CN103052597B - 包括重力给料过滤器的水净化装置 - Google Patents

包括重力给料过滤器的水净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水净化装置，更具体地涉及无需用电和加压水来操作的重力给料水净化装置。本发明涉及包括腔室(3)的重力给料水净化装置，所述腔室具有沉淀物过滤器(6)还具有环绕所述沉淀物过滤器(6)的室(7)。所述室(7)具有从所述腔室(3)的底部向上凸起的侧壁(16)以便限定具有边沿的顶部开口，所述边沿具有缺口(7a)。所述腔室(7)与所述腔室(3)的壁间隔开来限定环绕所述室(7)的空间。惊奇地发现优选装置解决了在使用一段时间之后所述装置的流率逐渐减小并且需要频繁地反洗碳块过滤器(9)的问题-尤其是在水质差的情况下，同时为化学净化剂提供作用于病原体所需的停留时间。

Description

包括重力给料过滤器的水净化装置
技术领域
本发明涉及水净化装置，更具体地涉及无需用电和加压水来操作的重力给料水净化装置，但是本发明还可应用于用电和加压水的装置。
背景技术
在本说明书中对现有技术的任何论述都不应被认为是承认这种现有技术广泛公知或形成所属领域的公共常识的一部分。
文献-尤其是专利中已描述了各种类型的水净化装置，并且可在市场上购买到若干模型。某些水净化装置工作时需要用电；例如包括基于紫外线(UV)的净化器。某些净化器工作时不需要用电。这种净化器也称为重力给料的水净化器。烛形过滤器是常规的重力给料净化器的示例。目前，烛形过滤器已被现代的3级和4级净化器所取代。WO2004／000732A1(联合利华)中描述了一个这种净化器。在这种净化器中，通过顶部腔室中的水柱的高度(也称为“水头高”)施加的压力使水流动穿过较低腔室中的各个过滤区段。
典型的家用重力给料水净化器具有三个腔室：顶部腔室、中部腔室和底部腔室。顶部腔室通常用于预过滤。顶部腔室通常具有沉淀物过滤器-例如非织造介质或织造过滤器介质，所述沉淀物过滤器捕获某些肉眼可见的杂质-例如粉尘和泥土的颗粒。顶部腔室通常还具有碳过滤器，所述碳过滤器是松散颗粒的形式或者压实碳块的形式。碳过滤器帮助捕获有机杂质、化学物和恶臭的化合物。某些碳过滤器还过滤出称为包囊的微生物，所述微生物是原生动物。示例包括小隐孢子虫和肠兰伯式鞭毛虫。包囊大于细菌和病毒。中部腔室通常用于为水消毒。诸如WO2004／000732A1(联合利华)中描述的某些现代过滤器还使用更好地称为生物杀灭剂的化学净化剂。药剂的一种选择是通常为片状TCCA(三氯聚异氰酸)形式的氯。这种片状物在水中逐渐释放氯并且生物杀灭剂杀死大部分细菌和病毒。生物杀灭剂通常容纳在套筒内。套筒使用精确设计的氯(或其他卤素)分送机构来将受控量的氯(或其他卤素)配给到水中。
WO2004／000732A1还公开了一旦水已流过化学净化剂应当有预定的停留时间来确保有效的杀死生物是必须的。所述申请还公开了：在化学净化剂已用于将水中的微生物去除之后，通过使水穿过包括活性碳制成的清扫过滤器来将水中的任何过量的化学净化剂或副产物去除。
重力给料水净化装置的问题之一是，输出流率取决于过滤器可达到的水柱的水头。随着过滤过程的进行，流率随着输入水的水头下降而显著降低。随着使用中过滤器开始堵塞，这种关于较低流率的问题可能成为消费者感觉不便和烦恼的主要根源。
WO2008/028734A1(联合利华)描述了一种包括褶皱层和非褶皱层过滤介质的组合的过滤系统。该申请描述了流率是非恒定的水头高度的函数。供给到沉淀物过滤器中的水头随着水头的升高和降低而改变。可用的过滤表面积也随着环绕沉淀物过滤器的水位的升高和降低而改变。当水位下降到低于沉淀物过滤器的高度时，沉淀物过滤器表面的一部分升高到高于水位并且随后其不会起到过滤作用。
WO9216272A(Scheurer,Anna)公开了一种适于过滤各种材料并且用于液体和气体介质的过滤器。所述过滤器具有过滤器壳体，所述过滤器壳体中设置有至少一个过滤器套筒。在套筒壳体中，至少一个分隔壁形成互相同轴布置的至少两个过滤器腔室，待清洁的介质连续穿过所述至少两个过滤器腔室。可以通过壳体连接器来将一个这种套筒壳体紧固到另一个套筒壳体。在本发明中，壁用于形成过滤器腔室并且用于将这些过滤器腔室填充上不同过滤床以便净化相应的介质。
