灰水處理系統的製作方法

2023-10-25 06:00:02 2

專利名稱：灰水處理系統的製作方法
技術領域：
一般地，本發明涉及一種諸如包括軟水器的水處理系統的流體處理系統，尤其涉 及一種設計為與軟水器共用的灰水處理系統。
背景技術：
灰水(也稱為「中水」)是指住宅或商業衛生設備產生的廢水，包括洗碗水，洗衣汙 水以及洗澡水。衛生間用水不屬於灰水，而將其分類為」黑水(black water) 0黑水是具有 高度汙染物和/或微粒並需要有效水處理的廢水。淡水或「白水」(white water)是通常用 作飲用、烹調和灌溉的可飲用水。約50-80%的住宅廢水是灰水。淡水很快變成了一種稀缺資源。世界上的數個區域因人口膨脹、乾旱和汙染而限制淡水供應。因此，在世界的許多地方淡水變得難以獲得，並且價格很高。此外，在美國東部和中西部地區，老化的市政水處理設施受到了很大關注。單個 家庭和衛星城(satellite)灰水處理系統可減少對這些老化的設施的需求壓力，並節省 市政當局和最終用戶的成本。而且，如果在用水地點(住宅或商業地點)而不是衛星站點 (satellite site)進行廢水處理，則可顯著地降低運輸和處理成本。因此，與現場廢水處理 相關的顯著地節約成本有益於市政水處理設備。根據AffffA 1999的研究，全部家庭用水的58%是在戶外使用的，例如灌溉和娛樂 用水(即，遊泳池)，而42%是在室內使用的。日常室內用水大約是每人每天69. 3加侖，這 些日常用水的26. 7%是由衝洗廁所產生。因此，灰水處理系統將使用戶節約大約26. 7%的 室內用水。而且，回收淋浴水用於衛生間將減少市政水處理廠處理的廢水量。現在，在家庭和商業建築中的灰水處理系統非常少。現有系統是非常基本的，不能 滿足環境保護局的濁度和生化需氧量(BOD)標準。這些系統的大多數還需要對現有管道系 統重新裝配或改進，成本太高。現有系統還不是自動化的，因而需要有效的控制和使用者的 參與。

發明內容
本灰水處理系統處理將再次用作諸如灌溉和廁所用水的非飲用水的灰水。再利用 灰水有助於節省通常在商業和住宅建築物中用作飲用和非飲用水的淡水。通過將其灰水處 理功能與軟水器相結合，廢鹽水用於從所述灰水中所絮凝的懸浮固體物。因為兩種傳統廢 棄品，廢鹽水和灰水組合併再利用，減少了廢水量。特別地，與軟水器配合使用的本灰水處理系統，包括灰水存儲槽，所述灰水處理箱 包括構造成接收灰水的第一入口和構造成接收來自軟水器的廢鹽水的第二入口。所述廢鹽 水與所述灰水在所述存儲槽中混合以為隨後的去除而絮凝所述灰水中的懸浮固體物。與軟水器配合使用的本灰水處理系統的另一實施方式包括灰水存儲槽，其包括構 造成接收灰水的第一入口和構造成接收來自軟水器的廢鹽水的第二入口。所述廢鹽水與所 述灰水混合以絮凝所述灰水中的懸浮固體物。所述灰水處理系統包括連接於所述存儲槽的至少一個過濾器，其中所述至少一個過濾器構造成從儲存在所述存儲槽中的灰水中去除所絮凝的固體物。消毒器連接於所述至少一個過濾器，並構造成對所述灰水進行消毒。與軟水器配合使用的本灰水處理系統的另一實施方式包括灰水存儲槽，其包括構 造成接收灰水的第一入口和構造成接收來自軟水器的廢鹽水的第二入口。所述廢鹽水與所 述灰水混合以絮凝所述灰水中的懸浮固體物。第一過濾器連接於所述存儲槽，並構造成從 所述灰水中去除所絮凝的固體物。第二過濾器連接於所述第一過濾器，並構造成去除殘留 在所述灰水中的溶解固體物。第三過濾器連接於所述第二過濾器，並構造成對所述灰水進 行納濾。消毒器連接於所述第三過濾器，並構造成對所述灰水進行消毒。


圖1是本灰水處理系統的一種具體實施方式
的示意圖。圖2示出了化學需氧量與柱床體積之間關於流入和流出的對比圖。
