申请日2007.11.06
公开(公告)日2013.05.15
IPC分类号B01D35/30; B01D24/10
摘要
本发明的结构是独特的，并且提供水处理装置，用于小型社区或者个人的水处理，他们不能获得安全家庭用水，不能获得适合的资源，并且住在乡村环境。本发明的水处理装置是柔性的，轻型的并且具有高的能力。
权利要求书
1.一种便携式水处理装置，包括：
(i)柔性壳体，所述柔性壳体包括柔性中间散粒物容器外壳和塑 料内部衬层，其中所述柔性中间散粒物容器外壳和塑料内部衬层一起限 定内腔，所述内腔具有：用于水源流入的第一端和用于处理过的水流出 的第二端;
(ii)多孔配水系统，所述多孔配水系统定位在所述内腔中，位 于所述内腔的第一端和所述内腔的第二端之间并且将所述内腔分成两 部分;
(iii)包括砂的过滤层，其中，所述过滤层支撑在所述内腔中， 位于所述内腔的第一端和所述多孔配水系统之间，其中，所述过滤层由 所述柔性壳体限制并且所述过滤层具有大约1.00m2的与所述多孔配水 系统相对的上表面面积，并且其中，所述过滤层具有大于或等于0.7m 的深度;
(iv)与所述内腔的第二端流体连通的流量控制装置，所述流量 控制装置对在第一端进入所述内腔并且流过所述过滤层和多孔配水系 统后离开所述内腔的第二端的水提供0.1到0.2m3/m2*h的出口速度;以 及
(v)在所述柔性壳体中或在与所述多孔配水系统相对的过滤层中 形成的生物处理层，其中，所述生物处理层和过滤层合作提供使具有等 于或小于10.00NTU的浑浊度的流入水在经过所述生物处理层和过滤层 后的流出浑浊度达到小于1.00NTU。
2.如权利要求1所述的便携式水处理装置，其特征在于，还包括 结构支撑件，用于连接柔性壳体，其中柔性壳体从支撑件悬挂，并且来 自水源的水能够通过重力从第一端流动通过内腔并流出第二端。
3.如权利要求2所述的便携式水处理装置，其特征在于，柔性壳 体通过一系列三个或者多个耐用的带子和/或支撑件连接到所述结构支 撑件。
4.如权利要求1所述的便携式水处理装置，其特征在于，柔性壳 体的第一端具有拱顶形状，具有中间位置的开口水源入口，和倒置的金 字塔形第二端，用于收集处理过的水，所述处理过的水从水处理装置的 第二端离开。
5.如权利要求1所述的便携式水处理装置，其特征在于，所述生 物处理层和过滤层合作过滤流入的水并且一起提供具有比所述水源的 水少至少90%的细菌和病毒的流出水。
6.如权利要求1所述的便携式水处理装置，其特征在于，所述便 携式水处理装置还包括预处理过滤器，所述预处理过滤器与所述水源和 所述内腔的第一端流体连通，其中，所述预处理过滤器提供在流入水流 入到所述内腔的第一端之前，要被过滤的流入水从具有大于10.00NTU 的浑浊度减小到具有等于或小于10.00NTU的减小的浑浊度。
7.如权利要求6所述的便携式水处理装置，其特征在于，所述预 处理过滤器包括水平流动粗过滤器。
8.如权利要求1所述的便携式水处理装置，其特征在于，所述砂 在过滤层中的量为从3500磅到4500磅。
9.一种用于向乡村社区供应处理过的水的方法，包括：
(a)提供位于乡村社区中的水源，其中，所述水源包括浑浊度等 于或小于10NTU的水;
(b)提供便携式的水处理装置，所述便携式的水处理装置包括;
(i)柔性壳体，所述柔性壳体包括柔性中间散粒物容器外 壳和塑料内部衬层，其中所述柔性中间散粒物容器外壳和塑料内部 衬层一起限定内腔，所述内腔具有：用于水源流入的第一端和用于 处理过的水流出的第二端;
(ii)多孔配水系统，所述多孔配水系统定位在所述内腔中， 位于所述内腔的第一端和所述内腔的第二端之间并且将所述内腔 分成两部分;
(iii)包括砂的过滤层，其中，所述过滤层支撑在所述内腔 中，位于所述内腔的第一端和所述多孔配水系统之间，其中，所述 过滤层由所述柔性壳体限制并且所述过滤层具有大约1.00m2的与 所述多孔配水系统相对的上表面面积，并且其中，所述过滤层具有 大于或等于0.7m的深度;
(iv)与所述内腔的第二端流体连通的流量控制装置;以及
