專利名稱：通過太陽能中的紫外線輻射的水消毒的制作方法
通過太陽能中的紫外線輻射的水消毒本發(fā)明涉及通過經(jīng)由太陽能由紫外線輻射把不需要的或者不期望的固體粒子或者溶解的固體從水中過濾出和/或處理水以消毒該水或者殺死水中的細菌的水的處理?；瘜W(xué)地處理水以殺死水中的寄生蟲和細菌是眾所周知的。使用實用的紫外線輻射來處理水以殺死水中的寄生蟲和細菌也是已知的。用被包含在太陽能中的紫外線輻射來處理被容納在透明的或者半透明的瓶子中的水也是已知的。這種太陽能通過UV波長作用在水中的病原體上以開始光化學(xué)反應(yīng)，該光化學(xué)反應(yīng)以水中的細菌的DNA為目標(biāo)。這些已知的系統(tǒng)中的每個都具有某些缺點。處理化學(xué)藥品的添加可能是昂貴的 ，化學(xué)藥品可能不是總是能夠得到的，并且此外，化學(xué)藥品有效用地殘留在水中。使用人造的紫外輻射源不是總是可行的，并且不管怎樣仍然存在對有效處理體制的需要。使用太陽輻射不需要燃料或者化學(xué)藥品，將成本減到最小，但是要求漫長的太陽能輻照時間。而且，沒有有效的用于處理水中的不期望的固體(溶解的或者非溶解的)的結(jié)構(gòu)。經(jīng)常期望的是，預(yù)處理被供給到其它裝置的水，使得溶解的和懸浮的固體將不會損害這種裝置。不限制這個方面，這種裝置可以包括用于家用和商用應(yīng)用的熱水加熱裝置。此外通過太陽能的使用對瓶子中的細菌和其它病原體的處理對于固體(溶解的或者非溶解的)的去除沒有作用，并且這種處理不是連續(xù)的或者半連續(xù)的處理過程。本發(fā)明的目的是提供一種處理水以殺死或者最小化水中的細菌和其它病原體的改進的方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個優(yōu)選的方面是提供一種如前述的能夠在連續(xù)的或者半連續(xù)的基礎(chǔ)上運行的方法和設(shè)備。又一優(yōu)選的目的是提供一種如前述的也能夠去除在正被處理的水中的溶解的或者懸浮的固體的方法和設(shè)備。因此，本發(fā)明提供了太陽能水處理設(shè)備，該太陽能水處理設(shè)備用于使在被供給到所述設(shè)備的處理水中的細菌和其它病原體減最小化，所述設(shè)備包括金屬表面，通過供應(yīng)裝置在一個端部區(qū)域處接收所述處理水，以便水沿所述金屬表面以薄表面流的方式流動；透明的或者半透明的太陽能傳輸面板，所述太陽能傳輸面板跨越所述處理水在所述金屬表面上流動的區(qū)域而在上方與所述金屬表面隔開并且鄰近所述金屬表面；水收集裝置，用于在所述處理水沿著所述金屬表面流過之后在所述金屬表面的相對端部區(qū)域處收集所述處理水，所述處理水以至少O. I升/平方米/分鐘的流速流過所述金屬表面。一個優(yōu)選實施例中，處理水在所述金屬表面的流速在O. I到2升/平方米/分鐘之間。適宜地，處理水在所述金屬表面的流速在O. 5到0.8升/平方米/分鐘之間。優(yōu)選地，金屬表面從所述一個端部區(qū)域到所述相對端部區(qū)域具有2度到20度之間的傾斜角。典型地，傾斜角在5度到10度之間。通常期望的是保持慢的流速，以使水的溫度提高到一水平，在該水平下，在水到達相對端部區(qū)域準(zhǔn)備排出的時間中細菌或者其它的病原體將被滅殺?！獋€特別優(yōu)選實施例中，金屬表面是金屬箔盤的面向上方的基表面，金屬箔盤是鋁箔盤或鋁合金金屬箔盤。金屬表面被容納在處理室內(nèi)，所述處理室在上側(cè)由所述太陽能傳輸面板界定并且在下側(cè)由第二板界定，所述第二板在下方與所述金屬表面的下面隔開但是鄰近所述金屬表面的下面。前述的面板可以由塑性材料的柔性板形成，所述塑性材料的柔性板在它們的邊緣處由剛性框架元件容納，框架元件還支撐所述金屬表面。適宜地，金屬表面具有親水性的表面。典型地，這可以通過被形成在鋁表面或者鋁合金表面上的氧化物層實現(xiàn)。在又一優(yōu)選實施例中，在金屬表面上設(shè)置多孔的可移除過濾層，并且過濾層的上邊緣鄰近所述金屬表面的處理水供應(yīng)裝置，所述過濾層具有與所述水收集裝置隔開的下邊緣?？梢瞥^濾層可以覆蓋直到金屬表面的100%，但是優(yōu)選地20%到80%。如果期望的是最小化或者殺滅細菌或者其它病原體，過濾層與收集裝置隔開一定距離而終止，因此金屬表面的鄰近收集裝置的部分將沒有過濾層。如果主要期望的是去除固體(溶解的或者懸浮的)，則過濾層可以延伸到緊鄰近收集裝置的位置。在優(yōu)選實施例中，可移除過濾層由可生物降解的過濾材料形成。這種可生物降解的過濾材料可以是基于纖維素的材料。在再一實施例中，設(shè)備可以包括傳感器裝置，以在處理水從設(shè)備排出之后立即檢測處理水的特征。適宜地，被檢測的特征可以包括溫度、溶解的固體、懸浮的固體、細菌或者其它病原體中的任何一個或者多個。 適宜地，兩個或者更多個如前文描述的這種設(shè)備可以被以串聯(lián)流動布置的方式設(shè)置，從而從第一所述太陽能處理設(shè)備收集的處理水可以被輸送到第二所述太陽能處理設(shè)備的金屬表面的所述一個端部區(qū)域。適宜地，在由收集裝置或者由在串聯(lián)的處理設(shè)備中的最后一個所述收集裝置收集的處理水中的細菌和/病原體被殺滅?，F(xiàn)在將參考附圖
