CN111194237A - 用于水处理的澄清装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水处理的澄清装置，其包括多个含有柔性聚合物材料的平面倾斜薄片。每一薄片均包括疏水表面。本发明还涉及一种澄清装置，该澄清装置包括至少一个模块，每个模块包括：多个垂直朝向的支撑件和包括柔性聚合物材料的在多个垂直朝向的支撑件之间张紧的平面倾斜薄片。本发明还涉及一种水处理系统的集水系统，该集水系统包括：用于接收液体的收集槽和用于支撑该收集槽的浮力构件。

Description

用于水处理的澄清装置

相关申请的交叉引用

本申请享有如下申请的优先权，包括于2017年8月9日提交的美国临时申请62/543,036，于2017年12月14日提交的美国临时申请62/598,623，以及于2018年8月9日提交的美国实用专利申请16/059,409，上述申请的所有公开内容通过引用结合于此。

发明背景

技术领域

本发明涉及用于水处理的澄清装置，水处理系统以及用于处理水(例如废水，工业用水，饮用水的原水)的方法。本发明还涉及水处理系统的集水系统以及从水处理系统收集澄清水的方法。

背景技术

在水处理系统的澄清过程中会用到包含倾斜薄板或薄片的澄清装置。在澄清过程之前先利用特定化合物对水进行处理，例如明矾，铁或聚合物，以使水中的颗粒凝结从而形成颗粒的附聚物，以下称为絮凝物。然后，携有悬浮絮凝物的水向上流过所述薄板或薄片，絮凝物颗粒会因重力通过沉降而积聚在薄板或薄片上，使澄清的水进入系统顶部。

在操作过程中，絮凝物可能会开始在所述薄板或薄片上形成厚层。该层容易稍稍团聚，然后从薄板上脱落并沉积在盆状容器底被去除。但是，通常随着时间的流逝，这种絮凝的絮状物会粘在薄板上或薄片上，必须定期清除。从薄板或薄片上清除絮状物通常是手动进行的，并且工厂在维护时需要中止澄清。因此，迫切需要一种具有改进的薄板或薄片的澄清装置，以最小化絮凝物在其上的聚集。

购买现有的薄板式或薄片式澄清装置需要高昂的前期成本，部分的原因是与之相关的材料和安装成本。例如，对于每天接收750万加仑(MGD)的工厂，为其设计的具有不锈钢薄板的澄清装置成本超过630,000美元。成本主要与澄清装置的不锈钢薄板有关。不锈钢薄板沉重的重量增加了澄清装置的成本，因为澄清装置的基础结构必须足够坚固以支撑沉重的钢薄板。因此，与现有的不锈钢薄板澄清装置相比，需要设计一种更具成本效益的澄清装置。

发明内容

本发明涉及用于水处理的澄清装置，该澄清装置包括：多个包括柔性聚合物材料的平面倾斜薄片。每薄片均具有疏水表面。

柔性聚合物材料可以包括聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE))，聚丙烯(PP)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚氯乙烯(PVC)，聚酯纤维或它们的某种组合。柔性聚合物材料可以是疏水材料。柔性聚合物材料的表面可以是织物，其通过疏水材料处理形成疏水表面。疏水表面可以具有3至100μm的平均表面粗糙度(Sa)。澄清装置可包括多个垂直朝向的支撑件，其中，多个平面倾斜薄片中的一片在多个垂直朝向的支撑件之间张紧。多个垂直朝向的支撑件中的一个可以包括允许液体从中流过的入口。多个平面倾斜薄片彼此平行地布置，并且多个平面倾斜薄片中的每个可以在多个垂直朝向的支撑件之间张紧。张紧多个平面倾斜薄片中的第一薄片的垂直朝向的支撑件可以与相邻的张紧多个平面倾斜薄片中的第二薄片的垂直朝向的支撑件彼此互锁。平行的薄片可以相对于地面成10°至90°的角度放置。

本发明还涉及一种水处理系统，包括：盆状容器；用于水处理的澄清装置，其进一步包括：多个包括柔性聚合物材料的平面倾斜薄片，其中每一薄片包括疏水表面，所述澄清装置位于所述盆状容器中。澄清装置还包括多个垂直朝向的支撑物。多个平面倾斜薄片中的每一薄片在多个垂直朝向的支撑件之间张紧。

柔性聚合物材料可以包括聚酯，聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE))，聚丙烯，聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。疏水表面可以具有3至100μm的平均表面粗糙度(Sa)。张紧多个平面倾斜薄片中的第一薄片的垂直朝向的支撑件可以与相邻的张紧多个平面倾斜薄片中的第二薄片的垂直朝向的支撑件彼此互锁。平行的薄片可以相对于地面成10°至90°的角度放置。该水处理系统可以进一步包括收集系统，该收集系统包括至少部分地布置在澄清装置上方的收集槽。收集系统可包括用于支撑收集槽的浮力构件。

