专利名称：移动式或固定式的模块式独立型脱水厕所、脱水机及灰水回收系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种移动式或固定式的模块式独立型脱水厕所及灰水回收系统和方法，其包括一脱水机，该脱水机可构成厕所的一部分或安装在远处以有效地处理自多个厕所的人体排泄物，并且可结合一移动式或固定式平台一起使用以回收和再循环灰水。
背景技术：
由于全球性人口增长和严重干旱造成缺水，所以极为需要在不使用诸如淡水那样的天然资源和/或通过烧油或煤产生的电力下有效地处理人体排泄物。利用有毒化学物品并非一安全的替代方案。对有效处理人体排泄物和灰水回收的另一需求基于全球军队的调防、难民营，或在自然灾害恢复期间造成的大量人口的急剧迁移。不仅工业化国家而且发展中国家皆要求移动式或固定式的低能耗脱水厕所和灰水回收系统以解决人体排泄物的处理问题。
已有技术示出了许多类型的移动式厕所。其中有些厕所利用电凝聚法从生活和工业废水中絮凝和除去油、悬浮固体和重金属。电凝聚法利用一通常自电解板流经废水的受控电流，其继而使废水中的可凝聚的微粒(包括小于1微米的微粒)带电。凝聚的微粒絮凝而形成一浮上表面或沉落底部的物质，这取决于凝聚在一起的化合物的特性而定。一旦絮凝微粒浮起或沉入底部就可以除去。电凝聚法是极其有效和有成本效率的废水处理方法，其无需使用化学品就可杀死病原体和其它微生物，大部分污染物可从废水中除去，而且运作成本低。
于2004年4月13日授予Gavrel等人的美国专利No.6,719,894叙述了一种废液的电凝聚方法。其中加压废水在带电的电解板之间通过而形成由有机物、微粒和金属污染物构成的沉淀颗粒。然后，水和微粒从反应容器流入一浮选室，其中溶解的气体使沉淀颗粒浮上表面以便移除而形成一澄清的废水。
于2004年6月8日授予Herbst的美国专利No.6,746,593叙述了一种高容量电解水处理系统和废水处理方法。在该发明中，先从废水中除去固体，然后，废水进入一含有可使诸如脂肪、油、油脂以及表面活性剂之类的物质不稳定的电凝电极的容器。将废水电凝可使污染物絮凝和浮上表面。用一除泡沫装置除去泡沫和漂浮的污泥，澄清水在通过一出流堰后排放并自一净水排放管流出。
于1980年6月24日授予Hartkorn的美国专利No.4,209,389叙述了一种使用细菌从废水液体中除去病原微生物和溶解的有机污染物的方法。所述方法的第一阶段包括使用电凝聚结法除去大体所有胶状材料。此后，将经专门选择的微生物加入废水以除去剩余的有机污染物。
于1991年3月19日授予Kishi等人的美国专利No.4,999,930叙述了一种原污水的干燥装置。该系统使用多个加热球，它们被桨叶搅拌而提供一定程度的脱污水作用。为了试图使废料脱水，该系统要求一系低效的化学元素。
于1992年8月6日授予Kishi等人的美国专利No.5,152,074披露了一种利用传导加热作为加热元件的类似装置。
于1993年6月15日授予Blankenship的美国专利No.5,218,724披露了一种带有可移除的催化剂容器的焚化炉厕所。其缺点之一在于使用催化剂片来减少臭味，而该些催化剂片要插入和在更换时移除。
于1994年1月11日授予Hachima的美国专利No.5,276,924披露了一种包括感应加热的人体排泄物处置方法和装置。
于2000年8月15日授予Hammond的美国专利No.6,101,638披露了一种利用空气压力、研磨和热力来形成干粉式排泄物的厕所。一于2002年12月24日授予Hammond的第二专利即美国专利No.6,496,988披露了一种紧凑的再循环式电动脱水厕所。尽管该两个专利叙述了一种人体排泄物的有效处理方法和设备齐全的处理系统，但其能耗相信会较理想中的高，尤其是在用于流动和设备齐全的环境下。
