专利名称：水净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种重力自流给水净化系统，该系统用于提供经过净化的高品质饮用水。该水净化系统在确保去除有害污染物的同时长时间地持续供给大流量的饮用水。
背景技术：
世界上大量人口生活在卫生饮用水严重短缺的国家。人们不得不直接依靠如水井、池塘和河流等地下水源。这些水源经常受到污水、工业排放物和农业副产物例如杀虫剂残留物的污染。
重力自流给水过滤器，例如球形窄颈过滤器(carafe filter)用于家庭使用已为人所知，其中水通过梯形过滤器较宽的顶部上的一系列小孔流入过滤器元件，并流动通过过滤器到达较窄的底部，期间流经由松散的吸附剂构成的多孔床。此类过滤器对获得有效流量存在固有的限制，因为水被要求流经由吸附颗粒构成的深床，且在通过少量的水后经常会发生阻塞的现象。另外此类过滤器不能有效地分离水中存在的有害病原体。
在WO9529878(Recovery Engineering Inc.1995)号专利公报中披露了一种水净化装置，其包括一个由碘化树脂单元和活性炭单元组成的消毒单元。该消毒单元因为碘化树脂单元的高成本而存在其局限性。另外，残留在水中的碘对某些人的身体可能有害。
因此，在确保去除所有的有害污染物包括颗粒物和可溶物如有害气味、杀虫剂残留物和其它有机物以及有害微生物如孢囊、细菌和病毒的同时，仍然需要开发一种成本低廉且能持续和更加有效地以所期望的速度生产健康饮用水的改进型水净化系统。同时在人们使用净化水前除去所有用于杀死病原微生物的杀菌剂也是十分重要的。更加重要的是，系统必须在几厘米的重力压头作用下，长时间地持续提供所希望的大流量纯净水。此外还希望无需对水净化系统进行频繁的清洗、更换零件或维护。现有技术未能提供上述所需的特征。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够在长时间内以约100～200ml/min的高流量持续供给清洁饮用水的重力自流给水净化系统，其中在进水压头发生变化的情况下，流量不会发生显著改变。
本发明的目的还在于提供一种能够供给不含颗粒物等污染物、溶解性杂质如有害气味、杀虫剂残留物和其它有机物以及有害病原体如孢囊、细菌和病毒的饮用水的重力自流给水净化系统。
本发明的目的还在于提供一种不需要任何外部能量比如电能来运行所述单元的重力自流给水净化系统。
本发明的目的还在于提供一种不需要使用昂贵的更换零件，由此维护费用低廉的重力自流给水净化系统。
因此，本发明提供一种重力自流给水净化系统，所述重力自流给水净化系统包括适于分离进水中的颗粒物和可溶物的过滤单元，该单元与一个化学品分配单元流体连通，从而使得在水接触由化学品分配单元分配的杀菌剂前通过流量控制装置调节过滤单元的出水流量，然后该水在贮水室中停留一段预定的时间后，通过用于从出水中分离出分配的杀菌剂的清除装置排出水净化系统。
具体实施例方式
因此，本发明提供一种重力自流给水净化系统，包括-适于分离进水中的颗粒物和可溶物的过滤单元，该单元流体连通-化学品分配单元，从而使得在水接触由化学品分配单元分配的杀菌剂前，过滤单元的出水流量通过-流量控制装置进行控制，然后该水在-贮水室中停留一段预定的时间后，通过-用于从出水中分离出分配的杀菌剂的清除装置排出水净化系统。
所述流量控制装置优选包括适于排放所需体积水的预定尺寸的流量控制箱，该箱包括至少一个用于使水从所述过滤单元的出口流入所述箱的入口装置和至少一个操作连接至所述流量控制箱且适于控制所述水箱的流出水量的虹吸排放装置。
