[发明专利]具有可重构泵能源选择的轻型模块化净水系统

说明书

技术领域

本公开涉及一种现场配置的净水系统，尤其是一种应用于军事用途、救灾和其它需要将一整套元件运用于特殊应用的场合，使其能够便捷地运输、装配和操作，从而能从不合格的水源之中生产净化饮用水。

背景技术

本公开披露了此类系统的结构，其中，一种可拆卸和再安装的泵可以选择性的使用两种或者两种以上的原动机中的其中一种进行驱动，诸如柴油机或者电动机的该些原动机分别通过不同模块化系统元件进行运载。这种结构对于使用重型容积式高压泵作为该可拆卸泵的系统有利，该重型容积式高压泵驱动反渗透过滤装置。

例如，根据在此以引用的方式合并的美国第5,972,216和5,788,858号专利文件中所揭示的，可以知道配置一种模块化净水系统包括泵元件，过滤元件和水箱等。这些模块化元件能够完全或部分安装于卡车或拖车之上，或者作为独立部件像货物一样运载到需要生产饮用水的场所。饮用水可以通过净化来自任一种水源的水而得到，例如小溪或河流等天然河道中的水。海水作为水源可以运用适当的过滤技术对海水进行脱盐处理。水还可从那些被认为可以接受但是被污染或可能被污染的水源中提纯和净化，例如市政灌溉用水或游泳池水。水亦可从那些被认为可能含有攻击性病原体之类杂质的水中过滤得到。

在这样的情况下，水处理包含多个过滤步骤。例如：夹带的污泥、藻类等固体材料可以通过筛选、沉淀和离心运动等方式加以分离。溶液中或夹带的化学成分可以通过诸如化学反应产生沉淀物而被分离出来，或者暴露于该化学成分所固化的活性表面的方式而被吸收。水可能受离子释放材料影响，诸如铜，银和其它灭菌材料。水也可以通过反渗透过滤层将其中的离子、微生物和颗粒过滤至很小的体积。成品通过氯化处理，可以被分配或储存在诸如水箱或可充袋囊中，并通过这些装置对净化的氯化水进行分配。这些不同的过滤和处理步骤是从水源抽水，然后依次通过模块化抽滤、处理和存储模块完成处理步骤。

这些模块可作为独立水处理系统的各个处理阶段，但也可提供一种更通用和容易使用的系统，其中，所述阶段大体上分成独立模块部件，从而根据需求可以使用或不使用，并针对不同的目的按照不同的配置连接。例如，为了满足容量要求，有必要提供管道、泵及过滤介质，以界定形成平行流路，从而即使是单流路时也可以使流量增加。不同的配置和过滤步骤可以满足不同的需求。例如，处理浑浊淡水可能更需要分离颗粒多于其他步骤。而处理清澈海水则更需要脱盐多于分离颗粒。提供一些带有连接关系的模块，以便进行不同的配置和配置是有效的。

过滤介质可以在标称流量的滤芯内处理，这是处理生水的一种功能特征，在此之后需要更换滤芯。为了适应不同的流量配置并能够在各个操作阶段进行元件的接通和切断，并将元件设置在可选的流路中且通常根据当时的需要进行配置，上述引用的第5,972,216号和第5,788,858号美国专利提供了模块化配置，其中，根据可选的操作要求，可以对诸如泵、分离器，水箱及过滤器等操作元件进行现场连接。

诸如采用反渗透净水元件的用于进行脱盐的过滤系统，其泵压要求通常高于简单地将水从生水源经分离器运往水箱的泵压。原始生水收集，固体筛除和通过过滤介质的水流通是在相对较低的水压下完成的。泵使水通过反渗透过滤层时需要运用横跨反渗透膜的压力差，此压力差足以消除水通过渗透膜向具有更大离子密度一侧扩散的趋势。为便于脱盐，压力差能够使净化水向低压侧扩散，而留在高压侧的高盐度盐水则被冲走。假设通过提供预设的膜表面面积而获得既定流量，这种流量可通过平行增加反渗透过滤层而得以增加。

各种可选的结构优选能够进行快速连接的。需要应用能够分别运行于高压或低压下的多重泵模块。需要配置高压和低压管道以及配件，而适当的歧管和各种阀门可用于开关和流路改道。

现场配置饮用水源比向长期需要用水的场所运送净化水更为有效。现场净水装置可用于临时需要但又无法提供市政供水的情况，如军力部署、赈灾及其他用途。可以用卡车或货车运输水处理设备，通常是将水装在水箱里再由卡车或拖车运输，但是，只要某一确定的位置需要这种设备，机动性就不再是需求。现场配置可以通过使用模块化元件包装运送到某一地点并卸下。这些模块化元件的尺寸应当符合重量规格，便于几个士兵或其他工人操作元件。例如，如果在生水源附近配置一套已组装的水处理模块，每个模块的重量不超过200磅(约100公斤)，则两个士兵可以在一天之内共同安装一套水处理设备，生产出的饮用水足够一连的士兵饮用。