專利名稱：高性能下水道系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及住宅區(qū)的下水道系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明具體涉及使 地下水滲入或污水滲出最小的下水道系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對于任何社區(qū)來說，在一塊新土地上安裝現(xiàn)有技術(shù)的下水道系 統(tǒng)的成本是經(jīng)濟和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的最大障礙之一。類似地，小型或偏 遠社區(qū)甚至不能承擔(dān)添加住宅用的現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)的高成本， 并且居民仍然使用私人水井和低效率的化糞池系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)的安裝對社區(qū)有較大破壞并且需要對車 道進行較大的重建。通過使用由一系列互連管道構(gòu)成的大直徑剛性管 路系統(tǒng)將個人住宅連接到現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)。這些管道的連接部 未被密封，從而使得地下水的滲入量可能占到現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng) 容量的50%至70%。這些沿著集水總管和分支管道的未密封位置還 會導(dǎo)致污水滲出，污水滲出量最高可能占到流經(jīng)下水道系統(tǒng)的污水的 30%至40%?，F(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)通常使用平均直徑為200mm至600mm 的連接在一起的PVC管。通常在連接部使用易發(fā)生降解和滲漏的橡 膠密封墊。隨著時間流逝，這些下水道系統(tǒng)的管道會過度地彎曲和/ 或受到樹根侵入，從而導(dǎo)致管道分離而造成地下水滲入下水道系統(tǒng)。此外，現(xiàn)有技術(shù)的管道必須被深埋在冰凍深度水平之下。因此， 現(xiàn)有技術(shù)的污水管道需要挖掘大而筆直的溝道，該溝道至少為大約6 到8英尺深，傾斜度高達0.5%。此外，現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)的優(yōu) 選和通常位置是車道中心線的下方。因此，現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)必 須迅速地安裝并且根據(jù)易于維護的要求來選擇其整體布局。此外，現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)容易發(fā)生坡度改變。管道坡度比道路坡度更陡，從而允許獲得清除廢水固體物所需的較高沖刷速度。 現(xiàn)有技術(shù)的管道在檢修孔之間保持直線排列，以便幫助維護和清潔該 下水道系統(tǒng)。在管道、泵站和處理設(shè)備的設(shè)計中考慮地下水和高峰系數(shù)會使 得整個現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)復(fù)雜且尺寸過大?，F(xiàn)有技術(shù)的下水道系 統(tǒng)將固體沉淀廢物收集在處理設(shè)備中，這些固體沉淀廢物必須被定期 移除。由于設(shè)備的存儲容量有限，因此沉淀物在該系統(tǒng)中保持較短的 時間；并且沉淀物幾乎不降解，因此，由于缺少足夠的沉淀物消化時 間，所以會產(chǎn)生大量沉淀物。提升泵必須相應(yīng)地體積大且復(fù)雜，以便應(yīng)付固體物質(zhì)和高峰流諸如授權(quán)給Connelly的美國專利No.5,895,569等其它更有效的 下水道系統(tǒng)解決了現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)的問題。Connelly公開一種 位于主處理單元下游的水密管道。然而，Connelly沒有公開零水滲入 或污水滲出系統(tǒng)。此外，—Connelly沒有公開用于優(yōu)化滯留在主處理單 元的第一分隔間內(nèi)的懸浮固體總量(TSS)的手段。因此，需要為住宅建筑提供一種有效的新型污水集水系統(tǒng)，該 系統(tǒng)安裝和維護成本低并且解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。提供該背景信息以披露申請人認為可能與本發(fā)明相關(guān)的信息。 但這并不一定表明，也不應(yīng)該認為任何上述信息構(gòu)成了本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高性能下水道系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一 個方面，提供一種將污水從污物源傳送到污物處理中心進行處理的下水道系統(tǒng)，所述下水道系統(tǒng)包括流入管道，其用于從所述污物源傳 送固體和液體污物；主處理單元，其用于通過所述流入管道從所述污 物源接收所述固體和液體污物，其中，所述流入管道通過連接部密封 連接到所述主處理單元上，從而是大致氣密的，所述主處理單元包括 第一分隔間，其用于接收所述固體和液體污物并保持污物固渣；以及第二分隔間，其通過導(dǎo)管與所述第一分隔間流體連通，用于從所述第 一分隔間接收大致為液體的污物，其中，所述污物的流體和固體成分 被基本上分離，基本上所有污物固渣都滯留在所述第一分隔間中；流 出管道，其通過連接部密封連接到所述主處理單元的所述第二分隔間 上，從而是大致氣密的，以從所述主處理單元的所述第二分隔間接收 所述大致為液體的污物；集水總管，其密封連接到所述流出管道上， 從而是大致氣密的，用于將所述大致為液體的流出物傳送到所述處理 中心；以及一個或多個通氣管，其密封連接到所述主處理單元、流出管道或集水總管中的任意一個上，以允許在操作時在所述下水道系統(tǒng) 和外部環(huán)境之間交換氣體，其中，當(dāng)所述通氣管被密封時所述下水道 系統(tǒng)是大致氣密的。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種主處理單元，其密封連接 到污物源和將污物傳輸?shù)轿畚锾幚碇行牡难b置，從而是氣密的，所述主處理單元包括第一分隔間，其用于從所述污物源接收固體和液體 污物并保持污物固渣；第二分隔間，其通過導(dǎo)管與所述第一分隔間流體連通，以便從所述第一分隔間接收大致為液體的污物并將大致為液體的污物傳送到所述用于傳輸污物的裝置；所述導(dǎo)管包括從所述第一分隔間通入所述第二分隔間的一個或多個管，以便將液體污物從所述第一分隔間傳輸?shù)剿龅诙指糸g；其中，所述管布置成與所述主處 理單元的中心豎直軸線成一定角度，并且所述與所述主處理單元的中心豎直軸線成一定角度的管防止所述固體污物進入所述第二分隔間。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種安裝下水道系統(tǒng)的方法， 所述下水道系統(tǒng)用于將生活污水從污物源傳送到污物處理中心以進 行處理，所述方法包括以下步驟提供下水道系統(tǒng)，所述下水道系統(tǒng) 包括 一個或多個主處理單元，其密封連接到污物源，其中，所述一個或多個主處理單元接收固體和液體污物并保持基本上所有的所述固體污物；柔性管路系統(tǒng)，其密封連接到所述一個或多個主處理單元 和污物處理設(shè)備；以及一個或多個通氣管，其允許在所述下水道系統(tǒng) 和外部環(huán)境之間交換氣體；其中，當(dāng)所述通氣管被密封時，所述下水 道系統(tǒng)是大致氣密的；確定流體動力學(xué)因素對所述下水道系統(tǒng)的影10響，所述流體動力學(xué)因素例如是流體負荷、液量變化、空氣流動、通 風(fēng)、管道坡度和氣鎖的可能性；確定包括所有局部位置條件在內(nèi)的區(qū) 域的局部地形和地況對所述下水道系統(tǒng)的影響，這些局部位置條件例 如為巖土數(shù)據(jù)、地形、現(xiàn)有設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的位置以及環(huán)境敏感區(qū)域 等；確定每人的廢水流量和目前的水消耗率對所述下水道系統(tǒng)的影 響；確定所述下水道系統(tǒng)的通風(fēng)需求以及通氣管的數(shù)量、布置和通風(fēng) 管之間的分隔距離對所述下水道系統(tǒng)的影響；確定所述下水道系統(tǒng)的 接入點和保養(yǎng)維護需求；根據(jù)上述步驟中確定的因素確定不同材料和 技術(shù)對所述下水道系統(tǒng)的影響；以及根據(jù)上述步驟中確定的因素安裝 所述下水道系統(tǒng)，以利用地形特征、最小化對住戶的影響并優(yōu)化通過 系統(tǒng)的通流能力。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于促進固體污物的微生 物處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固體污物容納池和用于促進微生物處理 的裝置；其中，所述用于促進微生物處理的裝置優(yōu)化對所述固渣進行 需氧和/或厭氧消化的環(huán)境條件。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于在處理廢水時減少沉 淀物累積的系統(tǒng)；所述系統(tǒng)包括貯存池，所述貯存池具有用于接收 污物的一個或多個流入口以及一個或多個流出口；其中，所述貯存池中的污物形成浮渣層、大致流體層和沉淀物層；電解系統(tǒng)，其包括電 源和包括陽極和陰極的電極對，其中，所述電極對位于所述貯存池內(nèi) 并且所述陰極基本上浸入所述沉淀物層中；其中，現(xiàn)場產(chǎn)生的氫氣促 進沉淀物的消化。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于調(diào)節(jié)流出澄清池或化 糞池的流體流量的流量衰減裝置，所述流量衰減裝置包括流出組件， 其包括一個或多個具有上端和下端的大致豎直管道；以及一個或多個 流出管道，其與所述一個或多個大致豎直管道大致垂直并流體連通， 其中，所述一個或多個大致豎直管道每個都包括內(nèi)部分隔物，所述內(nèi) 部分隔物沿著所述大致豎直管道的豎直軸線從下端至少延伸到所述 大致豎直管道與所述流出管道連接的位置，并將所述大致豎直管道分 割成一個或多個部分；具有一個或多個節(jié)流孔的塞子，所述塞子在所述大致豎直管道的下端插入所述一個或多個部分的至少之一內(nèi)；其 中，流體在進入所述流出管道之前通過所述節(jié)流孔流入所述分隔物。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于調(diào)節(jié)流出澄清池或化 糞池的流體流量的流量衰減裝置，所述流量衰減裝置包括流出組件， 其包括 一個或多個具有上端和下端的大致豎直管道；以及一個或多 個流出管道，其包括第一部分，其與所述一個或多個大致豎直管道 大致垂直并流體連通；以及第二部分，其與所述一個或多個大致豎直 管道大致平行；其中，所述第二部分低于所述第一部分；滲漏管，其 一端密封連接到所述大致豎直管道，并且相對端連接到所述流出管道 的所述第二部分；其中，所述大致豎直管道具有第一寬度，所述流出 管道具有第二寬度，所述滲漏管具有第三寬度，所述第三寬度小于所 述第一和第二寬度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于調(diào)節(jié)流出澄清池或化 糞池的流體流量的流量衰減裝置，所述流量衰減裝置包括流出組件， 其包括一個或多個具有上端和下端的大致豎直管道；以及具有一個或 多個節(jié)流孔的塞子，所述塞子插入所述大致豎直管道的下端。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于對大致氣密的下水道系統(tǒng)進行壓力測試的方法，所述方法包括以下步驟提供下水道系統(tǒng)， 其包括 一個或多個主處理單元，其密封連接到污物源，其中，所述 一個或多個主處理單元接收固體和液體污物并保持基本上所有的所 述固體污物；柔性管路系統(tǒng)，其密封連接到所述一個或多個主處理單 元和污物處理設(shè)備；以及一個或多個通氣管，其允許在所述下水道系 統(tǒng)和所述外部環(huán)境之間交換氣體；其中，當(dāng)所述通氣管被密封時，所 述系統(tǒng)是大致氣密的。


