專利名稱：水凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凈化水的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及含有致病微生物如賈第蟲屬和隱孢子蟲屬的水的凈化系統(tǒng)和方法。
污染的飲用水是極大的問題并引起輕微病變和嚴(yán)重疾病甚至死亡。在美國，許多嚴(yán)重的爆發(fā)已經(jīng)認(rèn)為是由于飲用水被污染的緣故。特別有害的作用由水滋生的寄生物賈第蟲屬和隱孢子蟲屬引起。至關(guān)緊要的問題是不能通過施加已知方法而有效消除這些有機(jī)體。有機(jī)體遍布全世界，但最通常在溫暖的國家并且它們引起腹瀉、胃痛和惡心。在美國，最嚴(yán)重的隱孢子蟲病爆發(fā)于1993年出現(xiàn)在密耳沃基，其中400,000個(gè)人由于飲用污染的水而患病。
正常情況下，飲用水以幾個(gè)步驟如絮凝，沉降，通過砂過濾和氯化而凈化。然而，微生物具有難以置信的能力以適應(yīng)不同的環(huán)境并且它們逐漸變得耐通常的殺菌系統(tǒng)和消毒劑。例如，隱孢子蟲屬耐氯和可耐3％的氯18小時(shí)。然而，WHO推薦在飲用水中氯僅為0.5ppm。
在US-A-5,935,431中，描述了完整的過濾和消毒設(shè)備。在設(shè)備中，首先將入口水通過如下物質(zhì)的濾床過濾例如活性炭、吸附樹脂、沸石、還原催化劑、紙、聚合物、粘土、金屬等。在此設(shè)備中過濾器材料用于從入口水分離微粒，有機(jī)或無機(jī)化合物。如果要除去無機(jī)材料，如重金屬或亞硫酸鹽，過濾器材料優(yōu)選是離子交換樹脂、沸石或還原催化劑。然后將滲透物，即過濾的入口水曝露于UV輻射和臭氧處理下，該臭氧處理引起殺菌。
除耐氯以外，隱孢子蟲屬也非常耐UV輻射和臭氧。1ppm臭氧5分鐘導(dǎo)致僅90％的殺死。然而，不允許這樣的高臭氧濃度；在希望用作飲用水的出口水中僅允許0.4ppm。
US-A-5,935,431并沒有提及將多少ppm臭氧加入到出口水中，但此方法的缺點(diǎn)在于從殺死的細(xì)菌中形成臭氧處理降解產(chǎn)物。一方面，由于形成的降低產(chǎn)物，另一方面，由于可能保留臭氧，直接使用從此設(shè)備的排出水作為飲用水是不可取的。
賈第蟲屬和隱孢子蟲屬兩者在它們的生活史中都具有孢子階段。孢子比真實(shí)的有機(jī)體更小，并且隱孢子蟲屬的卵囊可小到4μm。目前，僅有超濾或反滲透可分離這樣小的粒子，但這些方法太昂貴而不能用于大量的水。
因此，非常需要一種用于凈化飲用水的新系統(tǒng)，它能夠處理隱孢子蟲屬、賈第蟲屬和其它致病的，水滋生微生物。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種系統(tǒng)和方法，其中包含隱孢子蟲屬和賈第蟲屬的水可以有效地凈化，具有優(yōu)異的結(jié)果。
從以下描述中可以看出，本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)是顯然的。
通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的系統(tǒng)和方法達(dá)到這些目的。特別優(yōu)選的實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中定義。
簡言之，本發(fā)明涉及一種用于水凈化的系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)單元，其中第一單元包括至少一個(gè)過濾器單元，該過濾器單元由包含沸石的濾床的容器組成，其中第二單元由包圍UV燈的容器組成。兩個(gè)單元通過用于輸送水的導(dǎo)管彼此連接。根據(jù)本發(fā)明，濾床由至少50wt％孔徑為0.05-5nm的天然沸石組成。濾床中的壓力為1-4巴，UV燈的光強(qiáng)度為300-500J/m2。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將包含隱孢子蟲屬和賈第蟲屬的水按照根據(jù)本發(fā)明的方法和凈化系統(tǒng)凈化時(shí)，達(dá)到優(yōu)異的結(jié)果。初步的結(jié)果顯示隱孢子蟲屬和賈第蟲屬獲得基本完全的降低。
下面將部分參考附圖
對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述。附圖不應(yīng)該被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。
圖是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的簡圖。
根據(jù)本發(fā)明的水凈化系統(tǒng)包括至少兩個(gè)單元。第一單元包括至少一個(gè)過濾器單元1，過濾器單元由包含沸石的濾床3的容器2組成。第二單元4，UV單元，由包圍UV燈6的容器5組成。在過濾器單元1，系統(tǒng)配置有入口9并在UV單元4，配置有出口10。兩個(gè)單元通過用于輸送水的導(dǎo)管7彼此連接，水以箭頭P1所示方向移動(dòng)通過凈化系統(tǒng)。
濾床3由至少50wt％天然沸石組成，該天然沸石優(yōu)選是斜發(fā)沸石(clinoplilolite)和/或絲光沸石(mordenite)。沸石的孔徑為0.05-5nm，優(yōu)選0.08-3nm和最優(yōu)選0.1-1nm。沸石的粒徑為0.1-2.5mm，優(yōu)選0.6-2.0mm。
濾床3的內(nèi)過濾器表面為50-600m2/g，優(yōu)選200-500m2/g，在操作期間濾床中的壓力為1-4巴，優(yōu)選1.5-3.5巴和最優(yōu)選2.5-3.4巴。壓力對于沸石在濾床3中被壓緊和提供所需的凈化能力是重要的。濾床中的壓力應(yīng)當(dāng)高到使得大于1μm的粒子被捕捉和停留在過濾器中。可以通過用于入口水的泵(未示出)調(diào)節(jié)壓力。在過濾器單元1之后的節(jié)流閥11使得可以快速地升高過濾器單元中的壓力。
除天然沸石以外，濾床3也可包含蒙脫石、石英、長石和硬化的水晶。
濾床中的沸石必須具有一定的硬度，以能夠耐濾床中的壓力和應(yīng)當(dāng)能夠耐至少2.5巴的壓力，優(yōu)選至少4巴的壓力，并也能夠耐高達(dá)6巴的壓力波動(dòng)。
如果使用幾個(gè)過濾器單元，它們可以串聯(lián)或并聯(lián)。
