专利名称：将水进行生物纯化到最纯直至饮用水的任何程度的制作方法
目前对水纯化主要用于两个目的“A”将河水纯化成饮用水，和“B”将污水充分纯化成可以排入河流中。
还有其它许多情况，例如需要将河水纯化至用于某一工业的程度。所有这些难以胜数的情况均可认为是上述“A”和“B”总类下的一些情况。本发明提出的流程装置不是针对那些不易进行生物纯化的工业废水的。
在上述“A”情况下，是用昂贵的混凝土结构采用物理和化学方法来进行水纯化的，而在上述“B”情况下，水的纯化也是用昂贵的混凝土结构来进行的，但是采用的是生物方法和物理-化学方法相结合。
本发明提出的流程装置为上述“A”和“B”方法带来了很大的变化。其目的是将水的纯化转变成主要是农业方法，结果取消了大量昂贵的混凝土结构。
植物根部为植物提供营养物，营养物有很多种，但主要是磷酸盐和硝酸盐。当然，植物除了吸收植物营养物外还吸收水和二氧化碳。因此，在食草动物体内我们会发现从植物以及氧和水衍生的化学组合物。现在在食肉动物如人体内，我们会发现从氧、水以及原先在食草动物体内的物质衍生的化学组合物。
居住区域的水杂质通常主要来自人体(通过盥洗室、水槽、浴室等)，结果是污水含有来源于植物营养物的含氮和磷的化学组合物。这些杂质可被微生物作为其食物分解消化。建议建立一个有助于植物生长的环境，从该系统中收获和取走植物的速度应与杂质进入该系统的速度一样快。
图1是本发明提出的系统的垂直剖面，图2是该系统的平面图。该系统是现有知识与迄今未知的结构的组合。
数字1表示水进入系统，管7则将流出的饮用水导入水网络系统。在结构2中，杂质被分解，主要是在无大气存在条件下，其中污泥沉在底部。泵站8做了两个工作，即将结构2最后一个区室的水重新循环至第一区室，并且排出结构2底部的污泥，通过管道10泵送到肥料生产区。结构2是迄今未知的。
结构3、4和5是迄今未知的。它们是泥土结构，用不透水的薄膜覆盖。这些膜可用其它形式的不透水材料(例如一层混凝土)代替。结构3和5填充了碎石。这里种植了植物，这些植物的根生长在石头的空隙中。任何类型的植物，如季节性蔬菜或动物饲料如苜蓿，均可种植。较佳的是在收获该结构中的植物后立即种植一种新的作物。结构4中养鱼。如果水的最终目的地是排入河流，则不需要结构5和6，只需进行消毒即氯化，如果需要的话。如果需要较高的水纯化程度，则需要结构5和6。
在结构6中采用的是已知的水纯化过程。在这里例如可以是膜分离过程、微过滤过程或其它纯化过程，在消毒(如氯化)后，水将被导入饮用水网络系统。
管道10将污泥输送至肥料生产区。可将交替层的植物和污泥彼此堆在一起，形成合适的高度，在平面上可以是矩形。在那里，生物体使物质分解，产生高温，将病原性生物体杀死。最终产物是高质量的肥料。为了使堆肥的外表面处于高温下，可用一层已经产生的、已经不含病原性生物体的肥料覆盖这些堆肥。从污泥来生产肥料是已知的。然而，这个部分通常并不包括在本发明的纯化工作中。目前，农民还只是将含有大量病原体的污泥进行简单干燥后使用，他们有时使污泥与植物接触，而这些植物可能是在地面以下的(即与污泥接触的条件下生长其收获物的)。
痢疾等疾病对于公众的危害是相当大的。如果肥料的产生是本文提出的纯化方法的一部分，则可避免这种现象。
在图3和4中，省略了结构2，在其位置放置了结构15和14。在这里，结构15提供了一个迄今未知的倾斜表面，水沿该倾斜表面下流至结构14。污泥在结构14中沉积。污泥被泵站11抽出通过管道13输送至产生肥料的区域，如图1和2一样。泵站11的第二个任务是将结构14中高于污泥一定位置的水抽出，泵送至结构14的倾斜表面上游。由于倾斜表面有一些突起，因此水流通过倾斜表面是不均匀的，结果使得水有机会与更多的大气接触。从而促进了水的纯化。