具體實施例方式參照圖1，本灰水處理系統籠統地用10表示，構造成處理來自淋浴排水管、廚房排 水管、洗衣機(沒有漂清周期的水)和雨水的灰水或廢水，以產生適於灌溉、衝廁以及其他 非飲用水設備的流出水。一般而言，灰水處理系統10包括用於儲存收集的灰水的存儲槽和 一系列與該存儲槽連接的過濾器。在過濾器將不可溶的固體從灰水中去除後，經過過濾的 灰水經過消毒並輸送到灌溉系統、家庭衛生間或其他合適的水系統。更具體地，本灰水處理系統包括灰水存儲槽12，將其大小製造成對收集於淋浴排 水管、洗衣機和雨水排水管及其他已知源的灰水進行儲存。存儲槽12的尺寸取決於住宅或 商業建築產生的日常灰水量。可以設想的是，存儲槽12的大小製造成保持每天、每周或取 決於其應用的任何合適時間周期產生的灰水量。入口或進水管14連接於存儲槽12，並將收 集於用淋浴排水管15集中表示的淋浴、廚房水池、洗衣機和雨水排水管的灰水輸送到可儲 存達24小時的存儲槽。在存儲槽12中每24小時啟動一次自動衝洗周期，以防止灰水在槽 中停留延展期間將改變灰水組分。特別地，灰水的生化需氧量(BOD)是很重要的性能。在相對大反應率時出現灰水 生化需氧量，這意味著存在可容易地供微生物吸收的有機化合物或材料。上述24小時自動 衝洗周期減少了保持時間，以及儲存的灰水中的生物生長的相應潛在性。保存在灰水存儲槽12中的水主要包括具有很高濁度、BOD/化學需氧量級別和微 生物的懸浮固體和溶解固體物質。因此，未經處理的已儲存灰水與通過鹽水輸入管17接 收自諸如住宅或商業軟水器的軟水器16的廢鹽水混合。在現有技術中，這種處理系統是 公知的，並且該處理系統通常包括填充滿了離子交換樹脂的主處理槽和分離的鹽水箱。鹽 水箱向處理槽周期性地提供鹽水以再生交換樹脂。在再生工序中，鹽水中的鈉離子與樹脂 珠捕獲的鈣離子和鎂離子交換。從而廢鹽水與除去的鈣離子和鎂離子同時存在。編號為 5，699，272 ；5, 751，598和6，790，362的美國專利公開了這種系統的實例，並且這些美國專 利以引證的方式併入於此。從軟水器16的鹽水/慢漂清周期回收廢鹽水或酸性滷水。再循環或使用廢鹽水 或酸性滷水(否則它們將被排到排水管)有助於降低操作本灰水處理系統的成本，並降低與處理廢鹽水有關的成本。相對於需要向灰水中添加的絮凝劑量而使操作相對較貴的現有 灰水處理系統，這是本發明的重要優點。
在軟水器16的鹽水/慢漂清周期的初始階段過程中，在進入鹽水/慢漂清周 期24分鐘時廢物流的總硬度(鈣離子和鎂離子的量)增加並達到約45，390ppm(相對於 CaCO3)的峰值。自進入鹽水/慢漂清周期的22分鐘至36分鐘，廢物流中的鈣和鎂硬度超 過 40，OOOppm (相對於 CaCO3)。在具有在每分鐘0. 3加侖的慢漂清流速下每分鐘0. 45加侖的鹽水漂清流速 的典型水軟化系統中，14分鐘的廢水收集周期相當於約5加侖硬度(相對於CaCO3)為 40，OOOppm的廢溶液。該廢鹽水或酸性滷水用來在存儲槽12中處理約200-250加侖的灰水 (約1，OOOppm的CaCl2溶液)。人們已經發現，如下面將要描述的那樣，用廢鹽水絮凝灰水 中的懸浮固體物從而除去固體物。應當理解的是，除廢鹽水外，可通過存儲槽12傳輸和使 用其他適當的絮凝劑以絮凝灰水中的懸浮固體物，但是與此工序相關的成本將更高。在完成使用廢鹽水溶液的絮凝工序後，使用泵20將包括聚集的「絮凝物」的灰水 經過輸出管18輸送到第一過濾器22。根據水處理系統10的尺寸，如現有技術中已知的那 樣確定泵22的尺寸和類型。在優選實施方式中，第一過濾器22是包括沙或基於碳的介質 的重力過濾器。如現有技術中已知的那樣，其他適當的介質也可用於重力過濾器22中以去 除聚集的絮凝物。收集在第一過濾器22中的絮凝物可通過以預定的時間間隔使用反衝洗 步驟去除並送到排水管。從過濾器22灰水的流出物優選地輸送到第二過濾器24。