專利名稱：用于處理污水的植物系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物系統(tǒng)(phytosystem)、動(dòng)態(tài)腐化系統(tǒng)和容器，并且其結(jié)合提供在任 何氣候條件和任意地區(qū)的生活污水和工業(yè)污水的閉環(huán)有效處理。所述植物系統(tǒng)也允許流出 水的重新使用和再循環(huán)，從而減少對現(xiàn)有的中央水處理系統(tǒng)的需求，并且緩解地下水儲(chǔ)量 的壓力。
背景技術(shù)：
存在對分散的廢水源、地下水污染和縮減的水資源的管理的世界范圍內(nèi)的問題的 可持續(xù)解決方案的增長的需求。地下水污染的全球性問題在一些國家引起了立法的變化。 這些變化遵循現(xiàn)實(shí)，其中，廢水系統(tǒng)可由增長來指引，而不是增長取決于現(xiàn)有的中央廢水系 統(tǒng)。分散系統(tǒng)應(yīng)該是基于自然生命周期可持續(xù)的，并且對人來說在經(jīng)濟(jì)上是可承擔(dān) 的。用于分散系統(tǒng)的制造和運(yùn)行的能量應(yīng)該是最小的。分散系統(tǒng)應(yīng)該至少是CO2-中和的， 且允許根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件和需求的營養(yǎng)物再循環(huán)的靈活性。探求可選的低能量、低維護(hù)系統(tǒng)，包括對常規(guī)的腐化系統(tǒng)的選擇是受高度關(guān)注的， 以解決與該技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)的問題。目的是通過發(fā)展簡單持久、堅(jiān)固耐用的植物系統(tǒng)來解決 這些問題，在具有高程度的與水有關(guān)的疾病的地方和普遍缺水的地方，所述簡單持久、堅(jiān)固 耐用的植物系統(tǒng)可顯著提高公共健康并保護(hù)水質(zhì)量，而同時(shí)是有成本效益的且在環(huán)境上是 適當(dāng)?shù)摹Ｉ婕敖?jīng)濟(jì)學(xué)和邏輯學(xué)的環(huán)境論支持這些可選的現(xiàn)實(shí)世界的解決方案，而不是傳統(tǒng) 的中央收集和處理廠。另一方面，許多市售的“綠色”現(xiàn)場廢水系統(tǒng)不是可持續(xù)的。專利申請文件KR 20030044647A描述了膜分離類型的腐化池，作為在韓國的傳統(tǒng) 的池的可選的解決方案，其是具有3-隔室的類型的腐化系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要部分是由半滲 透復(fù)合膜組成的容器。相似的系統(tǒng)也被稱作膜生物反應(yīng)器(MBR)。Korean Hyundai公司 和Japanese Hitachi Zosen公司使膜在污水的預(yù)處理和處理中的應(yīng)用商業(yè)化。根據(jù)KR 20030044647的描述，圓柱形的封閉物可由例如金屬的材料制造。此外，KR 20030044647文件描述了入口和旁路可以是正方形的或未指定的。袖廊 壁(trans印t wall)中的開口不用作轉(zhuǎn)向機(jī)械裝置(deflectingmechanism)。這樣的系統(tǒng) 在活性污泥上運(yùn)行。因此，不需要除渣柵。同樣，生物床僅形成隔室的體積的一部分。在文件KR 20030044647中的內(nèi)層 圓柱形封閉物包括用于污水的最終處理的膜組件，其中，組件的原理功能是使?jié)B透物從 活性污泥中分離。然后，滲透物通過真空泵排放到系統(tǒng)外面。由于活性污泥處理，在KR 20030044647中的內(nèi)層隔室通常是積極地通風(fēng)的。此外，滲透物離開系統(tǒng)，且不能依靠重力 再循環(huán)用于進(jìn)一步的氮的還原，且原污水不能依靠重力進(jìn)入沉淀隔室。另一篇專利申請WO 03042114A1公開了一種生物處理系統(tǒng)，其中，污水流是線性 的“塞流”。在WO 03042114中，在具有“低產(chǎn)率”VSS的流出物中產(chǎn)生了過多的污泥或揮發(fā)
