[發明專利]水凈化裝置和方法

無效

• 申請號: 201080013612.4
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN102361822A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 弗雷德里威廉·米勒
• 申請（專利權）人: 弗雷德里威廉·米勒
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/12
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

發明背景

1.發明領域

本申請要求于2009年4月1日提交的澳大利亞臨時專利申請第 2009901343號的優先權，且該臨時專利申請在此各自地通過引用整體并 入。

本發明涉及水的凈化。更具體地說，在此公開的裝置涉及用于通過熱 和蒸餾來凈化水的易使用的裝置和方法，其通常是模塊化的構造，且通過 堆疊式模塊化蒸發器的應用提升效率，使得每個蒸發器依次地由最下方蒸 發器向上堆疊，以借助通過提供獨特的煙囪系統從下方蒸發器傳遞熱來提 升效率。

2.已有技術

正如世界衛生組織貼切地描述的，凈水是基本的人權，且沒有它社會 將消亡和滅亡。另外注意的是，超過十億的人沒有用于飲用且衛生的淡水 的可靠供應。隨著人口的增加，由于增加的世界居民，世界將持續面臨愈 加嚴重的凈水短缺。這樣的短缺在第三世界國家尤其嚴重，如在非洲和亞 洲。

值得注意的是，隨著用于人類的可用淡水越來越缺乏，目前有持續增 加的可能轉換為淡水的受污染的水的量。此污染通常是由自然與農業的流 失和在污水處理系統中淡水的使用造成的。在有海濱的國家中，另一種可 用的潛在淡水資源是大量鹽水，其可被處理為可飲用水。

此外，隨著世界人口持續增加，對于淡水不能滿足的需求將更加嚴重， 尤其是在可能被氣候變化影響的干旱和半干旱地區。如上所述，鹽水、鹽 味水、污水污染的水和其他含有固體和污染物的水是淡水的潛在可利用資 源。大量此類用于轉換這些未利用的潛在淡水資源的技術已經存在。此常 規系統采用多樣化的技術，例如反滲透、蒸發和蒸汽壓縮。但是，鹽水脫 鹽和/或鹽味水及污水污染的水的凈化的這些常規的已有技術方法在那些 缺乏技術教育人才同時缺乏運行凈化裝置所需的能源的國家中，并不能很 好的適用。

在使用蒸餾過程或者通過反滲透過濾的常規凈化中，因為高運行成 本，所以對于貧窮國家有顯著的限制因素，此高運行成本是與加熱水以產 生蒸汽或在反滲透中運行泵以產生使用過濾器的壓力相關的。

為了殺死存在于被污染水中的病原體，例如存在于污水或類似的被污 染水中的病原體，需要將水加熱到至少171攝氏度的溫度。

此溫度必須被達到和保持，從而轉化在第三世界國家中廣泛存在的被 污染水和污水，借以殺死所有病原體而使水可飲用。

另一方面，反滲透在環境溫度下運行，而在殺死病原體所需的高溫下 不適用。因此，反滲透處理單元通常不能提供使水變為無潛在危險病原體 的過濾方法的保障。所以，反滲透設備不能勝任將大多數國家大量存在的 污水污染的水變為瓶裝飲用水。

因為這些系統的高能源需求，以及不斷上漲的能源價格成本，成本成 為生產飲用水的主要因素以及在貧困國家的嚴重限制因素，這些國家負擔 不起生產用于水凈化系統的熱或抽水所需的能源的方法。

另一種已經使用的凈化方式是將水暴露在紫外光下。但是，如果被處 理的水中具有保護生物的顆粒或固體，則UV光可能無效，因此并不可靠。

常規反滲透系統，盡管對于鹽味水尤其是鹽水的凈化非常有效，但卻 需要大量的泵以產生將水壓入通過過濾單元的可運行的壓力。因此，此技 術通常僅在有能力的國家中被采用，此能力即支付電力運行成本用以給泵 供電，從而提供過濾水所需的壓力。

此外，對于鹽水脫鹽，當水被凈化時，下游組件及過濾器中鹽的濃縮， 會導致過濾系統和系統的其他組件嚴重結垢。當凈化鹽味水或類似地污水 污染的水時，顆粒必須從設備和過濾器中移除。隨著時間的推移，這導致 常規系統需要經常的維護，從而需要更換壓力系統中的過濾元件，以及清 洗基于熱的系統中的組件及導管。在地球上有既無文化又貧窮的人民的區 域，由高維護產生的這些運行成本限制了大多數此類系統的使用。

因此，對高效、運行廉價且無需經常維護的用于水凈化和/或脫鹽的方 法和裝置存在持續的需求。這樣的系統應能夠產生過熱蒸汽，此蒸汽是清 除污水污染的水中的病原體以及清除鹽水中的鹽所需要的。此系統需要將 維護簡化至有少量知識的操作員也可操作的程度。此系統應在處理過程中 高效地使用能源，從而在具有低收入及少量能源的國家使用。

發明概述