專利名稱：可移動的水過濾單元的制作方法
技術領域：
描述的實施方式通常涉及適合用于從重微粒水(particulate-heavywater)中過濾微粒的水過濾單元。具體地，實施方式涉及被集裝箱化以利于運輸到過濾重微粒水的場所的水過濾單元。置量在一些建筑和采礦場所，可能需要從場所的特定區域取出水并以環境安全的方式處理水。處理具有懸浮在其中的相對大量的微粒的水可能是成問題的，因為正常的雨水系統可能并非設計用于處理大量的微粒，大量的微粒在其通過雨水排出系統時可能會從這樣 的水中沉降出來。此外，水可能包含不適于排放到雨水系統中的環境污染物。在現場儲存這樣的重微粒水的替代方案可能涉及大量的附加費用。期望解決或改進用于處理將從工業場所諸如建筑或采礦場所中取出的水的現有方法或系統的一個或多個缺點或不足，或至少提供這樣的方法或系統的有用的替代方案。概沭一些實施方式涉及包括以下的水過濾單元殼體；無源分離器(passive separator),其在殼體中，用于接納加壓的重微粒水源，以使大部分微粒物質與水分離且輸出貧微粒水(particulate-leanwater)；微粒出口裝置，其至少部分地布置在殼體內，用于接納與水分離的微粒且允許與水分離的微粒的處置；至少一個過濾模塊，其在殼體中，至少一個過濾模塊各自同時接納貧微粒水，以通過允許水在重力下穿過每一個模塊的多孔過濾介質而從貧微粒水中過濾殘余的微粒和污染物；及至少一個出口導管，其耦合到殼體的壁中的出口，用于接納來自過濾模塊的濾過水且將濾過水供給到殼體外部的流體池中。過濾單元的至少一個過濾模塊可以包括多個過濾模塊，且至少一個增壓室(plenum)可以接納從過濾模塊經過的濾過水且將濾過水導向至少一個出口導管。過濾單元還可以包括分開的流體導管以將貧微粒水遞送到相應的過濾模塊。分離器可以是渦流分離器。過濾單元還可包括歧管罐(manifold tank)，用于接納來自分離器的貧微粒水且將貧微粒水供給到至少一個過濾模塊。歧管罐可以包括擴散板，以分散進入歧管罐的貧微粒水的水動力載荷(hydrodynamic load)。過濾單元還可以包括過濾器模塊入口導管，所述過濾器模塊入口導管可以將來自歧管罐的貧微粒水供給到至少一個過濾模塊，其中入口導管可以耦合到相應的至少一個過濾模塊且從相應的至少一個過濾模塊是容易地可去耦合的。每一個過濾器模塊入口導管的長度可以沿著或毗鄰于殼體的第一側壁和第二側壁中的一個延伸，且可以相對于相應的第一側壁或第二側壁被支撐。每一個過濾器模塊入口導管在導管的末端處可以具有柔性導管部分，在導管的末端處，所述柔性導管部分可以耦合到至少一個過濾模塊中的相應一個。分離器、微粒出口裝置和歧管罐可以形成為處理組件，用于作為一個單元安裝在殼體中。處理組件可以包括支撐架，以相對于殼體支撐且固定處理組件。一些實施方式涉及使用上述類型的過濾單元來過濾水的方法，該方法包括向重微粒水添加絮凝劑(fIocculent)的步驟。其它實施方式涉及包括以下的水過濾單元殼體；無源分離器，其在殼體中，用于接納加壓的重微粒水源和絮凝劑，以混合重微粒水和絮凝劑且使大部分微粒物質與水分離且輸出貧微粒水； 微粒出口裝置，其至少部分地布置在殼體內，用于接納與水分離的微粒且允許與水分離的微粒的處理；至少一個過濾模塊，其在殼體中，至少一個過濾模塊各自同時接納來自分離器的貧微粒水，以通過允許水在重力下穿過每一個模塊的多孔過濾介質而從貧微粒水中過濾殘余的微粒和污染物 '及至少一個出口導管，其耦合到殼體的壁中的出口，用于接納來自過濾模塊的濾過水且將濾過水供給到殼體外部的流體池中。過濾單元還可包括殼體內部的絮凝劑注入裝置，以向加壓的重微粒水源添加絮凝齊U。過濾單元還可包括殼體內部的處理化學品注入裝置，以向加壓的重微粒水源添加處理化學品，以抵消由絮凝劑的添加造成的水的PH變化，以大體維持重微粒水的pH。絮凝劑注入裝置和處理化學品注入裝置中的至少一種可以為計量泵。絮凝劑可以為硫酸鋁。過濾單元還可包括澄清器，所述澄清器布置在分離器和至少一個過濾模塊之間，用于接納來自分離器的貧微粒水，以進一步使其中的絮凝物沉降且將貧微粒水供給到至少一個過濾模塊中。