WO07000238A(联合利华)公开了一种单位剂量分解和分送装置，所述装置用于将消毒剂分送到水中并且包括具有基部(设置有单位剂量分送孔口)的容器、设置在所述孔口下方的多个翼片。所述翼片能够支撑设置在所述容器中的单位剂量且凸轮操作的单位剂量分解和分送机构。所述分解和分送机构用于将单位剂量的消毒剂计量分解和分送到一定量水中。所述文献WO07000238A没有公开怎样以比较恒定的流率输送净化水同时确保化学净化剂具有足够停留时间来作用于待净化的水，以便输出水的微生物达标而能安全饮用。
WO10034687A(联合利华)公开了一种重力给料的水净化装置，所述装置包括生物杀灭剂单元、存储器以及被互连以限定流动路径的分送腔室，所述存储器通过壁与净化剂间隔并且邻近净化剂定位，所述净化剂包括能够将所述生物杀灭剂或其副产物从水中净化的介质，在所述流动路径处由生物杀灭剂单元将生物杀灭剂添加到所述存储器中的水中，水在所述壁上方流入净化剂中并且通过出口流动到所述分送腔室，并且所述出口定位成使得至少10%重量百分比的所述介质低于出口的最低水位，并且所述壁延伸成高于所述介质的最高水位并且高于所述出口的最低水位。在该结构中，有至少10%的过滤器介质低于所述出口的最低水位并且所述壁延伸成高于过滤器介质的最高水位是必须的。
通过本发明，能够提供一种重力给料的水净化装置，所述装置可以比较恒定的流率输送净化水同时确保化学净化剂具有足够的停留时间来作用于待净化的水，以便输出水的微生物达标而能安全饮用。
发明内容
发明目的
本发明的目的之一是提供一种重力给料的水净化装置，所述装置可以比较恒定的流率输送净化水。
本发明的另一个目的是提供停留时间，在所述停留时间内给送到待净化的水中的诸如基于卤素的(强氧化化合物)化学净化剂保持与水接触预定时间从而使许多无机杂质沉淀。这还在水中的病原体与化学净化剂之间提供足够的接触时间，以便确保高效并且大量的去除微生物。
发明陈述
发明人已发现，当在重力给料的水净化装置中具有沉淀物过滤器的腔室还具有环绕所述沉淀物过滤器的室时所述问题可以解决。所述室具有从腔室的底部向上凸起以限定顶部开口的侧壁，所述顶部开口具有带缺口的边沿。所述室与腔室的壁间隔开以限定环绕所述室的空间。惊奇地发现优选装置解决了在使用一段时间之后所述装置的流率逐渐减小并且需要频繁地反洗碳块过滤器的问题，尤其是在水质差的情况下。
更具体地，本申请的发明人已发现，通过提供在其开口端处具有缺口的室能够提供驱动水头的调节并且确保恒定的流率。通过这种构造，还能够确保为化学净化剂的作用提供足够的停留时间并且因此获得微生物达标而能安全饮用的输出水。确保水被净化，以便实现移除6log细菌、移除4log病毒并且移除3log包囊。
发明概要
本发明提供了一种具有通过壁限定的腔室的水净化装置，所述腔室具有：
(ⅰ)入口；
(ⅱ)出口；以及
(ⅲ)沉淀物过滤器，所述沉淀物过滤器与所述入口和出口流体连通并且定位在它们之间；
其中所述沉淀物过滤器由下述部件环绕：
(ⅳ)具有侧壁的室，所述侧壁从所述腔室的底部向上凸起以限定具有边沿的顶部开口，所述室与所述腔室的壁间隔开以限定环绕所述室的空间；
其特征在于，所述室的顶部开口的边沿包括缺口。
在该描述中，词语“室”将用于描述环绕沉淀物过滤器的最接近的壳体。容纳所述室的外部容器将描述为“腔室”。
术语“包括”意指不限于任何随后陈述的元件而是包含主要或次要功能重要性的非指定元件。换句话说，列举的步骤、元件或选项并不是穷尽性的。每当使用词语“包括”或“具有”时，这些术语意指等同于上面限定的“包括”。
详细描述
本发明提供了一种具有通过壁限定的腔室的水净化装置，所述腔室具有：
(ⅰ)入口；
(ⅱ)出口；以及
(ⅲ)沉淀物过滤器，所述沉淀物过滤器与所述入口和出口流体连通并且定位在它们之间；
其中所述沉淀物过滤器被下述部件环绕：
(ⅳ)具有侧壁的室，所述侧壁从所述腔室的底部向上凸起以限定具有边沿的顶部开口，所述室与所述腔室的壁间隔开以限定环绕所述室的空间；
其特征在于，所述室的顶部开口的边沿包括缺口。
该腔室形成水净化装置的腔室中的一个。优选的是，所述装置具有顶部腔室、中部腔室和底部腔室，并且优选的是，该腔室(具有沉淀物过滤器和室)是中部腔室。所述装置还可具有仅两个腔室，在这种情况下，该腔室可放置在顶部或底部-优选地放置在顶部。所述装置还能够仅具有这种腔室。所述腔室可彼此固定地连接，例如通过使水净化装置形成为单个整体模制装置。所述腔室还能够可拆卸地彼此连接。这就允许周期性清洁任何腔室或容纳在其中的过滤器。在这种情况下，单个腔室可通过任何公知方式-例如通过压配合接头或任何其他联接接头来彼此装配到一起。这些接头还可降低水的泄漏。所有腔室都具有入口和出口。
