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摘要
申请专利号:

CN201080010227.4

申请日:

2010.02.02

公开号:

CN102341353A

公开日:

2012.02.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 1/42申请日:20100202|||公开

IPC分类号:

C02F1/42; B01D15/00; B01D27/00; C02F1/28; C02F9/02; B01D29/13; C02F1/58; C02F1/62; B01D36/00

主分类号:

C02F1/42

申请人:

GHD私人有限公司

发明人:

康斯坦丁诺斯·阿萨纳夏季斯

地址:

澳大利亚维多利亚州

优先权:

2009.02.05 US 61/207,013

专利代理机构:

北京邦信阳专利商标代理有限公司 11012

代理人:

王昭林

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内容摘要

用于处理径流水的装置,所述装置包括一个用于去除颗粒状和胶状物质的机械-吸附过滤器;一个用于去除正离子的离子交换过滤器;和,一个用于至少去除其它可溶性污染物的吸附过滤器。

权利要求书

1: 处理径流水的装置, 所述装置包括 : a) 一个用于去除颗粒状和胶状物质的机械 - 吸附过滤器 ; b) 一个用于去除正离子的离子交换过滤器 ; 和, c) 一个用于至少去除其它可溶性污染物的吸附过滤器。
2: 根据权利要求 1 所述的装置, 其中所述机械 - 吸附过滤器包括聚丙烯片。
3: 根据权利要求 1 或权利要求 2 所述的装置, 其中所述机械 - 吸附过滤器用于去除至 少一种下述污染物 : a) 油 ; b) 油脂 ; c) 有机颗粒状物质 ; d) 无机颗粒状物质 ; e) 有机胶状物质 ; 和 f) 无机胶状物质。
4: 根据权利要求 1-3 中任一项所述的装置, 其中所述离子交换过滤器用于去除重金 属。
5: 根据权利要求 1-4 中任一项所述的装置, 其中所述离子交换过滤器包含一种沸石过 滤材料。
6: 根据权利要求 5 所述的装置, 其中所述过滤材料是斜发沸石。
7: 根据权利要求 5 或权利要求 6 所述的装置, 其中所述过滤材料包含尺寸大约为 1-3mm 的颗粒物。
8: 根据权利要求 5-7 中任一项所述的装置, 其中所述过滤材料在使用前进行化学调 节。
9: 根据权利要求 8 所述的装置, 其中所述化学调节包括将过滤材料暴露于盐溶液中。
10: 根据权利要求 9 所述的装置, 其中所述盐溶液是氯化钠溶液。
11: 根据权利要求 1-10 中任一项所述的装置, 其中所述离子交换过滤器是用于去除至 少一种下述污染物 : a)NH4+-N ; b) 铜 ; c) 锌 ; d) 铅 ; e) 镍 ; f) 镉 ; g) 汞 ; h) 钒 ; i) 铬 ; j) 铂 ; k) 钯 ; l) 铑 ; 和 m) 正离子。 2
12: 根据权利要求 1-11 中任一项所述的装置, 其中所述吸附过滤器包含一种红土过滤 材料。
13: 根据权利要求 12 所述的装置, 其中所述吸附过滤材料在使用前被处理用于增加过 滤材料的表面积。
14: 根据权利要求 1-13 中任一项所述的装置, 其中所述吸附过滤器包含一种红土过滤 材料。
15: 根据权利要求 1-13 中任一项所述的装置, 其中所述吸附过滤器是用于去除至少一 种下述污染物 : a) 砷酸盐 ; b) 亚砷酸盐 ; c) 重金属 ; d) 硝酸盐 ; e) 磷酸盐 ; 和 f) 负离子。
16: 根据权利要求 1-15 中任一项所述的装置, 其中所述装置包括一个含过滤器的主 体。
17: 根据权利要求 16 所述的装置, 其中所述主体包括许多限定过滤区域的网格, 每个 过滤区域含有各自的过滤材料。
18: 根据权利要求 17 所述的装置, 其中所述过滤区域有一个大体上呈环形的形状。
19: 根据权利要求 18 所述的装置, 其中所述过滤区域同中心地布置有所述离子交换过 滤器和吸附过滤器, 放射状地放置在机械 - 吸附过滤器的内部。
20: 根据权利要求 19 所述的装置, 其中所述吸附过滤器放射状地置于所述离子交换过 滤器的内部。
21: 根据权利要求 16-20 中的任一项所述的装置, 其中所述装置包括一个外壳, 该外壳 有一个进水口和一个过滤后的水出口, 其中所述主体至少连接一个入口和出口, 因此滤液 水在入口和出口之间流动。
22: 根据权利要求 19-21 中的任一项所述的装置, 其中所述主体包括连接出口的顶部, 其中在使用时, 水流入所述主体, 通过过滤器, 然后在通过出口流出所述外壳之前, 进入顶 部。
23: 根据权利要求 19-21 中的任一项所述的装置, 其中所述主体相对于外壳是被支撑 起来的, 因而允许所述过滤器在未使用时往外排水。
24: 根据权利要求 19-22 中的任一项所述的装置, 其中所述外壳包括一个带有可移动 盖子的开孔, 用于提供通向主体的入口。
25: 根据权利要求 24 所述的装置, 其中所述主体是一个可移动的套筒, 允许所述主体 通过所述开孔拆下。
26: 根据权利要求 24 所述的装置, 所述开孔允许过滤材料从主体中取出, 因而允许重 新添加过滤材料。
27: 一种处理径流水的方法, 所述方法包括 : a) 使用机械 - 吸附过滤器去除颗粒状和胶状物质 ; 3 b) 使用离子交换过滤器去除阳离子 ; 和 c) 使用吸附过滤器至少去除其它的可溶性污染物。
28: 根据权利要求 27 所述的方法, 其中所述方法包括使用权利要求 1-26 中的任一项所 述的装置。 4 102341353 A CN 102341367 说 明 水处理 书 1/9 页 技术领域 [0001] 本发明涉及一种处理水的方法和装置, 尤其涉及一种处理径流水, 例如暴雨水, 以 去除其中的污染物的方法和装置。 背景技术 [0002] 本说明书中引用的任何在先出版物 ( 或从中得到的信息 ) 或任何已知的内容, 不 是, 而且不应该被认为是承认或接受或任何形式的建议, 以至于在先的出版物 ( 或从中得 到的信息 ) 或已知的内容形成了在本说明书企图涉及的领域的部分公知常识。 [0003] 表面径流水是典型的水, 例如雨水或暴雨水, 它们从如屋顶、 地表面等来源流入排 水管。由于水在不同表面流动, 往往会携带污染物, 例如营养物、 重金属、 颗粒物和其它碎 片, 这取决于该表面的特征。 [0004] 举例而言, 金属屋顶会产生含有同时溶解的、 胶状的和颗粒状的重金属污染物 ; 而 在交通表面, 例如道路、 停车场, 会导致重金属、 油、 烃、 营养物、 丢弃物和其它碎片的存在。 耕地可类似地产生含化肥和其它材料的污染物, 包括磷酸盐和硝酸盐。 [0005] 表面径流典型地流入河流中和暴雨水排水沟, 结果导致环境污染, 同时也污染饮 用水资源。因此有必要在径流水回归环境之前对其进行过滤。 [0006] EP1522525 描述了一种处理来自屋顶和道路的雨水的装置。该装置包括一个排水 管轴, 它具有由多个片段组成的两个间隔板, 相隔一定距离安装, 形成一个具有被一个隔离 物分开的板的中空区域。 该区域中放置了一个离子交换器, 用于减少水中的重金属, 作为一 边封口的单元, 离子交换器可通过经过该单元的再生流体而再生。 然而, 这仅仅提供了去除 某些污染物的有限能力, 而且还难以维持。 [0007] US2008/0121579 描述了一种过滤系统, 包括一个外壳, 具有底部分、 与底部分连接 的中间部分和上部分及与上部分连接的盖子 ; 在底部分的沉淀存储区域 ; 在中间部分的分 割区域 ; 在上部分中的多孔过滤器 ; 在盖子内的出入舱口 ; 允许暴雨水进入中间室内的进 入管 ; 允许过滤后的水从过滤系统排出的出水管 ; 和, 作为经过多孔过滤器的通道的中心 管。 [0008] 该过滤器是一个充当吸收过滤器的多孔混泥土过滤器。 过滤器中的孔用于物理地 从水中分离污染物, 如烃的污染物和溶解的重金属被过滤器内表面吸收。铁氧化物和氢氧 化物包含在混泥土过滤器中, 用于促进重金属作为不溶于水的金属氢氧化物和磷酸盐作为 磷酸铁的化学沉淀。 [0009] 然而, 这种解决办法具有许多缺点。首先, 该多孔混泥土过滤器通过吸收起作用, 因而限制了去除某些污染物如营养物的能力。 其次, 该系统使用旋风分离器去除颗粒物, 得 到的沉淀物需要一个操作员定期提取。 第三, 中雨和大雨期间, 接触时间有限导致其表现不 佳。最后, 胶状和颗粒状的物质会阻塞过滤器, 而产生更高的维护费用。 [0010] US7341661A 描述了一种吸附 - 过滤系统, 用于去除至少一种来自水流的正离子或 负离子、 复合物或颗粒物。该系统包括大体上由降雨径流或融雪径流中的至少一种形成的

