水处理模块及其使用的方法

背景技术

公共供水的质量是一个持续存在的问题，并且补充或更换公共供水中所使用的水处理方法的水处理方法正越来越受欢迎。此外，在许多情况下，对公共供水的获取可能是受限的，并且独立的水处理系统可能是用于净化水的唯一方式。例如，井水可能是唯一可用的水源。

在这些和其他情况下，水处理系统必须可适应特定的水源。例如，水源可能具有特别高水平的诸如铁或砷的选定污染物、或者沉积物，并且可易于适应或定制以去除特定污染物的水处理模块将是期望的。此外，具有可容易地适应供水随时间的变化的水处理模块将是有利的。

此外，不同的用户对水处理有不同的标准和要求。例如，住宅用户可能比商业用户需要更少的水处理容量。一些用户可能还需要处理成更高纯度标准的水。例如，用于医疗或科学用途的水需要特别高的水标准，诸如用于透析、实验室使用或用于药物制备。将非常期望具有可易于适应的水处理模块，该水处理模块可实现所需的容量、所需的水纯度标准或实现期望的容量和/或纯度两者。还将期望用易于维护且廉价的系统来实现这些目标。

发明内容

本公开涉及可适应诸如所需的容量或所需的纯度标准的特定水净化情况的水处理模块。根据本公开，可连接水处理模块以实现这些要求，其中这些处理模块结合了不同的材料和介质。

在一些示例中，本公开的处理模块构造成利用过滤介质，诸如沉淀物过滤器、活性炭或去除铁和砷的介质。过滤水处理系统可流体连接到采用水处理的其他方法的模块或系统，诸如反渗透系统和模块。

附图说明

图1示出了根据本公开的水处理模块的外部。

图2a示出了根据本公开的水处理模块的另一个示例，示出了该模块的内部。

图2b示出了图2a的水处理模块的视图，示出了如从前部看到的该模块的内部的另一个视图。

图2c示出了图2a的水处理模块的视图，示出了如从侧部看到的该模块的内部的另一个视图。

图3示出了根据本公开的水处理模块的另一个示例。

图4a示出了根据本公开的水处理模块的视图，其中面板被去除以示出内部。

图4b示出了如从上方看到的图4a的水处理模块，其中顶部面板被去除。

图5a示出了水处理模块中的介质歧管的布置的示例。

图5b示出了图5a的水处理模块的另一个视图。

图6a示出了水流动通过并联地布置的介质罐的排的示意图。

图6b示出了水流动通过串联地布置的介质罐的排的示意图。

图7a示出了根据本公开的反渗透模块的一个示例。

图7b示出了如从上方看到的图7a的反渗透模块。

图8a示出了根据本公开的水处理模块的示例。

图8b示出了如从上方看到的图8a的水处理模块。

图9示出了根据本公开的水处理模块的组件。

图10示出了根据本公开的水处理模块的组件。

图11示出了根据本公开的水处理模块的组件。

具体实施方式

本文中所描述的系统和方法在其应用中不限于在说明书中阐述的或在附图中图示的部件的构造细节和部件的布置。本公开能够具有其他公开内容并且能够以各种方式被实践或执行。另外，本文中所使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被视为限制性的。本文中“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体的使用意在包含其后列出的项目、其等同物和附加项目、以及仅由其后列出的项目组成的替代示例。

下面详细讨论这些示例性方面和实施例的其他方面、实施例和优点。本描述旨在为理解所要求保护的方面和示例的性质和特征提供概述或框架。附图被包括以提供对各个方面和示例和实施例的图示和进一步理解，并且被结合在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图和说明书一起用于解释所描述和要求保护的方面和实施例。

本公开涉及水处理模块，该水处理模块可组装以构建水处理系统，以实现期望的水纯度或实现期望的水输出(流动速率(加仑每分钟)，或容量(总加仑))或期望的输出和纯度两者。在优选示例中，本公开涉及水处理模块，该水处理模块可适应特定要求或针对特定要求定制，该特定要求为诸如水纯度的选定标准或期望的水处理容量、或者这些要求的组合。本公开的水处理模块可用于住宅、商业、私人或公共应用。例如，水处理模块可放置在进入建筑物(包括住宅或商业建筑物)的供水入口地点附近。在其他示例中，本公开的处理模块可放置在住宅、商业或公共建筑物内，以实现对于水的期望特性。

在一些示例中，水处理模块可包括增加水纯度以实现既定标准(诸如政府规定的标准)的部件。在优选示例中，本公开的处理模块可用于医疗或科学应用。在优选示例中，从处理模块输出的水可具有足以用于透析程序的质量。在优选示例中，从本公开的处理模块输出的水可具有足以在科学实验室中使用的质量。在优选示例中，从本公开的处理模块输出的水可具有足以用于药物的制备的质量。

