CN110694340A

CN110694340A - 沉积物过滤设备、方法和系统

Info

Publication number: CN110694340A
Application number: CN201910440504.8A
Authority: CN
Inventors: 埃里克·J·洛夫; 克里斯托弗·J·罗奇福特
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2020-01-17
Also published as: GB2543720A; WO2016016727A3; WO2016016727A2; SG11201700755RA; SG10201900557TA; AU2015294978B2; AU2015294978A1; US20170226729A1; GB201703015D0; AU2021245171A1; US20160030867A1; GB2543720B; CN106714927A

Abstract

一种过滤系统包括一个可延展性隔室和一个手柄。该可延展性隔室具有一个可渗透织物，该可渗透织物形成该可延展性隔室的外部。该外部至少部分面向污染流体。该可渗透织物具有限定该织物的该渗透性的一个孔径大小。该可延展性隔室还具有一个内部，该内部保持一种可互换微量过滤介质。该微量过滤介质具有一个孔径大小，该孔径大小小于该可渗透织物的该孔径大小。该过滤系统还包括一个手柄，该手柄固定到该可延展性隔室。

Description

沉积物过滤设备、方法和系统

本申请是申请日为2015年7月31日，申请号为201580048485.4，发明名称为“沉积物过滤设备、方法和系统”的发明专利申请的分案申请。

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。

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

目前为止，沉积物捕获设备试图解决或处理沉积物中的各种污染物。目前为止，已限制了扩展来改变沉积物特征和/或捕获具有特定颗粒大小和/或类型/风险的沉积物的能力或适于改变这些的灵活性。因此，大体上和/或对于特定环境要求，仍未完全实现对捕获特定特征的沉积物和/或限制改变污染特征(如在其中可能存在初始工业废水污染随后存在细菌污染的水流中)的危险的适合装置的识别和/或供应。因此，需要一种可以在不同时间阶段污染增加时过滤沉积物污染的沉积物过滤设备。另外，还需要可以根据需要去除广泛范围的沉积物、毒素和/或其他形式的污染物的污染控制设备、系统和方法。

药物毒性需要特别提及，因为这是新出现的问题，因为药物随着消耗增加而逐渐累积并且因此排泄/废弃在直接环境中也逐渐增加。

受到药物污染的水由于其普遍存在的性质(作用于非靶向生物系统的能力)而成为一种严重的环境威胁和人类健康威胁并且可以在低剂量下引起慢性毒性。药物对浮游生物和其他海洋生物的影响在比人类所需要的浓度低200倍的浓度下是有效的。

同样，对单细胞生物体诸如细菌的影响是这些靶细菌对药物诸如抗生素越来越不敏感。这导致药物变得越来越无效。对生态系统的影响是一些微生物变得越来越不敏感而其他微生物被消灭。因此，破坏了生态系统的平衡。

目前废水工厂并未设计来去除药物；然而，已提出新技术诸如使用氧化过程，其产生降解药物的反应性基团和氧化基团。使用这些方法的问题在于它们太过昂贵。

潜在具有毒性影响的药物的实例(参见，埃尔韦·高蒂尔(Hervé Gauthier)的论题微生物对药物的生物降解(Biodegradation of pharmaceuticals by microorganisms)(2008)，蒙特利尔McGill大学化学工程系(Department of Chemical Engineering,McGillUniversity,Montreal))包括以下各项：

1)卡巴咪嗪是已发现当穿过尿时具有相对小百分比(2％)未代谢的一种化合物。然而代谢物仍有效于阻断对于细胞功能而言必需的钠通道。

2)抗生素磺胺甲噁唑是针对格兰阴性细菌有效的广泛开处方药物，该药物当排泄时约50％保持不变。已发现在美国地下水和溪流具有微克/升浓度的磺胺甲噁唑，这指示环境浓度非常快的增加。

污染物的存在时间和连续性

暴雨水径流或其他形式的污染水常常含有对环境有害的沉积物，包括污染物。污染物的实例包括重金属(砷、镉、铬、铬酸盐、铅和/或汞)、普通金属(诸如铁在高浓度下也是有毒的)、杀虫剂、细菌、病毒、油类以及用于所希望种类和/或不希望种类诸如蓝绿藻/大肠杆菌的营养素(其表现为环境毒素/污染物/健康危险的形式)。这些污染物可具有直接毒性或延迟毒性，诸如促成各种形式的癌症的发病率。

在许多情况下在许多公共宣传中呈现对于控制被特定沉淀物(例如，油)、化学剂和/或毒素特征污染的水流的需要；然而，所提供的溶液不能快速移动和/或适于限制污染。沉积物大量过滤接着进行化学剂/毒素微量过滤、凝结和沉淀通常通过常规过滤技术是不适用的，因为这些需要是所呈现的情况所专用的并且目前为止在各个过滤点或边界诸如在暴雨水进入点捕获污染水的标准较少。因此，需要一种适于进行特定的沉积物大量过滤接着以特定顺序对一种或多种特定污染物进行特定微量过滤的沉积物过滤设备。

使用沉积物捕获优化水流的选项的物理限制

了解水流和沉积物捕获交换是十分困难的，因为目前为止沉积物捕获设备仅不良地调节水流和沉积物捕获，因为沉积物过滤设备的放置常常是在优化沉积物捕获同时要确保该设备不会被水流冲走的点。已在其中放置沉积物过滤设备的位置上施加了物理限制。同样，过滤限于仅适用于大部分基本情况的标准过滤设备的提供，与直接环境的需要相反。因此，需要一种可以锚定到支撑底部结构以限制被冲走的危险的沉积物过滤设备。

成本阻碍

目前为止，已知过滤系统的另一个缺点是它们都极其昂贵。因此，不仅已知过滤设备缺乏提供与所呈现问题紧密相关的解决方案的灵活性或可扩展性，而且它们往往太昂贵而不能实现。需要一种更成本有效的解决方案。

物理阻碍

近年来，沉积物过滤设备行业未出现显著发展。直到30年前，执行沉积物过滤功能的标准方法是通过使用充当“淤泥围栏”的干草捆，接着实施滤水池和/或沉积槽、澄清池，这是昂贵的且由混凝土和/或塑料形成的永久性解决方案。这些系统十分昂贵和/或对直接环境不敏感。此外，运输和实现此类系统所需要的机械作为动态和/或远程解决方案是不可用的。因此，需要一种可以更容易运输和/或实现的沉积物过滤设备。

利用泛洪作为分配机制

在发生泛洪的情况下存在可供用于有利的利用的机会。例如，通过水流引入并分配农作物优化产品的机会已是可用的。此农作物优化产品包括生长促进剂和/或细菌底物，以增强受者农作物的生长和/或减少杂草的生长。这些益处很少得到利用。这是因为大部分沉积物过滤产物和/或水流介导产物是有待用于标准化预制水-沉积物交换路径中的标准化产物，该交换路径并未涵盖与个别沉积物捕获环境需要和/或目标一致的各种实时水-沉积物交换。

例如，涉及常见暴雨水流入物的水-沉积物交换的沉积物过滤设备例如“淤泥围栏”并不允许引入新的或特定的过滤器来去除在泛洪过程中通常将污染暴雨水的环境毒素、细菌和/或藻类。因此，需要一种可以在适当时用于将特定希望营养素、益生菌、细菌等添加到预期位置的水流中的沉积物过滤设备。

过滤能力的使用寿命

沉积物过滤交换设备生命周期也依赖于水流和沉积物、化学剂和/或毒素的污染水平。即，沉积物过滤设备可由于被沉积物过度饱和并因此不能满足捕获要求而具有缩短的生命周期。这可使得过滤设备产生阻塞而不是过滤溶液。因此，需要一种可以扩展来调整沉积物饱和因此维持去污染和/或沉积物去除和/或不阻碍水流动的沉积物过滤设备。

污染物的存在时间和连续性

沉积物-水交换在历史上已是不灵活的，因为沉积物捕获是：

1.经受预先指定的要求；

2.很少随着沉积物捕获要求改变而更新；

3.受到限制或者由于堵塞而具有不一致的沉积物捕获；和/或

4.不可扩展来放置到所有水流交换路径中，因为这些交换路径由于可变泛洪而增加。

例如，现有沉积物-水交换系统不能重新选择水流路径，以便指导从暴雨水排水管排出的一部分含沉积物水或者以便当水流在泛洪过程中显著改变时适当维持在水进入暴雨水排水管时的过滤。

此不灵活性常常导致不良沉积物捕获，因为并非所有含沉积物水能够经受过滤。暴雨水过滤点或边界因此具有它们不能适应的可变要求。

因此，过滤设备难以满足其以高效且有效方式过滤沉积物的核心过滤功能。因此，过滤设备资源由于不能动态适应或扩展来满足可变过滤要求条件而未充分利用或过度利用。

已开发各种系统和方法来帮助满足过滤设备功能。大部分系统和方法集中于对一定体积的污染水的沉积物捕获。这些系统集中于此类目标，而不管是否改变沉积物捕获环境。例如，已知沉积物过滤设备、系统和方法包括以下各项：

WO 2001 002304 A1描述了使用沙层和沉降室作为帮助交换流入到多个开口穿过沉降室侧壁的暴雨水的装置的沉积物-水的交换。环境毒素的去除涉及氧化并凝结指定毒素的凝结化合物，该指定毒素嵌入到采用沙层形式的沉积物捕获界面中。然而，WO 2001002304的系统存在的缺点在于它依赖于沉降室，该沉降室具有有限的体积(预设结构)以及因此它处理例如泛洪的能力。

WO 1995 021798 A1提供一种通过采用油与油脂分离和流入物过滤来处理暴雨水的预制罐；然而，没有界面涉及与环境需要的改变一致的新过滤靶标的捕获，因为该罐为具有预设推测功能的均匀结构。

US 2003 0220884 A1提供一种用于污染补救交换的系统和方法，该系统和方法有待通过暴雨水排出管和/或水道清洁来执行，其中可以执行水流与沉积物捕获和/或人对人污染补救系统交换；然而，产品供应不能与特定沉积物捕获要求对齐。

US 7101115 B2涉及一种能够处理疏水性有机污染物(HOC)的污染补救系统，该疏水性有机污染物可生物利用于交换，以便减少HOC到水中的释放，或者被生物群摄取，从而减少环境暴露。

2002100944是使用放置在框架结构上的过滤织物进行沉积物过滤的沉积物过滤和/或沉降装置。

这些系统的缺点在于，虽然它们建议如何执行水-沉积物交换，即沿着水路河道应用，但是它们并不帮助动态水流的沉积物捕获，在执行沉积物过滤装置的独立性放置时，该装置可被冲走，使得水流将仅重新选择在沉积物过滤装置周围的路径，从而使该装置废弃，因此该装置的目的作为有效解决方案被忽略。

将有用的是具有有助于特定物理指定位置处的沉积物-水交换和/或去污染步骤以使得过滤得到优化的沉积物过滤设备。

还将有用的是使沉积物过滤设备以可扩展方式帮助水流达到环境需要。

还将有用的是提供一种基于在沿着水路河道的一个或多个指定位置处水流与沉积物捕获之间的交换要求帮助沉积物捕获同时维持水流需要的沉积物过滤设备、系统和方法。

本发明的目标为寻求克服或基本上减少至少一些现有技术的缺陷或者至少提供有用的替代方案。

发明内容

本发明涉及一种用于流体去污染的设备、方法和系统。此流体去污染设备、方法和系统含有称为RFM的反应性过滤介质，在本发明的另一个实施例中，该过滤介质优选地可插入到称为RACS的设备中，该设备由首字母缩写词反应性过滤介质附接隔室包(RACS)形成，该RACS包括以下特征：

