專利名稱：合成材料過濾器和相關應用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛污水處理系統(tǒng)的過濾器，更具體地涉及一種由合成材料制備的過濾器，該合成材料被構造為過濾顆粒并承載生物制劑；還涉及該過濾器的應用。
背景技術：
車輛污水處理系統(tǒng)，例如火車上用的系統(tǒng)，利用一種生物制劑分解固體垃圾。生物制劑典型地是一種大腸桿菌群，這是一種需氧細菌。污水處理系統(tǒng)包括一個與處理罐連接且流體連通的馬桶。處理罐進一步與與氯化器裝置連接且流體連通。通常，含有固體顆粒的污水從馬桶中沖刷進入處理罐。在處理罐中，污水通過一個被置于罐的水面之上的過濾器。污水的液體部分通過過濾器進入罐的下部，多數(shù)固體垃圾顆粒太大而不能通過過濾器，它們會被截留在過濾器上。生物制劑加在固體垃圾上，分解固體垃圾成為液體和氣體。氣體被放出系統(tǒng)，液體流入罐的下層部分。污水以及由生物制劑產(chǎn)生的任何液體流入氯化器進行進一步的處理。
處理罐用的現(xiàn)有過濾器使用天然紅木樹皮既作為過濾器介質又作為生物制劑在其上面生長的基體。樹皮被置于鄰近罐的底部且與罐底部隔開的隔膜上，并提供通過該隔膜的通道。然而，樹皮的可獲得性正由于損耗和砍伐的暫停而減少。加之，樹皮過濾器與抗細菌清潔劑不相適應。也就是說，在馬桶被沖洗之后，馬桶用清潔劑通過過濾器。樹皮過濾器吸收清潔劑，并阻礙生物制劑的生長。對于強清潔劑的吸收毀壞了過濾器，過濾器將不得不被替換。
因此，我們需要一種代替樹皮過濾器的過濾器，該過濾器能截留污水中的固體顆粒并承載生物制劑的生長。
我們更需要一種不吸收清潔劑的過濾器。
我們還需要一種與車輛污水處理系統(tǒng)的現(xiàn)有處理罐結構相容的過濾器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于車輛污水處理系統(tǒng)的合成過濾器。該合成過濾器是紅木樹皮過濾器的代替品。該合成過濾器是一個大致實心圓柱形的細長主體，該主體具有多個的縱向梳狀狹槽和葉片，以允許液體通過。也就是說，優(yōu)選有朝著圓柱體相對側延伸的兩組縱向梳狀狹槽和葉片。該過濾器可能還包括兩個縱向的通道。該通道置于過濾器的彼此相對側，并且與梳形狹槽/葉片成約90度。過濾器被構造成滑動配合入本發(fā)明過濾系統(tǒng)所用處理罐的上層室和下層室之間隔膜的孔中。過濾器由柔韌的材料制成，而且嚴格地說，當過濾器被安裝進這些阻礙孔時，梳狀狹槽/葉片可能會輕微變形。當被安裝后，過濾器將會允許約0.04英寸的最大粒度在其中通過。過濾器由合成材料制成。該合成材料可能是一種熱塑性橡膠，例如Santoprene，64A級，由Advanced Elastomer Systems，388 S.Main St，Akron Ohio，44311制造，或者是一種熱塑性彈性體，例如Evoprene，G963級，由Alpha Gary，Albis North America，P.O.Box 711，Rosenberg，TX77471-0711制造。這樣的合成材料將不會吸收清潔劑，而且嚴格地說，偶然在馬桶中使用抗細菌清潔劑不會毀壞過濾器。
本發(fā)明的目的是提供一種被構造成替代樹皮過濾器的過濾器，該過濾器截留污水中的固體顆粒并承載生物制劑的生長。
本發(fā)明另一個目的是提供一種不吸收清潔劑的過濾器。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種與現(xiàn)有車輛污水處理系統(tǒng)的處理罐結構兼容的過濾器。


結合附圖閱讀，將由下述對優(yōu)選實施方式的描述獲得對本發(fā)明的充分了解，其中圖1是車輛污水處理系統(tǒng)的立體圖。
圖2是處理器的局剖側視圖。
圖3是處理器的局剖俯視圖。
圖4是過濾器的端視圖。
圖5A是過濾片的第一側視圖。圖5B是過濾片的第二側視圖，由第一側視圖旋轉90度。
具體實施例方式
這里所用的“污水”應該不僅包括液體垃圾和固體垃圾，還包括他們的組合。
這里所用的“用于生物制劑的載體”應該是指物理載體，例如鼓勵生物有機體生長的結構和/或表面。