采用含有UV-C過濾器的燈6，UV輻射在200-280nm，優(yōu)選254nm的波長進(jìn)行。光強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)優(yōu)選為300-500J/m2，更優(yōu)選350-450J/m2和最優(yōu)選400-430J/m2。具有約250J/m2正常光強(qiáng)度的UV光不能提供對于微生物所需的殺死效果。
在凈化工藝中，在所有的時(shí)間點(diǎn)，也在用于清潔過濾器單元的反沖洗之后，為保證粒徑小于1μm，將袋濾器8放置在過濾器單元1和UV單元4之間。袋濾器8優(yōu)選由篩孔尺寸小于1μm的聚丙烯組成。作為袋濾器8的替代物，在用于清洗過濾器單元1的反沖洗之后，可以(以未在圖中表示的方式)讓從過濾器單元排出的水返回到過濾器單元1的入口9，直到已經(jīng)在濾床3中建立起足夠高的壓力。
本發(fā)明也涉及一種凈化水，特別是含隱孢子蟲屬的水的方法，其中將水曝露于上述凈化系統(tǒng)中，用于生產(chǎn)飲用水。
即使已經(jīng)參考飲用水描述了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，事實(shí)上，凈化系統(tǒng)當(dāng)然可用于凈化其它類型的水，其中游泳池水是特別有興趣的。
當(dāng)向緊急狀況區(qū)域和被戰(zhàn)爭毀壞的國家提供援助時(shí)，重要的是在手邊具有可靠，快速，簡單而便宜的系統(tǒng)用于凈化水。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及用于戰(zhàn)場的運(yùn)動(dòng)凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上述凈化系統(tǒng)。在此情況下，將凈化系統(tǒng)安裝在拖車上并包括用于泵送表面水的泵，污泥過濾器，含有沸石濾床的過濾器單元，可能是袋濾器，UV源，氯化設(shè)備和用于凈化水的收集罐。
權(quán)利要求
1.一種用于水凈化的系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)單元，其中第一單元包括至少一個(gè)過濾器單元(1)，該過濾器單元由包含沸石的濾床(3)的容器(2)組成，和其中第二單元(4)由包圍UV燈(6)的容器(5)組成，該兩個(gè)單元通過用于輸送水的導(dǎo)管(7)彼此連接。其特征在于濾床(3)由至少50wt％孔徑為0.05-5nm的天然沸石組成，濾床中的壓力為1-4巴，和UV燈(6)的光強(qiáng)度為300-500J/m2。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于濾床(3)中的天然沸石優(yōu)選由斜發(fā)沸石和/或絲光沸石組成。
3.權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其特征在于濾床(3)的內(nèi)過濾器表面為50-600m2/g。
4.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于濾床(3)的內(nèi)過濾器表面為200-500m2/g。
5.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于沸石的孔徑為0.08-3nm。
6.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于沸石的孔徑為0.1-1nm。
7.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于UV燈(6)的光強(qiáng)度為350-450J/m2。
8.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于UV燈(6)的光強(qiáng)度為400-430J/m2。
9.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于過濾器單元(1)中的壓力為1.5-3.5巴。
10.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于過濾器單元(1)中的壓力為2.5-3.4巴。
11.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于沸石的晶粒尺寸為0.1-2.5mm。
12.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于沸石的晶粒尺寸為0.6-2.0mm。
13.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于將袋濾器放置在過濾器單元(1)和UV單元(4)之間，以保證也在過濾器單元(1)的反沖洗之后，粒徑小于1μm。
14.前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的系統(tǒng)，其特征在于濾床(3)中的沸石能耐至少2.5巴的壓力。
15.一種凈化水，特別是含隱孢子蟲屬的水的方法，將水曝露于根據(jù)權(quán)利要求1-14的凈化系統(tǒng)，用于生產(chǎn)飲用水。
16.一種凈化水，特別是含隱孢子蟲屬的水的方法，將水曝露于根據(jù)權(quán)利要求1-14的凈化系統(tǒng)，用于生產(chǎn)適于游泳池的水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于水凈化的系統(tǒng),包括至少兩個(gè)單元,其中第一單元包括至少一個(gè)過濾器單元(1),該過濾器單元由包含沸石的濾床(3)的容器(2)組成,和其中第二單元(4)由包圍UV燈(6)的容器(5)組成。該兩個(gè)單元通過用于輸送水的導(dǎo)管(7)彼此連接。根據(jù)本發(fā)明,濾床(3)由至少50wt%孔徑為0.05－5nm的天然沸石組成。濾床中的壓力為1－4巴和UV燈(6)的光強(qiáng)度為300－500J/m
文檔編號(hào)C02F9/08GK1382109SQ0081421
公開日2002年11月27日 申請日期2000年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月14日
發(fā)明者J－O·斯帕曼, J·林德奎斯特 申請人:喬薩博國際股份公司