说明书


水流 ; 与径流相关联的过滤容器, 以至于至少部分径流通过过滤容器 ; 和在过滤容器中设 置的颗粒状的过滤介质, 该过滤介质具有应用于其中的两性物质, 其中该两性物质包含一 种金属, 该金属选自 Fe、 Al、 Mn 或 Si 中的至少一种。

     然而, 这种系统需要涂装颗粒状物质, 这就导致过滤材料昂贵, 从而大大地增加费 用, 使得其不适合大规模应用。
     US20070163964 描述了用于处理水的组合物, 包括一种过滤介质, 它具备用在过滤 颗粒物和抑制、 去除和 / 或毁灭水中微生物方面的抗微生物剂和杀生物剂的性质。合适的 过滤介质包括与有机硅烷组合物相关联的珍珠岩。尽管如此, 这种系统同样需要处理过滤 材料, 导致该过滤材料昂贵。
     US20080023408 描述了一种集水槽, 它具有一个含水溶性水处理添加剂的集水槽 嵌入物。该嵌入物是由一个多孔外壳制成, 该多孔外壳被分割成单个的小袋。每个小袋都 有一个开孔, 该开孔可重复打开和闭合以重新填充水处理添加剂。相邻的小袋被一条嵌入 物材料隔开, 目的是允许将该嵌入物切割成希望的长度。该水溶性水处理添加剂可以是壳 聚糖。用添加剂处理的水在过滤器中絮凝并去除。这限制了处理不同污染物的能力, 而且 需要定期的维护以确保水处理添加剂未被耗尽。
     因此, 现有的去除径流水中污染物的技术费用昂贵且商业上不可行。发明内容
     本发明试图大体上克服, 或至少改进现存装置中的一点或更多的缺点。 在第一广泛形式中, 本发明试图提供一种处理径流水的装置, 所述装置包括 : a) 一个用于去除颗粒状和胶状物质的机械 - 吸附过滤器 ; b) 一个用于去除正离子的离子交换过滤器 ; 和 c) 一个用于至少去除其它可溶性污染物的吸附过滤器。 典型地, 所述机械 - 吸附过滤器包含聚丙烯片。 典型地, 所述机械 - 吸附过滤器是用于去除至少一种下述污染物 : a) 油 ; b) 油脂 ; c) 有机颗粒状物质 ; d) 无机颗粒状物质 ; e) 有机胶状物质 ; 和 f) 无机胶状物质。 典型地, 所述离子交换过滤器是用于去除重金属。 典型地, 所述离子交换过滤器包含一种沸石过滤材料。 典型地, 所述过滤材料是斜发沸石。 典型地, 所述过滤材料包含尺寸大约为 1-3mm 的颗粒物。 典型地, 所述过滤材料在使用前进行化学调节。 典型地, 所述化学调节包括将过滤材料暴露于盐溶液中。 典型地, 所述盐溶液是氯化钠溶液。 典型地, 所述离子交换过滤器是用于去除至少一种下述污染物 :a)NH4+-N ; b) 铜 ; c) 锌 ; d) 铅 ; e) 镍 ; f) 镉 ; g) 汞 ; h) 钒 ; i) 铬 ; j) 铂 ; k) 钯 ; l) 铑 ; 和 m) 正离子。 典型地, 所述吸附过滤器包含一种红土过滤材料。 典型地, 所述红土过滤材料在使用前被处理以增加过滤材料的表面积。 典型地, 所述吸附过滤器是用于去除至少一种下述污染物 : a) 砷酸盐 ; b) 亚砷酸盐 ; c) 重金属 ; d) 硝酸盐 ; e) 磷酸盐 ; 和 f) 负离子。 典型地, 所述装置包括一个含过滤器的主体。 典型地, 所述主体包括许多限定过滤区域的网格, 每个过滤区域含有各自的过滤材料。 典型地, 所述过滤区域有一个大体上呈环形的形状。
     典型地, 所述过滤区域同中心地布置有所述离子交换过滤器和吸附过滤器, 放射 状地放置在机械 - 吸附过滤器的内部。
     典型地, 所述吸附过滤器放射状地置于所述离子交换过滤器的内部。
     典型地, 该装置包括一个外壳, 该外壳有一个进水的入口和一个提供过滤后的水 的出口, 其中所述主体至少连接一个入口和出口, 因此过滤在入口和出口之间流动的水。
     典型地, 所述主体包括连接出口的顶部, 其中在使用时, 水流入所述主体, 通过过 滤器, 然后在通过出口流出所述外壳之前, 进入顶部。
     典型地, 所述主体相对于外壳是被支撑起来的, 因而允许所述过滤器在未使用时 往外排水。
     典型地, 所述外壳包括一个带有可移动盖子的开孔, 用于提供通向主体的入口。
     典型地, 所述主体是一个可移动的套筒, 允许所述主体通过所述开孔拆下。
     典型地, 所述开孔允许过滤材料从主体中取出, 因而允许重新添加过滤材料。
     在第二广泛的形式中, 本发明试图提供一种处理径流水的方法, 该方法包括 :
     a) 使用机械 - 吸附过滤器去除颗粒状和胶状物质 ; b) 使用离子交换过滤器去除阳离子 ; 和 c) 使用吸附过滤器至少去除其它的可溶性污染物。 本发明第二广泛形式可使用根据本发明第一广泛形式所述的装置实施。附图说明
     现将参考附图对本发明的一个实施例进行描述, 其中 : 图 1 表示用于处理径流水的系统的一个实施例的原理图 ; 图 2 表示径流水处理工艺的流程图 ; 图 3A 表示径流水处理系统的第二个实施例的侧视原理图 ; 和, 图 3B 表示图 3A 装置的平面原理图。具体实施方式
     现参考附图 1, 对表面径流水处理装置的一个实施例进行描述。
     在该实施例中, 所述装置包括机械 - 吸附过滤器 100、 离子交换过滤器 110 和吸附 过滤器 120, 与进水管 130 和出水管 140 相连接。使用时, 径流水通过进水管 130 进入, 依次 流经机械 - 吸附、 离子交换和吸附过滤器 100、 110、 120, 允许通过出水管 140 提供过滤后的 水。
     所述装置也可包括或连接至一个可选的预过滤器 150, 用于预过滤通过预过滤器 进水管 160 进入的径流水。然而, 这并不是必需的, 而且可使用任何合适的配置。例如, 所 述过滤装置, 尤其是提供所述机械 - 吸附、 离子交换和吸附过滤器 100、 110、 120 作为存在的 过滤系统的部分, 该过滤系统具有过滤总悬浮固体 (total suspended solid, TSS) 的能力。 因此, 可以理解的是, 本设计适用于与目标为 TSS 的和 / 或过滤单元分隔开或在所述过滤单 元中。
     若在现存的过滤系统中使用, 该过滤装置典型地装配以适合该过滤系统的流体性 质, 因而确保适当地过滤径流水。类似地, 若与过滤系统分隔开使用, 基于得到径流水的区 域的特征将该过滤装置典型地装配以提供充分地过滤。
     现在将参考图 1 和图 2, 描述使用上述装置处理径流水的一个实施例过程。
     在步骤 200 中, 径流水可选地使用预过滤器 150 进行预过滤, 之后进入机械 - 吸附 过滤器 100。 该预过滤器可用于降低浊度和 / 或去除大尺寸的污染物, 例如碎片、 树叶、 垃圾 或其它悬浮固体 (SS)。可使用任何合适的预过滤器, 且在一个实施例中这是金属丝网过滤 器形式。 可选择的是, 在一个实施例中, 要求该预过滤系统的 SS 去除率高达 70%, 这种情况 能用在总污染物陷阱等。
     在步骤 210 中, 径流水通过过滤器 100 使用不同的机制, 例如筛分、 体积排阻和吸 附过滤。该机械 - 吸附过滤器典型地用于过滤颗粒状、 胶状污染物和油与油脂, 等等, 以防 堵塞后续的下游离子交换和吸附过滤器 110、 120。 在一个实施例中, 所述机械 - 吸附过滤器 100 包括聚丙烯片等, 下面将进行更详细的描述。
     在步骤 220 中, 所述离子交换过滤器 110 过滤径流水, 以去除典型地分布在溶解相 + 中的正离子, 包括营养物, 例如氨氮 (NH4 -N), 和重金属污染物, 如锌、 铜、 铅、 镍、 镉、 铬、 铂、钯、 钒、 铑等。在一个实施例中, 该离子交换过滤器 110 包含一种天然的沸石材料, 例如斜发 沸石等。