圖1A是本發(fā)明下水道系統(tǒng)的一個實施例的局部剖視透視圖。 圖1B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的連接到住宅建筑上的主處理 單元和流出管道的局部剖視透視圖。圖2是圖1中的污水管道的側(cè)面剖視圖。圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的主處理單元的平面剖視圖。 圖3B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的主處理單元的側(cè)面剖視圖。 圖3C-圖3E是根據(jù)本發(fā)明實施例的第一分隔間的側(cè)面剖視圖。 圖3F是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的主處理單元的側(cè)面剖視圖。 圖3G是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的主處理單元的內(nèi)部平面圖。 圖4是從住宅建筑污水管道到圖1的主處理單元的流入連接部 的示意圖。
圖5是從住宅建筑污水管道到圖1的流出管道的流出連接部的 示意圖。
圖5A是圖5的流出連接部的局部剖視圖，該流出連接部包括根 據(jù)本發(fā)明一個實施例的流量衰減裝置。
圖5B是圖5A的流量衰減裝置的放大圖。
圖5C是圖5的流出連接部的局部剖視圖，該流出連接部包括根 據(jù)本發(fā)明一個實施例的配有滲漏管的流量衰減裝置。
圖5D是圖5C的配有—滲漏管的流量衰減裝置的放大圖。 圖5E是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的配有滲漏管的流量衰減裝置 的視圖。
圖6A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)的土壤滲濾器和通氣管 的側(cè)面透視圖。
圖6B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)的土壤滲濾器和通氣管 的平面透視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的連接到單個污物源的多個主處 理單元的平面透視圖。
圖8A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的檢修孔和清潔系統(tǒng)的平面示意圖。
圖8B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的檢修孔和清潔系統(tǒng)的側(cè)面剖 視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的連接到處理設(shè)備的集水總管的 示意圖。
圖10A-圖IOF是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高性能重力下水道系統(tǒng)的布局的地形圖和側(cè)面剖視圖。
圖ll是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的隔熱受熱管道的一部分的示意圖。
圖12A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的泵站的平面圖。 圖12B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的泵站的側(cè)視圖。 圖13是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電極組件的側(cè)視圖。 圖14是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的配有加熱裝置的主處理單元的 側(cè)面剖視圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的配有曝氣裝置的主處理單元的 側(cè)面剖視圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的配有電解裝置的主處理單元的 側(cè)面剖視圖。
具體實施例方式
術(shù)語"污物"是指進入主處理單元的液體、固體、氣體物質(zhì)。 術(shù)語"液體流出物"是指流出主處理單元的大致為液體的物質(zhì)。 術(shù)語"沉淀物"是指在主處理單元的第一分隔間中沉淀并收集 的固體物質(zhì)。
術(shù)語"電解"是指由流過的電流引起的化學(xué)鍵的斷裂，包括將 水電解成氫和氧。
術(shù)語"微生物"是指細菌和其它微生物。
除非進行其它限定，否則本文所使用的所有科技術(shù)語的意義與 本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的意義相同。
該系統(tǒng)包括下述部分中的一個或多個主處理單元、柔性管道 以及可選的一個或多個泵。雖然可以在關(guān)鍵位置可選地包括一個或多 個泵，但是該系統(tǒng)按照能夠主要由重力來驅(qū)動流體流動的方式進行設(shè) 計和安裝。該系統(tǒng)被密封以使得所有連接部都形成為氣密的。因此， 一旦關(guān)閉通氣管，整個系統(tǒng)將成為氣密的，然而，在操作期間通氣管 是打開的以避免產(chǎn)生液壓鎖。該系統(tǒng)的所有部件和連接部的這種密封 構(gòu)造可以提供進行壓力測試的手段，并確保在操作期間不發(fā)生滲出和滲入。
參考圖IA，其示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高性能下水道系統(tǒng)
1。該系統(tǒng)設(shè)計成從諸如住宅等污物源2收集污物并將液體流出物運
送到中央處理中心(未示出)進行處理。根據(jù)本發(fā)明的該下水道系統(tǒng) 尤其適用于安裝在偏遠地區(qū)或在地面附近具有大量巖石從而不能使 用私人排污系統(tǒng)的地區(qū)。
參考圖1A和1B，管道21和23密封連接到主處理單元3從而 成為大致氣密的。流入管道21把污物從污物源2運送到主處理單元 3，該主處理單元3包括至少第一分隔間13和第二分隔間15。流入 管道21將固體污物(沉淀物)5和液體流出物7傳輸?shù)街魈幚韱卧? 的第一分隔間13中。隨著固體污物5沉淀在第一分隔間13中，液體 流出物7從第一分隔間13通過包括一個或多個管(未示出)的導(dǎo)管 流入第二分隔間。流出管道23將液體流出物7從第二分隔間15導(dǎo)向 集水總管25。液體流出物7通過集水總管25流入污物處理中心(未 示出)。如果坡度相差極大，那么可以沿著集水總管25間隔地布置 泵站(未示出)。
所有部件都是密封的，從而當(dāng)通氣管被密封時，可以對該下水 道系統(tǒng)進行壓力測試，因此該下水道系統(tǒng)是大致氣密的。由于該下水 道系統(tǒng)不允許地下水滲入，因此污物處理中心僅接收從下水道系統(tǒng)的 主處理單元流出的純粹的液體流出物。在安裝前對主處理單元3進行 壓力測試和預(yù)接管。
在主處理單元的第一分隔間中對污物進行初步處理，從而使得 流出主處理單元的液體流出物中的固體物質(zhì)(包括懸浮固體物質(zhì))大 量減少。居民社區(qū)通常在早晨和傍晚產(chǎn)生每天的峰值流量。任何下水 道系統(tǒng)的所有元件都是針對峰值流量進行設(shè)計的。最小化高峰系數(shù)可 以減少對下水道系統(tǒng)的尺寸限制，并可以制造具有較低安裝和維護成 本的小型、簡單的下水道系統(tǒng)。
在本發(fā)明中，由于大部分固體物質(zhì)在各個主處理單元中進行處
理，因此管道中的高峰系數(shù)被充分地降到最低。此外，可以使峰值流 量的時間段從傳統(tǒng)的高需求時間段充分地轉(zhuǎn)移。對于連接到根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的現(xiàn)有下水道系統(tǒng)，使用根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)進行峰值轉(zhuǎn)移的能力 可以給受到峰值需求時間段的大流量限制的現(xiàn)有排出系統(tǒng)提供附加 容量。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以減少在中央處理中心處理的固體 廢物的量。
由于沒有固體污物通過系統(tǒng)，因此本發(fā)明的高性能下水道系統(tǒng) 允許液體流出物以較低流速流動?，F(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)需要較高流 速以防止固體污物在管道中集結(jié)。由于不存在固體污物，所以還允許 更容易地清潔該系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)所需的液體流出物的較低流 速允許集水總管中的坡度更平緩。沿著系統(tǒng)以一定間距布置諸如維護 清理口和遮蓋物等接入點，這些接入點都密封連接到該系統(tǒng)中。由于
在液體流出物中基本沒有固體物質(zhì)并且容易清潔該系統(tǒng)，因此不需要 像現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)那樣密集地布置這些接入點。根據(jù)本發(fā)明的 下水道系統(tǒng)通常不需要像現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)那樣頻繁地沖洗，并
且可以以大約每7至10年一次的頻率并且總是在單元清除泥渣后進 行沖洗。
在本發(fā)明的一個實施例中，可以對現(xiàn)有下水道系統(tǒng)進行改進以 與本發(fā)明的高性能重力下水道系統(tǒng)連接。參考圖7，將現(xiàn)有下水道系 統(tǒng)300引入多個主處理單元3。為了使其有效，這些主處理單元3通
常大于安裝在私人住宅處的主處理單元。一旦固體廢物沉淀在第一分 隔間中，就通過流出管道23將液體流出物傳輸?shù)郊偣?5。該實 施例使社區(qū)能夠受益于本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)點，而不需要更換社區(qū)的整個 污水基礎(chǔ)設(shè)施。
主處理單元
如圖1B所示，本發(fā)明的高性能下水道系統(tǒng)包括主處理單元3， 該主處理單元連接到污物源2并接收來自污物源的污物，其中，主處 理單元3將固體污物5與液體流出物7分離。在圖3A-圖3G中詳細 地示出主處理單元3的多個實施例。
主處理單元可以由混凝土制成，例如至少35mPa (4,500psi)的 高強度鋼筋混凝土，但是也可以由任何合適的材料制成，諸如玻璃纖維或高密度聚乙烯(HDPE)、或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的能夠獲得 系統(tǒng)所需密封水平的其它類型的材料。
