[发明专利]水净化装置和方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本申请要求于2009年4月1日提交的澳大利亚临时专利申请第 2009901343号的优先权，且该临时专利申请在此各自地通过引用整体并 入。

本发明涉及水的净化。更具体地说，在此公开的装置涉及用于通过热 和蒸馏来净化水的易使用的装置和方法，其通常是模块化的构造，且通过 堆叠式模块化蒸发器的应用提升效率，使得每个蒸发器依次地由最下方蒸 发器向上堆叠，以借助通过提供独特的烟囱系统从下方蒸发器传递热来提 升效率。

2.已有技术

正如世界卫生组织贴切地描述的，净水是基本的人权，且没有它社会 将消亡和灭亡。另外注意的是，超过十亿的人没有用于饮用且卫生的淡水 的可靠供应。随着人口的增加，由于增加的世界居民，世界将持续面临愈 加严重的净水短缺。这样的短缺在第三世界国家尤其严重，如在非洲和亚 洲。

值得注意的是，随着用于人类的可用淡水越来越缺乏，目前有持续增 加的可能转换为淡水的受污染的水的量。此污染通常是由自然与农业的流 失和在污水处理系统中淡水的使用造成的。在有海滨的国家中，另一种可 用的潜在淡水资源是大量盐水，其可被处理为可饮用水。

此外，随着世界人口持续增加，对于淡水不能满足的需求将更加严重， 尤其是在可能被气候变化影响的干旱和半干旱地区。如上所述，盐水、盐 味水、污水污染的水和其他含有固体和污染物的水是淡水的潜在可利用资 源。大量此类用于转换这些未利用的潜在淡水资源的技术已经存在。此常 规系统采用多样化的技术，例如反渗透、蒸发和蒸汽压缩。但是，盐水脱 盐和/或盐味水及污水污染的水的净化的这些常规的已有技术方法在那些 缺乏技术教育人才同时缺乏运行净化装置所需的能源的国家中，并不能很 好的适用。

在使用蒸馏过程或者通过反渗透过滤的常规净化中，因为高运行成 本，所以对于贫穷国家有显著的限制因素，此高运行成本是与加热水以产 生蒸汽或在反渗透中运行泵以产生使用过滤器的压力相关的。

为了杀死存在于被污染水中的病原体，例如存在于污水或类似的被污 染水中的病原体，需要将水加热到至少171摄氏度的温度。

此温度必须被达到和保持，从而转化在第三世界国家中广泛存在的被 污染水和污水，借以杀死所有病原体而使水可饮用。

另一方面，反渗透在环境温度下运行，而在杀死病原体所需的高温下 不适用。因此，反渗透处理单元通常不能提供使水变为无潜在危险病原体 的过滤方法的保障。所以，反渗透设备不能胜任将大多数国家大量存在的 污水污染的水变为瓶装饮用水。

因为这些系统的高能源需求，以及不断上涨的能源价格成本，成本成 为生产饮用水的主要因素以及在贫困国家的严重限制因素，这些国家负担 不起生产用于水净化系统的热或抽水所需的能源的方法。

另一种已经使用的净化方式是将水暴露在紫外光下。但是，如果被处 理的水中具有保护生物的颗粒或固体，则UV光可能无效，因此并不可靠。

常规反渗透系统，尽管对于盐味水尤其是盐水的净化非常有效，但却 需要大量的泵以产生将水压入通过过滤单元的可运行的压力。因此，此技 术通常仅在有能力的国家中被采用，此能力即支付电力运行成本用以给泵 供电，从而提供过滤水所需的压力。

此外，对于盐水脱盐，当水被净化时，下游组件及过滤器中盐的浓缩， 会导致过滤系统和系统的其他组件严重结垢。当净化盐味水或类似地污水 污染的水时，颗粒必须从设备和过滤器中移除。随着时间的推移，这导致 常规系统需要经常的维护，从而需要更换压力系统中的过滤元件，以及清 洗基于热的系统中的组件及导管。在地球上有既无文化又贫穷的人民的区 域，由高维护产生的这些运行成本限制了大多数此类系统的使用。

因此，对高效、运行廉价且无需经常维护的用于水净化和/或脱盐的方 法和装置存在持续的需求。这样的系统应能够产生过热蒸汽，此蒸汽是清 除污水污染的水中的病原体以及清除盐水中的盐所需要的。此系统需要将 维护简化至有少量知识的操作员也可操作的程度。此系统应在处理过程中 高效地使用能源，从而在具有低收入及少量能源的国家使用。

发明概述