[发明专利]沉积物过滤设备、方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求由洛夫(Love)等人在2014年7月31日提交的题为“沉积物过滤设备、方法和系统(Sediment Filtration Device,Method and System)”的美国临时专利申请序列号62/031,404的权益，该专利申请就如同在此明确列出一样通过引用整体结合在此。

技术领域

本发明涉及沉积物过滤设备、方法和系统，并且具体地而非排他地涉及过滤或减少污染流体中含有的污染物进入水道诸如暴雨水排水管中。

版权声明

本文件受版权保护。在先前未得到版权所有人同意的情况下不允许对本文件进行复制、传播和分发，除了如专利法1990的第226部分所允许的之外。

背景技术

流动和过滤

水道需要干净的流动路径，因此在过滤点或边界清洁污染水时，水流动和去污染二者均需要优化。需要去除沉积物和污染物，同时维持足够速度的水流动，以便限制任何逆洪(back-flooding)和/或阻塞。

有许多设备的目标在于提供流到集水处诸如暴雨水排水管和/或水道清洁中的水过滤；然而，许多这些设备并非是最佳的，因为它们需要预先安装并且当条件改变(诸如暴露于新污染物和/或不常见的水流体积和/或速度)时不适用。因此在需要增加时沉积物过滤设备、方法和系统需要提供沉积物/污染物-水交换机制，以有助于水流、沉积物/污染物捕获和/或去除。

对环境的接近和敏感性

用于从流动的污染水中清除沉积物的设备、系统和方法包括多种解决方案，包括泵送设备和其他机械装置。这些设备依赖于对已建立的运行基础设施的接近，诸如搬运至地点、燃料、空间、静态条件等，而不需要对它们可在其中操作的环境敏感。同样，它们既不适用于动态调节来满足直接和/或改变的环境需要，也不能扩展成在水体积/方向/速度改变时过滤水。因此，需要一种可快速移动到远程和相对不可接近位置和/或随着新污染条件增加而改变的沉积物过滤设备。

同样地，目前为止并不需要机械装置来运行的被动交换系统具有有限的可扩缩性和灵活性，以满足对捕获所需要的水流和沉积物/污染特征的波动的显著改变。例如，干草捆已用于排除沉积物并因此进行大量过滤；然而，它们并不提供任何形式的选择性大量过滤和/或微量过滤。它们还快速生物降解，从而浸滤溶解的有机碳(DOC)并且潜在地对生态系统有害。

在历史上已建立社区需水量并且其基于：

a.对耗水量设置优先级；

b.对组成清洁水的物质的解释，和/或

c.可能的水去污染和沉积物过滤要求的推断。

当越来越认识到潜在有害的污染物时，需水量的此类解释发生改变。因此，潜在污染物的预测常常不准确。

未来计划不能预测捕获哪些沉淀物需要和要求是实时的，也不能知道完全适于改变沉积物过滤交换要求的过滤系统。需要在水去污染要求增加时适用的解决方案。因此，需要可动态适于实时改变沉积物过滤交换要求的沉积物过滤装置。

同样，必需有更大顺应性的污染物存在逐渐增强的环保法规。因此，需要通过实现污染控制设备、方法和系统来确保顺应性。

流动终点和环境影响

清洁潜在污染物的暴雨水径流或其他污染水源需要考虑到出于去污染目的重定向水流的终点和影响。例如，进入诸如沼泽地等区域的水流对于本土植物群和动物群的生命周期是关键的。因此，限制或阻塞水流可限制或损害靶标，即使是农作物、沼泽地或其他环境也同样如此。

在泛洪过程中，水流过滤点或边界面临了相当大的挑战，因为腐蚀、直接生态系统的破坏和/或浸滤导致具有继发性问题的不安全环境。因此，水流常常需要重新选择路径。目前为止，停止和开始水流的能力已不可用于非机械沉积物过滤设备中。

同样，毒素可以集中在植物群和/或动物群下游，食物链暴露于污染水可导致与初始污染源相比处于时间和地理位置远端的毒性作用。因此，目前为止以灵活且动态的方式指导流动的能力迄今为止未能通过沉积物过滤设备来充分地克服。因此，需要一种可以重新选择水流方向以使得能够确保预期水终点的沉积物过滤装置。

阻塞产生问题

出于过滤目的减慢水流可导致水的有效的暂时性阻塞，这可以因不适当的排水而引起逆洪。这导致对物理环境的损害和通过与灰水和/或污水接触而引起的进一步污染，从而导致腹泻、痢疾以及由受污染环境引起的其他疾病的爆发。因此，必需优化工作流程。因此，需要一种可以过滤沉积物而不引起损害性阻塞的沉积物过滤设备。

污染特征