廢物處理系統的製作方法
2023-07-18 08:27:16 4
專利名稱：廢物處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及廢物處理系統和供在這些系統中使用的裝置。具體地說，本發明涉及用於處理衛生間廢物的系統和裝置。
背景技術：
儘管城市汙水系統遍布各地，但仍有許多未設下水道的居民區和地區，對這些地方，必須依靠另外的方法來處置或處理衛生間廢物。特別是在一些發達國家的農村中，及某些不發達國家和發展中國家裡，就是這種情況。
處置或處理衛生間廢物的另外方法，範圍從僅僅掩埋廢物-從住宅收集或不從住宅收集-到各種化糞系統，這些化糞系統在許多農村地區中是很常見的。然而，這些另外的方法非常危及衛生，如在廢物中，甚至在化糞系統的流出物中，病原體肯定存在。
在某些國家，對有效的廢物處理系統有迫切的需要，在這些國家，飲用糞便汙染是一種持續不斷的衛生問題。由於涉及到成本或居民區相距很遠，所以設置網狀汙水系統可能行不通。由於病原體汙染流出物的缺點，所以各種化糞系統不能很容易地擴大規模供居民區使用，而主要是打算供單個住宅使用。從化糞系統出來的澄清流出物仍然是相對富含養料及細菌，並且必須處置成地下瀝濾的流體。在居民區場所中，這不一定總是實用的。
當化糞系統通常能以很小的難度安裝，並且和汙水系統相比能以比較小的成本安裝時，理想的情況是有一種化糞系統，該化糞系統降低了系統流出物中汙染物的水平，並能擴大規模供居民區使用。還有種理想的情況是有一種裝置，該裝置能與其它的廢水處理方法-如用於處理來自豬圈、食品加工廠(包括屠宰場)的廢物、礦山廢物及類似物的方法-結合起來使用，以便將最終流出物中汙染物水平降低到在環境和公共衛生要求方面容許的水平。
發明概述本發明的目的是提供一種水處理系統，該系統降低了系統流出物中汙染物的水平，並且在化糞系統情況下，能擴大規模供居民區使用。
在第一種情況下，本發明提供用於二次處理從水處理方法出來的流出物的裝置，所述裝置包括一個充填介質的槽，該槽適合於所述流出物自流通過許多個在所述介質中形成的分段區域，其中流出物向上或向下交替式流過各區域。
在第二種情況下，本發明提供一種廢物處理系統，一個初級槽和一個充填介質的二級槽，該初級槽用於容納未稀釋的廢物，而充填介質的二級槽用於容納由所述初級槽自流式供給的流出物，其中所述二級槽適合於所述流出物自流通過許多個在所述介質中形成的分段區域；及流出物向上或向下交替式流過各區域。
在第三種情況下，本發明提供一種廢物處理系統，該系統包括一個槽，該槽具有一個第一區域和許多個分段的充填介質的第二區域，其中在所述第一區域中容納未稀釋的廢物，而由第一區出來的流出物在重力作用下流過所述各第二區域，以便在流出物向上或向下交替式流過所述各第二區域情況下，排出所述系統。
上面所用的術語「水處理方法」表示任何打算用來降低含廢物的水中汙染物水平的方法，而不管這些廢物是工業廢物、家庭垃圾或衛生間廢物。這些處理方法包括(但不限於)用於處理豬圈廢物、食品加工廠廢物、廢水(洗澡、淋浴、廚房和洗衣房廢水)和飲用水的方法。
按照第一種情況所述裝置的槽，很顯然，是按照第二種情況所述系統的二級槽，該槽起一個生物濾池的作用，並且類似於廢水處理系統的構成地下水流的潮溼地帶。當在各分段區域發生向下和向上流動時，流出物遇到厭氧區和有氧區，因此改善了處理方法。
二級槽可以是任何形狀，但最好是具有稍帶拱凸的圓形橫截面，該拱凸包括一個用於初級槽流出物的入口。有利的是將各分段區域設置成在槽內的同軸小室。通過僅僅跨過形成小室的壁敞開端流動，流出物可以從一個區域的上部流到相鄰的區域。在小室底部的一部中設置一些開口，以便讓流出物從一個區域的底部流到相鄰的區域。這在下面將更詳細說明。
在二級槽的一種優選形式中，四個同心區域設置供給到最裡面區域的槽入口。然而，很顯然，液流可以從最外面區域流到最裡面區域。
用來充填二級槽的介質可以是任何種粒狀材料，如礫石、沙子或聚集的土壤。然而，粒狀材料的粒徑應足夠產生一個空隙，該空隙不會對滯留時間產生不利影響或者能被生物膜堵塞。一些合成材料如塑料也可用作介質。一種優選介質是塑料介質，該塑料介質構成具有15～30mm直徑和20～50mm長的管段。
