申请日2011.07.11
公开(公告)日2012.01.25
IPC分类号C02F9/14; C02F1/28; C02F1/72
摘要
本发明公开了通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统及处理方法，通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统包括了带有箱体，粉碎过滤器，废水分离器和通风装置的第一阶段;带有被外部箱体包围的氧化腔室的第二阶段以及带有精细过滤器和/或吸附材料过滤器的第三阶段。
权利要求书
1.通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其中第一阶段包括一个外壳，用于扣留固体的 粉碎过滤器(2)、污水分配器(3)、一个沿着粉碎过滤器(2)的长度运行的充气机(4); 第二阶段包括带有曲径式的塑料纤维毛的氧化和收集腔室，该腔室被一个外部箱体(E) 包围，并且具有一定的空余空间以确保污水具有一定的时间来分解;第三阶段包括一个精 细过滤器(C)和/或吸附材料过滤器，用于接收来自第一和第二阶段的污水并进行预处理， 该污水流经它的吸附材料，在第一阶段和第二阶段没有被收集和处理的污染物在吸附材料 中被移除和分解，其特征在于：在第一阶段中，固体材料被用在粉碎过滤器(2)中，该 元件至少具有一个过滤元件(8)，其中至少一个带孔的滤网具有锐边以粉碎固体，至少一 个滤网为盘绕的构造，滤网材料之间带有间隙(18)，间隙(18)的存在使得在至少一个 滤网遇到堵塞时允许微生物聚集体的分布。
2.根据权利要求1所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在于：所述粉碎 过滤器(2)在它的端部具有一个空间，该空间被吸附材料填充，保护微生物不被灭微生 物剂(10)消灭，用于确保作为微生物赖以生存的细菌的巢穴。
3.根据权利要求1或2所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在于：第一 阶段的箱体(1)的横截面实质上为三角形，其与插入圆柱形的粉碎过滤器(2)一起形成 了三个区域以及收集和分配流经粉碎过滤器(2)的污水，利用充气机(4)定位在三角形 箱体(1)的下顶点的优点，形成了不同的氧浓度区，具有最高氧气浓度的区定位在三角 形基础上的与充气机(4)在同一顶点(V1)上，并延伸至输出口;带有缺氧行为的最低 氧浓度区-其中从例如SO，SO2，NO，NO2的氧化物中生成氧气，但是从这些地方无法得 到足够的氧气，因此影响了脱氮和脱硫-占据了三角形基础上的相对顶点(V2)，并延伸至 输出口，在三角形第三顶点上的区域接收在第一阶段中泵入的空气和处理的污水，其流经 顶部出口喷嘴(7)。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在 于：第一阶段具有集中污水分配器(3)，其设置在粉碎过滤器(2)的内部，并且在箱体 外具有一个入口喷嘴(15)，从一个或多个厕所流出的污水通过刚性或柔性管流经该入口， 污水分配器具有用于分配在粉碎过滤器(2)内部的污水的开口(16)。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在 于：第一阶段具有沿着粉碎过滤器(2)的长度运行的充气机(4)，并且包括由带有大量 孔的柔性材料制成的管状元件，该孔通过空气产生大量的气泡，气泡以向上的气流流经最 大氧浓度(V1)区域，围绕圆柱形粉碎/过滤元件，并在第三区域(V3)中收集，其具有 集中定位出口喷嘴(7)。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在 于：第二阶段至少有一个用于容纳污水处理系统所有元件的外壳(E)，尤其是容纳了在第 一阶段和第三阶段中涉及的所有的配件、相互连接的管道工程、以及泵(13)元件、水平 监视器(20)以及紧急出口(17)。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在 于：氧化腔室(B)中的曲径式的塑料纤维毛包括高达90至95%的被污水充满的空隙， 防止不期望的污水的流动以及迫使污水流经曲径以及沉淀微生物和有机物，在其表面，微 生物产生作为生物膜胶质的涂层，然后不断分解碰撞的有机物质。