水，人类生命最必须的元素，也为人体排泄物污染得最厉害的天然资源之一。在工业化国家中，除了该些已强制冲厕用水量为1.6加仑的地方，每一次冲厕的用水介于4至7加仑之间。平均而言，一普通家庭每年光冲厕就要用掉超过40,000加仑的水。湖泊和海洋充斥着大量只部分地处理过和有时甚至完全未处理过的人体排泄物，其已使地球的许多区域受到污染。移动式厕所的问题通常包括耗用大量能量在一小的表面积上使水沸腾以及不能分解人类粪便中固有的人体脂肪，其可含有超过30％的油和油脂，因而不能形成全干的脱水的粉末状的残渣。某些移动式厕所的每次冲洗所用的电力很高，在某些情况下会超过3KW。本文所述的本发明通过提供一种能量效益高的方法对人体排泄物进行脱水和消毒来克服上述问题。
除了使用传统厕所固有的耗水和其后的污染水源问题以及与移除人体排泄物相关的低效率之外，所有类型的清洗产生的大量灰水皆会使水不再适合于供人使用。灰水包含洗涤剂和其它废物，诸如该些可在自洗车处、洗衣机出口、淋浴器和洗涤槽的污水中发现的废物。大量灰水的可移动性也是一个关键事项，因为其涉及在诸如船和旅行车之类的交通工具以及在诸如住宅、商业和工业结构之类的固定式应用中的水份消耗和后处理。美国的有些地区长期存在着供水问题和干旱，这需要严格控制用水量。发展中国家的有些社区因缺水和缺乏卫生的排水系统而导致疾病和死亡。
本发明克服了在固定式或移动式厕所中所发现的许多问题以及致力于灰水及其回收以再用的所有问题。
发明内容
一种用于单一的设备齐全的厕所的移动式独立型脱水机的方法和系统，其具有多个与一安装在远处的脱水机连接的厕所和/或一完整的灰水回收系统，该回收系统包括一也可安装在一厕所内的脱水室、一电凝聚反应室、一分离/消毒箱、一水存储箱/冲洗箱和一或多个厕所、一电源、一电路板和电源。脱水室可使用热力和蒸发作用从灰水回收系统中将人类固体废物化为安全的干粉末和脱水的凝结物。干粉末可吸入一真空袋内以便丢入家用垃圾桶。
所述方法和系统可用于住宅、商业或工业结构以及移动式平台，诸如卡车、旅行车、小汽车、船舶、艇、拖车、轨道车或飞机。所述方法和系统可用来翻新现有的利用腐化箱或存贮箱服务多个传统冲洗式厕所和灰水输入的卫生系统。本发明无需饮用水来移动或冲洗人体排泄物，也不需将人体排泄物排放到污水管或腐败物排放场地内。本发明排放的是适于再用的水和适于丢入家用垃圾桶中的消毒过的干粉末。脱水机本身的通用性使其足以适用于任何需要为液体脱水、收水、加工稀浆为食品、为水脱盐或其它类似工业应用的应用。使用组合的灰水系统和脱水机可处理及中和许多用于工业应用的溶剂。
处理人体排泄物的脱水室由一或多个(最好是两个)并排地安装的缸构成，每一缸包含大体沿每一缸的长度延伸的螺旋形的叶片、改进的螺丝钻或桨叶。并排缸的优点在于提高内容物所接触的加热面的比表面积。各螺旋形叶片在其中心处与一轴连接。一马达使用齿轮、皮带、螺旋齿轮或链条直接地驱动两个螺旋形叶片。缸或叶片可包含电加热元件，其使缸内部达到一预定温度。螺旋形叶片(每缸一个)在转动时作用于废料，由于叶片的转动作用，致使固体相对于缸内的侧壁而粉碎，由此形成一由液态和固态废料构成的稀浆。叶片还会提升稀浆使其与加热面相抵以形成可更快地蒸发的稀浆薄膜。
通过使用多个缸，可轻易地并排添加多个缸以使容量和稀浆所接触的比表面积最大化，从而大大地提高能耗率。将脱水室内的稀浆周期性地加热到华氏350度，从而将废料化为干粉末。蒸发物或蒸汽从脱水室排到外面。蒸汽可回收以用于下一次冲洗或送到灰水回收系统。各圆柱形脱水管或缸包括多个电加热棒(电阻加热)，其纵向地装在每个缸的外周缘上，或者以铸造或挤压成型制成一内部构件。或者，搅动桨叶可包含加热元件。加热棒与一电源连接，该电源可以电池供电(DC)或用传统的交流电(AC)供电。一电路板和软件控制馈送到加热棒的电的时间和电量，以整流和使脱水机的能量效率最大化。这可使吸取的电量最小化，因为脱水室内的最大温度可以保持以蒸发液体废物。该作用确保在脱水室内固体化为干粉末时用于蒸发液体的电能效益最大。加热系统可在每次使用厕所或每次冲洗之后开启或不开启。废物稀浆的加热和“蒸煮处理”可编程为一天一次或甚至一周一次，视脱水机的使用率而定。或者，该系统在繁忙使用期间可保持开启直到厕所确定已恢复正常使用状况为止。厕所的使用次数可以计算以节约电能，脱水室的加热涉及的温度范围介于华氏250至350度之间。在加热过程中可开启一抽风机，使脱水室通风而允许蒸汽排到外界环境空气中或被回收。如果脱水机温度超过华氏355度或如果机盖的温度超过华氏150度，则传感器会关闭该系统。