本发明还涉及一种水的处理方法，该方法包括：提供用于水处理的澄清装置，其包括：多个包括柔性聚合物材料的平面倾斜薄片，其中每一薄片包括疏水表面，所述澄清装置位于盆状容器中；使水流向澄清装置；收集澄清水和/或通过澄清装置与水分离的废料。

柔性聚合物材料可以包括聚酯，聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE))，聚丙烯，聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

本发明还涉及一种用于水处理的澄清装置，其包括：至少一个模块，每个模块包括：多个垂直朝向的支撑件；包括有柔性聚合物材料的在多个垂直朝向的支撑件之间张紧的平面倾斜薄片。

澄清装置可包括多个倾斜薄片，该多个倾斜薄片包括柔性聚合物材料并在多个垂直朝向的支撑件之间张紧。澄清装置可以包括多个模块，并且多个模块可以彼此互锁。每个垂直朝向的支撑件可以包括：具有舌片的第一侧；以及具有凹槽的第二侧；其中，多个模块通过垂直朝向的第一支撑件的舌片接合相邻的垂直朝向的第二支撑件的凹槽，从而彼此互锁。澄清装置可以包括多个模块，其中多个模块彼此平行地布置。模块可以相对于地面成10°至90°的角度放置。该薄片可以包括疏水表面。柔性聚合物材料可包括聚酯、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE))、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。柔性聚合物材料可以是疏水材料。柔性聚合物材料的表面可以是织物，其经疏水材料处理形成疏水表面。疏水表面可以具有3至100μm的平均表面粗糙度(Sa)。多个垂直朝向的支撑件中的一个可以包括允许液体从中流过的入口。

本发明还涉及一种水处理系统，包括：盆状容器；澄清装置，其进一步包括：至少一个模块，每个模块包括：多个垂直朝向的支撑体；和包括有柔性聚合物材料的在多个垂直朝向的支撑件之间张紧的平面倾斜薄片，澄清装置位于盆状容器中。

水处理系统可包括多个模块，其中多个模块彼此互锁。每个垂直朝向的支撑件可以包括：具有舌片的第一侧；以及具有凹槽的第二侧；其中，多个模块通过垂直朝向的第一支撑件的舌片接合相邻的垂直朝向的第二支撑件的凹槽，从而彼此互锁。该水处理系统可以包括多个模块，其中多个模块彼此平行地布置。模块可以相对于地面成10°至90°的角度放置。柔性聚合物材料可包括聚酯、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE))、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。多个垂直朝向的支撑件中的一个可以包括允许液体从中流过的入口。

本发明还涉及一种水处理方法，其包括：提供澄清装置，该澄清装置包括：至少一个模块，每个模块包括：多个垂直朝向的支撑件；包括柔性聚合物材料的在多个垂直朝向的支撑件之间张紧的平面倾斜薄片；使水流向澄清装置；收集澄清水和/或通过澄清装置与水分离的废料。

本发明还涉及一种水处理系统的集水系统，其包括：用于接收液体的收集槽；以及用于支撑收集槽的浮力构件。

收集槽可以包括塑料片。收集槽可以包括柔性材料。集水系统可以进一步包括至少一根线缆以支撑收集槽。浮力构件可包括可充气袋或浮筒。浮力构件可以在水中漂浮。

本发明还涉及一种水处理系统，其包括：盆状容器；位于盆状容器中的澄清装置；包括用于接收液体的收集槽的集水系统；用于支撑所述收集槽的浮力构件，所述集水系统至少部分地位于所述澄清装置上方并与所述澄清装置流体连通。

收集槽可以包括塑料片。收集槽可以包括柔性材料。集水系统可以进一步包括至少一根线缆以支撑收集槽。浮力构件可包括可充气袋或浮筒。浮力构件可以在水中漂浮。

本发明还涉及一种从水处理系统收集澄清水的方法，该方法包括：提供一种水处理系统，该水处理系统包括：盆状容器；位于盆状容器中的澄清装置；包括用于接收液体的收集槽的集水系统；用于支撑所述收集槽的浮力构件，所述集水系统至少部分地位于所述澄清装置上方并与所述澄清装置流体连通；使水流向澄清装置；在收集槽中收集澄清所述水而得到的澄清水。

该方法可以进一步包括通过澄清装置收集与水分离的废料。可以在澄清装置的基部收集废料。收集槽可以包括塑料片。收集槽可以包括柔性材料。该水处理系统可以进一步包括至少一根线缆以支撑收集槽。浮力构件可包括可充气袋或浮筒。浮力构件可以漂浮在水中。