沉淀物过滤器可以是用于移除悬浮颗粒物质的任何适当装置。所述沉淀物过滤器可由织造或非织造织物制成。在这种情形中，非织造织物是优选的外表面织造织物（over woven fabric）。用于制造沉淀物过滤器的织物可以是天然的或合成的-优选的是合成的。织物可由聚合物-优选地由热塑性聚合物来制成。适当的聚合物包括聚酯、聚丙烯和尼龙。聚酯是精选材料。沉淀物过滤器帮助捕获具有1到10μm范围内的粒度的悬浮固体。
优选的是，沉淀物过滤器限定对称横截面-例如正方形、矩形、三角形、圆形或六边形截面。柱状沉淀物过滤器比其他型式的沉淀物过滤器更优选。这种过滤器限定圆形横截面。当过滤器被构造成圆柱时，圆柱的高度可以从2cm到50cm并且圆柱的直径可以从1cm到50cm。这些尺寸通过容纳过滤器的腔室的尺寸来限制。沉淀物过滤器附接到腔室的底部并且在室的内部。沉淀物过滤器可以通过任何公知装置-例如通过压配合接头或螺纹配合接头或扭转和固定接头来附接到腔室的底部。优选的是，沉淀物过滤器可拆卸地附接，以便如果需要时可以清洁(再生)所述沉淀物过滤器。沉淀物过滤器可以通过在流动的水中冲洗而容易地再生，并且这样就可以增加过滤器的寿命。可以在每次这样的再生之后增加水的流率。
优选的是，沉淀物过滤器安装在保持架(优选的是塑料的)上，以便所述过滤器可以保持牢固，并且可以不会由于通过水柱施加的压力而导致损毁。
沉淀物过滤器可具有单层或多层褶皱或非褶皱织物。沉淀物过滤器可具有多个褶皱，并且这种情况是优选的。褶皱增加了所述沉淀物的表面积，所述沉淀物的表面积转而关联于过滤的可用面积。虽然优选的是使用单个沉淀物过滤器，但是所述腔室还可具有至少一种过滤介质具有多个褶皱的多个柱状沉淀物过滤器。优选地，非褶皱过滤器的数量为1到10，而褶皱过滤器的数量也为1到10。当非褶皱过滤器的数量为1到5并且褶皱过滤器的数量为1到5时，获得最佳性能。优选地，褶皱沉淀物过滤器的厚度为0.5mm到15mm，更优选地为至少1mm到8mm，并且最优选地为至少1mm到6mm。优选地，非褶皱沉淀物过滤器的厚度为0.5mm到15mm，更优选地为1mm到10mm，并且最优选地为1mm到6mm。优选的是，沉淀物过滤器的层同心地布置。所述沉淀物过滤器的层还可以是螺旋卷绕的。
沉淀物过滤器可以任何朝向放置，但是优选的是以直立方式放置在腔室内部。本发明的优选实施方式允许使用具有大约300到1000cm2的表面积的沉淀物过滤器，但是也可使用表面积高达3000 cm2的过滤器。
优选但不必要的是，室和沉淀物过滤器是同轴的。所述室由侧壁限定。所述侧壁从所述腔室的底部向上凸起以限定顶部开口，所述顶部开口具有带缺口的边沿。该室环绕沉淀物过滤器，而顶部打开。所述室可以限定对称横截面。备选地，所述室可以限定不对称横截面。所述室的高度使得所述室可以为沉淀物过滤器提供必要的水头，从而实现目标流率直到所述沉淀物过滤器没有表面过滤水。备选地，所述室的高度与所述沉淀物过滤器介质的高度的比率优选地是1:1到1.5:1。所述室的高度还可以优选地在所述沉淀物过滤器的高度的+/-60%内。所述室在其基部的最宽部分处的宽度与所述沉淀物过滤器在其基部处的宽度的比率优选地是1:0.1到1:0.9。随着室向上延伸，所述室向外延伸。在这种情形中，所述室的基部占用的区域将小于所述室的顶部限定的区域，并且壁的总容积可以增加。优选的是，所述室的边沿的宽度与所述沉淀物过滤器在其顶部处的宽度的比率是1:0.05到1:0.9。
所述室的顶部开口的边沿具有缺口，水流过所述缺口并且收集在环绕所述室的空间内。所述缺口的作用是，允许水流入所述沉淀物过滤器与所述室之间的空间中。优选的是，所述缺口定位在远离所述腔室的入口的端部处。这就可以帮助提供在水流到沉淀物过滤器之前的足够长的停留时间。较长的停留时间可能是有利的，因为可以允许污物、灰尘和其他悬浮杂质停留在所述腔室的底部处。这将帮助降低沉淀物过滤器上的微粒加载量并且因此帮助延长沉淀物过滤器的寿命，并且可以需要较少数量的冲洗。水通过入口进入腔室，所述入口可以例如定位在腔室的底部处，并且优选地是管的形式并接着向上凸起。
优选的是，所述室沿着所述室的高度与所述腔室的壁结合，并且更优选地所述室沿着所述室的高度在所述缺口最接近于入口的起点处与所述腔室的壁结合。优选的是，所述室与所述腔室的壁使用栅板结合到入口。
所述腔室的设计和容积可允许不发生可触发水层的任何混合的湍流。在腔室中水沿着接近理想的栓塞流路径从底部升高到顶部。在水达到缺口之前，水可以在腔室中停留大约10到50分钟。这可以提供在腔室的底部处足够的杂质沉淀时间，并且因而可以降低沉淀物过滤器上以及在随后的过滤步骤中的微粒加载量。