1.反应性过滤介质(RFM)，该反应性过滤介质由设计混合配置(DMC)形成，被设计为对污染流体诸如暴雨水/径流/工业副产物水进行去污染，这特别地或广泛地依赖于去污染要求，优选地具有满足环境条件要求的一个或多个以下特征：

2.一个或多个附接装置，该一个或多个附接装置位于包(sock)、袋、过滤包和/或过滤袋(在下文中为包袋(Sock))的外表面上。一个或多个附接装置允许这些包更容易彼此连接，携带至位点和/或将包袋物理地锚定到支撑底部结构(诸如土壤)。这防止包袋携带着污染水流一起。可替代地或另外地，多个附接装置能够采用附接手柄的形式，此时多个包袋可以对齐，以使得附接手柄的对齐能够接收柱、星状桩、锚定杆等(由金属、碳纤维、石墨烯或其他适合强度的材料制成)。这允许多个包可逆地对齐接合；

3.一个或多个隔室，该一个或多个隔室用于在包袋内接收可插入和可互换的内容物(即，可选择用于微量过滤的反应性过滤介质)，除非另外指定，否则该包袋采用包、袋、过滤包和/或过滤袋的形式。当在包、过滤包和/或过滤袋内存在两个隔室时，这称为双隔室包袋，它被选择来以阶梯状方式物理地、化学地和/或生物地处理污染流体，其中第一隔室具有可选择用于微量过滤例如污染物X的反应性过滤介质，接着第二隔室含有可选择用于微量过滤污染物Y的不同反应性过滤介质。此系列隔室的数目可以增加以便满足对污染流体进行去污染所需要的步骤数目。一旦插入有效量的微量过滤内容物，该隔室就可逆地可密封，以含有微量过滤内容物。根据特定情况，放置在隔室内的内容物(反应性过滤介质)可以松散或紧密地包装。总体RACS的结构刚度是通过将内容物包装到每个包、过滤包和/或过滤袋中来实现的并且可以在“骨架”的不同点处发生改变。这允许RACS沿着不规则表面设置并且在需要时并在需要的情况下弯曲。当包内存在两个隔室时，这称为双隔室包；和/或

4.包袋(包括包、袋、过滤包和/或过滤袋)呈外层皮肤的形式，以使得沉积物过滤设备由外部袋结构组成。此外层皮肤在污染水流过包时提供沉积物的大量过滤。包袋具有比已知沉积物控制设备更大的表面积接触；从而减少径流在该设备下形成小溪和/或形成携带未过滤沉积物的通道的可能。在包袋内部设置可插入且可互换的反应性过滤介质。当污染水流过包或袋情况下的管状袋的内部隔室时，此反应性过滤介质执行微量过滤。各种形式的包袋过滤大量水平和微量水平的污染水。包袋在多个方向上是“可堆叠的”并且具有能够堆叠来形成“骨架”(物理结构)的优点。此骨架指导水的流动，因为包袋通常垂直于或相切于片流径流来放置以控制侵蚀并在受干扰区中保留沉积物。包、袋与过滤包或过滤袋之间的差别在于过滤包和过滤袋具有刚性更大的框架结构，使得它能够过滤更高的污染流体流。

过滤袋并不具有刚性框架，但是通常包含在刚性框架设备例如反应性过滤器单元内部。过滤袋通常不是管状的。

附图说明

本发明提供一种新型或替代性沉积物过滤系统、设备和方法，这称为RACS，它帮助在适当定位的过滤点处的水流过滤、去污染和/或补救。

为了更好地理解本发明并示出它如何进行，现在将仅通过非限制性实例的方式，参考附图和实例来描述优选的实施例。

图1是根据本发明的另一个实施例的示例性RACS。

图2是根据本发明的一个替代性实施例的示例性RACS。

图3是根据本发明的一个实施例的所选种类的反应性过滤介质(RFM)的示例性分布曲线。

图4A是与在根据本发明的一个实施例的RACS不存在下相比所选RACS的示例性暴雨时间-水径流曲线。

图4B是所选RACS的示例性表，该表示出与在根据本发明的一个实施例的RACS不存在下相比进入排水管的流和污染物的减少程度。

图5A是过滤出金属Zn、Pb和Cu所选择的RACS的示例性水品质提高图表，该图表示出根据本发明的一个实施例的流入物和流出物。

图5B是过滤出N、P和PAH所选择的RACS的示例性水品质提高图表，该图表示出根据本发明的一个实施例的流入物和流出物。

图6是与使用根据本发明的一个实施例根据需要设计预定反应性过滤介质的计算机型设计系统的大小相比，揭示过滤速率的示例性RACS包材料和介质建模工具。

图7是比较根据本发明的一个实施例的交替应用和可能的次要要求/用途的示例性RACS应用工具。

图8A 8B是通过计算机RFM设计模块生成的示例性处理装置，其示出在根据本发明的一个实施例的反应性过滤介质(RFM)不存在下用于放置RACS的优化路径。

图8B是通过计算机RFM设计模块生成的示例性处理装置，其示出与不具有根据本发明的一个实施例的RFM相反的用于放置含有RFM的RACS的优化路径。

表1是示出当穿过根据本发明的一个实施例的指定RACS时有待选择的特定污染物的污染物去除机构的示例性表。

表2是示出在根据本发明的一个实施例的特定过滤品质的指定RACS内含有的污染物去除的示例性表。

表3是示出在根据本发明的一个实施例的特定过滤品质的指定RACS内含有的如通过性能属性建模的反应性过滤介质的示例性表。

表4A是示出在根据本发明的一个实施例的特定过滤品质的指定RACS内含有的如通过给予阈值性能属性建模的单个反应性过滤介质特征参数的示例性表。

表4B是示出当在根据本发明的一个实施例的特定过滤品质的指定RACS内含有时用于由特定变量描述去除功效性能的单个反应性过滤介质的示例性表。

表4C是示出各设计混合配置DMC的材料的示例性表。

表5A是示出使用根据本发明的一个实施例的五种样品设计混合配置(标记为DMC)获得的污染物去除浓度变化百分比的示例性表。

表5B是通过计算机RFM设计模块生成的示例性表，其示出与不具有根据本发明的一个实施例的RFM相比在RFM存在下的减少百分比。

表6是示出当靶向根据本发明的一个实施例的处理/去除和/或使用细菌和/或真菌培养时反应性过滤介质设计混合配置的靶标的示例性表。

具体实施方式

定义

当提及特定术语时除非另外指明，否则在本专利中使用的沉积物和/或污染通常包括淤泥、悬浮固体、溶解固体、污染物、溶解沉积物和颗粒沉积物、污垢物和/或不希望的物质的污染，这些不希望的物质包括油、毒性化合物、金属、营养素、藻类、细菌、化学剂、药物等等。

除非另外特别说明，否则在本专利中使用的包袋通常包括包、袋、过滤包、过滤袋和/或反应性过滤单元。

本发明现在于以下标题下进行描述：

优选实施方式的详细说明

在优选的实施例中，RACS系统、方法和设备包括由设计混合配置形成的反应性过滤介质(RFM)，该设计混合配置选择性且特别地设计为执行化学、物理和/或生物过滤以在污染流体穿过该RFM时特别去除所选污染物。

反应性过滤介质设计和选择

当RFM选择性设计、工程化、制造和供应来去污染时，特定或通常污染的流体采用选择性设计的RFM的形式，该RFM物理地、化学地和/或生物地处理特别选择的污染物或通常从污染流体广泛选择污染物穿过RFM配制品。先前已分析此污染流体以确定哪些特定或广泛相关的污染物存在的可能性。

例如，已知镉可能存在于工业废料环境中，因为它是焊剂和电镀中含有的主要元素之一。镉是有毒的、致癌的且引起畸形的并且在身体内累积；因此从来自泛滥的工业地点的污染流体中去除镉是很重要的。

RFM能够特别设计为含有镉交换化合物，诸如碳酸镉和其他钙化产物形式的镉。设计RFM中的内含物以提供污染流体可以穿过的反应性表面，以便能够在任何化学物质驻留的位置中将镉交换为钙，从而从该流体中去除镉。同样，诸如氧化铁/氯化铁和/或氧化亚铁/氯化亚铁的盐也可用于去除具有较高毒性的金属。

本领域技术人员还将了解的，污染流体极少含有仅简单盐形式的污染物。例如，重金属污染物可采用许多不同种类中的形式，包括无机形式和有机形式，以使得例如二价阳离子可采用许多形式。

表1示出当设计并选择RFM来过滤一种或多种污染物时应考虑到的一系列考虑因素。表2示出表1内称为材料的一系列RFM，这些RFM设计为具有独特品质，以便以毫克/升的速率捕获特定离子和污染物。

特别设计的RFM可使用所选组分共混物，以满足特定目标。例如，表3示出具有不同DMC的一系列RFM，以使得一种或多种RFM被工程化用于特定性能要求，诸如污染物去除、使用寿命、导水率以及压缩。这些品质示出在表1和表2中。

通过特定DMC的RFM进行处理能够通过使用特定化学、物理和生物过程来对污染流体进行去污染，这些化学、物理和生物过程形成来通过RFM的设计起作用。RFM去污染方法包括表1中示出的那些方法，这些方法是例如诸如以下各项的方法：

1.吸附，其中使用物理和化学过程，以使得一种物质附接至另一种物质；

2.离子交换；

3.沉淀；

4.蒸馏；

5.微生物生物降解；

6.植物除污。

一种或多种RFM也被设计并选择来通过有效且高效去除污染物使与渗入的污染流体相关的环境危险最小化。RFM可插入在位点处或者使用RACS(在下文中作为另一个实施例讨论的)作为准备实现的容纳装置进行运输。

RFM示例性作用机制

反应性过滤介质具有多种过滤机制，包括如先前所讨论的金属去污染。为了在工业园区环境中扩充先前的镉实例：

在此环境中的镉可采用氯化镉(CdCl2)、甲基镉(CH3CdMH3)的形式、因流体内的其他污染物而以其离子化形式Cd2+和/或以其金属形式。因此，使用各种方法从污染流体中捕获镉是重要的，这些方法包括离子交换、螯合作用、沉淀、过滤、使用适当澄清剂的絮凝和/或吸收/收附(欠饱和溶质的去除，其中这些溶质为污染物)。

设计并产生所要求的一种或多种RFM，以过滤特定环境中的特定污染特性，包括用于工业园区的含有一种或多种所设计RFM的RACS、用于园林的含有生态友好介质的RACS、用于挡土墙、屋顶花园(总重量在这些环境中可以是非常重要的并且因此选择较低重量的RFM)、运动场和浸滤排水管的RACS(这些RACS被设计为含有自流排水生物化学介质，以物理地、化学地和/或生物地处理流出液和排出流体)。浸滤排水管RFM对径流中含有的累积的毒素进行生物除污。然后该流体可以穿过RFM排放单元系统以再次使用。

对于插入到一个或多个包袋隔室中来选择的RFM使得RACS能够用作过滤系统，以进行物理、化学和/或生物处理并重新使用暴雨水径流。选择过滤介质来特别物理地、化学地和/或生物地处理污染的暴雨水，以便：

