專利名稱：離岸污水處理和輸送裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用支承和包含在一艘離岸停泊的船只內(nèi)，或支承和包含在靠近城市污水收集系統(tǒng)的平臺內(nèi)的一個通常的污水處理系統(tǒng)來收集、輸送和處理城市污水的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道將一個完整的污水處理設(shè)施離岸放置，以適應(yīng)一個鄰近社區(qū)的污水廢物排出要求的優(yōu)點。授予Martineau的美國專利No.5,032,289，授予Kantor的美國專利No.4,944,872和授予Hammel的美國專利No.4,692,249舉例說明了以上提出的污水離岸處理的裝置和方法。在這些專利中，提出了安裝在一艘停泊的船只，或離岸平臺上的初級和次級污水處理設(shè)施。在這些專利中還說明廢棄水的處理和排出，固體的溶出和脫水及排出的問題。
這些建議的開發(fā)受到規(guī)模經(jīng)濟和不嚴肅的或不存在的環(huán)境要求的限制。另外，沒有一個現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)公布過能夠在雨水道溢出與污水道系統(tǒng)結(jié)合在一起，因而形成綜合的下水道溢流(以下簡稱“CSO”)時，處理污水的峰值容量，或適應(yīng)工廠的過載條件的設(shè)計。
另外，當來自充滿廢物處理設(shè)施的非常重的負荷安裝在一艘浮動的或固定的離岸結(jié)構(gòu)上時，由于支承和結(jié)構(gòu)的困難，會產(chǎn)生一些技術(shù)問題。
據(jù)申請人所知，以上提出的系統(tǒng)中沒有一個在商業(yè)上取得了成功。
發(fā)明綜述本發(fā)明旨在通過提供一種能適應(yīng)在一個浮動或固定的、基于重力的離岸結(jié)構(gòu)上的污水綜合下水道溢流(CSO)的峰值容量的方法、系統(tǒng)和裝置，來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
本發(fā)明還旨在通過提供一種系統(tǒng)和裝置，來克服現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計上的缺陷，該系統(tǒng)和裝置能夠支承最好安裝在一個浮動結(jié)構(gòu)上處在必要的甲板高度的一個污水處理工廠。該甲板高度是使污水和污水溢流能依靠重力流入和通過該處理工廠，以便排出至流出口中。
另外，該處理工廠可以安裝在一個浮動到位的平臺上，然后，通過給壓載箱加滿水，依靠重力，建立在海床上。
可以使用停泊的船只或平臺，或任何其它有一定排水量的船身作為在其上安裝城市污水處理工廠設(shè)施的基礎(chǔ)。該結(jié)構(gòu)包括幾個壓載箱，它們在當輸入流量超過該處理工廠的容量時，可作為超出的CSO的暫時存貯蓄水庫。
處理工廠中的大型澄清槽、曝氣池和其他處理池部分地是由在下部的壓載/貯存箱中的液體的浮力支承的。本發(fā)明的這種獨特的“浮動的處理池”特點可以減少為了支承這些充滿污水的槽所必需的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的復雜性和成本。
該結(jié)構(gòu)放置在城市污水主排出口的端部，并用鉤子鉤住，以接收污水。該排出口可以輸送從綜合的雨水和家用的污水收集器或單獨系統(tǒng)來的污水。由于該處目前還沒有天然港口的保護設(shè)施，因此使用一個固定的防波堤來保護該結(jié)構(gòu)。
一旦該結(jié)構(gòu)放置好后，在船上的壓載箱即充滿水，將該工廠下降至要求的高度。為了在所有的潮汐水平條件下，都能提供一個使污水能依靠重力流入該工廠的水力分布，要適當選擇在岸上的污水排出口和穩(wěn)定系統(tǒng)的高度。
當安裝在一艘浮動的船只上時，進出停泊系統(tǒng)的污水排出管路連接要配備撓性接頭，以便適應(yīng)由于潮汐或其他因素造成水平面高度變化，而引起工廠的提升高度的變化。
該浮動結(jié)構(gòu)(船只或海上平臺)都可有選擇地被穩(wěn)定，以安放在海床上，從而可為該處理設(shè)施提供一個半永久性的位置。
該污水處理工廠，與以陸地為基礎(chǔ)的處理工廠的情況一樣，可以使用現(xiàn)有的大量的處理方法中的任何一種處理方法。當選擇最優(yōu)的處理工藝方法時，應(yīng)考慮船只或輪船的大小和工廠面積的要求。
