用于间歇式流动供水的慢砂过滤器及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种新颖的间歇式慢砂过滤器及一种利用该间歇式过滤器的方法。更具体地说，本发明专利技术涉及这样一种新颖的慢砂过滤器，即该过滤器即使在进行间歇式工作时也能够保持其效率，并且可以在不会影响该间歇式过滤器正常工作的条件下进行周期性清洁。该慢砂过滤器设备包括：一具有一上部和一下部的容器；一位于该容器上部中的进水口，该进水口与供水源相连；一种至少填充所述容器下部的过滤材料，该过滤材料的上表面低于进水口；一位于该过滤材料上表面上的菌类去污层；一位于所述容器下部中的出水口，该出水口低于所述过滤材料的上表面；及一位于所述容器上部中的水位保持装置，用于将容器上部中的水保持在所述过滤材料上表面上方的一受控液位上，该受控液位在下述两种水位之间寻求平衡，即（１）一足够深的受控水位，以便从进水口下落到所述容器中水面上的水不会明显扰动所述菌类去污层，和（２）一足够浅的受控水位，以便来自该水位上方空气中的氧气可以透过水进行扩散并且到达所述菌类去污层，从而即使在没有水流通过所述进水口的情况下，所述菌类去污层也可以保持在存活状态。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新颖的间歇式慢砂过滤器及一种使用该间歇式过滤器的方法。更具体地说，本专利技术涉及这样一种新颖的慢砂过滤器，该过滤器即使在进行间歇式工作时，也能够保证其效率，并且可以在不影响该间歇式过滤器正常工作的条件下进行周期性清洁。本专利技术的
技术介绍
众所周知，慢砂过滤器可以有效地去除细菌，寄生虫，贾第虫孢囊，隐孢子虫属卵囊及病毒。虽然细菌，寄生虫和病毒可以通过进行消毒而杀死或者失去活性，但是休眠的孢囊及卵囊却对消毒作用有很强的抵抗力，除非所投入的消毒剂的浓度非常大。慢砂过滤器可以用来供应用于直接消费的净水，也可以用于供给需要进行进一步处理的水，比如需要通过逆渗透或者超过滤工艺来进行进一步处理的水，但是这两种工艺在刚开始工作时均需利用到非常纯净的水。在现有技术中，公知的慢砂过滤器需要连续地供水，并且希望使用连续的流动水。这样一种现有的慢砂过滤器在授权给Pyper的美国专利No.5032261中进行了描述。该慢砂过滤器包括一个部分填充有砂的容器。该慢砂过滤器带有一进水口和一出水口。含有氧气的水以约为0.08米/小时或者略高于此的速度连续地流经所述砂层，利用砂层来对水流进行过滤。另外，当所述砂层被浸泡在含氧水流中数天后，在砂层的上表面上会形成一有益的初始嗜氧性裸露可见生物层。该生物层被称为菌类去污层，该菌类去污层由各种有机物形成，比如藻类、浮游生物、硅藻、原生动物及细菌。该菌类去污层能够俘获，部分吸收并破坏连续流经该过滤器的生水中所含有的有机物质。这些有机物质聚集在菌类去污层上并形成简单的无机盐。与此同时，生水中的惰性悬浮颗粒被砂层机械地去除。但是，在间歇式供水的地方，比如在乡村农舍中，这种慢砂过滤器并不适用。在所述情况下，现有慢砂过滤器中的水将发生积滞(缺少氧气)并且会由于缺少氧气而使得菌类去污层死亡。这个缺点限制了现有慢砂过滤器的应用。1988年8月23日授权给Hulbert等的美国专利No.4765892中公开了一种慢砂过滤系统，其中敞口式滤槽内具有一砂层，及能够有效增强过滤作用的量的沸石。通过菌类去污层的生长而覆盖所述沸石，该菌类去污层由一活性生物层组成，该活性生物选自于藻类、浮游生物、硅藻、原生动物、轮虫及细菌。从而，在1987年由位于荷兰海牙的International ReferenceCentre for Community Water Supply and Sanitation所主办的技术论文第24期第31页中，由Visscher等在“Slow Sand Filtrationfor Community Water Supply”中指出，由于“已经明确地示出在过滤器重新开始工作后的四至五小时内将发生令人难以接受的细菌污染物渗漏现象”，所以对慢砂过滤器进行间歇式操作是不允许的。同样，在1974年由位于日内瓦的世界健康组织出版，由Huisman在“Slow SandFiltration”第32页中指出，慢砂过滤器必须以尽可能恒定的过滤速率进行工作。从而，对现有技术的理解是慢砂过滤器不应该被间歇式操作。利用间歇式操作，并不是指为了进行维护而将慢砂过滤器的工作状态临时性中断，比如像Hulbert的美国专利No.4765892中所描述的那样，而是说在没有水流流经该过滤器的周期内，该慢砂过滤器仍保持工作状态，并且菌类去污层保持存活。与本专利技术相反，Hulbert所述的过滤器是在维护过程中进行清洁的，所以除非该过滤器再次开始工作，所述菌类去污层将不能够保持活性。