在不希望受到理论限制的情况下，应该认为，一旦水开始收集在所述腔室的内部，就开始过滤过程，并且开始采用沉淀物过滤器的较低的径向部分来过滤。经过一段时间，所述较低的部分可被悬浮微粒物质所堵塞。当这种情况发生时，所述室与所述沉淀物过滤器之间的环形空间中的水位升高，而沉淀物过滤器的部分阻塞导致的表面积的减小可以通过额外水头来补偿从而保持来自所述沉淀物过滤器的水的恒定输出。持续该过程，直到腔室中的水位与室内部的水位变得相同。当沉淀物过滤器没有可用于过滤的表面积时，可能发生这种情况。优选的是，所述腔室具有一个或多个浮筒。此时，可以激活浮筒来关闭供应到腔室中的水。
发明人已发现，被室环绕的沉淀物过滤器能够输送相对较高的流率。
沉淀物过滤器可能需要周期性清洁。这可以在流动的水流下完成。对于给定品质的水，沉淀物过滤器的清洁频率将取决于提供给沉淀物过滤器的表面积并且还取决于随着过滤器介质的使用而逐渐阻塞的介质的有效孔隙率。本发明的优选装置可以提供一种途径，以便如果所述沉淀物过滤器具有需要的表面积，则能在重力给料水净化装置中以比较恒定的流率无限地执行过滤。可以持续过滤直到沉淀物过滤器介质的表面积堵塞变得不可逆转。优选实施方式可以输送大约70-80ml/分钟的流率。在不希望受到理论限制的情况下，应该认为，也可以在合理的恒定流率下过滤浑浊的水(100NTU)。沉淀物过滤器允许移除大部分微粒杂质并且在恒定流率下供应清洁的水到随后的过滤阶段，所述过滤阶段将是在流率没有任何严重降低的情况下最终输送输出水的碳过滤器或任何其他过滤装置。
这种腔室的容积优选地是大约2.5升，但所述容积可以更小或更大。有时，如果上述浮筒由于任何原因发生故障并且不停止从顶部腔室到中部腔室供应水，那么腔室可以收集比其设计容积更多的水。如果发生这种情况，为了引导溢流，腔室可具有定位在缺口上方的溢流孔口。
优选的是，具有可浸入水中的化学净化剂的套筒配合到腔室的壁，并且所述套筒的出口与所述腔室流体连通。所述套筒的出口可通过任何公知装置与所述腔室连通。优选的是，所述装置是管。所述套筒可包含任何粉末、粒状、片状或液体形式的常规净化剂。优选的化学净化剂包括五碘化物树脂或任何其他生物杀灭剂树脂、三氯氰尿酸(TCCA)、溴氯海因(BCDMH)以及TCCA与BCDMH的组合。还能够使用其他常规释卤素化合物-例如二氯异氰尿酸钾、二氯异氰尿酸钠、氯化磷酸三钠、次氯酸钙、次氯酸锂、单氯胺、二氯胺、[(单三氯)-4(二氯二氢钾)]五异氰尿酸(pentaisocyanurate)、1,3二氯-5、5-dimethylidanotone、对甲苯磺基二氯酰胺、三氯三聚氰胺、N-氯胺、N-氯代琥珀酰亚胺、N，N'-二氯偶氮脒、N-氯乙酰-尿素、N，N-二氯偶氮脒、N-氯乙酰-尿素、N，N dichlorbiurite以及氯化双氰胺。TCCA、BCDMH以及TCCA与BCDMH的组合是可浸入水中的化学净化剂，并且尤其优选的是TCCA、BCDMH以及TCCA与BCDMH的组合是片状的形式。套筒可以含有一个片状物或片状物的叠层。优选地，套筒是根据WO2007/144256A1(联合利华)制造的。
所述套筒可以配合到腔室的壁的外部。在这种情况下，腔室具有外部设置的凹座，所述凹座具有与所述腔室的内部以及套筒的入口连通的内部同轴管，其中所述套筒通过形状相配的塞在所述凹座处配合到所述腔室，而所述塞具有同轴内部漏孔，所述同轴内部漏孔被构形成容纳所述凹座的内部同轴管。套筒的出口与腔室的入口流体连通。为了本发明的目的，术语“流体”意指水。非常优选但不必须的是，在水进入具有沉淀物过滤器的腔室之前，水首先流动经过含有化学净化剂的套筒。这就是套筒优选地定位在沉淀物过滤器之前(即其上游)的原因。优选地，离开套筒的水被通过管引导至具有沉淀物过滤器和室的腔室的入口，所述管在所述腔室的底部处打开。在水已流过含有化学净化剂的套筒之后，某些化学净化剂浸入到水中。化学净化剂作用于微生物体-例如细菌和病毒并且抑制它们。在优选装置中，在水接触沉淀物过滤器之前，给予含有浸入的化学净化剂的水足够高的“停留时间”。该“停留时间”根据化学净化剂的浓度、腔室的容积以及流率来判定。某些化学净化剂可能需要较少的停留时间，因为它们可以相对较快地起作用。其他净化剂可能需要比较长的停留时间，因为它们可以相对缓慢地起作用。化学净化剂的溶解性、水的温度、净化水的消毒目标等也可能是停留时间的重要因素。