澄清器可以是片式澄清器(lamella clarifier)。過濾單元還可包括排水口，用于接納來自澄清器的貧微粒水且向至少一個過濾模塊提供貧微粒水。過濾單元還可包括流槽(launder),用于接納來自排水口的貧微粒水且向至少一個過濾模塊提供貧微粒水。至少一個過濾模塊可以包括多個過濾模塊和至少一個增壓室，用于接納從過濾模塊經過的濾過水且將濾過水導向至少一個出口導管。過濾單元還可以包括分開的流體導管以將貧微粒水遞送到相應的過濾模塊。分離器可以是渦流分離器。分離器、澄清器、排水口和流槽可以形成為處理組件，用于作為一個單元安裝在殼體中。處理組件可以包括支撐架，以相對于殼體支撐且固定處理組件。過濾單元的至少一個過濾模塊可以配置成是容易地用包含新鮮或再生的多孔過濾介質的另外的至少一個過濾模塊可更換的。殼體可以具有至少一個可打開的門，所述門按尺寸制造以允許在更換的過程中插入和取出至少一個過濾模塊。殼體可以包括使用標準的船運集裝箱運輸裝置(shippingcontainer transport means)胃的集裝箱可以具有矩形(rectanguloid)形狀，且長度大于集裝箱的高度和寬度，且可以具有基底、頂板、縱向延伸的側壁、后壁和由至少一個可打開的門界定的相對前壁。過濾單元還可包括定位在至少一個過濾模塊和基底的中間的碼頭式基底(bundfloor)，以將濾過水導向至少一個出口導管。碼頭式基底可以包括一系列的滾子，以利于至少一個過濾模塊穿過碼頭式基底。分離器和微粒出口裝置可以被布置成朝向或毗鄰于后壁，且至少一個過濾模塊可以被布置在分離器和前壁之間。重微粒水源可以通過在后壁中形成的入口來接納,且出口可以被布置在后壁中。分離器可以約10升/秒的速率接納重微粒水。微粒出口裝置可以包括用于收集分離的微粒且允許從殼體除去微粒的裝置。
至少一個過濾模塊的多孔過濾介質的總的上表面積可以在約4m2和約Sm2之間。分離器可以分離尺寸大于約150微米的微粒的大部分粒子。一些實施方式涉及包括與提供加壓水的裝置、處置分離的微粒的裝置及用于濾過水的水池組合的如上所述的一個或多個水過濾單元的水過濾系統。一些實施方式涉及使用如上所述的過濾單元來過濾水的方法，該方法包括向重微粒水添加絮凝劑的步驟。附圖簡沭下文通過實例且參考附圖來進一步詳細描述實施方式。在附圖中圖I是出于闡述的目的顯示的沒有某些壁的根據一些實施方式的水過濾單元的透視圖；圖2是出于闡述的目的顯示的沒有頂板的水過濾單元的平面圖；圖3是透過側壁看過去的水過濾單元的側視圖；圖4是形成水過濾單元的一部分的分離組件的局部剖視透視圖；圖5A是標準的中型散裝集裝箱(intermediate bulk container) (IBC)的透視圖；圖5B是示例性水過濾模塊的透視圖；圖6是水過濾單元的一部分的透視圖，顯示了除去的過濾器模塊且更詳細地闡述了單元的碼頭式基底；圖7是采用了根據圖I的水過濾單元的水過濾系統的示意圖；圖8是出于闡述的目的顯示的沒有某些壁的根據其它實施方式的水過濾單元的透視圖；圖9是透過側壁看過去的圖8的水過濾單元的側視圖；
圖10是透過底壁看過去的圖8的水過濾單元的端視圖；圖11是圖8的水過濾單元的端視圖；圖12是圖8的水過濾單元的系統圖；圖13是出于闡述的目的顯示的沒有某些壁的根據其它實施方式的水過濾單元的透視圖；及圖14是透過側壁看過去的圖8的水過濾單元的側視圖。迸述描述的實施方式通常涉及適合用于從重微粒水中過濾微粒的水過濾單元。具體地，實施方式涉及被集裝箱化以利于運輸到過濾重微粒水的場所的水過濾單元。如圖I至圖4、圖5B和圖6所示的，描述的實施方式通常涉及包括殼體101的水過濾單元100，殼體101可以以標準化的船運集裝箱的形式，以容納下文描述的各種部件。水過濾單元100包括分離器110、歧管罐120、包括微粒儲存增壓室130和至少一個出口導管和/或孔的微粒出口裝置、流體轉移導管140、一個或多個過濾模塊150和至少一個碼頭式基底160，所有的這些都被布置在殼體101中。分離器110經由流入導管114接納重微粒水，流入導管114在分離器110的主體和定位在殼體101的后壁102中的入口 112之間延伸。