连接在厕所便盆和脱水室之间的为一手动或自动启动的电动放卸阀，其设计成使厕所便盆内的人体排泄物可冲洗并吸入脱水室内。该操作可通过一与出口连接的内嵌式抽风机来加强。电动放卸阀在加热过程中气密地关闭，这也使得蒸汽排出出口并阻止蒸汽和臭气进入厕所便盆内或进入浴室区域内。为安全起见，脱水机可直到便盆座圈处于低位时才起动。
脱水缸用一诸如空间覆盖层之类的隔热材料或用隔热陶瓷涂层进行隔热以将热反射回脱水室。陶瓷隔热材料包围可保持更多热量的覆盖层或涂层。绝缘的陶瓷涂层还可减少电击事故的机会。
脱水室为水密的且可安全地设在水周围。该设备在电气方面配备有一接地保护装置。脱水室可用来接纳多个由许多不同制造商设计的厕所。最佳的型号为采用特别为此应用设计的低水量高压射流，其可减少待脱水的水量并降低能源成本。本发明还结合一专有厕所设计，其使用高压低水量射流来清洁厕所。使用专用设计的厕所的原因在于，使用较少水冲洗代表要求较少电能来脱水。
该设备齐全的脱水厕所系统包括一小型的水存储箱(3加仑)，由此可注入臭氧来保持水的卫生以用来冲洗厕所。臭氧用来为废物消毒和减少排气味。自脱水室的蒸汽排出管线排气到周围空气中，而管内的冷凝液可返回水存储箱用于冲洗。
将臭氧导入脱水室可分解粪便中存在的人体脂肪及增进消毒作用。使用臭氧的另一副产物是在废物“蒸煮”过程中消除所有臭味。引入臭氧不仅氧化人体排泄物中存在的固体和液体，而且实际上起动了蒸发过程而无需使用过多电力或加热元件。以极小的耗能可在几天内蒸发掉半加仑液体。将臭氧导入冲洗水箱内以便可保持冲洗水的卫生。
将空气抽入缸内有两个目的。第一，在真空循环过程中将空气抽入缸内以将干粉末的废物排出缸外。第二，在正常蒸煮循环冷却过程中将空气抽入缸内可将预热空气抽入脱水室内以加速干燥过程。
该设备齐全的脱水机包括盛水箱、脱水室、加热元件和功率控制电路板和软件程序、蒸汽出口、冲洗阀、气泵、臭氧发生器、空气入口、一或多个厕所和带有放卸阀和蒸汽阀的厕所便盆、一真空装置、抽风机，以及诸如一袋的回收区域以在固体废物微粒一旦脱水时将其收集。该基本的脱水装置可以这样连接以将多个厕所设备提供作为一完整系统，其可用于诸如船上的移动环境内，因其可移动性而用于军用的陆上车辆，飞机或甚至用于具有多个厕所的住宅、商业和工业应用。
作为一脱水机的脱水室可用于一完整系统，其不仅提高了安全处置人体排泄物的效率并大大地减少了淡水和能量的消耗，而且还可与一灰水处理和回收方法和系统相结合。灰水为已用于清洁和洗涤的水，诸如来自于淋浴器、洗涤槽和包括建筑物、车辆等的其它类型清洗操作的废水。通常，灰水不仅包含污物而且包含溶剂和其它类型的肥皂、肥皂残余物和其它化学品。在本文中，该些混和物还包括人尿，因为在该灰水系统中处理尿比脱水更节省成本和更快速。淡水回收系统可结合厕所内的脱水机或安装在厕所外，并可利用电凝聚作用和本发明的专有设计的组合式分离/消毒箱。系统的核心基于一结合使用臭氧和紫外线的分离/消毒箱。水可收集自洗涤槽、淋浴器、洗碟机、小便池以及用于空调的其它类型的排水管。灰水通过一过滤器筛网、一贮槽并先用一专有的易处置的电凝聚反应室进行处理，然后才进入分离/消毒箱。在分离室内，大部分凝聚物会浮上水面和落入脱水室内。移去固体的处理过的灰水然后作臭氧化并用UV光处理，之后再传送到一存储箱内以便再用于淋浴、船艇清洗、厕所冲洗和洗碟机。该种水的若干量可被处理和进一步消毒以在另一分离的存储箱中提供饮用水。