本发明进一步包括以下条款的主题。

条款1：用于水处理的澄清装置，其包括：含有柔性聚合物材料的多个平面倾斜薄片，其中每一薄片包括疏水表面。

条款2：根据条款1所述的澄清装置，其中所述柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

条款3：根据条款1或2所述的澄清装置，其中所述柔性聚合物材料是疏水材料。

条款4：根据条款1-3中任一项所述的澄清装置，其中所述柔性聚合物材料的表面为织物，其用疏水材料处理以形成疏水表面。

条款5：根据条款1-4中任一项所述的澄清装置，其中所述疏水表面的平均表面粗糙度(Sa)为3至100μm。

条款6：根据条款1-5中任一项所述的澄清装置，还包括多个垂直朝向的支撑件，其中，所述多个平面倾斜薄片中的一片张紧在所述多个垂直朝向的支撑件之间。

条款7：根据条款6所述的澄清装置，其中，所述多个垂直朝向的支撑件中的一个包括允许液体从中流过的入口。

条款8：根据条款1-7中任一项所述的澄清装置，其中，所述多个平面倾斜薄片彼此平行地布置，并且所述多个平面倾斜薄片中的每一薄片在多个垂直朝向的支撑件之间张紧。

条款9：根据条款8所述的澄清装置，其中，张紧多个平面倾斜薄片中的第一薄片的垂直朝向的支撑件与相邻的张紧多个平面倾斜薄片中的第二薄片的垂直朝向的支撑件彼此互锁。

条款10：根据条款8或9所述的澄清装置，其中，平行薄片相对于地面的角度为10°至90°。

条款11：一种水处理系统，包括：盆状容器；置于盆状容器中的根据条款1-10中任一项所述的澄清装置，该澄清装置包括多个垂直朝向的支撑件，其中，所述多个平面倾斜薄片中的每一薄片在所述多个垂直朝向的支撑件之间张紧。

条款12：根据条款11所述的水处理系统，其中，所述柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

条款13：根据条款11或12所述的水处理系统，其中所述疏水表面的平均表面粗糙度(Sa)为3至100μm。

条款14：根据条款11-13中任一项所述的水处理系统，其中，所述多个平面倾斜薄片材彼此平行地布置。

条款15：根据条款14所述的水处理系统，其中，张紧多个平面倾斜薄片中的第一薄片的垂直朝向的支撑件与相邻的张紧多个平面倾斜薄片中的第二薄片的垂直朝向的支撑件彼此互锁。

条款16：根据条款14或15所述的水处理系统，其中，平行的所述薄片以相对于地面10°至90°的角度设置。

条款17：根据条款11-16中任一项所述的水处理系统，还包括收集系统，该收集系统包括至少部分地布置在澄清装置上方的收集槽。

条款18：根据条款17所述的水处理系统，其中，所述收集系统包括用于支撑所述收集槽的浮力构件。

条款19：一种处理水的方法，包括：提供根据条款1-10中任一项所述的澄清装置；使水流向澄清装置；以及收集澄清水和/或通过澄清装置与水分离的废料。

条款20：根据条款19所述的方法，其中柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

条款21：用于水处理的澄清装置，包括：至少一个模块，每个模块包括：多个垂直朝向的支撑件；包括柔性聚合物材料的在多个垂直朝向的支撑件之间张紧的平面倾斜薄片。

条款22：根据条款21所述的澄清装置，其中，包括柔性聚合物材料的多个倾斜薄片在多个垂直朝向的支撑件之间张紧。

条款23：根据条款21或22所述的澄清装置，其包括多个模块，其中，所述多个模块彼此互锁。

条款24：根据条款23所述的澄清装置，其中，每个垂直朝向的支撑件包括：具有舌片的第一侧；以及具有凹槽的第二侧，其中，多个模块通过垂直朝向的第一支撑件的舌片接合相邻的垂直朝向的第二支撑件的凹槽，从而彼此互锁。

条款25：根据条款21-24中任一项所述的澄清装置，包括多个模块，其中，所述多个模块彼此平行地布置。

条款26：根据条款25所述的澄清装置，其中，所述模块相对于地面以10°至90°的角度放置。

条款27：根据条款21-26中任一项所述的澄清装置，其中所述薄片包含疏水表面。

条款28：根据条款21-27中任一项所述的澄清装置，其中所述柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

条款29：根据条款21-28中任一项所述的澄清装置，其中所述柔性聚合物材料是疏水材料。

条款30：根据条款27-29中任一项所述的澄清装置，其中所述柔性聚合物材料的表面为织物，其用疏水材料处理以形成疏水表面。

条款31：根据条款27-30中任一项所述的澄清装置，其中疏水表面的平均表面粗糙度(Sa)为3至100μm。

条款32：根据条款21-31中任一项所述的澄清装置，其中多个垂直朝向的支撑件中的一个包括允许液体流过的入口。

条款33：一种水处理系统，包括：盆状容器；以及置于盆状容器中的根据条款21-32中任一项所述的澄清装置。

条款34：根据条款33所述的水处理系统，包括多个模块，其中所述多个模块彼此互锁。

条款35：根据条款34所述的水处理系统，其中每个垂直朝向的支撑件包括：具有舌片的第一侧和具有凹槽的第二侧，其中多个模块通过垂直朝向的第一支撑件的舌片与相邻的垂直朝向的第二支撑件的凹槽接合，从而彼此互锁。

条款36：根据条款33-35中任一项所述的水处理系统，其包括多个模块，所述多个模块彼此平行布置。

条款37：根据条款36所述的水处理系统，其中所述模块相对于地面的放置角度为10°至90°。

条款38：根据条款33-37中任一项所述的水处理系统，其中柔性聚合材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