优选的是，通过设置缺口来实现相对较长的停留时间，所述缺口定位在所述室的顶部开口的边沿上并且远离具有沉淀物过滤器以及由侧壁限定的室的腔室的入口。以此方式，在水接触沉淀物过滤器之前，使水(含有浸入的化学净化剂)停留在腔室内部相对较长的时间。
优选的是，所述腔室具有凸起平台以及在所述平台内与生物杀灭剂套筒流体连通的漏孔，所述凸起平台容纳收集水的托盘，其中所述凸起平台：
(ⅰ)在高于缺口和溢流孔口的高度；
(ⅱ)具有它的与所述腔室的底部齐平的基部；
(ⅲ)结合到所述腔室的壁；并且
(ⅳ)具有与所述腔室接触的至少一个点。
基部还可能不与所述腔室的底部齐平。在这种情形中，凸起平台将不接触所述腔室的底部。虽然优选的是凸起平台与室之间具有至少一个接触点；但是两者也可以是间隔开的。当平台与室接触时，优选的是，其沿着所述室的高度延伸。优选的是，流出顶部腔室的水首先在凸起平台上下落到收集水的托盘内，并且随后水流入所述套筒内的化学净化剂中。在腔室中开始收集水之前，处理过的水从生物杀灭剂套筒流出并且被引导成在腔室的底部(具有沉淀物过滤器和室)处流动。随着水收集在腔室中，水遵循从底部到顶部的上行流动。
优选地，所述腔室具有在与其底部相反的外侧上的多个支腿，所述支腿朝向所述腔室的末端定位。在优选实施方式中，具有4个支腿。
所述水净化装置优选地包括与沉淀物过滤器流体连通的碳块过滤器，以便在水流过所述沉淀物过滤器之后流过所述碳块过滤器。优选的是，所述碳块过滤器容纳在具有所述沉淀物过滤器和所述室的腔室下方的壳中。另一方面，碳块可以定位在沉淀物过滤器之后，以便所述沉淀物过滤器包裹定位成室的最内部部分的碳块。作为优选特征，微细过滤模块附接到出口并且与碳块流体连通。优选地将微细过滤模块定位在壳体内部以便形成微细过滤套筒。
微细过滤膜选定为表面积在0.05到0.5m2的范围内并且具有在0.1-1微米范围内的孔隙大小。优选的是，水沿着向下方向并且跟重力流方向一致地流过微细过滤套筒。
碳块过滤器在所属领域中众所周知。用于重力给料的水净化装置的典型碳块过滤器包括粉状活性炭(PAC)，所述粉状活性炭具有下述粒度：使得95%重量百分比的颗粒穿过50网目的筛，而不超过12%重量百分比的颗粒穿过200网目的筛。备选地，可以使用包括中间级活性炭(IAC)的碳块过滤器，所述中间级活性炭的粒度使得95%重量百分比的颗粒穿过35网目的筛，而不超过5%重量百分比的颗粒穿过60网目。可以使用聚合粘合剂[优选地具有小于5个单位的熔化流动速率(MFR)]来粘合碳块。穿过碳块过滤器的水流可以向下或径向或同时径向和向上穿过碳块过滤器的壁以及其底部表面。优选地，可以使水首先通过壳体与碳块过滤器之间的环形空间来向下流入容纳碳块过滤器的外部壳体，并且随后水径向进入并且穿过其底部表面(与进入碳块的水连通)并且通过向上移动穿过碳块内的中空通道(与重力反向，也称为上升流)流出。在这种情形中，在碳块的上端处可具有多个出口点，水通过所述多个出口点溢流出碳块并且开始收集在容纳水的腔室中。该腔室优选地设置具有沉淀物过滤器和室的腔室的下方。已在WO2004/014803A1(联合利华)中描述了这种碳块过滤器。碳块过滤器可以定位在塑料壳或保持架中，所述碳块过滤器具有用于将其配合在容纳它的腔室中的装置。
当生物杀灭剂套筒固定在沉淀物过滤器之后-即沉淀物过滤器的下游时，所述装置可以优选地具有两个碳块。在这些情形中，第一碳块紧接设置在沉淀物过滤器之后。此后，水与化学净化剂接触。净化剂随后浸入到水中。随后使该水停留一段时间，之后使该水穿过第二碳过滤器。这种过滤器称为清除器。其具有对从化学净化剂发出的化学副产物的亲和力。甚至当生物杀灭剂定位在沉淀物过滤器之前时，也可以在所述沉淀物过滤器之后串连两个碳过滤器。
在不希望受到理论限制的情况下，应该认为，在本发明的优选实施方式中水首先接触帮助凝聚/析出大部分无机污染物的生物杀灭剂-例如供氯的片状物。相对较长的沉淀时间减小了随后的过滤过程的微粒加载量。在通过沉淀物过滤器过滤之后，实际只有非常少的可以导致在下一个过滤阶段中流率显著降低的微粒杂质能够穿过碳块。优选实施方式解决了碳块过滤器经常堵塞的重力过滤器需要手动干预进行清洁的问题。
重力给料的水净化装置的优选实施方式在室内部的水头高为大约5到50cm-优选地为5到20cm时提供大约70-80ml/分钟(水)的比较恒定的流率。虽然优选的是，重力给料的水净化装置不包括流动控制装置或虹吸管来调节水的流率；但是也可以使用这种装置。发明人已注意到，当化学净化剂的溶解性保持在0.1%到1.75%时，可能不需要这种流动控制装置。在常规重力给料的水净化装置中，为了精确控制投入的化学净化剂的量，经常需要一种用于调节水的流率的装置。这是因为降低的水头高影响流率，并且改变水与化学净化剂之间的接触时间。这可导致投入到水中的化学净化剂的量的水平波动。