1.去除污染物；

2.重新使用流体，诸如水；

3.能够收获营养素，和/或

4.使去污染流体能够安全排放到水道中。

这些作用通过选择一种或多种RACS、RACS配置和/或选择包括设计用于特定环境情况的RFM(RFM)在内的过滤介质来管理。

反应性过滤介质组分材料

典型地，RFM由以下示例性组分材料形成；然而，该RFM不限于这些组分。

基于碳的组分：

1.锯屑

2.椰壳纤维泥炭

3.生物炭

4.树皮细粉

5.木料/木材细粉

6.灰烬

7.木炭

8.土壤

聚集物：

1.细沙

2.中粒砂

3.型砂

4.玄武岩粉末

5.玻璃细粉

6.沸石(快速反应时间，营养素靶向)

7.CaCO2(OMYA大理石碎片“000”)

8.浮石

9.其他材料：(零价铁)

10.稳定粘土(例如膨润土等)

接种体：

1.细菌处理

2.烃处理

反应性过滤介质的反应性品质

选择RFM来捕获和/或交换穿过它的流体内含有的污染物。RFM污染物去除可以通过过滤、螯合作用、吸收、絮凝(从悬浮液中产生的胶体是絮状物或薄片形式的沉淀)、交换和/或通过下文讨论的和/或本领域技术人员考虑到的许多其他方法来进行。

进行筛选以选择最适合的反应性过滤介质

当污染流体流具有收集用于取样的污染物时，能够通过筛选从RFM和/或直接从污染流体中选择一种或多种靶标污染物。

最初，光谱RFM可用于存在的污染物并对其进行分析，直到在分析后指定更特定的RFM。进行此分析，以使得污染流体能与可用于进行去污染的最适合RFM匹配。即，基于标准选择RFM进行基于结果的去污染，该标准包括所含有的污染物(磷、氮、悬浮固体和/或一般污染物)、流速，并且其他污染物属性示出在图4中。RFM去污染是将污染物去除至可接受的阈值水平，这依赖于所要求的环境标准和/或随后去污染的优先水平。

使RFM与要求去除的污染物匹配的此方法能够定量并且在需要时选择性靶向方法能够以从最危险污染物至最不危险污染物的确定优先级的方式去除污染物。这还可涉及使用下文进一步讨论的串联和/或并联的若干反应性过滤介质。

以上分析能够通过其反应性表面、吸收品质和/或组成来选择一种或多种RFM，以便去除特定污染物。

计算机辅助反应性过滤介质设计和选择

通过关于在指定环境中需要去除的特定污染物的每个RFM功效数据来对RFM的特征、行为和/或生命周期性能进行定量和定性。表2示出特定RFM当暴露于二次处理的流出液(STE)时的活性。将各种形式的氮和磷以及金属、固体和其他组分去除至显著阈值水平，能够以编码的一系列作用形式表征RFM。

当已编码大量的RFM活性集合时，能够生成活性算法，以在一种或多种指定环境中去污染。此数据和随附算法能够被计算机RFM设计模块进一步利用，该计算机RFM设计模块能够对用于特定环境的一种或多种RFM的适用性进行实际的、模型化的和预测性的分析。

这提供了用于根据DMC设计其他RFM的目前预测的性能模型。设计这些RFM DMC以在根据一系列标准经受一种或多种指定环境中的污染流体时实现特定去污染并满足特定性能阈值，这些标准包括内部去污染靶标和/或外部考虑因素，包括可用性、成本、环境适用性、降解性或当选择RFM时可为间接的其他考虑因素。

一种或多种RFM能够选自RFM的目录，其特征在于它们的物理/化学/生物特性以及它们在对特定环境和/或假定环境中的流体去污染方面的相关性能功效，以使得当发生百年洪水时适合的RFM是可用的。

计算机RFM设计模块还能够辅助进行针对图6所示的优选RFM特征的RFM选择，以在如图7所示和/或如图8所示地建模的指定条件下处理污染流体。

在另一个实施例中，RFM DMC和生产能够使用计算机型RFM设计模块靶向特定污染物。此模块执行对以下一种或多种的分析：

1.存在于流体中(或作为建模情景)的污染物；以及

2.以下各项的特征和行为：

a.可用的RFM，以便使处理要求与最适合的可用RFM匹配；和/或

b.产生特定RFM的设计，以执行特定

去污染任务。

通过RFM设计模块选择的RFM设计特征包括例如以下各项：

1)饱和导水率，例如其中可指定特定饱和，诸如133mm/h，或者可替代地能够指定一个范围，例如70mm/h至180mm/h，

2)RFM的总氮(TN)含量，例如<220mg/kg(注意：在此特定情况下，通过各技术记录TN>400mg/kg，其由浸滤到接收节点的TN组成)；

3)能够指定有机物质的比例，诸如<5％；

4)过滤介质的正磷酸盐含量，例如<55mg/kg；以及

5)介质的孔隙率，例如＝0.4(或者在0.3-0.4的指定范围内)。

这些标准能够从RFM表征参数目录中读取，诸如表4A中含有的哪些，这进一步揭示了此类特征的测试方法。同样，表4A进一步揭示了RFM作为有机RFM、矿物RFM以及有机、矿物和/或其他RFM类型组合的设计混合配置的RFM的配置。

由RFM设计模块选择的RFM设计特征也能实现指定靶向结果。在表4B中示出了特定RFM的性能变量。

RFM材料表征

典型RFM材料表征包括以下数据：

1.pH

2.颗粒大小分级，该颗粒大小分级包括0.01至10mm范围内的聚集体标准筛大小

3.CeC

4.孔隙率

5.EC

6.分散度(爱默生分类(Emerson class))

7.化学分析

8.成熟度

9.微生物群体(细菌/真菌)

10.碳—稳定的、不稳定的或木质素、纤维素—

11.CHN分析—

12.C:N比率

13.堆密度

14.持水量

污染流体的分析包括以下污染物的分析：

1.颗粒

2.溶解物

3.可溶物

相对于所存在的阳极电解液和阴极电解液的程度进行用于去除污染流体的RFM的分析，包括以下各项：

1.BOD(或CBOD5)

2.TKN(NH4和NO3)

3.TP(颗粒、溶解物、可溶物)

4.大肠杆菌

5.pH

6.EC

7.TSS

8.金属

9.烃类

10.Btex.

这些测试能够去除流过例如工业园区的污染流体内含有的已知和未知污染物。这些情景常常涉及紧急的物理、化学和/或生物去污染。在此，例如如果污染流体含有有毒金属，则常常需要特定RFM。

通过靶向作用的反应性过滤介质设计混合配置

反应性过滤介质设计混合配置诸如表3内含有的五种DMC例如在指定环境参数下能够满足STE的靶向污染物减少要求，这些环境参数诸如以下各项：

1.80％总悬浮固体(TSS)，

2.60％总磷酸盐(TP)，以及

3.45％总氮(TN)。

RFM设计模块能够进一步指定每立方米污染流体的以下指示的污染物去除特性：

1.总氮(TN)含量：240mg/kg

2.正磷酸盐含量：33mg/kg

3.饱和导水率：70mm至180mm/h

4.有机物质的比例：小于5重量％

5.充气的孔隙度：0.3至0.4

6.总悬浮固体(TSS)减少：83％

在本发明的此实施例的一个布置中，对所收集的污染物分析诸如毒素和/或细菌污染进行处理以产生一系列RFM，这些RFM根据有待去除的最危险污染物的优先级而用于逐步去污染过程中。

即，每种污染物可具有一定有害程度，使得当检测并分级使用(rankedusing)污染物有害指示物称量分析时，RFM设计模块最初将产生一种或多种RFM，以对使用RFM设计模块分优先级的最有害污染物去污染。RFM设计模块最初将寻求首先以一步顺序去除所有污染物。然而，如果这是不可能的，那么RFM设计模块需求首先去除一种或多种最有害污染物，接着使用一系列去污染步骤对次最有害污染物等等进行去污染。

RFM可被设计和/或选择来去除金属污染物，这也可能需要筛选污染物，以优先去除最有毒的污染物并将其交换成毒性较小污染物。即，存在活性复合基质，该基质需要评定以使得对例如高优先级毒素的作用不影响另一种也需要去污染的高优先级金属。RFM的作用机制必须不能解决一个优先级同时让另一种污染物例如变得更不易接近或更有害。因此，选择性污染物减少的影响必须也评定改变的环境并且这使环境的影响改变至潜在影响。

因此，RFM DMC被设计为如果可以串联则能够捕获最危险的污染物并且将所得环境优化成最安全的可实现的环境和/或在需要时插入新RFM DMC以去除一种或多种另外的污染物。同样，RACS诸如双隔室包和袋也可如下文中进一步讨论地使用。

反应性过滤介质流体去污染

表1包括获得RFM性能属性所考虑到的RFM作用机制和行为考虑因素。这使得流体去污染的以下RFM性能目标能通过包括以下各项的标准进行分类：

1.鉴别已鉴定和去除的每种污染物的量；

2.烃类除去的定量和鉴定；

3.每单位污染物流所需要的RFM的量；

4.RFM的使用寿命—替换/修改要求；

5.每单位污染物流的RFM表面积的接触时间/传导率/处理性能关系；以及

6.生命循环浸滤行为。

这些性能标准对于包括以下各项的RFM性能因素(非优先级)是特定的：

1.组分选择和比例

2.颗粒大小/表面积

3.碳级分含量

4.保湿量/孔隙率

5.阳离子交换能力和/或电荷密度

6.吸附

7.氮降低

8.pH

9.稳定性/结构完整性

10.可浸出性

a.营养素

b.DOC

11.流入液的流速

12.渗透性

13.导水率(停留时间、反应时间)

14.可分散性

15.堆密度

16.润湿性

17.毒性

18.维护

·可用性和成本

·安全性

·植物除污

反应性过滤介质设计模块

通过RFM设计模块对RFM的设计(参见图6)使用例如表3所示的性能建模。

表3示出通过所建模的性能输出所选择的一系列RFM(指示为DMC1至DMC5)。在此性能建模中指示的每种RFM的品质包括如表3所示的特征：

1)材料密度(BD)，该材料密度是以千克/平方米RFM体积计的RFM重量；

2)Ksat是液压饱和度，它是通过RFM的流体流动。这依赖于RFM的孔径大小、离子化和饱和度；

3)MHC是保湿量的量度，它突出了由RFM所含有的水份；

4)TC是存在的总碳；

5)TP是存在的总磷；

6)TN是存在的总氮，并且

7)大肠杆菌是以100ml污染流体内含有的CFU(菌落形成单位)数目测量的。

此建模对于将正确RFM放置到位置是必需的，如对特定环境诸如图8所示的环境中的流体去污染所建模的哪些(如由RFM设计模块中的真实数据建模的)。

反应性过滤介质设计方法

选择适合的RFM结合到一种或多种包袋(在下文中进一步讨论)以提供RACS(也在下文中进一步讨论)，这具有足够的去污染功效，能够通过进行以下各项来实现：

1.表征有待处理的污染流体的组成和体积；然后

2.创建由处理该污染流体的组分组成的RFM以满足可接受的去污染值。

反应性过滤介质(RFM)模型通过一个或多个以下步骤来设计：

1.使用分批测试技术评定一种或多种选定的RFM品种性能，以：

a.测量RFM在定性和定量结果方面实现可接受的污染流体处理的能力，这是通过以下各项进行的：

i.鉴别、定量和验证去污染流体的一种或多种RFM组分去污染功效，它们根据以下各项分类：

1.一种或多种作用机制；以及

2.此类作用的行为，这是在指定(控制)的条件下的；

2.推断来自分批测试的去污染结果形式的这些污染流体处理以提供对以下各项的预测能力：

i.一种或多种作用机制；以及

ii.此类作用的行为，

这是在反映RFM将暴露的可能环境的指定条件下；

3.使用柱浸滤技术评估RFM性能，以表征一种或多种RFM组分，并且在多种RFM组分的情况下，使用选定的混合设计配置来定量并鉴定柱浸滤技术测试结果；并且

4.使用现有数据和来自分批测试和柱浸滤测试的结果生成函数算法和预测算法，以提供以下各项的计算机介导型建模：

a.RFM作用机制/行为；和/或

b.含有所选RFM的作用/行为的RACS，这是在所选环境条件下的。

此建模使用在污染流体处理时关于一系列RFM作用的RFM性能的基线数据，以便选择最适合的RFM设计和/或RFM设计混合配置，以实现从指定的、典型的和/或可能的污染流体中去除一种或多种特定的污染物。