如圖1所示，車輛垃圾處理系統(tǒng)10包括一個或者更多的馬桶裝置20、處理罐裝置30、以及氯化器系統(tǒng)60。馬桶裝置20通過管道22連接到處理罐裝置30，并與處理罐裝置30流體連通。馬桶裝置20按現(xiàn)有技術中所知的方式工作，聚集污水，污水中代表性地含有液體垃圾例如水和尿，也含有固體垃圾，例如屎和紙。當馬桶20被沖刷時，污水通過管道22流入處理罐裝置30。
如圖2和圖3所示，處理罐裝置30包括一個罐裝置32、多個上層過濾器裝置34、一個隔膜36以及多個下層過濾器38。罐裝置32包括頂部40，側壁42，以及底部44。一個入口端口45穿過頂部40，或者如圖所示穿過鄰近頂部40的側壁42。該入口端口45連接到管道22，并與之流體連通。隔膜36被放置成與罐裝置底部44相鄰，但與該底部44隔開。隔膜36延伸穿過罐裝置32的整個內(nèi)部，而且除了下面描述的過濾器開孔37以外，都是不漏水的。隔膜36包括多個過濾器開孔37。過濾器開孔37優(yōu)選直徑約1.5英寸。隔膜36把罐裝置32分成一個上層室46和一個下層室48。下層過濾器38(下面將詳細描述)延伸穿過過濾器開孔37。從而，對污水而言，為了從上層室46流入到下層室48，該污水就必須穿過下層過濾器38。下層室48包括出口端口50，該出口端口貫穿側壁42。一個輸出的管道52與出口端口50連接且流體連通。
輸出的管道52進一步與氯化器系統(tǒng)60連接，并與之流體連通。氯化器裝置60包括藥片室62和蛇管64。藥片室62包括藥片開孔66，在那里使用者可以加入氯藥片。輸出的管道52更具體地連接藥片室62，并與之流體連通。藥片室62更進一步與蛇管64連接，并與之流體連通。蛇管64優(yōu)選在處理罐裝置30下方按Z形延伸，并包括多個擋板(未示出)或其它用于減緩污水流動的裝置。
如圖4所示，每一個下層過濾器38都是由合成材料制得的，優(yōu)選為Santoprene。每一個下層過濾器38包括一個細長的主體70，該主體優(yōu)選為大致實心圓柱體。細長的主體70最大直徑優(yōu)選地在大約1.4到1.8英寸之間，更優(yōu)選為大約1.6英寸。細長的主體70具有多個縱向的梳狀狹槽72和葉片74，用來允許流體通過。優(yōu)選有縱向梳狀狹槽72和葉片74的第一組76和第二組78。該第一組和第二組縱向梳狀狹槽/葉片76、78朝著過濾器主體70的相對側延伸。下層過濾器38也可以包括兩個縱向的通道80。通道80被置于過濾器主體70的彼此相對側，而且與第一組和第二組縱向梳狀狹槽/葉片76、78成90度。每個過濾器主體70均被構造成滑動配合入過濾器開孔37中。每個過濾器主體70是由柔韌的材料制得，而且嚴格說來，第一組和第二組縱向梳狀狹槽/葉片可能在過濾器主體70被置于過濾器開孔37時輕微變形。葉片74被隔成約0.09英寸，也就是說，狹槽72具有約0.09英寸的寬度。將狹槽72的內(nèi)部端82弄尖，該內(nèi)部端82是最靠近在第一組和第二組縱向梳狀狹槽/葉片之間延伸的中心線的一端。這種形狀允許在過濾器主體70插入過濾器開孔37時，第一組和第二組縱向梳狀狹槽/葉片76、78能更容易地壓縮。因為細長主體70具有大于過濾器開孔37的直徑，當過濾器主體70被安裝到過濾器開孔37時，第一組和第二組縱向梳狀狹槽/葉片76、78被壓縮，從而使狹槽72寬約0.04英寸。因此，直徑大于約0.04英寸的固體顆粒不能通過下層過濾器38。過濾器主體70延伸到上層室46的部分優(yōu)選延伸高于隔膜36至少約2.5英寸。
上層過濾器裝置34被放置在上層室46中，依附于罐側壁42。上層過濾器裝置34包括一個安裝支架90、一個殼體92、以及多個上層過濾器94。上層過濾器94可以具有與下部過濾器38相同的橫截面的形狀。安裝支架90把殼體92連接到罐側壁42上。上層過濾器94被放置到殼體92中。該殼體92是水可滲透的。當處理罐裝置30中的污水液面高于下層過濾器38的頂部時，上層過濾器94提供一種用于需氧生物制劑的載體。上層過濾器94可以水平地或者垂直地被置于上層過濾器安裝殼體92之中。