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在 于：通过容纳在自己的箱体(19)内以及浸入在已经被微生物过滤和净化的污水中的泵 (13)，其能够将净化水从设置在精细过滤器(C)的下面的外部箱体(E)的下部或者污 水处理系统的第三阶段作为处理完的废水直接泵出到环境中。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在 于：第二阶段有一个紧急出口(17)，通过该紧急出口，废水能够流出，或者在出现内置 泵故障的情况下，废水可以由码头中的泵装置泵出。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特 征在于：在箱体(E)的下部氧化腔室(B)之后安排了第三阶段，第三阶段在两个滤网 层之间具有颗粒吸附媒介，这两个滤网层为波纹状用以形成更大的供水流通过的区域，借 此，已经被处理和液化的污水在第一阶段和第二阶段被迫使流经这个过滤器，在这里，没 有被其他两个阶段收集的残留物被保留和分解。
11.根据权利要求1或6或7或8或10所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统， 其特征在于：通过插入在它的波纹状滤网下面形成了一个充气机(12)，该充气器通过微 穿孔的软管中产生氧气，该氧气是在流经氧化腔室(B)的下部到上部的过程中以形成微 气泡的形式产生，并且向精细过滤器(C)供应足够的氧气，该氧气的产生用于补给生物 学氧化过程中氧气的消耗，精细过滤器形成了一个受保护的空间，用于保护高度需氧和特 殊的微生物种群，通过它自己的生物学活动而再生吸附媒介从而呈现它永久移除残留物的 能力。
12.根据权利要求1或7所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在于： 其中使用塑料纤维毛的过滤装置的特征在于，通过利用挤压而非转向的工艺使得塑料材料 仍然保持软热的情况下与活性炭灰尘或者类似的吸附材料接触，从而可以被包覆得很好而 在很薄的纤维上产生一个表面，这个表面使得在捕获有机材料和固定的微生物的过程中， 吸附能力更有效。
13.根据权利要求1所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其特征在于：为了 减少通过软管和配件中的气味的泄露和渗水，提供了一个通风出口(21)，通过该出口， 它提供的吸力被用来产生系统中的局部真空，借此移除在箱体或在氧化腔室中形成的气 体。
14.根据权利要求1至13任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其 特征在于：它或者被配置成一个紧凑的单元，在该单元中，整个系统的功能集成在一个单 一的箱体(E)中，或者它被配置成大尺寸的工厂，在那里，各个阶段的功能均为自主的 单元，其中氧化塔(D)用来供给通风。
15.根据权利要求1至14任意一项所述的通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其 特征在于：灵活的软管被套接在一起，从而使得由于小硫醇分子在软管材料内壁的迁移， 以及留下的难闻的味道被保留在软管内部和套管外部之间的空间中，后者包括了使得气味 滴水不漏的刚性塑料或金属。
16.一种通过生物过滤对粪便污水进行处理的方法，其特征在于：它包括三个阶段，其中 在第一阶段，污水中的固体物质通过在粉碎过滤器(2)中的粉碎和过滤过程被分解，并 被分配到一个区域，以及微生物生长所需的分解和溶解的有机物质通过充气机而被加速， 粉碎过滤器具有至少一个带洞的滤网，它被编织成线圈的形式，在至少一个卷绕的滤网之 间具有间隙，小尺寸的粉碎后的排泄物质不断的在至少一个滤网和间隙(18)之间迁移， 一个紧急流动口建立在间隙上，一旦在至少一个滤网上出现堵塞时，微生物群体能够被分 配，借此，在第二个阶段中，预处理的污水流入到氧化腔室(B)中，并且流经曲径式塑 料纤维毛(11)，在那里有机物和微生物一起被阻止并沿着纤维表面分配，并被分解，不 再带有固体的污水到达第三阶段，在这个阶段，它流经精细过滤器从而使得液体残留物被 吸收最后被分解。