從岸上污水總干線來的污水，通過該污水處理工廠流入撓性的管路連接線路中。在該處理工廠中，將污水進行清潔，然后通過一處理過的污水排出口排放到大海環(huán)境中。
該系統(tǒng)裝備有多個污水循環(huán)系統(tǒng)和平衡泵。污水循環(huán)泵用于將貯存的CSO污水從壓載箱中抽出，并泵入該處理工廠的前端；而平衡泵則用于將海水或污水，從處理工廠中泵入壓載箱中。
當流入的CSO流量超過該處理工廠的容量時，超出的CSO從旁路流入充滿水的壓載箱中，同時將清潔的壓載水排入處理過的污水排出口中。壓載箱配有許多腔和內(nèi)部裝置，以便最大限度地減小在壓載箱內(nèi)的清潔的壓載水與進入壓載箱的污水的混合。超出的CSO暫時地裝在壓載箱中，并且貯存起來，以便將來通過該污水處理工廠進行處理。在污水流入流量低于工廠容量的這段時期內(nèi)，污水循環(huán)泵用于將污水從壓載箱中抽出，以便輸送至處理工廠。另一種方法是，利用平衡泵吸入海水或工廠的污水，用以保持結(jié)構(gòu)吃水深度，或重力裝載所必需的液面高度。
另外一種選擇方案是，當CSO污水被循環(huán)處理時，通過將處理工廠排出的水轉(zhuǎn)而引入充滿CSO污水的壓載箱中，這樣，可以利用清潔的處理工廠排出的廢水，而不是用海水，作為壓載水。
在超出的CSO量可能超過主要壓載箱的容量的裝置中，可使第二個油輪飄浮至規(guī)定位置，與該主要壓載箱連接，然后可用作輔助的蓄CSO水庫。
這里所述的方法，可以方便地用于將剩余的原油油輪轉(zhuǎn)換為具有本發(fā)明特點的、浮動的污水處理工廠。這種老式設(shè)計的原油油輪一般為單一船身結(jié)構(gòu)，并且，出于環(huán)境考慮的原因，要用雙層壁的船身設(shè)計代替。在這種老式船只的貨物貯存區(qū)內(nèi)的現(xiàn)有的隔板式艙，只需作最小的結(jié)構(gòu)改變，就可方便地改造成容納CSO流體和壓載海水的腔?？梢岳迷谶@種隔板式艙內(nèi)的清潔的壓載液體或CSO流體的浮力，來支承處理容器設(shè)備，例如，澄清槽或曝氣池，從而可以最大限度地減少由這種處理容器設(shè)備的極重的負荷所要求的結(jié)構(gòu)支承。
另一種選擇的方案是，這里所述的方法可以方便地用于將剩余的、以重力為基礎(chǔ)的離岸平臺，轉(zhuǎn)換為具有本發(fā)明特點的污水處理工廠。
這樣，就說明了一種城市污水處理設(shè)施。該設(shè)施具有通過調(diào)節(jié)壓載箱中的清潔壓載水或污水的量，來調(diào)節(jié)處理設(shè)備高度的能力，從而可以得到為使從岸上污水總干線來的污水能依靠重力流動通過該處理工廠和流入大海環(huán)境所必需的適合的設(shè)備高度。另外，該設(shè)施還可以適應(yīng)其高度的變化，當水平面高度改變時，它可以升高或降低，以得到在岸上污水總干線、CSO貯存池、處理工廠和海上排出口之間最優(yōu)的工作液壓頭條件。
另外還說明了一種將綜合的城市污水和雨水流存貯在一個污水處理系統(tǒng)中的方法。該系統(tǒng)包括如蓄水庫一樣的壓載箱，以便裝載上述的污水容量和綜合的下水道溢流，并將它們貯存起來，以便將來通過岸上的污水處理設(shè)施進行處理。壓載箱用于在工廠過載，或綜合下水道溢流情況的過程中，通過排出清潔的壓載水，來收集和存貯超出的污水。當工廠過載情況回復正常時，為了將污水從容器中排出，和將污水從存貯容器中泵入處理工廠，設(shè)置了許多泵、管路連接和閥，以便用海水或工廠的污水充滿壓載箱。
另外，還說明了一種污水處理系統(tǒng)，它包括具有許多腔或內(nèi)部設(shè)備的壓載/污水存貯箱。這些箱用于最大限度地減小(a)將要引入至該容器中的液體，與(b)已經(jīng)在該容器中，但現(xiàn)在要被即將引入的液體置換，將從該容器中排出去的液體之間的混合量。在上述二種情況下所述的液體可為污水或清潔的壓載水。
另外還說明了一種城市污水處理方法，它通過利用現(xiàn)有隔板之間的流體貨運艙，可以將剩余的原油油輪轉(zhuǎn)換成浮動的污水處理工廠。這種現(xiàn)有隔板的改造是要形成許多腔，供流體浮動和存留，以便最大限度地減少壓載海水、污水和CSO的相互混合。此外，現(xiàn)有的隔板還可以改造成與隔板式艙的上部相適應(yīng)，以便容納由下面的清潔壓載流體或CSO流體的浮力支承的處理容器設(shè)備。