5性懸浮固體(VSS)。發(fā)明概述本發(fā)明提供了在任何氣候且在任何地區(qū)的有效的生活污水的預(yù)處理。植物系統(tǒng)也 允許流出水的重新使用和再循環(huán)，從而減少對現(xiàn)有的中央水處理系統(tǒng)的需求，并且緩解對 地下水儲(chǔ)量的壓力。因此，本發(fā)明闡述了植物系統(tǒng)，其適合于提供生活污水和工業(yè)污水中的至少一種 的有效處理。所述植物系統(tǒng)包括根據(jù)所附的權(quán)利要求9所述的用于預(yù)處理污水的預(yù)處理容器，所述預(yù)處理容器通 過連接到生活污水出口和工業(yè)污水出口中的至少一個(gè)的入口接收污水；根據(jù)權(quán)利要求15所述的凈化容器，所述凈化容器通過與容器的入口連接而接收 從所述預(yù)處理容器的出口抽出的預(yù)處理的污水；和用于排放凈化水的出口。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，容器的外層隔室之一設(shè)置有厭氧生物床，而內(nèi)層隔 室具有用于礦物固體的沉淀和堆積的生物固體的最初分解的作用。一個(gè)實(shí)施方案包括預(yù)處理容器的內(nèi)層隔室設(shè)置有適合于污水的有效的最終固定 膜預(yù)處理的生物床。另一個(gè)實(shí)施方案包括整個(gè)預(yù)處理容器安置于地下，從而允許來自植物系統(tǒng)的凈 化容器的凈化水依靠重力的再循環(huán)。又一實(shí)施方案包括預(yù)處理容器在運(yùn)行時(shí)接收來自多個(gè)家庭的原污水。另外的實(shí)施方案包括預(yù)處理容器將其運(yùn)行模式從提高高的反硝化作用和磷還原 的厭氧條件改變?yōu)樵趦?nèi)層隔室中的需氧條件，從而使得在運(yùn)行時(shí)，有機(jī)碳(BOD)的主要的 還原狀態(tài)成為可能。又一實(shí)施方案包括在運(yùn)行時(shí)，從植物系統(tǒng)流出的適當(dāng)部分的凈化水再循環(huán)回到 預(yù)處理容器的厭氧隔室。又一實(shí)施方案包括當(dāng)利用標(biāo)準(zhǔn)的聚氨基甲酸酯(PU)PVC容器時(shí)，由于熱隔離，由 有效的熱交換或熱守恒引起的優(yōu)化的生物過程和穩(wěn)定的溫度減少生物固體的堆積，并且消 除由常規(guī)的腐化池系統(tǒng)產(chǎn)生的氣味。此外，本發(fā)明闡述了容器，其適合于預(yù)處理生活污水和工業(yè)污水。因此，其包括至少一個(gè)防水的外層壁，其帶有蓋子，所述防水的外層壁具有用于原污水的入口 和預(yù)處理的污水的出口，兩者都位于容器的上部脊處；防水的內(nèi)層壁，其形成包括出口的內(nèi)層隔室；外層壁和內(nèi)層壁形成外層隔室；防水的第一壁，其將外層隔室從外層隔室的頂部到外層隔室的底部分隔為兩部 分；和第二壁，其將外層隔室從容器的頂部分隔，下至開口，所述開口允許污水轉(zhuǎn)向并在 外層隔室的第一壁和第二壁之間的通道中流動(dòng)，第二壁在外層隔室的頂部中形成除渣柵；旁路，其連接外層隔室和內(nèi)層隔室，位于內(nèi)層壁的下部脊之上，所述旁路安置于第 一壁的安置原污水入口的相對側(cè)；和泵裝置，其連接到內(nèi)層隔室中的出口，引起流體的連續(xù)的流動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，其利用由聚合微纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕混凝土在模件中 預(yù)制，或是由超輕型聚合材料在模件中預(yù)制。