说明书
通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统及处理方法
技术领域
本发明涉及一种通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，该系统提供了一种能够用于 净化所有下述状况的特殊应用，该状况包括在一些产生生活污水但是公共除污设施无法使用 的场所，尤其是应用在各种小船，船舶，移动车辆，移动房屋，各类火车，各类公共汽车， 移动卫生间，石油平台，酒店，小型家庭旅馆，单栋房子等场合。
背景技术
通常在一个小房中，空间少、人口多是废气气味不佳的原因，由于硫醇在比较低的浓度 中，尤其是当通风并不充分时，即可被识别出。这也是为什么小船的主人以及其他用户反感 粪便罐以及其他类似装置的原因。
通常在造船业领域用得最多的单元即是粪便罐，它提供了厕所的冲洗，过了一段时间， 当罐子满了，罐内容积物必须被泵出到远在海洋5公里处或者泵到码头里。在小船中使用粪 便罐时在下列情况下的使用时内容物将无法被泵出，这时使用这些装置将会发生故障，该情 况包括：小船离海岸不足够远和/或当在码头里没有泵装置时，或者当有很多内容物长时间排 队等待被泵出，然后这些有机物被排出到距离海岸太近，以至于被冲向海滩，从而导致了人 和环境的问题。
这些问题的产生增加的一个事实即是：小船的拥有者将生活污水保留在粪便罐中相当长 的一段时间，由于粪便物本身的厌氧过程，废气气味通过柔性管口的塑料或橡胶壁扩散到通 常的小房间中，这迫使小船的拥有者迅速清除粪便罐。
有时，由于小船的拥有者忽视了内容物的泵出，大量的甲烷通过生物厌氧发酵过程而产 生，病原微生物在这些优选的条件下扩散，该条件对微生物也是非常适和的，因此，就产生 了两个危险以及不良的结果而不是明确的解决方案。对于安全，健康和环境而言，转换成这 些条件都是不可取的，并且在这种状态下，废水排出与传播对健康有害的物质是有密不可分 的联系的。
废气气味的不便引起了大家的强烈不满。然而，生活污水的排出通常意味着环境的污染。 水的污染归因于排出的粪便，例如，每年从小船，船舶，游艇排出的粪便的增加比例同船业 市场的增加比例相同，这样的事实证明了能够解决上述所有问题的一种创新的经济的污水处 理系统的发明是多么的重要。
由硬质塑料原料，例如硬质PVC制成的管的使用，抑制了废气气味在墙壁中的移动， 但是，这些管容易断裂并且难以加工，废气气味主要由硫醇的小分子组成，他们经由柔性塑 料和类似橡胶的管渗透。
在休闲车，移动房屋和大篷车中利用可延展和便于携带的粪便罐，这些罐子经常在加油 站的休息室或者在特殊设备中被清空。
毫无疑问这是一个正确并且生态的解决方案，但是，在卫生间中取出、携带和排出废物 无论如何也不是一件令人愉快的工作，这也导致了污染和其他不便。
在这种情况下，为了获得好的效果，很多现有的基础设施不足以执行生活污水的收集和 处理。然而如果想出现好的结果，需要解决涉及收集，运输和清空生活污水的行为总是不良 和不愉快的工作，这经常同对环境和健康的危险相关。
可以清楚地预见一种涉及生活污水的降解处理是最好的，最简单的，最干净，最革新的 解决方案，这也是用于存储人体新陈代谢的残余的最好的方式。
一种给污水消毒的系统已经正被使用，其解决方案包括通过研磨，电解，添加氯以及随 后的混合有机物，所有的微生物、污水和添加的水并通过强氧化消毒。
然而，污水中的有机的内容并没有通过这个过程而被改进，但是，却实现了相反的结果， 由于消毒的生活污水的解决方案可能抑制或阻止病原体污染物的风险，但是它并不有利于环 境的保护，相反的，它首先被新的微生物污染，然后降解。当然这段时间将大大的延长。
然而，这个系统是以谬论为基础的，该谬论涉及大量的净水与少量比例的消毒后的生活 污水混合，排出的污水即有干净和好的外表，虽然这样，但事实上，它仍然是被含氯的消毒 物质进行消毒后的生活污水，并且增加了环境的化学需氧量(COD)的数值。化学需氧量 (COD)是一种度量标准，用于测量水中所有有机化合物的含量总和，包括持久的有机化合 物。化学需氧量(COD)的数值表示了用于氧化水中现有所有成分的需氧量，以mg/l或者 g/m3为单位计算。