操作中，污水從馬桶20中通過管道22沖刷到處理罐裝置30中。污水流入上層室46的底部，位于隔膜36的頂部上。污水的液體部分流過下層過濾器38的狹槽進入下層室48。污水中直徑大于約0.04英寸的固體垃圾顆粒將被下層過濾器38阻擋，留在上層室36中。一種需氧生物制劑例如一種大腸桿菌群存在于處理罐裝置30中，或與污水一同引入。該生物制劑把固體垃圾顆粒分解成各種的液體和氣體。氣體從處理罐裝置30中排放出去，液體流經(jīng)下層過濾器38進入下層室48中。下層室48中的污水和其它的流體繼續(xù)流入氯化器系統(tǒng)60。氯化器裝置60允許使用者加入氯藥片，該氯藥片將在污水通過蛇管64時殺死所有的生物制劑。污水通過氯化器裝置60后，污水可能被傾倒或者按照需要被進一步處理。
典型地，上層室46中的液面不會上升到下層過濾器38頂部以上。嚴格地說，在下層過濾器38上的需氧生物制劑通常暴露在空氣中。然而，在高使用率過程中，處理罐裝置30可能很快填滿，以致于上層室46中的液面上升到下層過濾器38頂部以上。當這種情況發(fā)生時，上層室中的液體表面將會和上層過濾器裝置34接觸。需氧生物制劑也被置于上層過濾器94的基體上，并開始處理漂浮在污水頂部的固體垃圾顆粒。
可以理解，本發(fā)明提供了一種替換樹皮過濾器的過濾器，該過濾器可截留污水中的固體顆粒。過濾器是由一種材料制得，該材料承載能消耗固體垃圾顆粒的生物制劑的生長。過濾器也不會吸收清潔劑，而且嚴格地說，該過濾器可以使用更長的一段時間，不像現(xiàn)有樹皮過濾器那樣如果暴露于清潔劑就會被毀壞。雖然過濾器優(yōu)選被用在車輛污水處理罐中，但該過濾器也可以和固定的處理罐或者其它形式的處理罐一起使用。
雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但本領域技術人員應當理解，按照本公開內(nèi)容的全面教導，可發(fā)展出各種修改和替換。因此，對由所附權利要求書及其任何和全部等價物所給出的本發(fā)明范圍而言，所公開的特定裝置僅為示例性，不具有限制性。
權利要求
1.一種用于車輛污水系統(tǒng)的過濾器，所述的車輛污水系統(tǒng)具有一個處理罐，處理罐被一個隔膜分成一個上層室和一個下層室，所述的隔膜具有多個過濾器開孔，所述的過濾器包括一個具有多個縱向葉片和狹槽的細長主體；所述主體由能夠承載生物制劑生長的材料制成；以及所述狹槽的尺寸為阻止大于約0.04英寸顆粒通過。
2.如權利要求1所述的過濾器，其特征在于所述的過濾器由選自下述的材料制成熱塑性橡膠或者熱塑性彈性體。
3.如權利要求1所述的過濾器，其特征在于所述的葉片和狹槽被制成梳狀構造。
4.如權利要求3所述的過濾器，其特征在于有兩組梳狀葉片和狹槽，所述的兩個組沿基本上相對的方向延伸。
5.如權利要求4所述的過濾器，其特征在于所述的細長主體是大致圓柱形的，并且所述梳狀葉片和狹槽組沿著成約180°分開的方向延伸。
6.如權利要求5所述的過濾器，其特征在于所述的主體的最大直徑在1.4-1.8英寸之間。
7.如權利要求5所述的過濾器，其特征在于所述的主體的最大直徑為約1.6英寸。
8.如權利要求5所述的過濾器，其特征在于所述的一組葉片和狹槽包括三個葉片和四個狹槽。
9.如權利要求8所述的過濾器，其特征在于所述的主體直徑大于所述過濾器開孔的直徑；所述狹槽為約0.03-0.10英寸寬；而且所述的狹槽被構造為在所述主體插入所述過濾器開孔時被壓縮。
10.如權利要求8所述的過濾器，其特征在于所述的主體直徑大于所述過濾器開孔的直徑；所述狹槽為約0.09英寸寬；以及所述的狹槽被構造為在所述主體插入所述過濾器開孔時被壓縮。
11.一種車輛污水處理系統(tǒng)，包含一個馬桶裝置；一個污水管道，其與所述的馬桶裝置連接且流體連通；一個處理罐裝置，其與所述的污水管道連接且流體連通；所述的處理罐裝置包括一個外殼，該外殼有一個污水進口、一個出口和至少一個在所述處理罐內(nèi)位于所述進口和出口之間的過濾器；所述的過濾器包含一個帶有多個縱向葉片和狹槽的細長的主體；所述主體由能夠承載生物制劑生長的材料制成；以及所述狹槽的尺寸為阻止大于約0.04英寸的顆粒通過。