第二過濾器24包括碳過濾器或包括去除灰水中任何殘餘溶解固體物的基於碳的 介質的其他類似過濾器。圖2通過圖形表示絮凝/重力過濾吸附工序之前和之後的化學 需氧量(COD)水平。COD水平間接地表示灰水中諸如有機汙染物的有機化合物的量。如圖 2中所示，通過本灰水處理系統10，在入口 14處測量的、流入的灰水的COD水平顯著下降。 例如，流入的灰水的平均COD水平約為200ppm，流出的灰水的平均COD水平約為25-30ppm。 因此本灰水處理系統10在減少所收集的灰水中的有機汙染物方面非常有效。在灰水通過第二過濾器24後，優選地將其泵送到第三，即最終增澤過濾器26，執 行灰水的納濾或超濾(nano-or ultra-f!iteration)以從灰水中去除殘留的精細溶解固體 物。第三過濾器26中的過濾介質可以是任何適當的納濾或超濾介質。將來自第三過濾器26的任何收集的殘留或殘餘衝洗到位於27處的排水管。隨 後，灰水優選地泵送到對灰水進行消毒以滿足環境保護局(EPA)關於再用水的標準的消毒 器28中。在優選實施方式中，消毒器28用回收自軟水器16的氯對灰水進行消毒。如現有 技術中所已知的那樣，氯是水處理工藝的再生循環中鹽水漂清步驟的副產品。在本灰水處 理系統中，向灰水中添加至少2ppm的氯以滿足EPA的灰水標準。回收的氯大大節省了需要 單獨買氯或其他消毒劑並添加到灰水中的成本。然而，消毒器28可利用諸如化學和紫外線 的其他合適的已知消毒劑，但卻增加了成本，這是能想像得到的。現在返回圖1，灰水經過消毒後，可在以30集中表示的住宅或商業灌溉系統、廁所 貯水池或其他適當的商業或住宅非飲用水設備或系統中再利用。如果不需要灰水(即，需 要填充衝水馬桶或灌溉)，則灰水返回到灰水存儲槽12。在另一實施方式中，本灰水處理系統10包括熱交換器32以對自淋浴排水管、洗衣 機或其他來源收集的灰水進行去熱。使用熱交換器32通過從灰水中去熱並再次利用它以補充住宅或商業熱水加熱器34生成的熱量來幫助節約能源。本系統大大節省了與住宅或商業建築中對水加熱有關的成本。在熱量從灰水中去除後，如上所述地將灰水輸送到灰水 存儲槽12。在進一步的實施方式中，灰水處理系統10使用了一個或更多個監控傳感器36以 檢測存儲槽12中灰水的水位、灰水處理系統中不同點處灰水的流速以及流出和流出的水 的水質監控及報告設備。應當理解的是，傳感器36可以直接連接於灰水處理系統10中的 特定設備和/或管道，或者是與設備、管道或其他適當元件進行無線通信的無線設備。在一個實施方式中，在灰水處理系統10的服務期間，處理器38和諸如顯示屏或監 視器的顯示器40連接於傳感器36以向用戶顯示灰水的不同參數和/或特徵。雖然本發明的特定的實施方案已在此公開，但可以理解，本領域的技術人員在沒 有脫離本發明的更為寬泛的方面的情況下可對其進行修改，變型。
權利要求
一種與軟水器(16)配合使用的灰水處理系統(10)，包括灰水存儲槽(12)，其包括構造成接收灰水的第一入口(14)和構造成接收來自所述軟水器的廢鹽水的第二入口(17)，其中所述廢鹽水與所述灰水混合以為隨後的去除而絮凝所述灰水中的懸浮固體物。
2.如權利要求1所述的灰水處理系統，還包括連接於所述存儲槽(12)的至少一個過濾 器(22、24、26)，所述至少一個過濾器構造成從儲存在所述存儲槽中的所述灰水中去除所絮 凝的固體物。
3.如權利要求2所述的灰水處理系統，其中，所述至少一個過濾器(22、24、26)包括重 力過濾器。
4.如權利要求2所述的灰水處理系統，其中，所述至少一個過濾器(22、24、26)包括基 於沙的過濾介質和基於碳的過濾介質中的一種。
5.如權利要求1所述的灰水處理系統，還包括連接於所述存儲槽(12)並構造成對所述 灰水進行消毒的消毒器(28)。