一個(gè)實(shí)施方案在運(yùn)行時(shí)提供生物床，所述生物床由用于生物膜發(fā)展的高孔隙率的 預(yù)制的聚乙烯管狀塊組成。另一個(gè)實(shí)施方案提供，外層隔室在運(yùn)行時(shí)通過緊挨第一壁的通道的上部脊處的入 口接收原污水，其關(guān)于旁路對角地安置于內(nèi)部池，從而允許污水順時(shí)針逆著轉(zhuǎn)向袖廊第二 壁連續(xù)地流動(dòng)，允許礦物固體的沉淀和懸浮的有機(jī)顆粒的浮選以及表面渣的形成。另外的實(shí)施方案提供，在運(yùn)行時(shí)，無沉淀的原污水進(jìn)入通道的外層隔室中的厭氧 的反硝化作用生物床，且最后通過在通道和內(nèi)層池之間的緊挨著第一壁的旁路，在到達(dá)位 于內(nèi)層隔室的上部脊之上的具有分流出口(shunt outlet)的泵之前，到達(dá)內(nèi)層隔室中的高 度穿孔的大量需氧的生物床。又一實(shí)施方案包括內(nèi)層隔室被填充用于需氧預(yù)處理的高孔隙率的預(yù)制的填充 物。此外，本發(fā)明闡述了凈化容器，其適合于提供生活污水和工業(yè)污水的有效處理。因 此，其包括對大氣開口的防水的至少一個(gè)外層壁，其具有用于預(yù)處理的污水的入口和用于凈 化水的出口，兩者都位于容器的上部脊處；防水的內(nèi)層壁，其形成內(nèi)層隔室；外層壁和內(nèi)層壁形成外層隔室；入口適合于以連續(xù)的流動(dòng)將預(yù)處理的污水排放到外層隔室中；出口被安置成從內(nèi)層隔室排放凈化水；防水的第一壁，其連接到在外層壁和內(nèi)層壁之間的外層隔室的底部，到達(dá)直到容 器的水位之下的水平；第二壁和第三壁的每一個(gè)都位于防水的第一壁的兩側(cè)，連接到外層壁和內(nèi)層壁， 從容器的水位朝著容器的底部突出。第二壁和第三壁在底部具有相同的開口，允許流體 通過，且和第一壁一起在通道中形成瀑布和漩渦效應(yīng)，用于污水以預(yù)定的速率循環(huán)和氧飽 和；旁路，其用于流體在外層隔室和內(nèi)層隔室之間通過；通風(fēng)擴(kuò)散器，其導(dǎo)致流體在袖廊第一壁和袖廊第二壁之間的空氣提升，引起在袖 廊第一壁和袖廊第三壁之間的瀑布流動(dòng)到在外層隔室中的液體的漩渦再循環(huán)；泵裝置，其用于用泵抽入預(yù)定劑量的預(yù)處理的污水，且利用水壓差異，引起相等劑 量的凈化水通過在內(nèi)層的圓柱形容器的中心的出口流出；以及由具有微纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕混凝土、玻璃_纖維增強(qiáng)塑料和聚氨基甲酸酯中的至 少一種的預(yù)制的模件構(gòu)造。一個(gè)實(shí)施方案包括容器設(shè)置有整合的生物床，其由以下四種組合物中的至少一 種的選擇的水生和沼澤植物組成莎草和香蒲、莎草和白菖蒲、香蒲和白菖蒲和莎草、以及 香蒲和蘆葦，這些組合物在其廣闊的根圍中提供用于維持高的無脊椎動(dòng)物數(shù)量的主要棲息 地，從而強(qiáng)烈的無脊椎動(dòng)物的吃草防止過多的生物膜的生長和生物質(zhì)的堆積；并且水薄荷(water mynth)和水-車前草被提供給凈化容器，因?yàn)槠湓谏锶郝渲械挠欣饔煤腿芙獾挠袡C(jī)碳的連續(xù)供應(yīng)；并且所選擇的具有廣闊的根圍的水生和沼澤植物被提供在凈化容器中，用于維持強(qiáng)烈 的微生物過程和無脊椎動(dòng)物在生物床中的吃草，防止生物固體的任何堆積或在分解過程中 產(chǎn)生的任何氣味。另一個(gè)實(shí)施方案包括容器至少3/4部分的高度位于地下，從而允許凈化水依靠 重力流出。