所述过滤单元优选包括碳块过滤介质。该碳块过滤介质由粉末活性炭(PAC)和粘合剂通过充分混合、加压和热处理步骤加工成块体。该粉末活性炭优选为由烟煤、椰子壳或木炭或石油沥青制得的精选碳。优选所用粉末活性炭尺寸均匀系数小于2，更优选小于1.5，四氯化碳的量超过50％，更优选超过60％。
适合的碳块过滤介质已在GB2390987号专利文献中公开，更优选也在我们的共同待审的申请320/MUM/2004中公开。该共同待审的申请记载了用于重力自流给水过滤器中的碳块过滤介质，所述碳块过滤介质由颗粒尺寸大小使得95％(重量)的颗粒能通过50目筛且不超过12％的颗粒能通过200目筛的粉末活性炭(PAC)和熔体流动速率(MFR)小于5的粘合剂材料制成。更优选碳块过滤介质包含55～80％(重量)的粉末活性炭的颗粒尺寸在100～200目之间且体积小于碳块的50％。
通过使用上述过滤单元，有可能在75mm重力水压头的条件下，在长时间内持续地保持100～300ml/min的流量，并且能够满足从化学污染物中去除颗粒污染物的需要。
所述过滤单元可与其它已公知的过滤装置比如沉淀过滤装置一起使用，优选地，一种可冲洗或可更换的沉淀过滤器用于去除细小的灰尘和其它微小颗粒。该沉淀过滤器可以是无纺织物，优选为微孔尺寸适于截留3微米或以上颗粒的多微孔织物。最优选的是，水在通过碳块过滤介质前首先通过沉淀过滤器。
根据本发明所述的重力自流给水净化系统包括用于调节过滤单元出水流量的流量控制装置。流量调节优选利用不需要外部能量比如电能输入的装置得以实现。该流量控制装置可包括例如旋塞阀、阀门、文丘里管和导流板等节流装置。更优选地，可使用记载在我们的共同待审的申请927/MUM/2002中的流量控制装置，所述流量控制装置包括适于控制水流量的直的水道和至少一个弯曲部的组合。特别优选的用于满足本发明目的流量控制装置记载在WO2004/074182号专利文献中。后一个流量控制装置包括用于排放所需体积水的预定尺寸的流量控制箱，该箱包括至少一个用于使水从所述过滤单元的出口流入所述箱的入口装置和至少一个操作连接至所述流量控制箱且适于控制所述水箱的流出水量的虹吸排放装置。
在以上共同待审的申请记载的方案中，通过选择控制箱的尺寸和选择虹吸排放装置的具体形式，如预先选择虹吸管的直径和形状，优选一种适合于控制流量的倒置管状U/V形构件，可使水流量在很大的范围内得到调节。流量控制装置该优选特征的应用确保了不论过滤单元的出水量如何都能够对水流量进行良好地调节。
流量控制装置的出水接触由化学品分配单元分配的杀菌剂。该化学品分配单元优选为一种不需要外部能量比如电能就可以分配杀菌剂的单元。在水流经化学品分配单元时，化学品分配单元被构造用以将所需浓度的杀菌剂释放到水中。化学品分配单元中的杀菌剂可以液态的形式存在并且以控制好的量加入到水中。杀菌剂优选以固态的形式存在并且当水和固体表面接触时，杀菌剂以控制好的速度溶解到水中。更优选地，所述固体为一个或多个药片的形式。当超过一个药片时，化学品分配单元优选包括一个管状体，药片在其中堆叠在一起。药片以一种控制好的方式将杀菌剂释放到水中，可使用任何一种能达到此目的的手段。本发明的化学品分配单元优选可包括在我们的共同待审的申请926/MUM/2002中公开的化学消毒系统。优选在释放的过程中，药片缓慢溶解，当前一粒药片溶解完全后一粒新的药片才开始和水接触。
以上共同待审的申请中记载的化学消毒系统包含消毒单元，该单元装有化学消毒剂并在其底部设有开口，用于将水引入该单元进行消毒的装置具有一个类似喷嘴的顶部，该顶部选择性设置在该单元下部附近并且面对该单元底部的开口，该类似喷嘴的顶部具有一个选择性有角度的圆锥形外表面，从而有利于在水流与通过所述开口暴露的消毒剂相接触后调节接触和输送所述活性消毒剂。