所述装置以及各种模制部件都可由诸如塑料、玻璃、复合材料或金属的任何材料来制成。所述装置的总容积可以为3升到50升。具有沉淀物过滤器和室的腔室可以配合到任何大小适当地设置的顶部和底部腔室，从而得到尺寸较小或较大的装置。当所述腔室具有沉淀物过滤器、室以及生物杀灭剂套筒时，所述腔室可以用作单个腔室水净化器并且可能要求消费者使用他们自己的顶部和底部腔室。这可以降低净化器的成本并且使其能够支付的起。
现将在非限制性优选实施方式的附图的帮助下解释本发明。在附图的描述中，类似附图标记用于代表类似特征。
附图说明
图1是水净化装置的实施方式的立体图，图中以透视方式示出了设置在所述装置内的部件。
图2是图1的实施方式从侧面观察的剖视图。
图3是图2的剖视图的一部分的放大图。
图4是图1的装置的腔室(具有沉淀物过滤器和室)的立体局部剖视图。
图5是图4的立体图的一部分的放大图。
图6是示出了图1的实施方式的优选特征的剖视图。
具体实施方式
图1是水净化装置的实施方式的立体图，图中以透视方式示出了设置在所述装置内的部件。装置1具有3个腔室：其中顶部腔室2连接到中部腔室3并且中部腔室3又连接到底部腔室4。中部腔室3由壁(所有4个壁都由相同数字3a表示)限定。中部腔室具有入口5，所述入口5在所述中部腔室3内部。可以看到，沉淀物过滤器6和室(由同轴壁限定)7在中部腔室3的内部。
现参阅图2，可以看到图1的实施方式从一侧的剖视图。中部腔室3的入口5是管的形式。沉淀物过滤器6安装在保持架(在该视图中未通过任何数字表示)上。沉淀物过滤器与入口5和出口(在该视图中未显示)流体连通，并且被定位在所述入口5与所述出口之间。沉淀物过滤器6被室7环绕，所述室7从腔室的底部向上凸起并且与所述腔室的壁间隔开从而限定环绕所述室的空间。沉淀物过滤器6是柱状的。室7限定圆形横截面。在腔室3的壁与室7之间具有环形空间。随着水从入口5进入腔室3，该空间首先充满水。具有可浸入水中的化学净化剂的套筒8安装到中部腔室3的外部，并且所述套筒的出口与所述腔室3的入口5流体连通。碳块过滤器9与沉淀物过滤器流体连通并且通过旋转和配合接头来安装在所述沉淀物过滤器6下方。碳块过滤器容纳在底部腔室4中。碳块过滤器9与沉淀物过滤器流体连通，以便水在流动通过所述沉淀物过滤器6之后流动通过所述碳块过滤器。底部腔室4具有分送水的旋塞10。
在使用中，当使用者将水填充到顶部腔室2时，水通过适当设计的漏孔(在该视图中未显示)流出所述顶部腔室进入套筒8中。水在所述套筒8中接触化学净化剂。在接触时，处理的水退出套筒8并且通过入口5进入中部腔室3。水随后充满腔室3的壁与室7之间的空的空间。当水已升高到室的边沿上的缺口(在该视图中未显示)时，水流入环绕室7与沉淀物过滤器6的空间中，并且随后在所述沉淀物过滤器6的最低端处开始过滤过程。此后，水进入碳块过滤器9，所述碳块过滤器9与沉淀物过滤器6流体连通。水随后流出碳块过滤器并且收集在底部腔室4中。可以打开旋塞10来分送水。
图3是图2的剖视图的一部分的放大图。沉淀物过滤器安装在中间过滤器3的内部。由数字11示出空气排放管。沉淀物过滤器封装在保持架6a上。
图4是图1的装置的腔室(具有沉淀物过滤器6和室7)的立体局部剖视图，所述装置具有附接到其上的碳块过滤器9。该视图示出了管5a，所述管5a通过中部腔室3内部的开口5打开。室7具有缺口7a。腔室3具有凸起平台12，所述平台12具有在所述平台内与套筒流体连通的漏孔。凸起平台12在高于缺口7a和溢流孔口15的高度处。凸起平台的基部与腔室3的底部齐平，并且平台12结合到所述腔室的壁3a(该数字代表所有4个壁)；并且所述平台12可能是与室7接触的一个点。中部腔室3具有浮筒13。每当沉淀物过滤器堵塞导致中部腔室中水位升高时，浮筒通过密封顶部腔室的漏孔来防止水从中部腔室3溢流。因此，每当顶部腔室没有将水传送到中部腔室时，就向消费者表明沉淀物过滤器需要清洁。
在这种情况下，消费者可冲洗沉淀物过滤器6并且将其重新插入所述装置中。数字14代表沉淀物过滤器的出口，所述出口与中部腔室3连接，水通过所述出口流出所述中部腔室3(在已穿过沉淀物过滤器6之后)，并且随后进入碳块过滤器9。
图5是图4的立体图的一部分的放大图。