反应性过滤介质的作用机制和行为

每种RFM在指定条件下具有一种或多种作用机制和/或行为形式的属性。这使得RFM是可选择的，以使得它能够根据定量和定性标准通过吸收或转化污染物、保留悬浮沉积物和/或提高渗透速率来进行去污染。

最初对每种RFM的pH、颗粒大小属性、阳离子交换能力(CEC)、孔隙率、堆密度、C:N比率、碳含量以及氮含量(等，参见表4A)进行测试，以便表征介质。然后接种在特定条件下进行特定分批和柱浸滤技术，以证实去除其他选定的污染物。

例如，在指定环境条件下暴雨水形式的污染流体最初通过对于总悬浮固体(TSS)、营养素(N和P)、溶解有机碳(DOC)、金属、烃类(TPH和BTEX)以及粪便污染(使用大肠杆菌作为指示物)的化学分析进行表征。如果需要，暴雨水能够掺入有特定污染物(在一些情况下使用二次处理的流出物(STE)以提供用于分批测试和柱浸滤实验的所有参数

这提供了关于在污染流体存在下(在此情况下为暴雨水/STE)的RFM性能的详情。在此，污染流体提供分析和/或确定的化学组成，以便提供对RFM的以下各项的测定：

i.一种或多种作用机制；以及

ii.此类作用的行为，

这是在指定条件下的。

对暴雨水/STE/工业径流形式的污染流体进行特别去污染的RFM关系通过进行一个或多个以下步骤来确定：

1.对污染流体诸如暴雨水进行分析，以评定一个或多个去污染靶标和关于如何去除这些去污染靶标的环境考虑因素；

2.使用分批测试和/或柱测试对每种RFM的性能进行分析，以建立每种RFM的单独特征；

3.对关于RFM的每种RFM性能属性进行分析：

a.一种或多种特定污染物去除/单位表面积；和/或

b.每种RFM包含一种或多种特定污染物等的能力的使用寿命；

4.使用分批测试/柱测试对混合RFM进行分析以提供适合的设计混合配置(DMC)，以建立混合RFM的特征；

5.对混合RFM关于混合RFM使用寿命、一种或多种特定污染物去除/单位表面积的混合RFM等的性能属性进行分析；

6.使用柱浸滤测试进行的单个和/或RFM设计混合配置的分析；和/或

7.在一系列指定的环境条件下对于给定的RFM表面积或足迹推断一种或多种RFM配置的作用机制和行为，以使得预测的性能在不同环境条件下并且对于光谱和/或特定污染物去污染而言是能够推断出来的。

现在讨论以上步骤中进行的分批测试的详情。

分批测试

分批测试是基于但不限于以下各项：

1.方案：

a.ASTM,D 4319(2001)通过短期分批方法进行的分配比标准测试方法(StandardTest Method for Distribution Ratios by the Short-Term Batch Method)

b.ASTM D 5285(2003)土壤和沉积物进行挥发性有机吸附的24小时分批型测量的标准方法(Standard Test Method for 24-Hour Batch-Type Measurement of Volatileorganic Sorption by Soils and Sediments)

c.ASTM E 1195(2001)用于测定土壤和沉积物中的有机化学剂的吸附常数(Koc)的标准测试方法(Standard Test Method for Determining a Sorption Constant(Koc)for anorganic Chemical in Soil and Sediments)

2.固体与液体的比率—1:2和1:10

3.持续时间—0.5、1、2和12小时，对于阳极电解液特定并扩展的材料，这是材料特定的。

RFM混合设计配置是基于例如表5A所示的单个/或分批测试数据结果提供的污染物去除性能来选择的。

柱浸滤测试

对RFM DMC进行柱测试以获得以下数据：

1.根据指定取样频率和方法的阳极电解液和其他污染物的临界数据(当一种或多种污染物突破阈值RFM去污染时)；

2.根据指定取样频率和方法的阳极电解液和其他污染物的毒性数据特征浸滤程序(TCLP)，以及

3.磷保留指数数据。

使用污染流体诸如暴雨水进行的柱浸滤测试在浸滤测试之前使柱包装至已知的堆密度和孔体积。对特定DMC的RFM进行的柱浸滤测在常水头和变水头条件下提供污染物去除性能。

柱测试使用不同液压头(常水头和变水头)来研究可能的RFM DMC原位性能。

例如，柱测试是指示RFM在以下条件下如何表现的开放系统测试：

1.高流动条件(饱和的，低停留时间)；和/或

2.低流动条件(不饱和的，高停留时间)。

如表2、表3和表5所示的，对于柱接受的营养素分析包括以下定量数据：

1.总克氏氮(TKN)，

2.总可氧化氮(TON)，

3.总磷(TP)，

4.总氮(计算为TKN+TON)，以及

5.金属分析，该金属分析由Ca、Na、Mg、K、Cu、Pb、Zn以及Cd组成。

柱浸滤测试方法

常水头条件使用1L倒入柱顶部的二次处理的流出液(STE)，其中柱顶部含有“头”并且此时快速反转容量瓶，并且在STE中淹没的喷嘴超过柱中的RFM DMC。将容量瓶夹持在适当位置并且STE在重力作用下移动通过该柱。

STE洗脱通过该柱所花费的时间反映了RFM DMC的饱和导水率(Ksat)并且通过计算(体积/时间)来确定。

柱浸滤测试环境模拟

在常水头条件下施加的1L STE大约等效于420mm降雨事件。在洗脱后，认为自1LSTE的任何损失反映了RFM的保湿量并且使用质量乘以差值(mass by difference)来计算。

利用具有装备缓释阀的小接头的1L容器的变水头柱测试使STE滴入到柱中，而不是在常水头条件下自由流动。变水头柱测试模拟低降雨条件和/或间歇降雨条件。

反应性过滤介质设计模块数据分析

将从前述测试中获得的RFM基线度量建模成用于计算机化程序RFM设计模块的一种或多种算法，以产生最佳RFM DMC。这些RFM DMC能够直接和/或假想地用于预测在特定环境条件下的性能，以对靶标污染流体诸如废水进行去污染，考虑到流入物处理要求变量。

使用RFM设计模块进行建模

当放置在指定RACS(在下文中进一步讨论)中时一种或多种RFM DMC的选择能够如表5B所示地建模(标记为RFM+池)。表5B示出了单独的一种或多种RACS(用作在RFM不存在下的对照，示出为仅池)的影响。即，表5B“仅池”是对照。

此建模使得有多个参数，诸如总悬浮固体(TSS)、总磷(TP)、总氮(TN)以及粗污染物，如表5B对于一种或多种指定RFM DMC所示的。

现有“仅池”场景依赖于体积、深度和停留时间，以在排出附近的溪流之前提高水质作为“管末处理(end-of-pipe)”解决方案，如图8A所示(反映建模表5A并与该表5A一致)。关于藻华和气味的池的问题是季节模型的一部分，它们仅可以通过减少进入池中的营养素和沉积物来改善，建模也应考虑到这些问题。

特定建模指示多个RACS的光学放置(如图8A所示)含有作为集水处内的处理节点放置的特定RFM DMC(如图8B所示)，该光学放置增加进入池内的污染物负荷，如表5B对于特定RFM DMC所示的，如先前所讨论的。

确切地说，表5B中特定RFM DMC的建模显示TSS和TP减少61.9％并且TN减少49.1％。使用RFM提高的径流品质是在到达池之前减少污染物负荷的函数，从而使池具有较低需处理的污染物负荷。

通过使用次集水处处理节点(RFM)形成的处理装置是水敏感性城市设计的基本概念，这与传统的“管末处理”解决方案相反。

如体内和原位分析的RFM特定设计混合配置(DMC)当通过一种或多种RACS来实现或者使用计算机RFM设计模块建模时，表明选择性实现一系列再循环有机物质和矿物物质用作“新一代”反应性过滤介质(RFM)。

从体内和原位收集并分析的数据当通过一种或多种RACS实现时在使用计算机RFM设计模块的建模中通过所生成的算法来反映，以证实新一代RFM的性能特征。

在柱测试中再循环有机物质和矿物物质(在设计混合配置中)在从STE中去除营养素和金属方面的性能是相当大的，这些柱测试是停留时间的函数并且可用交换位点通过有策略地位于“处理装置”中的RACS内含有的原位RFM DCM来确认，该RACS进一步可用于替代环境的建模中。

使用计算机RFM设计模块建模RFM DCM和RACS放置也使得后安装RACS特定RFM处理节点能够减少污染物负荷。此类建模也可用于优化现有污染控制系统诸如排放凹点的替换。

参考表5A和表5B，以下各项的成分浓度的变化百分比：

1.细菌，诸如大肠杆菌，

2.污染物，包括氮和磷，

3.离子，包括钾和钠，以及

4.铜、锌、镉以及铅的金属。

表5A和表5B示出计算为以上成分浓度从暴雨水中去除的百分比(表示为负值)的减少。正值表示特定成分(诸如Na、Ca和Mg)从特定设计混合配置(DMC)中释放(或解吸附)。沙壤土用作‘对照’比较，因为它典型地是目前用作暴雨水工业中的过滤介质的物质。

表5A和表5B进一步示出所有RFM DMC均显示总氮TN(26％-47％)和总磷TP(8％-85％)的减少。确切地说，RFM的DMC1、DMC2和DMC4显示出相当大的Ca2+和Mg2+去除率。在Ca2+、Mg2+、Na+以及K+之间的阳离子交换动力学通常决定了金属交换位点，并且如果它们主要被Ca2+和Mg2+占用，那么在饱和条件下金属的机会较少。穿过DMC存在有限的Zn+和Pb+去除。通过DMC1和DMC2去除Zn+(1％-12％)。

去污染靶标实例：

金属

锌、铝、铜、镁、铁和/或硼形式的金属可通过含有碳酸钙的RFM来去除，其中Ca2+交换成这些金属之一，以例如形成碳酸铜或碳酸镁等。同样，此类污染物也可以从氯化钙盐中去除，这根据盐在流体介质中的稳定性。即，在使用盐、碳酸盐和其他化合物的情况下，它们可能需要被肠溶包衣保持在一起和/或保持在缓冲环境中，以有助于化合物的稳定性。即，确保化合物交换靶标污染物，以便降低靶标化合物在污染流体中的摩尔浓度。