在本發(fā)明的一個實施例中，主處理單元3包括兩個分隔間第 一分隔間13和第二分隔間15。分隔間13和15由內(nèi)墻16分隔開。 內(nèi)墻16的上邊緣稍低于主處理單元3的上邊緣。這種分隔形成允許 分隔間13和15之間進行氣體交換的空隙。內(nèi)墻16包括導(dǎo)管20，導(dǎo) 管20允許第一分隔間13與第二分隔間15流體連通。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容積(size)和第二分 隔間的容積之間的比例可以高達12: 1。在本發(fā)明的一個實施例中， 第一分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例是至少3: 1。在 本發(fā)明的 一 個實施例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的容積之間
的比例是至少4: 1。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容積 和第二分隔間的容積之間的比例是至少5: 1。在本發(fā)明的一個實施 例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例是至少6 :
1。在本發(fā)明的一個實施例中—，第一分隔間的容積和第二分隔間的容
積之間的比例是至少7: 1。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間 的容積和第二分隔間的容積之間的比例是至少8: 1。在本發(fā)明的一 個實施例中，第一分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例是至 少9: 1。
在本發(fā)明的 一 個實施例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的 容積之間的比例在3: 1和12: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例 中，第一分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例在3: 1和11:
l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容積和第二分 隔間的容積之間的比例在3: 1和10: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個 實施例中，第一分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例在3: 1和9: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容積 和第二分隔間的容積之間的比例在3: l和8: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明 的 一 個實施例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例 在3: l和7: 1的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的 容積和第二分隔間的容積之間的比例在3: l和6: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的 一 個實施例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的 比例在3: l和5: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔 間的容積和第二分隔間的容積之間的比例在3: l禾口4: l的范圍內(nèi)。 在本發(fā)明的 一 個實施例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的容積之 間的比例在10: 1和12: 1的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第 一分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例在9: 1和12: l的 范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容積和第二分隔間 的容積之間的比例在8: l和9: 1的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例 中，第一分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例在7: l和9: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容積和第二分 隔間的容積之間的比例在6: l和9: 1的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實 施例中，第一分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例在5: 1 和9: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容積和 第二分隔間的容積之間的比例在4: l和9: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的 一個實施例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例在 3: l和9: l的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間的容 積和第二分隔間的容積之間的比例是至少3: 1。在本發(fā)明的一個實 施例中，第 一 分隔間的容積和第二分隔間的容積之間的比例是至少 3: 1。
主處理單元3通過流入管道21連接到建筑物的下水道系統(tǒng)上， 該流入管道21接收來自污物源2的污物并將污物轉(zhuǎn)移到主處理單元 3的第一分隔間13。根據(jù)污水需求和可用土地，每個污物源2可以具 有一個或多個主處理單元3，或者多個污物源2可以連接到一個主處 理單元3。當(dāng)將一個或多個檢修蓋11固定到主處理單元3上并塞緊 入口管35和出口管37時，主處理單元是大致氣密的。技術(shù)人員將理 解到，主處理單元的尺寸設(shè)計為適于具體應(yīng)用場合，即，與例如一個 或多個建筑物連接。住宅用的典型主處理單元的平均容量在例如 3,600-4,500升之間。
在主處理單元3的分隔間13和15中對污物進行初步處理。固 體污物5沉淀在第一分隔間13中。在流出主處理單元3之前，液體流出物7從第一分隔間13通過導(dǎo)管20流入分隔的第二分隔間15。 第二分隔間15允許任何懸浮在液體流出物7中的剩余固體污物5顆 粒在液體流出物7通過出口管37流出之前沉淀下來。此外，應(yīng)該理 解到，主處理單元3可以包括附加的沉淀分隔間，以接收第二分隔間 15的流出物。提供附加的分隔間允許額外的固體沉淀物在液體流出 物排出到集水總管之前從液體流出物中沉淀下來。通過分離大致每個 住宅處的固體污物5，可以在集水總管中的液體流出物進入中央處理 設(shè)備之前對其進行有效的預(yù)處理。因此，該下水道系統(tǒng)1可以使得所 需市政污水處理設(shè)備的尺寸減小并且復(fù)雜度降低。此外，如果任何固 體污物從第二分隔間15或附加分隔間中的液體流出物中沉淀下來， 那么也可以采用與第一分隔間13中的固體污物相似的方式將其分解 或移除。
檢修蓋 '
參考圖3A和圖3B，在—本發(fā)明的一個實施例中，主處理單元3 包括位于上部的一個或多個開口 9和檢修蓋11，以便能夠容易地進 入主處理單元3的分隔間13、 15來進行維護和檢修以及移除固體污 物(沉淀物)5。至少一個檢修蓋11布置成可以移除以便進入主處理 單元3的第一分隔間13。從分隔間13、 15中移除固體污物5的一個 潛在難題是在主處理單元中形成的浮渣層、油狀上層可能會硬化而形 成固體硬殼，要移除固體污物5，必須首先移除該固體硬殼。在一個 實施例中，開口 9具有足夠大的直徑以便能夠擊碎并移除該硬殼從而 有效地移除固體污物5。在一個實施例中，至少一個檢修蓋11安裝 成在主處理單元3安裝好的情況下與地面齊平，從而易于在不破壞周 圍土地的情況下進行例行維護和固體污物移除。參考圖3B，在本發(fā) 明的一個實施例中，環(huán)狀物14可以連接到主處理單元3的開口 9上， 以使得檢修蓋11與地面齊平。環(huán)狀物14由PVC或本領(lǐng)域技術(shù)人員 已知的使環(huán)狀物14在安裝時能夠容易地并可密封地連接到主處理單 元3上的任何其它類型材料制成。在本發(fā)明的一個實施例中，檢修蓋 還具有格柵(未示出)，該格柵在檢修蓋11下方以可移除的方式安裝在主處理單元3上，以便在安裝后防止未授權(quán)地或意外地進入主處
理單元3。在本發(fā)明的一個實施例中，采用需要專用工具緊固和松開
的螺栓來密封檢修蓋11。 導(dǎo)管
參考圖3B-圖3E，在本發(fā)明的一個實施例中，導(dǎo)管20與內(nèi)墻 16相鄰地位于第一分隔間13中并布置成使開口 26位于浮渣層下方 以及沉淀層上方。 一個或多個中空管28從導(dǎo)管豎直地向下延伸到主 處理單元的底部。
參考圖3C-圖3E，在本發(fā)明的一個實施例中，在制造時將一個 或多個管28布置成相對于主處理單元的豎直軸線成一定角度。當(dāng)污 物分離成各個層時，污物的分解導(dǎo)致形成諸如二氧化碳等氣體。顆粒 物質(zhì)可以附著在浮向浮渣層的氣泡上。一些包含顆粒的氣泡浮升到管 中，但是由于管的角度以及開口 26，許多氣泡在進入第二分隔間15
之前發(fā)生轉(zhuǎn)向并/或破裂。以這樣的方式，防止附著在氣泡上的懸浮 顆粒物質(zhì)進入第二分隔間15。這提供了降低離開主處理單元的液體 污物的TSS水平的另一個手段，并且還降低從第二分隔間15移除沉 淀物的頻率。
在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于主處理單元的 豎直軸線的角度在15度和75度之間。在本發(fā)明的一個實施例中，一 個或多個管相對于主處理單元的豎直軸線的角度在1度和5度之間。 在本發(fā)明的一個實施例中，一個或多個管相對于主處理單元的豎直軸 線的角度在5度和IO度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多 個管相對于主處理單元的豎直軸線的角度在10度和15度之間。在本 發(fā)明的一個實施例中，一個或多個管相對于主處理單元的豎直軸線的 角度在15度和20度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管 相對于主處理單元的豎直軸線的角度在20度和25度之間。在本發(fā)明 的一個實施例中，一個或多個管相對于主處理單元的豎直軸線的角度 在25度和35度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對 于主處理單元的豎直軸線的角度在35度和45度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于主處理單元的豎直軸線的角度在
45度和55度之間。