所述化学品分配单元优选具有圆柱形剖面，所述圆柱形剖面在打孔圆盘或无纺织物上将杀菌剂药片堆叠在一起。在杀菌剂贮存处的下部中央位置有进水口，水从进口流入与药片的表面接触后通过贮存处周边的窗口(开口)排出。
杀菌剂优选为能够输送活性氯到水中以确保杀死微生物的化学制剂。任何可能被使用的释放氯的杀菌剂包括氯化磷酸三钠、次氯酸钙、次氯酸锂、各种本领域中已公知的能够释放活性氯的N-氯化的化合物比如钠或钾的二氯异氰尿酸盐、三氯氰尿酸、一氯胺、二氯胺、[(单三氯)-四(二氯一钾)]五异氰尿酸盐、1，3-二氯-5，5-二甲基(dimethylidanotone)，氯胺T，p-甲苯-硫代二氯酰胺，三氯三聚氰胺，N-氯胺，N-氯琥珀酰亚胺，N，N’一二氯偶氮二脲，N-氯乙酰脲，N，N-二氯偶氮二脲，N-氯乙酰脲，N，N-二氯联二脲，氯化二氰二酰安。
在本发明的一个优选方面中，水净化系统还包括指示装置，所述指示装置在使用一段时间后当所有的可用杀菌剂药片被用完时可以提供指示。所述指示装置优选在杀菌剂药片完全用完或接近完全用完时提供可视指示。本领域中已公知的任何一种指示装置都可能在本发明中使用。特别优选一种指示装置，所述指示装置包括一粒放置在杀菌剂药片堆顶部的带有颜色的药片和一个设置在化学品分配单元底部的透明窗口，通过该窗口可以肉眼观察最下部的大部分药片。带有颜色的药片可以是惰性的，其在有水和杀菌剂的环境中是很稳定的。当杀菌剂是释放氯的化学制剂时，惰性药片由对氯的氧化特性具有很强惰性的材料制成。另一种可选方式是，惰性药片上可涂覆有对氯具有很强惰性的材料尤其是聚合材料。
在本发明的另一个优选方面中，水净化系统还包括水断流装置，所述水断流装置确保当杀菌剂被用完时，没有水流过流量控制装置。所述水断流装置优选包括所述惰性药片。该药片可由磁性材料优选铁或镍制成，其上适当地涂覆有对杀菌剂具有惰性的涂层，并且一块反向磁体可被放置在化学品分配单元的底部，从而使得当所有的杀菌剂被用完时，两块磁体就会相互靠近紧紧贴在一起，由此起到确保切断排出控制装置的水流的阀门装置的作用。
在流过杀菌剂分配单元后，含有杀菌剂的水被储存在系统的贮水室中一段预定的时间。不希望受到理论的限制，据信将含有杀菌剂的水储存长达这段时间是为了确保所有的病原微生物如细菌和病毒能够被杀死。优选水在贮水室中的储存时间为30～300分钟，更优选为60～180分钟。可使用任何使水在水净化系统中储存这样一段时间的方式。比较适合的方式已在WO2004/000732号中被公开。另一种可选的确保水在贮水室中储存这样一段时间的优选方式是通过一些向下的水管将水从化学品分配单元的底部引入到贮水室，在贮水室中通过隔板将近似层流的水分为两层或更多的水平部分。贮水室的进口和每个水平部分的出口的距离为了保证每个进口点和出口点之间的距离最远而取最大值。水流过的长距离和在贮水室中水流动的层流状态确保了所需的储存时间。
排出贮水室的水在排出水净化系统前还要经过一个清除装置。该清除装置从水中分离出分配的杀菌剂。该清除装置优选为抑菌型活性炭。
尽管水可以上向流或是下向流的方式流经清除装置，但本发明优选上向流。各种具体实施形式可以参照WO2004/014803号专利文献中记载的水流方式。
根据发明的进一步优选特征，提供的重力自流给水净化装置包括
具有粗过滤器的供水室，待净化的水通过所述粗过滤器被供给进入供水室；碳块过滤介质和具有相对应形状的无纺织物沉淀过滤器，所述沉淀过滤器可更换/可冲洗，适于从进水中分离颗粒物和溶解物，其流体连通一个包括指示装置的化学品分配单元，从而使得在水接触由化学品分配单元分配的杀菌剂前，过滤单元的出水流量通过流量控制装置进行控制，所述流量控制装置包括流量控制箱和虹吸装置，然后水会被储存在贮水室中达一段预定的时间，最后通过一个上向流清除装置排出水净化系统，所述清除装置适于从出水中分离出分配的杀菌剂。