条款39：根据条款33-38中任一项所述的水处理系统，其中多个垂直朝向的支撑件中的一个包括允许液体流过的入口。

条款40：一种水处理方法，包括：提供根据条款21-32中任一项所述的澄清装置；使水流向澄清装置；以及收集澄清水和/或由澄清装置从水中分离的废料。

条款41：一种水处理系统的集水系统，包括：用于接收液体的收集槽；以及用于支撑收集槽的浮力构件。

条款42：根据条款41所述的集水系统，所述收集槽包括塑料片。

条款43：根据条款41或42所述的集水系统，所述收集槽包括柔性材料。

条款44：根据条款41-43中任一项所述的集水系统，还包括至少一根支撑收集槽的线缆。

条款45：根据条款41-44中任一项所述的集水系统，其中所述浮力构件包括充气袋或浮筒。

条款46：根据条款41-45中任一项所述的集水系统，其中所述浮力构件漂浮在水中。

条款47：一种水处理系统，包括：盆状容器；位于盆状容器中的澄清装置；以及根据条款41-46中任一项所述的集水系统，其至少部分位于所述澄清装置上方并与澄清装置流体连通。

条款48：根据条款47所述的水处理系统，其中所述收集槽包括塑料片。

条款49：根据条款47或48所述的水处理系统，其中所述收集槽包括柔性材料。

条款50：根据条款47-49中任一项所述的水处理系统，还包括至少一根支撑收集槽的线缆。

条款51：根据条款47-50中的任一项所述的水处理系统，其中，所述浮力构件包括可充气袋或浮筒。

条款52：根据条款47-51中任一项所述的水处理系统，其中，所述浮力构件漂浮在水中。

条款53：一种从水处理系统中收集澄清水的方法，包括：提供条款47-52中任一项所述的水处理系统；使水流向澄清装置；在收集槽中收集通过澄清所述水而得到的澄清水。

条款54：根据条款53所述的方法，该方法还包括收集由澄清装置与水分离的废料。

条款55：根据条款54所述的方法，其中，在澄清装置的基部收集废料。

条款56：根据条款53-55中任一项所述的方法，其中，收集槽包括塑料片。

条款57：根据条款53-56中任一项所述的方法，其中，收集槽包括柔性材料。

条款58：根据条款53-57中任一项所述的方法，其中，水处理系统还包括至少一根线缆，以支撑收集槽。

条款59：根据条款53-58中任一项所述的方法，其中，浮力构件包括可充气袋或浮筒。

条款60：根据条款53-59中任一项所述的方法，其中，浮力构件漂浮在水中。

条款61：用于水处理的澄清装置，其包括：含有柔性聚合物材料的多个倾斜管，其中每根管包括疏水表面。

条款62：根据条款61所述的澄清装置，其中柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

条款63：根据条款61或62所述的澄清装置，其中柔性聚合物材料是疏水材料。

条款64：根据条款61-63中任一项所述的澄清装置，其中柔性聚合物材料的表面为织物，其用疏水材料处理以形成疏水表面。

条款65：根据条款61-64中任一项所述的澄清装置，其中疏水表面的平均表面粗糙度(Sa)为3至100μm。

条款66：根据条款61-65中任一项所述的澄清装置，还包括与多个倾斜管相互作用的支撑件，其用于支撑所述多个倾斜管。

条款67：根据条款61-66中任一项所述的澄清装置，其中多个倾斜管形成蜂窝结构。

条款68：根据条款61-67中任一项所述的澄清装置，其中，多个倾斜管中的第一管被固定在相邻的多个倾斜管中的第二管上。

条款69：根据条款61-68中任一项所述的澄清装置，其中多个倾斜管相对于地面的角度为10°至90°。

条款70：根据条款11-18或33-39中任一项所述的水处理系统，还包括喷射系统，该喷射系统将气体鼓泡到澄清装置中以清洁所述薄片。

条款71：根据条款1-10或21-32中任一项所述的澄清装置，其中所述薄片具有下垂部。

附图说明

图1为用于水处理的澄清装置模块的透视图

图2为用于水处理的澄清装置的两个互锁模块的透视图；

图3为包括具有柔性聚合材料的多个平面斜薄片的模块的透视图；

图4为水处理系统的透视图；

图5为图4的水处理系统的侧视图；

图6为图5的水处理系统的前视图；

图7为图4所示的未置于盆状容器中的澄清装置的透视图；

图8为具有利用上部线缆支撑的澄清装置的水处理系统的透视图；

图9为利用浮力构件的集水系统的透视图；

图10为包括图9的集水系统的水处理系统的透视图；

图11为水处理系统的另一实施例的透视图；

图12为焊接在一起的图11的水处理系统的模块的特写透视图；

图13为具有管式澄清装置的水处理系统的另一实施例的透视图；以及

图14为由框架支撑的图13的管式澄清装置的透视图。

具体实施方式

为了下文描述的目的，术语“上部”，“下部”，“右侧”，“左侧”，“垂直”，“水平”，“顶部”，“底部”，“侧向”，“纵向””及其派生词均与本发明在附图中的朝向有关。然而，应当理解，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取其它的变化和步骤顺序。还应理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定装置和过程仅是本发明的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例有关的特定尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的。