在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于主處理單元的 豎直軸線的角度是至少5度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個 管相對于主處理單元的豎直軸線的角度是至少10度。在本發(fā)明的一 個實施例中，一個或多個管相對于主處理單元的豎直軸線的角度是至 少20度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于主處理單 元的豎直軸線的角度是至少30度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個 或多個管相對于主處理單元的豎直軸線的角度是至少40度。在本發(fā) 明的一個實施例中，一個或多個管相對于主處理單元的豎直軸線的角 度是至少50度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于主 處理單元的豎直軸線的角度是至少60度。
參考圖3D，在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管28安裝 到圖3D所示的一個導(dǎo)管20上。
參考圖3C，在本發(fā)明的二個實施例中，兩個或更多個管28連 接到如圖3C所示間隔布置或者如圖3E所示彼此相鄰布置的兩個或 更多個導(dǎo)管20上。
在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管28可以如圖3B所示 與內(nèi)墻16平行或者如圖3C所示與分隔間13的內(nèi)壁成一定角度。
在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分隔第一分隔 間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度是至少5度。在本發(fā)明的一個實施例 中，一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度 是至少10度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分隔 第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度是至少15度。在本發(fā)明的一 個實施例中，一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi) 墻的角度是至少20度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相 對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度是至少25度。在本 發(fā)明的一個實施例中，一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分 隔間的內(nèi)墻的角度是至少30度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或 多個管相對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度是至少40度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分隔第一分隔間
和第二分隔間的內(nèi)墻的角度是至少50度。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度在 l度和5度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分 隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度在5度和IO度之間。在本 發(fā)明的一個實施例中，一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分 隔間的內(nèi)墻的角度在10度和15度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度在 15度和20度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于 分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度在20度和25度之間。在 本發(fā)明的一個實施例中，一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二 分隔間的內(nèi)墻的角度在25度和30度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度在 30度和35度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于 分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度在35度和40度之間。在 本發(fā)明的一個實施例中，一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二 分隔間的內(nèi)墻的角度在40度和45度之間。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個管相對于分隔第一分隔間和第二分隔間的內(nèi)墻的角度在 45度和75度之間。
入口管和出口管
參考圖3B、圖3G、圖4和圖5，流入管道21和流出管道23通 過連接組件連接到主處理單元3上。在一個實施例中，連接組件包括 軸環(huán)41、 一個或多個大致氣密的密封墊43、入口管35或出口管37 和一個或多個T形管道45。軸環(huán)41與穿過并伸出主處理單元3的 側(cè)部的入口管35或出口管37配合。 一個或多個T形管道45位于主 處理單元3的內(nèi)側(cè)并通過入口管35或出口管37連接到軸環(huán)41上。 通過使用一個或多個密封墊43使得入口管35或出口管37與主處理 單元3之間的密封是大致氣密的。在本發(fā)明的一個實施例中，使用 A-LOK密封墊。參考圖5，流出管道23的直徑小于出口管37的直徑。鐘形連接器42用于將兩個管道37和23連接在一起。將出口管 37和軸環(huán)41或鐘形連接器42進行熱熔焊接，或者通過使用另一種 合適的方法與管道23熔接。以與檢測化糞池或澄清池的完整性(即， 本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的真空測試)相似的方式現(xiàn)場檢測下水道系統(tǒng)中 所有連接部的大致氣密性。密封下水道系統(tǒng)的各部分，施加真空并且 使用帶周期讀數(shù)的量具來確定該部分是否正在喪失真空?？梢粤⒓传@ 得結(jié)果。
在本發(fā)明的一個實施例中，上述導(dǎo)管連接到流出管道上而不是 一個或多個T形管道上。
在本發(fā)明的一個實施例中，入口管和出口管由柔性HDPE構(gòu)成。 在主處理單元的流入和流出點使用柔性管道來防止其發(fā)生斷裂，否則 在安裝后隨著主處理單元或管道在土地中下沉或移動會發(fā)生管道斷 裂。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)安裝時的各項土壤條件可以知道差異移動 的正常范圍，并在流入和流出管道中提供足夠間隙以補償這種移動。
在本發(fā)明的一個實施例中，-由于例如熱膨脹和地面凍結(jié)等，提 供多種密封裝置來密封主處理單元與流入及流出管道之間的連接部， 以便補償管道和主處理單元之間的過量差異移動。本領(lǐng)域技術(shù)人員知 道提供大致氣密密封所需的合適密封裝置，例如但不限制于，密封墊、 柔性膜等。
在本發(fā)明的一個實施例中，密封裝置具有足夠的柔性以補償管 道和主處理單元之間在主處理單元的墻所在平面內(nèi)的相對移動，并同 時維持大致氣密密封。
在本發(fā)明的一個實施例中，密封裝置具有足夠的柔性以補償流 入和流出管道與主處理單元之間垂直于主處理單元的墻所在平面的 相對移動，并同時維持大致氣密密封。其柔性需要能夠補償管道和主 處理單元之間的熱膨脹系數(shù)差。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，膨脹系數(shù)差 是構(gòu)成管道和主處理單元的材料的一項參數(shù)。
流量衰減裝置
在本發(fā)明的一個實施例中，主處理單元3包括調(diào)節(jié)流出主處理單元3的流量的一個或多個流量衰減裝置190。使用流量衰減裝置190
具有如下效果使流出主處理單元3的液體流出物的流量更恒定，使
得整個下水道系統(tǒng)1能夠采用更小的管道尺寸，大體消除瞬時沖擊負 荷，并增強峰值偏移。該特征允許根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)作為附件連接到 接近其峰值容量的現(xiàn)有下水道系統(tǒng)上，這是因為下水道系統(tǒng)1的液體 流出物在非峰值時間段進入現(xiàn)有下水道系統(tǒng)中，從而將現(xiàn)有系統(tǒng)和污
物處理中心下游的附加負荷充分地最小化。參考圖5A和圖5B，在 一個實施例中，流量衰減裝置190包含在流出T形管道45中，其中， 流出T形管道45的內(nèi)部包括將流出T形管道45沿著其縱軸分割成 兩個或更多個部分230、 231的一個或多個分隔物200。該一個或多 個分隔物包括上邊緣210，其位于最接近主處理單元3頂部的位置； 以及相對的下邊緣220。所述T形管道45的所述一個或多個部分的 至少之一 231具有防止液體流出物進入該部分231的塞子240。所述 塞子240包括限制液體流出物流入該部分231的一個或多個節(jié)流孔 250。當(dāng)在主處理單元3上施加水壓時，液體流出物最初具有通過一 個或多個節(jié)流孔250的流量受限時間段。一個或多個分隔物200設(shè)計 成使一個或多個分隔物200的上邊緣210高于T形管道45與出口管 37連接的位置。 一個或多個分隔物200可以在持續(xù)高水壓時用作溢 流機構(gòu)，并且一個或多個分隔物200的上邊緣210可以被水平地切割 或配備有溢水堰或等同的分級流量機構(gòu)。
在本發(fā)明的一個實施例中，流量衰減裝置包括塞子240，該塞子 240包括一個或多個節(jié)流孔250并密封T形管道45的最接近主處理 單元底部的開口。在該實施例中，溢流口設(shè)置在T形管道45的相對 開口處。
在本發(fā)明的一個實施例中，流量衰減裝置包括設(shè)有溢水堰或等 同的分級流量機構(gòu)的流出物過濾器。
參考圖5C和圖5D，在本發(fā)明的一個實施例中，流量衰減裝置 191包括受限直徑的滲漏管或虹吸管195，該管穿過主處理單元3的 墻壁連接T形管道45和流出管道23，并在與主處理單元3連接的位 置處在滲漏管195的高度和流出管道23的高度之間形成池降區(qū)域。柔性管道
在本發(fā)明的一個實施例中，通常將直徑在50-150mm之間的額 定壓力高密度聚乙烯(HDPE)管道用作集水總管。該管道是柔性的 并且在一個實施例中，可以獲得長度高達300m的盤繞形式的管道進 行安裝，這需要將管道部分之間的接頭充分地最小化，并且使需要進 行明挖和地面復(fù)原的程度最小化。與城市社區(qū)相比，在鄉(xiāng)村環(huán)境下住 宅之間的距離通常更大，從而優(yōu)選使用這種長度的管道。
眾所周知，防止污物和液體流出物在下水道系統(tǒng)的管道中凍結(jié) 是重要的。凍結(jié)可以造成固體物質(zhì)體積膨脹從而使得管道裂開并堵塞 系統(tǒng)。通常，下水道系統(tǒng)的元件由周圍土壤隔熱并設(shè)置在冰凍線以下 以便消除凍結(jié)帶來的后果。參考圖11，在一個實施例中，采用諸如 聚苯乙烯泡沫塑料等隔熱材料36包覆集水總管25。在本發(fā)明的一個 可選實施例中，集水總管25還包括加熱裝置38。