本公开的处理模块可与不同的给水源一起使用，给水源包括但不限于公共供水、井水、海水、微咸水或淡水。本公开的处理模块可适应水成分随时间的变化。例如，整个处理模块或处理模块的部件可容易地更换，以适应水成分的变化。

根据本公开，两个或更多个处理模块可连结或连接以实现输出水的期望特性。两个或更多个处理模块可流体地、机械地或电气地或以这些连结方式的某种组合连接。例如，水可从一个处理模块流到第二处理模块。在另外的示例中，可添加第三模块、第四模块、第五模块或多于五个模块，其中水可从(一个)模块流到(另一个)模块，其中每个模块使用相同或不同的介质处理水，以实现所需的纯度或所需的输出。处理模块可连结到其他部件，诸如一个或多个储罐、泵或诸如水灭菌部件的其他水处理部件。根据对输出或纯度的要求，连接的模块可并联地或串联地放置。

在优选示例中，处理模块包括外壳、包含用于水净化的介质或其他部件的至少一个介质罐或滤筒(cartridge)、以及介质歧管。大体上，介质罐竖直地定向，使得输入水通过每个罐的顶部中的一个或多个开口进入和离开该罐。

在优选示例中，处理模块具有至少两个介质罐，该至少两个介质罐并联地连接使得该至少两个罐并排以在处理模块中形成一排罐。在这些示例中，一排罐中的并联罐中的每一个具有相同类型的介质。

在优选示例中，至少两排的至少两个并联罐可放置在处理模块中。在优选示例中，并联罐的这些排彼此紧邻地放置。在优选示例中，处理模块具有一排罐、具有两排罐、或者具有三排罐或多于三排的罐。每排罐相对于相邻排的罐可包含相同或不同的介质。

处理模块的罐可包括用于去除沉淀物的过滤介质，可包括活性炭，可包括用于去除铁和砷的介质或者用于软化水的介质。用于过滤的处理模块可连结到反渗透系统或模块、使用超滤部件的系统、将水灭菌的部件、包括去离子树脂的模块或这些模块的组合。单独的处理模块可具有用于水净化的两个或更多个部件的组合。

在优选示例中，待处理的水可连续地流动通过处理模块，或者可根据要求而脉冲流过处理模块。水也可诸如从盐水介质罐流动通过处理模块，以允许滤筒材料的反冲洗或再生。在优选示例中，水处理模块能够控制用于净化、用于反冲洗介质或用于再生介质的水的流动。

在一些示例中，该示例的水处理模块可为独立的，具有其自己的功率源、传感器、流量计、传感器和控制器。例如，每个水处理模块可具有监测总溶解固体的传感器，其中总溶解固体的浓度被传达到控制器，如果超过系统的规格，则控制器可关闭模块或发送警报。类似地，每个模块可具有流量计来监测整个模块的水压，该信息可被传达到控制器。在优选示例中，每个模块可使用Wifi网络或类似方法来监测和控制。

示例1包括过滤介质的处理模块

图1至图6图示了结合有一种或多种类型的过滤介质的处理模块的方面。大体上，过滤处理模块的部件非常类似，与模块中所采用的过滤介质的类型无关。诸如介质罐和歧管的可互换部件的使用允许简化处理模块的组装、维护或适应性。表1提供了可在本公开的水处理模块中采用的过滤介质的非限制性示例。

表1

图1示出了可被采用用于本公开的水处理模块的外壳10的示例。该外壳包括前部面板12、侧部面板14、顶部面板16、基部17和状态屏幕指示器18。该状态屏幕反映由控制器(未示出)收集的关于系统的数据。该外壳可由抗紫外线塑料制成。

图2a-图2c示出了外壳的另一个示例。在该示例中，外壳20小于图1中所示的外壳，其中该外壳可例如在住宅情况中采用。在该示例中，外壳为约21英寸深、29英寸宽和59英寸高。示出了前部面板22和基部27以及后部面板23。在图2a-图2c中，选定的面板已从该外壳去除，以示出处理模块的内部。在该示例中，示出了两个介质罐21、24。入口25、出口27和排放管(drain)29放置在外壳20的后部面板上，其中水通过入口25进入处理模块并通过歧管26流到介质罐。在该示例中，歧管26具有覆盖件28。还示出了状态屏幕31。

介质罐竖直地定向，使得水从每个罐的顶部32进入介质罐22、24并向下流入介质中。模块歧管26安装在这些罐的顶部上，并且包括由螺线管(solenoid)控制的闸阀，以调节通过歧管(在此图中未示出)的水的流动。安装件30将这些罐保持在适当的位置。

