CN1942402A - 流体处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尤其是用于生活用水的柜台处理的水处理设备。该设备包括：基座单元，其包括泵、壳体和用于激冷壳体中的水的冷却单元；与壳体接合的可拆除的储水器；控制面板，其包括水分配开关；用于从流体处理系统分配处理过的水的出口；以及可拆除地设置在壳体中的处理筒。处理筒包括彼此连通的第一腔室和第二腔室。第一腔室与壳体相通，第一腔室具有设置在其中的过滤器元件。第二腔室与出口连通，其具有设置在其中的紫外线辐射灯。

Description

流体处理系统
技术领域
一方面，本发明涉及一种流体处理系统，尤其是涉及一种综合系统，所述综合系统通过过滤和暴露给辐射、最好是紫外线辐射来处理水。另一方面，本发明涉及一种处理流体的方法，尤其是涉及用于照射水的方法。
背景技术
在本领域，流体处理系统基本上是众所周知的。尤其是，紫外线(UV)辐射流体处理系统在本领域基本上是众所周知的。许多已知的辐射处理系统已经设计用来大规模地处理大容量的流体(典型为废水)。因此，其中许多这些已知的流体处理系统已经在城市废水处理厂(即，处理水排放到河流、水池、湖泊或其它这样的接收流中)、城市饮用水处理厂、工业废水处理厂等等实施。
例如，流体处理系统已经应用于城市废水处理厂，参见美国专利4,482,809、4,872,980、5,006,244、5,418,370、5,539,210和Re36,896(所有这些专利的申请人为Maarschalkerweerd，都已转让给本发明的受让人)，这些专利描述了重力供给流体处理系统，其采用紫外线(UV)辐射。
在城市饮用水领域，利用所谓的“封闭”流体处理系统或“增压”流体处理系统是众所周知的。封闭流体处理装置是已知的——例如参见美国专利5,471,063(申请人为Hayes等，已转让给本发明的受让人)和5,504,335(申请人为Maarschalkerweerd，已转让给本发明的受让人)。还参见美国专利6,500,346[Taghipour等(Taghipour)，已转让给本发明的受让人]。
近几年来，尽管在用于处理城市废水和城市饮用水的流体杀菌技术上取得了重要的进步，但是仍然存在对改善在家用领域使用的水的质量的越来越大的需求。这导致瓶装水工业的繁荣。
换句话说，尽管政府机构已经实施了用于在城市饮用水厂处理水的严格的方针，从而改善了输送到住宅的水的质量，但是，将“净化”饮用水用于民用的增强意识至少造成了瓶装水工业的繁荣。对用于饮用的瓶装水的依赖充满了多个缺点，包括：
●对每一容积单位，瓶装水非常昂贵(通常，在许多国家，瓶装水的成本超过了用于向汽车提供能量的燃料成本)；
●不便于获得(即，使用者必须购买所希望体积的瓶装水，运输该体积至住宅，等等)；
●在住宅中它需要适当的存储空间；和
●使用后空瓶子必须被丢弃，在这一点上它引起了环境问题。
使用瓶装水的替代方法是利用可以从零售销路中获得的过滤单元。这种过滤单元的非限制性的例子包括BritaTM系统、MoenTM过滤系统等等。通常，这些过滤系统可包括筒元件，所述筒元件放置在罐子或用于水的另一容器中，或者被固定到水龙头上。虽然这些过滤系统对从处理的水中拆除颗粒以及在某些情况下除去“味道”或“气味”有用，但是不幸的是，这些过滤系统不能除去许多微生物。另外，一些过滤系统是不利的，因为过滤介质本身易感染从水中除去的很小的微生物的收集、生长和/释放。
已经用于家用的另一种方法是辐射处理系统，其可以从零售销路获得，其安装在厨房柜台的下面或住宅的其它地方。这种系统对清除或其它钝化水中的微生物尤其有用。不幸的是，这些系统不能除去可能存在于水中的颗粒物质及其他非生命污染物。
因此，在本领域仍然需要一种较小型的水处理系统，其能够接收城市饮用水，并对该水进行处理，除去(或至少降低到低水平)可能存在于饮用水中的污染物——例如微生物、颗粒物质、非生命污染物(例如有机化合物、氧化剂等等)。具有的这种设备的尺寸和型式使得其能够用作住宅中的“柜台”设备尤其有用。另外，如果这种系统维护相对较少，安装容易并且使用简单，将尤其有益。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种新颖的流体处理系统，其消除或减轻了至少一个上述的已有技术的缺点。