具有处理过的灰水的分离/消毒箱也可通过一放卸阀连接到脱水机，该脱水机本身用于若干个输入的厕所。在分离/消毒箱内几乎任何不是水的东西都会转换为泡沫并浮在表面上。该些泡沫会从表面撇去并送到一脱水室。最重要的是，多个传统厕所连同所有灰水可汇流到一单一存储箱，而且液体可泵出并在该同一灰水系统中处理。也可使用传统方法以微生物来消化固体并将其转化为液体。脱水机的输出可以是一真空装置，其将固体的脱水的废物微粒自脱水机去除。脱水机不仅处理人体排泄物而且还处理用于灰水处理的电凝聚法所产生的残余废物。
因此，在一完整的设备齐全的系统和方法中，可以最少的能量成功地处理人体排泄物，同时，可在低能耗和不使用化学品(臭氧除外)下成功地回收大量灰水以便再用。用电凝聚法处理水已有多年，但至今仍未成为一可行的方法，因为在处理过程中会产生极大量的凝聚物(泡沫)。在许多情况下，凝聚物可能不够卫生或不适用于垃圾掩埋。该系统使到通过一极少量的维护就可安全地处置消毒过的凝聚物。
本发明的一个目的为组合地和分离地提供一改进的模块式及通用的独立型系统和方法，其使用最少量的水来有效地处理人体排泄物以便可消毒和回收灰水作再用以及将能耗降到最低。
本发明的另一目的为提供一移动式脱水机，其可成功地有效处理人体排泄物并可整合入一单一独立型厕所或多个厕所系统内，该系统可以是移动式或固定式，并且不仅可用于住宅、商业或工业应用中，而且可用于诸如艇、船舶、飞机和陆上车辆那样的移动环境中。
本发明的另一目的为提供一模块式的移动式或固定式厕所和灰水系统，其可成功地处理人体排泄物、消除臭味和将人体排泄物化为粉末以便于处置。
本发明的再一目的为提供一完整的设备齐全的模块式的人体排泄物和灰水处理系统及方法，其可将不同功能整合于一移动式或固定式高效系统以致于可进行水回收和大大地减少处理人体排泄物所用的水和能量。
按照上述和其它一些将在下文中变得明显的目的，现在将具体地参照附图来叙述本发明。
图1所示为本发明的一使用脱水机的独立型移动式或固定式脱水厕所的示意简图。
图2所示为一根据本发明的脱水机和厕所的操作流程图。
图3所示为一根据本发明的脱水机和厕所移去了脱水机箱和隔热材料的立体图。
图4所示为用于脱水机的缸的立体图，其中局部剖视了螺旋形的叶片，记得还可使用改进的螺丝钻或其它类型桨叶。缸可铸造成两个部分并用螺栓连接在一起，或挤压成形和焊接，或用塑料制成，而加热元件则作为螺旋形叶片的一部分。
图5所示为与本发明的脱水机一起使用的灰水回收系统的示意简图，如有需要可添加一或多个厕所。
图6所示为用来处理从生物反应室或传统的腐化箱收集的所有灰水和黑水的灰水系统的示意图。
图7所示为分离/消毒箱的侧视图。
图8所示为易处理的电凝聚反应室的分解立体图。
具体实施例方式
现参照附图，尤其是图1，本发明10大体上示意性地以简图的方式示出，其包括一脱水机12，脱水机具有一自一或多个厕所24的输入。在单个厕所的实施例中，厕所24可作为一输入直接连接到脱水机。脱水机12还通过一蒸汽管道17作为一输出连接到一淡水存储箱14、一抽风机15以及一蒸汽出口16，该出口也连接到淡水存储箱14以便回收蒸汽冷却形成的冷凝水。一臭氧源22也提供到脱水机中用于消毒和减少臭味。当固体废物被加热而使液体蒸发导致残余物呈干粉状态时，此时干粉已消毒并保持在脱水机12内，直至通过中央真空装置或一包括一用于回收的袋的内部真空装置20移去并在稍后通过将真空施加到脱水机从而使所述干粉吸入一可移除的储存袋作处置为止，该过程就结束。臭氧源22可连同搅拌一起施行以便在加热开始之前蒸发掉大部分液体，由此，可减少最后脱水的能量需求和时间。
现参照图2，所示为本发明使用的方法，其包括用于单一厕所的操作。开始时，废物投入便盆内。在厕所盖关上25或手动超越控制装置启动时，放卸阀启动27。臭氧和自淡水箱的水38流入便盆内以冲洗厕所，并开动抽风机为时(x)秒26。然后，在步骤28中，废物流入脱水室内。放卸阀然后关闭29以密封脱水室。
