CN1177575A - 水的净化和消毒设备 - Google Patents

Abstract

一种具有管状外壳(1)的水净化和消毒设备。入口端过滤段(10)包括一个具有前法兰(22)和后法兰(18)的线形支撑元件(20),前法兰(22)和后法兰(18)与连接部件(17)相互连接。在连接部件(17)内形成通向前法兰(22)前表面并在邻近后法兰(18)处密封的同轴通道(21)。在连接部件(17)的外表面提供通向管(21)的几个槽口(24)。连接部件(17)上缠绕过滤材料(11)。在连接部件(17)的位置上,还在外壳(1)的壁上提供几个通孔(23)。

Description

水的净化和消毒设备

本发明涉及一种水的净化和消毒设备，该设备具有一个管状外壳，在该设备后端入口和前端出口之间提供了几级净化和消毒。

US-A-4 298 475公开了一种具有管状外壳的水净化和消毒设备，其中在后入口端和前出口端之间提供了几个净化和消毒段，其管状塑料外壳提供了一个入口端多孔材料段，还有一个多卤化物阴离子交换树脂层段，一个中间多孔聚合物过滤段，一个出口端多孔聚合物过滤段以及一个接口管。由于这种结构，能在一定程度上充分杀灭掉污水中的微生物和除去机械杂质。如果使用该已知设备，例如，连续吸入起始肠细菌污染物为10⁵个微生物细胞/升和机械杂质为60-100mg/升的河水，离开出口端的水中肠细菌污染物为10-100个微生物细胞/升，机械杂质为40-70mg/升。

这一数值是不够的。此外，当水中含有大量的有机或无机杂质时能流过外壳的水量很小。使用这种设备能处理的平均水量不超过10-15升。因此不得不放弃这些已知的设备。

US-A-4 995 976公开了一种具有聚碳酸酯管状外壳的设备，其中入口端段是由入口过滤器形成的，过滤器是用孔径为80μm的多孔塑料材料生产的，安装在外壳的入口端。由净化树脂形成的并用来杀死细菌的净化段、有机材料和生物体邻接(adjoins)入口端段。下一段包括活性炭吸附。最后是消毒段。每一段由多孔隔板相互分开。在活性炭的前端和后端提供了相应的弹性泡沫层，泡沫层的孔径比入门过滤器或隔板盘的孔径大。

与已知的US-A-4 298 475相比，这一设备能提供改进了一个数量级的水的净化和消毒。然而，使用这一设备净化水的总量还不够大。

本发明的一个目的是：通过使用结构简单的元件，提供一种水净化和消毒设备，该设备可以对相当大量的水进行净化和消毒。

这一问题是通过具有如下特征的设备来解决的，即本发明提供一种具有管状外壳(1)的水净化和消毒设备，其中在后入口端(15)和前出口端(16)之间提供了几个净化和消毒段，其特征在于：

入口端过滤段(10)包括一个具有后法兰(18)和前法兰(22)的线轴形支撑元件(20)，后法兰(18)和前法兰(22)的外径基本上相当于外壳(1)的内径，并通过伸长的圆柱形连接部件(17)相互连接，连接部件(17)与外壳(1)同轴，其中，-在连接部件(17)内形成通向法兰(22)前表面并在邻近后法兰(18)处密封的同轴管(21)，-在连接部件(17)的外表面提供通向管(21)的几个槽口(24)，-连接部件(17)上缠绕过滤材料(11)，并且-在连接部件(17)的位置上，在外壳(1)的壁上提供几个通孔(23)。

在本发明的优选实施方案中，过滤材料(11)是由含有活性炭的纤维形成的，它缠绕在连接部件(17)上。

在本发明的优选实施方案中，含有活性炭的纤维过滤材料(11)的孔隙率为0.4cm³/g。

在本发明的优选实施方案中，入口端段(10)与出口端(16)之间提供了消毒段(2)和含活性炭的吸附段(3)，在它们每一个的前端和后端分别设置了外径与外壳(1)的内径基本相当的穿孔圆柱形插入件(4b，4c，4d，4e)，消毒段(2)的前端(4d)和后端(4e)插入件以及吸附段(3)的前端插入件(4b)是固定地设置的，而吸附段(3)的后端插入件(4c)可移动地同轴设置，在消毒段(2)的前插入件(4d)和吸附段(3)的后插入件(4c)之间提供一个在吸附段后端插入件上产生朝向吸附段的压力的弹簧元件(9)。