一方面是图1和2，另一方面是图3和4，它们描述了两组相同的结构，只是一个方面不同。它们的不同在于水进入系统的部位。只是结构2与结构14和15不同。
当预定将处理的水排入河流中时，结构4需要有相当适中的大小。其目的是要确认排入河流的水对鱼的生命无害。然而，如果经处理的水用作饮用水，则处理时它与阳光、大气以及河流的动物群和植物群的接触程度应大得多。
通常知道，水与植物(如河流边缘地区的芦苇等)接触后，植物能改善水质。
不幸的是，这些知识对水纯化工程的构筑没有多大作用。相反，本发明提出的系统是连续收获植物，它们从系统中取出的速度与含氮和磷的植物营养物进入纯化系统的速度一样快。
雨水有这样的循环，它降落到地面，然后通过一定途径流入大海，转变成水蒸汽，成云，然后再次下雨，植物营养物也有循环。植物吸收营养物，水和二氧化碳。食草动物摄入植物将其变成肉。食肉动物如人将早先是植物营养物的物质以及水和大气的氧摄入他们体内。因此如此使用的来自人体的水会含有原来的植物营养物等物质的组合物，这并不奇怪。
为了完成该循环，我们必需用一些方法来以最佳的方式除去这些植物营养物，当然是让植物来完成这一工作。而相反，我们目前是采用物理-化学方法来除去这些植物营养物，所以成本高并不令人惊奇。本发明提出的水纯化方法是让植物来进行该工作。如果我们想要生产蛋，我们是应当花工夫建造昂贵的生产实验室来生产合成蛋呢，还是应当让鸡去作这个工作？我们的方法却可以让社会免除通常昂贵的纯化水方法的负担。
本发明提出的方法是以一种以前未提到过的方式来获得收益。如果为一个灌溉农民提供免费的灌溉并为其作物免费施肥，他不是会比以前更富有吗 同样，本发明提出的纯化系统的主人一定会在经济上发达起来。
结构2中有四个区室。
杂质在其中被微生物消化，结果是从一个区室到另一个区室的杂质减少，同时微生物繁殖增加。区室的数目可以少于4个或多个4个。这由设计者来决定。
结构4可与其它结构类似，或者相反，它可以是能为当地居住者提供休闲娱乐的池塘或湖泊。在生产饮用水时，后者是有利的。如果我们注意到来自城镇的污水能被河流纯化，或如果污水沿河流流动数公里而水中又没有流入新的杂质的话，其好处是明显的。本发明提出的生物纯化方法起了与河流相同的作用，只是用了较短的距离，因为在该较短距离内可以浓集大量生物体。
在本系统中种植的植物类型几乎没有限制。在每平方米种植更多量的植物是有利的，因为他们能除去的单位面积的植物营养物更多。植物通过它们的根部来吸收植物营养物，这些植物营养物中含氮和磷的程度远远高于其它元素。其它这些元素总存在于城镇污水中。选择种植的植物可以用作动物或人的食物。最好是种植那些在地面上方才结出果实的植物，使得果实不会接触污水而导致危害人和动物。
如果感到对人和/或动物不安全，则可在碎石顶部安置栅栏来隔离水。在目前的许多生物系统中，官方对农民怎样使用从生物流程装置中取出的干燥污泥没有管理。
因此，可能含有大量病原性生物体的这些污泥，可能会接触人们食用的胡萝卜或甜菜根等植物。将来可对本发明提出的流程装置中生长的植物样品进行化学和生物分析，并与市场上的同类植物样品比较，预计可以证实，本发明提出的流程装置中生长的蔬菜对人的危险性并不比目前生产市场上的常见蔬菜大。预计它们的危害性还要低。植物的根与有粪便的大肠杆菌接触时会对后者产生不利作用。建议通过比较分析来证实这一点。