     需要注意的是, 在一些经典的过滤系统中, 比如上面所描述的, 营养物比如氨氮没 有被去除。结果是, 氨氮典型地被氧化成通常更难去除的硝酸盐。通过使用离子交换过滤 器, 例如基于沸石的过滤器, 在氨氮被氧化之前这就被成功去除, 因而最大程度地增大了去 除此类营养物的几率。此外, 与重金属相比, 所述沸石对氨具有更高的亲和力, 因而确保了 充分的营养物过滤, 这对减少环境污染物特别重要。
     在步骤 230 中, 所述吸附过滤器 120 过滤径流水, 以去除负离子重金属, 例如以砷 酸盐和亚砷酸盐形式存在的砷, 和营养物, 比如硝酸盐、 磷酸盐, 等等。此外, 该吸附过滤器 120 具有去除未被离子交换过滤器 110 完全去除的重金属 ( 例如锌或铜 ) 的能力, 因而增强 了系统的总体能力。该吸附过滤器典型地包含一种过滤材料, 例如红土, 或其它类似材料。 另外, 和 / 或可选择的是, 该吸附过滤器可包含铝氧化物和 / 或褐煤, 这两者都适合于去除 如锌和铜这样的重金属。
     可以理解的是, 离子交换和吸附过滤器的顺序是可逆的, 这取决于优选的安装方 式。然而, 典型地, 该离子交换和吸附过滤器置于所述机械 - 吸附过滤器的下游, 以允许在 通过离子交换和吸附过滤器过滤之前, 从径流水中去除污染物如油和油脂。这有助于维持 离子交换和吸附过滤器的使用寿命和过滤能力。
     上述的方法允许廉价、 简易地处理径流水, 从而使得由径流引起的污染程度下降。 合适的过滤材料的选择性允许处理过程的实施比使用现有的技术更廉价, 因此使得该过程 在商业上可行, 也确保了宽范围污染物的过滤。
     举 例 而 言, 沸 石 是 具 有 微 孔 结 构 的 水 合 铝 硅 酸 盐 矿 物 质, 以化学式: M2/ n·Al2O3·ySiO2·wH2O 为代表,
     其中, y 是 2-10 ;
     n 是阳离子的化合价 ;
     w 表示在该结构的孔中的含水量。
     在结构上, 沸石是复合的无机晶体聚合物, 基于无限延展的三个空间的、 四个连接 的 AlO4 和 SiO4 四面体框架, 相互之间通过共享氧离子连接。由于每个 SiO4 四面体带有一 个净负电荷, 沸石典型地天然地包括正价的可交换离子, 例如嵌入微孔结构中的钠 Na+、 K+、 Ca2+ 和 Mg2+ 离子。
     使用时, 当包含重金属离子 ( 例如锌、 钙等 ) 的径流水通过该结构时, 沸石中可交 换的离子在离子交换过程中被更多的正离子取代。这导致污染物离子的去除, 同时留下包 含基于无害金属的溶液的径流水。
     实际上, 沸石比如斜发沸石是天然存在的, 并且可在很多区域使用露天采矿技术 开采。 因此, 沸石, 和特别是斜发沸石, 廉价易得, 从而使得将其在离子交换过滤器中用作过 滤材料切实可行。
     典型地, 沸石作为大岩石开采, 而大岩石用于过滤器中并不合适。因此, 沸石材料 典型地被压碎或研磨成更小的、 具有理想颗粒直径 ( 如 1-3mm 之间 ) 的碎片。这增加了有 效表面积, 从而强化了过滤过程 ; 并且减小了相邻碎片之间的空隙, 从而确保通过的径流水 的充分过滤。 研磨过程产生的灰尘会阻塞斜发沸石的孔, 由于减少了有效的离子交换表面,导致更低的吸附能力。 同时用水冲洗能减少这种阻塞, 典型地, 单独用水冲洗无法去除被阻 塞的孔中的所有粉尘。
     因此, 在一个实施例中, 被压碎的沸石的有效性可使用化学调节而增强, 其包括将 沸石暴露在高浓度的含盐水溶液中。 这可以通过在氯化钠溶液中冲洗这些磨碎的沸石而实 + 现。高浓度的 Na 离子使得其它现有离子, 例如更多正离子钙 Ca2+ 得以替换, 从而通过改变 材料的表面电荷而最大限度地扩大离子交换过程的有效性。
     在任何情况下, 由于化学处理可容易地、 廉价地进行, 这允许斜发沸石和其它沸石 的有效性得以增加, 从而进一步改善它们的效果。
     在沸石过滤器中使用离子交换不适用于去除负离子和某些可溶性污染物。因此, 提供一种基于红土的吸附过滤器。
     红土是通过沥滤和浓缩基于二氧化硅岩石中的铝和铁氧化物而形成的。典 型地, 红土包含矿物质, 例如高岭石、 针铁矿、 赤铁矿和三水铝矿, 因此包含不同比例的 SiO2·Al2O3·Fe2O3。红土可包括柔软多孔性材料, 还有坚硬、 致密的岩石, 这取决于母岩的 性质和已经发生的天气状况。
     多孔红土具有高表面积, 使用时污染物附着在红土的表面, 嵌入其中。 过滤能力因 此直接地与红土的表面积相关联。因此, 优选多孔红土, 且可通过用 0.01M HNO3 处理红土 增加其比表面积, 从而增强其吸收能力。
     同样, 可以理解的是, 红土是天然存在的, 也廉价易得, 这使得其适用于上述过程。
     所述吸附过滤器可选择性地包括过滤材料, 例如铝氧化物或褐煤, 用于额外去除 重金属, 如锌或铜。在一个实施例中, 用铝氧化物或褐煤取代红土, 因而增强了该系统去除 重金属的能力, 这是以有能力去除营养物 ( 如磷酸盐和硝酸盐 ) 为代价。这种结构因此也 特别适用于典型地不含高营养物含量的工业废水径流等。
     可选择的是, 在径流水同时包含高浓度的营养物和重金属的情况下, 所述吸附过 滤器可包含红石和铝氧化物和 / 或褐煤的组合物。这可同时成功去除营养物和重金属。
     铝氧化物作为一种来自铝土矿行业的产物可容易获得, 同时褐煤也容易获得。因 此, 这使得铝氧化物和褐煤同时廉价易得, 适用于上述过程。
     可以理解的是, 红土、 铝氧化物和 / 或褐煤应该典型地以直径在 1-3mm 区域内的特 殊形式提供, 原因和以上关于斜发沸石的讨论类似。
     所述机械 - 吸附过滤器典型地包括聚丙烯片, 它的材料性质适合机械地过滤小颗 粒, 例如有机的或无机的胶状和颗粒状物质。外部聚丙烯过滤器的使用使得内部斜发沸石 和红土颗粒的孔免遭由于油、 油脂和胶状颗粒造成的堵塞。 聚丙烯片也是廉价易得的, 这使 得它尤其适用于该过滤器装置。
     通过使用预过滤器去除更大的碎片 ( 例如树叶、 垃圾等 ), 可进一步地减少堵塞的 发生。 在某些情况下, 这并不需要, 尽管减少下游的堵塞能显著延伸其寿命并改善过滤过程 的效能, 从而这能使得预过滤器的使用有益。 该过滤器可用金属丝网等搭建而成, 在一个实 施例中, 该预过滤器可成为现有过滤系统的一部分, 该现有系统是通过过滤装置得以加强 的。
     鉴于以上实施例中所讨论的过滤材料廉价易得, 这允许低成本的径流水处理, 反 过来使得径流水的处理切实可行。现参考图 3A 和图 3B, 更详细地描述一个实施例装置。
     在该实施例中, 所述装置包括一个限定了一个腔体 301 的外壳 300。所述外壳 300 包括一个进水管 302、 一个出水管 303 和一个可移动的盖子 304, 安装在开孔 305 上以提供 进入腔体 301 的通道。在一个实施例中, 该外壳 300 是以地下坑的形式存在, 内衬一种合适 的材料, 例如混凝土、 玻璃纤维、 PE( 聚乙烯 ) 等, 该开孔 305 是一个人孔, 以便为进入腔体 301 提供通道。
     在外壳 300 的内部提供有一个含有过滤器的主体 310。 在这个实施例中, 所述主体 以圆柱形存在, 直径小于开孔 305, 从而方便主体 310 从外壳 300 中移除, 尽管这并不是必需 的。