细菌去除

污染流体：靶向现在和将来的危害

污染流体当随着时间收集时提供时间分析，该分析进而也可提供对污染连续性的预期分析。

例如，污染流体中的大肠杆菌或蓝绿藻的增加可以指示流体诸如水道的生态系统的破坏，并且增加对所暴露的那些的危害。此预期分析可以突出RFM的要求，以停止直接危害并限制发生的未来危害。

对于其他实例，暴雨水的大肠杆菌污染可以指示含有排泄物的城市排水污染。这进而可导致肝炎的爆发；因此，关键的是RFM含有限制疾病爆发的抗菌剂。

含有用于螯合和/或交换污染物的肠溶包衣的RFM可包括当溶解污染物与该包衣接触时反应的有机或无机基底。

例如，含有细沙的RFM是一种用于降低细菌负荷的方法，该细沙具有应用的消毒剂树脂以用于减少来自二次处理的流出液的致病菌。包含树脂和应用于细沙的固化溶液的消毒剂树脂形成抗菌剂。

此消毒剂涂覆的细沙减少了来自二次处理的流出液STE的致病菌。确切地说，处理的STE当使用膜过滤方法和密理博(Millipore)M-ColiBlue肉汤对潜在致病菌的常见微生物指示物大肠杆菌进行测试时，显示抵消细菌负荷。在暴露的过滤器在38℃下孵育24小时后，然后对“蓝色”菌落进行计数以确定大肠杆菌以cfu/100mL的浓度，细菌负荷是零。

消毒剂树脂非常有效于在STE与涂覆的细沙接触后去除大肠杆菌，从而使得致病菌从STE中全部去除。

药物去除

受到药物污染的水由于其普遍存在的性质(作用于非靶标生物系统的能力)而成为一种严重的环境威胁和人类健康威胁并且可以在低剂量下引起慢性毒性。药物通过废弃或排泄进入环境中，其中它们仍可具有生物活性影响。

特定RFM能够使用收附和/或生物降解来作用于此类药物。此生物降解能够通过用可以摄取药物作为异生物质化合物的细菌活化的RFM来进行，并且进而在细菌细胞内环境内由药物产生代谢物。这些药物代谢细菌可使用各种技术，包括矿化、疏水性或亲水性转化。

使用特定细菌活化RFM是通过RFM培养环境启动的，这可包括使细菌负荷增加至可接受且有效的水平的基本堆肥。活化RFM也可通过使用有待放置在多个RACS中的RFM DMC来实现，以便形成处理装置。

活化RFM DMC可包括细菌诸如玫瑰色红球菌、假单胞菌属种类(诸如恶臭假单胞菌和/或荧光假单胞菌)、食除草剂鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas herbicidovorans)和/或土壤中常见的枯草芽孢杆菌或在枯草芽孢杆菌情况下，其中pH广泛改变的不利条件。这些细菌有效于靶向特定药物、杀虫剂和/或类固醇。

RFM也可以用真菌孢子接种，或者培养一生长真菌，特定种类能够降解特定药物和/或毒素。此真菌的一个实例是黑曲霉。

表6揭示了异生细菌和/或真菌当在一种或多种RFM或RFM DMC内培养时能够去除和/或减小毒性的化合物。

反应性过滤介质容纳件

在本发明的另一个实施例中，优选地可插入到称为RACS的设备中，该设备由首字母缩写词反应性过滤介质附接隔室包(RACS)系统、装置和方法形成的。

本披露的实施例优先提供一种或多种RACS过滤设备，以使得污染水适合于被受者环境所接收。

包袋

RACS含有例如由多孔土工布材料制成的外包袋，并且能够容纳插入到每个包的内部隔室中的一种或多种RFM。该包袋提供所选物理过滤介质，该介质物理地拉紧和/或捕获污染流过流体中的粗污染物。该包袋被设计为具有内部隔室以便允许通过RFM进行去除，该RFM当使用时处理来自污染流过流体的溶解污染物诸如营养素(例如，氮、磷)、金属(例如，铜、铁、铅、锌)、细菌(例如粪便大肠菌群)和烃类(例如石油)以及更细的沉积物。

包袋包括以下形式的容纳件：包、袋、过滤包、过滤袋和/或反应性过滤单元(RFU)(在下文中讨论的)。

所述示例性实施例常常是指包袋；然而，本领域技术人员也将清楚的是，使用如本说明和概述中所用的术语包袋大体上可以应用于包括一种或多种其他形式的容纳装置，包括袋、过滤包、过滤袋和/或反应性过滤单元，除非另外特别指明。

此包袋容纳件提供具有接收可互换内容物形式的RFM的内部隔室的沉积物过滤边界，该RFM进而选择性物理地、化学地和/或生物地处理流过污染流体内含有的一种或多种污染物.

在此另一个实施例中，RACS系统和设备包括：

(a)包装在每个包袋内的RFM，可互换地由以下各项接收：

(b)每个包袋内容纳的内部隔室，该隔室能够接收特定DMC的RFM，包含在以下各项：

(c)包袋，其中该包可用于多种配置中，包括包、袋、过滤袋、过滤包和/或反应性过滤单元的形式，它优选地具有：

(d)一种或多种手柄形式的一种或多种附接装置，该一种或多种手柄与另一个包袋上的一个或多个附接手柄可互锁，其中此附接与多种包袋品种互锁并可逆地接合，以使得包袋能够定位在例如可堆叠构造中，或者在RFU的情况下袋重叠来确保暴露于袋内保持的几乎所有RFM。

RACS被构造为包、袋、过滤袋、过滤包和/或反应性过滤单元的形式(除非另外指明，否则在下文中通常称为包袋)，这些形式是：

1)以以下形式可附接：

a.可锚定至适合的表面；或

b.彼此可附接，并且

2)可堆叠

以使得RACS能够彼此并联和/或串联附接以满足污染流体的：

1)过滤要求，和/或

2)流动，以便为到适合方向中的流体规定路线或限制路线；

以便在指定位置帮助过滤污染流体流(包括其他污染补救)。这使得RACS能够通过使用单独或组合的一种或多种RACS构造(包、过滤包、袋和/或过滤性反应单元)捕获沉积物和污染物来进行过滤。

内部隔室

优选地包含在包袋(包括包、袋、过滤包和/或过滤袋)的一个或多个内部隔室内的反应性过滤介质与可附接装置形成RACS。包和/或袋形式的RACS是柔性的，以采用它们所放置的支撑表面的形式，因此一部分RACS的表面与该支撑表面相邻。

RACS的柔性度和RACS表面与支撑表面相遇的表面积的量依赖于外部包(包括过滤包和/或过滤袋)内部隔室包装有反应性过滤介质的程度。此柔性在锚定杆存在和不存在下呈现。因此RACS能够容易移动到位置中，使得它们在其中其他侵蚀控制工具的安装不可行的陡坡或乱石斜坡上特别有用。

可堆叠包、过滤包和/或过滤袋共同形成骨架。在提及单独的包时，这通过细长形的每个包来实现，其中横截面轴线能够采用任何形式，包括圆形、椭圆形、三角形、正方形以及其他形式，同时仍保持可延展地紧密接合到具有一个或多个其他包的“可堆叠”(可逆地可接合)形式。

包、过滤包和/或过滤袋可堆叠：

a.垂直(形成壁)，

b.水平地或逐侧地(形成平面的表面)，

c.端对端地(形成管状形式)，和/或

d.使用不同包形式的组合，包括例如与单个包堆叠的双隔室包，用于特定物理、化学和/或生物处理要求。

RACS提供三维过滤，该过滤保持沉积物和其他污染物(例如悬浮固体、营养素和烃类)同时允许处理的流体通过。RACS能够用于替代传统沉积物和侵蚀控制工具诸如淤泥围栏或草捆屏障。

RACS选择性大量过滤和微量过滤

对形成优化用于特定环境的RACS的插入到一种或多种特定包袋中的一种或多种RFM的选择能够通过用于选择最适用于指定环境的特征和行为的计算机RFM设计系统(在上文中讨论)来进行：

1)包袋，用于大量过滤；和/或

2)用于对寻求过滤的一种或多种特定污染物进行大量过滤和微量过滤/去污染的一种或多种RFM DMC。

所编码的所选的RFM进入计算机设计模块的分析算法中，以确定指定RACS中的RFM性能能够对指定环境条件下流动的提出的污染流体中的一种或多种污染物进行去污染。

在另一个实施例中，如图6所示，使用分析确定RFM适用于对污染流体进行去污染，例如使用以下各项中的一种或多种样品：

1)污染流体，和/或

2)如从RACS中取出的RFM。

附接

包袋(包括包、袋、过滤包、过滤袋和反应性过滤单元)之间的可逆性接合可具有任何适合的形式，包括可粘附外表面和/或手柄形式的一种或多种附接装置(对齐连接)，以使得水-沉积物交换装置能够堆叠，以满足污染水要求。附接装置还能够采用手柄形式，这些手柄能够根据需要定位在每个包、过滤包和/或过滤袋的外表面上。

可堆叠可锚定包、过滤包和/或过滤袋的组合能够形成沉积物过滤“围栏”、“地板”或“管”，以使得污染水流在所需方向中定向并且防止污染不希望的区域。

与其他已知沉积物控制工具诸如淤泥围栏相比，RACS的优点包括：

1)RACS容易运输、安装和/或去除；

2)RACS能够无期限地重复使用，仅需替换反应性过滤介质；

3)RACS过滤后的废弃仅涉及去除反应性过滤介质，该反应性过滤介质与已知产品相比有相对小体积的材料；这引起

4)成本节约，通过减少劳力或废弃成本。

参考图1，示出RACS 100的一个优选实施方案，其包括：

1)细长形包110，其中横截面轴线能够采用任何形式，包括圆形、椭圆形、三角形、正方形以及其他形式，同时仍保持可延展地紧密接合到具有一个或多个其他包的“可堆叠”(可逆地可接合)形式，以便提供具有以下各项的沉积物大量过滤器的边界：

a)至少面向污染水来源或主体(未示出)的包110的外表面；以及

b)形成允许微量过滤介质保持在包内的内部隔室的包内部。该包因此能够接收流过该介质的污染水。保持在内部隔室内的介质是可互换的，以使得内容物能够选择并插入到该隔室内，以便在污染水流过此介质时捕获、螯合或交换(依赖于污染物类型)特定污染物。此过滤介质在下文中进一步讨论；

2)附接手柄120，因此一个或多个包是：

a)彼此可附接的；

b)当希望固定地定位时可锚定至适合的表面(通过锚定杆等)；以及

c)能够容易操作(包括通过人类)，因此它们在填充有过滤介质后，能够被携带到或放置在适当为止。

附接装置固定到每个包的外部，以使得一个或多个包可以通过锚定设备携带到适合的位置和/或保持在固定的位置(单独地和共同地)。在优选实施例的一个布置中，这些附接装置也称为侧手柄。