描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的太陽能處理設(shè)備的下端部的部分橫截面圖；以及圖2是在根據(jù)圖I的設(shè)備中的或者使用兩個或者更多個這種設(shè)備的多個可能的優(yōu)選流動設(shè)置的示意圖。根據(jù)被示出在圖I中的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，處理設(shè)備10具有剛性的周邊框架11，周邊框架由相對的端部框架元件12和相對的側(cè)部框架元件13制成?？蚣茉?2、13在轉(zhuǎn)角處被連接以整體上為矩形的框架11。圖I示出了經(jīng)過處理設(shè)備10的下端部的縱向截面，該縱向截面示出了下端部框架元件12和側(cè)部框架元件13。周邊框架11承載半透明或者透明上部柔性塑性材料面板14和可以是透明的、半透明的或者不透明的下部柔性塑性材料板15。柔性面板14、15與周邊框架11 一起限定了容納處理元件17的處理室16，如下文進一步描述的一樣。柔性面板14、15被通過與在面板14、15的邊緣上預(yù)先形成的折疊部19接合的細長夾持元件18而固定到周邊框架11上，并且夾持元件18被接合在框架元件12、13中的凹槽20中。夾持元件18可以包括與柔性面板14、15的外表面接合的密封件23，比如O形密封圈。夾持元件18上的細長突出部21與在凹槽20的內(nèi)部表面上的向內(nèi)定向的突出部22接合，從而夾持元件18的位置在凹槽20中是可調(diào)的，以拉伸柔性面板14、15，使得在使用中它們是繃緊穿過用于限定處理室16的內(nèi)部空間。上面限定的結(jié)構(gòu)可以如在2009年11月18日申請的澳大利亞臨時專利申請第2009905616號中公開的和在2010年9月23日申請的澳大利亞臨時專利申請第2010904294號中公開的結(jié)構(gòu)。來自于這些申請的相關(guān)的主題通過該引用而并入本說明書中。處理元件17可以被法蘭或者其它部件支撐在室16內(nèi)，所述其它部件被支撐在與框架元件12、13整體地形成的法蘭24上或者被法蘭24支撐。處理元件17可以適宜地具有的基壁25、側(cè)壁33和上端壁(未示出)，整體上呈盤狀結(jié)構(gòu)。元件17也可以被與框架元件12、13接合并且位于基壁25下方的橫桿和/或縱向桿(未示出)支撐。適宜地，處理元件17可以由金屬箔形成，比如鋁箔或者鋁合金箔。優(yōu)選地，基壁25的下端部26沒有直立的壁并且終止于位于收集管28內(nèi)的邊緣27中，收集管被安裝在側(cè)部框架元件13中，收集管的一端至少延伸穿過框架元件13以從設(shè)備10排出處理水34。這樣，在基壁25的上表面上向下流動的所有處理水被收集并且被從設(shè)備10排出。適宜地，元件29在收集管28中夾持基壁25的下端部26，元件29包括通過垂直壁32間隔形成的上壁30和下壁31。
在優(yōu)選的設(shè)置中，輸送管37、導(dǎo)管或類似物延伸到處理元件17的基壁25的上端部以穿過基壁25的上端部分布處理水，以允許它被分布得盡可能薄和均勻地穿過基壁25的面向上方的表面而在壁25上向下流動。設(shè)備10可以是以角度α傾斜的，以便允許水在表面上向下流動同時被穿過由透明的或者半透明的塑性面板或者薄板14形成的上壁14的太陽能作用。角度α可以是在2度和20度之間，優(yōu)選地在5度和10度之間。這個操作使用太陽能中的UV輻射處理水，以殺死水中的細菌和病原體。優(yōu)選地，水的溫度被所施加的太陽能提高到至少30攝氏度，并且優(yōu)選地在30攝氏度至60攝氏度的范圍內(nèi)。30攝氏度或者更高的溫度可以允許溶解的鹽(比如碳酸鈣)的沉淀。被處理的水的溫度將取決于比如大氣條件(即被施加的太陽能的水平)的因素、處理設(shè)備的傾斜角和長度。