按照本發明第一種情況所述的裝置可以加入任何現有的化糞系統中。因此，在按照第二種情況所述的系統中，初級槽可以是一種常規的化糞池。有利的是，從二級槽出來的流出物經過適當消毒，可用於在希望衝洗衛生間的一個系統中衝洗。在流出物再循環情況下，只需要很少或不需要附加的水。
按照本發明所述的系統不需要將衛生間廢物衝洗到初級槽中。誠然，該系統的優點在於除了作為廢物提供的液體之外，對液體沒有要求，因此減少了從二級槽出來的流出物體積。
初級槽的容積與二級槽容積之比一般是在1∶1～1∶0.6範圍內。在形成一個系統，特別是供居民區使用的系統時，所考慮的因素是各用戶的飲食和排洩物體積，及每個人可用來將廢物輸入該系統的衛生間數量。
按照第二實施例所述系統的二級槽一般包括3～8個區域。在優選的二級槽中，設置四個區域。各區域不一定必需容積相等，並且在具有四個區域的優選形式二級槽(它是圓形槽)中，按流出物通路的次序，各區域從開始區域佔槽容積8～18％增加到最後區域佔槽容積的24～50％。
按照第二種情況所述系統的初級槽，具有40～150天的滯留時間。
二級槽的滯留時間一般大於25天，這取決於蒸發速度，該蒸發速度將受系統所處地區氣候條件影響。
按照第一種情況所述裝置的各槽和按照第二種情況所述的系統，可以用任何合適的材料如塑料、玻璃纖維或混凝土製造。優選的材料是聚丙烯。
在新裝置開始運行時，將按照第二種情況所述系統的初級槽裝入約佔容積50％的水。在使用情況下，初級槽充填到這種程度，以使澄清後的流出物從初級槽經過管道流到二極槽。另外，在開始運行時，可將初級槽充填到100％的容積。初級槽中的細菌最後形成汙泥，如同任何化糞池中那樣。在按照本發明的系統中，根據裝置設計情況，一般要求每5～10年排空一次汙泥泵。
為了改善二級槽中的氣流，可以設置一個通氣口，該通氣口包括一個風扇，該風扇抽吸空氣或迫使空氣進入槽中。供氣增加了蒸發，將氧氣供給到二級槽中介質的表面，並排出來自系統的氣味。在沒有電源的邊遠地區，風扇有利的是太陽能供電。通氣口能可供選擇地設置在初級槽處。在這種構形中，從二級槽中的一個口抽出空氣。
在按照第二種情況所述系統的一種形式中，初級槽和第二級槽設置成單一裝置。例如，可以將二級槽包含在初級槽內。在用圓形橫截面的槽情況下，初級槽主要是取圍繞二級槽同心式設置的小室形式。在這種構形中，經過二級槽各區域的液流，通常是從外區域流到內區域，流出物從該內區域排出系統。
按照第三種情況所述的系統，實質上，是前一段所述的單一裝置。然而，在第三種情況的系統中，各二級區域寧願作為在二級槽內形成的小室設置，它們一般在包含系統的槽內作為單個的二級槽存在。這將在下面詳細說明。
供按照第三種情況所述系統各區域用的介質，可以是上述相同的介質。同樣，系統的各部件可以用與其它情況中各部件相同的材料製造，並且該系統可以包括按第二種情況所述系統的任選特點和優先權。
按照本發明第三種情況所述的系統，特別適合作為供大約5個人日常使用的衛生間系統，而按照第二種情況所述的系統，可以建成供從大約10人到超過500人使用的規模。也可以將各系統通過包括許多個並聯連接的初級和/或二級槽建造成積木式格式。各種系統都可以包括在現有住宅內-如有必要，當一個系統必須在地面以下時，用合適的硐室-或者包括一個專門建造的結構內，打算供居民區用的系統，結構情況通常就是這樣。
衛生間的坐便器或糞似物一般與系統相結合設置，廢物從該系統經過降液管轉到第二種情況的初級槽或第三種情況的槽中。降液管可以包括一些偏轉器，以便不能通過坐便器看到廢物，這些偏轉器是向下間隔開的帶角度的平板，各平板從降液管相對的兩側伸出。
按照第二種情況所述系統的初級槽和第三種情況的槽，可以包括一些擋板，用於分離處理過的廢物(汙泥)，並將廢物導向槽內的清除點，一般5-10年需要清除汙泥一次。
很顯然，按照本發明的單個裝置形式減少了系統所佔的面積。在系統供實際使用的場所，這是有利的。
按照本發明的系統的封閉性質，保護系統免受外界自然環境如太陽和下雨的影響。此外，防止了地下水和根部侵入，而另一方面，保護了地下水的質量。一些昆蟲如蚊子也被排除。如上所述，不需要衝洗水，這使從系統出來的最後流出物減至最少。這種流出物生化耗氧量(BOD)和細菌都足夠低，-一般分別為12mg/L和0.62生物體/mL-亦即它能用於灌溉，或僅僅趨向廢物。通常，最後的流出物通過地下礫石床處置。
