申请日2005.07.11
公开(公告)日2011.07.06
IPC分类号B01D24/22; C02F3/10; C02F3/04
摘要
本发明公开了一种模块式水处理装置，其具有多个单元12和多个分别位于相邻单元12之间的隔板14，在使用中每个所述的单元分别配置成容纳处理床。在使用中，隔板14用于在单元12之间提供气隙。单元12和隔板14是可堆叠的，以提供多阶段处理装置，其中待处理的水通过各个位于单元12内的处理床滤过。
权利要求书
1.一种模块式水处理装置，其包括：
多个小室，在使用中每个小室分别设置成容纳处理床;和
多个位于各个相邻小室之间的隔板部件，在使用中用于在处理床之间提供气隙;
其中所述的小室和隔板部件是能够堆叠的，以提供多阶段处理装置，其中待处理的水通过每个处理床滤过。
2.根据权利要求1的装置，其中所述的处理床设置成容纳蚯蚓堆肥处理工艺。
3.根据权利要求1或2的装置，其中所述的隔板部件包括一个或多个通气开口，在使用中当隔板部件和小室设置成堆叠体中时对过滤材料层进行通气。
4.根据权利要求3的装置，其中每个隔板部件具有中心孔，所述的孔由外周壁形成，所述的壁中具有一个或多个通气开口。
5.根据权利要求3的装置，其中每个通气开口是槽和/或洞，其轴线的排列方向与中心孔相同。
6.根据权利要求1的装置，其中所述的隔板部件和小室在使用中设置成通过互配的凸部和凹部系统联锁。
7.根据权利要求1的装置，其中所述的每个小室分别具有与其集成在一起的所述隔板部件。
8.根据权利要求1的装置，其中每个小室的基底装有可移动筛网，在使用中支撑每个小室中的处理床。
9.用于根据权利要求1-8中任意一项的模块式水处理装置的模块，其包括小室和隔板部件，配置成能够与类似模块堆叠作为多阶段处理装置的一部分。
10.用于根据权利要求1-8中任意一项的模块式水处理装置的隔板部件，每个隔板部件具有中心孔，所述的孔由外周壁形成，所述的壁中具有一个或多个通气开口。
11.一种水处理方法，其包括以下步骤：
-将处理床放置在多个可堆叠小室的每个小室内;
-将可堆叠小室和各自的隔板部件配置成堆叠体，以提供多阶段处理装置，所述隔板部件位于各个相邻小室之间，以在处理床之间提供气隙;和
-使含有可生物降解固体的水进入堆叠体，使水通过堆叠体中的多个处理床滤过。
12.根据权利要求11的方法，其中所述的每个处理床均被配置成容纳蚯蚓堆肥处理工艺。
13.根据权利要求11或12的方法，其进一步包括以下步骤：将筛网置于其上配有处理床的每个小室的基底部位。
14.根据权利要求11的方法，其中所述的配置处理床的步骤包括选择粒状有机材料用于处理床中。
15.根据权利要求11的方法，其中所述的配置处理床的步骤包括选择粒状有机材料和无机材料，无机材料离散地分隔在粒状有机材料当中。
16.根据权利要求15的方法，其中所述的无机材料是纤维状或多孔的织物材料。
17.根据权利要求16的方法，其中所述的织物材料的形状为以制成卷、簇或垫座的形状。
18.根据权利要求14的方法，其中所述的有机材料包括泥煤、椰子泥煤、米糠中的一种或其任意的组合。
19.根据权利要求15的方法，其中所述的配置处理床的步骤还包括将由无机物质制成的过滤织物定位于筛网和粒状有机材料之间，所述筛网置于其上配有处理床的每个小室的基底部位。
20.根据权利要求15的方法，其中所述的配置处理床的步骤还包括将最上面的筛网定位于每个小室中粒状有机材料之上的区域。