在该示例中，两个介质罐具有相同的尺寸。例如，在该示例中的介质罐是圆柱形的，其具有大致10英寸的直径和大致44英寸的高度。在其他示例中，介质罐可采用其他形状和尺寸。

大体上，如图2a-图2c中所示，并排的两个过滤介质罐是成对的，具有相同的过滤介质。该成对的罐形成一排罐。该成对的罐(一排)并联地连接，使得当水通过入口25流入处理模块中，然后通过模块歧管26时，水同时流动通过该排的两个介质罐。水压迫使给水通过罐中的介质，然后通过罐22、24的顶部32返回到出口27。

图3示出了类似于该处理模块的水处理模块40的另一示例。外壳42示出为去除了侧部面板。在该示例中，处理模块40具有四个竖直定向的过滤介质罐。具有两个罐的第一排46朝向外壳的后部定位，并且第二排48的两个罐朝向外壳的前部紧邻第一排48定位。在该示例中，歧管50的帽部已经去除以示出螺线管52。

图4a和图4b示出了根据本公开的过滤处理模块60的另一示例。图4a是透视图，并且图4b从顶部示出了该示例。还示出了入口74、出口72和排放管70。在该示例中，该模块具有六个竖直定向的介质罐，其布置成第一排62的两个罐、第二排64的两个罐和第三排66的两个罐。在该示例中，罐的第一排62最靠近入口，第二排64紧邻该第一排。第三排66紧邻第二排64。这些罐紧密地相间，相邻罐之间没有间隙。这种布置减少了所需的材料，减少了模块的占地面积，或者有利于维护。

介质歧管68定位在介质罐的每一排的顶部上，覆盖这些罐的顶部。在该示例中，歧管的部件由帽部保护。介质歧管68的构造允许介质罐的布置并控制水流动通过这些成对的罐。图4b还示出了第一管线80、第二管线82和排放管线84。在该示例中，还示出了串联端口连接器86，其中该端口连接器流体地连接第一管线80和歧管68。

在一些示例中，所有六个罐(三排，每排两个罐)可具有相同的介质。例如，所有六个罐可包含催化碳。在这种情况下，罐的每一排可与相邻排并联地布置，以实现所需的输出体积(例如，加仑)或输出流动速率(例如，加仑每分钟)。在这种情况下，模块歧管68构造成允许输入水同时流动通过所有六个罐，

在其他示例中，每排罐可包含不同类型的介质。例如，最靠近入口的第一排罐62可包含用于减少铁和砷的介质，第二排罐可包含软化剂介质，并且第三排罐可包含催化碳。在该示例中，每排罐与紧邻排的罐串联地连接。在该示例中，模块歧管构造成允许输入水顺序地流动通过每对罐，其中水顺序地通过每种类型的介质，从铁/砷介质到软化剂介质到催化碳介质。

在其他示例中，两排罐可具有相同的介质，并且第三排可具有第二种类型的介质。例如，第一排可为沉淀物过滤介质，并且其余的第二排和第三排可为软化剂介质。在这种情况下，第一排和第二排可彼此串联地定位，并且第二排和第三排彼此并联地定位。在该示例中，水首先流动通过具有沉淀物过滤介质的第一排，然后同时流动通过具有软化剂的介质罐的第二排和第三排。

示例2

图5a和图5b示出了处理模块90的视图，示出了根据本公开的介质歧管的增强视图。在该示例中，歧管的帽部已去除。在图5a中，示出了入口92、出口94和排放管96。这些图示出了介质罐的三个排91、93和95，其中罐的排91最靠近入口92，并且排93紧邻排91。罐的每一排具有两个介质罐。在该示例中，罐的三个排并联地连接，使得水同时流到所有罐。罐的每一排具有类似的介质歧管106。还示出了螺线管99，其中螺线管控制介质歧管106中的闸阀。还示出了定位在每个歧管上的马达98，其中每个马达驱动相应的介质歧管中的螺线管的操作。第一管线100、第二管线102和排放管线104在图5b中被最清楚地示出。

在其中罐的排串联地连接的示例中，一个或多个串联端口(serial port)连接器插入以将歧管与第一管线100流体地连接。串联连接器86在图4b中被示出。

图6a和图6b示出了输入水流动通过该系统的示意图。当罐的排全部并联时，水的流动类似于图6a中所示的水的流动。在该示例中，当螺线管99打开闸阀时，水从入口92流到第一管线100，并且流动通过安装在罐排91上的介质模块96。一部分水流动通过排91的罐中的介质，并且其余的水通过第一管线100流到定位在罐的第二排93和罐的第三排95上的歧管。对于罐的每一排而言，水流动通过介质并离开这些罐，然后通过第二管线102流到出口94。