這可以通過改變壁25的傾斜角而被改變，壁25的傾斜角優(yōu)選地能夠通過調(diào)節(jié)設(shè)備10的框架11的傾斜角度調(diào)節(jié)。上文描述的類型的處理盤可以具有3米長乘I米寬的量級，提供大約3平方米的處理面積。根據(jù)大氣溫度和所施加的太陽能，處理水流速可以具有O. I至2升/平方米/分鐘的量級。適宜地，盤的基壁可以具有親水性的表面，以便允許處理水在其上均勻地散布。如果盤由鋁箔或者鋁合金箔材料形成，這可以通過氧化鋁層實現(xiàn)。其它的親水性的表面處理可以被應(yīng)用到壁25的上表面。如果處理水具有適當(dāng)高水平的懸浮固體，則還期望的是，在金屬箔盤17的基壁25的至少上表面上提供過濾材料層35。過濾材料35可以由可生物降解的材料形成，例如多孔的但是將收集并且容留被包含在水中的固體的基于纖維素的材料。最后過濾材料層35可以變得被塞滿固體材料并且然后可以被移除，丟棄和更換新的過濾材料層35。在另一可能的實施例中，過濾材料層35可以由多孔的織物材料形成，優(yōu)選地由對于處理水是親水性的非編織織物材料形成。織物材料可以是50%纖維膠和聚酯或者聚丙烯的混合物(或者可替換地，100%纖維膠)。它可以具有50gm/m2的重量。在另一優(yōu)選實施例中，過濾材料層可以包括被合理地均勻地分布在材料的區(qū)域上的金屬。在一個特定的設(shè)置中，如前述的兩個織物材料層與分散于該兩層之間的金屬一起使用。典型地，金屬可以是以網(wǎng)的形式的抗腐蝕金屬。金屬可以是鋁、銅、不銹鋼或者其合金中的任意一種。優(yōu)選地，用于處理后的水34的收集裝置28鄰近于處理盤的下端部設(shè)置。如果過濾材料層被使用，優(yōu)選的是它的下端部設(shè)置在收集裝置的上方間隔。適宜地，過濾材料層可以覆蓋處理盤17的基壁25的20%到80%。但是，如果設(shè)備10的主要目的是濾除處理水中的懸浮的或者溶解的固體，則過濾材料層可以延伸完全覆蓋基壁25的上表面。現(xiàn)在可以參考附圖中的圖2，其中兩個相似的處理設(shè)備10、10'被以串聯(lián)流動設(shè)置的方式提供。在這個實施例中，處理水通過輸送管37經(jīng)過入口閥設(shè)備38供給到處理表面25的上端部。處理水在表面25的下端部處被收集在排出管28中，并且通過傳感器39被檢測。傳感器39可以檢測排出水34的期望特征，期望特征可以是作為病原體/細菌殺滅的指示的溫度、或者可以是一些其它的特征，比如固體含量、病原體/細菌含量等。如果被檢測的特征的檢測到的水平滿足所要求的水平，則閥設(shè)備40被設(shè)置成經(jīng)過供應(yīng)管線41排出水到達終端用戶。如果檢測到的水平不令人滿意，水可以經(jīng)過閥設(shè)備40、泵設(shè)備42再循環(huán)到入口閥設(shè)備38以被經(jīng)過設(shè)備10再循環(huán)。在另一可替換的設(shè)置中，閥設(shè)備43可以引導(dǎo)處理水經(jīng)過入口通道44到達第二處理設(shè)備10'中。處理設(shè)備10'適宜地被構(gòu)建為與第一設(shè)備10相同。
當(dāng)然，將認(rèn)識到，在整體上在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可對上文描述的優(yōu)選的設(shè)備多種變型。
權(quán)利要求
1.太陽能水處理設(shè)備，用于使被供給到所述設(shè)備的處理水中的細菌和其它病原體最小化，所述設(shè)備包括金屬表面，通過供應(yīng)裝置在一個端部區(qū)域處接收所述處理水，以便水沿所述金屬表面以薄表面流的方式流動；透明的或者半透明的太陽能傳輸面板，所述太陽能傳輸面板跨越所述處理水在所述金屬表面上流動的區(qū)域而在上方與所述金屬表面隔開并且鄰近所述金屬表面；水收集裝置，用于在所述處理水沿著所述金屬表面流過之后在所述金屬表面的相對端部區(qū)域處收集所述處理水，所述處理水以至少O. I升/平方米/分鐘的流速流過所述金屬表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述處理水在所述金屬表面的流速在O.I到2升/平方米/分鐘之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述處理水在所述金屬表面的流速在O.5到O. 