在本发明的优选实施方案中，弹簧元件(9)包括缠绕的聚合物或缠绕的含活性炭材料。

在本发明的优选实施方案中，消毒段(2)的前插入元件(4d)和吸附段(3)的后插入件(4c)之间的空间的体积是消毒段(2)体积的20-100％。

在本发明的优选实施方案中，消毒段(2)的体积与吸附段的体积的比为5∶4-2∶1。

在本发明的优选实施方案中，吸附段(3)的活性炭是颗粒粒径为0.5-1.5mm的木质素活性炭所形成。

在本发明的优选实施方案中，在吸附段(3)的前插入件(4b)与出口端(16)之间提供了含有灭菌材料的、其中设置了至少一个含有活性炭纤维的中间层(8)的灭菌段(7)。

在本发明的优选实施方案中，外径基本相当于外壳(1)内径的穿孔圆柱形插入件(4a)设置在灭菌段(7)与出口端(16)之间。

在本发明的优选实施方案中，插入件(4a，4b，4c，4d，4e)是圆罐形的，并且具有一个穿孔的远离相应段的底座(13)，含有活性炭的纤维(6)设置在底座与相应段之间。

在本发明的优选实施方案中，在出口端(16)上提供了接口管(12)。

本发明设备能充分杀灭细菌、病毒和噬菌体，而不管水原来的污染如何。此外，因为入口端过滤段是由线轴形支撑元件(spool-form carrierelement)构成，元件被滤材包围，所以使用本发明设备可以净化大量的水。由于这种结构，入口过滤段具有大的过滤表面积以过滤机械杂质。外壳壁上的通孔保证了大量的水径向进入入口端过滤段。

参照附图，在下面详细描述了本发明的一个实例，其中：图1是水净化和消毒设备的纵向剖视图；图2是穿孔插入件的纵向剖视图；图3是图1所示设备的入口端段的纵向剖视放大图。

图1所示水净化和消毒设备具有一个圆柱形聚合物管状外壳1，外壳具有入口端15和出口端16。在外壳1内提供了几级净化、消毒和灭菌。

图3更详细地显示了描述的过滤段10被设置在外壳1的入口端15。过滤段10包括一线轴形支撑元件10，支撑元件10具有上部法兰22和下部法兰18，其外径基本上与外壳1的内径相当。两个法兰18和22通过伸长的(elongate)圆柱形连接部件17连接在一起，连接部件与外壳1同轴。通向前法兰22的前表面的同轴延伸的管21在连接部件17内形成。管21在邻近下部法兰的下端密封。在连接部件17的侧壁沿周边相互等距分布地提供几个(如4个)纵向槽口24。槽口24通向管21，并通向连接部件17的外表面。

含有活性炭的由纤维形成的过滤材料11绕在连接部件17上。为了引入水，在连接部件位置上，在外壳1的器壁提供了能保证足够量的水径向进入过滤段10的几个通孔23。

由于下部法兰18是密封地连接到外壳1上，并且没有任何通孔，防止了水轴向进入外壳1。

通孔23沿外壳1的周边均匀分布。在所示的实例中，相对于每一个槽口24分别安排了3个通孔。通孔的大小、数量和排列是可变的，只要保证有足够量的水能径向流入过滤段10即可。

在图2中放大示出的圆罐形(cyclindrical-pot-shaped)插入件4e与过滤段10邻接。插入件4e具有一个底座(base)13，其上均匀分布有几个通孔26。插入件4e的圆柱形壁5和底座13之间的空间填充了含有活性炭的纤维材料6。插入件4e的外径与外壳1的内径相当。插入件4e的底座放置在过滤段10的上部法兰22上。