在脱水室内，废物通过转动的螺旋桨叶混和并搅拌以形成稀浆。而臭氧则周期性地施加30。螺旋桨叶可基于马达和齿轮方向(可应用皮带传动、蜗轮蜗杆传动或链条传动)沿两个不同方向转动。在步骤30完成后，则在预定次数冲洗后加热整个脱水室，使稀浆变为蒸汽以通过蒸汽出口抽走40。冷却的蒸汽在蒸汽出口内变为冷凝水，并被收集于存储箱，其内会周期性地加入臭氧38。该存储箱内的水则会用于下一次冲洗。
剩余的已变干(除去液体)的废物受制于螺旋桨叶的反向运动而被强制移动到脱水室的相对端。一真空系统准备好开动。一进气阀在步骤35a中打开，一真空口打开，而一蒸汽排气阀则关闭35b。最后，在步骤36中开动真空清洁器以使固体通过真空口移入一袋内并安全地运走。
当参照图2时，有几个重要的系统活动，其大大地提高该储存和将人体排泄物变为粉末状残余物的操作的效率。在步骤30中使用臭氧可减少臭味并有助于消毒人体排泄物，以及可利用空气流来开始低能量的液体蒸发。另外，在该受控于一计算机程序的加热操作期间，为达到最大效率，在图2中步骤32中用于加热元件的电能可这样完成以致于可通过控制功率和施加到加热元件的能量和时间以使整个装置的效率最大化。
现参照图3，所示为独立型的脱水室，其中移去了总机箱和隔热材料。该系统的核心为脱水机42，其包括两个并排地安装并在顶部具有共开口的铝或不锈钢制的缸44和46，该顶部通过一密封环和冲洗阀48与一冲洗便盆50连接。在某些情况下，根据要求的容量使用仅一个缸会更为便宜和经济。脱水室可以模制或将上半部铸造为复合塑料或铝，而下半部则铸造为带有一塑料隔热层的铸铝。两个半部可用机械连接在一起和密封。便盆具有一附连在其上的便盆盖52。便盆座内的触点可以打开和关闭该系统。水和臭氧存储箱68邻近于便盆并直接连接到冲洗便盆50，一旦启动手柄70，即可手动地使待卸出的水在压力下提供到冲洗便盆50。或者，盖52内的触点可开始该冲洗循环。一蒸汽出口通过管道54接入脱水室42，管道54包括一在图中示意性地示出的抽风机56。还要参照图4，在各个圆柱形的缸44和46内是螺旋形叶片78和84，其纵向地设置在缸44和46内，缸44和46与一马达62连接以使螺旋形叶片可沿一第一反向转动，然后再沿一第二方向转动。叶片的用途在于从液体中分离出固体材料，以便通过加热该导热的加热元件58来加速蒸发作用。一系列长型的电加热元件诸如58可绕该两个缸44和46的周缘安装，并在预定时间由一控制器60启动，控制器60控制该马达62和该与脱水室外壁上的各个加热元件58连接的热气出口72。使用一控制程序，在一序列的为了效率的冲洗后并根据感温来控制提供到加热元件58的电功率，以便使待蒸发的液体最有效地沸腾或加热。蒸汽排出管道54也可连接到存储箱68内，以将已消毒或蒸馏的水送回存储箱68。
通过蒸煮和加热过程将水分蒸发后的粉末状残余物可用一真空装置74移除，真空装置74形成一真空并含有一袋以用来收集通过一管道76从脱水缸44抽出的粉末状残余物。袋可从真空装置74移走，而残余物可安全地处置，因为残余物已通过臭氧处理作一定程度的消毒。
为了使用如图3所示的系统作为一单一厕所，可使用该手动的或也可自动或电动地操作的手柄70将来自该小型的存储箱68内的水和臭氧冲洗便盆50内的废物，存储箱68也打开电动的冲洗箱阀门48以使废料可同时地纳于两个缸44和46内。然后，该冲洗箱阀门48关闭而密封住整个脱水室42。在一预定次数的冲洗后，控制器60使加热元件58加热到一预定时间量和温度。同时，在冲洗之间驱动马达62以使各缸44和46内的螺旋形叶片沿一第一方向转动以形成一可更容易地蒸发的稀浆。此时也可添加臭氧。在预定的时间，最好是在厕所不会使用时的晚上，可加热脱水室以蒸发所有液体并使残余的固体废料形成粉末状的残余物。在该循环过程中，可用真空单元74将粉末状残余物通过管道76移除而使整个装置得以清洁。在蒸煮过程中，蒸汽和蒸发的其它液体从管道54通过蒸汽出口蒸发。控制器60周期性地驱动马达62以在分离过程中使叶片沿一方向移动，而通过反向马达62可使叶片沿另一方向转动以迫使残余物向一相反方向移动，以添加臭氧来消毒和除臭，并允许呈粉末状形态的固体废料移到缸44和46内的一较佳位置，以便通过真空装置74移除。