管道的柔性使得系統(tǒng)設(shè)計可以考慮地形和地面地況以優(yōu)化通過 系統(tǒng)的流體流動。
可以通過技術(shù)人員已知的手段完成安裝，這些手段包括水平方 向鉆孔或明溝開挖中的一種或多種。在一個實施例中，水平鉆孔技術(shù) 可以用于減少安裝時間、最小化對居民或本地商業(yè)的破壞以及極大降 低地面復(fù)原成本。
在一個實施例中，集水裝置可以設(shè)計為帶有不可侵蝕部件并具 有長于50年的設(shè)計壽命。該系統(tǒng)可以設(shè)計成使得構(gòu)建后的管道下沉 不對下水道系統(tǒng)的水力性能產(chǎn)生有害影響。
例如通過端部熔接(焊接)或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它連接 密封方法密封連接連接部和接頭。可以使用上述真空測試方法在現(xiàn)場 證實管道部分之間的連接部具有大致氣密性。
如圖1A所示，液體流出物7流出主處理單元3并流入流出管道 23，流出管道23將液體流出物7傳送至集水總管25。流出管道23 和集水總管25 (在圖2中，更詳細地示出流出管道23)可以是柔性 的并且其直徑大致小于現(xiàn)有技術(shù)的污水管道。流出管道23和集水總管25可以由HDPE制成并且例如，通過熱熔焊接或本領(lǐng)域技術(shù)人員 已知的其它技術(shù)密封形成其接頭，從而大體上消除地下水滲入以及液 體流出物從下水道系統(tǒng)中滲出的現(xiàn)象。在一個實施例中，下水道系統(tǒng) 1的所有接頭被化學(xué)焊接或熱熔焊接。在一個實施例中，管道23和 25是柔性的，因此不需要像現(xiàn)有技術(shù)的污水管道一樣布置成直線排 列。相應(yīng)地，該管路系統(tǒng)的布局可以偏離直線路徑以例如避開障礙物 或方便安裝。
通氣管
為了能夠在整個系統(tǒng)中產(chǎn)生氣流流動而不產(chǎn)生氣鎖，需要進行 通風(fēng)。由于該系統(tǒng)在密封時的壓力測試為氣密的并且也是防漏的，因 此，尤其在曲折的區(qū)域、在湍流之后的區(qū)域或開流區(qū)域中需要通風(fēng)。 在系統(tǒng)的關(guān)鍵位置提供通風(fēng)，例如主處理單元、沿集水總管的特定區(qū) 域(通過豎管或分支通氣管)、維護清理口和泵站。根據(jù)通氣管位置 和流出物流動方向，通氣管允許空氣在系統(tǒng)中正向和負向流動。通氣 管使得空氣能夠流過該系統(tǒng)并布置成有利于液體流出物連續(xù)地流過 該系統(tǒng)。例如，如果在該系統(tǒng)的一個位置上具有兩個或更多個管道， 這些管道沿某一方向合并使得水可能在系統(tǒng)中形成阻礙，那么在附近 設(shè)置通氣管可以防止形成液壓鎖。通氣管設(shè)計成使得氣體能夠在下水 道系統(tǒng)和周圍環(huán)境之間進行交換，并且構(gòu)造成防止污物和液體流出物 從系統(tǒng)中溢出或者地下水流入系統(tǒng)。
參考圖6A和圖6B，在本發(fā)明的一個實施例中，設(shè)置分支通氣 管82，其包括位于清潔石層88中的多孔管道83。通氣管82通過彎 管接頭84和管道86連接到下水道系統(tǒng)，彎管接頭84和管道86以防 止地下水滲入以及液體流出物滲出到周圍環(huán)境的方式連接。防止上述 滲入和滲出所需的彎管接頭84和管道86的構(gòu)造將在一定程度上依賴 于通氣管在系統(tǒng)中的位置，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對此熟知。
在本發(fā)明的一個實施例中，通氣管在土壤線的上方延伸并容納 于地上容器中。排出的空氣穿過活性炭或類似的氣味過濾材料。氣味 過濾器被封閉在排氣管中，或容納在排出的空氣必須通過的獨立腔中。通風(fēng)區(qū)域可以包括多孔管道部分、設(shè)置在排氣管頂部的多孔蓋或 通風(fēng)腔。
清理口
在一個實施例中，該系統(tǒng)還包括密封的維護清理口，密封的維 護清理口設(shè)置為提供與現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)中的維護孔或檢修孔 相同的功能。清理口由諸如高級耐用塑料等合適的材料構(gòu)成。清理口 安裝在離開道路的草地或后院區(qū)域從而不像標準檢修孔那樣通常會 遭受道路交通的破壞。根據(jù)每個管道巻的安裝環(huán)境和長度，并根據(jù)通
風(fēng)需要，清理口可以安裝為相距100m到300m或更多。清理口提供 進行例行沖洗的方便入口，例行沖洗可以在上游主處理單元清除泥渣 后進行，并且以大約每7至IO年一次的頻率進行。
參考圖8A和圖8B，在本發(fā)明的一個實施例中，設(shè)置有清理口 IOO，其包括通過接頭IIO和彎管接頭104連接到集水總管25的豎管 102。采用可選地包括豎直通氣管112的蓋68密封豎管102。
在一個實施例中，豎管102在其上端還包括轉(zhuǎn)接器(未示出) 以連接到諸如滅火水龍帶等軟管來容易地沖洗下水道系統(tǒng)。清理口 IOO在遮蓋106所密封的支架114內(nèi)并在稍稍位于地面下方的位置處 終止。支架114由合適的耐用材料構(gòu)成以抗損壞并保護清理口。用于 支架114的合適材料的實例是鑄鐵、鋼、陶瓷、塑料等。清理口 100 也可以可選地具有用于排出氣體的分支通氣管82。在一個實施例中， 可以設(shè)置隔層69、清潔石70和其它介質(zhì)以保護管路系統(tǒng)不受由于例 如元件和冰凍等帶來的損壞。
泵站
如圖12A和圖12B詳細地示出，可以將泵站200插入集水總管 25以幫助液體流出物7流入處理中心。泵站200包括潛水泵52，該 潛水泵52被電線連接到優(yōu)選地位于地面上的控制面板54上。流入管 道56將液體流出物7從集水總管25排入到泵站200中。潛水泵52 具有一系列浮體58，當(dāng)液體流出物7在泵站200中的水平到達預(yù)定高度時，上述浮體啟動泵52。液體流出物7被泵吸出泵站貯液器并 進入壓力干管60，壓力干管60將液體流出物7傳送到中央污物處理 中心。使用諸如A-LOK等密封墊維持泵站200的墻壁與流入管道56 和壓力干管60之間的氣密連接。由于通過泵站僅泵吸液體流出物， 因此僅需要潛水泵52作為流體泵而不是現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)所需 的通常更復(fù)雜和昂貴的污物泵。
優(yōu)化流體動力學(xué)的布局設(shè)計
設(shè)計根據(jù)本發(fā)明高性能下水道系統(tǒng)的布局的方法可以包括下述 步驟中的一些或全部
步驟l一流體動力學(xué)
第一步驟涉及確定流體動力學(xué)對系統(tǒng)的各個部分的影響，例如， 流體負荷、液量變化、空氣流動、通風(fēng)、管道坡度和氣鎖的可能性。 例如，由于與現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)相比本發(fā)明的管道尺寸可以相當(dāng) 小，因此應(yīng)該將較小管道尺寸的限制與坡度、流速、曲折點的限制一 起考慮，以便確定是否改變管道尺寸來實現(xiàn)將足夠的空氣排放到下水 道系統(tǒng)中。例如，由于這些原因采用75mm管道而不是50mm管道。 例如，當(dāng)確定出在高流量時間段管道使用大于50%的容量，并且可 以增大管道而對提供足夠清潔速度的能力沒有負面損害時，采用上述 情況。如果在不適宜的條件下安裝系統(tǒng)，那么可以考慮使用大直徑管 道來補償已知的微小曲折或負坡度，或者提供一定程度的安裝靈活 性，例如在使用水平方向鉆孔時。
步驟2 —局部地形和地況
下一個步驟涉及確定包括所有局部位置條件在內(nèi)的區(qū)域的局部 地形和地況的影響，這些局部位置條件例如為巖土數(shù)據(jù)、地形、現(xiàn)有 設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的位置以及環(huán)境敏感區(qū)域等。例如，在布置下水道系 統(tǒng)時應(yīng)該考慮對下水道系統(tǒng)曲折點的敏感性，其中可能不存在對坡度 以及水力坡度線的其它影響因素的敏感性，并且可以采用能夠用于設(shè) 計中并仍保持系統(tǒng)功能的一系列緯度。如果自然地形提供足夠坡度， 則流量使得負坡度不可能使水在下水道系統(tǒng)中停滯；S卩，確定出固渣不可能累積并且在該部分中的流出物具有足夠的體積，從而即使在通 風(fēng)空氣不夠的情況下也能維持動態(tài)流動條件，那么可以采用該方案。 實際上，在考慮對流量和通風(fēng)的影響時需要平衡下水道系統(tǒng)的整體坡 度和局部環(huán)境。
如果發(fā)現(xiàn)自然坡度較大，那么應(yīng)該盡可能使用重力流動，然而， 在一些情況下，流出物將變得湍急并將氣味釋放到大氣中。在該情況 下，需要在住宅附近限制通風(fēng)(即，不使用住宅管件作為通風(fēng)途徑) 并且需要設(shè)置具有某種形式氣味過濾器的可選通氣管。此外，由于相 同原因，該設(shè)計必須保證流出物在通風(fēng)受限的情況下從住宅流出。
如果局部巖土條件不適用于安裝，那么使設(shè)計可以承受更大的 水平和豎直曲折變化，并在下水道系統(tǒng)中為累積固渣的足夠多清理口 提供更接近的接入點和更多通風(fēng)點,
步驟3 —廢水流動的影響
下一個步驟涉及確定每人的廢水流量、目前的水消耗率的影響 并優(yōu)化主處理單元數(shù)量及尺寸。例—如，可以將多個單元連接到單個池 并且通過優(yōu)化來提供更長的污物和浮渣保持時間，同時為池中的初步 澄清處理提供足夠的水壓滯留時間。此外，應(yīng)該考慮，由混合的工業(yè) 和商業(yè)建筑使用的系統(tǒng)具有這樣的效果在流出物中保持較低的 BOD和較少懸浮固體。例如，如果住宅區(qū)包括大量相互靠近的住宅， 例如成排房屋，那么使用單個尺寸合適的主處理單元通常更方便。如 果在工業(yè)應(yīng)用中工業(yè)流出物會產(chǎn)生有毒或?qū)Νh(huán)境有害的污物，那么需 要使用兩個單元使衛(wèi)生服務(wù)和工業(yè)服務(wù)分離開，從而能夠分離工業(yè)污 物以進行增強處理或可選的廢棄。
步驟4一通風(fēng)需求
下一個步驟涉及確定系統(tǒng)的通風(fēng)需求以及通氣管之間的布置和 分隔距離，以便能夠在下水道系統(tǒng)的不同位置選擇合適的通氣管。例 如，在下水道系統(tǒng)的某些點，需要考慮氣味控制并需要地下通氣管。 必須根據(jù)這些因素平衡整個系統(tǒng)的通風(fēng)需要來選擇合適的通氣管。也 可以考慮能量和水力坡度線的布置以便保證其足夠適用于污水管道 的負坡度。在該情況下，大致為液體的流出物會填充管道并阻礙在管道該部分中的空氣通風(fēng)。通過考慮缺乏足夠的空氣流動對流動破壞的 程度，可以對受限通風(fēng)區(qū)域進行補償并同時保持系統(tǒng)中具有足夠的整 體流動。當(dāng)可以獲得足夠的流速來保持足夠的流量并防止固渣在負坡 度的低區(qū)域累積時，可以實現(xiàn)這一點。
步驟5 —檢修和維護需求
下一個步驟涉及根據(jù)一些因素確定接入點和系統(tǒng)的保養(yǎng)維護需 求，例如，下水道系統(tǒng)的哪部分易受固渣累積的影響、是否需要將適 當(dāng)?shù)臋z修提供給下水道系統(tǒng)、清理口維修需要的間隔和容易使用的維 修設(shè)備、對檢測點和診斷維修所用的其它工具和方法的需要，例如 CCTV檢測和污水管道沖洗。
步驟6 —材料和技術(shù)
下一個步驟涉及根據(jù)上述步驟中確定的因素確定不同材料和技 術(shù)對系統(tǒng)的影響。例如，使用水平方向鉆孔(HDD)技術(shù)使得能夠 安裝較小的管道，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道HDD的局限性和應(yīng)用到本系 統(tǒng)的適用性。在使用HDD以及可能在下水道系統(tǒng)中生成氣鎖的邊界 時，應(yīng)該與安裝精度的限制相關(guān)地考慮對足夠通風(fēng)和污水坡度的靈敏 性。由于這些因素，可以確定HDD是否適用于所述邊界的范圍內(nèi)。