消毒段2包括，例如，消毒离子交换树脂，外壳1的这一区域装有这种树脂，该消毒段与插入件4e的远离过滤段10的一侧邻接。消毒段2在其前端由另一插入件4d定界，插入件4d的结构与插入件4e完全相同，插入件4d的底座远离消毒段2。

在距离插入件4d一定距离的位置上设置了具有相同结构的再一个插入件4c，其底座面朝插入件4d的底座。插入件4c在外壳1内可轴向移动，而插入件4d是固定的，也就是说，是不能移动的。在外壳1内的插入件4c和4d的基座之间的空间内设置了一螺旋压缩弹簧9，弹簧由含有活性炭的材料缠绕而成，或由聚合物缠绕而成。弹簧元件9在插入件4c上产生了向前的压力。

在插入件4c上方提供了一个含有活性炭的吸附段3，外壳1的这一区域填充了这种活性炭。吸附段3在其前端由另一不可移动的插入件4b定界，插入件4b的结构与插入件4e相同，插入件4b的底座远离吸附段3。

在插入件4b的上流提供了一灭菌段。灭菌段具有三层灭菌材料层7，在灭菌材料之间提供了含有活性炭的纤维材料层8。设置了另一个与插入件4e相当的插入件4a，它与灭菌段7相邻，插入件4a的底座远离灭菌段。

接口管12具有一轴向延伸的通道27，接口管插入外壳1的与插入件4a相邻的出口端16。

过滤段10的高度接近外壳1高度的10-12％。消毒段的高度与吸附段的高度的比为5∶4-2∶1。多卤化物阴离子交换树脂或具有类似杀菌性能的其它树脂可以用作消毒段的材料。多卤化物可以是碘、溴或其结合。也可以使用五层或更多层的含活性炭的纤维材料中间层。

为了处理水，可以将本发明设备的入口端15固定到污水源上。在接口管12处产生部分真空。水通过外壳1的壁上的通孔23，进入支撑元件20与外壳1的壁之间的空间，基本径向地流过含有活性炭的纤维材料的过滤材料11，并通过纵向槽口24进入连接部件17的管21。利用过滤材料11从水中除去机械杂质。

然后，水流过消毒段2、插入件4d、插入4c以及活性炭的吸附段3，在这里，溶解在水中的物质被吸附。在这里，净化水的味道得到改进，此外，任何残留的碘或诸如此类的含量下降。压缩弹簧9通过插入件4c在吸附段3上产生了压力，防止在吸附段3形成水未经充分吸附就流过的通道。

在吸附段3之后，水流过灭菌材料层7和含有活性炭的中间层8，中间层8使水正常化。此外，溶解在水的物质通过中间层8进行附加的过滤和吸附。利用多个活性炭材料的中间层使水的净化程度得以提高。

最后，水进入接口管12，从这里出来的水就可以使用了。

试验测定本发明设备的物料通过额、对毒性有机体和机械杂质的净化能力、消毒作用、通过设备的水的通量以及消毒材料在净化水中的含量。

术语“物料通过额”是指通过设备的流量是起始流量的三分之一时的体积流量。消毒作用根据净化水中肠细菌的含量来确定。按照俄罗斯联邦标准GOST 2874-82，每升水中肠细菌含量大于3个微生物细胞是不适合饮用的，对于机械污染物，水的净化程度是净化水中杂质与引入水中杂质的比。水通过设备的流通量(ml)是当入口端和出口端之间的压差是0.2atm时一分钟内流过设备的水量。如果使用多卤化物阴离子交换树脂作为消毒材料，则参照碘在净化水中的含量来确定材料在净化水中的含量。如果水中碘的含量大于4mg/升，则有恶臭，不适合饮用。水中毒性有机物杂质的净化程度则用通过设备前后这些杂质在水中的浓度的比率来确定。

