废物处理方法及设备的制作方法

专利名称:废物处理方法及设备的制作方法
本发明涉及在排放源例如在商店、住宅、或类似地方，处理下水道汚水的方法和设备。本发明的方法和设备使下水道汚水中的大多数固体废物分离出来，并将此固体废物焚烧成灰状颗粒物，能简便、对环境安全地加以处置。
一般来说，下水道汚水的处置，是将住宅或商店的卫生系统连接到下水道系统，在市政主汚水处理厂处理。即，废物，主要是粪便和尿，悬浮在水中，并用水冲洗到处理厂。这样的处理厂一般使用化学和细菌学处理法，使下水道汚水分解和净化。
这样的市政处理系统通常是有效的，但仍存在许多不足之处。首先，这样的下水道系统并非到处都有。例如，在农村地区一般不能有效地安装下水道系统。此外，即使在城市地区，人口高速增长在某些情况下也已超过下水处理设施的承受能力，必须暂停与该系统的连接。汚水处理厂的扩建和发展不仅是昂贵的，而且从设计到建成也需要很长时间。在这样的暂停汚水与下水道系统的连接期间，住宅和商店的建设受到妨碍，增长受抑制。
在带有处理厂的下水道系统并不经济实用的农村地区，广泛使用粪坑和化粪池处理下水道汚水。当然，在某些情况下，原汚水直接排入水道。粪坑和化粪池都有缺点，它们需要用细菌破坏固体废物，然后排入邻近的渗滤场或溢流池，甚至排入水道。当然，这样的排水可能使处置废物的粪坑或化粪池发生堵塞，并使其大部分失效。粪坑和化粪池还有一个缺点，就是它们一般都需要大量淡水来使这些系统运行。
对于具有能充分渗滤的土地的化粪系统，其优点是能排出渗滤的水。在某些多岩石或多出的地区，土壤条件不允许有足够的渗滤或排水来维持这类化粪系统的运行。此外，挖掘费用可能高到无法安装这样的系统。还有另一个困难是，粪坑和化粪系统都需要在腐败过程中，对固体物进行生物分解或细菌破坏。这种腐败过程对于环境往往是令人讨厌的，且具有潜在的健康危险。
已经有人设计了若干种“就地”(位于排放源)的汚水处理系统，使用研磨机对下水预处理，并使用贮槽进行进一步细菌分解。美国专利第4，439，317号代表了这样的汚水处理系统。然而，目前所提出的这类“就地”汚水处理系统不仅复杂和昂贵，而且也存在很多操作问题及与普通化粪池相联系的健康危险。
因此，如果开发一种“就地”汚水处理方法和设备，使下水道汚水中的全部或大部分废物分离出来，并以一种有效的、对环境安全的方式处置这种废物，那么，应该说是一种技术上的进步。
上面提到的问题，用本发明的废物处理系统大部分都能解决。即，本废物处理方法及其设备，能从下水道汚水中分离出大部分废物，并以一种对环境安全的方式处置这种废物。这种废物用本发明的设备焚烧，剩下少量灰状颗粒物，将其收集到一个临时的贮存容器中。从下水道汚水中分离出大部分废物，剩下基本上净化的“灰色”水或排放水部分。水部分或者做进一步处理，或者排放到普通市政下水处理系统。因此，在不用市政下水系统处理的地区，本发明提供了一种能代替普通粪坑和化粪池的方法，以一种对环境安全的方式处置废物，消除了有时很昂贵的挖掘费用和与化粪系统有关的问题。在有市政下水道处理系统服务的地区，本发明以一种对环境安全的方式处置了下水道汚水中的大部分废物，减轻这些市政下水道系统的负担和能力不足的困难。
一般来说，其分离设备包括一个箱体，有一个入口用以接纳流入该箱体的下水道汚水。箱体中装入过滤介质以接纳下水道汚水，过滤介质最好，至少一部分，由粗大的熔凝硅石玻璃碎片组成，用以截留大部分固体废物。过滤介质最好也含有一种吸收剂材料，装在与玻璃碎片区相邻的地方，用以截留和净化小颗粒的废物(如在尿中发现的)。水部分或“灰色”水从过滤介质滤出，并加以处置或再循环，这取决于具体应用情况。
下水道汚水进入该设备，便开始处置循环的操作，以消除来自过滤区的废物。加热元件配置在箱体内邻近过滤介质的地方，并在下水道汚水进入时开始工作，以便使废物加热。此外，辐射机构，如微波发生器，也开始工作，以提高废物的温度。这种废物在过滤介质内被有效地焚烧，留下少量灰状颗粒物。在本申请中使用的“焚烧”术语，其含义包括燃烧(burning)或燃烧(combustion)，脱水，或它们的任何一种组合。在处置循环结束时，清除机构(如真空系统)开始工作，把灰状颗粒物输送到临时贮存容器中。
图1是本发明的设备的局部(有点儿示意的)正视图;
图2是该设备的部分纵剖视图，特别说明过滤介质和焚烧机构;且图3是沿图2的3-3线取的剖视图。