步驟7—該系統(tǒng)特有的特征
下一個步驟涉及根據(jù)該系統(tǒng)特有的特征檢測上述因素，例如但 不局限于更大流速、柔性管路系統(tǒng)、更小直徑的管道、通過該系統(tǒng)的 最少固體流出物、流量衰減、峰值偏移、沖刷速度、滲入率、最小坡 度等。例如，由于瀝濾場不是污水集水系統(tǒng)的部件，因此瀝濾場不是 必需的并且住宅可以彼此更接近。由于系統(tǒng)的氣密特性， 一個或多個 墻壁在社區(qū)中的各個位置不受下水道系統(tǒng)限制。此外， 一個區(qū)域的尺 寸不由瀝濾場存在性的限制，從而允許區(qū)域開發(fā)商在設(shè)計區(qū)域的布局 和尺寸時具有更多余地。
步驟8 —設(shè)計系統(tǒng)布局
下一個步驟涉及根據(jù)上述步驟中確定的因素設(shè)計下水道系統(tǒng)的 布局，以便利用地形特征和本發(fā)明的特征，最小化對住戶的影響并優(yōu) 化通過系統(tǒng)的通流能力。安裝系統(tǒng)
在一個實施例中， 一旦示出并認可整個詳細的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計， 那么在安裝本發(fā)明的污物收集系統(tǒng)時需要采用三個主要步驟。
第一步驟是安裝集水總管，其通常安裝在社區(qū)道路或大道的旁 邊或下方。參考圖2，由于流出管道23禾口/或集水總管25的尺寸更 小且具有柔性，因此管道可以布置在不需要與現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng) 一樣寬或深的管溝27中?？梢允褂梅寸P挖土機、挖溝器、水平鉆孔
設(shè)備或其它開挖設(shè)備挖掘管溝。在主要由巖石構(gòu)成的區(qū)域，可以通過 爆炸和移除原料制成管溝。也可以使用人力挖掘管溝，例如在發(fā)展中
國家這種人力是相對較低廉的。通常，管溝27是窄且淺的，在冰凍 深度較淺的氣候下，管溝大約為1英尺寬和3英尺深。在一個實施例 中，例如應(yīng)氣候或環(huán)境條件所需，流出管道23或集水總管25可以由 沙層29包圍并由諸如泡沫聚苯乙烯隔層等隔離材料31覆蓋。然后可 以如現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)那樣將管溝27回填，以便使土地性能33 恢復(fù)到其原始條件。
參考圖11，在本發(fā)明的一個實施例中，應(yīng)氣候或環(huán)境條件的需 要，將一個或多個電伴熱38布置在管道23中， 一個或多個電伴熱 38包括可操作地連接到一個或多個熱源(未示出)的銅絲。熱量通 過銅絲傳導(dǎo)并防止流體在管道中凍結(jié)。
在化糞池和瀝濾場無法工作的重維修市政區(qū)域，安裝步驟將優(yōu) 化現(xiàn)有住宅管件流出口以使成本和對社區(qū)的干擾最小化。在這種情況 下，現(xiàn)有管件流出口通常導(dǎo)向住宅的后方。該系統(tǒng)能夠適應(yīng)維護管路 的柔性，同時如上所述維持足夠的流量、通風(fēng)和檢修?，F(xiàn)有技術(shù)的下 水道系統(tǒng)通常需要將家庭管件重新改道至住宅的前方。本系統(tǒng)中使用 的柔性小直徑管路系統(tǒng)允許系統(tǒng)以最小的干擾安裝在住宅后院。安裝 該系統(tǒng)以優(yōu)化HDPE的柔性，其以無接縫掃掠弧線的形式橫向安裝 到沿著道路的方便連接點。該系統(tǒng)可以利用管道柔性、適合遠離其它 裝置進行布局和開挖需求較低的優(yōu)點安裝成減小復(fù)雜性以及減少與 其他裝置的干涉，諸如天然氣管線或可飲用水裝置等。此外，在與其它現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施(例如，現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)、化糞池流出物泵吸 系統(tǒng)和以前安裝的小孔下水道系統(tǒng))結(jié)合的能力方面，該系統(tǒng)具有靈 活性?？梢栽跈z修孔、泵站或現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的其它便利點實現(xiàn)與現(xiàn)有 下水道系統(tǒng)的連接。以與現(xiàn)有技術(shù)的下水道系統(tǒng)相似的方式形成連接 并且連接方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。設(shè)計布局可以最小化對本地 社區(qū)的干擾，包括防止產(chǎn)生道路阻塞、噪音、粉塵、交通改道、阻礙 運輸?shù)?。對于具有化糞系統(tǒng)的社區(qū)，當(dāng)將本發(fā)明的系統(tǒng)連接到住宅時， 通過抽干各個化糞站而使其停用，如果沒有將其移除的話，那么通常 穿透地面用沙或其它介質(zhì)對其進行填充。然后，廢棄相關(guān)化糞場。
下一個步驟是將集水總管連接到處理設(shè)備。以與現(xiàn)有技術(shù)的下 水道系統(tǒng)相似的方式進行連接并且連接方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知 的。
最后步驟是將主處理單元安裝到選擇位置上，利用分支HDPE 管道將各個主處理單元連接到集水總管。
主處理單元的位置將依賴于各場地條件。合適的位置將保證運 輸車容易通過并且沒有障礙。將主處理單元設(shè)置在開挖孔中，該開挖 孔具有作為均勻支撐面的清潔石層。清潔石層必須是水平的并且沒有 在已安裝主處理單元的底部下面產(chǎn)生壓力點的巖石。一些地方可能需 要特殊設(shè)計的支撐面。當(dāng)將主處理單元設(shè)置在清潔石層上時，可以增 加隔層。密封和連接主處理單元，并連接流入管道和流出管道。密封 件必須是清潔的并且滿足密封件制造商所描述的壓縮和其它安裝需 求。在現(xiàn)場密封的單元各部分進行不回填直到密封劑固化。剩余孔被 回填和壓緊。
對系統(tǒng)進行壓力測試
在本發(fā)明的一個實施例中， 一旦主處理單元連接到諸如住宅建 筑物等污物源和系統(tǒng)其它部分上時，則密封所有通氣管、清理口和檢 測口從而對系統(tǒng)進行壓力測試。在一個實施例中，獨立于系統(tǒng)其它部 分對包括多個住宅的一個或多個區(qū)域進行壓力測試。在一個實施例 中，可以對整個系統(tǒng)進行壓力測試。以技術(shù)人員已知的方式持續(xù)足夠的時間并在足夠的壓強(350+kPa)下對整個系統(tǒng)或其一部分進行壓 力測試，以保證系統(tǒng)不僅水密而且大致氣密?？梢圆捎萌嵝越宇^蓋或 可接受的替代部件來堵塞所有Y形、T形和側(cè)污水管的端部，牢固 地緊固柔性接合蓋或可接受的替代部件以承受內(nèi)部測試壓力。從清理 口到檢修孔清理口進行測試，包括從分支管到主處理單元。測試中使 用的設(shè)備包括下述部分中的一個或多個壓縮機、截止閥、安全閥、 調(diào)壓閥、降壓閥和壓力計。采用空氣慢慢填充測試部分直到獲得 350kPa (50psi)的恒定壓力。保持壓力IO分鐘，壓降小于初始值的 10%。可以在通過壓力測試后進行閉路電視監(jiān)控。
在對系統(tǒng)成功進行壓力測試后，可以將其投入使用。在使用時， 需要空氣通風(fēng)管來允許污物流動并防止不期望的空氣條件或液壓鎖。 如上所述，系統(tǒng)的布局根據(jù)地形、負荷和其它因素考慮所需通風(fēng)管的 數(shù)量和位置。
優(yōu)化固體廢物的分解
如上所述，本發(fā)明的特征在于第一分隔間的容積大于現(xiàn)有技術(shù) 的化糞池。第一分隔間較大的一個優(yōu)點是可以容納更多污物從而幫助 延長清洗周期。第 一分隔間較大的另 一個優(yōu)點是可以作為涌流抑制器 使用以降低污物通過系統(tǒng)的流動。更高的流速產(chǎn)生更少的沉淀，從而 使得TSS水平更高并且更多固體污物導(dǎo)出主處理單元?，F(xiàn)有技術(shù)的 下水道系統(tǒng)使用位于整個系統(tǒng)中的多余涌流抑制池補償涌流。本發(fā)明 不需要這種池，從而降低下水道系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。
第一和第二分隔間之間的比例較大的另一個優(yōu)點是允許更長的 液體滯留時間、允許在污物傳輸?shù)降诙指糸g之前產(chǎn)生更多沉淀。水 中污染物的水平通常計算為如下參數(shù)生化需氧量(BOD)與TSS， 其中BOD測量水中材料的生物分解所引起的氧提取量；TSS測量水 中懸浮固體物或顆粒的總含量?，F(xiàn)有技術(shù)的化糞系統(tǒng)產(chǎn)生的流出物具 有250mg/L BOD和200mg/L TSS。本發(fā)明主處理單元的第一和第二 分隔間之間的較大比例降低流出主處理單元并進入下水道系統(tǒng)的污 物的BOD禾n TSS水平。流出本發(fā)明主處理單元的流出物的典型BOD水平是140 mg/L而典型TSS水平是30-35mg/L。流過系統(tǒng)的污染物 的較低水平降低了污物處理設(shè)備的負擔(dān)。
隨著時間流逝，在主處理單元的第一分隔間中形成三種可區(qū)別 的污物層1)浮渣層，其大致是流體和污物。浮渣由比重低于水的 物質(zhì)例如油脂、石油和脂肪等構(gòu)成；2)中間層，其包括流體和懸浮 固體物，其中，這些固體物通常是非常小的有機物質(zhì)并在流體層中繼 續(xù)消化；3)底部污物層，其包含比重大于水、密度大于水并且由污 物廢物的大量固體部分產(chǎn)生的物質(zhì)。
在本發(fā)明的一個實施例中，通過微生物消化作用來減少沉淀到 主處理單元的第一分隔間底部的固體污物。固體污物累積一定時間， 被抽出主處理單元并被周期地移除。通常，雖然7-10年的清理口維 護周期能夠使系統(tǒng)在期望的效能水平上操作，但是在住宅應(yīng)用中使用 的主處理單元的第一分隔間可以處理17年累積的沉淀物。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一分隔間以可操作的方式連接到 虹吸管從而在例行清理時從主處理單元中提取固體廢物。
隨著自然發(fā)生的有機物分解和廢物消化，主處理單元內(nèi)的固體 廢物發(fā)生分解?？扇〉氖牵瑑?yōu)化分解從而降低或逆轉(zhuǎn)固體物在主處理 單元中的累積速度以延長清理周期。
通過優(yōu)化環(huán)境條件，例如溫度、pH值、成分、營養(yǎng)水平、濕度 或水含量和曝氣水平等來促進廢水固渣的微生物消化。
在本發(fā)明的一個實施例中，主處理單元包括用于優(yōu)化一個或多 個環(huán)境條件來促進微生物消化的裝置?？蛇x的是，主處理單元還包括 這樣的裝置其用于監(jiān)視固體廢物的環(huán)境條件并包括一個或多個傳感 器，例如但不限制于，溫度傳感器、pH值傳感器、濕度傳感器、曝 氣傳感器等。
在本發(fā)明的一個實施例中，主處理單元包括響應(yīng)于環(huán)境線索的 反饋系統(tǒng)，作為響應(yīng)從一個或多個傳感器接收到的信號來優(yōu)化一個或 多個環(huán)境條件的裝置。
優(yōu)化溫度的裝置在本發(fā)明的一個實施例中，通過增加熱量來優(yōu)化主處理單元3 中固體廢物的微生物消化率。維持沉淀物溫度在優(yōu)化范圍內(nèi)可以增加 固體廢物的消化率。增加主處理單元內(nèi)的溫度可以優(yōu)化分解沉淀物的 微生物的生長率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以知道進行有效微生物反應(yīng)以 及固體廢物分解所需的最佳溫度范圍。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供隔離的主處理單元以提供和/或 維持相對于主處理單元外部的周圍溫度(可以是或可以不是最佳的) 恒定的所需最佳溫度。