在图1中的包的膨胀能够通过在其内部隔室内保持反应性过滤介质(包含在内，但图1中未示出)来进行，如下文中进一步讨论的。

在其他实施例中，RACS可采用替代配置，替代细长管(包)，其形式为a：

1)过滤袋，该过滤包采用具有一个或多个内部隔室的包的形式；

2)过滤包，该过滤包具有刚性框架；和/或

3)反应性过滤介质

这些替代配置在下文中进一步讨论。

RACS使得沉积物过滤能够通过选择来满足环境情况的包袋和一种或多种RFM进行大量过滤和微量过滤。

大量过滤通过如图1和图2所示的包110的孔径大小来决定。该包袋由采用可渗透织物形式的土工布材料形成，当它与污染流体和/或土壤接触后能分离，以便选择性过滤出粗物质，这取决于具有任选土工网的孔径大小，以提供一组平行的肋状物来指导通过包袋的排放。可替代地，土工格栅可与可选择的土工网一起使用。关于该包使用何种材料的考虑因素对于需要的环境条件而言可以是可选择的。

参考图3，示例性取样数据显示穿过的颗粒物质的百分比(左纵坐标)和针对筛大小(横坐标)保留的颗粒百分比(右纵坐标)。因此，RACS包袋的筛大小能够被选择并改变来用于特定颗粒捕获并且与RFM的品质相结合，该RFM用作内部大量过滤和微量过滤介质，通过RACS的流速是可测定的。

包袋和/或RFM的选择相对于已知沉积物控制工具诸如淤泥围栏具有优点，包括：

1)RFM保持大体积的流体，这有助于防止或减少细沟侵蚀(通过流动流体的侵蚀作用切割成土壤的浅沟道)并且帮助建立植被；

2)具有颗粒大小的包和RFM混合物保留与传统周长控制诸如淤泥围栏或干草捆屏障一样多或比之更多的沉积物，同时允许更大体积的干净流体穿过，如图4B所示的(在下文中进一步讨论)。淤泥围栏常常塌陷并且使得所有沉积物通过和/或被沉积物堵塞，并形成保留暴雨水从而防止暴雨水穿过的水坝；

3)RFM保留高浓度的污染物诸如重金属、普通金属诸如铁、氮、磷、油和油脂、燃料、除草剂、杀虫剂以及其他潜在有害的物质，因此提高下游流体品质，并且

4)由RFM吸附的营养素和烃类可以通过堆肥基质中常见的微生物进行生物除污来自然地循环和分解。

大量过滤还可以包括介质诸如RFM内含有的沙(当它含有氧化性表面诸如沸石和/或硅酸镁/硅酸铁时)对颗粒(包括微粒)和其他污染物进行的过滤。

RACS可应用地用于多种环境中，包括建筑工地、工业场地或其他受干扰区，其中潜在污染的流体例如暴雨水径流作为片流出现。

指示性地，利用包袋，其中排水面积不超过0.25英亩/100英尺设备长度并且流量不超过一立方英尺/秒。如果包袋相距更近、彼此堆叠和/或堆叠在彼此顶部上、以更大直径制成或与其他暴雨水RACS配置诸如过滤包组合使用，则能够以更快地流量用在更陡峭的斜坡上。过滤包具有多至1加仑/秒/过滤包的流速。

可堆叠包袋(包括过滤包和/或过滤袋)当与其他包袋接合时共同地形成骨架。“可堆叠性”通过与一个或多个其他包袋可逆地接合的每个包袋来实现。这些包袋可以以下方式堆叠：

a.垂直(形成壁)，

b.水平地或逐侧地(形成平面的表面)，

c.端对端地(形成管状形式)，和/或

包袋之间可逆的接合可以是任何适合的形式，包括可粘附外表面和/或一个或多个手柄(可对齐地连接)，以使得RACS的水-沉积物/污染物交换通过定位(诸如堆叠)来优化，以满足污染水流动和交换要求。

RACS附接手柄可以根据需要定位在每个包袋的外表面上(即，该位置根据需要来改变)。可堆叠可锚定包袋的组合能够形成沉积物过滤“围栏”、“地板”或“管”，以使得污染水流在所需方向中定向并且防止污染不希望的区域。

可逆性接合装置提供具有用于放置到多种环境中的柔性的RACS，这些环境包括在有限空间内或在有限空间周围，包括排水管和/或水道。这是因为能够使任何要求数目的包袋在多个方向中连接，以形成具有所希望的柔性或刚性的适合形状的结构(骨架)。

实际上，RACS骨架可以根据需要在一些部位处是柔性的并且在其他部位处是刚性的。这通过在每个包袋的隔室内根据需要松散或紧密地包装内容物(反应性过滤介质)的能力来实现。将包包装的紧密程度可以在骨架内的不同部位是不同的。这允许RACS沿着不规则表面设置并且在需要时和在需要的情况下弯曲。包装的紧密度也可以根据需要在时间上是不同的。这是因为每个RACS隔室是可逆地密封的，从而允许过滤介质添加或去除，以分别增加或减少刚性。如果水流改变，RACS的结构或形式能够因此发生改变。

再次参考图1，RACS包括以柔性形式可逆地保持的包，因此它们按照需要是可定位和可堆叠的，以满足环境条件和潜在改变的动力学。换言之，RACS的柔性形式使得一个或多个包能够：

a)放置到支撑表面130上—包括粗糙表面或倾斜表面；

b)使用锚定设备附接至表面；

c)并联和/或串联地彼此附接，例如在包的外表面上使用可逆性接合的附接材料或者通过使用可逆性接合装置诸如螺旋通过附接手柄的锚定杆；并且

d)由包可接收到内部隔室内的反应性过滤介质(RFM)，因此包膨胀来提供物理屏障，以过滤粗污染物，接着通过内部容纳的RFM过滤污染物，以便使用单个或分步去污染过程进行大量过滤和/或微量过滤和/或在适合的方向中规定水流路径。

在图2中示出替代性实施例100，其中包袋是棱柱形的，从而形成过滤包，再形成可堆叠RACS。内部隔室入口140是可逆地密封的。这也适用于图1所示的包；然而，未示出可逆地密封的内部隔室。还示出附接装置120和过滤包袋110到支撑表面130上的放置。

存在具有双隔室包袋和多隔室包袋的优选实施例的布置，其中包袋内的内部隔室被分成一系列隔室，以使得插入到第一隔室内的介质之后可以接着是插入到第二隔室中的第二介质等等。这使得一系列过滤介质根据环境情况的需要以所选顺序遭遇。

在优选实施例的其他布置中，将介质插入到包袋内所选的内部隔室中可具有其自身的开口或者使用常见的开口。含有反应性过滤介质的内部隔室

包袋的内部表面提供容纳反应性过滤介质(RFM)的内部隔室。此RFM可接收到RACS的内部隔室中，以便使得RFM能够根据需要松散或紧密地包装并且可逆地封闭并密封在RACS内。

RFM可逆地包装到RACS中的一个优点是它维持RACS的柔性性质和可延展性质。此RACS柔性的例外是过滤包和反应性过滤单元(RFU)的构造。

对插入到一种或多种特定包袋中以形成优化用于特定环境的RACS的一种或多种RFM的选择能够通过用于选择对寻求过滤的一种或多种特定污染物进行的RFM DMC去污染的特征和行为的计算机RFM设计系统(已在上文中讨论)来辅助。

例如，如果在指定流量下的指定污染流体需要有待特定RACS实现的特定靶标，那么如作为单个RFM的设计的RFM或RFM DCM能够被选择来满足此类要求。

在RACS内RFM能够通过从RACS隔室内去除已使用的RFM并用一种或多种新RFM替换来取代。RFM的组合可选择来放置在一个或多个包袋内的若干个相邻隔室内或穿过这些格式，以便形成用于对污染流体依次去污染的阵列。

此柔性性质和可延展性质维持将RACS放置到表面上以使得它沿着支撑表面布局的所有部位完全接合的能力。RACS表面积与支撑表面相遇的程度将取决于RFM选择性包装到RACS中的牢固度。

RACS定位

RACS通常沿着垂直于或正切于片流的轮廓放置，在浓缩流区域内它们有时放置在朝着斜坡向上的颠倒V或C曲线中，以减少沿着斜坡向下流动的流体速度。

更高流量产品诸如过滤包和反应性过滤单元(RFU)能够用于经历极高降雨和径流条件的区域中。包和袋能够通过以所选距离诸如沿着斜坡的垂直轮廓每15至25英尺放置一系列包、袋和/或过滤包/RFU来与过滤包和RFU结合用于斜坡的顶部和底部。

这些RACS用作斜坡中断设备，以减慢斜坡上或流体梭口中的片流。较大直径包和/或过滤包被选择用于容易高降雨的区域或具有严重级别或长斜坡的部位。过滤包结合连接系统，使得它们能够并列固定成一行，使得能够使用长结构。

通过将RACS与相同或不同多孔材料孔径大小和过滤介质并联放置，可存在相同污染物的进一步清洁、不同污染物的清洁和/或新物质诸如生长介质的添加。因此，RACS使得能够追踪一系列所选过滤步骤。

RACS设计选择的考虑因素包括表1中列出的图1和图2中包含的哪些。特定RACS包多孔材料与所选介质组合的性能建模具有如表2所示的特定沉积物过滤成功，如先前所讨论的。

包袋-容纳件交换路径能够：

1.在RACS包袋和/或RFM的沉积物捕获界面取样，并且

2.使用计算机辅助RFM设计和分析作图(先前所讨论的)，

以使得在进入暴雨水排水管中之前，去污染的程度能够根据环境标准所要求的污染物-水按照要求进行调整。

并联定位的多个RACS

RACS能够并联地定位，以使得它们附接至细长侧，以使得它们可以提供围栏形式的增加的表面积，以满足增加的流体体积或高度。

同样，多个RACS能够并联地定位以满足过滤要求。即，当污染流体流过第一RACS时，RACS可处理最高浓度的污染物，同时并行顺序的第二RACS将接收来自第一RACS的部分去污染流体。

去污染步骤的此顺序可以按照环境需要来继续。即，每个RACS进而促成逐步的去污染顺序，以获得可接受水平的去污染。此依次过滤能够用于大量过滤和/或微量过滤顺序之一或二者(例如，以便解决例如离子交换冲突)。

可替代地，双隔室包或具有多个内部隔室的包也可按照需要根据流动和交换要求来进行此去污染顺序。

流体流动和沉积物捕获涉及的活动具有许多相互依赖性，使得流动和过滤能够在策略上优化。例如，当使用依次过滤步骤使用一种或多种RACS时，在靶向特定毒素或污染物之前通过去除沉积物固体来优化过滤过程。RACS能够使此类过滤优化，可能是通过优化在过程中具有更大效率或涉及对其他过滤步骤的依赖性的过滤步骤。

例如，优化的过滤可涉及在进行微量过滤之前使用大量过滤，以使得作为第二步骤的污染物去除因为控制RFM与污染流体的接近而优化(由于沉积物已在早期阶段去除，所以污染物不再结合在沉积物中)，同时维持足够的流体流动。即，一种或多种RACS可以用于通过靶向去污染并使用优化顺序中的流体流动帮助进行此去污染来优化过滤。例如，参见先前讨论的和表2中所示的离子交换特征。