下面将通过根据附
图1的水净化系统的特定的非限制性实例对本发明加以说明。
实例图1是根据本发明的水净化系统的一个实施例。该系统具有一个供水室(FC)，待净化的水通过粗过滤器(FC)被加到供水室中，所述粗过滤器(FC)粗过滤器适用于捕获大的颗粒。供水容器具有最大20cm的较小高度，其为水通过碳块过滤介质(CBF)进行过滤提供一个低重力压头。一个由无纺织物制成且具有与碳块过滤介质(CBF)相对应形状的沉淀过滤器(SF)被放置其上。该沉淀过滤器去除尺寸在3～6微米的颗粒。碳块过滤器分离出尺寸小于3微米的颗粒、溶解的有机物和杀虫剂。碳块过滤器还过滤具有抗氯性的孢囊。在重力作用下，从碳块过滤器中流出的水进入到流量控制装置(FCM)中，所述流量控制装置包括控制箱和虹吸排放装置，其能够在水与杀菌剂接触前有效地控制水的流量。流量控制装置能够保证将流量控制在一个很窄的范围之内而不用考虑供水室(FC)中的水压头的情况。杀菌剂从化学品分配单元(CDU)中被分配到排出流量控制装置(FCM)的出水中。化学品分配单元具有一堆杀虫剂药片(BT)和一个包括带有颜色的惰性药片的指示装置(IM)。一个透明窗口(TM)被设置在化学品分配单元(CDU)的底部，通过该窗口，当所有的药片被用完时，指示装置(IM)就能被观察到。含有杀菌剂的水接着进入到贮水室(RC)，在此将停留一段预先决定的时间以杀死所有病毒和细菌。隔板(B)被设置在贮水室(RC)中以保证水经过选择好的路线流动，以此来确保所希望的停留时间。接下来水以上向流的方式流经清除装置(SM)以分离水中的杀虫剂。然后水在收集室(CC)中收集。最后去除了所有污染物的净化水通过水龙头(T)被分配。
因此通过本发明有可能提供一种简单且具有成本效率的重力自流给水净化系统，该系统可在长时间内以所希望的高流量持续地供给去除了所有污染物的干净饮用水，所述污染物包括颗粒物，微生物和包括了杀虫剂残留物的溶解物。
权利要求
1.一种重力自流给水净化系统，包括-适于分离进水中的颗粒物和可溶物的过滤单元，该单元流体连通-化学品分配单元，从而使得在水接触由化学品分配单元分配的杀菌剂前，过滤单元的出水流量通过-流量控制装置进行控制，然后该水在-贮水室中停留一段预定的时间后，通过-用于从出水中分离出分配的杀菌剂的清除装置排出水净化系统。
2.如权利要求1所述的水净化系统，其中流量控制装置包括-适于排放所需体积水的预定尺寸的流量控制箱，该箱包括至少一个用于使水从所述过滤单元的出口流入所述箱的入口装置，和-至少一个操作连接至所述流量控制箱且适于控制所述水箱的流出水量的虹吸排放装置。
3.如权利要求1或2所述的水净化系统，其中过滤单元包括碳块过滤介质。
4.如权利要求3所述的水净化系统，其中该碳块过滤介质包括粉末活性炭(FAC)和粘合剂材料，二者通过充分混合、加压和热处理步骤加工成块体。
5.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中在大约75mm水压头条件下，水流量保持在100～300ml/min。
6.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中过滤单元还包括沉淀过滤器。
7.如权利要求6所述的水净化系统，其中该沉淀过滤器是一种微孔尺寸适于截留3微米或以上颗粒的无纺织物。