现参阅图6，图中示出了图1的实施方式的优选特征，图中具有室3中的管形式的入口5。沉淀物过滤器与入口5和出口(在该视图中未显示)流体连通，并且定位在入口5与出口之间。沉淀物过滤器6被室7环绕，其中所述室7的壁(16)从腔室的底部向上升起并且所述壁与腔室的壁间隔开从而限定环绕所述室的空间。碳块9定位在沉淀物过滤器6内部。室7限定圆形横截面并且顶部开口(17)的边沿具有缺口7a。7b代表缺口的起点，所述起点最接近于入口5。室与腔室之间的接头(19)沿着室的整个高度延伸。在腔室3的壁与室7之间具有环形空间。随着水从入口5进入腔室3，该空间首先充满水。具有可浸入水中的化学净化剂的套筒8安装到中部腔室3的外部，并且所述套筒的出口与所述腔室3的入口5流体连通。碳块过滤器9与沉淀物过滤器流体连通，以便水在流动通过所述沉淀物过滤器6之后流动通过所述碳块过滤器。微细过滤套筒(20)安装到碳块的出口。在这种构造中，水流将如箭头所示并且将确保生物杀灭剂的添加与水在缺口上方流过而穿过沉淀物过滤器并且随后进入碳块的时间之间的最大时间间隔。提供微细过滤套筒来作为确保水完全去除微生物的额外设置。
现将在下面的非限制性示例的帮助下解释本发明。
示例
示例-1：平均流率
在该实验中，水穿过图1的装置。记录了下述数据：穿过所述装置的水的总量、循环的数量以及水的平均流率(从顶部腔室进入具有沉淀物过滤器的第二腔室)。表格1中给出所述数据。
表格-1
循环序号 过滤的水的总升数 平均流率ml／分钟
1 4 85
11 44 83
25 100 88
29 116 88
40 160 100
50 200 93
61 244 100
67 268 93
表格1中的数据表明流率相当恒定，并且甚至在67个循环之后也高于70-80ml／分钟的优选水平。
示例-2：所需的干预次数的比较性评估
该实验的目的是确定在使用所述装置的优选实施方式时使用者需要将碳块过滤器清洁多少次(即手动干预的次数)。用于控制装置以及根据本发明的装置的碳块都由95%的颗粒具有在60到200网目的范围内的粒度的活性碳颗粒制成。两个装置都具有沉淀物过滤器和碳块过滤器，但是控制装置没有根据本发明的装置中存在的室。所述方法如下。
为了模拟品质比较差的水，发明人制备了合成“测试水”。这种测试水含有包括类似铁、锰和铝的杂质的1000ppm的总溶解固体(TDS)并且含有由亚利桑那测试粉尘组成以便测量流率的15ppm的总悬浮固体(TSS)，所述测试水填充到每个装置的顶部腔室中并且被允许穿过净化过程的每个阶段，并且最终收集在底部腔室中。对于给定体积的水，记录了水收集在底部腔室所用的时间以便计算流率。当流率下降到低于35至40ml／分钟时，反洗碳块过滤器以便恢复流率。将每次反洗认为是一次干预。表格2中示出所述数据。
表格-2
  碳过滤器粒度 过滤的水量／升 干预的次数
现有技术装置 60到200网目95% 1500 24
优选实施方式(图1) 60到200网目95% 1500 0
表格2中的数据表明公知的水净化器(没有环绕沉淀物过滤器的室)需要很大量的干预，然而图1中描绘的装置甚至在已经通过1500升水之后都不需要一次干预。
示例-3：具有和不具有室的装置的水的流率的比较性评估
该实验的目的是确定环绕沉淀物过滤器的室的存在怎样影响水的流率。所述装置的优选实施方式与另一个具有相同尺寸和元件的装置相比较。比较装置没有环绕沉淀物过滤器的室。优选实施方式具有沉淀物过滤器以及中部腔室中的室。执行了两个实验，一个使用具有300cm2的表面积的沉淀物过滤器(用于两个实验的相同过滤器)并且另一个使用具有1000cm2表面积的沉淀物过滤器(用于两个实验的相同过滤器)。在此也使用了用于示例2的合成测试水。表格3中示出所述数据。
在该实验中，装配了所有三个腔室-顶部、中部和底部腔室的叠层。水在顶部腔室处添加并且被允许穿过整个系统。在下述时间测量收集在底部腔室中的水的流率：(1)当顶部腔室具有大约110-130mm的水头的充满水时(2)当顶部腔室的水下降到中间高度55-65mm的水头时以及当顶部腔室的水头下降到25-30mm水头时。
表格-3
表格3中的数据表明优选实施方式提供了比较高的流率。
示例-4：通过使用优选装置获得的水的微生物净度
为了测试优选装置(图1的装置)在提供微生物达标而能安全饮用的水方面的功效，制备了掺入有土生克雷伯菌(一种细菌)、MS2噬菌体(一种病毒)和包囊的测试水。套筒中使用了基于片状氯的化学净化剂。水中氯的浓度保持在1.78ppm(百万分之几)。输入的水中微生物的量通过众所周知的分析方法来确定。使用相同方法来确定从旋塞分送的水(输出水)中微生物的量。微生物的量之间的差异(即log降低量)表明装置的功效。结果在表格4中示出。