本發明在其範圍內包括各種衛生間，這些衛生間包括按照第二或第三種情況所述的系統；和採用所公開的系統處理廢物-特別是衛生間廢物-的方法。
上面已經廣泛地說明了各種系統和裝置，現在將參照下面簡述的附圖舉例說明這些系統。
對附圖的簡要說明
圖1是按照本發明第二種情況所述的一個系統示意圖。
圖2是圖1所示系統二級槽的正視剖面圖。
圖3是圖2所示二級槽的平面剖視圖。
圖4-6是一些相同比例構件的正視剖面圖，這些構件形成圖2和3所示二級槽內的區域。
圖7是另一種類型初級槽的正視剖面圖。
圖8是按照本發明第三種情況所述的一個系統主要部件的部件分解透視圖。
圖9是按照第三種情況所述的系統在除去槽頂部時的平面圖。
圖10是在圖7線段A-A處的正視圖。
圖11是在圖7線段B-B處的正視圖。
用於實施本發明的最佳方式和其它方式在不同的附圖中，同樣的元件用相同的標號表示。
現在轉向圖1，圖1示出系統1，它包括一個初級槽2和一個二級槽3。初級槽2位於一衛生間4的下面，並容納來自坐便器5的廢物，該坐便器5具有一根延伸的出口6。延伸的出口6不是必需的，並且坐便器可以直接安裝在槽2上方。在這種構形上的唯一限制是從槽2到槽3有重力流。初級槽3包括一個通氣口7和一個帶障板的出口8，正如化糞池內常用的那樣。
從初級槽2出來的流出液在重力作用下經過管道9再經過入口10流到二級槽3，該入口10定位在槽頂部的中央。二級槽3還包括一個出口11和通氣口12，該通氣口12具有與其有關的太陽能風扇(附圖中未示出)。
初級槽2具有約1000L的容積，而二級槽3具有約600L的容積。互連管道9是直徑100mm的聚氯乙烯(PVC)管。初級槽2具有圓形橫截面，側邊稍帶錐形。二級槽3裝有粒徑10～15mm的礫石，正如用點畫線所表示的。
在圖2和3中更詳細示出二級槽3。入口10(見圖1)與圓筒形構件13鄰接，該圓筒形構件13在槽內形成區域14。圓筒形構件15和16劃分區域17和18，而槽壁劃分區域19。由各圖可明顯看出，進來的流體向下流經區域14，然後流到區域17，在區域17流體向上流動，進入區域18，再向下流動進入區域19，最後流體能經過出口11從區域19排出該系統。流動一般用箭頭表示。圖3還示出在槽中可能發生的環形流動。儘管在這些圖中沒有表明，但槽的所有區域都裝有礫石。流出物穿過槽的行程具有5.0～5.5m的總長度。
圖4-6分別示出構件13、15和16其中每一個的放大圖。構件13(見圖4)是直徑100mm的PVC管，它從槽蓋延伸到槽底。在該構件的底部設置約10mm寬×約80mm長的縫口，以便讓流體出來。一個這樣的縫口用20表示。
構件15(見圖5)從槽底延伸到剛好在構件16上端的下面。這樣構件15實際上起一根豎管的作用。該構件用直徑300mm管子製造。
構件16(見圖6)用直徑500mm管子製造，並且它象構件13一樣在其底部具有許多個縫口，其中之一用21表示。構件16的頂端包括一個壁22，當各構件在原位置時，該壁22橫穿延伸到構件13。此壁防止流體短路。
將圖1-6中所示的系統及其部件加工成形，供最多10人居住的住宅使用。開始運行時，將初級槽裝滿900升水(100％容積)。同樣將二級槽裝滿水到容積。
監測該系統4個月以上時間，能確定下面給出的性能數據。初級槽內容物體積 900L滯留時間 75天流出液的生化耗氧量(BOD ) 192mg/L流出液的固氮速率(NFR) 170mg/L輸入廢物中的大腸桿菌(E.coli) 10,000/mL流出液中的大腸桿菌(E.Coli) 540/mL二級槽內容物體積 300L滯留時間 ＞25天流出液的BOD12mg/LNFR13mg/L輸入廢物中的E.coli 540/mL流出液中的E.coli 0.62/mL總流出液滯留 100天可以看出，在二級槽流出液中BOD、NFR和E.coli的水平比起初級槽流出液的同樣數值來，是一種明顯的改善，因此，比起從常規化糞池系統出來的流出液也是一種明顯的改善。