用于电功率的控制器60包括一软件程序或处理器，其可通过感温和时间来确定加热元件58的最大效益的功率曲线，以便根据温度和其它因素确定接通时间和断开时间以最有效地使用电能。最后，通过提供可返回到存储箱68的呈凝结蒸汽形式的蒸馏水有助于使存储箱68再充满水。
图4所示的缸44和46以导热和非常硬的铝或不锈钢金属制成，其形成脱水机42的主要成份。
现参照图4，所示的两个连接的缸44和46包含塑料叶片78和84，其呈螺旋形且其长度适于装在各个缸44和46的长度内。各个叶片包括一叶片构件80，其具有多个通孔82以允许液体通过。叶片84包括一具有多个通孔88的螺旋形叶片件86。叶片78包括一与图3中所示的马达连接的驱动轴90。该轴可通过一由马达推动的直接蜗轮蜗杆来驱动。还有，叶片84的传动轴92与马达62连接。马达在一形成稀浆的主要操作阶段期间可沿相同方向推动叶片转动。当加热元件58加热时，该加热使缸升温，其中的液体被加热直到液体实际上蒸发或沸腾为止。一旦液体蒸发通过蒸汽出口，剩余的固体废料会持续地加热，直到废料形成粉末为止。此时，叶片可反向转动，同时可加入臭氧来消毒和除臭，这样，残余粉末朝向各缸内的一点移动，一真空系统会安全地和有效地移走在其处的粉末状废产物。该些叶片本身由塑料制成并与传动轴90和92连接。桨叶则呈螺旋形。
业已示出脱水机可与一单一的独立型厕所一起使用，如图1至5所示，其还可连接一由多个厕所构成的系统，以便用非常少的水来接纳和清解人体排泄物，并形成干粉末。
图5所示为一包括灰水回收和人体排泄物处置的大型系统，其同时具有一系列的多个厕所，所有厕所皆适于一移动式系统。灰水系统的核心为一分离箱96、一脱水室和一电凝聚单元，其与一臭氧源108包含于箱108内。灰水从淋浴器、洗涤槽或排出口98中回收，它们具有一过滤器或筛网100以除去较大的微粒。一贮槽102用来收集待处理的水，该水再送到一反应室104，在其处进行电凝聚以作为对灰水的处理。然后，处理过的灰水通过管道106传送到分离箱96内。此时，凝聚物将水中的脂肪隔开。此外，用臭氧来处理水以加强卫生处理。分离箱顶部的箭头表示该些不需要部分的流走。设置一放卸阀，其中，凝聚物可直接送到该厕所系统的脱水机内，该厕所系统包括多个与脱水机112连接的厕所126。此外，水的使用还包括于122作附加处理，以在水箱124内提供安全的消过毒的饮用水。还有，存储箱116内的再用水如箱120所示可返回而用于淋浴、船艇清洗、厕所冲洗和洗碟水。公知的水的电凝聚处理如框104所示。
图5所示的系统可以固定或移动以用于住宅、商用大楼、船艇和飞机上。由于其体积小和能耗低，所以该系统可用于大型的18轮卡车或可拖拉的拖车上，而各个元件可根据用途来调节大小。例如，一具有淋浴器、洗涤槽、排水和甚至空调排水的移动式交通工具可安装在一也包括多个厕所的拖车底座上。该系统整体可以移动，使用极少水，可回收灰水，并用极少能量处置人体排泄物。从该交通工具排出的可以是可用于其它用途的极干净的水。
图6所示的系统为一与一存储箱、腐化箱或一特别设计的生物消化室一起使用的系统。多个厕所、洗涤槽、小便池和灰水源10排放到生物反应室115或船艇、飞机、机动车辆现有的腐化箱或存储箱内。一贮槽泵118从箱115内抽出排放物并强制其通过易处理的电凝聚反应室120。臭氧添加到元件119。排放物然后移入分离/消毒箱122，其内的几乎所有不是水的东西都会变为或漂浮或下沉的凝聚物。凝聚物然后引入脱水机134或通过过滤器135。清洁水由臭氧源130臭氧化，并暴露于紫外线126，然后引导到存储箱132以便再使用。沉淀到箱底的凝聚物会放卸回生物反应室15以便用微生物作后续处理。