參考圖14，在本發(fā)明的一個實施例中，通過加熱裝置600增加
主處理單元3中的溫度。加熱裝置可以由電源610供電，例如太陽能
面板陣列或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它電源。加熱裝置可以位于主處 理單元內(nèi)部或主處理單元的外部。
在加熱裝置位于主處理單元外部的實施例中，加熱單元包括用 于加熱主處理單元墻壁的裝置，例如板式加熱器?？蛇x的是，可以在 包含固體成分的廢物進入主處理單元之前對該廢物進行預(yù)加熱。
在一個實施例中，加熱裝置還包括溫度傳感裝置，例如恒溫器。 在一個實施例中，加熱裝置還包括反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)接收來自 諸如恒溫器等溫度傳感器的信息并控制加熱裝置從而維持預(yù)設(shè)的最 佳溫度。
曝氣
增加微生物可用的氧氣可以促進主處理單元中固體廢物的有氧 消化?？梢酝ㄟ^廢物的沉淀前曝氣或廢物的沉淀后曝氣完成固體廢物 的有效曝氣。
可以通過引入空氣或高純度氧氣提供曝氣，并且曝氣可以是間 歇的或連續(xù)的。
在一個實施例中，曝氣水平將在這樣的范圍內(nèi)其維持生物量 能量需求并支持有效的兼性細菌反應(yīng)而不幫助產(chǎn)生新生物量。
參考圖15，在本發(fā)明的一個實施例中，設(shè)置曝氣裝置700，該 通分裝置包括壓縮機710，其壓縮空氣并將壓縮空氣運送到主處理單元；以及擴散器720，其將空氣散布在主處理單元中以允許污物通 過需氧消化而分解。本領(lǐng)域已知的擴散裝置包括粗氣泡擴散器、微氣 泡擴散器、射流曝氣器、靜態(tài)曝氣器和機械混合器或機械表面曝氣器 或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它曝氣裝置。壓縮機系統(tǒng)可以由電源(未 示出)供電，例如太陽能面板陣列或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它電源?，F(xiàn)場生成氧氣和氫氣的裝置氧氣和氫氣的現(xiàn)場生成促進需氧和厭氧過程。氧氣是需氧細菌 使用的電子受體，而氫氣消耗在厭氧反應(yīng)中并可以將酸化相之上的消 化過程促進到甲烷化。本領(lǐng)域已知的用于現(xiàn)場產(chǎn)生氧氣和/或氫氣的裝置包括能夠電解 的任何機構(gòu)，包括一個或多個電解瓶、電解池和電解腔。在本發(fā)明的一個實施例中，能夠電解的裝置能夠水電解。在本 發(fā)明的一個實施例中，能夠電解的裝置能夠產(chǎn)生氧化劑。適用于本發(fā)明的水電解裝置的類型將根據(jù)系統(tǒng)的功能需求變化 而改變。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，電解裝置可以間歇地或連續(xù)地工 作?？梢砸灶A(yù)編程的方式或響應(yīng)例如傳感器的信號打開或關(guān)閉電解裝置。在一個實施例中，電解裝置包括兩個或更多個電極和能量源或 電源。在一個實施例中，電解裝置包括過程控制器，該過程控制器以 可操作的方式連接到一個或多個電解裝置和一個或多個傳感器。過程控制器可以包括這樣的裝置其能夠接收并解釋來自一個或多個傳感 器的信號、處理所接收的信號并將指令傳送到一個或多個電解裝置以 使用基本最低的能量成本優(yōu)化結(jié)果。過程控制器還可以執(zhí)行監(jiān)督功 能，例如監(jiān)視系統(tǒng)故障等。在一個實施例中，過程控制器還包括用于檢測pH值水平的傳感 裝置，以便防止沉淀物由于H+的累積而發(fā)生酸化，從而能夠根據(jù)pH 值調(diào)節(jié)水的電解。電解裝置參考圖16，在本發(fā)明的一個實施例中，電解裝置500包括位于主處理單元3內(nèi)表面上的兩個或更多個電極510和520。兩個或更多 個電極510和520以可操作的方式連接到位于主處理單元3外的電源 530。在電解水時，陰極510或負電極產(chǎn)生氫氣而陽極520或正電極 產(chǎn)生氧氣?？蛇x的是，電解單元可以產(chǎn)生其它(非氧氣)氧化劑。在本領(lǐng)域中已知各種類型的電極，包括平面篩板、網(wǎng)、棒、中 空圓柱體、板或多個板。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)系統(tǒng)的功能需求將知 道哪種類型的電極適用于本發(fā)明。固體顆粒附著在浮升到表面和處理區(qū)域之外的氣泡上。此外， 當(dāng)形成氧氣氣泡時，由于氧氣不能適當(dāng)?shù)財U散，造成系統(tǒng)低效。在本 發(fā)明的一個實施例中，選擇陽極的構(gòu)造以便減少或防止形成氣體泡。電極可以由多種材料構(gòu)成。電極材料必須足夠穩(wěn)定以承受本發(fā) 明的電解過程中所施加的高壓和電流氷平，并不使電極產(chǎn)生過多分 解。給定的電極可以是金屬的或非金屬的。當(dāng)電極是金屬時，電極可 以包括鍍鉑鈦以及本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它合成物。當(dāng)電極是非金 屬時，電極可以包括石墨碳或可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的多種導(dǎo)電 陶瓷材料中的一種或多種。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，電極電解池的陽極和陰極可以 具有多種不同組成和/或構(gòu)造。在本發(fā)明的一個實施例中，陽極和陰極可以是大致相當(dāng)?shù)膹亩?有助于雙極操作，以便減少在電極上的污垢累積。電解過程會在電極 表面上產(chǎn)生降低水處理過程效率的薄膜或沉積物?？梢酝ㄟ^周期性顛 倒操作的極性(將陽極和陰極片轉(zhuǎn)換到相反的極性上)而對電極除垢 以移除一些膜。自動邏輯控制器可以允許程序化的或連續(xù)的除垢，以 降低勞動和維護成本。在本發(fā)明的一個實施例中，參比電極包含在電解裝置中。參比 電極是具有已知的穩(wěn)定平衡電極電勢的電極，該電勢作為參比點來測量其它電極的電勢。雖然多種電極構(gòu)造可以滿足上述需求，但是適合于本發(fā)明目的的參比電極包括銀/氯化銀電極、氯化亞汞電極和常用 氫電極，并且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個電極中的至少之一基本 沉浸在固體廢物或沉淀物中。在一個實施例中，所有電極都基本沉浸 在固體廢物或沉淀物中。在本發(fā)明的一個實施例中， 一個或多個電極中的至少之一部分 地沉浸在固體廢物或沉淀物中。在一個實施例中，所有電極都部分地 沉浸在固體廢物或沉淀物中。.電極的布置將根據(jù)系統(tǒng)的功能需求而改變。電極可以在固定位 置上或以可移動的方式安裝。電極可以被安裝在主處理單元的墻壁和 /或底板上。在本發(fā)明的一個實施例中，可以使用本領(lǐng)域已知的各種裝置使 電極懸浮在沉淀物中。電解裝置的合適能量源是本領(lǐng)域已知的并且技術(shù)人員知道哪種 能量源最適合用于系統(tǒng)的構(gòu)造。能量源發(fā)出具有由系統(tǒng)需求所決定的 值的受控電荷。能量源或電源可以是本領(lǐng)域已知的標準或可充電電池、直接AC連接或太陽能。 處理微曝氣處理通常涉及優(yōu)化固體廢物中的環(huán)境條件從而幫助微生 物處理。在該處理的一個實施例中，加熱固體廢物或?qū)ζ淦貧狻?在該處理的一個實施例中，調(diào)節(jié)固體廢物的pH值或固體廢物的 組成以改變微生物處理?？蛇x的是，通過改變條件或者通過使用特定 微生物對固體廢物接種來調(diào)節(jié)微生物數(shù)量。在一個實施例中，在接種 之前，例如通過熱處理或臭氧處理對固體廢物進行殺菌。在一個實施例中，通過水電解以間歇或連續(xù)的方式現(xiàn)場產(chǎn)生氧 氣和氫氣。在一個實施例中，在現(xiàn)場還產(chǎn)生其它氧化劑。與其它固體廢物減少系統(tǒng)和方法的結(jié)合用于充分優(yōu)化固體廢物分解的上述系統(tǒng)和方法可以與用于最小 化固體廢物的其它系統(tǒng)和方法(例如預(yù)酶促或酶促后處理等)結(jié)合。在一個實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法與例如在美國專利No. 4,089,761和4,124,481中所披露的使用電解對污物進行預(yù)處理的系統(tǒng) 相結(jié)合，上述美國專利的內(nèi)容通過引用并入本文。此外，可以與用于促進本發(fā)明微生物處理的一個或多個系統(tǒng)相^口 PI o實例使用布置在沉淀物層中的電解陽極和陰極探針進行實驗室規(guī)模 的研究來評估電解廢水和固體廢物或沉淀物累積的影響。這允許對過 程和系統(tǒng)進行充分優(yōu)化。為了確定最優(yōu)電解條件，可以使用主處理單元沉淀物或化糞池 沉淀物，并進行批次測試以評估沉淀物分解的電化學(xué)和微生物機理以 進行優(yōu)化。此外，在連續(xù)或間歇的流動實驗中評估電解的總效率。為 了進行比較，還測試空裝置(無電極)。實例1:確定合適的施加電流現(xiàn)有資料表明促進居室廢水中化學(xué)需氧量(COD)的移除的施 加電流存在最佳范圍?；S池沉淀物通常具有更高的濃度，其COD 值大于20000mg/L(雖然通過保持更長時間來延長保留時間可以使該 值偏移)?，F(xiàn)有資料支持使用100-500mAmp電流的觀點，在300mA 左右獲得最佳效果。該實例描述設(shè)計為在缺少水力影響時找到最佳電 流的批次實驗?？梢栽诓煌娏飨逻M行大量5至7天的測試對較高濃 度、較長滯留時間的沉淀物尋找最佳結(jié)果。方案可以在1L的瓶中進行批次測試。批次測試消除了在測試施加電 流最佳范圍時水力的影響。開始時，使用沉淀物(例如厭氧或主處理 單元沉淀物)和廢水填滿瓶。測試可以持續(xù)大約5-7天的時間。可以在測試結(jié)束時測量以下參數(shù)氣體分析、可溶解COD、懸浮固體含量或懸浮固體總量(SS/TSS)、銨/硝酸鹽濃度和磷酸鹽濃度。此外， 對于測試結(jié)束時進行的測量，可選的是可以在測試開始時或在測試期 間間隔地進行測量?？梢酝瑫r評估大量條件。在一個實施例中，三個代表性測試條件可以包括測試#1，電極布置在沉淀物區(qū)域測試#2，電極布置在液體區(qū)域 測試#3，沒有電極(對照物)。為了保證對照測試的精確性，廢水經(jīng)高壓消毒處理而瓶#3 (對 照物)可以維持在無菌條件下。此外，在瓶#1和瓶#2中注入沉淀物和經(jīng)高壓消毒處理的沉淀物(1:1)的混合物從而評估加熱對沉淀物分解的影響。在一個實施例中，進行第四和第五測試時使用未經(jīng)高壓消毒處理的沉淀物重復(fù)測試#1和測試#2。通過評估各種施加電流，確定優(yōu)化的施加電流的范圍。 在確定優(yōu)化的施加電流的范圍后，通過在各種溫度下重復(fù)上述 測試可以評估電解和加熱的聯(lián)合影響。實例2:與生物產(chǎn)量有關(guān)的微曝氣(升流式厭氧測試)過度刺激將幫助產(chǎn)生新生物量；相應(yīng)地，可取的是，將對生物 量的曝氣限制在僅維持能量需求并支持兼性細菌有效反應(yīng)的水平。一 個關(guān)鍵決定因素是從固體塊中產(chǎn)生可溶解COD或二氧化碳(C02)。 由于有效有機物能夠?qū)OD轉(zhuǎn)換成存儲的能量(生物量)，因此即 使在移除COD的理想電流條件下也可以同時移除COD并產(chǎn)生沉淀 物。