在一个方面，本发明提供了一种流体处理系统，其包括：
用于接收流体的可拆除的储存器；
与可拆除的储存器流体连通的处理区；
设置在处理区中的流体过滤元件；
设置在处理区中的辐射源；和
用于从处理区分配处理过的流体的系统出口。
在另一个方面，本发明提供了一种水处理设备，其包括：
基座单元，其包括泵、壳体和用于激冷壳体中的水的冷却单元；
与壳体接合的可拆除的储水器；
控制面板，其包括水分配开关；
用于从流体处理系统分配处理过的水的出口；以及
可拆除地设置在壳体中的处理筒；所述处理筒包括彼此连通的第一腔室和第二腔室，第一腔室与壳体连通，第一腔室具有设置在其中的过滤元件，第二腔室与出口连通，其具有设置在其中的紫外线辐射灯。
在又一个方面，本发明提供了在流体处理系统中使用的处理筒，所述处理筒包括彼此流体连通的第一腔室和第二腔室，第一腔室包括用于流体进入所述筒的流体入口，第二腔室包括用于流体流出所述筒的流体出口，第一腔室和第二腔室之一具有设置在其中的过滤元件，第一腔室和第二腔室中的另一个具有设置在其中的辐射源。
在整个说明书中使用的术语“流体”具有广义上的涵义，包括液体和气体。用本系统处理的流体优选为液体，最好为水(例如生活用水等等)。
本领域技术人员应当认识到，在整个说明书中所使用的密封件等等只是在流体处理系统的相邻元件之间提供一种实际的液体密封的参考。例如，本领域的技术人员应当认识到，在本领域，使用耦合螺母、O形环、轴套、单向阀等等以在系统的邻接元件之间提供基本上液密的密封是众所周知的。
附图说明
参考附图将描述本发明的实施例，其中相同的标号表示相同的元件，其中：
图1显示了本流体处理系统的优选实施例的透视图；
图2显示了图1所示的流体处理系统的一部分的分解图；和
图3显示了图2所示的流体处理系统的元件的剖视图。
具体实施方式
参见图1，显示的是依照本发明的一个优选实施例的流体处理系统100的透视图。
流体处理系统100包括可移动的储存器110，所述储存器110可拆除地接合基座单元115。设置在基座单元115上的是壳体120。可拆除的储存器110和壳体120利用适当的阀、密封件等等(为清楚而未显示)流体连通。
壳体120包括用于接收可拆除的筒130的孔125。将在下文更加详细地论述可拆除的筒130。
设置在壳体120上的是可拆除的盖子135，其可从壳体120拆除，以存取可拆除的筒130。
流体处理系统100还包括控制面板140，所述控制面板140包括分配插口(或喷口)145。设置在控制面板140上的是用于激活流体处理系统100的开关150(例如，膜片开关或任何其它类型的开关)。
设置在可拆除的储存器110下方的是承滴盘155，承滴盘155包括可拆除的格栅160。
优选地，控制面板140包括适当的电路，所述电路以一种或多种下列情形通知使用者：
●指示电源处于开启或闲置模式；
●指示UV灯增加强度的信号；
●低储存器水指示器，以显示什么时候加水；
●选择被分配的水量的特征部分；
●何时系统100“加工”水；
●何时应该置换可拆除的筒130中的过滤单元和/或UV灯；和
●何时可拆除的筒中的过滤单元和UV灯的一个或两个都被完全用完，系统100不再加工水。
实现这些功能的电路和器件在本领域技术人员的认知范围内，在此没有详细地论述。
具体参见图2-3，可拆除的筒130包括第一腔室165和第二腔室170。设置在第一腔室165中的是环形过滤元件175。设置在第二腔室170中的是紫外线辐射灯180。盖子182放置在过滤元件175的顶部。当然可以利用单个盖子(未显示)，以覆盖第一腔室165和第二腔室170两个腔室。
一体化的盖子185固定到第一腔室165上。盖子185包括用于从可拆除的储存器110接收水的入口190。第一腔室165包括与第二腔室170的入口200流体连通的出口195。第二腔室170还包括与设置在盖子185上的出口210流体连通的出口205。出口210与分配插口145流体连通。