     在这个实施例中, 所述过滤器同心排列着环形过滤区域 311、 312、 313, 由各自的网 状物 314 限定, 该网状物可以由金属丝、 PE 等制成。过滤区域的相对尺寸, 尤其是高度、 内 外直径的选择都是基于因素的结合, 所述因素为例如理想的过滤容量、 集水区的特征、 当地 的气候条件、 可能的污染物的性质, 等等。因此, 举例而言, 如果预期有一个高容积的径流, 那么就将使用一种大容积的过滤材料。 此外, 如果一些污染物特别难过滤, 那么该区域的厚 度可增加, 以便当水流通过时有效地增加其过滤量。 在这个实施例中, 外部过滤区域 311 含聚丙烯片以形成机械 - 吸附过滤器 100 ; 中 间过滤区域 312 含斜发沸石以形成离子交换过滤器 110 ; 内部过滤区域 313 含红土以提供 吸附过滤器 120。正如之前所讨论的, 离子交换和吸附过滤器 110、 120 的顺序可逆。提供头 管 315, 从中心区域 316 向内部过滤区域 313 的里面延伸, 进入顺序连接出水管 303 的顶部 317。
     使用时, 外壳 300 与径流排水管连接, 典型地, 该排水管引导径流水从一个或更多 的源头流入河流、 暴雨水排水管等的一个排放点。 当径流水产生时, 例如在下雨或暴风雨事 件中, 径流水沿着进水管 302 流动, 如箭头 340 所示, 接着进入腔体 301, 如箭头 341 所示。 由于水流入腔体 301, 水平面上涨, 同时水流经过滤区域 311、 312、 313 中的过滤材料, 进入 中心区域 316, 如箭头 342 所示。结果, 中心区域 316 含有过滤后的水。
     当水平面 330 上升至一个超过头管 315 的高度时, 腔体 301 内的水压足以迫使水 从中心区域 316, 经过头管 315, 然后进入顶部 317, 如箭头 343 所示。过滤后的径流水接着 通过出水管 303 从外壳 300 排出, 如箭头 344 所示。
     在过量的水流发生的情况下, 举例而言, 如果过滤器被阻塞, 或如果流入速率大于 过滤器的容量, 顶部 317 可含一个顶部开孔 318, 它提供一个溢出途径, 使得水直接从腔体 301 流入顶部 317, 如箭头 345 所示。这使得水直接从进水管 302 经过腔体 301, 流到出水管 303, 从而防止腔体 301 溢流。可以理解的是, 在这种情况下, 当未经过滤的水从出水管 303 流出时, 优选发生一次溢流。
     当径流停止时, 水经由出水管 303 排出, 达到一个低于出水管 303 的水平线。水平 面将典型地进一步下降, 例如因为蒸发, 以及通过使用腔体 301 内的一个可选择的疏水孔 360, 使得额外的径流水从腔体排入环境中。在这个实施例中, 支撑体 320 托起主体 310, 以 至于主体 320 能在腔体 301 排水时将水完全排出, 使得不处于使用状态时过滤器能把水排 出。这是有利的, 原因有许多, 比如有助于替换过滤材料, 这在下面将会进行详细描述。应 该注意的是, 有时排水时所述机械 - 吸附和吸附过滤器可能会变干, 典型地, 离子交换过滤
     器中包含亲水的斜发沸石, 因此在系统排掉水之后将趋向于长时间保持湿润。在一场刚刚 发生的雨天中这有助于增加离子交换表面积的有效性, 因为该斜发沸石多孔系统是水饱和 的。
     上述装置具有许多优点。
     举例而言, 该过滤装置可与标准的人孔装置相结合, 使得该过滤装置容易适合 (retro-fitted) 现有的径流排水系统。然而, 这并不是必需的, 该装置可以是任何尺寸, 这 取决于一系列因素, 例如可用于安装的尺寸、 集水区域的尺寸, 等等。
     在一个实施例中, 主体 310 是以可移动的套筒形式存在。这样允许主体 310 从腔 体中移除, 而且一旦过滤材料耗尽即可被替换。 可选择的是, 该过滤材料可在原来的位置处 替换。这可以实现, 举例而言, 通过移动头管 315, 并用真空泵将过滤材料从过滤区域 311、 312、 313 中抽出来实现。接着提供新的过滤材料给过滤区域 311、 312、 313, 以再填满过滤 器。当过滤材料消耗完时, 这有助于减小所述材料阻塞真空泵的可能性。
     还可以理解的是, 外壳 300 的使用, 例如一个深坑, 并不是必需的。因此, 举例而 言, 主体 310 可用作一个纳入现有过滤系统中的套筒。可以理解的是, 在这种情况下, 该套 筒的物理布置可随示出的实施例改变, 允许纳入现有系统中。 通过耗尽的过滤材料可充分地保留从径流水中去除的污染物, 使得这些污染物通 过容易的方式得以处理, 例如在垃圾填埋场, 这些污染物没有散布并引起进一步污染的风 险。加上容易替换过滤材料的能力, 使得该过滤装置的维护廉价。
     因此, 上述装置可提供一个完整的、 单独的套筒过滤系统, 能同时把一系列污染物 作为目标, 所述污染物包括油、 油脂、 营养物 ( 例如硝酸盐和磷酸盐 ), 以及溶解的重金属。 这允许成本有效地处理溶解的重金属, 并达到远低于现在所能达到的排放目标。
     所述装置可与现有的径流水排水系统相结合, 因此可连同现有传统的上游暴雨水 处理系统一起操作, 从而减少过滤器被碎片如树叶、 垃圾或类似物阻塞。 这也允许装置给现 场处理提供解决方案, 且不终结管道解决方案, 例如湿地和生物保留系统, 使得其明显更容 易实施。
     当整个处理单元具有最小的覆盖区域时, 使用一个由外到内的流体流向的圆柱形 主体可提供更有效的处理面积。这反过来允许有效地过滤高流速的径流水。另外, 通过使 用溢流路径, 如果需要可安置过量的流量。
     通过提供低成本的过滤装置, 可容易地将其与现有排水系统相结合, 并将目标指 向一系列不同的污染物, 这允许该装置用于住宅区和工业环境中。
     在一个实施例中, 该装置可提供处理不同大小的径流区域的能力, 这取决于结构。 在需要处理大径流区域的情况下, 许多装置配置可平行操作。 可选择的是, 许多套筒可纳入 一般的外壳中, 例如现有的过滤系统, 从而增加过滤容量。
     装置与现有解决方案是可比较的, 同时达到高水平的性能。 此外, 相比于现有的解 决方案, 持续的维护是最低限度的, 预期的套筒替换需要每隔两年代替每隔 6-12 个月。
     该系统具有将目标指向一系列污染物的能力, 允许该过滤装置用于各种各样的情 况, 以及变化的气候条件。 举例而言, 当径流水包含高含盐量时, 该过滤装置可操作, 这种情 况可发生在例如冬天时盐用于除冰的情况。考虑到这种情况, 除冰盐的存在典型地将结合 在颗粒和胶状物的重金属调动到溶液相中, 这些使用经典的过滤技术是不容易提取出。然
     而, 上述过滤装置的使用使得可溶的重金属离子得以去除, 从而克服了这个问题。
     也可以理解的是, 上述系统也可连同随后的处理过程一起使用, 从而进一步处理 径流水。因此, 被过滤系统处理过的径流水可转移到随后的下游系统中, 例如加氯作用和 / 或紫外消毒水处理系统中, 进行进一步处理。 这可用于将径流水处理到一个水平, 使得在一 个合适的场合重新利用, 例如冲厕所等。在这个实施例中, 上述水处理装置有效地扮演着 预处理的角色, 允许过滤后的径流水提供给一个或更多的后续下游处理过程进行进一步处 理。这使得该过滤系统去除那些在随后的下游过滤系统中无法有效去除的污染物, 从而有 助于确保合适的用于预期用途的水质量。
     本领域技术人员可以理解的是, 许多变化和修改将是显而易见的。所有的对于本 领域技术人员而言是显而易见的此类变化和修改, 应该被考虑在之前描述的广泛显现的本 发明的精神和范围之内。