另外的實(shí)施方案提供容器在運(yùn)行時(shí)包括整合的生物床，由高孔隙率的預(yù)制的聚 乙烯管狀塊組成，具有所選擇的水生和沼澤植物的支撐介質(zhì)，整合的生物床占據(jù)外層隔室 的上部，在整合的生物床下面的剩余的無障礙空間允許氧化水和按劑量預(yù)處理的污水的快 速循環(huán)。又一實(shí)施方案包括容器在運(yùn)行時(shí)以有規(guī)律的劑量從在其外面的主要的腐化系統(tǒng) 或任何其他的預(yù)處理設(shè)備接收預(yù)處理的污水。另一個(gè)實(shí)施方案包括容器在運(yùn)行時(shí)通過與外層隔室的底部相鄰的入口接收預(yù)處 理的污水，污水連續(xù)地順時(shí)針循環(huán)，且通過漩渦機(jī)械設(shè)備或空氣泵通風(fēng)，引起高紊流的水平 旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而預(yù)定速度的流動(dòng)防止懸浮的顆粒的沉淀。又一實(shí)施方案包括在運(yùn)行時(shí)，凈化水通過在底部封閉的穿孔的垂直管和位于內(nèi) 層隔室的上部脊下面的分流出口離開內(nèi)層隔室，循環(huán)通道和穿孔的垂直管可選地提供冠狀 的方文電臭氧發(fā)生器(coronary discharge ozonegenerator)禾口電子監(jiān)控設(shè)備。又一實(shí)施方案包括漩渦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行模式的改變允許連續(xù)的通風(fēng)過程，從而 使得在用于維持所期望的高速率的有機(jī)碳(BOD)還原和硝化的高的氧飽和狀態(tài)與缺氧條 件狀態(tài)之間的受控制的轉(zhuǎn)移成為可能。又一實(shí)施方案包括內(nèi)層隔室(51)被填充具有高的磷吸附能力的礦物，其中，出 口(62)處的水位決定整個(gè)植物系統(tǒng)中的水位。一個(gè)另外的實(shí)施方案包括在世界更暖和的地方，冷卻設(shè)備基于凈化水沿著外層 隔室的外層壁的另外的出口而應(yīng)用。另外的實(shí)施方案包括至少一個(gè)循環(huán)通道包括結(jié)合的器皿系統(tǒng)，提供污水到達(dá)外 部通道的任何流入由于水壓差異而引起相等量的水從內(nèi)層隔室(51)流出。附圖簡述下面，為了更好地理解本發(fā)明的實(shí)施方案和給出的實(shí)施例，參考伴隨的描述性正 文中的附圖，其中

圖1示例性地說明了根據(jù)本發(fā)明的適合于凈化污水的植物系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案；圖2示例性地說明了根據(jù)本發(fā)明的用于污水的最初處理的預(yù)處理容器的橫截面 圖；圖3示例性地說明了根據(jù)本發(fā)明的用于污水的預(yù)處理的圖2中的預(yù)處理容器的頂 視圖；圖4示例性地說明了根據(jù)本發(fā)明的凈化容器的側(cè)視圖；以及圖5示例性地說明了根據(jù)圖4的凈化容器的剪切的(cut)上視圖。優(yōu)選的實(shí)施方案的詳述本發(fā)明是通過多年在湖重建和水系統(tǒng)的管理中的共同經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合對淡水沿海地的深海底的微生物群落和新陳代謝相互作用的應(yīng)用研究而受到啟發(fā)的。此外，本發(fā)明相對于 構(gòu)造、安裝、運(yùn)行和對任何氣候條件和減少的空間的適應(yīng)性來說，特別地對于其安裝和最佳 運(yùn)行所需的小的覆蓋區(qū)來說是大體上簡化的且緊湊的生物系統(tǒng)。事實(shí)上，本發(fā)明的植物系 統(tǒng)和容器不需要任何經(jīng)常的維護(hù)，且其成為當(dāng)?shù)丨h(huán)境的豐富的組成。