(v)在所述柔性壳体中或在与所述多孔配水系统相对的过滤 层中形成的生物处理层;
(c)水从所述水源流到所述水处理装置的内腔的第一端，经过所 述生物处理层、过滤层和多孔配水系统到达所述水处理装置的内腔的第 二端，同时控制水的流速为0.1到0.2m3/m2*h的流动速度，并且当水进 入水处理装置中时，限制水源中的湍流以便使来自所述水源的水被所述 过滤层和生物处理层过滤;其中，在经过所述生物处理层和过滤层以后， 所述被过滤的水具有小于1.00NTU的流出浑浊度;以及
(d)将处理过的水的一部分存储在水存储装置中。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，乡村社区水源是地 表水源、收集的雨水源、或者未处理的地下水源。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，存储在水存储装置 中的已处理的水具有比所述水源的水少至少90%细菌和病毒。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使 用预处理过滤器预处理来自所述水源的水以使进入所述水处理装置的 内腔的第一端的水的浑浊度减小到10.00NTU或以下。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预处理过滤器 包括水平流动粗过滤器。
14.如权利要求9所述的便携式水处理装置，其特征在于，所述 砂在过滤层中的量为从3500磅到4500磅。
说明书
便携式水处理装置
技术领域
本发明大致涉及一种水处理装置。更特别的，本发明涉及一种柔 性的轻型的系统和装置，用于家用水供应的慢砂滤和高容量处理，其为 较小族群的用户服务，例如在世界的乡村区域。
背景技术
水是基本的生命组分。动物中，水支持着食物的消化、营养的输 送和利用，以及毒素和废物从身体排出。据估计，每个人每天总共需要 消耗大约7.50升(即饮水和食物材料储备)。这被认为是每人每天需要 的水的最少量，但是通常消耗更多。
全世界的人们依赖于具有安全的家用水供应。2000年，据估计， 至少11亿人缺乏安全的水供应，占世界人口大约六分之一。安全家用 水供应的缺乏在亚洲和非洲的乡村地区特别显著(WHO/Unicef2000)， 那些地方，水极度有限，或者没有另外处理措施的话不能安全使用。
家用水通常包括用于家庭目的的水例如消耗、食物制备、洗澡、 洗涤衣服和盘子、冲厕所、洗车以及草坪花园灌溉。家用水的用途通常 分为内部家庭用途(洗澡、冲马桶、洗衣、清洁和烹任);以及外部家 庭用途(草坪和花园灌溉，洗车，以及娱乐用途，即泳池、喷泉等)。 在安全的家用水供应通常有限的乡村社区，外部家庭用途会是不连续 的，或者简单的通过气候状况而被提供，例如雨和/或雪。
当内部家庭用水通过非管道来源供应时，平均6.60升水用于冲洗 盘碟和衣服，并且每人7.30升水洗澡。相反。具有管道水供应的家庭 显示出每人每天平均使用16.30升水，除了相同的洗涤和洗澡用途。水 的使用上的这种差异说明了一种基本的需要，即依赖于非管道水的该社 区需要获得另外的或者辅助的安全水供应。这种安全水的获得能力的差 别至少部分造成了较低的健康标准，这使得具有非管道水源的许多家庭 饱受折磨，即通常乡村和/或边远区域。
水的使用可以被分类为“不能获得(no access)，基本能够获得 (basic access)，中间获得(intermediate access)，和最优获得”。 在处于基本能够获得水平的人口内，公共健康利益主要通过下列措施来 提供：保护水源，促进良好的水处理卫生实践措施以及水的家庭处理以 及关键时间的其它关键卫生行为。表1示出了服务水平种类，用于与关 于服务水平的目前覆盖水平的估计的数据相比较。数据显示出，世界人 口的显著比率，18%，仍然在他们居住地一公里范围内不能获得改善的 水供应，并且53%不能获得中间获得水平的服务(Guy 2003)。给定为 社区建立安全水供应的成本和难度，特别是发展中国家的乡村地区，这 些服务水平显得难以克服。
表1：服务水平的分类
在每个服务水平处估计的水量可降低，其中水供应是间歇性的， 并且受污染水侵入家用供水中的风险将增大。当实现了最优获得时，但 是供应是间歇性的，由于水上卫生系统的受损的功能，会导致另外的健 康风险。
由于受到人类或者动物排泄物污染的水的摄入造成的疾病被概括 为属于水生疾病(见表2)，该排泄物会含有致病微生物。水生疾病主 要包括霍乱、伤寒、阿米巴痢疾和杆菌痢疾，以及其它腹泻疾病。另外， 水生疾病会由于具有化学品的水的污染造成，该化学品对健康具有不利 影响。然而，化学物污染水造成的疾病处于另外的水处理需要的新兴趋 势下。
缺乏卫生用水带来的疾病(water-washed disease)是由于下列 因素造成的：较差的个人卫生，不充分的身体清洗，以及与受污染水的 皮肤和眼睛接触。这些包括疥疮、砂眼、斑疹伤寒和其它跳蚤、虱子和 扁虱生成的疾病。
在受污染水中生活的中间微生物中发现的寄生虫造成的疾病属于 水基疾病的组中。主要的水基疾病包括血吸虫病和麦地那龙线虫。
与水相关的疾病的主要起因是虫媒，尤其是蚊子，其在受污染的 水附近繁殖或者进食。通常的与水相关的疾病包括登革热、丝虫病、瘴 气、盘尾丝虫病，锥虫病，以及黄热病。
表2：与水相关的疾病(Yenisel Cruz)
据报道，安全的水的缺乏造成了发展中世界(Yenisel Cruz)的 疾病和死亡的80%。地球上其它地方，水生疾病造成了发展中世界的疾 病和死亡的80%。
通过更好的获得安全水供应、适合的水处理设备和更好的卫生条 件，可以防止大量的疾病，特别是在发展中国家。
统计上的比较表明：在供应以水的人口的百分比方面(量)，在乡 村水供应发展中取得了进步，但是主要由于人口从乡村迁移到城市区 域，城市供水中存在一些倒退。据估计，发展中国家的家庭用水在未来 四十年内将翻六翻。这种增加将对地表和地下水供应施加巨大的压力。 因此，越来越需要提供安全的家庭水供应，尤其是在世界上的发展中和 乡村区域。
本发明目的是克服上述一个或多个问题和目标。本发明提供的解 决方案对于需要当地安全水供应的小的和/或乡村社区是特别有效的。
针对这个背景，已经开发出本发明。
发明内容
本发明提供了装置和方法，用于处理大量的水，特别是在乡村和/ 或偏远场合处理大量的水，在该乡村和偏远场合中，能量或者运输能力 受限。
一个实施例中，根据本发明的装置设置有柔性和轻型的限制构件， 这里称为柔性壳体，用于限制充足量的过滤材料，从而对充足量的水进 行重力过滤，以向社区中达到50-70人提供达到大约5680升(1500加 仑)的处理过的水。另外，柔性壳体的尺寸和重量使得可以方便地运输 到需要的位置，并且还可以成本低廉地处理水源。
本发明的各个方面包括单或者双衬层的柔性壳体，具有：第一端， 用于接收供水;第二端，用于释放经过处理的供水;内腔，具有配水系 统，用于支撑过滤材料;和可释放的通路，用于进入内腔。这里的实施 例包括结构构件，用于支撑柔性壳体。柔性壳体与支撑构件的连接可以 利用一个或多个耐用的带或者支撑件来实现，并且通常利用四个或者多 个耐用的带来进行。
本发明的另一个实施例提供了用于在偏远或者接近受限区域中处 理水源的方法。该方法用于这样的地区，这些地区对于获得能量供应是 受限的，或者不能获得，或者用于能量供应的经费有限。
该方法的各个方面包括：将这里描述的轻型水处理装置运输到需 要的目的地，将轻型水处理装置支撑在需要的目的地;利用当地可获得 的过滤材料来装填水处理装置，例如砂;并且在缺乏能量需要或者输入 的情况下处理水源。在一些方面，处理过的水被储存用于以后使用，并 且可以利用氯或者其它类似预防性抗菌材料来进一步处理。
一些实施例中，3500-4500磅的过滤材料被装载到这个实施例的水 处理装置中，从而每小时处理达到60加仑的水。过滤材料可以是砂或 者提供等效水质量目标的其它相当的市场上能购买到的过滤材料。
根据下面详细的描述以及权利要求，本发明的这些和各种其它特 征和优点将是显而易见的。