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1、10申请公布号CN102341353A43申请公布日20120201CN102341353ACN102341353A21申请号201080010227422申请日2010020261/207,01320090205USC02F1/42200601B01D15/00200601B01D27/00200601C02F1/28200601C02F9/02200601B01D29/13200601C02F1/58200601C02F1/62200601B01D36/0020060171申请人GHD私人有限公司地址澳大利亚维多利亚州72发明人康斯坦丁诺斯阿萨纳夏季斯74专利代理机构北京邦信阳专利商标代理。

2、有限公司11012代理人王昭林54发明名称水处理57摘要用于处理径流水的装置,所述装置包括一个用于去除颗粒状和胶状物质的机械吸附过滤器;一个用于去除正离子的离子交换过滤器;和,一个用于至少去除其它可溶性污染物的吸附过滤器。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011090186PCT申请的申请数据PCT/AU2010/0000972010020287PCT申请的公布数据WO2010/088718EN2010081251INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书9页附图2页CN102341367A1/3页21处理径流水的装置,所述装置包括A一个用于去除颗。

3、粒状和胶状物质的机械吸附过滤器;B一个用于去除正离子的离子交换过滤器;和,C一个用于至少去除其它可溶性污染物的吸附过滤器。2根据权利要求1所述的装置,其中所述机械吸附过滤器包括聚丙烯片。3根据权利要求1或权利要求2所述的装置,其中所述机械吸附过滤器用于去除至少一种下述污染物A油;B油脂;C有机颗粒状物质;D无机颗粒状物质;E有机胶状物质;和F无机胶状物质。4根据权利要求13中任一项所述的装置,其中所述离子交换过滤器用于去除重金属。5根据权利要求14中任一项所述的装置,其中所述离子交换过滤器包含一种沸石过滤材料。6根据权利要求5所述的装置,其中所述过滤材料是斜发沸石。7根据权利要求5或权利要求6。

4、所述的装置,其中所述过滤材料包含尺寸大约为13MM的颗粒物。8根据权利要求57中任一项所述的装置,其中所述过滤材料在使用前进行化学调节。9根据权利要求8所述的装置,其中所述化学调节包括将过滤材料暴露于盐溶液中。10根据权利要求9所述的装置,其中所述盐溶液是氯化钠溶液。11根据权利要求110中任一项所述的装置,其中所述离子交换过滤器是用于去除至少一种下述污染物ANH4N;B铜;C锌;D铅;E镍;F镉;G汞;H钒;I铬;J铂;K钯;L铑;和M正离子。权利要求书CN102341353ACN102341367A2/3页312根据权利要求111中任一项所述的装置,其中所述吸附过滤器包含一种红土过滤材料。。

5、13根据权利要求12所述的装置,其中所述吸附过滤材料在使用前被处理用于增加过滤材料的表面积。14根据权利要求113中任一项所述的装置,其中所述吸附过滤器包含一种红土过滤材料。15根据权利要求113中任一项所述的装置,其中所述吸附过滤器是用于去除至少一种下述污染物A砷酸盐;B亚砷酸盐;C重金属;D硝酸盐;E磷酸盐;和F负离子。16根据权利要求115中任一项所述的装置,其中所述装置包括一个含过滤器的主体。17根据权利要求16所述的装置,其中所述主体包括许多限定过滤区域的网格,每个过滤区域含有各自的过滤材料。18根据权利要求17所述的装置,其中所述过滤区域有一个大体上呈环形的形状。19根据权利要求1。

6、8所述的装置,其中所述过滤区域同中心地布置有所述离子交换过滤器和吸附过滤器,放射状地放置在机械吸附过滤器的内部。20根据权利要求19所述的装置,其中所述吸附过滤器放射状地置于所述离子交换过滤器的内部。21根据权利要求1620中的任一项所述的装置,其中所述装置包括一个外壳,该外壳有一个进水口和一个过滤后的水出口,其中所述主体至少连接一个入口和出口,因此滤液水在入口和出口之间流动。22根据权利要求1921中的任一项所述的装置,其中所述主体包括连接出口的顶部,其中在使用时,水流入所述主体,通过过滤器,然后在通过出口流出所述外壳之前,进入顶部。23根据权利要求1921中的任一项所述的装置,其中所述主体。

7、相对于外壳是被支撑起来的,因而允许所述过滤器在未使用时往外排水。24根据权利要求1922中的任一项所述的装置,其中所述外壳包括一个带有可移动盖子的开孔,用于提供通向主体的入口。25根据权利要求24所述的装置,其中所述主体是一个可移动的套筒,允许所述主体通过所述开孔拆下。26根据权利要求24所述的装置,所述开孔允许过滤材料从主体中取出,因而允许重新添加过滤材料。27一种处理径流水的方法,所述方法包括A使用机械吸附过滤器去除颗粒状和胶状物质;权利要求书CN102341353ACN102341367A3/3页4B使用离子交换过滤器去除阳离子;和C使用吸附过滤器至少去除其它的可溶性污染物。28根据权利。

8、要求27所述的方法,其中所述方法包括使用权利要求126中的任一项所述的装置。权利要求书CN102341353ACN102341367A1/9页5水处理技术领域0001本发明涉及一种处理水的方法和装置,尤其涉及一种处理径流水,例如暴雨水,以去除其中的污染物的方法和装置。背景技术0002本说明书中引用的任何在先出版物或从中得到的信息或任何已知的内容,不是,而且不应该被认为是承认或接受或任何形式的建议,以至于在先的出版物或从中得到的信息或已知的内容形成了在本说明书企图涉及的领域的部分公知常识。0003表面径流水是典型的水,例如雨水或暴雨水,它们从如屋顶、地表面等来源流入排水管。由于水在不同表面流动,。

9、往往会携带污染物,例如营养物、重金属、颗粒物和其它碎片,这取决于该表面的特征。0004举例而言,金属屋顶会产生含有同时溶解的、胶状的和颗粒状的重金属污染物;而在交通表面,例如道路、停车场,会导致重金属、油、烃、营养物、丢弃物和其它碎片的存在。耕地可类似地产生含化肥和其它材料的污染物,包括磷酸盐和硝酸盐。0005表面径流典型地流入河流中和暴雨水排水沟,结果导致环境污染,同时也污染饮用水资源。因此有必要在径流水回归环境之前对其进行过滤。0006EP1522525描述了一种处理来自屋顶和道路的雨水的装置。该装置包括一个排水管轴,它具有由多个片段组成的两个间隔板,相隔一定距离安装,形成一个具有被一个隔。