另外，還說明了一種城市污水處理方法，它可通過利用平臺式的原油存貯設(shè)施，和固定的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，將多余的、以重力為基礎(chǔ)的離岸平臺轉(zhuǎn)換為城市污水處理工廠。
此外，還說明了一種利用壓載箱/CSO存貯箱中的液體的浮力，幫助支承工廠容器設(shè)備的城市污水處理系統(tǒng)，以及一種利用撓性連接，與岸上的污水總干線連接，以適應(yīng)系統(tǒng)高度變化的城市污水處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的這些和其他一些特點，從下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的詳細說明將會更清楚，其中

圖1為通過一艘浮動船只的船身的縱向剖視圖，它說明適合于本發(fā)明的方法的處理設(shè)備的配置；圖2是為了最大限度地減小固有的和流入的流體的混合，根據(jù)本發(fā)明的方法的一個典型的壓載箱改造的橫截面圖；圖3為一個處理容器設(shè)備的支承結(jié)構(gòu)的橫截面圖，它說明了利用位于下面的液體的浮力，幫助支承由該處理容器設(shè)備產(chǎn)生的正在運轉(zhuǎn)中的和固定不動的負荷的二種不同的系統(tǒng)。
優(yōu)選實施例的詳細說明在附圖中，圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)的一個典型的優(yōu)選實施例的浮動船只的剖視圖，它說明了建造在一艘停泊的船只、或特別設(shè)計的具有內(nèi)部隔板2的船只的船身1內(nèi)部和上面的、通常的污水處理設(shè)施。該浮動船只工作時，通過撓性管路4，與城市污水總干線3連接。
另外，通過把船身下降至在海床上準備的一個基礎(chǔ)20上，可以進一步支承該船身1。
依靠重力流動輸出，或從污水總管出口泵出的原料污水，開始收存在一個接收槽5中。污水在該槽中，通過管道6，借助重力流至初級和次級澄清槽和沉淀池、蒸煮器和曝氣設(shè)備7，再流向排出口8。應(yīng)當理解，所述的處理設(shè)施，對于熟悉本發(fā)明所涉及技術(shù)的人們是眾所周知的，因此，它不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。在初級和次級澄清槽中沉淀出來的污泥，泵入污泥處理工廠9中，進行水的回收和干燥。同時，撓性的污水排出管10將處理過的污水，送往一個固定的排出口11，以便排入海中。
壓載海水12由平衡泵14，在海水入口13處引入浮動的船身1中，以便將該浮動船只穩(wěn)定在相對于固定的下水道總干線3的最優(yōu)高度上，并將污水從容器中排出和保持用于支承處理容器設(shè)備所需要的液面高度。
本發(fā)明的容納超出的CSO，或容納由大雨或經(jīng)常與污水道系統(tǒng)連接的城市雨水污水系統(tǒng)的泛濫引起的，送往該設(shè)施的過載污水的方法和裝置是獨特的。當輸往該設(shè)施的污水或CSO過多時，這個多余的量可從CSO溢流口和閥16處的管道6排入船只的船身中。在該船身中，借助海水溢流通道15，通過排出口8，將清潔的壓載水，從船只的船身中排出。
設(shè)置了在船只船身內(nèi)作成隔板式隔艙，以便使清潔的壓載水引入船只船身中的CSO的混合減至最小，如標號18所示，或更具體地，如圖2所示。
圖2表示為了最大限度地減小清潔的壓載水與引入壓載箱中的沒有處理過的污水的混合，該壓載水/CSO污水存貯箱的隔艙的構(gòu)成。內(nèi)部擋板25將所裝盛的液體隔開，并引導液流通過該箱。為了建立橫截面積基本上是減小的流道，從而減小二種液體24,25的接觸面，并最大限度地減小不希望的相互混合，可以在任何平面上安裝擋板，或安裝任何形狀的與設(shè)計條件相適應(yīng)的擋板，以引導固有的液體和流入的液體的流動。要將沒有處理過的CSO與清潔的壓載水一起排入通大海的排出口的量減至最少。同樣，要最大限度地減少流入壓載箱中的清潔的壓載水被在CSO處理循環(huán)過程中排出的CSO所污染。
當CSO的條件回復正常時，如上所述，CSO循環(huán)泵17將CSO從船只的船身抽出，送回至處理系統(tǒng)，再由壓載海水或處理過的工廠污水代替。
本發(fā)明所公開的裝置和方法的另一個重要特點是使用壓載水和CSO的浮力來支承處理工廠的充滿廢物的沉重的容器的重量，如圖3所示。
圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的一個典型的處理容器設(shè)備的支承結(jié)構(gòu)的橫截面圖，它表示了二種不同的方法。利用這二種方法，可通過在浮動船只28的船身內(nèi)的位于下部的液體27的浮力，來支承充滿廢物的處理工廠的容器設(shè)備31和34。在所選擇的以重力為基礎(chǔ)的處理工廠的情況下，該浮動船只還可以由海床20支承。圖3所示的第一種支承方法，利用被船只28的船身支承的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)30，來對裝有廢物32的工廠容器設(shè)備31提供部分支承，該容器設(shè)備再由下面的液體27的浮力支承。圖3所示的第二種方法，利用封閉的浮動浮力腔33，對裝有廢物35的工廠的容器設(shè)備34提供底部支承，該作成整體的容器設(shè)備和浮力腔，完全由下面的液體27的浮力支承，不需要另外的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)支承。在處理容器設(shè)備下面的液體的浮力，將充滿廢水的沉重的容器31和34與在該結(jié)構(gòu)內(nèi)的相應(yīng)液體32和35支承在圖3所示的高度水平上。這樣，可將處理容器設(shè)備的液面保持在比周圍海平面和下面的壓載水或CSO污水的高度更高的高度上，以便能依靠重力，通過該污水處理設(shè)施，流入通大海的排出口，或者，另一種方案是，流入船只的船身中。
本發(fā)明及其優(yōu)點，從以上的說明中很容易理解?？梢詫υ撐鬯幚碓O(shè)施的形式、結(jié)構(gòu)和布局，以及CSO的存留與輸送設(shè)施，與處理容器設(shè)備的支承裝置作各種各樣的改變，而不會偏離本發(fā)明的宗旨和范圍，或犧牲其主要的優(yōu)點。所說明和圖示的系統(tǒng)僅僅是優(yōu)選實施例。
權(quán)利要求
1．一種可停泊的浮動或固定的、以重力為基礎(chǔ)的平臺，它具有支承一個用來處理城市污水的工廠的排水船身，該處理工廠工作時與一個綜合的城市污水和雨水下水道排出口和處理過的污水通大海的流出口連接，其具有最大的處理能力，并且該平臺包括正常情況下裝壓載水的壓載水箱；在超過該處理工廠最大處理容量時，將過載的綜合污水和雨水溢流送入壓載水箱的裝置和將這種過載排出的壓載水排入該處理工廠的排出口的裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，它包括在該壓載箱內(nèi)的一個能最大限度地減少綜合城市污水和雨水與該壓載箱中所裝的壓載水混合的裝置。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征為，這種裝置包括許多在該壓載箱內(nèi)的擋板，該擋板可用于最大限度地減小保留在該壓載箱內(nèi)的壓載水被流入該壓載箱的綜合城市污水和雨水所污染。
4．一種可停泊的浮動或固定的、以重力為基礎(chǔ)的平臺，它具有一個支承工廠處理設(shè)備的排水船身，并且，該平臺包括正常情況下裝壓載水的壓載水箱，和一個能使壓載水對該處理設(shè)備提出浮力支承的裝置。
5．一種在如權(quán)利要求1所述的污水處理設(shè)施中，存留綜合的城市污水和雨水的方法，其特征為，在超過該處理設(shè)施的處理容量的情況下，該綜合的城市污水和雨水只會暫時處在過載條件下，該方法包括下列步驟將這種多余的水排入該壓載水箱中，然后再將壓載水排入該處理工廠的排出口中；將這種多余的水保留在該壓載水箱中，直至過載條件解除；利用泵入該壓載水箱中的壓載水，將多余的水排出，使這種多余水返回至該污水處理設(shè)施中。
全文摘要
一種存留和將多余的綜合污水溢流排量輸送至一個污水處理工廠的裝置和方法。該裝置支承和包含在一個離岸停泊的船只或平臺內(nèi)。該裝置可將多余的排量送至壓載箱,以便暫時地將清潔的壓載水排出,并且當綜合的污水溢流多余排量降低時,又可將多余排量送回該處理系統(tǒng)。利用在壓載箱內(nèi)所裝液體來對處理的容器設(shè)備提供浮力支承。在壓載箱內(nèi)的擋板,可以最大限度地減小綜合的污水溢流與固有的清潔的壓載水不希望的混合。
文檔編號B63B35/44GK1213347SQ97192964
公開日1999年4月7日 申請日期1997年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月12日
發(fā)明者約翰·利昂·艾倫 申請人:約翰·利昂·艾倫