[发明专利]过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及过滤器，特别是在重力下净化饮用水的过滤器。本发明更特别涉及从水中分离孢囊以使其适合人类饮用的过滤器。

现有技术背景

水中有许多已识别的杂质，必须除去它们以使水对人类饮用而言安全适口。此类杂质包括粒状水不溶性固体、溶解的盐和有机化合物，如工业化学品、农药及其残留物和有害微生物，如孢囊、原生动物、细菌和病毒。

在发达国家和在发展中国家的大城市，市政具有大型工业规模的净水厂，在此水在经管道输送至各家各户之前净化。这些净化厂用例如如下工艺步骤处理原水（i）过滤，其使用砂床除去粗悬浮固体，（ii）絮凝和凝结以沉淀出更细的悬浮杂质，（iii）离子交换以软化水，和（iv）抗微生物剂，例如卤素，如碘和氯，以杀灭微生物。

在发展中国家的农村地区，这种类型的市政处理厂不存在或不足以满足这些地区居民的饮用水要求。在这些地方，人们不得不依赖于从湖泊、河流和井中直接采集水。他们将水收集在缸中并储存在自己家里。许多人不净化水，因此染上许多疾病。一些人采用简单方法，如用布过滤和/或用明矾絮凝以除去悬浮固体并煮沸以杀死细菌。煮沸是要求使用燃料，如煤、木材或油的昂贵方法。

市场上已经开发和出售供个人家庭使用的许多复杂的净水系统。这些依赖于如紫外线（UV）照射水、反渗透等原理。上述方法通常要求水不断流动和不断供应电力。发展中国家的农村地区和许多城市地区常常无法提供不断的管道供水和不断的电力供应。因此，此类净化系统在这些地区的用途和运用有限。

US2009/0045106 (Access Business Group)公开了包括预过滤器、碳块过滤器和微生物截留（MI）过滤器的净水系统。碳的粒度为140-500目，MI过滤器的为200-230目。MI过滤器基本用于截留/钝化微生物。该过滤器组装件可用于实现0.7-0.9加仑/分钟的流速，因此这适用于自来水净化系统而非重力进给装置。由于重力进给装置中的输入水压低，不可能使用这样低粒度的碳粒子。

已经开发和出售一些桌面型家用净水装置。在WO2004/000732 (Unilever)中公开了一种这样的装置，其要求保护包含适合过滤微粒材料的过滤单元和含有化学净化剂的化学净化单元的重力进给净水系统，其中该化学净化单元装在密封室中并与过滤单元流体连通以使过滤单元处理过的水随后重力进给至化学净化单元并在其中留存预定时期，此后水经由适合回收浸出的化学净化剂的清除器手段离开该系统。基于也由本申请人提交的该专利申请制成的装置如今已在市场上出售了一些年。这种装置需要大量以特定方式模制的活性炭才能在令人满意的程度上除去孢囊和其它微粒。

在解决这一问题的一种尝试中，本发明人在更早的专利申请，即WO2008/028734中公开了包含螺旋盘绕的过滤介质层的过滤器，该螺旋盘绕的过滤介质层包含无褶皱层和褶皱层。WO2008/028734中提出的织物过滤器不能带来与WO2004/000732中报道的那类过滤器相比足够的成本降低。WO2008/028734公开了包含螺旋盘绕的过滤介质层的过滤器，该螺旋盘绕的过滤介质层包含无褶皱层和褶皱层，因此没有在氯化前除去有机物，因此氯需求量极高，因为从抗微生物剂进给器中浸出的氯在水源中存在的有机物存在下被猝灭。此外，可除去的孢囊的最大量有限，即当过滤器是新的时，在不损害流速的情况下，孢囊的对数清除率为1.8至3.6。但是，在使用一段时间后发现孢囊清除率降至小于3对数。本发明人正在寻求在大升数(literage)流过该过滤器的过程中在保持低成本和确保所需高流速的同时提供进一步提高的孢囊对数清除率。

此外，本发明人必须确保该过滤器不像过去的过滤器中那样经常阻塞。过去，当阻塞时，通常通过用空气射流反冲洗或在水中搅动下洗涤来再生过滤器。但是，在若干这样的再生周期后，该过滤器被不可逆阻塞，无法进一步流过或所得过滤水的流速极慢且必须更换过滤器。因此，始终阻碍令人满意的过滤解决方案的问题是在过滤操作过程中获得足够高的水流速，同时确保获得悬浮固体和孢囊清除中的所需过滤效率，所有这些都在保持低成本的同时实现。还必须找到在氯化前有效除去有机物的解决方案以确保氯化后的水中更大量的氯可用于杀死病毒和细菌，而不提高路径长度和影响流速。除此之外，如果水质突然改善，之前被所用过滤介质截留的孢囊浸出，例如如果水中的溶解盐的含量显著降至小于大约50 ppm，则截留的孢囊从过滤器中浸出。因此，需要开发降低由于水质变化而浸出之前截留的孢囊的可能性的改进的过滤器。除上述品质外，过滤器还需要足够长时间耐用以致消费者需要再生/更换该介质的次数更少。