10、离物分开的板的中空区域。该区域中放置了一个离子交换器,用于减少水中的重金属,作为一边封口的单元,离子交换器可通过经过该单元的再生流体而再生。然而,这仅仅提供了去除某些污染物的有限能力,而且还难以维持。0007US2008/0121579描述了一种过滤系统,包括一个外壳,具有底部分、与底部分连接的中间部分和上部分及与上部分连接的盖子;在底部分的沉淀存储区域;在中间部分的分割区域;在上部分中的多孔过滤器;在盖子内的出入舱口;允许暴雨水进入中间室内的进入管;允许过滤后的水从过滤系统排出的出水管;和,作为经过多孔过滤器的通道的中心管。0008该过滤器是一个充当吸收过滤器的多孔混泥土过滤器。过滤器中的孔。

11、用于物理地从水中分离污染物,如烃的污染物和溶解的重金属被过滤器内表面吸收。铁氧化物和氢氧化物包含在混泥土过滤器中,用于促进重金属作为不溶于水的金属氢氧化物和磷酸盐作为磷酸铁的化学沉淀。0009然而,这种解决办法具有许多缺点。首先,该多孔混泥土过滤器通过吸收起作用,因而限制了去除某些污染物如营养物的能力。其次,该系统使用旋风分离器去除颗粒物,得到的沉淀物需要一个操作员定期提取。第三,中雨和大雨期间,接触时间有限导致其表现不佳。最后,胶状和颗粒状的物质会阻塞过滤器,而产生更高的维护费用。0010US7341661A描述了一种吸附过滤系统,用于去除至少一种来自水流的正离子或负离子、复合物或颗粒物。该。

12、系统包括大体上由降雨径流或融雪径流中的至少一种形成的说明书CN102341353ACN102341367A2/9页6水流;与径流相关联的过滤容器,以至于至少部分径流通过过滤容器;和在过滤容器中设置的颗粒状的过滤介质,该过滤介质具有应用于其中的两性物质,其中该两性物质包含一种金属,该金属选自FE、AL、MN或SI中的至少一种。0011然而,这种系统需要涂装颗粒状物质,这就导致过滤材料昂贵,从而大大地增加费用,使得其不适合大规模应用。0012US20070163964描述了用于处理水的组合物,包括一种过滤介质,它具备用在过滤颗粒物和抑制、去除和/或毁灭水中微生物方面的抗微生物剂和杀生物剂的性质。合。

13、适的过滤介质包括与有机硅烷组合物相关联的珍珠岩。尽管如此,这种系统同样需要处理过滤材料,导致该过滤材料昂贵。0013US20080023408描述了一种集水槽,它具有一个含水溶性水处理添加剂的集水槽嵌入物。该嵌入物是由一个多孔外壳制成,该多孔外壳被分割成单个的小袋。每个小袋都有一个开孔,该开孔可重复打开和闭合以重新填充水处理添加剂。相邻的小袋被一条嵌入物材料隔开,目的是允许将该嵌入物切割成希望的长度。该水溶性水处理添加剂可以是壳聚糖。用添加剂处理的水在过滤器中絮凝并去除。这限制了处理不同污染物的能力,而且需要定期的维护以确保水处理添加剂未被耗尽。0014因此,现有的去除径流水中污染物的技术费用。

14、昂贵且商业上不可行。发明内容0015本发明试图大体上克服,或至少改进现存装置中的一点或更多的缺点。0016在第一广泛形式中,本发明试图提供一种处理径流水的装置,所述装置包括0017A一个用于去除颗粒状和胶状物质的机械吸附过滤器;0018B一个用于去除正离子的离子交换过滤器;和0019C一个用于至少去除其它可溶性污染物的吸附过滤器。0020典型地,所述机械吸附过滤器包含聚丙烯片。0021典型地,所述机械吸附过滤器是用于去除至少一种下述污染物0022A油;0023B油脂;0024C有机颗粒状物质;0025D无机颗粒状物质;0026E有机胶状物质;和0027F无机胶状物质。0028典型地,所述离子交。

15、换过滤器是用于去除重金属。0029典型地,所述离子交换过滤器包含一种沸石过滤材料。0030典型地,所述过滤材料是斜发沸石。0031典型地,所述过滤材料包含尺寸大约为13MM的颗粒物。0032典型地,所述过滤材料在使用前进行化学调节。0033典型地,所述化学调节包括将过滤材料暴露于盐溶液中。0034典型地,所述盐溶液是氯化钠溶液。0035典型地,所述离子交换过滤器是用于去除至少一种下述污染物说明书CN102341353ACN102341367A3/9页70036ANH4N;0037B铜;0038C锌;0039D铅;0040E镍;0041F镉;0042G汞;0043H钒;0044I铬;0045J铂。

16、;0046K钯;0047L铑;和0048M正离子。0049典型地,所述吸附过滤器包含一种红土过滤材料。0050典型地,所述红土过滤材料在使用前被处理以增加过滤材料的表面积。0051典型地,所述吸附过滤器是用于去除至少一种下述污染物0052A砷酸盐;0053B亚砷酸盐;0054C重金属;0055D硝酸盐;0056E磷酸盐;和0057F负离子。0058典型地,所述装置包括一个含过滤器的主体。0059典型地,所述主体包括许多限定过滤区域的网格,每个过滤区域含有各自的过滤材料。0060典型地,所述过滤区域有一个大体上呈环形的形状。0061典型地,所述过滤区域同中心地布置有所述离子交换过滤器和吸附过滤器。

17、,放射状地放置在机械吸附过滤器的内部。0062典型地,所述吸附过滤器放射状地置于所述离子交换过滤器的内部。0063典型地,该装置包括一个外壳,该外壳有一个进水的入口和一个提供过滤后的水的出口,其中所述主体至少连接一个入口和出口,因此过滤在入口和出口之间流动的水。0064典型地,所述主体包括连接出口的顶部,其中在使用时,水流入所述主体,通过过滤器,然后在通过出口流出所述外壳之前,进入顶部。0065典型地,所述主体相对于外壳是被支撑起来的,因而允许所述过滤器在未使用时往外排水。0066典型地,所述外壳包括一个带有可移动盖子的开孔,用于提供通向主体的入口。0067典型地,所述主体是一个可移动的套筒,。

18、允许所述主体通过所述开孔拆下。0068典型地,所述开孔允许过滤材料从主体中取出,因而允许重新添加过滤材料。0069在第二广泛的形式中,本发明试图提供一种处理径流水的方法,该方法包括说明书CN102341353ACN102341367A4/9页80070A使用机械吸附过滤器去除颗粒状和胶状物质;0071B使用离子交换过滤器去除阳离子;和0072C使用吸附过滤器至少去除其它的可溶性污染物。0073本发明第二广泛形式可使用根据本发明第一广泛形式所述的装置实施。附图说明0074现将参考附图对本发明的一个实施例进行描述,其中0075图1表示用于处理径流水的系统的一个实施例的原理图;0076图2表示径流水。

19、处理工艺的流程图;0077图3A表示径流水处理系统的第二个实施例的侧视原理图;和,0078图3B表示图3A装置的平面原理图。具体实施方式0079现参考附图1,对表面径流水处理装置的一个实施例进行描述。0080在该实施例中,所述装置包括机械吸附过滤器100、离子交换过滤器110和吸附过滤器120,与进水管130和出水管140相连接。使用时,径流水通过进水管130进入,依次流经机械吸附、离子交换和吸附过滤器100、110、120,允许通过出水管140提供过滤后的水。0081所述装置也可包括或连接至一个可选的预过滤器150,用于预过滤通过预过滤器进水管160进入的径流水。然而,这并不是必需的,而且可。

20、使用任何合适的配置。例如,所述过滤装置,尤其是提供所述机械吸附、离子交换和吸附过滤器100、110、120作为存在的过滤系统的部分,该过滤系统具有过滤总悬浮固体TOTALSUSPENDEDSOLID,TSS的能力。因此,可以理解的是,本设计适用于与目标为TSS的和/或过滤单元分隔开或在所述过滤单元中。0082若在现存的过滤系统中使用,该过滤装置典型地装配以适合该过滤系统的流体性质,因而确保适当地过滤径流水。类似地,若与过滤系统分隔开使用,基于得到径流水的区域的特征将该过滤装置典型地装配以提供充分地过滤。0083现在将参考图1和图2,描述使用上述装置处理径流水的一个实施例过程。0084在步骤20。

21、0中,径流水可选地使用预过滤器150进行预过滤,之后进入机械吸附过滤器100。该预过滤器可用于降低浊度和/或去除大尺寸的污染物,例如碎片、树叶、垃圾或其它悬浮固体SS。可使用任何合适的预过滤器,且在一个实施例中这是金属丝网过滤器形式。可选择的是,在一个实施例中,要求该预过滤系统的SS去除率高达70,这种情况能用在总污染物陷阱等。0085在步骤210中,径流水通过过滤器100使用不同的机制,例如筛分、体积排阻和吸附过滤。该机械吸附过滤器典型地用于过滤颗粒状、胶状污染物和油与油脂,等等,以防堵塞后续的下游离子交换和吸附过滤器110、120。在一个实施例中,所述机械吸附过滤器100包括聚丙烯片等,下。

22、面将进行更详细的描述。0086在步骤220中,所述离子交换过滤器110过滤径流水,以去除典型地分布在溶解相中的正离子,包括营养物,例如氨氮NH4N,和重金属污染物,如锌、铜、铅、镍、镉、铬、铂、说明书CN102341353ACN102341367A5/9页9钯、钒、铑等。在一个实施例中,该离子交换过滤器110包含一种天然的沸石材料,例如斜发沸石等。0087需要注意的是,在一些经典的过滤系统中,比如上面所描述的,营养物比如氨氮没有被去除。结果是,氨氮典型地被氧化成通常更难去除的硝酸盐。通过使用离子交换过滤器,例如基于沸石的过滤器,在氨氮被氧化之前这就被成功去除,因而最大程度地增大了去除此类营养物。

23、的几率。此外,与重金属相比,所述沸石对氨具有更高的亲和力,因而确保了充分的营养物过滤,这对减少环境污染物特别重要。0088在步骤230中,所述吸附过滤器120过滤径流水,以去除负离子重金属,例如以砷酸盐和亚砷酸盐形式存在的砷,和营养物,比如硝酸盐、磷酸盐,等等。此外,该吸附过滤器120具有去除未被离子交换过滤器110完全去除的重金属例如锌或铜的能力,因而增强了系统的总体能力。该吸附过滤器典型地包含一种过滤材料,例如红土,或其它类似材料。另外,和/或可选择的是,该吸附过滤器可包含铝氧化物和/或褐煤,这两者都适合于去除如锌和铜这样的重金属。0089可以理解的是,离子交换和吸附过滤器的顺序是可逆的,。

24、这取决于优选的安装方式。然而,典型地,该离子交换和吸附过滤器置于所述机械吸附过滤器的下游,以允许在通过离子交换和吸附过滤器过滤之前,从径流水中去除污染物如油和油脂。这有助于维持离子交换和吸附过滤器的使用寿命和过滤能力。0090上述的方法允许廉价、简易地处理径流水,从而使得由径流引起的污染程度下降。合适的过滤材料的选择性允许处理过程的实施比使用现有的技术更廉价,因此使得该过程在商业上可行,也确保了宽范围污染物的过滤。0091举例而言,沸石是具有微孔结构的水合铝硅酸盐矿物质,以化学式M2/NAL2O3YSIO2WH2O为代表,0092其中,Y是210;0093N是阳离子的化合价;0094W表示在该。

25、结构的孔中的含水量。0095在结构上,沸石是复合的无机晶体聚合物,基于无限延展的三个空间的、四个连接的ALO4和SIO4四面体框架,相互之间通过共享氧离子连接。由于每个SIO4四面体带有一个净负电荷,沸石典型地天然地包括正价的可交换离子,例如嵌入微孔结构中的钠NA、K、CA2和MG2离子。0096使用时,当包含重金属离子例如锌、钙等的径流水通过该结构时,沸石中可交换的离子在离子交换过程中被更多的正离子取代。这导致污染物离子的去除,同时留下包含基于无害金属的溶液的径流水。0097实际上,沸石比如斜发沸石是天然存在的,并且可在很多区域使用露天采矿技术开采。因此,沸石,和特别是斜发沸石,廉价易得,从。

26、而使得将其在离子交换过滤器中用作过滤材料切实可行。0098典型地,沸石作为大岩石开采,而大岩石用于过滤器中并不合适。因此,沸石材料典型地被压碎或研磨成更小的、具有理想颗粒直径如13MM之间的碎片。这增加了有效表面积,从而强化了过滤过程;并且减小了相邻碎片之间的空隙,从而确保通过的径流水的充分过滤。研磨过程产生的灰尘会阻塞斜发沸石的孔,由于减少了有效的离子交换表面,说明书CN102341353ACN102341367A6/9页10导致更低的吸附能力。同时用水冲洗能减少这种阻塞,典型地,单独用水冲洗无法去除被阻塞的孔中的所有粉尘。0099因此,在一个实施例中,被压碎的沸石的有效性可使用化学调节而增。

27、强,其包括将沸石暴露在高浓度的含盐水溶液中。这可以通过在氯化钠溶液中冲洗这些磨碎的沸石而实现。高浓度的NA离子使得其它现有离子,例如更多正离子钙CA2得以替换,从而通过改变材料的表面电荷而最大限度地扩大离子交换过程的有效性。0100在任何情况下,由于化学处理可容易地、廉价地进行,这允许斜发沸石和其它沸石的有效性得以增加,从而进一步改善它们的效果。0101在沸石过滤器中使用离子交换不适用于去除负离子和某些可溶性污染物。因此,提供一种基于红土的吸附过滤器。0102红土是通过沥滤和浓缩基于二氧化硅岩石中的铝和铁氧化物而形成的。典型地,红土包含矿物质,例如高岭石、针铁矿、赤铁矿和三水铝矿,因此包含不同。

28、比例的SIO2AL2O3FE2O3。红土可包括柔软多孔性材料,还有坚硬、致密的岩石,这取决于母岩的性质和已经发生的天气状况。0103多孔红土具有高表面积,使用时污染物附着在红土的表面,嵌入其中。过滤能力因此直接地与红土的表面积相关联。因此,优选多孔红土,且可通过用001MHNO3处理红土增加其比表面积,从而增强其吸收能力。0104同样,可以理解的是,红土是天然存在的,也廉价易得,这使得其适用于上述过程。0105所述吸附过滤器可选择性地包括过滤材料,例如铝氧化物或褐煤,用于额外去除重金属,如锌或铜。在一个实施例中,用铝氧化物或褐煤取代红土,因而增强了该系统去除重金属的能力,这是以有能力去除营养物。

29、如磷酸盐和硝酸盐为代价。这种结构因此也特别适用于典型地不含高营养物含量的工业废水径流等。0106可选择的是,在径流水同时包含高浓度的营养物和重金属的情况下,所述吸附过滤器可包含红石和铝氧化物和/或褐煤的组合物。这可同时成功去除营养物和重金属。0107铝氧化物作为一种来自铝土矿行业的产物可容易获得,同时褐煤也容易获得。因此,这使得铝氧化物和褐煤同时廉价易得,适用于上述过程。0108可以理解的是,红土、铝氧化物和/或褐煤应该典型地以直径在13MM区域内的特殊形式提供,原因和以上关于斜发沸石的讨论类似。0109所述机械吸附过滤器典型地包括聚丙烯片,它的材料性质适合机械地过滤小颗粒,例如有机的或无机的。

30、胶状和颗粒状物质。外部聚丙烯过滤器的使用使得内部斜发沸石和红土颗粒的孔免遭由于油、油脂和胶状颗粒造成的堵塞。聚丙烯片也是廉价易得的,这使得它尤其适用于该过滤器装置。0110通过使用预过滤器去除更大的碎片例如树叶、垃圾等,可进一步地减少堵塞的发生。在某些情况下,这并不需要,尽管减少下游的堵塞能显著延伸其寿命并改善过滤过程的效能,从而这能使得预过滤器的使用有益。该过滤器可用金属丝网等搭建而成,在一个实施例中,该预过滤器可成为现有过滤系统的一部分,该现有系统是通过过滤装置得以加强的。0111鉴于以上实施例中所讨论的过滤材料廉价易得,这允许低成本的径流水处理,反过来使得径流水的处理切实可行。说明书CN。