对于污染类型或污染物系列，依次过滤也可以是可选择的。例如：

1.第一RACS可过滤沉积物和/或污染物X，如通过RACS包的过滤多孔材料或内部隔室内含有的过滤内容物所选择和确定的，接着

2.第二RACS，该第二RACS可过滤沉积物和/或污染物Y，如通过包过滤多孔材料或内部隔室内含有的过滤内容物进一步选择和确定的，等等。

能够进行沉积物-流体过滤调整，以便对可接受标准具有相关性。例如，能够从内部隔室内容物内含有的样品汲取沉积物捕获详情，以使得RACS包可逆地密封以保持内部内容物；然而，可去除此类内容物以进行测试和/或将其与更适于环境要求和现有过滤靶标的另一种微型过滤器交换。因此，过滤介质能够随着环境需要改变而改变。这也能够在过滤介质改变时重新评价污染水平。这提供了流体供应内的污染水平的准确测定，因为RACS将随着时间过滤污染物，这在固定时间取得小流体样品时提供对污染水平的更准确理解。当存在并未均匀分布于污染流体中的污染物时，这尤其是重要的。

如果将RACS功能优化或靶向特定污染物，则此重新评价步骤可以是任选的但优选的。因此，一旦选择重新评价步骤，在进行过滤设备去污染过程的下一个步骤之前能够监控交换的沉积物-流体。

定位RACS的一个优点是大体上不限于沟槽，因此在安装时不扰乱土壤。RACS因此能够安装在冻土或甚至水泥上。

优化过滤和流体流动力学的RACS定位

RACS采用可逆地接合在一起以共同形成RACS骨架的一种或多种沉积物过滤包形式。RACS能够直接放置到表面诸如道路上，以使得污染流体将流过RACS并经受过滤。RACS骨架是可延展的，以使得它能够弯曲到所需位置，以拦截污染流体流。

RACS的柔性形式进一步使得它能够放置在不均匀的表面上，而不允许通过小开口形成次流，这些小开口在固体框架放置到粗糙表面(例如，流体路径、多石小溪、波动或被浸蚀的表面等等)上时产生。当在排水管和管道或在暴雨水排水管入口处或暴雨水排水管内需要特定过滤。

同样，暴雨水排水管适用于正常降雨，但不适用于泛洪过程(例如，每年的洪水或五十年一遇的洪水)。在泛洪期间，必需减慢或分阶段控制到暴雨水排水管中的流动，因为将由于超容量而出现来自暴雨水排水管的逆洪。这些事件在易发洪水的地区是不寻常的。因此，RACS可以定位在沟槽内、在水堤上和/或暴雨水排水管中，以减少流体流动。图4A是通过使用RACS作为渗透技术来随着时间减慢暴雨水径流来实现的流体流动减小的实例。参考图4B，提供示例性数据，该数据显示通过RACS的安装和在洪水期间发生的增强的悬浮固体集合(79.5％)来实现的流体流动减少(右列)。左列示出未使用RACS的情况下的暴雨水流动。在泛洪过程中保持排水管干净无固体是关键的，以维持排放。在泛洪过程中在暴雨水排水管内安装RACS可以帮助维持在泛洪过程中的排水。

RACS的模块化性质使得能够快速部署到紧密的不规则的、远距离的和/或不可接近的区域。RACS骨架可以通过一个或度过包的外表面与粗支撑表面(例如，道路或未铺设路径)之间的摩擦和/或通过固定附接手柄(使用杆等)来保持在适当位置(并且保持在一起)。

一旦部署，RACS就能够指导污染流体的流动，这取决于RACS骨架的定位和形状。即，如果RACS沿着流体流动放置，那么流动将不能重新定向；然而，如果RACS以与流体流动呈锐角地放置，那么该流动将部分重新选择路径，以遵循RACS的细长侧的方向，而一部分流体将流过RACS多孔材料和由RACS封闭的任何内容物并因此将经受过滤。

如果多个包被接合来形成杯状配置并且该杯内部收集污染的流体流，那么此杯形RACS将实现最大过滤，因为该配置使得通过RACS多孔材料的污染流体流动压力最大化。如果污染流体的过滤速率与污染流体的流入相比太低，那么将存在污染流体的阻塞。

为了克服此阻塞问题，可以例如并联地定位一系列RACS骨架，以使得流体流动由于单个水坝的压力减轻和通过具有多个RACS而产生的最大过滤而优化并且因此增加表面积。增加的表面积也有助于使包内的RFM的过饱和危险或包的最大过滤外表面的堵塞危险最小化。

多个RACS也可以串联放置，以使得它们在其最窄部分连接以形成扩展的RACS，从而在可选择的方向中重新选择污染流体的路径。

包提供一个路径以指导污染流体进入RFM中，以便优化与污染流体流速相关联的交换速率。

RACS过滤方法

本发明还提供一种使用RACS进行过滤的方法。该方法遵循一个或多个以下步骤以捕获一种或多种特定沉积物和/或污染物。

根据以下各项将沉积物过滤出来：

1.用于构建每个包的多孔外部材料的孔径大小，该孔径大小沿着RACS并在RACS的外部上捕获和/或重新定向粗沉积物；然后

2.一定比例的更细沉积物经由流体压力强迫通过多孔材料，遇到RACS的外部表面，以便强迫污染的无粗沉积物流体通过所含有的过滤介质。沉积物大小和/或污染物浓度的过滤将依赖于RACS外部多孔材料和/或所含有的RFM的交换动力学。预定的介质工程化使得能够针对特定性能要求进行定制。在RACS外部的多孔材料和RACS内的RFM的孔径大小使得导水率能够优化，以使过滤最大化和/或管理流动，例如以减少泛洪。

在本发明的一个实施例中，外部事件诸如环境条件可以通过靶向环境去污染靶标来实现。这些外部事件是指可以通过选择流体-沉积物交换通过以下RACS设备选择来选择的内部事件：

1.RACS过滤织物(外部多孔材料)；连同

2.微量过滤介质内容物的RACS容纳件，它们一起提高沉积物捕获和去污染输出界面。

在图5A和图5B中示出了不同多孔材料和介质选择的实例，这些图示出了污染流出物的显著减少和总体流体品质的提高。

包

包可与RFM而不是一个或多个包一起使用。包和袋除大小设定之外均是相同的：

包是纵向的，同时在横截面中是圆形的、椭圆形的、D-形的或采用另一种可选择的形式，而袋是土工布袋(看起来更像躺椅靠垫或枕头形)。

内部隔室充满了预定的过滤介质，该过滤介质插入到过滤包中，该过滤包是地面沉积物过滤的装置。袋和过滤包是RACS的形式，该形式具有特别设计的可逆密封锁定系统，以插入和/或重新插入过滤，以便重新使用土工布罩盖。

例如，在优选实施例的一个布置中，袋和/或过滤包在插入RFM之后使用连接系统可逆地密封，该连接系统通过维可牢(Velcro)夹具或其他密封材料形成，以确保径流流体并不迫使RFM破坏密封。在其中此密封需要另外的保护的情况下，这些包沿着斜坡端到端放置并且将各端互锁，以便为该密封提供另外的支撑。

过滤包

过滤包与过滤袋和包一样具有：

1)外罩；

2)从此外罩进入内部隔室的入口点，该外罩与包和过滤袋一样可逆地密封，以及

3)附接装置。

然而，在另一个实施例中，过滤包具有以下各项中的一种或多种：

1)内部隔室，该内部隔室接收填充有可选择和优选RFM的一种或多种可替换RFM盒形式的RFM，其中该盒的外表面由多孔材料诸如土工布材料制成。该内部隔室能够填充有盒或者是部分空的，因此它们能够有效地收集并保留淤泥和沉积物径流，同时使用定位在过滤排放单元的所选RFM盒来去除污染物诸如化学剂、营养素和生物污染物。例如，粗污染物诸如树叶、凋落物和其他固体能够捕获最RFM盒上，同时污染流体穿过排放单元底部的RFM盒；以及

2)外罩，该外罩通过使用刚性矩形框架形式的载物台保持在排放单元的形状中。在一个布置中，此载物台采用由外罩覆盖的内部过滤包框架形式，以便允许流体运动穿过，从而氧化、复原并再生穿过的流体。

这是针对较高流动情况开发的，以便基本上减少沉积物和污染物到排放系统中的移动，同时允许去污染流体容易穿过。

在此实施例的一个布置中，在过滤包内使用的袋是约700mm×420mm×150mm-200mm厚的。其他布置具有不同大小的袋。

在另一个布置中过滤包具有由多孔高密度塑料或环境友好的替代性材料制成的外骨架，该外骨架在袋周围形成外部框架。此框架允许流体穿过它，以使得能够氧化。此类设备适用于较高的流速和较高的停留时间，诸如10年一遇的洪水，其中流体需要停留至少48小时并且在诸如4英寸暴风雨事件的容量下。

一个或多个袋还能够在建立结构阶段期间或在策略性高污染物负荷部位插入到过滤包中。过滤包袋可以具有可替换过滤介质盒或已插入的松散的过滤介质。可替代地，若干个袋可插入到反应性过滤单元(RFU)中。

反应性过滤单元

RFU是较大版本的过滤包。RFU例如可典型地是一立方米；然而，此大小按照需要从10％可扩展至10,000％。RFU能够比包、袋或过滤包形式的RACS管理更高的流动。

在此实施例的一个布置中，RFU可含有袋形式的RACS，其中这些袋是约1000mm×300mm×200mm厚的。典型地，RFU能够含有多至12个袋。其他布置可以具有不同大小的袋以及有不同大小的袋。

排水管插入件

排水管插入件(过滤包类型，即过滤包排水管插入件)含有盒系统，保持RFM(RFM)以特别靶向来自道路、停车场和其他密封表面的污染物，以便：

1.捕获来自道路的污染径流；

2.通过RFM过滤径流；并且

3.将处理的流体引导到排放系统中。

排水管插入件在具有由高密度再循环塑料/金属构造的框架的情况下是耐用的并且被成形来容易插入并维持到所选排放系统中。排水管插入件还用于指导流体流出RACS、过滤包和/或RFU流入到排水管。在四侧上还存在裙座，在过滤包大体上小于排水池时，这些裙座指导流体进入过滤包。

排水管插入件通过经由RACS、过滤包和/或RFU上的附接装置附接至固定连接器诸如维可牢接片的条带从排水管现有格栅悬挂进入排水管。

排水管插入件内含有的盒是经由反冲洗可替换的和/或可清洁的。框架还使得能够在处理的流体排放到排水管中之前氧化该处理的流体。

包袋的RACS选择，包、袋、过滤袋、过滤包和/或反应性过滤单元的形式

RACS是提供关于当需要满足关键性过滤要求时大量过滤和微量过滤的过滤设备。RACS选择是依赖于靶向的：

1.污染物去除：它们是颗粒和/或溶解物、烃类、金属、营养素以及细菌(或这些的组合)吗

2.污染物的存在时间：在适合的时间段内它将保持或分解至可接受的水平吗？

3.RACS包的导水率(孔径大小、离子化特征等)

4.流动管理，以便控制可接受水平的过滤：如果流动太慢，那么不能实现充分的过滤，而太快流动可能不允许过滤与流动同步；

5.渗滤液管理，其中任何介质必须不仅考虑到过滤污染物的影响，而且考虑到将新组分添加到流过RACS(包括随附的RFM)的流体中的影响；

6.RACS的稳定性，被选择来使得如果它用作营养素来源和/或作为填埋物等保持在区域内时它是可降解的；

7.处理装置设计，其中多次通过的污染流体穿过多个RACS，以使得第一次通过的污染流体已过滤出所希望的污染物，然后可存在随后需要去除的污染物。

再循环

一旦在所选RFM内捕获污染物和一种或多种相关的潜在化学交换剂，那么需要时能够从RACS火袋中去除和替换介质(RACS包括前段中的袋)。这使得RACS和/或RACS过滤介质能够再循环。如果所收集的污染物是可接受的，则RACS和/或去除的介质的再循环可用作营养素来源。例如，灰色流体的过滤使得RACS和随附的介质非常适用于再循环，因为它们是富含营养素的。