21.根据权利要求20的方法，其中所述的配置处理床的步骤还包括将由无机物质制成的过滤织物定位于最上面的筛网和粒状有机材料之间。
22.根据权利要求19的方法，其中所述的过滤织物配置成与所述的粒状有机材料接触。
23.根据权利要求11的方法，其还包括将水从贮水罐输送至所述堆叠体中的步骤。
24.根据权利要求23的方法，其中所述的将水从贮水罐输送至所述堆叠体中的步骤包括在规定的时间内调节预定量的水向所述堆叠体的输送。
25.根据权利要求23的方法，其中所述的将水从贮水罐输送至所述堆叠体的步骤是间歇式的。
26.根据权利要求11的方法，其还包括在水通过堆叠体中多个过滤材料层滤过之后收集水的步骤。
27.根据权利要求26的方法，其中所述的收集水的步骤包括通过重力将水收集在收集贮水罐中。
28.根据权利要求26的方法，其进一步包括在收集水时通过施加紫外光对水进行处理的步骤。
29.一种水处理系统，其包括：
-贮水罐，用于接收含有可生物降解固体的水;
-根据权利要求1的模块水处理装置;
-调节水向处理装置输送的工具;和
-收集贮水罐，用于接收至少部分被过滤且其固体已被生物降解的水。
30.根据权利要求29的水处理系统，其中所述的调节水向处理装置输送的工具间歇式地工作。
31.根据权利要求30的水处理系统，其中所述的调节水向处理装置输送的工具包括可控的泵或阀门中的一种。
32.根据权利要求29的水处理系统，其额外地包括水网系统，其中在使用中将水从所述的收集贮水罐引入所述的水网系统，以分配给一个或多个用户。
33.根据权利要求29的水处理系统，其进一步包括多个处理装置，每一个所述的处理装置均与各自的居住区相连。
34.根据权利要求29的水处理系统，其中所述的处理装置与居住区相连，其中用于接收水的贮水罐和收集贮水罐也与居住区相连。
35.根据权利要求29的水处理系统，其中所述的处理装置和用于接收水的贮水罐与居住区相连，其中所述的收集贮水罐为多个居住区所共用。
说明书
水处理装置、方法和系统
技术领域
本发明涉及水处理装置以及水处理装置的操作方法。该以装置可用于处理生活用水的系统中，也可以所有形式用于使用水处理的商用和工业应用中。
发明内容
在第一个方面，本发明提供一种模块式(modular)水处理装置，其包括：
多个小室，在使用中每个小室分别配置成容纳处理床;和
多个位于各个相邻小室之间的隔板部件，在使用中在处理床之间提供气隙;
其中所述的小室和隔板部件是可堆叠的，以提供多阶段处理装置，其中待处理的水通过各个处理床滤过。
该处理装置的进水中存在有少量悬浮固体和溶解的有机物质。模块式水处理装置配置成具有可扩展(flexible)的结构，使得可以通过加入更多的小室和隔板部件来为处理装置增加更大的容量。系统的模块特性也便于维护。
在一个实施方式中，处理装置可以配置成在没有蚯蚓堆肥处理的情况下对进水进行过滤。另外可选地或额外地，在另一个实施方式中，处理床可以配置成接纳蚯蚓堆肥处理工艺。与所有种类的虫一样，蚯蚓堆肥(vermicomposting)处理可以采用其它生物体，如甲虫、螨、蜘蛛、蛆、苍蝇蚴、细菌、真菌、线虫和原虫，以消耗水中的污染物。
在一个实施方式中，隔板部件可以包括一个或多个通气开口，当隔板部件和小室堆叠配置时用于对过滤材料层进行通气。
通过使蚯蚓堆肥处理摄入足够的氧，同时还促进来自其中存在的生物体的废气如CO2的排出，有机材料层的通气增强蚯蚓堆肥处理的作用。
在该实施方式的一种形式中，隔板部件或每个隔板部件可以具有中心孔，该孔由外周壁形成，该壁中具有一个或多个通气开口。在该实施方式的另一种形式中，通气开口或每个通气开口可以是槽和/或洞，其轴线的排列方向与中心孔相同。