在應(yīng)用研究和顯微鏡觀察的過程中，得出結(jié)論有可能發(fā)展一種在封閉的環(huán)形容 器中結(jié)合受控制的循環(huán)水力學(xué)和生物學(xué)過程的系統(tǒng)。適應(yīng)基本的植物系統(tǒng)的容器的尺寸顯 現(xiàn)為是相互依賴的，且因此對于整個(gè)系統(tǒng)的功能來說是有必要的。進(jìn)一步觀察到，可在適當(dāng) 地設(shè)計(jì)的隔室中模仿在自然的湖生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生的熱交換和熱傳遞現(xiàn)象。為了平衡營養(yǎng)物 分解和營養(yǎng)物轉(zhuǎn)移，應(yīng)用發(fā)生在湖沿海地中和所選擇的水和沼澤區(qū)域的廣闊的根圍中的微 生物過程的觀察。物理和生物過程的設(shè)計(jì)受益于對菌株的多樣性和密度的差異的觀察，與 特定的根圍和特定的氧化還原電勢和傳導(dǎo)率條件有關(guān)。密切的根表面-細(xì)菌關(guān)系的微觀結(jié) 構(gòu)也反映在吃草的無脊椎動(dòng)物特別是纖毛蟲原生動(dòng)物的密度和組成中。在水凈化的最終階 段中的獨(dú)特的浮游動(dòng)物(甲殼類)群落的存在反映凈化水的質(zhì)量。已知這些群落通常出現(xiàn) 在非常貧營養(yǎng)的湖中。因此，通過結(jié)合和放大發(fā)生在自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物和物理過程，根據(jù)本發(fā)明，有 可能發(fā)展一種完整的生物解決方案。一個(gè)技術(shù)障礙涉及在環(huán)境上適當(dāng)?shù)牟牧?，該材料用?可重復(fù)的工業(yè)預(yù)制的制造，或用于容器/器皿的現(xiàn)場構(gòu)造。本發(fā)明的植物系統(tǒng)代表優(yōu)化的物理和微生物過程以及包括在以下自然生態(tài)系統(tǒng) 中發(fā)現(xiàn)的元素的相互作用的功能整合快速流動(dòng)的小溪、瀑布、淡水濕地和水溶液培養(yǎng)的 (plaur)群落。本發(fā)明的植物系統(tǒng)包括在且設(shè)計(jì)成最佳尺寸的構(gòu)造框架。植物系統(tǒng)的高性 能的特定價(jià)值是植物根部系統(tǒng)(根圍)、細(xì)菌和吃草的無脊椎動(dòng)物(原生動(dòng)物)之間的營養(yǎng) 和合作關(guān)系的實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)用于或提供于本發(fā)明的植物系統(tǒng)的水生植物是根據(jù)其所觀察到 的生理學(xué)特征、廣闊的根部系統(tǒng)來選擇的，廣闊的根部系統(tǒng)維持大量的吃草動(dòng)物，防止生物 膜的過度生長或過多的生物固體的堆積。因此，植物系統(tǒng)受益于地面和水之間的熱交換以及運(yùn)行中的系統(tǒng)內(nèi)的能量守恒。 因?yàn)閼?yīng)用的渦流和通風(fēng)機(jī)制，轉(zhuǎn)移到水和生物床的地?zé)崾歉叨扔行曳€(wěn)定的，地?zé)岱从吃?全年的強(qiáng)烈的生物活性中。在世界更暖和的地方，相同的漩渦循環(huán)提高冷卻效果，這是由于 熱從液態(tài)環(huán)境傳遞到外層壁，通過在外層壁的外部上的凈化水的另外的出口冷卻外層壁。本發(fā)明提供了廢水的移動(dòng)和無規(guī)律的流動(dòng)的解決方案。在很長一段時(shí)間內(nèi)沒有廢 水流動(dòng)的情況下，由于營養(yǎng)物的內(nèi)部再循環(huán)和新陳代謝的穩(wěn)定性，植物系統(tǒng)維持其功能性 能力。