现在回到图上，说明按照本发明设计的一种汚水处理设备10。一般来说，设备10包括一个箱体12，在箱体12中配置的过滤介质14，焚烧器机构16，和真空系统18。如图中所示，箱体12包含一个外壳20和一个内壳22，进口24有一个流动敏感开关26，它横截外壳20与内壳22连通(见图2)。类似地，出口28既与内壳22连通，也与外壳20相接(图2的右边)。沿着设备10的最上部分，连接排气管30，其一端与内壳22连通，另一端通向大气。真空管道32类似地与内壳22连通，穿过外壳20，并连接到真空系统18。再看图1，真空系统18最好包含与具有一个贮罐的普通湿式真空装置34连接的真空管道32。
过滤介质14的前区40靠近入口24。区域40一般包含熔凝硅石玻璃碎片(即，摔碎和打破的玻璃碎片)，它能透过微波辐射，且有粗大多孔的流体流动通道(见图2)。与玻璃碎片区域40相邻的是中间区域42，它包含一种像细硅石这样的吸收材料，能较好地通过微波，且有很多细孔使流体能够流动。火山岩或熔岩也已成功地被用作吸收材料。最后，过滤介质14还有多孔板44，邻近于出口28，用以挡住吸收材料42，也起着反射或阻挡微波辐射的作用。
焚烧器机构16主要包括加热元件50和微波发生器52。加热元件50在设计上是普通的，由线圈或栅网组成，且最好是电阻型的，用以对元件50周围的空间进行热对流式加热。加热元件50位于内壳22之内，过滤介质14上方(图2)，在一个“反应区”或空的空间中。微波发生器52包括一个磁控管，高压电容器，和一个变压器。如在图2中可以看到的那样，密封板54位于微波发生器52和内壳22的内壁之间，起着隔离板的作用。密封板54含有能透过微波的陶瓷材料或高温塑料，且能挡住水，保护微波发生器52的各部件。
在图2中示意说明的是一个在外壳20的栅网62附近的冷却风扇60，风扇60附近有一个计时器64，连接在流动开关26，焚烧机构16和真空系统18之间，控制它们工作。
操作所使用的汚水处理设备10是为低费用大规模生产而设计的，结构紧凑，容易安装在大多数住宅或其它“就地”操作场所。入口24连接到住宅的内下水道系统，这样，当厕所冲洗时，随水冲出的废物就通过入口24进入内壳22中的反应室。下水道汚水通过流动开关26，随之起动计时器64。
下水道汚水遇到过滤介质14，并且由于重力的作用，容易从这里渗滤过去。下水道汚水中最大的固体废物被截留在区域40中的玻璃碎片上和玻璃碎片材料的大孔隙中。下水道汚水中的残余颗粒物大部分被截留在区域42中吸收能力更强的材料内。例如，尿废物的很多成分被截留在区域42中。因此，过滤介质14基本上把下水道汚水分离成截留在介质14内的废物部份和通过出口28排出内壳22的“灰色”水或水部份。
在这种经过澄清的“灰色”水或水部份中，剩余的汚染物是容易处理的，这取决于具体的应用，土壤条件和环境因素。例如，水部份可以在沉降池中蒸发，杀菌，氯化，曝气，或进一步过滤(如，反渗透)。此外，它也可以通过入口24再循环。在较好的实施例中，可以预期这种澄清的水部份，能直接排入市政下水道系统或排入水道。
随着废物被截留在过滤介质14上方的反应室中或过滤介质14内部，流动开关26已起动计时器，开始了焚烧循环。起初，加热元件50开始工作，使内壳22内部的加热温度上升。在这方面，请注意，冷却风扇60亦开始工作，使外壳20内部、内壳22周围的部件和区域冷却。此外，微波发生器52被启动，向内壳22内部辐射。当然，微波辐射使废物中的有机物振动，引起内摩擦加热。加热元件50和微波发生器52的操作有效地使废物燃烧，使废物变成无害的细小灰状颗粒物。焚烧循环的气相副产物通过排气管30排入大气。在焚烧循环结束时，计时器64启动真空系统18，把灰状颗粒物通过管道32清除到真空装置34的临时贮存罐中。
当然，在具体建造本发明的处理设备10时，可能有很多变化。例如，可以把真空系统18放入外壳20内部做成一个整体。此外，加热元件50和微波发生器52的位置，也可以改变和重新配置，这取决于内壳22的构造特征和设计。另一种重要的变化是内壳22内部反应室的尺寸和吸收区42的尺寸。事实上，内壳22可以按两段结构加以建造。其反应部分包含加热元件50和微波发生器52，可放在一个单独的壳体内;再通过一个适配器接头，连接到一个具有过滤介质14各部分的低位壳体上。此外，过滤介质14也可以只包含碎玻璃材料，放在单一区域40中。那些懂行的人都知道，还可能有很多其它变化但都不会脱离本发明的范围和内容。