重微粒水還可包括或攜帶有期望與水分離的油類或其它漂浮污染物。分離器110可以為例如稱為Downstream Defender 的類型的渦流分離器，所述渦流分離器是Hydro International的產品。因此，例如，分離器110在壓力下以高達約20升/秒諸如5-20升/秒的速率接納重微粒水，且無源地使尺寸大于約150微米的大部分(約90% )微粒與水和/或水所攜帶的其它液體分離。然后，得到的貧微粒水(可能包括其它液體)被提供到分離器110的出口 116，穿過歧管罐120的入口 孔122到達歧管罐120。允許通過分離器120從水中分離(沉降)出來的微粒在重力下從分離器120的下部孔掉下，且在隨后通過增壓室130的下部開口 132取出之前，進入微粒儲存料斗或增壓室130。取決于采用水過濾單元100的特定場所，水中的微粒的類型可以具有不同的特征，需要對收集在儲存增壓室130中的微粒進行頻率更高或更低的抽空。在一些實施方式中，開口 132可以直接通向定位在水過濾單元100下方的大料斗或另外的增壓室，用于頻繁地除去積累的微粒。在其它實施方式中，經由開口 132，且然后穿過與定位在后壁102的下部中的出口 134相通的出口導管133，可以用泵來主動地從增壓室130中取出微粒。歧管罐120提供增壓室功能，以允許接納自分離器110的貧微粒水分配入流體轉移導管140中，用于分配到過濾模塊150。歧管罐120通過入口孔122將貧微粒水接納到入口增壓室123，入口增壓室123的底部是擴散板124。擴散板124具有一系列的洞以允許貧微粒水穿過其進入歧管罐120的主增壓室體積中，且起到分散水動力載荷的作用，且因此在水進入主增壓室體積時減小水的慣性。六個出口孔126在歧管罐120的一個壁中形成，且每一個孔與六個流體轉移導管140中的一個相通以使貧微粒水以相對平均的方式傳送到六個過濾模塊150中。其它實施方式可以使用少于或多于六個過濾模塊，且可以要求相應地一對一地減少或增加流體轉移導管140和出口孔126的數目。如圖所示的，六個過濾模塊150被布置成三個模塊并排的兩排。每一排的三個過濾模塊150在一側上毗鄰于殼體101的壁且在另一側上毗鄰于另一排過濾模塊150。每一排過濾模塊150被定位在具有成組的滾子165的分開的碼頭式基底160上，用于允許每一個過濾單元150容易地插入到殼體101內和從殼體101中取出。為了在使導管140與過濾模塊150中的每一個耦合和去耦合時允許方便的進入，每一個導管140的長度被定位成沿著殼體側壁105或104的一部分且相對于殼體側壁105或104的一部分被支撐。這允許殼體101的側壁104、105支撐導管140，同時允許每一個導管140的出口端處的柔性耦合部分142被定位成與每一個過濾模塊150的入口耦合。如圖I和圖2所示的，三個導管140至少部分地沿著或毗鄰于壁105通過，而另外三個導管140至少部分地沿著或毗鄰于壁104通過，且每一個導管140從毗鄰的壁104、105向內分支且然后向下以與相應的過濾模塊150耦合。在可選擇的實施方式中，導管140可以相對于頂板107而不是壁104、105被固定(即，被懸掛)。在圖5B中，進一步詳細地但僅以實例的方式顯示了過濾模塊150。每一個過濾模塊150可以近似地按尺寸制造成在結構上和在體積上類似于標準的中型散裝容器(IBC)。過濾模塊150可以具有1，000毫米X I, 200毫米的基部尺寸，且對于設計用于模擬IBC的過濾模塊實施方式，高度是1，120毫米。為了比較，在圖5A中顯示了標準的IBC。每一個過濾模塊150包括具有深度X的多孔過濾介質158，深度X可以在約400毫米至約800毫米的范圍內，這取決于過濾的要求。多孔過濾介質158被完全封閉在模塊殼體159內，模塊殼體159具有居中定位在殼體159的上表面上的入口殼體153。穿孔擴散桶154接納在入口孔153內，穿孔擴散桶154在其底壁中具有一系列的孔，以分散來自導管140的進入水的流動。在每一個導管140的出口末端處的柔性管接頭142可以用合適的耦合裝置與每一個過濾模塊150耦合，耦合裝置例如包括設置在套在擴散桶154的頂部上的螺旋帽156中的夾扣接頭。這種夾扣接頭被設計成容易地可去耦合，以允許每一個過濾模塊150被換成具有新鮮或再生的多孔過濾介質158的模塊。 每一個過濾模塊150具有基部152，通過基部152，穿過多孔過濾器介質158的水排出到碼頭式基底160上。基部152優選地在每一側處具有兩個開口，以能夠在從殼體101中取出過濾器模塊或將過濾器模塊插入到殼體101的過程，接納鏟車的兩個提升齒(lifting tine)。過濾器模塊基部152因此需要足夠的結構剛度，以支撐過濾器殼體159和多孔過濾器介質158的重量，及允許通過鏟車來處理過濾器模塊150。此外，基部152的底板或片151是穿孔的或可以至少部分地形成為網格。在一些實施方式中，基部152可以主要由牢固結構的模制塑料形成。在其它實施方式中，基部152可以由結構金屬或金屬支撐結構和塑料支撐結構的組合制成。在任何情況下，基部152需要具有足夠的結構剛度，以在模塊150處于其最重的重量(即充滿了水)時支撐模塊150的重量。對于每一個具有約I. 2m2的(多孔過濾器介質158的)上表面積的六個過濾模塊150，總的上表面積為約7. 2m2，但是不同的構型可以在約4m2和約Sm2之間變動。多孔過濾器介質158是這樣一類多孔過濾器介質以足以使濾過水對于進一步的使用或排放到雨水排水系統是環境安全的量，過濾大部分淤泥和懸浮固體且除去油類、其它非水液體和溶解的污染物諸如營養物和/或重金屬。可用于過濾模塊150的多孔過濾器介質158的實例被描述在標題為“Treatment (處理)”的澳大利亞臨時專利申請第2009903796號中，該臨時專利申請的全部公開內容通過引用并入到本文。現在參考圖6，進一步詳細地顯示碼頭式基底160。盡管圖6顯示了并排定位成支撐兩排過濾模塊150的兩個單獨形成的碼頭式基底160，但代替地，可以形成單一碼頭式基底或多于兩個碼頭式基底。每一個碼頭式基底160可以起到第二沉積物捕集器的作用。如圖6所示的，每一個碼頭式基底160具有傾斜且向內成角度的表面161，以收集來自過濾模塊150的濾過水并將濾過水引導向在碼頭式基底160的后壁163的下部中形成的出口孔164。傾斜表面161自毗鄰碼頭式基底160的前壁162處朝著后壁163逐漸地向下傾斜。出口孔154與濾過水出口導管166流體耦合(圖3)，濾過水出口導管166與定位在后壁102中的濾過水出口 168流體連通。還沿著每一個碼頭式基底160的每一個長側面設置滾子165，以使得每一個過濾模塊150能夠容易地滑上或滑下碼頭式基底160。滾子165被配置成支撐每一個過濾模塊150的基部152的相對側邊緣，以不阻止或阻礙經由傾斜表面161的水的收集。每一個碼頭式基底160可以具有固定裝置，以在殼體101的運輸過程中，將每一個過濾模塊150固定在適當的位置。這種固定裝置可以包括在每一個碼頭式基底160的每一個縱向側面上的凸起側面法蘭，及沿著側面法蘭定位的隔開的栓系點(tie downpoint)167。碼頭式基底160可以直接靠在殼體101的基底106上或可以通過一些中間材料來緩沖。優選地，碼頭式基底160牢固地(但可移除地)固定在相對于殼體基底106和壁104、105的適當位置中。每一個碼頭式基底160的前端162被定位成毗鄰于殼體101的前壁103，殼體101的前壁103作為至少一個鉸鏈門打開，用于便利地將過濾模塊150裝載到每一個碼頭式基底160上或取出過濾模塊150。