同样，应当理解，本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包括在所列举的最小值1和所列举的最大值10之间(并且包括)的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值，以及等于或小于10的最大值。

在本申请中，除非另有特别说明，单数的使用包括复数，并且复数包含单数。另外，在本申请中，除非另有明确说明，否则“或”的使用是指“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”。此外，在本申请中，除非另有明确说明，否则“一个”或“一种”的使用表示“至少一个”。

图1示出了一个非限制性的实施例中用于水处理的澄清装置中的模块10。模块10包括具有疏水表面13的薄片12，该薄片12包括柔性聚合材料。该薄片可以基本上是平面的。在一些非限制性实施例中，柔性聚合物材料可以是疏水材料。在此使用的术语“疏水材料”或“疏水表面”是指当与水接触时表现出至少90°的水接触角(WCA)的材料或表面。在一些非限制性实例中，柔性聚合物材料包括经疏水材料处理以形成疏水表面13的织物。疏水材料的实例包括硅胶、聚四氟乙烯、石墨和/或石墨烯。柔性聚合物材料可以包括聚酯、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE))、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)或其某种组合。

在一些非限制性实施例中，疏水表面13可以具有5至20μm的平均表面粗糙度(Sa)。在此测量和报告的平均表面粗糙度(Sa)是一个根据以下公式得到的关于3D表面的参数：

在上述公式中，z(x，y)表示表面相对于配合度最佳的薄板的高度的函数，并且‘a’表示在测量区域上执行积分。

疏水表面13可具有3至100μm的微米级Sa，疏水表面13可具有粗糙表面。如这里所使用的，粗糙可以指Sa≥15μm的表面，例如15μm≤Sa≤100μm。疏水表面13可以具有光滑的表面。如这里所使用的，平滑可以指具有小于15μm的Sa的表面。

继续参考图1，模块10可以包括多个垂直朝向的支撑件14，垂直朝向的支撑件14可以与地面不平行地布置，并且可以相对地面倾斜形成10°～90°的角度，例如20°～80°、35°～70°、40°～60°、45°～65°、45°～55°。垂直朝向的支撑件14相对于地面的角度可以改变。可以使用任何合适的系统来改变角度，包括使用用于支撑下文描述的澄清装置的线缆。至少一个薄片12可以在垂直朝向的支撑件14之间张紧，在垂直朝向的支撑件14之间张紧的薄片12相对于地面的角度与垂直朝向的支撑件14相对于地面的角度可以相同，可以在垂直朝向的支撑件14之间张紧薄片12，或者可以在垂直朝向的支撑件之间拉紧薄片12，使得薄片12包括一些下垂的部分。在垂直朝向的支撑件14之间可以张紧至少一个薄片12，薄片12可以相对于地面形成与垂直方向的支撑件14相同的角度，薄片12可以在垂直方向的支撑件14之间拉紧以使薄片12包括一些下垂部。因为支撑件是垂直朝向的支撑件14(与平行于地面布置的支撑件相反)，所以薄片中的任何下垂部都可能通过重力迫使废料(固体)到达模块10的中心和底部，而不是使废料在高于薄片12底部的某一处于薄片12的中心沉降，这是因为下垂部有助于将积累的固体集中到薄片12的中心，类似于溜槽。这还有助于将进水与废流分开，通过不令进水扰动废流来提高整体澄清度。因此，在垂直朝向的支撑件14之间张紧的薄片12形成具有倾斜薄片12的倾斜模块10。

继续参考图1，垂直朝向的支撑件14中的至少一个可以包括允许液体流过的入口16。虚线箭头和实线箭头表示在所示模块10的非限制性实施例中的水和废料的流动。如虚线箭头所示，水通过垂直朝向的支撑件的入口16进入模块10。当水沿着倾斜薄片12向上流动时，包含在流向模块10的水中的废料(例如，污泥)沉降到位于澄清装置基部17处的模块10的底部，从而令水澄清。实线箭头表示在基部17处沉降的废料的流动。

参照图2，根据一个非限制性实施例示出了澄清装置19。澄清装置19可以包括多个平面斜片12a、12b。澄清装置19包括至少一个模块10a、10b，并且在图2所示的示例中，包括两个模块10a、10b。可以在澄清装置19中使用任意数量的模块10a、10b。多个薄片12a、12b可以彼此平行地布置在澄清装置19中，每个薄片12a、12b在多个垂直朝向的支撑件14之间张紧(它们可以是相同的或不同的垂直朝向的支撑件14)。模块10a、10b也可以彼此平行地布置在澄清装置19中。