參看圖7，圖7示出另一種供在如圖1-6所述系統中使用的二級槽。圖7示出槽23，槽23具有圓形橫截面，並且由一倒置的平截頭圓錐體形成。該槽具有三個區域24-26，它們分別由下懸管28的圓筒形壁27、截頭圓錐形壁29和30，及槽壁31形成。來自初級槽的流出液從管道32進入槽23到操作箱33。下懸管28在其底部具有許多個開口，它們能使流出液進入區域24，如箭頭所示。壁29和30有一個開口，它讓流出液流到鄰近的區域，也如箭頭所示。
槽23和其它部件用聚乙烯製造。該槽具有630L的容積。區域24-26裝有10mm粒級的石塊，並分別構成槽容積的18％、24％和50％。此外，介質可以是優選的上述塑料。
圖8-11示出一種按照本發明第三種情況所述的系統。正如從圖10可以明顯看出的，該系統形成衛生間的一部分。該系統包括一個槽34和4個二級槽35-38。各二級槽形成第二區域，而槽34與在原位置的各二級槽的容積平衡形成第一區域，它在圖9-11中用39表示。
現在參看圖9-11，可以看出，該系統還包括一個匯流箱40，通過管道41將該匯流箱連接到二級槽35上。二級槽35和36通過靠近每個槽底部的連接器42處於流體連通狀態，二級槽37和38通過連接器43流體連通也是這樣。二級槽36和37通過管道44處於流體連通狀態。二級槽38中的流出液可以通過出口45排出該系統，出口45與二級槽38處於流體連通狀態。該系統還包括一個擋板46和一個汙泥排放管47。
總之，從圖10可以明顯看出衛生間系統的一些特點，圖10除了其它圖中所包括的一些特點之外，示出了系統48，系統48如上面有關圖8-11所述，安裝在住宅或其它建築物的地面下。廢物從衛生間坐便器50經過降液管51進入第一區域39中。系統48還包括一個通氣管52，該通氣管52從槽34的蓋上延伸。該通氣管包括一個太陽能風扇(圖中未示出)，該風扇從槽34內的一個口抽出空氣經過該系統，以便通過通氣口排出該系統。標號54是安裝衛生間系統的建築物壁。
二級槽35-38充填有近似圓柱體的塑料介質，該圓柱體具有19mm的平均直徑和30mm的平均長度。該系統的主要部件，槽34和二級槽35-38，都用聚乙烯製造。別的部件用塑料或不鏽鋼製造。
槽34具有770L的容積，而二級槽35～38具有總容積為160L。槽34的滯留時間為53～128天，而二級槽35～38具有26天的滯留時間。
液體流出物經過系統48的流動如下。廢物在槽34的第一區域39中這樣產生，以致液體可以經過匯流箱40和管道41進入二級槽35。然後液體流出物向下穿過二級槽35中的介質，經過連接器42流到二級槽36、向上穿過二級槽36中的介質，經過管道44流到二級槽37，向下穿過二級槽37中的介質，經過連接器43流到二級槽38，最後向上穿過二級槽38中的介質，以便在出口45處排出該系統。
很顯然，不脫離本發明很寬的界限和範圍，可對如上舉例說明的系統和裝置進行許多改變。
權利要求
1.用於對從化糞池出來的流出物進行二次處理的裝置，所述裝置包括一個充填介質的槽，該槽適合於所述流出物穿過許多分段的區域重力流動，這些分段的區域在所述介質中形成，其特徵在於流出物是向上或向下交替式穿過各區域流動。
2.按照權利要求1所述的裝置，包括一個圓形槽，其中各所述區域由在槽內的各同軸小室形成。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特徵在於流出物是從內區域流到外區域。
4.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述介質是從礫石、砂子、聚集的土壤或一種合成材料中選出的。
5.按照權利要求1所述的裝置，包括三個區域。
6.按照權利要求1所述的裝置，包括四個區域。
7.廢物處理系統，包括一個初級槽和一個充填介質的二級槽，所述初級槽用於容納未稀釋的廢物，而充填介質的二級槽用於容納來自所述初級槽的自流式供給的流出物，其特徵在於所述二級槽適合於該流出物穿過許多個分段的區域重力流動，這些分段的區域在所述介質中形成；並且流出物是向上或向下交替式穿過各區域流動。
8.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述二級槽是一種帶蓋的圓形槽，其中各所述區域由在所述槽內的各同心小室形成。