图7所示的系统为分离/消毒箱122。自电凝聚反应室120(图6)的排放物从输入端口107进入箱122内。此时，水与所有固体和细菌分离以及变为凝聚物，其或会漂浮并通过撇沫器109出清，或会下沉和通过一自动或手动放卸阀101返回到一生物反应室或存储箱115。箱122内的挡板150用来保持装在箱内的水位，使水流转向而使水可较长时间地暴露于臭氧120和紫外线130，并在移动时防止水晃动。水可从出口端口116排出。
图8所示的系统为带有可用完即弃式的金属板和密封垫的电凝聚反应室104。系统包括压力箱166、盖167、通电板169、带有一中心孔的金属板172、一带有四个位于每一角的孔的金属板173、一密封垫174、一入口182和一排放口181，以及一压力板180，它使内部密封垫174和金属板173变得水密。脏水进入入口182。密封垫174放置在所有表面之间，而金属板173交替地放置。通电板169连接到各金属板173，以使所有其它板相间地带正电荷或带负电荷。脏水通过所有板，交替地经受正电或负电荷粒子；起反应的水然后通过端口181排放，并在此后开始凝聚。金属板173可以是铝或铁，或种种其它金属的组合，视使用或废水化学组分而定。
在上文示出及叙述的本发明可认定为最实用和优选的实施例。然而，应该认识到，在本发明范围内可产生其它方案，本领域的技术人员将会想到显而易见的种种改型。本发明已经做成模块化以适应种种不同的应用和需要。
权利要求
1.一种人体排泄物和其它水污染物的转化系统，所述系统用于将所述人体排泄物和水污染物化为一可安全地处理的干粉状物以及将污水过滤和澄清，所述系统包括一用于人体排泄物的脱水机；一独立型脱水厕所，其具有一冲洗便盆、存储箱、一厕所盖、位于所述冲洗便盆的座圈上的传感器以及一臭氧源；一放卸阀，其将所述冲洗便盆作为一输入直接连接到所述脱水机以及可通过手动手柄的手工操作将水和臭氧自所述存储箱泄放入所述冲洗便盆而启动以使所述冲洗便盆的内容物流入所述脱水机；所述脱水机包括一脱水机室，其具有一或多个并排安装且顶部具有第一和第二开口以通过所述放卸阀与所述冲洗便盆连接的圆柱形腔室；所述缸包括一或多个绕各缸的周缘安装的长型电加热元件以便加热从所述厕所冲至的废物；一控制器，其与所述缸的外壁上的各加热元件连接以及在预定时间启动所述加热元件；一塑料的螺旋形叶片，其纵向地设置在各个缸内以搅动液体以及包括一叶片构件和一叶片轴，所述叶片构件具有多个允许液体通过的通孔；一马达；所述叶片轴与连接到电源的所述马达接合，所述叶片轴可在腔室内沿交替方向转动所述螺旋形叶片以及由用于所述加热元件的所述控制器启动；用来将电源供给加热元件的所述控制器包括一软件程序，其通过感温和时间来确定加热元件的最大效益的功率曲线，由此，在一预定次数的冲洗之后启动所述加热元件来蒸发稀浆；一与所述缸连接的蒸汽管道；以及一与电源连接且在所述脱水机内的温度一旦到达华氏212度时启动的抽风机，其与所述脱水机连接并还通过作为一输出的所述蒸汽管道与淡水存储箱连接，这样，蒸汽通过一蒸汽出口从所述脱水机移入所述蒸汽管道以进入所述淡水存储箱作为回收的冷凝水。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于包括一带有电凝聚室的灰水回收系统，其包括一电源和一电凝聚室。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统可安装在移动式平台上，诸如艇、船舶、飞机、汽车、卡车、移动式厕所以及旅行车或商业运输工具。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统设计成通过最小的修改就可与现有的存储箱和腐化系统一起作用。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统可安装在一包含多个厕所、淋浴器和洗涤槽的移动拖车内以便可快速地运输到灾区或可在军事方面用作为一快速部署的车辆以给予部队卫生设施而不会对环境带来不利影响。