12.如權利要求11所述的過濾器，其特征在于所述的過濾器由選自下述材料制成熱塑性橡膠或者熱塑性彈性體。
13.如權利要求11所述的過濾器，其特征在于所述的葉片和狹槽被制成梳狀構造。
14.如權利要求13所述的過濾器，其特征在于有兩組梳狀葉片和狹槽，所述的兩個組沿大致相對的方向延伸。
15.如權利要求14所述的過濾器，其特征在于所述的細長主體是大致圓柱形，并且所述梳狀葉片和狹槽組沿著成約180°分開的方向延伸。
16.如權利要求15所述的過濾器，其特征在于所述的主體的最大直徑在約1.4-1.8英寸之間。
17.如權利要求15所述的過濾器，其特征在于所述的主體的最大直徑為約1.5英寸。
18.如權利要求15所述的過濾器，其特征在于所述一組葉片和狹槽包括三個葉片和四個狹槽。
19.如權利要求18所述的過濾器，其特征在于所述的主體直徑大于所述過濾器開孔的直徑；所述狹槽為約0.03-0.10英寸寬；而且所述的狹槽被構造成在所述主體插入所述過濾器開孔時被壓縮。
20.如權利要求18所述的過濾器，其特征在于所述的主體直徑大于所述過濾器開孔的直徑；所述狹槽為約0.09英寸寬；而且所述的狹槽被構造成在所述主體插入所述過濾器開孔時被壓縮。
21.一種使用車輛污水處理系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟a)提供一個馬桶裝置、一個處理罐裝置、一個置于所述馬桶裝置和所述處理罐裝置之間并與二者連接和流體連通的污水管道，所述的處理罐裝置包括一個外殼，該外殼具有一個上層室和一個下層室的外殼，所述的上層室和下層室被帶有一個或更多過濾器開孔的隔膜所分隔，所述的處理罐裝置進一步包括一個污水的入口和一個出口；b)提供一個過濾器，該過濾器具有一個細長主體，該主體含有多個縱向的葉片和狹槽，所述的主體由能夠承載生物制劑生長的材料制成，所述的狹槽的尺寸為阻止大于約0.04英寸的顆粒通過；c)將所述的過濾器放置在所述處理罐內(nèi)部每個所述的過濾器開孔中；d)使用所述馬桶裝置，使沖刷的污水流入所述的處理罐e)通過所述的過濾器過濾所述的污水，使得固體垃圾顆粒留在所述的上層室而液體垃圾流入所述的下層室；以及f)允許生物制劑把所述的固體垃圾顆粒處理成氣體和液體。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述提供一種過濾器的步驟包括提供由選自熱塑性橡膠或者熱塑性彈性體的材料制成的過濾器。
23.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述提供一種過濾器的步驟包括提供一種所述葉片和狹槽被制成梳狀構造的過濾器。
24.如權利要求23所述的方法，其特征在于有兩組梳狀葉片和狹槽，所述組沿大致相對的方向延伸。
25.如權利要求23所述的方法，其特征在于所述提供帶有具過濾器開孔的隔膜的處理罐裝置的步驟包括提供一種直徑約1.5英寸或更小的過濾器開孔；所述提供一種過濾器的步驟包括提供一種直徑比所述過濾器開孔直徑大的過濾器；以及所述提供在所述每個過濾器開孔安裝一個所述過濾器的步驟進一步包括將所述過濾器壓入所述過濾器開孔中，以使得所述狹槽的寬度減小。
全文摘要
一種用于車輛污水系統(tǒng)的過濾器，包括一個具有多個縱向葉片(74)和狹槽(72)的細長主體(70)。該主體由能承載生物制劑生長的材料制成。狹槽(72)的尺寸為阻止大于約0.04英寸的顆粒通過。該過濾器被構造成和一種車輛污水系統(tǒng)一同使用，該系統(tǒng)具有一個被隔膜分成上層室和下層室的處理罐。隔膜具有多個過濾器開孔，過濾器被放置在這些過濾器開孔中。過濾器允許流體垃圾和小于約0.04英寸的固體顆粒流入下層室。較大顆粒的固體垃圾在上層室暴露在空氣中，從而允許需氧的生物制劑來處理該固體垃圾。使用中，該過濾器允許污水中的液體部分從處理罐中的上層室通過，到達下層室。固體垃圾顆粒然后被上層室中的需氧細菌消耗。
文檔編號B60R15/00GK1697678SQ03824501
公開日2005年11月16日 申請日期2003年1月10日 優(yōu)先權日2002年10月22日
發(fā)明者M·L·納塔利齊亞 申請人:外博泰克控股股份有限公司