继续参考图2，其示出了垂直朝向的支撑件14a、14b的非限制性实施例。垂直朝向的支撑件14a、14b可以包括凹槽18a、18b以容纳薄片12a、12b，并使得薄片12a、12b可以在垂直朝向的支撑件14a、14b之间张紧。薄片12a、12b可以安装在插入凹槽18a、18b中的杆上，使得薄片12a、12b可以在垂直朝向的支撑件14a、14b之间张紧。

继续参考图2，澄清装置19的模块10a、10b可以彼此互锁。在一个非限制性实施例中，可以通过令第一模块10a的垂直朝向的支撑件14a与第二模块10b的垂直朝向的支撑件14b互锁，从而实现第一模块10a与相邻的第二模块10b的互锁。垂直朝向的支撑件14a、14b可以包括具有凹槽20a、20b的第一侧和具有舌片22a、22b的第二侧。可以令垂直朝向的第一支撑件14a的凹槽20b与垂直朝向的第二支撑件14b的舌片22a接合，从而使垂直朝向的支撑件14a、14b彼此互锁。

参照图3，其示出了澄清装置19的另一个非限制性实施例，其包括模块10，图4所示的模块10包括如上所述的垂直朝向的支撑件14。垂直朝向的支撑件14包括如前所述的舌片22和凹槽20。在该非限制性实施例中，在垂直朝向的支撑件14之间拉紧多个薄片12。在该特定实施例中，在垂直朝向的支撑件14之间张紧五个薄片12，但在任何单个模块10的垂直朝向的支撑件14之间可以张紧任意数量的薄片12。

参照图4-7，其示出了一个非限制性实施例中的水处理系统30。水处理系统30包括由多个壁和底板围成的盆状容器32。水处理系统30包括位于盆状容器32中的至少一个澄清装置19a、19b。

继续参考图4-7，澄清装置19a、19b可以使用任何适当的布置方式被支撑在盆状容器32中。在一个非限制性布置中，每个模块10a、10b包括至少一个杆34，该杆34在模块10a、10b的下部附近延伸。下部线缆36可以与每个杆34接合，并且下部线缆36的末端可以紧固到盆状容器32的壁40a、40b上，使得盆状容器32的壁40a、40b可以支撑澄清装置19a、19b。

澄清装置19a、19b可以如图4-7所示并排布置(例如，第一澄清装置19a的模块10a与第二澄清装置19b的模块10c并排布置)。中心杆44可以在并排的澄清装置19a、19b之间延伸，以使并排的澄清装置19a、19b相对于彼此固定。中心杆44可以在模块10a、10c的下部附近从澄清装置19a、19b的每个模块10a、10c延伸。中心线缆46可以与中心杆44接合，并且中心线缆46的末端可以如前所述紧固到盆状容器40a、40b的壁上。杆34和中心杆44可以接合下部线缆36和/或中心线缆46，以充当末端之间跨越了相对较长的距离的线缆36、46的刚性支撑。杆34还可以用于增加或减小薄片12上的张力，从而增加或减小薄片12的曲率。

继续参考图4-7，澄清装置19a、19b还可以包括收集系统，该收集系统包括至少部分设置在澄清装置19a、19b上方的收集槽38a、38b、38c。收集槽38a、38b、38c可以接收流经澄清装置19a、19b的澄清水，例如流出澄清装置19a、19b顶部的水，其已经通过重力澄清，因为重力使得流入澄清装置19a、19b的废水中的废料沉淀在底部。

继续参考图4-7，盆状容器32可以包括流出通道42，经水处理系统30处理的澄清水流入流出通道42。在一些非限制性实例中，澄清水可以从收集槽38a、38b、38c流入流出通道42。

参照图8，根据一个非限制性实施例示出了另一水处理系统30。在该非限制性实施例中，可以使用下轨道48a、48b代替在前述结构中用到的杆来接合下线缆36和中心线缆46。下轨道48a、48b可以在靠近薄片12的底部设置，下轨道48a、48b可以与下线缆36和/或中心线缆46接合，以充当末端之间跨越了相对较长的距离的线缆36、46的刚性支撑。

继续参考图8，还可以包括水平(平行于地面)跨越模块10的薄片12的间隔条49。间隔条49可以布置在薄片12的顶部和/或底部附近，如图8所示。如果需要任何曲率，间隔条49的长度可以调整，继而使薄片两侧之间的宽度也可以调整，从而实现薄片12所需的曲率(下垂部)。

继续参考图8，上轨道50a、50b和上线缆52a、52b也可以用于进一步支撑澄清装置19，上轨道50a、50b可以位于薄片12的顶部附近，并且可以与上线缆52a、52b接合，以充当对末端之间跨越了相对较长的距离的上线缆52a、52b的刚性支撑。

参照图9，其示出了水处理系统30的集水系统60。集水系统60包括浮力收集槽62，该浮力收集槽62用于接收液体，例如来自澄清装置顶部的澄清水。收集槽62可以包括由槽底66连接的多个槽壁64a、64b。槽壁64a、64b和槽底66可以包括塑料片和/或柔性材料，槽壁64a、64b和槽底66可以由聚酯、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE))、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)或其某种组合制成。槽壁64a、64b和槽底66可以包括轻质材料。可以使用至少一个收集槽线缆70a、70b来支撑槽壁64a、64b，并且收集槽线缆70a、70b的端部可以紧固到槽壁，使得盆状容器的壁支撑槽壁64a、64b。