6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统使用一电凝聚室、一独特和专有的分离/消毒箱，其利用臭氧和紫外线辐射对经电凝聚处理后的水作进一步处理，以及一撇沫装置，其将凝聚物从所述分离箱移到所述脱水机室以使所述凝聚物变干及化为一适于弃置于生活垃圾的粉状物。
7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述专有电凝聚室为独特及易处置的，一旦其因使用而磨损时可轻易地更换，以及其可自废水中分离出重金属、营养素、生物胞、细菌以及各种其它的天然污染物。
8.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统结合一生物反应室，其使所有厕所、洗涤槽、淋浴器、小便池和其它用水的设备和器具可汇流于所述系统内，以使从一结构中流出的废水可得到处理和再循环为清洁水，其中所述生物反应室内的废水如传统的腐化箱系统般通过微生物进行处理，但就无需一排污场。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的各个部件包括所述独立型厕所、所述脱水机和所述电凝聚室皆设计成模块式以致于各部件或部件的组合可以调整以满足例如食品制备等多种工业中的各种应用的废物处置的要求以及可用于灰水和人体排泄物处理。
10.一种从水中除去人体排泄物和其它水污染物并将所述人体排泄物和水污染物化为一可安全地处理的干粉状物以及将灰水(或污水)过滤、澄清和净化的方法，其包括以下步骤a.将人体排泄物放置入一厕所脱水机中；b.在所述脱水机中添加臭氧对废水和灰水的混和物进行消毒和除臭；c.使用一控制能量的温度控制构件将人体排泄物加热到一预定温度；以及d.产生一干粉状废渣。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，通过一连接的真空装置将干粉废渣从脱水机中移去，所述真空装置将干粉废渣抽入一可移除及可弃置于生活垃圾中的储存袋内。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，将灰水导入一具有电源的电凝聚室以将包括重金属、营养素、生物胞和细菌等的固体污染物凝聚为絮凝的微粒，所述絮凝的微粒然后下沉到一贮槽(分离/消毒箱)的底部和/或通过一撇沫装置从水面撇去；其中澄清水然后会释出进入所述脱水机内，以经受如权利要求10所述的消毒过程。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在对废水中的污染物进行电凝聚之后，通过一紫外线源和释入所述贮槽内的臭氧对从所述电凝聚室释出的水作进一步的处理和消毒。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述系统结合一生物反应室，其使所有厕所、洗涤槽、淋浴器、小便池和其它用水的设备和器具可汇流于所述系统内，以使从一结构中流出的废水可得到处理和再循环为清洁水，其中所述生物反应室内的废水如传统的腐化箱系统般通过微生物进行处理，但就无需一排污场。
全文摘要
一种紧凑型的脱水机和人体排泄物和灰水中的残余电凝聚物的处理方法，所述脱水机包括一可加热的废物脱水室，其在使用时具有低能耗和低用水量。该系统可用于包括多个厕所和灰水源的固定或移动式平台以便回收。
文档编号C02F1/32GK101090867SQ200580045190
公开日2007年12月19日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月29日
发明者史蒂文·伦伯特 申请人:史蒂文·伦伯特