尽管来自各种动物如羊、马或牛的粪肥是不同的，但是，所有这些粪肥都是有价值的天然肥料。为什么不作调查就认为人的粪便不能作为有价值的肥料呢 官方机构如官方实验室等当然应当从化学和医学角度调查本发明提出的流程装置，并与现有的比较。对于本发明提出的流程装置的危害性更少不必惊奇，原因有两个。第一是植物的根部对病原体具有不利的作用，其次是产生的肥料会比目前的污泥处理更安全。
权利要求
1．将具有任何给定含量杂质的水进行生物纯化至所需纯化程度的流程装置，其中该纯化流程装置依次包括第一部分(2.15)，在这里水流入该流程装置，在其中流入水与显微镜下以及肉眼可见的活生物体接触，以便以污泥的形式从水中除去悬浮物，无论这些物质存在于流入水中还是在流入水进入流程装置并接触活生物体后产生；第二部分(3,4,5),包括一系列类似于结构(3)的结构，它们相互连接，每个结构将其中的水排入下一个，同时具有结构(3)类型的每个结构含有一层惰性物质，惰性物质中种植了合适的植物，植物利用流入水中的含有物进行生长，从而除去流动水中的这些含有物；类似于结构(3)的一系列结构的总面积取决于对于流入水一定质量而言所需的流出水纯度。
2．根据权利要求1所述的流程装置，其特征在于，对从第一部分(2.15)取出的污泥通过活生物体反应产生高温进行消毒，以产生肥料。
3．根据权利要求1或2所述的流程装置，其特征在于，当流出的水是预定排入天然的水域如天然湖泊、河流等中时，则在从一系列结构(3)的流出点与这些天然水之间插入结构(4)，结构(4)中饲养了鱼类作为流出水适合排入天然水域的证明。
4．根据权利要求1至3任一项所述的流程装置，其特征在于，第一部分(2.15)由用于厌氧生物生长和产生厌氧反应的多个区室(2)的腐败性结构组成。
5．根据权利要求1至3任一项所述的流程装置，其特征在于，第一部分(2.15)由用于好氧生物生长和产生产生好氧反应的倾斜表面(15)组成。
6．根据权利要求1至5任一项所述的流程装置，其特征在于，在第一部分(2.15)的流出部(8,11),部分流出水，较佳的是多股流入水，被重新循环。
7．根据权利要求6所述的流程装置，其特征在于，重新循环的所述流出水部分在第一部分(2.15)上游足够长的距离处进入主要流入水的(1)中，从而使其除去可能有的难闻气味。
8．根据权利要求1至7任一项所述的流程装置，其特征在于，第二部分(3,4,5)中种植的植物是带来经济利益的植物。
9．权利要求1至8任一项所述的流程装置，用于生产纯至任何纯度并包括饮用水。
10．将具有任何给定程度的杂质的水进行生物纯化至任何所需的纯化程度的粪肥，其特征在于，在权利要求1至9任一所述的流程装置内进行该纯化。
全文摘要
一种用于纯化水的流程装置和方法,它依次包括:第一部分(2.15),在这里水流入该流程装置,在其中流入水与显微镜下以及肉眼可见的活生物体接触,以便以污泥的形式从水中除去悬浮物,无论这些物质存在于流入水中还是在流入水进入流程装置接触活生物体后产生。第二部分(3,4,5)包括一系列类似于结构(3)的结构,它们相互连接,每个结构将其中的水排入下一个,同时具有结构(3)类型的每个结构含有一层惰性物质,惰性物质中种植了合适的植物,植物利用流入水中的含有物进行生长,从而除去流动水中的这些含有物。类似于结构(3)的一系列结构的总面积取决于对于流入水一定质量而言所需的流出水纯度。
文档编号C02F3/02GK1311760SQ99809192
公开日2001年9月5日 申请日期1999年1月20日 优先权日1998年5月26日
发明者潘那吉奥迪斯·库龙比斯 申请人:潘那吉奥迪斯·库龙比斯