9.按照權利要求8所述的系統，其特徵在於在所述二級槽內的流出物是從內區域流到外區域。
10.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述介質是從礫石、沙子、聚集的土壤或一種合成材料中選出的。
11.按照權利要求10所述的系統，其特徵在於所述合成材料是一種塑料，該塑料構成一些具有15～30mm直徑和20～50mm長度的管段。
12.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述二級槽包括三個區域。
13.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述二級槽包括四個區域。
14.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於從所述二級槽出來的流出物被再循環，用於將衛生間的廢物衝入所述初級槽中。
15.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述初級槽容積與二級槽容積之比在1∶1～1∶0.6範圍內。
16.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述初級槽包括一個通氣口，該通氣口具有一個風扇，該風扇通過二級槽中的一個口將空氣抽入所述系統中。
17.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述二級槽包括在所述初級槽中。
18.廢物處理系統，包括一個槽，該槽具有一個第一區域和許多個分段的充填介質的第二區域，其特徵在於在所述第一區域中容納未稀釋的廢物，從該第一區域中出來的流出物在重力作用下流經所述各第二區域，以便在流出物向上或向下交替式流過所述各第二區域情況下排出所述系統。
19.按照權利要求18所述的系統，其特徵在於所述槽一般是矩形，並且所述各第二區域由所述槽內四個二級槽形成。
20.按照權利要求19所述的系統，其特徵在於所述各二級槽在所述槽的對邊處成對配置。
21.按照權利要求18所述的系統，其特徵在於所述介質是從礫石、沙子、聚集的土壤或一種合成材料中選出的。
22.按照權利要求21所述的系統，其特徵在於所述合成材料是一種塑料。
23.按照權利要求22所述的系統，其特徵在於所述材料構成具有15～30mm直徑和20～50mm長度的管段。
24.按照權利要求18所述的系統，其特徵在於所述初級槽的容積與各二級槽總容積之比在1∶1～1∶0.4範圍內。
25.按照權利要求18所述的系統，其特徵在於所述槽包括一個通氣口，該通氣口具有一個風扇，該風扇經過所述槽內一個口抽吸空氣進入所述系統中。
26.按照權利要求18所述的系統，其特徵在於所述槽具有一根管道，用於排出沉積的汙泥。
27.衛生間，包括按照權利要求7或權利要求18所述的系統。
全文摘要
本發明提供用於處理含廢物的水如衛生間廢物的系統和裝置。在一種情況下,本發明提供用於二次處理來自水處理方法中流出物的裝置,該裝置包括一個充填介質的槽,該槽適合於流出物重力流過許多個在介質中形成的分段區域,其中流出物向上或向下交替式流過各區域。本發明還提供一種廢物處理系統。該系統包括一個初級槽和一個充填介質的二級槽,該初級槽用於容納未稀釋的廢物,而充填介質的二級槽用於容納來自初級槽的流出物重力流,其中:二級槽適合於流出物重力流過許多個在介質中形成的分段區域;並且該流出物向上或向下交替式流過各區域。本發明還提供一種廢物處理系統,該系統包括一個槽,該槽包括一個第一區域和許多個分段的充填介質的第二區域,其中在第一區域中容納未稀釋的廢物,而從第一區域中出來的流出物在重力作用下,流過各第二區域,在流出物向上或向下交替式流過各第二區域情況下,從該系統中排出。
文檔編號C02F3/06GK1258266SQ98805540
公開日2000年6月28日 申請日期1998年5月28日 優先權日1997年5月28日
發明者安德魯·R·W·高夫, 馬克·K·蘭福德, 保羅·F·特納 申請人:太平洋廢物處理技術股份有限公司