在本发明设备的试验中，泵产生0.2atm的部分真空。每天抽吸0.51河水通过设备，以确定通过设备能达到的体积流量。

河水中起始肠细菌的污染是10⁵个微生物细胞/升，机械杂质的污染程度是60mg/升。

外壳的长度是200mm，内径是10mm。过滤段10的长度是25mm，或者说是外壳1长度的12.5％。多碘树脂SIA-1(TU 64-2-381-87)消毒层2的高度与活性木质素活性炭的吸附层3高度的比率是3∶2。银含量为8.5mg/升、颗粒粒径为0.5-1.2mm的含银阳离子交换树脂用作灭菌剂。灭菌段的高度是10mm或外壳长度的10％。

这一设备达到了251的物料通过额。净化水中肠细菌的含量小于3个微生物细胞/升。达到的机械杂质的净化度是10％。通过设备的水的通量是125ml/分钟。离开设备的水中碘的含量是2.5mg/升。

Claims (12)

1.一种具有管状外壳(1)的水净化和消毒设备，其中在后入口端(15)和前出口端(16)之间提供了几个净化和消毒段，其特征在于：

入口端过滤段(10)包括一个具有后法兰(18)和前法兰(22)的线轴形支撑元件(20)，后法兰(18)和前法兰(22)的外径基本上相当于外壳(1)的内径，并通过伸长的圆柱形连接部件(17)相互连接，连接部件(17)与外壳(1)同轴，其中，-在连接部件(17)内形成通向法兰(22)前表面并在邻近后法兰(18)处密封的同轴管(21)，-在连接部件(17)的外表面提供通向管(21)的几个槽口(24)，-连接部件(17)上缠绕过滤材料(11)，并且-在连接部件(17)的位置上，在外壳(1)的壁上提供几个通孔(23)。

2.如权利要求1的设备，其特征在于：过滤材料(11)是由含有活性炭的纤维形成的，它缠绕在连接部件(17)上。

3.如权利要求2的设备，其特征在于：含有活性炭的纤维过滤材料(11)的孔隙率为0.4cm³/g。

4.如前述任何一项权利要求的设备，其特征在于：入口端段(10)与出口端(16)之间提供了消毒段(2)和含活性炭的吸附段(3)，在它们每一个的前端和后端分别设置了外径与外壳(1)的内径基本相当的穿孔圆柱形插入件(4b，4c，4d，4e)，消毒段(2)的前端(4d)和后端(4e)插入件以及吸附段(3)的前端插入件(4b)是固定地设置的，而吸附段(3)的后端插入件(4c)可移动地同轴设置，在消毒段(2)的前插入件(4d)和吸附段(3)的后插入件(4c)之间提供一个在吸附段后端插入件上产生朝向吸附段的压力的弹簧元件(9)。

5.如权利要求4的设备，其特征在于：弹簧元件(9)包括缠绕的聚合物或缠绕的含活性炭材料。

6.如权利要求4或5的设备，其特征在于：消毒段(2)的前插入元件(4d)和吸附段(3)的后插入件(4c)之间的空间的体积是消毒段(2)体积的20-100％。

7.如权利要求4-6的任何一项的设备，其特征在于：消毒段(2)的体积与吸附段的体积的比为5∶4-2∶1。

8.如权利要求4-7的任何一项的设备，其特征在于：吸附段(3)的活性炭是颗粒粒径为0.5-1.5mm的木质素活性炭所形成。

9.如权利要求4-8的任何一项的设备，其特征在于：在吸附段(3)的前插入件(4b)与出口端(16)之间提供了含有灭菌材料的、其中设置了至少一个含有活性炭纤维的中间层(8)的灭菌段(7)。

10.如权利要求9的设备，其特征在于：外径基本相当于外壳(1)内径的穿孔圆柱形插入件(4a)设置在灭菌段(7)与出口端(16)之间。

11.如权利要求4-10的任何一项的设备，其特征在于：插入件(4a，4b，4c，4d，4e)是圆罐形的，并且具有一个穿孔的远离相应段的底座(13)，含有活性炭的纤维(6)设置在底座与相应段之间。

12.如前述任何一项权利要求的设备，其特征在于：在出口端(16)上提供了接口管(12)。

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