按照本发明设计的汚水处理设备10，特别适用于那些还没有普通市政下水处理系统的农村地区。在土壤条件或环境因素使得粪坑，化粪池，和其它普通下水处理设备不受欢迎或费用高昂的农村地区，尤其如此。设备10更适于在那些过去把原下水道汚水直接排入水道的地方应用。
此外，汚水处理设备10适用于“就地”下水处理，其澄清的“灰色”水或水部分要从出口28排入市政下水系统。然而，由于不是直接得到下水道汚水，市政下水系统只接纳了一种基本上无废物的澄清“灰色”水。在下水道系统能力、处理厂能力、或供水能力已达到最大限度的地方，这样的应用是特别有益的。因此，利用汚水处理设备10与住宅或楼房连接，会大大减轻市政汚水系统的过重负担或扩大其能力。
勘误表
权利要求
1.用于从下水道污水或类似污水中分离出废物的设备，包含一个箱体；箱体上的一个入口，用于把下水道污水导入该箱体中；配置在该箱体中用于接纳导入该箱体中的下水道污水的过滤装置，该过滤装置可用于截留下水道污水中的一般固体废物部分，并使一般的水部分通过；箱体上的一个出口，用于使该水部分从箱体中排出；用于焚烧截留在过滤装置中的该废物部分，并可用于使该废物部分变成灰状颗粒物的装置；和用于从该箱体中清除灰状颗粒物的装置。
2.按照权利要求
1的设备，其中所述的焚烧装置包括微波发生器装置。
3.按照权利要求
1的设备，其中所述的焚烧装置包括一个配置在箱体中用于提高其温度的热式加热元件。
4.按照权利要求
1的设备，所述的清除装置包括可用于以气动方式从过滤装置清除灰状颗粒物的抽吸装置。
5.按照权利要求
1的设备，所述的过滤装置包括一个粗大的熔凝硅石玻璃碎片的区域，用于在初始阶段截留最大颗粒的固体废物。
6.按照权利要求
1的设备，所述的过滤装置包括一个吸收材料的区域，用于截留微小颗粒的废物。
7.按照权利要求
1的设备，包括开关装置，用于当下水道汚水通过箱体时使焚烧装置开始工作。
8.按照权利要求
7的设备，包括一个定时器，用于使所述焚烧装置在由上述开关装置启动之后工作一定时间。
9.按照权利要求
1的设备，所述的焚烧装置包括一个配置在该箱体内部邻近上述过滤装置的加热元件，和配置一个辐射发生器，用于辐射至少一部分过滤介质，此加热元件和辐射发生器共同用于燃烧截留在该部分过滤介质中的废物。
10.从下水道汚水或类似汚水中分离废物的方法，包含以下步骤把下水道汚水导入过滤介质;把下水道汚水分离成停留在过滤介质中的废物部分和一般意义上的水部分;把停留在过滤介质中的废物部分焚烧成一般意义上的灰状颗粒物;和把灰状颗粒物从过滤介质中清除出去。
11.按照权利要求
10的方法，所述的焚烧步骤包括以下分步骤用微波发生器辐射停留在过滤介质中的废物部分。
12.按照权利要求
10的方法，所述的焚烧步骤包括以下分步骤用热对流机构加热停留在过滤介质中的废物部分。
13.按照权利要求
10的方法，所说的分离步骤包括以下分步骤使下水道汚水通过一个过滤介质区域在该区域中含有用于截留较大固体废物颗粒的粗大玻璃碎片材料。
14.按照权利要求
13的方法，包括以下分步骤使从粗大玻璃碎片材料流出的汚水通过一个吸收材料过滤区域。
15.按照权利要求
10的方法，所述的清除步骤包括开动一个真空装置，以清除灰状颗粒物。
16.按照权利要求
10的方法，包括以下步骤感知下水道汚水的通过，并启动一个用于开始废物部分焚烧操作的定时器。
专利摘要
一种从下水道污水中分离出大部分废物的方法和设备，即将大部分废物焚烧，以对环境安全的方式处置该废物。经分离，由下水道污水产生的水相副产物基本不含废物，即更易于处置或进一步处理。该设备包括箱体和其中的过滤器，而下水道污水引入箱体。将固体废物留在过滤器内，从该设备排出的基本是水相副产物。开关元件检测到下水道污水进入，使加热元件和微波发生器启动，将废物基本上焚烧成灰。焚烧的气相副产物排入大气，灰粒用真空装置抽到临时贮罐中。
文档编号C02F1/30GK86104726SQ86104726
公开日1987年2月4日 申请日期1986年7月2日
发明者伯顿·阿克西尔罗德 申请人:伯顿·阿克西尔罗德导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan