据权利要求13的设备，其中所述过滤装置还包含一个具有许多使水从其中流过的孔的过滤基，所述过滤基将所述沉降区与所述颗粒过滤物质区分离开。

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