表格-4
  输入log 输出log Log降低
土生克雷伯菌(cfu／100ml) 7.7 0 7.7
MS2噬菌体(pfu／ml) 5.07 0 5.07
包囊(cyst／L) 4.67 0 4.67
表格4中的数据表明优选装置提供了明显较高的细菌、病毒和包囊的log降低量。
应当理解的是，示出的示例提供一种水净化装置，所述水净化装置具有相对较高且恒定的流率并且需要最少的手动干预。
本发明的优选实施方式帮助提供：
(ⅰ)适度高的过滤速率，甚至在过滤大量的水之后仍能维持所述过滤速率
(ⅱ)高效的预过滤系统，所述系统提供足够的杂质沉淀时间并且因而帮助降低在随后的过滤过程中过滤器上的负载；以及
(ⅲ)没有任何大的手动清洁操作的情况下的比较恒定的流率
(ⅳ) 作用于病原体的化学净化剂的较大停留时间，所述较大停留时间是通过室中的缺口实现的。
应当理解的是，在此示出和描述的本发明的特定形式将仅是代表性的，因为在不偏离本发明的清楚教导的情况下可以对本发明做出某些改变。
尽管已参照特定实施方式描述了本发明，但是所属领域的技术人员应当理解的是，本发明可以许多其他形式来实施。

Claims (14)

1.一种包括通过壁(3a)限定的腔室(3)的水净化装置(1)，所述腔室具有：
(ⅰ)入口(5)；
(ⅱ)出口(14)；以及
(ⅲ)沉淀物过滤器(6)，所述沉淀物过滤器(6)与所述入口(5)和出口(14)流体连通并且定位在它们之间；
其中所述沉淀物过滤器(6)由下述部件环绕：
(ⅳ)具有侧壁(16)的室(7)，所述侧壁(16)从所述腔室(3)的底部向上凸起以限定具有边沿(18)的顶部开口(17)，所述室(7)与所述腔室(3)的壁(3a)间隔开以限定环绕所述室(7)的空间；
其特征在于，所述室(7)的顶部开口(17)的边沿(18)包括缺口(7a)。
2.如权利要求1所述的水净化装置，其中所述室(7)沿着所述室(7)的高度与所述腔室(3)的壁(3a)结合。
3.如权利要求1或权利要求2所述的水净化装置，其中所述室(7)沿着所述室(7)的高度在所述缺口(7a)的最接近于所述入口(5)的起点处与所述腔室(3)的壁(3a)结合。
4.如权利要求1所述的水净化装置，其中套筒(8)包括入口和出口并且容纳可浸入水中的化学净化剂，所述套筒(8)配合到所述腔室(3)的壁(3a)，并且所述套筒(8)的出口与所述腔室(3)流体连通。
5.如权利要求4所述的水净化装置，其中所述腔室(3)的壁(3a)具有定位在所述缺口(7a)上方的溢流孔口(15)。
6.如权利要求5所述的水净化装置，包括凸起平台(12),所述平台具有收集水的托盘以及在所述平台内与所述套筒流体连通的漏孔，其中所述凸起平台：
(ⅰ)在高于所述缺口(7a)和溢流孔口(15)的高度；
(ⅱ)具有与所述腔室的底部齐平的基部；
(ⅲ)结合到所述腔室(3)的壁(3a)；并且
(ⅳ)具有与所述室(7)接触的至少一个点。
7.如权利要求6所述的水净化装置，其中与所述室(7)接触的点沿着所述室(7)的高度。
8.如权利要求7所述的水净化装置，其中所述套筒(8)配合到所述腔室(3)的所述壁(3a)的外部。
9.如权利要求8所述的水净化装置，其中所述腔室(3)的壁(3a)具有外部设置的凹座，所述凹座具有与所述腔室(3)的内部以及所述套筒的入口流体连通的内部同轴管，其中所述套筒通过形状相配的塞配合到所述凹座；所述塞具有同轴内部漏孔，所述同轴内部漏孔被构形成容纳所述凹座的内部同轴管。
10.如权利要求1所述的水净化装置，其中所述室(7)的高度与所述沉淀物过滤器(6)的高度之比为1:1到1.5:1。
11.如权利要求6所述的水净化装置，其中所述室(7)在其基部的最宽部分处的宽度与所述沉淀物过滤器(6)在其基部处的宽度的比率是1:0.1到1:0.9。
12.如权利要求1所述的水净化装置，其中所述边沿(18)的宽度与所述沉淀物过滤器(6)在其顶部处的宽度之比是1:0.05到1:0.9。
13.如权利要求1所述的水净化装置，包括与所述沉淀物过滤器(6)流体连通的碳块过滤器，使得水在流过所述沉淀物过滤器(6)之后流过所述碳块过滤器(9)。
14.如权利要求13所述的水净化装置，其中微细过滤模块(20)与所述碳块过滤器(9)流体连通。
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