31、102341353ACN102341367A7/9页110112现参考图3A和图3B,更详细地描述一个实施例装置。0113在该实施例中,所述装置包括一个限定了一个腔体301的外壳300。所述外壳300包括一个进水管302、一个出水管303和一个可移动的盖子304,安装在开孔305上以提供进入腔体301的通道。在一个实施例中,该外壳300是以地下坑的形式存在,内衬一种合适的材料,例如混凝土、玻璃纤维、PE聚乙烯等,该开孔305是一个人孔,以便为进入腔体301提供通道。0114在外壳300的内部提供有一个含有过滤器的主体310。在这个实施例中,所述主体以圆柱形存在,直径小于开孔305,从而方便主体。

32、310从外壳300中移除,尽管这并不是必需的。0115在这个实施例中,所述过滤器同心排列着环形过滤区域311、312、313,由各自的网状物314限定,该网状物可以由金属丝、PE等制成。过滤区域的相对尺寸,尤其是高度、内外直径的选择都是基于因素的结合,所述因素为例如理想的过滤容量、集水区的特征、当地的气候条件、可能的污染物的性质,等等。因此,举例而言,如果预期有一个高容积的径流,那么就将使用一种大容积的过滤材料。此外,如果一些污染物特别难过滤,那么该区域的厚度可增加,以便当水流通过时有效地增加其过滤量。0116在这个实施例中,外部过滤区域311含聚丙烯片以形成机械吸附过滤器100;中间过滤区域。

33、312含斜发沸石以形成离子交换过滤器110;内部过滤区域313含红土以提供吸附过滤器120。正如之前所讨论的,离子交换和吸附过滤器110、120的顺序可逆。提供头管315,从中心区域316向内部过滤区域313的里面延伸,进入顺序连接出水管303的顶部317。0117使用时,外壳300与径流排水管连接,典型地,该排水管引导径流水从一个或更多的源头流入河流、暴雨水排水管等的一个排放点。当径流水产生时,例如在下雨或暴风雨事件中,径流水沿着进水管302流动,如箭头340所示,接着进入腔体301,如箭头341所示。由于水流入腔体301,水平面上涨,同时水流经过滤区域311、312、313中的过滤材料,进。

34、入中心区域316,如箭头342所示。结果,中心区域316含有过滤后的水。0118当水平面330上升至一个超过头管315的高度时,腔体301内的水压足以迫使水从中心区域316,经过头管315,然后进入顶部317,如箭头343所示。过滤后的径流水接着通过出水管303从外壳300排出,如箭头344所示。0119在过量的水流发生的情况下,举例而言,如果过滤器被阻塞,或如果流入速率大于过滤器的容量,顶部317可含一个顶部开孔318,它提供一个溢出途径,使得水直接从腔体301流入顶部317,如箭头345所示。这使得水直接从进水管302经过腔体301,流到出水管303,从而防止腔体301溢流。可以理解的是,。

35、在这种情况下,当未经过滤的水从出水管303流出时,优选发生一次溢流。0120当径流停止时,水经由出水管303排出,达到一个低于出水管303的水平线。水平面将典型地进一步下降,例如因为蒸发,以及通过使用腔体301内的一个可选择的疏水孔360,使得额外的径流水从腔体排入环境中。在这个实施例中,支撑体320托起主体310,以至于主体320能在腔体301排水时将水完全排出,使得不处于使用状态时过滤器能把水排出。这是有利的,原因有许多,比如有助于替换过滤材料,这在下面将会进行详细描述。应该注意的是,有时排水时所述机械吸附和吸附过滤器可能会变干,典型地,离子交换过滤说明书CN102341353ACN102。

36、341367A8/9页12器中包含亲水的斜发沸石,因此在系统排掉水之后将趋向于长时间保持湿润。在一场刚刚发生的雨天中这有助于增加离子交换表面积的有效性,因为该斜发沸石多孔系统是水饱和的。0121上述装置具有许多优点。0122举例而言,该过滤装置可与标准的人孔装置相结合,使得该过滤装置容易适合RETROFITTED现有的径流排水系统。然而,这并不是必需的,该装置可以是任何尺寸,这取决于一系列因素,例如可用于安装的尺寸、集水区域的尺寸,等等。0123在一个实施例中,主体310是以可移动的套筒形式存在。这样允许主体310从腔体中移除,而且一旦过滤材料耗尽即可被替换。可选择的是,该过滤材料可在原来的位。

37、置处替换。这可以实现,举例而言,通过移动头管315,并用真空泵将过滤材料从过滤区域311、312、313中抽出来实现。接着提供新的过滤材料给过滤区域311、312、313,以再填满过滤器。当过滤材料消耗完时,这有助于减小所述材料阻塞真空泵的可能性。0124还可以理解的是,外壳300的使用,例如一个深坑,并不是必需的。因此,举例而言,主体310可用作一个纳入现有过滤系统中的套筒。可以理解的是,在这种情况下,该套筒的物理布置可随示出的实施例改变,允许纳入现有系统中。0125通过耗尽的过滤材料可充分地保留从径流水中去除的污染物,使得这些污染物通过容易的方式得以处理,例如在垃圾填埋场,这些污染物没有散。

38、布并引起进一步污染的风险。加上容易替换过滤材料的能力,使得该过滤装置的维护廉价。0126因此,上述装置可提供一个完整的、单独的套筒过滤系统,能同时把一系列污染物作为目标,所述污染物包括油、油脂、营养物例如硝酸盐和磷酸盐,以及溶解的重金属。这允许成本有效地处理溶解的重金属,并达到远低于现在所能达到的排放目标。0127所述装置可与现有的径流水排水系统相结合,因此可连同现有传统的上游暴雨水处理系统一起操作,从而减少过滤器被碎片如树叶、垃圾或类似物阻塞。这也允许装置给现场处理提供解决方案,且不终结管道解决方案,例如湿地和生物保留系统,使得其明显更容易实施。0128当整个处理单元具有最小的覆盖区域时,使。

39、用一个由外到内的流体流向的圆柱形主体可提供更有效的处理面积。这反过来允许有效地过滤高流速的径流水。另外,通过使用溢流路径,如果需要可安置过量的流量。0129通过提供低成本的过滤装置,可容易地将其与现有排水系统相结合,并将目标指向一系列不同的污染物,这允许该装置用于住宅区和工业环境中。0130在一个实施例中,该装置可提供处理不同大小的径流区域的能力,这取决于结构。在需要处理大径流区域的情况下,许多装置配置可平行操作。可选择的是,许多套筒可纳入一般的外壳中,例如现有的过滤系统,从而增加过滤容量。0131装置与现有解决方案是可比较的,同时达到高水平的性能。此外,相比于现有的解决方案,持续的维护是最低。

40、限度的,预期的套筒替换需要每隔两年代替每隔612个月。0132该系统具有将目标指向一系列污染物的能力,允许该过滤装置用于各种各样的情况,以及变化的气候条件。举例而言,当径流水包含高含盐量时,该过滤装置可操作,这种情况可发生在例如冬天时盐用于除冰的情况。考虑到这种情况,除冰盐的存在典型地将结合在颗粒和胶状物的重金属调动到溶液相中,这些使用经典的过滤技术是不容易提取出。然说明书CN102341353ACN102341367A9/9页13而,上述过滤装置的使用使得可溶的重金属离子得以去除,从而克服了这个问题。0133也可以理解的是,上述系统也可连同随后的处理过程一起使用,从而进一步处理径流水。因此,。

41、被过滤系统处理过的径流水可转移到随后的下游系统中,例如加氯作用和/或紫外消毒水处理系统中,进行进一步处理。这可用于将径流水处理到一个水平,使得在一个合适的场合重新利用,例如冲厕所等。在这个实施例中,上述水处理装置有效地扮演着预处理的角色,允许过滤后的径流水提供给一个或更多的后续下游处理过程进行进一步处理。这使得该过滤系统去除那些在随后的下游过滤系统中无法有效去除的污染物,从而有助于确保合适的用于预期用途的水质量。0134本领域技术人员可以理解的是,许多变化和修改将是显而易见的。所有的对于本领域技术人员而言是显而易见的此类变化和修改,应该被考虑在之前描述的广泛显现的本发明的精神和范围之内。说明书CN102341353ACN102341367A1/2页14图1图2说明书附图CN102341353ACN102341367A2/2页15图3A图3B说明书附图CN102341353A。

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