可以看到，尤其是参见图3，过滤元件175在第一壳体165中的布置限定了环形外腔室215和轴向内腔室220。如图所示，入口190与外腔室215流体连通，内腔室220与出口195流体连通。
在图2和图3中进一步明显看出，可拆除的筒130集成本流体处理系统的过滤元件和辐射元件，作为单一可更换单元，或者作为一对可以单独更换的元件。优选地，可拆除的筒130与壳体120中的孔125形成具有独特的安装布置。
当需要处理水时，可拆除的储存器110从基座单元115拆除，例如通过使用手柄112。然后水(例如自来水)通过可拆除的储存器110中的入口114分配到可拆除的储存器110。一旦可拆除的储存器110已经被装满，水就会返回基座单元115。
接下来，按下控制面板140上的开关150，从而起动系统。优选地，控制面板140包含适当的电路，实现规定的延迟(例如10秒钟)，以“预热”紫外线灯180。预热期之后，设置在基座单元115中的泵(为清楚，未显示)被激活，其用来从可拆除的储存器110抽取水，并将水供给给可拆除的筒130的入口190。接下来，在泵(未显示)的压力下，水从入口190供给到外腔室215。泵引起足够的压力以迫使水通过过滤元件175，这样，水从环形外腔室215流至轴向内腔室220和出口195。
然后，水进入第二腔室170的入口200，并流过第二腔室170，暴露于紫外线辐射。暴露于紫外线辐射之后，水流过第二腔室170的出口205，最终流至喷口145，在喷口145，水被收集并适当使用。
图3尤其有助于显示穿过可拆除的筒130的水流。
虽然参考说明性的实施例和例子已经描述了本发明，但是说明书不能解释为限制性的涵义。因此，说明性实施例的各种改进以及本发明的其它实施例在参考本说明书的基础上对本领域技术人员来说是显而易见的。例如，可以改变壳体120，以容纳第二储存器。在一个实施例中，这种第二储存器可以从已经修改为包括与第二储存器流体连通的入口/出口(分开或整体)的样式的可拆除的筒130接收流体(例如，入口/出口可以插入在第一腔室165的出口195与第二腔室170的入口200之间)。或者，这种第二储存器可以配置成使得流体从第二储存器供给到可拆除的筒130的入口190。在这些变形实施例的任何一个中，可以(在某种情况下，优选)在壳体120中结合致冷单元，用于激冷容纳于第二储存器的流体。也可以改进壳体120，使之具有环绕或大体上封闭可拆除的筒130的被激冷的流体的第二储存器。这导致可拆除的筒130中的流体的冷却。或者，可以简单地将可拆除的筒130与激冷器耦合(即，不必经由如上所述的第二储存器)。而且，本系统还可以结合控制元件，例如集成电路(例如，芯片)，其优选地安装在可拆除的筒130，用于记录通过系统的流体量。
本发明的说明性实施例的另一个改进涉及在包含泵(未显示)的基座单元115与可拆除的筒130的入口190之间结合的二级储存器。在本实施例中，二级储存器可包含激冷单元，由此向碳过滤器提供已激冷的水，碳过滤器具有减少过滤表面上的微生物的生长的效果，由此增加过滤器的寿命。
对该布置的又一个改进涉及在位于第二腔室170和出口210之间的“T”型分流器中结合两位电磁阀，在添加了从“T”型分流器到二级储存器(未显示)的管线的情况下，系统可以投入再循环模式。这种再循环对使用185nm UV灯的情况尤其有利，因为这允许产生羟基和过氧化物氧化剂，羟基和过氧化物氧化剂将提供水的进一步处理以及在处理系统表面上的生物膜的生成的控制。再循环模式可以断续或连续地执行，水分配时可以被中断。为了在再循环断续时输送已激冷的水，当控制面板140上的开关150被按下时，泵被激活，然后能有足够的延迟以允许UV灯达到最佳的输出量，并且泵用已激冷的水排出腔室165和腔室170中的水。
在又一个改进中，可以用诸如泡沫体的绝热材料缠绕壳体120，以隔绝容纳其中的已激冷(或加热的)水。
在又一个改进中，闪蒸热水加热器(flash hot water heater)(或类似装置)可以插入在紫外线灯辐射灯180处理区与出口210之间。
所以希望的是，所附带的权利要求书将覆盖所有的这些改进或变形实施例。
在此所参考的所有出版物、专利和专利的全部内容在此并入作为参考，如同每个单个出版物、专利或专利申请具体地和单独地被指示其全部并入在此作为参考。

Claims (62)

1.一种流体处理系统，其包括：
用于接收流体的可拆除的储存器；
与可拆除的储存器流体连通的处理区；
设置在处理区中的流体过滤元件；
设置在处理区中的辐射源；和
用于从处理区分配处理过的流体的系统出口。
2.如权利要求1所述的流体处理系统，其中可拆除的储存器包括用于使流体进入储存器的储存器入口。
3.如权利要求1所述的流体处理系统，其中可拆除的储存器包括用于从可拆除的储存器排出流体的储存器出口。
4.如权利要求1-3中任一所述的流体处理系统，其中处理区包括用于接收来自可拆除的储存器的流体的处理区入口。
5.如权利要求1-4中任一所述的流体处理系统，其中处理区包括用于从处理区排出流体的处理区出口。
6.如权利要求1-5中任一所述的流体处理系统，其中过滤元件包括颗粒碳，优选地为碳块过滤器。
7.如权利要求1-5所述的流体处理系统，其中过滤元件包括隔膜材料，优选地为反渗透膜材料。
8.如权利要求1-5中任一所述的流体处理系统，其中过滤元件包括陶瓷材料。
9.如权利要求1-5中任一所述的流体处理系统，其中过滤元件为细长形。
10.如权利要求1-5中任一所述的流体处理系统，其中过滤元件为环形。
11.如权利要求1-5中任一所述的流体处理系统，其中过滤元件为细长形和环形。
12.如权利要求1-11中任一所述的流体处理系统，其中流体过滤元件设置在一个第一腔室中。
13.如权利要求1-11中任一所述的流体处理系统，其中辐射源设置在一个第二腔室中。
14.如权利要求1-11中任一所述的流体处理系统，其中流体过滤元件设置在第一腔室中，辐射源设置在第二腔室中。
15.如权利要求14所述的流体处理系统，其中第一腔室和第二腔室流体连通。
16.如权利要求14所述的流体处理系统，其中第一腔室和第二腔室以可释放方式接合。
17.如权利要求14-16中任一所述的流体处理系统，其中第一腔室包括与处理区入口流体连通的第一腔室入口。
18.如权利要求14-16中任一所述的流体处理系统，其中第一腔室包括与第二腔室中的第二腔室入口流体连通的第一腔室出口。
19.如权利要求14-16中任一所述的流体处理系统，其中第二腔室包括与系统出口流体连通的第二腔室出口。
20.如权利要求14-16中任一所述的流体处理系统，其中：[i]第一腔室包括与处理区入口流体连通的第一腔室入口和与第二腔室中的第二腔室入口流体连通的第一腔室出口；和[ii]第二腔室包括与系统出口流体连通的第二腔室出口。
21.如权利要求20所述的流体处理系统，其中流体过滤元件为细长形和环形，其设置在第一腔室中，限定了环形外腔室和轴向内腔室。
22.如权利要求21所述的流体处理系统，其中第一腔室入口与环形外腔室流体连通。
23.如权利要求21所述的流体处理系统，其中第一腔室出口与轴向内腔室流体连通。
24.如权利要求21所述的流体处理系统，其中第一腔室入口与环形外腔室流体连通，第一腔室出口与轴向内腔室流体连通。
25.如权利要求1-24中任一所述的流体处理系统，其中辐射源为细长形。
26.如权利要求1-25中任一所述的流体处理系统，其中辐射源包括紫外线辐射源。
27.如权利要求14-26中任一所述的流体处理系统，还包括壳体，第一腔室和第二腔室设置在所述壳体中，壳体与可拆除的储存器流体连通。
28.如权利要求26所述的流体处理系统，其中壳体还包括用于冷却容纳于壳体中的流体的冷却元件。
29.如权利要求1-30中任一所述的流体处理系统，还包括泵，用来从可拆除的储存器输送流体至流体处理区入口并继续输送。
30.如权利要求1-29中任一所述的流体处理系统，还包括用于控制系统操作的控制元件。
31.如权利要求30所述的流体处理系统，其中控制元件包括用于测量流过流体处理区的流体量的流体量测量元件。
32.如权利要求31所述的流体处理系统，其中控制元件包括流体量第一信号元件，当流过流体处理区的流体量超过预定量时，所述流体量第一信号元件被激活。
33.如权利要求30-32中任一所述的流体处理系统，其中控制元件包括用于从系统分配流体的流体分配开关。
34.如权利要求33所述的流体处理系统，其中流体分配开关在辐射源预热期激活，在预热期间，辐射源在从系统出口分配流体之前通电一段时间。
35.如权利要求34所述的流体处理系统，还包括用于在预热期间再循环流体的流体循环装置。
36.如权利要求34-35中任一所述的流体处理系统，其中控制元件包括忽略元件，当激活流体分配开关时，如果辐射源是通电的，该忽略元件跳过辐射源预热期。
37.如权利要求30-35中任一所述的流体处理系统，其中控制元件包括流体量第二信号元件，当可拆除的储存器中的流体量小于预定量时，激活所述流体量第二信号元件。
38.如权利要求30-37中任一所述的流体处理系统，其中控制元件包括辐射源信号，当辐射源已经通电了大于预定时间段的一段时间时激活所述辐射源信号。
39.如权利要求30-37中任一所述的流体处理系统，其中控制元件包括集成电路。
40.一种在流体处理系统中使用的处理筒，所述处理筒包括彼此流体连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室包括用于流体进入所述筒的流体入口，所述第二腔室包括用于流体流出所述筒的流体出口，第一腔室和第二腔室之一具有设置在其中的过滤元件，第一腔室和第二腔室中的另一个具有设置在其中的辐射源。
41.如权利要求40所述的处理筒，其中过滤元件包括颗粒碳，优选地为碳块过滤器。
42.如权利要求40所述的处理筒，其中过滤元件包括隔膜材料，优选地为反渗透膜材料。
43.如权利要求40所述的处理筒，其中过滤元件包括陶瓷材料。
44.如权利要求40任一所述的处理筒，其中过滤元件为细长形。
45.如权利要求40所述的处理筒，其中过滤元件为环形。
46.如权利要求40所述的处理筒，其中过滤元件为细长形和环形。
47.如权利要求40-46任一所述的处理筒，其中流体过滤元件设置在第一腔室中，辐射源设置在第二腔室中。
48.如权利要求40-46任一所述的处理筒，其中第一腔室和第二腔室以可释放方式接合。
49.如权利要求40-46任一所述的处理筒，其中流体过滤元件为细长形和环形，其设置在第一腔室中，限定了环形外腔室和轴向内腔室。
50.如权利要求49所述的处理筒，其中流体入口与环形外腔室流体连通。
51.如权利要求40-50任一所述的处理筒，其中辐射源为细长形。
52.如权利要求40-51任一所述的处理筒，其中辐射源包括紫外线辐射源。
53.如权利要求27-28中任一所述的流体处理系统，其中壳体包括用于保持流体的第二储存器。
54.如权利要求53所述的流体处理系统，其中第二储存器包括与可拆除的储存器流体连通的入口和与处理区流体连通的出口。
55.如权利要求53所述的流体处理系统，其中第二储存器包括与处理区的出口流体连通的入口和与系统出口流体连通的出口。
56.如权利要求53-55中任一所述的流体处理系统，还包括配置成引起流体处理系统内的流体循环的阀。
57.如权利要求56所述的流体处理系统，其中所述阀可在以下位置上工作：[i]使流体通过第二储存器和处理区进行循环的第一位置，和[ii]使流体供给到系统出口的第二位置。
58.如权利要求53-57中任一所述的流体处理系统，其中第二储存器构型成大体上包围流体处理区。
59.如权利要求53-58中任一所述的流体处理系统，其中第二储存器包括用于冷却容纳在第二储存器中的流体的冷却元件。
60.如权利要求53-57中任一所述的流体处理系统，其中第二储存器包括用于冷却容纳在第二储存器中的流体的冷却元件，第二储存器构型成大体上围绕流体处理区，以使容纳于流体处理区的流体被冷却。
61.一种处理流体的方法，包括在如权利要求1-38中任一所述的流体处理系统中对流体进行处理。
62.一种水处理设备，包括：
基座单元，其包括泵、壳体和用于激冷壳体中的水的冷却单元；
能够与壳体接合的可拆除的储水器；
控制面板，其包括水分配开关；
用于从流体处理系统分配处理过的水的出口；和
以可拆除方式设置在壳体中的处理筒；所述处理筒包括彼此连通的第一腔室和第二腔室，第一腔室与壳体连通，第一腔室具有设置在其中的过滤元件，第二腔室与出口连通，其具有设置在其中的紫外线辐射灯。
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