在一个实施方式中，隔板部件和小室在使用中可以设置成通过互配的凸部和凹部系统而联锁(interlock)。
在一种另外可选的配置中，每个小室可以分别具有与其集成在一起的所述隔板部件。但这种集成小室和隔板部件单元在使用中可以仍通过互配的凸部和凹部系统与其它类似小室和隔板部件单元而联锁。
在一个实施方式中，小室或每个小室的基底可以装有可移动筛网(mesh screen)，在使用中支撑小室或每个小室中的处理床。
在第二个方面，本发明提供用于第一个方面所定义的模块式水处理装置的模块，该模块包括小室和隔板部件，配置成可以与类似模块堆叠作为多阶段处理装置的一部分。
在第三个方面，本发明提供用于第一个方面所定义的模块式水处理装置的隔板部件，隔板部件或每个隔板部件具有中心孔，该孔由外周壁形成，该壁中具有一个或多个通气开口。
在第四个方面，本发明提供一种水处理方法，其包括以下步骤：
一将处理床放置在多个可堆叠小室的每个小室内;
—将可堆叠小室和各自的隔板部件配置成堆叠体，得到多阶段处理装置，所述隔板部件位于各个相邻小室之间，在处理床之间提供气隙;和
一使含有可生物降解固体的水进入堆叠体，使水通过堆叠的多个处理床滤过。
在一个实施方式中，处理床可以均被配置成容纳蚯蚓堆肥处理工艺。
在一个实施方式中，该方法可以进一步包括以下步骤：将筛网置于其上配有处理床的小室或每个小室的基底部位。
在该方法的一个实施方式中，配置处理床的步骤可以包括选择粒状有机材料用于处理床中。
在另外可选的实施方式中，配置处理床的步骤可以包括选择粒状有机材料和无机材料，无机材料离散地分隔在粒状有机材料当中。
在该可选方法的一种形式中，所选择的无机材料可以是纤维状或多孔的织物材料。在一种形式中，织物材料可以制成卷(wad)、簇(tuft)或垫座的形状。在该方法的一种形式中，无机材料可以由尼龙纤维或无光纤维(matte)制成。
纤维状或多孔无机材料的存在可以建立另外可选的宿主环境，蠕虫和其它生物体和有机体可以在其中移动一段时间，例如，如果材料突然流入生物体未使用过的堆叠体中。这种栖所的差异可以促进这些有机体的发育，有助于它们应付废水进料中的任何环境波动。无机材料的存在也有利于具有开放多孔结构的床，这样可以有助于其中的排水、避免积水或过饱和。
在一个实施方式中，有机材料可以是下列物质之一：泥煤、coco-peat、蛭石、沸石、米糠、堆肥基肥、硅石、硅藻土、活性炭、木炭、粘土或其任意组合。有机材料可以包括其它的有机支撑材料，如腐殖质。
在该方法的一个实施方式中，配置处理床的步骤还可以包括将由无机物质制成的过滤织物定位于筛网和粒状有机材料之间。
在该方法的一个实施方式中，配置处理床的步骤还可以包括将最上面的筛网定位于小室或每个小室中粒状有机材料上面的区域。在该方法本实施方式的一种形式中，配置处理床的步骤还可以包括将由无机物质制成的过滤织物定位于最上面的筛网和粒状有机材料之间。
筛网可以分散进水的流动，使得水均匀地通过有机材料滤过，这促进了蚯蚓堆肥处理过程，并降低了有机层腐蚀或失调的风险。此外，过滤织物可以提供开放结构，该结构能够在装置经受很高的液压负荷期间或者当陌生物质经由流入的水流导入有机材料中时使敏感的有机体从有机材料中迁移出来。
筛网和过滤织物的组合可以将进水的水流分散成液滴的形式，这还可以通过水的滴流增加对氧的摄取。
