申请日1997.10.14
公开(公告)日1999.04.21
IPC分类号C02F1/64
摘要
一种从井水中去除铁的系统,除了包括空气源、水源和铁过滤器外,还有一个反应室,在反应室内,把含有溶解铁的水与空气扰动混合在一起。水被氧化后,多余的空气通过大约位于反应室两端之间的中间部分的排放构件去除。
翻译権利要求書
1.一种去除水中溶解铁的系统中所使用的氧气/水反应器，该系统包括 独立的水源和空气源，以及一个用于去除水中铁的氧化物的过滤器，该反应 器包括以下部分：
A、一个限定为反应室的容器，包括第一部分和第二部分，该容器包括： (1)一个可与空气源和水源相连接的入口，(2)一个可与用于去除水中铁的氧化 物的铁过滤器相连接的出口;
B、放置于反应室内以对水和空气进行扰动混合的流体扰流件，(1)设在 反应室的第一部分，使氧溶解进入水中，来氧化水中溶解的铁，(2)设在反应 室的第二部分，去除水中多余的空气;
C、一个可以与反应室的第二部分相连接，并从反应室的第二部分排放 多余空气的空气排放构件。
2.如权利要求1所述的氧气/水反应器，其中流体扰流件由多个自由单 体组成。
3.如权利要求1所述的氧气/水反应器，其中流体扰流件由几乎充满反 应室的球体组成。
4.如权利要求3所述的氧气/水反应器，其中每个球体都是多孔的，并 且直径大约为1英寸。
5.如权利要求3所述的氧气/水反应器，其中球体是由塑料制成的，如 聚乙烯和聚丙烯。
6.如权利要求1所述的氧气/水反应器，其中限定为反应室的容器包括 以下部分：(A)一个基本上垂直放置的细长壳体，细长壳体上部有入口，下部 有出口;以及
(B)空气排放孔位于上部和下部之间。
7.如权利要求6所述的氧气/水反应器，其中排气孔大约位于细长壳体 的上部与下部的中间。
8.如权利要求6所述的氧气/水反应器，其中空气排放构件包括一个正 常时是开着的，并闭时可防止水流流过的单向阀。
9.在去除水中溶解铁的系统中，该系统包括独立的加压水源和空气源， 及用于去除水中铁氧化物的过滤器，氧气/水反应器系统包括以下部分：
A、一个限定为反应室的容器，包括第一部分和第二部分，该容器具有： (1)一个可与加压空气源和加压水源相连接的入口，(2)一个可与用于去除水中 铁氧化物的铁过滤器相连接的出口。
B、放置于反应室内的流体扰流件，(1)能把水和那里的空气进行扰动混 合，使氧溶解进入水中，从而氧化水中的铁，(2)随后去除水中多余的空气; 以及
C、一个与反应室相连接，并从反应室的第二部分去除多余空气的空气 排放构件。
10.如权利要求9所述系统，其中反应室里的扰流件是基本上充满反应 室的多个单个球体。
11.如权利要求10所述的系统，其中反应室由以下部分组成：(A)一个 基本上垂直放置的细长壳体，细长壳体上部有入口，下部有出口;(B)空气排 放构件大约位于上部和下部中间。
12.一个去除水中铁的系统，包括以下部分：
A、独立的加压空气源和加压水源;
B、一个去除水中铁的氧化物的铁过滤器;
C、一个可与水源和空气源及铁过滤器相连的铁氧化反应器;
D、位于反应器装置内的流体控制扰流构件，用以扰动混合空气和水， 来氧化溶解的铁，随后去除水中多余的空气;
E、一个去除反应室内多余空气的排气孔。
说明书
用于除铁系统中的 水处理反应器
本发明涉及一种通过向反应室注入空气以发生氧化反应来去除井水中
的某些污染物或杂质的系统，反应室包括第一部分和第二部分，其中，通过
使用的扰流件扰乱流体路径，使空气首先与进来的水完全混合，随后，在反
应室的第二部分，扰流件用来去除预先充气后的水中多余的空气，并使多余
的空气排出，因此，多余的空气就不会进入配水系统。
众所周知，从井里抽出的水常常含有各种各样的杂质或污染物。尽管目
前也发现了许多人为的污染物，但是井水中天然产生的最常见的污染物是
铁、硫和锰。这些矿物质污染物可能引起管道装置生锈和管道腐蚀，另外，