在图6b中，示出了当罐的排串联地定位并且水顺序地流动通过罐的每一排时的水的流动。在该示例中，当螺线管99打开闸阀时，水从入口92流到第一管线100，并且流动通过安装在罐排91上的介质歧管96。水离开排91的两个罐，并通过串联端口连接器103，该串联端口连接器流体连接到第一管线100。在罐的第一排中处理过的水由此流到罐的第二排以进行处理。类似地，离开罐的第二排的水流动通过第二串联端口连接器103，以使处理过的水流到第一管线100，用于在罐的第三排中进行处理。离开罐的第三排的处理过的水流到第二管线102，并由此流到出口94。上述描述也适用于其中罐的排既处于串联又处于并联的情况。

示例3

在优选示例中，一个或多个过滤处理模块可连结到采用用于净化水的附加方法的另一模块或系统。在特别优选的示例中，该一个或多个过滤处理模块可与至少一个反渗透系统或模块串联地或并联地连结。

图7a和图7b示出了反渗透系统200的一个示例，该示例以透视图示出并是如从上方看到的。在该示例中，面板已经从外壳201去除以示出内部。该示例示出了并联地连结的四个反渗透滤筒202。还示出了缓冲罐204。

在附加示例中，根据要求，可使用另外的模块或系统来采用附加的水处理方法。例如，水可通过先前描述的过滤处理模块，其中罐包含方解石。在这种情况下，二氧化碳可减少，并且输出水的pH稳定。

在附加示例中，可利用产生用于实验室用途的无菌和超纯水的模块。图8a和图8b示出了模块，该模块包括用于对水去离子化304的并联的两个滤筒、用于超滤302和用于紫外线灭菌306的并联的两个滤筒。在其他示例中，另外的处理模块具有去离子树脂、超滤滤筒或紫外线灭菌中的一种或多种。根据该示例，可输出具有大于18兆欧/米的电阻率的水。根据该示例，电阻率计可呈现为具有连结的警报器，以指示处理模块未能实现预设标准。

示例4

图9示出了用于净化水的模块的一个组件或系统。这里描述的布置将适用于住宅情况。在该示例中，过滤模块402流体连结到反渗透模块，其中输入水首先流动通过过滤模块，然后流到反渗透模块。例如，过滤模块可包含第一排的沉淀物过滤罐和两排软化剂罐。反渗透模块可包含两个反渗透滤筒。在该示例中，系统能够进行多于9加仑每分钟的输出。针对每个出口示出了入口410、排放管416、出口408。还指示了旁路管线412。

示例5

图10示出了用于净化水的模块的一个组件或系统。这里描述的布置将适用于大型住宅或较小的商业情况。在该示例中，输入水首先流到沉淀物过滤模块502，以去除小至约20微米的材料。然后，水流到具有三对(排)罐的第一处理模块504，该三对(排)罐具有软化剂介质。然后，水流到具有三对(排)罐的第二处理模块506，该三对(排)罐具有催化碳。第二处理模块506与反渗透模块510串联地流体连接，其中反渗透模块各自具有四个反渗透滤筒。在该示例中，该系统能够进行更多、高达约35加仑每分钟的输出。

示例6

图11示出了根据本公开的水处理系统的另一示例。在该示例中，处理模块结合了与反渗透模块组合的若干个不同的处理模块。该示例展示了可用于商业环境或较大建筑物中的一种布置。在该示例中，所公开的处理系统提供高达80加仑每分钟的输出水。

在该示例中，输入水首先流入预过滤器单元602中，预过滤器单元602过滤大于约20微米的材料。水流入并联地连接的三个处理模块604、606、608中的一个中。在该示例中，所有三个处理模块包含活性炭介质的六个罐(三排)，其中每个模块中的排并联地连接。

已经通过活性炭模块的水然后流入预过滤器单元(610)中，预过滤器单元610过滤大于约5微米的材料。

该示例还示出了注射模块612，其中可将防垢剂或抗菌剂引入到处理过的水中，其中防垢剂降低水硬度、铁和铝，且抗菌剂降低细菌污染。然后，水可流到两个泵送系统(614)以维持水的流动。

在该示例中，经过过滤的水流到并联地连结的五个反渗透模块(616、618、620、610、622、624)中的一个。

前述描述仅意在为示例性的，并且根据上述教导，本公开的许多修改和变型是可能的。因此，将理解，在本公开的范围内，系统和方法可以不同于如具体描述的那样的其他方式来实践。