继续参考图9，集水系统60还可以包括用于支撑收集槽62的浮力构件68a、68b。在一个非限制性示例中，浮力构件68a、68b可以包括一个或多个充气袋，该充气袋用于接收气体以及漂浮在盆状容器32内的水和流经澄清装置的水上以支撑收集槽62。浮力构件68a、68b可以包括浮筒，其具有充满水和/或空气的塑料管，使得浮力构件68a、68b漂浮以支撑收集槽62。在一些实例中，槽底66可以是浮力构件68a。浮力构件68a、68b可以与槽底66协同作用，用于支撑槽底66(以及收集槽62)和澄清装置以及令它们水平，以防止它们与线缆70a、70b的悬链线一起下垂。浮力构件68a、68b可以位于收集槽62下方。

参照图10，其示出了根据一个非限制性实施例的水处理系统30。水处理系统包括盆状容器32、位于盆状容器32中的澄清装置19a、19b、19c、19d(在该特定实例中为四个)以及至少部分位于每个澄清装置19a、19b、19c、19d上方的集水系统60a、60b、60c、60d。集水系统60a、60b、60c、60d与各自的澄清装置19a、19b、19c、19d中的每一个保持流体连通。水处理系统30还可以包括流出通道72a、72b、72c、72d，其由每个集水系统60a、60b、60c、60d(例如收集槽62a)和流出通道42之间的位于盆状容器32上的壁限定形成。

继续参考图10，用于处理水的方法可以包括提供这里描述的澄清装置19。水可以流入盆状容器32并且可以流到澄清装置19，且可以通过重力迫使废料顺着倾斜片12的疏水表面13向下流动，从而使水中的废料流到澄清装置19的底部，同时澄清水(与原水相比具有更少的废料)继续沿着倾斜片12向上流动并进入集水系统60。澄清水可以被收集在集水系统60的收集槽62中。因此，该方法包括收集由澄清装置19从原水中分离的澄清水和/或废料。

继续参考图10，水处理系统30还可以包括位于盆状容器32中的喷射系统84。喷射系统84可以位于盆状容器32的底部。喷射系统84可以包括沿着澄清装置19a-19d的下方和长度方向延伸的空气管路，所述空气管路包括用于将空气鼓泡到澄清装置上以进行清洁的小孔。喷射系统84可以将空气或其他惰性气体通入水中以便去除薄片12a表面的沉积物。空气可以通过搅动薄片12a(对其施加力)使薄片12a的表面上形成的沉积物堆积散开，从而去除薄片12a表面的沉积物。由于薄片12a由柔性聚合材料制成，因此从薄片12a下方形成的气泡可以对薄片12的底面施加力，令它们移动从而使其上的堆积物散开。可以搅动薄片12a以便使用其他可能的布置去除沉淀物。例如，可以对流向盆状容器12的水流施加脉冲以搅动薄片12a。在另一示例中，可以移动水处理系统30的线缆以搅动薄片12a。

参照图11和图12，其示出了水处理系统30的另一实施例，该水处理系统30包括具有多个平行倾斜模块10a、10b的澄清装置19，该多个平行倾斜模块10a、10b具有包括柔性聚合物材料的平面斜片。在该特定实施例中，第一模块10a的支撑件14a可以包括交叠材料，该交叠材料与相邻的第二模块10b的支撑件14b交叠以形成重叠部76。重叠部76可以包括焊缝78或其他紧固装置(缝纫、化学键合、粘合等)，使得第一支撑件14a的交叠材料固定到第二支撑件14b上，进而相对于第二模块10b固定第一模块10a。将一个模块固定到相邻模块的其它布置也在本发明的范围内。

参照图13，其示出了具有管式澄清装置19的水处理系统30。管式澄清装置19可以包括由柔性材料形成的多个斜管80。柔性材料可以围绕空腔以形成管80。该管可以具有任何合适形状的横截面，例如圆形、椭圆形、正方形、矩形或蜂窝。柔性材料可以包括前面描述的薄片所使用的任何柔性材料。柔性材料可以具有如前所述的疏水表面，并且可以具有如前所述的表面粗糙度。多个管可以相对于彼此固定。在一个示例中，第一管可以通过诸如焊接、粘合、编织等方式紧固到相邻的第二管。多个斜管可以与地面形成10°～90°的角度，例如20°～80°、35°～70°、40°～60°、45°～65°、45°～55°。

继续参照图13，管式澄清装置19的多个斜管80可以沿任意数量的方向拉紧，从而形成澄清装置19的管状结构，对此可参见图19。该张力可以通过固定在盆状容器的壁上的线缆或通过外部框架来提供。