半生物学系统执行一种厌氧降解、轻度过滤以及一系列随后的污水消毒，最后输出带有 比较小数值的化学需氧量(COD)的相对干净的污水，但是由于这些污水在被消毒的过程中 包含了氯元素，对环境不利。
除了以前描述的系统或者污水处理厂，这里，也有很多其他并且很好用的系统用于粪便 的降解。全世界范围内带有百万个活性的单元并且被用的最多、最被公知的系统开始从小型 工厂扩建到巨型工厂，其用于处理污水的不同的质量和浓度，它们被称为“激活污水淤泥系 统”。
他们使用如下技术，该技术的解决方案根据大量的污水与淤泥在巨型水池中混合。通风 装置通过机械的或气动的方式补给空气，同时，将大量淤泥粒子与污水相混合，以确保淤泥 颗粒与它的有机内容有效的接触，其中淤泥颗粒随着微生物的增值被生物学地激活。
淤泥的可吸收性/吸附力以及它的生物学种群确保了微生物从有机生活污水中吸取养料。 由于污水中含有足够的氧气，微生物将粪便分解成二氧化碳和水。这些工厂具有所有他们该 有的优势，但是它们不能建立在小型或者紧凑的移动单元中，由于它们需要的建造空间比较 大，从而导致对于小容量的需要而言，它们不经济。
法国专利FR2848178中描述了一种适用于小船中的生物学净化生活污水的紧凑系统，它 包括机械过滤以及使用填充层浸入。
本发明基于需要避免废气气味的目标，以在短期降解期间获得最大的效率因素，从而导 致污水排出口，也即，污水的排出，能够保证污水的排出以最好的质量，带来最小的污染， 经济性好，并且没有任何不便之处。
根据尤其是聚集在不同过滤器材料的巨大表面的微生物，以及根据有机生活污水被带入 微生物的聚集表面通过有组织的流动同时被生物学降解的选择过滤的思想，一种非常紧凑和 经济的污水处理工厂的出现是可能的。
在通风管中利用一个效率很高的带有水分离活性炭过滤器移除在降解过程中产生的气体 的气味，从而防止出口处的气味的产生。
由于柔性管例如PVC以及橡胶管等安装在BFBA单元中的使用，其需要最少的空间以及 其他必要的限制条件，但是由于气味的扩散是不确定的，这些柔性管被其它柔性管覆盖，尤 其是那些借助于在E.V.A.或者其他塑料中的螺旋形构造或者其他金属构造仍然保持柔性的柔 性管。
因此，硫醇和其他气味被保留在在两个管道之间而无法进屋房间内，本方法属于一种对 生活污水生物处理的一个又好又经济，对环境也无影响的解决方案。
生物降解处理是对粪便排泄物进行降解的最自然、最经济的一种方式，在生物降解处理 过程中，微生物破坏有机物的分子结构，并把转换成CO2和H2O(CH4)。
出于卫生原因的考虑，将粪便排泄物冲入卫生间时利用水作为传输的媒介，污水中有机 物和水的含量将会有数量上的变换。好氧工艺提高了污水的有机物降解并取代了在厌氧降解 成二氧化碳和水的过程中产生的甲烷。这导致了气味的减少以及退化速度的加快。
发明内容
本发明为通过生物过滤对粪便污水进行处理的系统，其中第一阶段包括一个外壳，用于 扣留固体的粉碎过滤器、污水分配器、一个沿着粉碎过滤器的长度运行的充气机;第二阶段 包括带有曲径式的塑料纤维毛的氧化和收集腔室，该腔室被一个外部箱体包围，并且具有一 定的空余空间以确保污水具有一定的时间来分解;第三阶段包括一个精细过滤器和/或吸附材 料过滤器，用于接收来自第一和第二阶段的污水并进行预处理，该污水流经它的吸附材料， 在第一阶段和第二阶段没有被收集和处理的污染物在吸附材料中被移除和分解，其特征在于： 在第一阶段中，固体材料被用在粉碎过滤器中，该元件至少具有一个过滤元件，其中至少一 个带孔的滤网具有锐边以粉碎固体，至少一个滤网为盘绕的构造，滤网材料之间带有间隙， 间隙的存在使得在至少一个滤网遇到堵塞时允许微生物聚集体的分布。
进一步的，所述粉碎过滤器在它的端部具有一个空间，该空间被吸附材料填充，保护微 生物不被灭微生物剂消灭，用于确保作为微生物赖以生存的细菌的巢穴。