在一些實施方式中，分離器110、歧管罐120和包括儲存增壓室130的微粒出口裝置可以形成為通過框架138支撐的單一組件，用于作為單一單元安裝在殼體101內。殼體101還可包括定位在壁104、105或頂板107上的照明裝置180，用于照亮殼體101的內部。這樣的照明裝置180可以包括由自給電池或其它能源供電的照明設備，或可選擇地，照明裝置180可以由與設置在殼體101內或殼體101上的電源輸入耦合的外部電源供應的電路來供電。盡管水過濾單元100通常被設計成以無源方式(即，不需要電力供應來實現水過濾單元100的操作)來操作，但一些實施方式可以采用一些產生動力的部件，比如照明設備和/或一個或多個泵，例如以排出分離的微粒和/或濾過水。另外，實施方式通常依賴于在壓力下供應到分離器110的水的重力和動能。因此，除了用于照明裝置180的附帶電能外，不采用任何內部泵的實施方式可以接收進入的重微粒水的動能，作為輸入到整個過濾系統的唯一形式能量。因此，一些實施方式的水過濾單元100適當地以無源為特征，因為其不需要供電。另一方面，水過濾單元100不依賴于通過外部泵或水在重力下的足夠壓力來加壓的水源。使用船運集裝箱作為用于水過濾單元100的一些實施方式的殼體101有利地允許便于使用運輸裝置來運輸水過濾單元100，所述運輸裝置通常適合于運輸船運集裝箱。在一些實施方式中，殼體101可以通過修改現有的船運集裝箱來形成，以具有適合的入口 /出口孔通道門(access door)、供電電路(如果使用照明裝置180和/或泵)和用于將各種部件固定在適當的位置以便運輸的其它裝置。如果使用更新的或新制造的(修改的)船運集裝箱，那么得到的殼體101將具有正常的側壁、基底、頂板、后壁和前壁，且前壁還作為門起作用。在其它實施方式中，殼體101可以形成為具有標準船運集裝箱的尺寸和操作特征，但可以由至少一些更輕和/或非金屬殼體材料形成。例如，一些實施方式可以采用鋼架結構，且壁、基底和頂板中的一個或多個由較輕的材料形成，比如模制塑料和/或鋁支撐物或框架部件。盡管未顯示，但殼體101可以具有在側壁104、105、后壁102、頂板107或基底106中形成的一個或多個通道門。例如，入口 112和出口 134、168可以包括標準的高容量泵連接。
現在參考圖7，顯示了在場所712處用于水過濾的系統700。通過用泵715以沿著導管718泵送重微粒水，以經由入口 112和導管114以約10升每秒的速率將重微粒水供給到分離器110中，水過濾單元100可以用于過濾存在于場所712的水體710。一旦過濾了水，分離的微粒可以被轉移到料斗720中，用于進一步的處理，且來自出口 168的濾過水可以供給到外部導管730中，以將濾過水傳送至目的地(水池)比如儲庫731、雨水或下水道排水管732，或以負責的方式另外處理水。系統700的一些實施方式可以包括多個水過濾單元100，多個水過濾單元100并聯操作且接納來自單一源或多個單獨源的重微粒水。系統700可以包括并聯操作且并排定位或一個定位在另一個之上的多個水過濾模塊100。如圖8至圖11所示的，其它描述的實施方式通常涉及包括殼體201的水過濾單元 200，殼體201可以以標準化的船運集裝箱的形式，以容納下文描述的各種部件。水過濾單元200包括分離器210、包括微粒儲存導管增壓室230和至少一個出口導管和/或孔的微粒出口裝置、流體轉移導管240及一個或多個過濾模塊250，所有的這些都被布置在殼體201中。分離器210經由流入導管214接納重微粒水，流入導管214在分離器210的主體和定位在殼體201的后壁202中的入口 212之間延伸。重微粒水還可包括或攜帶有期望與水分離的油類或其它漂浮污染物。分離器210可以為例如稱為Downstream Defender 的類型的渦流分離器，所述渦流分離器是Hydro International的產品。因此，例如，分離器210在壓力下以高達約20升/秒諸如5-20升/秒的速率接納重微粒水，且無源地使尺寸大于約150微米的大部分(約90% )微粒與水和/或水所攜帶的其它液體分離。分離器從重微粒水中除去了粗的沉積物和較大的顆粒諸如石頭和沙子。然后，將得到貧微粒水(可能包括其它液體)供給到澄清器213，澄清器213在顯示的實施方式中為片式澄清器。在重微粒水到達分離器210之前，向重微粒水添加絮凝劑。通過絮凝劑注入裝置(未顯示)，添加絮凝劑，所述絮凝劑注入裝置可以包括例如計量泵。分離器210引起了絮凝劑和重微粒水的快速混合，改進了絮凝物的形成。允許通過分離器210從水中分離(沉降)出來的微粒在重力下從分離器210的下部孔掉下，且在隨后的取出之前，進入微粒儲存料斗或增壓室230。取決于采用水過濾單元200的特定場所，水中的微粒的類型可以具有不同的特征，需要對微粒進行頻率更高或更低的抽空。在一些實施方式中，儲存料斗或增壓室230可以直接通向定位在水過濾單元200下方的較大料斗或另外的增壓室，用于頻繁地除去積累的微粒。在其它實施方式中，通過與定位在后壁202的下部中的出口 234相通的出口導管233，可以用泵來主動地從增壓室230中取出微粒。將貧微粒水從分離器210供給到澄清器213中。澄清器包括大罐，所述大罐具有以40-70°的角度定位在罐內的多個平板或類似元件。這增加了有效的沉降面積且改進了沉降性能。澄清器213中的沉積物收集在下部罐215內部，且經由導管217被導向出口導管233。罐提供平穩、低速度的流動條件，其允許絮凝物形成且從水柱中沉降出來。貧微粒水經由排水口 219和流槽221離開澄清器，流槽221收集水用于分配到過濾模塊中。過濾模塊除去未沉降出去的任何殘余的絮凝物及任何溶解的污染物諸如營養物和重金屬，且調節水的pH。澄清器213、排水口 219及流槽221的使用可允許減小分離器尺寸。流體轉移導管240以相對平均的方式將貧微粒水傳送至六個過濾模塊250。其它實施方式可以使用少于或多于6個過濾模塊。如圖所示的，六個過濾模塊250被布置成三個模塊并排的兩排。每一排的三個過濾模塊250在一側上毗鄰于殼體201的壁且在另一側上毗鄰于另一排過濾模塊250。每一排過濾模塊250可以被定位在滾子165上，用于允許每一個過濾單元250容易地插入到殼體201內和從殼體201中取出。為了在使導管240與過濾模塊250中的每一個耦合和去耦合時允許方便的進入，每一個導管240的長度被定位成沿著殼體側壁205或204的一部分且相對于殼體側壁205或204的一部分被支撐。這允許殼體201的側壁204、205支撐導管240，同時允許每一個 導管240的出口末端處的柔性耦合部分242被定位成與每一個過濾模塊250的入口耦合。如圖8所示的，三個導管240至少部分地沿著或毗鄰于壁205通過，而另外三個導管240至少部分地沿著或毗鄰于壁204通過，且每一個導管240從毗鄰的壁204、205向內分支且然后向下以與相應的過濾模塊250耦合。在可選擇的實施方式中，導管240可以相對于頂板207而不是壁204、205被固定(即，被懸掛)。過濾模塊205可以與圖5B所示的及在上文參考過濾模塊150描述的那些過濾模塊相同。每一個過濾模塊250與濾過水出口 268流體相通，濾過水出口 268通過出口導管266被定位在后壁202中。在一些實施方式中，分離器210、包括儲存增壓室230的微粒出口裝置及澄清器213可以形成為由框架238支撐的單一組件，用于作為單一單元安裝在殼體201之內。殼體201還可包括定位在壁204、205或頂板207上的照明裝置(未顯示)，用于照亮殼體201的內部。這樣的照明裝置可以包括由自給電池或其它能源供電的照明設備，或可選擇地，照明裝置可以由與設置在殼體201內或殼體101上的電源輸入耦合的外部電源供應的電路來供電。盡管水過濾單元200通常被設計成以無源方式(即，不需要電力供應來實現水過濾單元200的操作)來操作，但一些實施方式可以采用一些產生動力的部件，比如照明設備和/或一個或多個泵，例如以排出分離的微粒和/或濾過水。另外，實施方式通常依賴于在壓力下供給到分離器210的水的重力和動能。因此，除了用于照明裝置的附帶電能外，不采用任何內部泵的實施方式可以接收進入的重微粒水的動能，作為輸入到整個過濾系統的唯一形式的能量。因此，一些實施方式的水過濾單元200適當地以無源為特征，因為其不需要供電。另一方面，水過濾單元200不依賴于通過外部泵或水在重力下的足夠壓力來加壓的水源。使用船運集裝箱作為用于水過濾單元200的一些實施方式的殼體201有利地允許便于使用運輸裝置來運輸水過濾單元200，所述運輸裝置通常適合于運輸船運集裝箱。在一些實施方式中，殼體201可以通過修改現有的船運集裝箱來形成，以具有適合的入口 /出口孔通道門、供電電路(如果使用照明裝置和/或泵)和用于將各種部件固定在適當的位置以便運輸的其它裝置。如果使用更新的或新制造的(修改的)船運集裝箱，那么得到的殼體201將具有正常的側壁、基底、頂板、后壁和前壁，且前壁還作為門起作用。在其它實施方式中，殼體201可以形成為具有標準船運集裝箱的尺寸和操作特征，但可以由至少一些更輕和/或非金屬殼體材料形成。例如，一些實施方式可以采用鋼架結構，且壁、基底和頂板中的一個或多個由較輕的材料形成，比如模制塑料和/或鋁支撐物或框架部件。盡管未顯示，但殼體201可以具有在側壁204、205、后壁202、頂板207或基底206中形成的一個或多個通道門。例如，入口 212和出口 234、268可以包括標準的高容量泵連接。現在參考圖12，顯示了在場所312處用于水過濾的系統301。通過用泵315以沿著導管泵送重微粒水，以約20升每秒的速率將向其添加絮凝劑319的重微粒水供給到分離器310中，水過濾單元300可以用于過濾存在于場所312的水體311。一旦水通過分離器310，其進入用于進一步除去微粒317的澄清器313。分離的微粒317可以被轉移且被泵出用于處理。然后，水進入用于進一步過濾的過濾模塊350，且然后經由泵321被供給到外部導管，以將濾過水傳送至目的地(水池)諸如儲庫331或水路 332或以負責的方式另外處理水。系統301的一些實施方式可以包括多個水過濾單元300，多個水過濾單元300并聯操作且接納來自單一源或多個單獨源的重微粒水。系統301可以包括并聯操作且并排定位或一個定位在另一個之上的多個水過濾模塊350。如圖13和圖14所示的，其它描述的實施方式通常涉及通常與水過濾單元200 —致的水過濾單元400，盡管還包括處理化學品注入裝置480。已經用相同數字來對水過濾單元400和水過濾單元200之間共同的部件進行編號。處理化學品注入裝置480是配置成供應處理化學品以抵消由絮凝劑的添加造成的水的PH變化，以通常維持重微粒水的pH的計量泵。在所描述的實例中，硫酸鋁作為絮凝劑被添加且引起了重微粒水的PH的變化。處理化學品注入裝置480向重微粒水添加熟石灰和水的溶液，以維持通常中性的pH水平。作為石灰的替代物，可以使用苛性鈉。處理化學品注入裝置480被布置成毗鄰于絮凝劑注入裝置482。處理化學品注入裝置480和絮凝劑注入裝置482中的每一個由具有125-200升的容量的化學品罐、螺線管計量泵、控制箱和注射口組成。兩個系統將處理化學品或絮凝劑注入到分離器410中，以幫助處理化學品或絮凝劑的混合。化學品罐位于殼體401的末端，且設置通道門(未顯示)，使得可以容易地進入罐。與水過濾單元210相比，水過濾單元410的澄清器413被重新定位，以允許處理化學品注入裝置480和絮凝劑注入裝置482的配合(fitment)。螺線管計量泵是電子的且由來自電池的12伏電源供電，所述電池可以通過主電源充電或連接到太陽能系統。PLC控制的監測系統可用于記錄濁度、pH和其它參數。PLC控制系統還可用于控制處理化學品注入裝置480和絮凝劑注入裝置482。在整個該說明書和下面的權利要求中，除非上下文另有要求，否則詞語“包括(comprise) ”及變化形式諸如“包括(comprises) ”和“包括(comprising) ”將被理解為意指包括所述整數或步驟，或整數或步驟的組，但不排除任何其它整數或步驟，或整數或步驟的組。本說明書中對任何在先出版物(或來源于出版物的信息)的提及或對已知的任何物質的提及并非且不應被視為確認或承認或以任何形式暗示在先出版物(或來源于出版物的信息)或已知物質形成了本說明書涉及的努力領域的公知常識的一部分。
權利要求
1.一種水過濾單元，包括 殼體； 無源分離器，其在所述殼體中，用于接納加壓的重微粒水源，以使大部分微粒物質與水分離且輸出貧微粒水； 微粒出口裝置，其至少部分地布置在所述殼體內，用于接納與水分離的微粒且允許與水分離的微粒的處置； 至少一個過濾模塊，其在所述殼體中，所述至少一個過濾模塊各自同時接納所述貧微粒水，以通過允許水在重力下穿過每一個模塊的多孔過濾介質而從所述貧微粒水中過濾殘余的微粒和污染物；及 至少一個出口導管，其耦合到所述殼體的壁中的出口，用于接納來自所述過濾模塊的濾過水且將所述濾過水供給到所述殼體外部的流體池。
2.根據權利要求I所述的過濾單元，還包括歧管罐，所述歧管罐用于接納來自所述分離器的所述貧微粒水且將所述貧微粒水供給到所述至少一個過濾模塊，所述歧管罐包括擴散板，以分散進入所述歧管罐的貧微粒水的水動力載荷。
3.根據權利要求2所述的過濾單元，還包括過濾器模塊入口導管，以將來自所述歧管罐的所述貧微粒水供給到所述至少一個過濾模塊，其中所述入口導管耦合到相應的至少一個過濾模塊且從相應的至少一個過濾模塊是容易地可去耦合的。
4.根據前述權利要求中任一項所述的過濾單元，還包括在所述殼體內部的絮凝劑注入裝置，以向所述加壓的重微粒水源添加絮凝劑。
5.根據權利要求4所述的過濾單元，還包括在所述殼體內部的處理化學品注入裝置，以向所述加壓的重微粒水源添加處理化學品，以抵消由絮凝劑的添加造成的水的PH變化，以大體地維持所述重微粒水的pH。
6.根據權利要求5所述的過濾單元，其中所述絮凝劑注入裝置和所述處理化學品注入裝置中的至少一種為計量泵。
7.根據權利要求4-6中任一項所述過濾單元，還包括澄清器，所述澄清器布置在所述分離器和所述至少一個過濾模塊之間，用于接納來自所述分離器的所述貧微粒水，以進一步使其中的絮凝物沉降且將貧微粒水供給到所述至少一個過濾模塊。
8.根據權利要求7所述的過濾單元，其中所述澄清器為片式澄清器。
9.根據權利要求7或權利要求8所述的過濾單元，還包括排水口，用于接納來自所述澄清器的貧微粒水且將所述貧微粒水供給到所述至少一個過濾模塊。
10.根據權利要求9所述的過濾單元，還包括流槽，所述流槽用于接納來自所述排水口的貧微粒水且將所述貧微粒水供給到所述至少一個過濾模塊。
11.根據前述權利要求中任一項所述的過濾單元，其中所述至少一個過濾模塊包括多個過濾模塊。
12.根據前述權利要求中任一項所述的過濾單元，其中所述分離器為渦流分離器。
13.根據權利要求10-12中任一項所述的過濾單元，其中所述分離器、所述澄清器、所述排水口和所述流槽形成為處理組件，用于作為一個單元安裝在所述殼體中。
14.根據前述權利要求中任一項所述的過濾單元，其中所述至少一個過濾模塊配置成是容易地用包含新鮮或再生的多孔過濾介質的另外的至少一個過濾模塊可更換的。
15.根據前述權利要求中任一項所述的過濾單元，其中所述殼體包括用標準的船運集裝箱運輸裝置可運輸的集裝箱。
16.根據前述權利要求中任一項所述的過濾單元，還包括碼頭式基底，所述碼頭式基底位于所述至少一個過濾模塊和所述殼體的基底的中間，以將所述濾過水引向所述至少一個出口導管。
17.根據權利要求16所述的過濾單元，其中所述碼頭式基底包括一系列的滾子，以利于所述至少一個過濾模塊穿過所述碼頭式基底。
18.根據前述權利要求中任一項所述的過濾單元，其中所述分離器用于分離尺寸大于約150微米的微粒的大部分粒子。
19.一種包括一個或多個根據權利要求1-18中任一項所述的過濾單元的系統，且所述系統還包括泵，以將所述加壓的重微粒水源供給到所述一個或多個水過濾單元。
20.用根據權利要求1-18中任一項所述的過濾單元來過濾水的方法，包括向所述重微粒水添加絮凝劑的步驟。
全文摘要
一種水過濾單元，其包括殼體；無源分離器，其在殼體中，用于接納加壓的重微粒水源，使大部分微粒物質與水分離且輸出貧微粒水；微粒出口裝置，其至少部分地布置在殼體內，用于接納與水分離的微粒且允許與水分離的微粒的處置；至少一個過濾模塊，其在殼體中，各自同時接納貧微粒水，通過允許水在重力下穿過每一個模塊的多孔過濾介質，從貧微粒水中過濾殘余的微粒和污染物；及至少一個出口導管，其與殼體的壁中的出口耦合，用于接納來自過濾模塊的濾過水且將濾過水供給到殼體外部的流體池。
文檔編號C02F9/02GK102869620SQ201180021477
公開日2013年1月9日 申請日期2011年3月18日 優先權日2010年3月18日
發明者萊斯·拉斯萊恩·埃迪, 詹姆斯·約翰·坦納, 羅溫·約翰·肯尼迪 申請人:恩威羅斯特里姆解決方案有限公司