对于由Hulbert所描述的慢砂过滤器来说，过滤材料上方水的深度处于60厘米至2.44米范围内，由于缺少氧气，所以在间歇式工作周期中随着水流的停止菌类去污层也将立即开始死亡，并且在一夜工夫将会全部死亡。这些可以通过对菌类去污层的氧气需求量进行理论计算而得以证明。本专利技术的概述本专利技术涉及这样一种慢砂过滤设备，该设备包括一个具有一上部和一下部的容器；一个位于该容器上部中的进水口，该进水口与一水供应源相连通；一种至少填充所述容器下部的过滤材料，该过滤材料的上表面低于所述进水口；一位于所述过滤材料上表面上的菌类去污层；一个位于所述容器下部中并低于所述过滤材料上表面的出水口；及一个位于所述上部中的水位保持装置，该水位保持装置用于将所述容器上部中的水控制在一位于所述过滤材料上表面上方的受控液位处(maintenance level)，该受控液位在下述两种水位之间寻求平衡，即(1)一足够深的受控水位，以便从进水口落入所述容器中水面上的水不会明显扰动所述菌类去污层；和(2)一足够浅的受控水位，以便来自该水位上方空气中的氧气可以透过水进行扩散并到达所述菌类去污层，从而使得即使在没有水通过所述进水口的情况下，所述菌类去污层也能够保持在存活状态。所述慢砂过滤设备还可以包括一位于受控水位上方的扩散器，在从进水口流入的水到达所述受控水位及底层过滤材料的上表面上之前，流经该扩散器。所述水位保持装置可以包括一导管，该导管与出水口相连通并且向上延伸到所述受控水位处。该水位保持装置可以将水位保持在过滤材料上表面上方约1厘米至8厘米之间，或者保持在过滤材料上表面上方约1厘米至5厘米之间。所述过滤材料可以是石英砂。所述慢砂过滤设备还可以包括一连接到所述进水口上的进水管道，和用于将水可控制地送入该进水管道的进水控制装置。所述慢砂过滤设备还可以包括一第一水位检测器，用于对容器中的高水位进行检测；一第二水位检测器，用于对容器中的低水位进行检测；及一控制器，该控制器被连接成能够从第一和第二容器水位检测器中接收信号，并且能够向所述进水控制装置提供信号，以便将受控水位保持在所需的受控水位范围内。所述慢砂过滤设备还可以包括一较高水位检测器，该检测器用于向所述控制器提供一信号来指示容器中过高的水位。所述扩散器可以包括多个离散的小孔，用于使得积聚在该扩散器上方的水通过该扩散器而向下渗漏到容器中的水面上。所述慢砂过滤设备还可以包括一个与所述出水口相连通的蓄水容器，用于检测该蓄水容器中高、低水位的第一和第二蓄水容器水位检测器，及一流量控制装置，用于对从容器的出水口流入该蓄水容器中的水流进行控制。该慢砂过滤设备还可以包括一与该设备中的进水口相连通的生水蓄水池，及一个控制装置，用于对从该生水蓄水池流入所述慢砂过滤设备中的水流进行控制。所述慢砂过滤设备还可以包括这样一个机构，该机构能够对过滤材料的上表面进行清理。该清理机构可以是可手动操作的机械式搅拌器。该机械式搅拌器可以包括一与过滤材料的上表面相接触的搅拌叶片，和一个可旋转的轴及手柄，用于对该搅拌器进行手动旋转。所述搅拌叶片可以包括刮板、刮齿、刮片、刮叉、L形刮刀及T形刮刀中的任何一种。该机械式搅拌器可以在一位于所述容器上部中的水扩散器中绕枢轴旋转。本专利技术还涉及一种操作慢砂过滤器的方法，其中该过滤器包括一容器，部分填充在该容器中的过滤材料，一位于该过滤材料上方的进水口和一位于该过滤材料中的出水口，该方法包括下述步骤将所述容器中的水位在过滤材料上表面的上方保持在这样的一水位上，即该水位在下述两种水位之间寻求平衡，即(1)一足够深的受控水位，以便从进水口下落到容器中水面上的水不会明显扰动所述菌类去污层；和(2)一足够浅的水位，以便来自该水位上方空气中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种慢砂过滤设备，其包括：一容器，该容器具有一上部和一下部；一位于该容器上部中的进水口，该进水口与一水供应源相连通；一种过滤材料，该过滤材料至少填充所述容器的下部，并且该过滤材料的上表面低于所述进水口；一菌类去污层，其位于所 述过滤材料的上表面上；一位于所述容器下部中的出水口，该出水口低于所述过滤材料的上表面；一位于所述上部中的水位保持装置，用于将所述容器上部中的水保持在过滤材料上表面上方的这样一受控液位处，该受控液位在下述两种水位之间寻求平衡，即（１） 一足够深的受控水位，以便从进水口下落到所述容器中水面上的水不会明显扰动所述菌类去污层，和（２）一足够浅的受控水位，以便来自该水位上方空气中的氧气可以透过水进行扩散并且到达所述菌类去污层，从而即使在没有水流通过所述进水口的情况下，所述菌类去污层也可以保持在存活状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维H曼茨，
申请(专利权)人：国际技术大学公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]