进一步的，第一阶段的箱体的横截面实质上为三角形，其与插入圆柱形的粉碎过滤器一 起形成了三个区域以及收集和分配流经粉碎过滤器的污水，利用充气机定位在三角形箱体的 下顶点的优点，形成了不同的氧浓度区，具有最高氧气浓度的区定位在三角形基础上的与充 气机在同一顶点上，并延伸至输出口;带有缺氧行为的最低氧浓度区-其中从例如SO，SO2， NO，NO2的氧化物中生成氧气，但是从这些地方无法得到足够的氧气，因此影响了脱氮和脱 硫-占据了三角形基础上的相对顶点，并延伸至输出口，在三角形第三顶点上的区域接收在第 一阶段中泵入的空气和处理的污水，其流经顶部出口喷嘴。
进一步的，第一阶段具有集中污水分配器，其设置在粉碎过滤器的内部，并且在箱体外 具有一个入口喷嘴，从一个或多个厕所流出的污水通过刚性或柔性管流经该入口，污水分配 器具有用于分配在粉碎过滤器内部的污水的开口。
进一步的，第一阶段具有沿着粉碎过滤器的长度运行的充气机，并且包括由带有大量孔 的柔性材料制成的管状元件，该孔通过空气产生大量的气泡，气泡以向上的气流流经最大氧 浓度区域，围绕圆柱形粉碎过滤器，并在第三区域中收集，其具有集中定位出口喷嘴。
进一步的，第二阶段至少有一个用于容纳污水处理系统所有元件的外壳，尤其是容纳了 在第一阶段和第三阶段中涉及的所有的配件、相互连接的管道工程、以及泵元件、水平监视 器以及紧急出口。
进一步的，氧化腔室中的曲径式的塑料纤维毛包括高达90至95%的被污水充满的空隙， 防止不期望的污水的流动以及迫使污水流经曲径以及沉淀微生物和有机物，在其表面，微生 物产生作为生物膜胶质的涂层，然后不断分解碰撞的有机物质。
进一步的，通过容纳在自己的箱体内以及浸入在已经被微生物过滤和净化的污水中的泵， 其能够将净化水从设置在精细过滤器的下面的外部箱体的下部或者污水处理系统的第三阶段 作为处理完的废水直接泵出到环境中。
进一步的，第二阶段有一个紧急出口，通过该紧急出口，废水能够流出，或者在出现内 置泵故障的情况下，废水可以由码头中的泵装置泵出。
进一步的，在箱体的下部氧化腔室之后安排了第三阶段，第三阶段在两个滤网层之间具 有颗粒吸附媒介，这两个滤网层为波纹状用以形成更大的供水流通过的区域，借此，已经被 处理和液化的污水在第一阶段和第二阶段被迫使流经这个过滤器，在这里，没有被其他两个 阶段收集的残留物被保留和分解。
进一步的，通过插入在它的波纹状滤网下面形成了一个充气机，该充气器通过微穿孔的 软管中产生氧气，该氧气是在流经氧化腔室的下部到上部的过程中以形成微气泡的形式产生， 并且向精细过滤器供应足够的氧气，该氧气的产生用于补给生物学氧化过程中氧气的消耗， 精细过滤器形成了一个受保护的空间，用于保护高度需氧和特殊的微生物种群，通过它自己 的生物学活动而再生吸附媒介从而呈现它永久移除残留物的能力。
进一步的，其中使用塑料纤维毛的过滤装置的特征在于，通过利用挤压而非转向的工艺 使得塑料材料仍然保持软热的情况下与活性炭灰尘或者类似的吸附材料接触，从而可以被包 覆得很好而在很薄的纤维上产生一个表面，这个表面使得在捕获有机材料和固定的微生物的 过程中，吸附能力更有效。
进一步的，为了减少通过软管和配件中的气味的泄露和渗水，提供了一个通风出口，通 过该出口，它提供的吸力被用来产生系统中的局部真空，借此移除在箱体或在氧化腔室中形 成的气体。
进一步的，它或者被配置成一个紧凑的单元，在该单元中，整个系统的功能集成在一个 单一的箱体中，或者它被配置成大尺寸的工厂，在那里，各个阶段的功能均为自主的单元， 其中氧化塔用来供给通风。
进一步的，灵活的软管被套接在一起，从而使得由于小硫醇分子在软管材料内壁的迁移， 以及留下的难闻的味道被保留在软管内部和套管外部之间的空间中，后者包括了使得气味滴 水不漏的刚性塑料或金属。
一种通过生物过滤对粪便污水进行处理的方法，其特征在于：它包括三个阶段，其中在 第一阶段，污水中的固体物质通过在粉碎过滤器中的粉碎和过滤过程被分解，并被分配到一 个区域，以及微生物生长所需的分解和溶解的有机物质通过充气机而被加速，粉碎过滤器具 有至少一个带洞的滤网，它被编织成线圈的形式，在至少一个卷绕的滤网之间具有间隙，小 尺寸的粉碎后的排泄物质不断的在至少一个滤网和间隙之间迁移，一个紧急流动口建立在间 隙上，一旦在至少一个滤网上出现堵塞时，微生物群体能够被分配，借此，在第二个阶段中， 预处理的污水流入到氧化腔室中，并且流经曲径式塑料纤维毛，在那里有机物和微生物一起 被阻止并沿着纤维表面分配，并被分解，不再带有固体的污水到达第三阶段，在这个阶段， 它流经精细过滤器从而使得液体残留物被吸收最后被分解。