為了有效地限制沉淀物累積，COD的移除必須比沉淀物的產(chǎn)生 更有效。下述實驗方案能夠改善水力反應(yīng)器上的施加電流，重點是增加 COD移除效率，以水解反應(yīng)作為目標并降低凈生物量產(chǎn)量。方案為了評估連續(xù)操作下的電解功能，可以使氣體、流體和固體相 升流式厭氧測試之間進一步差異化。在一個實施例中，在三個實驗室規(guī)模的化糞池(每個約5L)中 進行這些測試?？梢允褂脜捬趸蛑魈幚韱卧恋砦镒⑷牖S池并使其 工作3個月時間。兩個化糞池可以配備電極，池#1位于底部(沉淀 物區(qū)域)和池#2位于中部(液體區(qū)域)。池#3可以作為對照物使用。 可以監(jiān)視以下參數(shù)氣體產(chǎn)物、可溶解COD、銨/硝酸鹽、磷酸鹽、ss/vss?？梢允褂蒙魇絽捬鯗y試系統(tǒng)評估附加測試條件。例如，可以 通過將實驗室規(guī)模的化糞池維持在各種溫度下來評估加熱和電解的 聯(lián)合效果。實例3:實驗室規(guī)模的化糞池測試.為了優(yōu)化電解反應(yīng)器以及為了測試—可選的成本較低的電極材料 的使用，構(gòu)造并測試附加容器。在該階段，對廢水成分和反應(yīng)進行更 全面的分析。處理流程與實際化糞池的操作非常相似?？梢允褂冒ㄏ率鑫镔|(zhì)的合成廢水進行實驗蛋白胨-350mg/L、牛肉浸膏-140 mg/L、 (NH4)2CO3-50 mg/L、尿 素-40 mgZL、 NaCl-35 mg/L、 CaCl2 2H2O-20 mg/L、 K2HPO4-20 mg/L、 MgS04 2H2O-10 mg/L和纖維素-250 mg/L。根據(jù)標準方法測量化學(xué)需氧量(COD)的濃度、揮發(fā)性懸浮固 體含量(VSS)和懸浮固體含量(SS)并且由氣相色譜分析法測量廢 氣成分。矩形5L容器用于模擬主處理單元。參考圖13，電極組件800包括被塑料隔離片隔開大約5mm距離 的陰極810和陽極820。陰極810可以是不銹鋼陰極而陽極320可以 包括混合金屬氧化物涂覆鈦網(wǎng)。評估電解對其它參數(shù)的影響與WWTP操作有關(guān)的廢水主成分是BOD、 TSS、氮和磷。相應(yīng) 地，使用上述實驗方案評估電解對以上參數(shù)的影響。顯然本發(fā)明的上述實施例是示例性的并可以以多種方式修改。 這種現(xiàn)有和將來的修改都被認為是不脫離本發(fā)明精神和范圍的，并且 所有這種對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的修改都包括在下面權(quán)利要求 書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種將污水從污物源傳送到污物處理中心進行處理的下水道系統(tǒng)，所述下水道系統(tǒng)包括流入管道，其用于從所述污物源傳送固體和液體污物；主處理單元，其用于通過所述流入管道從所述污物源接收所述固體和液體污物，所述流入管道通過連接部密封連接到所述主處理單元上，從而是大致氣密的，所述主處理單元包括第一分隔間，其用于接收所述固體和液體污物并保持污物固渣；以及第二分隔間，其通過導(dǎo)管與所述第一分隔間流體連通，用于從所述第一分隔間接收大致為液體的污物，所述污物的流體和固體成分被基本上分離，基本上所有污物固渣都滯留在所述第一分隔間中；流出管道，其通過連接部密封連接到所述主處理單元的所述第二分隔間上，從而是大致氣密的，以從所述主處理單元的所述第二分隔間接收所述大致為液體的污物；集水總管，其密封連接到所述流出管道上，從而是大致氣密的，用于將所述大致為液體的流出物傳送到所述處理中心；以及一個或多個通氣管，其密封連接到所述主處理單元、流出管道或集水總管中的任意一個上，以允許在操作時在所述下水道系統(tǒng)和外部環(huán)境之間交換氣體，當(dāng)所述通氣管被密封時所述下水道系統(tǒng)是基本上氣密的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的下水道系統(tǒng)，其中， 所述主處理單元的所述第一分隔間包括通入所述第二分隔間的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管包括至少一個管；所述管布置成與所述主處理單元的中心豎直軸線成一定角度。
3. —種主處理單元，其密封連接到污物源和將污物傳輸?shù)轿畚?處理中心的裝置，從而是氣密的，所述主處理單元包括第一分隔間，其用于從所述污物源接收固體和液體污物并保持污物固渣；以及第二分隔間，其通過導(dǎo)管與所述第一分隔間流體連通，以便從 所述第一分隔間接收大致為液體的污物并將所述大致為液體的污物 傳送到所述用于傳輸污物的裝置；所述導(dǎo)管包括從所述第一分隔間通入所述第二分隔間的一個或 多個管，以便將液體污物從所述第一分隔間傳輸?shù)剿龅诙指糸g；其中，所述管布置成與所述主處理單元的中心豎直軸線成一定角度；所述與所述主處理單元的中心豎直軸線成一定角度的管防止所 述固體污物進入所述第二分隔間。
4. 一種安裝下水道系統(tǒng)的方法，所述下水道系統(tǒng)用于將生活污 水從污物源傳送到污物處理中心以進行處理，所述方法包括以下步 驟A) 提供下水道系統(tǒng)，所述下水道系統(tǒng)包括a. —個或多個主處理單元，其密封連接到污物源，所述一 個或多個主處理單元接收固體和液體污物并保持基本上所有的 所述固體污物；b. 柔性管路系統(tǒng)，其密封連接到所述一個或多個主處理單 元和污物處理設(shè)備；以及c. 一個或多個通氣管，其允許在所述下水道系統(tǒng)和所述外 部環(huán)境之間交換氣體；當(dāng)所述通氣管被密封時，所述下水道系統(tǒng) 是大致氣密的；B) 確定流體動力學(xué)因素對所述下水道系統(tǒng)的影響，所述流體動 力學(xué)因素例如是流體負荷、液量變化、空氣流動、通風(fēng)、管道坡度和 氣鎖的可能性；C) 確定包括所有局部位置條件在內(nèi)的區(qū)域的局部地形和地況對 所述下水道系統(tǒng)的影響，所述局部位置條件例如為巖土數(shù)據(jù)、地形、 現(xiàn)有設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的位置以及環(huán)境敏感區(qū)域等；D) 確定每人的廢水流量和目前的水消耗率對所述下水道系統(tǒng)的影響；E) 確定下水道系統(tǒng)的通風(fēng)需求以及通氣管的數(shù)量、布置和通氣 管之間的分隔距離對所述下水道系統(tǒng)的影響；F) 確定下水道系統(tǒng)的接入點和保養(yǎng)維護需求；G) 根據(jù)上述步驟中確定的因素確定不同材料和技術(shù)對所述下水 道系統(tǒng)的影響；H) 根據(jù)上述步驟中確定的因素安裝所述下水道系統(tǒng)以利用地形 特征，最小化對住戶的影響并優(yōu)化通過所述下水道系統(tǒng)的通流能力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中， 當(dāng)所述通氣管被密封時，所述下水道系統(tǒng)是大致氣密的。
6. —種用于促進固體污物的微生物處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 固體污物容納池和用于促進微生物處理的裝置；其中，所述用于促進微生物處理的裝置優(yōu)化對所述固渣進行需氧和/或厭氧消化的 環(huán)境條件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述用于促進微生物處理的裝置是加熱裝置、曝氣裝置或用于 在現(xiàn)場產(chǎn)生氧氣和氫氣的裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其中， 所述容納池是主處理單元。
9. 一種用于在處理廢水時減少污物累積的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 貯存池，所述貯存池具有用于接收污物的一個或多個流入口以及一個或多個流出口；所述貯存池中的污物形成浮渣層、大致流體層 和沉淀物層；電解系統(tǒng)，其包括電源和包括陽極和陰極的電極對，所述電極 對位于所述貯存池內(nèi)并且所述陰極基本上浸入所述沉淀物層中；其中，現(xiàn)場產(chǎn)生的氫氣促進沉淀物的消化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述陽極基本上浸入所述沉淀物中，并且現(xiàn)場產(chǎn)生的氧氣促進 所述沉淀物的消化。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其中， 所述貯存池是澄清池或化糞池。
12. —種用于在處理廢水時減少沉淀物累積的方法，所述方法包括將至少一對電極插入所述沉淀物；以及在所述電極上施加電源從而電解水；其中，現(xiàn)場產(chǎn)生的氫氣和氧氣促進所述沉淀物的消化。
13. —種用于調(diào)節(jié)流出澄清池或化糞池的流體流量的流量衰減 裝置，所述流量衰減裝置包括流出組件，其包括一個或多個大致豎直管道，其具有上端和下端；以及 一個或多個流出管道，其與所述一個或多個大致豎直管道 大致垂直并流體連通；所述一個或多個大致豎直管道每個都包括內(nèi)部分隔物，所 述內(nèi)部分隔物沿著所述大致豎直管道的豎直軸線從下端至少延 伸到所述大致豎直管道與所述流出管道連接的位置，并將所述大致豎直管道分割成一個或多個部分；具有一個或多個節(jié)流孔的塞子，所述塞子在所述大致豎直管道 的下端插入所述一個或多個部分的至少之一內(nèi)；其中，流體在進入所述流出管道之前通過所述節(jié)流孔流入所述分隔物。
14. 一種用于調(diào)節(jié)流出澄清池或化糞池的流體流量的流量衰減裝置，所述流量衰減裝置包括 流出組件，其包括一個或多個大致豎直管道，其具有上端和下端； 一個或多個流出管道，其包括第一部分，其與所述一個 或多個大致豎直管道大致垂直并流體連通；以及第二部分，其 與所述一個或多個大致豎直管道大致平行；其中，所述第二部 分低于所述第一部分；滲漏管，其一端密封連接到所述大致豎直管道，并且相對端連接到所述流出管道的所述第二部分；所述大致豎直管道具有第一寬度； 所述流出管道具有第二寬度； 所述滲漏管具有第三寬度； 所述第三寬度小于所述第一和第二寬度。
15. —種用于調(diào)節(jié)流出澄清池或化糞池的流體流量的流量衰減 裝置，所述流量衰減裝置包括流出組件，其包括一個或多個大致豎直管道，其具有上端和下端； 具有一個或多個節(jié)流孔的塞子，所述塞子插入所述大致豎直管 道的下端。
16. —種用于對大致氣密的下水道系統(tǒng)進行壓力測試的方法， 所述方法包括以下步驟a.提供下水道系統(tǒng)，其包括i. 一個或多個主處理單元，其密封連接到污物源，所述一 個或多個主處理單元接收固體和液體污物并保持基本上所有的所述固體污物；ii. 柔性管路系統(tǒng)，其密封連接到所述一個或多個主處理單元和污物處理設(shè)備；iii. 一個或多個通氣管，其允許在所述下水道系統(tǒng)和所述外 部環(huán)境之間交換氣體；其中，當(dāng)所述通氣管被密封時，所述系統(tǒng)是大致氣密的。
全文摘要
一種系統(tǒng)包括下述部分中的一個或多個主處理單元，柔性管道以及可選的一個或多個泵。該系統(tǒng)設(shè)計并安裝成雖然可以在關(guān)鍵位置可選地布置一個或多個泵，但是流體主要由于重力而流動?？梢悦芊庠撓到y(tǒng)并對其進行壓力測試以便在操作時獲得最佳性能。
文檔編號E03F3/00GK101300392SQ200680040364
公開日2008年11月5日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者杜安·史密斯, 理查德·W·康奈利 申請人:克利爾福德工業(yè)有限公司