可能导致水中产生难闻的臭味和不正常的味道。
从原水中去除不需要的矿物质成份可采取各种各样的方法，不过这些方
法中大多数都采用氧化物质来处理水。比如，使水流经过一个带有矿物质的
滤床，可以有效地去除铁和锰，采用诸如高锰酸钾等化学物质氧化溶解在过
滤器中的金属，以形成氧化物或氢氧化物沉淀而去除掉，从而使过滤器得以
周期性再生。另一种广泛应用的方法是注入大量的氧气，可以是纯氧也可以
是常用的空气。把空气导入井水中最广泛采用的方法可能是通过使用文氏喷
管吸入空气。其中一种较少使用的方法是直接把压力空气注入水体中，以提
供必需的氧气来氧化金属离子，最终从水中去除它。
美国专利U.S.5,096,580公开说明了一种使用吸入的空气使铁沉淀的系
统。在这个装置中，用泵抽取的井水经管道102进入压力罐110中。按照需
求量，来自压力罐110处的水最终被引到氧气导入装置114，氧气导入装置
114实际上是一个在此处把空气吸入水中的文氏喷射器，由文氏喷嘴吸入空
气的地方位于过滤池126的附近，从而可以避免在管道112中形成的铁的氧
化物或氢氧化物沉淀。
在美国专利U.S.3,649,532中，水从入口1进入，流经文氏空气吸入构
件2，然后继续流经阀3，到达位于过滤池7内部的输入管4。池7的上部
安装有空气自动排放装置10，把空气和含有多种气态硫的气体排放到外部。
这种类型的系统遇到的一个问题是，由于进入的水/空气混合物在排放到池7
内部之前只能共存相对较短的一段时间，溶解的金属成分的氧化反应不能充
分的进行，因而不能使井水实现良好的净化。
美国专利U.S.4,749,493公开了一种不同的系统，这个例子中，氧气源
74通入含有多个环状物38的柱形物底部。柱10的内部26首先充满氧气，
然后水向上流过管28。从筛网48流出。然后水向下渗透通过环状物38，从
周围的富氧环境中吸收氧气，富氧环境由氧气源74供应且位于柱10内。在
这个装置中，充氧水从位于柱10底部的排放部件68中流出。美国专利
US4695378公开了一种为了处理酸性矿井水所使用的装置，它包括采用一对
文氏喷射泵来给水充气。接着通过吸入空气引进水，水流然后进入静态混合
器12，它有一个螺旋形内部12，使水和空气形成旋涡，可使空气和水进一
步的混合。吸气是一个把空气引入酸性矿井水并进行机械混合过程的工艺，
但不能把水处理到用户最终能够使用的程度。还可以参考其它专利：U.S.3,
649,533、U.S.4,534,867、U.S 4,659,463、U S.5,061,377、U.S.5,096,
596和US.5,147,530。
尽管构成现有技术的工艺考虑到向水中混入空气或氧气，对于某些净化
过程来说，仍然存在一些问题。比如使用文氏喷管把空气混入水中这一系统，
文氏喷管装置既难以维护又难以向水中混入足够量的空气，而使溶解的矿物
质元素完全进行氧化反应。文氏喷管是一个限制终端用户的水压或者给井泵
增加负荷的水流限流器。当由空气吸入的位置决定的氧化反应发生时，溶解
的矿物质元素发生沉淀反应，这将导致输送管道的堵塞和缩颈。没有一个有
效系统能仅通过把空气和水混在一起使氧化反应充分地进行。在使用注入空
气的系统中，未去除的多余空气会在管道系统中产生堵塞和噪音。
本发明的装置提供一种有效、经济的装置和系统，它能把相当多的空气
(氧气)溶入井水中，并且还能去除可能引起输送困难的多余氧气。而且，本
系统可确保空气中含有的氧气与水之间进行最大限度的物理反应，从而使水
充分充气以使最大量的溶解的矿物质成分氧化。本装置还保证连续搅动空气/
水的混合液以去除多余的空气，并且随后能把多余空气排到充气反应器的外
面。特别是，通过在空气/水反应室内特定位置设置排气孔，从而在反应室的
第一部分可以存在多余的空气，而又能从反应室的第二部分排出多余的空
气。