8升/平方米/分鐘之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述金屬表面從所述一個端部區(qū)域到所述相對端部區(qū)域具有2度到20度之間的傾斜角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述傾斜角在5度到10度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述金屬表面是金屬箔盤的面向上方的基表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述金屬箔盤是鋁金屬箔盤或鋁合金金屬箔盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述金屬表面被容納在處理室內(nèi)，所述處理室在上側(cè)由所述太陽能傳輸面板界定并且在下側(cè)由第二板界定，所述第二板在下方與所述金屬表面的下面隔開但是鄰近所述金屬表面的下面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述面板由塑性材料的柔性板形成，所述塑性材料的柔性板在它們的邊緣處由剛性框架元件容納，所述框架元件還支撐所述金屬表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述金屬表面是親水性的表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項的太陽能水處理設(shè)備，其中，在所述金屬表面上設(shè)置多孔的可移除過濾層，并且所述過濾層的上邊緣鄰近所述金屬表面的處理水供應(yīng)裝置，所述過濾層具有與所述水收集裝置隔開的下邊緣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述可移除過濾層覆蓋所述金屬表面的20%至Ij 80%ο
13.根據(jù)權(quán)利要求11的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述可移除過濾層基本上覆蓋所述金屬表面的全部。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或者權(quán)利要求12所述的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述可移除過濾層由可生物降解的過濾材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述可生物降解的過濾材料是基于纖維素的材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項的太陽能水處理設(shè)備，包括傳感器裝置，所述傳感器裝置用于在所述處理水從所述設(shè)備排出后立即檢測所述處理水的特征。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的太陽能水處理設(shè)備，其中，所述特征包括溫度、溶解的固體、懸浮的固體、細菌或者病原體中的任意一個或多個。
18.太陽能處理裝置，包括至少第一和第二根據(jù)權(quán)利要求I至17中任一項所述的太陽能水處理設(shè)備，從所述第一太陽能處理設(shè)備收集的處理水被輸送到所述第二太陽能處理設(shè)備的所述金屬表面的所述一個端部區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至18中任一項的太陽能水處理設(shè)備，其中，在由所述收集裝置或者由在串聯(lián)的所述處理設(shè)備中的最后一個所述收集裝置收集的處理水中的細菌和/或病原體被殺滅。
全文摘要
本說明書公開了一種太陽能水處理設(shè)備(10)，用于使在被供給到所述設(shè)備(10)的處理水中的細菌和其它病原體減最小化，所述設(shè)備具有傾斜的金屬表面(25)，用于通過供給管(37)在金屬表面(25)的上端部接收處理水(34)以在金屬表面上以薄表面流向下流動；透明的或者半透明的太陽能傳輸面板(14)，被在上方與金屬表面(25)隔開并且鄰近金屬表面，從而太陽能穿過并到達金屬表面(25)上的水中；以及水收集裝置(28)，位于金屬表面(25)的下端部區(qū)域處，當(dāng)處理水在金屬表面上流過之后收集處理水，處理水(34)以0.1到2升/平方米/分鐘之間的流速流過金屬表面(25)。
文檔編號C02F1/30GK102639447SQ201080054702
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者彼得·約翰斯通 申請人:第一綠色園林私人公司