在任何这些实施方式中，过滤织物可以配置成与粒状有机材料接触。在任何这些实施方式中，过滤织物的无机物质可以是尼龙。例如，较粗的筛网材料可以是金属线尼龙，相对较细的过滤织物可以是细的无光尼龙。
该方法的一个实施方式还包括将待处理的水从贮水罐输送至堆叠体中的步骤。在该实施方式中，输送水的步骤可以包括在规定的时间内调节预定量的水向堆叠体的输送，换句话说，即每单位面积调节以恒定的质量流量。在该实施方式的一种配置方式中，将水输送至堆叠体的步骤是间歇式的，换句话说，即，以脉冲的方式输送，然后当没有水提供给处理堆叠体时进入“静息”期。
该方法的一个实施方式还包括在水通过堆叠体中多个过滤材料层滤过后收集水的步骤。在该方法的一种形式中，收集水的步骤包括通过重力将水收集在收集贮水罐中。
在一些实施方式中，收集水的步骤，不管是否通过重力，还可以与通过向其施加紫外线处理收集水的进一个步骤结合在一起，以便在其再利用之前进一步纯化经处理过的水。
在第五个方面，本发明提供一种水处理方法，其包括以下步骤：
—将处理床放置在小室中，处理床包括粒状有机材料和无机材料，无机材料配置成离散地分隔在粒状有机材料当中;和
—使含有可生物降解固体的水流入小室，使水通过处理床滤过;
其中所述的处理床配置成容纳蚯蚓堆肥处理工艺。
该水处理方法的一个实施方式还可以包括第四个方面中所定义的任何方法步骤。
在第六个方面，本发明提供用于水处理装置的处理床，该处理床包括粒状有机材料和无机材料，无机材料配置成离散地分隔在粒状有机材料当中。
在第七个方面，本发明提供一种水处理方法，其包括以下步骤：
一将处理床配置成支撑在小室中;和
一调节预定量的含有可生物降解固体的水在规定的时间内向小室的输送，使水通过处理床滤过;
其中所述的处理床配置成容纳蚯蚓堆肥处理工艺。
在一个实施方式中，在规定时间内将预定量水输送至堆叠体可以每单位面积恒定的质量流量进行控制。在该方法的另一种配置方式种，将水输送至堆叠体的步骤可以是间歇式的，换句话说，即以脉冲的方式输送，当没有水供应给处理堆叠体时则进入“静息”期。
该水处理方法的一个实施方式还可以包括第五个方面中所定义的任何方法步骤。
在第八个方面，本发明提供一种水处理系统，该系统包括：
一贮水罐，用于接收含有可生物降解固体的水;
一处理装置;
一调节水向处理装置的输送的装置;和
一收集贮水罐，用于接收至少部分被过滤且其固体已被生物降解的水。
在一个实施方式中，处理装置可以依照第一个方面所定义的装置。
在一个实施方式中，调节水输送的工具可以在规定时间内以每单位面积恒定的质量流量将预定量的水输送至堆叠体。在该系统的另一种配置方式中，调节水输送至堆叠体的工具可以间歇式地工作，换句话说，即，以脉冲方式输送，当没有水供应给处理堆叠体时进入“静息”期。
在一种形式中，调节水输送的工具可以包括可控的泵或阀门中的一种。
在一个实施方式中，第八个方面的水处理系统可以额外地包括水网系统，其中在使用中将水从收集贮水罐引入水网系统以分配给一个或多个用户。
在另一个实施方式中，第八个方面的水处理系统可以进一步包括多个处理装置，每一个均与各自的居住区(dwelling)相连。
在另一个方面，第八个方面的水处理系统可以进一步包括与居住区相连的处理装置，其中用于接收水的贮水罐和收集贮水罐也与居住区相连。
在一个另外可选的实施例中，第八个方面的水处理系统可以包括与居住区相连的处理装置和用于接收水的贮水罐，其中收集贮水罐可为多个居住区共用，例如在街道、村落、或甚至住宅小区中。
在一个实施方式中，第八个方面的水处理系统可以包括第一个方面所定义的模块式水处理装置。