RFM能够含有比一些表土层中含有的更高的所选营养素和生物有利的金属。然而，这并不转换成更高的金属和营养素浓度或暴雨水径流中的负荷。格兰维尔(Glanville)等人(2003)的研究比较了来自堆肥和表土层处理的地块的暴雨水径流流体品质。他们发现尽管研究中使用的堆肥含有比所使用表土层显著更高的金属和营养素含量，但是来自堆肥处理的地块的径流中的营养素和金属的总质量显著小于用表土层处理的地块。同样，福赛特(Faucette)等人(2005)发现来自种草和淤泥围栏处理的地块的氮和磷负荷显著大于使用堆肥毯和过滤堤处理的地块。在其中接收流体含有高营养素水平的区域中，RFM产品能够被选择来满足部位的性能要求。RFM有机材料中的营养素是有机形式的，并且因此溶解度更低并更不可能迁移到接收流体中。

RACS的内部隔室当含有已过滤污染物(通过螯合作用等)的介质时也可选择性地留在RACS内，以便不干扰介质内的污染物。如果介质和污染物是适合的时，RACS可潜在地继续过滤出其他污染物和/或作为填埋物或作为营养素安全处置，这取决于：

1.是否含有或使用生物危害；

2.鉴定并准确评估RACS及其内容物的污染物保留时间的能力，以及

3.RFM是否设计成作为营养素来源最佳地处置。这是使用特定过滤和处置的计算机辅助RMF设计的益处之一。

RACS组件的再循环

RACS的每种组件作为模块组件是可替换的和/或可再循环的。

能够替换RACS的外部罩盖诸如土工布材料连同内部RFM和/或一个或多个过滤包过滤盒(含有RFM)并且这依赖于淤泥和沉积物的装载。同样，过滤包框架由可再循环和可替换的材料制成。

RACS组件能够清洁，其中：

1.抵靠RACS外表面累积的淤泥/沉积物能够去除并且(当干燥时)刷洗过滤包的正面以保留孔隙率，以用于下一次流动；

2.如果外部材料诸如RACS周围的土工布阻断，那么它能够通过例如使用硬刷进行刷洗来清洁。

RACS的附接

RACS能够沿着细长端或端对端彼此附接。附接装置是通过可逆性接合材料诸如维可牢和其他可逆性接合材料。在过滤包的每个角度上的维可牢条带能够形成壁。例如，经由过滤包的每个角度上的维可牢条带并列附接在一起地定位过滤包使得每个包能够作为单元添加，以建立需要的长度的壁或屏障。

优选的锚定方法是通过在RACS的环中定期建立来放置柱；可替代地，柱可以放置在产品下游侧。到内部隔室内含有可逆性密封的RACS的末端应上坡地定向，以防止暴雨水沿着产品末端周围流动或者破坏密封。如果不要求通过附接装置锚定到部位或斜坡，则也可保留RACS(例如，面临周长围栏)。

可堆叠RACS

RACS通过使用以上所述的附接装置彼此可堆叠。可堆叠以及在包和袋是柔性的情况下的优点是锚定杆能够通过每个RACS手柄插入，以建立当与单独的附接(例如维可牢)相比时具有另外的结构和/或锚定强度的过滤围栏/导向件/过滤壁。

这些附接和/或锚定特征件使得所希望的和/或环境要求的(泛洪污染等)地层由多个RACS构建以便选择RACS：

1.可用于过滤的表面积；

2.控制污染流体流速和穿过并沿着RACS的方向的位置。

RACS柔性使得一种或多种RACS类型(包、袋、过滤包和/或RFU)能够放置在优选的位置并且在包的情况下，甚至放置在限制的位置中。目前为止使用固定框架的许多解决方案未改变地定位到不常见的、难以实现的和/或受限制的位置。

RACS是通过人力可管理的

RACS具有位于RACS包的外表面上的手柄，以使得一个或多个RACS能够保持和/或放置在适当位置。RACS能够通过使用锚定设备诸如一个或多个围栏杆诸如星状尖桩来保持在适当位置。这使得多个RACS能够以围栏形式放置在固定位置，因此它们能够承受来自污染流体流的相当大的压力，而不会被冲走。

参考图1，在优选实施例中，过滤程序形式的一个或多个RACS 100并不需要结合使用过滤器的区室化，但是使得能够引起特定沉积物/毒素/污染物交换界面，使得能够进行以下步骤：

1.来自以下各项的沉积物过滤：

a.使用以下一种或多种进行沉积物捕获

i.通过沉积物捕获输入的包110的外部界面；和/或

ii.内部介质选择(未示出)，以使得沉积物捕获能够通过流体流通过介质来进行；

以使得能够进行沉积物捕获。

沉积物能够通过一种或多种RACS来进行，这些RACS通过以下各项接收沉积物：

2.将来自流体的沉积物与针对选择通过SCAH的路径的流体流选择的一个或多个RFM化学剂交换剂结合，以便满足沉积物捕获要求。这使得流体流的资源得到更充分地利用，因为流体流现在提供进行沉积物过滤的能量。因此，不需要清洁机械装置。

存在作为另外的任选步骤的优选步骤，包括在以上步骤1和2之后的一个或多个步骤，包括：

3.通过RACS可逆性可接合或可粘附的外表面的可堆叠RACS(可替代地，手柄连接器能够用于将RACS结合在一起)，以使得RACS能够以依序的方式选择。例如，此实施例的一个布置允许使用第一线内RACS发生最大沉积物过滤，接着使用下一个线内RACS发生进一步沉稳过滤等等，直到发生适合的沉积物过滤为止；

4.柔性RACS放置，以确保沉积物捕获通过指导污染流体流动路径来优化，以有效地利用流体流速和流体压力来确保在最小资源成本下的最大过滤；并且

5.使得一种或多种RACS能够被选择来用于图6所示的可用条件，其中RACS被选择用于流体流动、深度和过滤特性。然后这些所选RACS被放置在所选流体流动路径上以用于沉积物捕获，以使得例如最小化步骤的优化通过去除任何重复的RACS来要求。即，RACS被选择用于条件和沉积物过滤要求。

将一种或多种RACS应用于环境中使得使用者能够选择最少数目的RACS来根据RACS外部织物和内部介质进行沉积物捕获。即，RACS能够根据沉积物过滤要求进行适应，并且需要时进行分阶段过滤，以使得RACS遵循逐步沉积物过滤顺序，以根据沉积物捕获的选择要求提供去污染/补救。

例如，在对于特定沉积物捕获(或者对于特定环境，其中其他考虑因素缩窄了可用的选项)需要流体-沉积物交换解决方案时，那么一种或多种沉积物能够通过应用一种或多种RACS来捕获。图7示出这些环境中的一些环境和考虑到的考虑因素。

单独的RFM或具有RACS：使用区域

单独的RFM或含有一种或多种所选RFM的RACS(在下文中作为替代实施例讨论的)用于适用于人类居住的植物生长区域，包括：

1.园林

2.园景区

3.屋顶花园

4.挡土墙

5.运动场

6.播种筒

在植物生长区域中的用途包括物理、化学和/或生物处理区域内的污染径流，包括：

1.浸滤排水管

2.洼地

3.湿地

在非植物生长应用中的用途，诸如：

1.沙滤器

2.滞洪区域

3.路面底层(非结构级别)

4.路面底层(结构级别)

5.路缘沟旁路系统

6.在可渗透铺路系统下

7.地下排放系统

8.停车场

RACS的一个优点是它使得能够评估一种或多种沉积物捕获，其中污染物捕获的详情需要确认。

生长促进剂和/或细菌基底可用作RACS内含有的介质，以增强流体流受者农作物的生长和/或减少杂草生长。另外，营养素和/或益生菌/生物群能够添加到RACS介质中。

通过例如向暴雨水排水管入口或内部管提供RACS，RACS能够成为根据去污染和环境需要的过滤设备。

本发明因此提供通过以下各项来克服至少一个现有技术问题的一种或多种RACS、方法和系统：在其过滤点或边界处辅助流体流以更逐步的方式过滤和/或交换污染物并且提供使得能够实现流体流之间的交换要求、在根据需要的一个或多个指定位置处的沉积物捕获的装置。

本发明提供用于特定沉积物过滤以满足直接环境需要的RACS。然而，将了解的是，本发明不限于此特定领域或者不限于本文所述的具体实施例或应用。

包括(Comprises/comprising)当用于本说明书中时用于指示所述特征、整数、步骤或性能的存在，但捕获排除一种或多种其他特征、整数、步骤、性能或其组的存在或添加。因此，除非上下文中另有明确要求，否则在描述和权利要求书全文中，流体流的活动‘包括(comprise)’、‘包括(comprising)’以及类似单词应被理解为包括意义，而不是排他或详尽意义；即，理解为“包括但不限于”的意义。

Claims

1.一种过滤系统，包括：

一个可延展性隔室；

一个可渗透织物，该织物形成该可延展性隔室的外部，该可延展性隔室的该外部至少部分面向污染流体；

一个第一孔径大小，该第一孔径大小限定该可渗透织物的渗透性；

一种可互换微量过滤介质，该微量过滤介质保持在该可延展性隔室的内部，该微量过滤介质具有第二孔径大小，该第二孔径大小小于该第一孔径大小；以及

一个手柄，该手柄固定到该可延展性隔室的该外部。

2.如权利要求1所述的过滤系统，该可延展性隔室是过滤袋。

3.如权利要求1所述的过滤系统，该可延展性隔室是具有刚性框架的过滤袋。

4.如权利要求1所述的过滤系统，该可延展性隔室是包。

5.如权利要求4所述的过滤系统，该包具有一个横截面，该横截面是选自下组的一个横截面，该组由以下各项组成：

圆形；

椭圆形；

三角形；以及

正方形。

6.如权利要求1所述的过滤系统，该可延展性隔室是第一可延展性隔室，该过滤系统还包括：

一个第二可延展性隔室，该第二可延展性隔室与该第一可延展性隔室基本上相同，该第二可延展性隔室与该第一可延展性隔室堆叠。

7.如权利要求1所述的过滤系统，该第一可延展性隔室的该手柄连接至该第二可延展性隔室。

8.如权利要求1所述的过滤系统，该可延展性隔室是第一可延展性隔室，该过滤系统还包括：

一个第二可延展性隔室，该第二可延展性隔室与该第一可延展性隔室堆叠，该第二可延展性隔室包括与该第一可延展性隔室的可互换微量过滤介质不同的该可互换微量过滤介质。

9.如权利要求1所述的过滤系统，该第一可延展性隔室的该手柄连接至该第二可延展性隔室。

10.如权利要求1所述的过滤系统，该可互换微量过滤介质是化学剂微量过滤单元。

11.如权利要求1所述的过滤系统，该可互换微量过滤介质是毒素微量过滤单元。

12.如权利要求1所述的过滤系统，该手柄是将该可延展性隔室固定地定位到外部表面的锚定件。

13.如权利要求1所述的过滤系统，该手柄是携带手柄。