當(dāng)植物系統(tǒng)成熟時(shí)，保留在植物系統(tǒng)內(nèi)的營養(yǎng)物的總量也增加。特別地，以對于植物 和動(dòng)物來說更難獲得的形式，例如木質(zhì)素、丹寧酸或腐殖酸。這意味著在植物系統(tǒng)內(nèi)具有 CO2-/碳循環(huán)，植物系統(tǒng)用作CO2的網(wǎng)池(net-sink)或可以至少是碳中和的。通過提供營 養(yǎng)物例如磷和氮，通過提高微生物與根圍內(nèi)的有機(jī)化合物反應(yīng)的增長，微生物數(shù)量影響碳 在植物中的儲(chǔ)存。另一方面，已知更高的植被以維生素、酶、螯合物等的形式排放大量溶解 的有機(jī)碳，這使凈化水富足并且產(chǎn)生了對無脊椎動(dòng)物的生長有利的條件。所觀察的植物根-細(xì)菌結(jié)合是高度寄主?；?。觀察到革蘭氏陰性的專性好氧桿 菌(gram-negative obligate aerobic rod)的高密度。相同的高的寄主?；詫τ跓o脊 椎動(dòng)物(原生動(dòng)物)來說是有效的，無脊椎動(dòng)物(原生動(dòng)物)對維持植物系統(tǒng)的功能穩(wěn)定性是重要的。在微生物群落中的移動(dòng)被認(rèn)為對以下因素是有響應(yīng)的，如植物流出物的排放、 氧和碳遷移到根部以及在生物床中的氧條件。具有營養(yǎng)物和有機(jī)化合物的高度含氧水的連 續(xù)的流動(dòng)以及相對地穩(wěn)定的生物床內(nèi)的溫度導(dǎo)致與微生物群落和無脊椎動(dòng)物有關(guān)的植物 的快速的代謝更新。為了使降解過程恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)行，有必要以可控制的方式連續(xù)地和最佳地提供用于通 氣的能量。有必要提供有機(jī)底物(污水)，并且去除由微生物產(chǎn)生的過多的生物質(zhì)。在植物 系統(tǒng)中觀察到的處理過程的高強(qiáng)度來源于污水與整個(gè)生物床的延伸的生物可利用的表面 積和體積的長的接觸時(shí)間，且強(qiáng)烈的氧提供也由貫穿系統(tǒng)的反向的垂直氧分布(inverted vertical oxygendistribution)來顯示。結(jié)果，廢水在該植物系統(tǒng)中的保留時(shí)間可減少為 一天，而全部的外部能量需求保持在<35瓦特每人相等物(person equivalent) (PE)的水 平。通過應(yīng)用簡單的太陽能或風(fēng)能發(fā)電機(jī)，可獨(dú)立地從中央電網(wǎng)為該低的能量消耗的植物 系統(tǒng)提供能量。此外，本發(fā)明的植物系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成與在生物床的溶液培養(yǎng)部分中的絲狀綠藻一起 運(yùn)行，而不是與更高的水生和沼澤植物。在這種情況下的減少的土壤水分蒸發(fā)蒸騰損失總 量將允許更高體積的凈化水被重新用于灌溉、地下水補(bǔ)給和其他經(jīng)濟(jì)及環(huán)境目的。與其它礦物吸收劑結(jié)合的PhosLock 或Polonite 類型的磷吸收介質(zhì)可用在凈 化水的流出物中，用來進(jìn)一步還原并再循環(huán)磷，且用來平衡在最終的水接受器中的氮磷 的比例(N P)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是靈活的，且可個(gè)別地適合于滿足當(dāng)?shù)鼗蛱囟ǖ男枨?。可通過 遠(yuǎn)程電子監(jiān)測和控制來增加植物系統(tǒng)的功能和性能。