参照图14，其示出了图13的管式澄清装置19，除了在本实施例中，包括框架82以支撑澄清装置19，框架82可以跨越管式澄清装置19的边缘，从而设置好管式澄清装置19。用于支撑管式澄清装置19的其它布置也在本发明的范围内。

下面的例子展示了本发明的一般原理。本发明不应被认为局限于所呈现的特定示例。

实施例1-4

表1中详述的四个材料样品，包括抛光316型不锈钢(对比实施例1)，低密度聚乙烯(LDPE，实施例2)、线性低密度聚乙烯(LLDPE，实施例3)和聚氯乙烯(PVC，实施例4)，连接到倾斜角可调的斜片上。

建造55加仑有机玻璃槽，并在其中放置实施例1-4的斜片沉淀器。薄片相对于地面的倾角在40°到65°之间变化。阿勒格尼河的进水经过足以引起絮凝的化学处理后，流向斜板沉淀器。

测试完成后，对薄片进行目视检查，以确定片材上累积的絮凝量。在薄片上积累的絮凝物越多，表明薄片的材料性能越差。基于该目视检查，实施例1-4的薄片在每个倾斜角下都进行了排名。分数为1表示性能最好的材料，分数为4表示性能最差的材料。结果显示在下面的表1中，“总分”一栏列出了不同倾斜角度下的得分相加得到的总分。

表1

¹抛光316小锈钢

²LDPE薄板的平均表面粗糙度(Sa)为～18μm

³LLDPE薄板的平均表面粗糙度(Sa)为～5μm

⁴PVC板的平均表面粗糙度(Sa)为～7μm

如总分所示，总体上，由柔性聚合材料制成的薄片比不锈钢薄片性能更好。

虽然在前述描述中提供了各种实施例，但是本领域技术人员可以在不背离本发明的范围和精神的情况下对这些实施例进行修改和更改。例如，应当理解，本公开预期，在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征可以与任何其他实施例的一个或多个特征组合。因此，前述描述意在是说明性的而不是限制性的。以上描述的发明由所附权利要求定义，并且属于权利要求的含义和等价性范围内的对本发明的所有改变都将被包含在其范围内。

Claims (20)

1.一种用于水处理的澄清装置，包括：

多个含有柔性聚合物材料的平面倾斜薄片，

其中每个所述薄片均包括疏水表面。

2.根据权利要求1所述的澄清装置，其中，所述柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

3.根据权利要求1所述的澄清装置，其中，所述柔性聚合物材料是疏水材料。

4.根据权利要求1所述的澄清装置，其中所述柔性聚合物材料的表面为织物，其用疏水材料处理以形成所述疏水表面。

5.根据权利要求1所述的澄清装置，其中所述疏水表面的平均表面粗糙度(Sa)为3至100μm。

6.根据权利要求1所述的澄清装置，还包括多个垂直朝向的支撑件，其中，所述多个平面倾斜薄片中的一片在所述多个垂直朝向的支撑件之间张紧。

7.根据权利要求6所述的澄清装置，其中，所述多个垂直朝向的支撑件中的一个包括允许液体从中流过的入口。

8.根据权利要求1所述的澄清装置，其中，所述多个平面倾斜薄片彼此平行地布置，并且所述多个平面倾斜薄片中的每一薄片在所述多个垂直朝向的支撑件之间张紧。

9.根据权利要求8所述的澄清装置，其中，张紧多个平面倾斜薄片中的第一片的垂直朝向的支撑件与相邻的张紧多个平面倾斜薄片中的第二片的垂直朝向的支撑件彼此互锁。

10.根据权利要求8所述的澄清装置，其中，平行的所述薄片相对于地面以10°至90°的角度设置。

11.一种水处理系统，包括：

盆状容器；和

置于所述盆状容器中的权利要求1所述的澄清装置，其进一步包括多个垂直朝向的支撑件，其中，所述多个平面倾斜薄片中的每一薄片在所述多个垂直朝向的支撑件之间张紧。

12.根据权利要求11所述的水处理系统，其中，所述柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVC)。

13.根据权利要求11所述的水处理系统，其中，所述疏水表面的平均表面粗糙度(Sa)为3至100μm。

14.根据权利要求11所述的水处理系统，其中，所述多个平面倾斜薄片彼此平行地布置。

15.根据权利要求14所述的水处理系统，其中，张紧多个平面倾斜薄片中的第一片的垂直朝向的支撑件与相邻的张紧多个平面倾斜薄片中的第二片的垂直朝向的支撑件彼此互锁。

16.根据权利要求14所述的水处理系统，其中，平行的所述薄片相对于地面以10°至90°的角度设置。

17.根据权利要求11所述的水处理系统，还包括收集系统，所述收集系统包括至少部分地布置在所述澄清装置上方的收集槽。

18.根据权利要求17所述的水处理系统，其中，所述收集系统包括用于支撑所述收集槽的浮力构件。

19.一种处理水的方法，包括：

提供权利要求1所述的澄清装置；

使水流向澄清装置；

收集澄清水和/或通过澄清装置与水分离的废料。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述柔性聚合物材料包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和/或聚氯乙烯(PVc)。

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