8.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中杀菌剂为一粒或更多粒药片的形式。
9.如权利要求8所述的水净化系统，其中药片一粒一粒上下叠置在一起。
10.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中杀菌剂是一种能够传送活性氯到水中的化学制剂。
11.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，还包括指示装置，在一段时间后所有可用的杀菌剂用完时，所述指示装置可以提供指示。
12.如权利要求11所述的水净化系统，其中指示装置提供可视指示。
13.如权利要求12所述的水净化系统，其中所述指示装置包括一粒放置在杀菌剂药片堆顶部的带有颜色的药片和一个设置在化学品分配单元底部的透明窗口，通过该窗口可以肉眼观察最下部的药片。
14.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，还包括水断流装置，所述水断流装置确保当杀菌剂被用完时，没有水流过流量控制装置。
15.如权利要求14所述的水净化系统，其中所述水断流装置包括所述惰性药片，该药片由磁性材料制成，其上适当地涂覆有对杀菌剂具有惰性的涂层，并且一块反向磁体可被放置在化学品分配单元的底部，从而使得当所有的杀菌剂被用完时，两块磁体就会相互靠近紧紧贴在一起，由此起到确保切断排出控制装置的水流的阀门装置的作用。
16.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中水在贮水室中的平均储存时间为30～300分钟。
17.如权利要求16所述的水净化系统，其中水在贮水室中的平均储存时间为60～80分钟。
18.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中贮水室被隔板分为两层或更多层的水平部分。
19.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中清除装置包含抑菌型活性炭。
20.如前述权利要求中任一项所述的水净化系统，其中水以上向流的方式流过清除装置。
21.一种重力自流给水净化装置，包括-具有粗过滤器的供水室，待净化的水通过所述粗过滤器被供给进入供水室；-碳块过滤介质和具有相对应形状的无纺织物沉淀过滤器，所述沉淀过滤器可更换/可冲洗，适于从进水中分离颗粒物和溶解物，-其流体连通一个包括指示装置的化学品分配单元，从而使得在水接触由化学品分配单元分配的杀菌剂前，过滤单元的出水流量通过-流量控制装置进行控制，所述流量控制装置包括流量控制箱和虹吸装置，然后水会被储存在-贮水室中达一段预定的时间，最后通过-一个上向流清除装置排出水净化系统，所述清除装置适于从出水中分离出分配的杀菌剂。
全文摘要
本发明提供一种重力自流给水净化系统，所述重力自流给水净化系统包括适于分离进水中的颗粒物和可溶物的过滤单元，该单元与一个化学品分配单元流体连通，从而使得在水接触由化学品分配单元分配的杀菌剂前通过流量控制装置调节过滤单元的出水流量，然后该水在贮水室中停留一段预定的时间后，通过用于从出水中分离出分配的杀菌剂的清除装置排出水净化系统。
文档编号C02F9/00GK1989076SQ200580008503
公开日2007年6月27日 申请日期2005年3月1日 优先权日2004年3月19日
发明者M·M·米斯特里, N·穆克赫吉, D·拉维库马, J·A·瓦德亚, J·查特杰, P·R·戴夫 申请人:荷兰联合利华有限公司