6.如權利要求1所述的灰水處理系統，還包括至少一個連接於所述存儲槽(12)、消毒 器(28)和至少一個過濾器(22、24、26)中的至少一個的監控傳感器(36)，以監控所述灰水 的至少一個參數。
7.如權利要求1所述的灰水處理系統，還包括連接於所述灰水存儲槽(12)的所述第一 入口(14)的熱交換器(32)，以在儲存到所述存儲槽中以前從所述灰水中放熱。
8.如權利要求1所述的灰水處理系統，其中，所述系統將流入的灰水的COD減小了大約 10倍的數量級。
9.如權利要求1所述的灰水處理系統，還包括至少一個連接於與所述存儲槽相連接的 所述第一入口(14)和所述第二入口(17)中的至少一個的監控傳感器(36)，所述至少一個 監控傳感器構造成測量所述灰水的至少一個參數。
10.如權利要求1所述的灰水處理系統，還包括至少一個連接於所述存儲槽(12)的出 口(18)的泵(20)，以從所述存儲槽中除去所述灰水。
11.一種與軟水器(16)配合使用的灰水處理系統(10)，包括灰水存儲槽(12)，其包括構造成接收灰水的第一入口(14)和構造成接收來自所述軟 水器的廢鹽水的第二入口(17)，其中所述廢鹽水與所述灰水混合以絮凝所述灰水中的懸浮 固體物；連接於所述存儲槽的至少一個過濾器(22、24、26)，所述至少一個過濾器構造成從存儲 在所述存儲槽中的所述灰水中去除所述絮凝固體物；以及連接於所述至少一個過濾器(22、24、26)並構造成對所述灰水進行消毒的消毒器 (28)。
12.如權利要求11所述的灰水處理系統，其中，所述消毒器(28)構造成接收來自所述 軟水器的再生循環的鹽水漂清步驟的氯。
13.如權利要求11所述的灰水處理系統，還包括連接於所述灰水存儲槽的所述第一入 口 (14)的熱交換器(32)。
14.如權利要求13所述的灰水處理系統，還包括連接於所述熱交換器(32)的熱水加熱 器(34)。
15.如權利要求11所述的灰水處理系統，其中，所述至少一個過濾器(22、24、26)包括 重力過濾器。
16.如權利要求11所述的灰水處理系統，其中，所述至少一個過濾器(22、24、26)包括 基於沙的過濾介質和基於碳的過濾介質中的一種。
17.一種與軟水器(16)配合使用的灰水處理系統(10)，包括灰水存儲槽(12)，其包括構造成接收灰水的第一入口(14)和構造成接收來自軟水器 的廢鹽水的第二入口(17)，其中所述廢鹽水與所述灰水混合以絮凝所述灰水中的懸浮固體 物；第一過濾器(22)，連接於所述存儲槽(12)並構造成從所述灰水中去除絮凝固體物； 第二過濾器(24)，連接於所述第一過濾器並構造成去除殘留在所述灰水中的溶解固體物；第三過濾器(26)，連接於所述第二過濾器並構造成對所述灰水進行納濾；以及 消毒器(28)，連接於所述第三過濾器並構造成對所述灰水進行消毒。
18.如權利要求17所述的灰水處理系統，其中，所述第一、第二和第三過濾器(22、24、 26)中的至少一個包括重力過濾器。
19.如權利要求17所述的灰水處理系統，其中，所述第一、第二和第三過濾器(22、24、 26)中的至少一個包括基於碳的媒介。
20.如權利要求17所述的灰水處理系統，其中，所述第一、第二和第三過濾器(22、24、 26)中的至少一個包括納濾過濾器。
全文摘要
一種與軟水器(16)配合使用的灰水處理系統(10)，包括灰水存儲槽(12)，其包括構造成接收灰水的第一入口(14)和構造成接收來自所述軟水器的廢鹽水的第二入口(17)。所述廢鹽水與所述灰水混合以為隨後的去除而絮凝所述灰水中的懸浮固體物。
文檔編號C02F1/50GK101870508SQ20101011209
公開日2010年10月27日 申請日期2010年2月8日 優先權日2009年2月6日
發明者克裡·奎因, 吉恩·韋曼, 庫姆迪卡·普瑞麥斯萊克, 莎琳·施納貝爾 申請人:可慮康國際公司