由于生物床中強(qiáng)烈的通風(fēng)、高的液體速率以及提高的且穩(wěn)定的微生物過程的獨(dú)特 結(jié)合，本發(fā)明的植物系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為用于具有高的BOD負(fù)荷和具有范圍從一 m3/天到250m3/ 天的流動(dòng)的生活污水。植物系統(tǒng)的功能靈活性允許其應(yīng)用于垃圾滲濾液的處理、來自常規(guī) 的廢水處理廠的流出物的精煉(polishing)，或植物系統(tǒng)可用作降低質(zhì)量的淡水的恢復(fù)的 工具。植物系統(tǒng)也提供了對特定的工業(yè)廢水的有效處理，包括那些含有人造內(nèi)分泌干擾物 (EDC)和多芳香烴(PAH)的工業(yè)廢水。圖1示例性地說明了污水凈化植物系統(tǒng)10，其中，污水來自居住建筑物12。應(yīng)理 解，植物系統(tǒng)10也在工業(yè)應(yīng)用中運(yùn)行。此外，將來自居住建筑物12的污水提供給本發(fā)明的 動(dòng)態(tài)預(yù)處理系統(tǒng)14，且預(yù)處理的污水流入本發(fā)明的凈化容器16，其中，根據(jù)本發(fā)明凈化預(yù) 處理的污水。當(dāng)污水被凈化成干凈的水時(shí)，使干凈的水再循環(huán)和重新使用或排放到地下或 排放到最終的接收器，例如池塘18。凈化容器16可以多種不同的外部形狀20預(yù)制，而且在圖1中的那些腐化池14的 外部形狀是實(shí)施例，并不是想要將本發(fā)明限制為僅為那些形狀。在圖1中也描述了容器的 內(nèi)層圓柱壁22和通道24。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，容器16以與腐化池14相同的方式機(jī) 械地構(gòu)造，但不具有蓋子以及分離和轉(zhuǎn)向壁，如在圖4和圖5中所描述的。本發(fā)明或首次應(yīng)用具有微纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕混凝土或玻璃_纖維增強(qiáng)塑料、GRP、 或聚氨基甲酸酯，以獲得與其他構(gòu)造材料或預(yù)制的塑料容器相比便宜的、輕重量、防水、耐 用、易于運(yùn)輸和安裝有低摩擦的內(nèi)表面的容器，以保證所期望的循環(huán)水的水壓行為。通過應(yīng) 用新穎的構(gòu)造材料，整個(gè)植物系統(tǒng)變得便宜得多、對社會(huì)來說更承擔(dān)得起、更可靠且制造和 現(xiàn)場安裝所需的時(shí)間顯著地少于目前所使用的相同體積的任何其他的構(gòu)造。
植物系統(tǒng)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用是，例如污染的滲濾液的處理、來自常規(guī)的廢水處理 廠的流出物的精煉和作為降低質(zhì)量的淡水的恢復(fù)的工具。本發(fā)明的具有其容器14、16的植 物系統(tǒng)與其他生物處理系統(tǒng)不同，其中，污水流是如在WO 03042114A1中通過應(yīng)用連續(xù)的 流的線性的“塞流”。設(shè)計(jì)了用于最佳處理的通道的數(shù)量和尺寸。放置在循環(huán)通道中的整合 的生物床模仿在湖和濕地中的自然的生物群落。循環(huán)通道包括結(jié)合的器皿系統(tǒng)。意味著， 污水到達(dá)外層通道24的任何流入引起相等量的凈化水從內(nèi)部圓柱形的池中流出。接近循環(huán)通道的底部的流體的不斷被驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)導(dǎo)致從地面轉(zhuǎn)移的熱的再利用。 這使得，通道外部溫度低至負(fù)33°C時(shí)不會(huì)結(jié)冰。整合的生物床由至少五種水生和沼澤植物 以及與植物根圍共存的幾百種無脊椎動(dòng)物組成。這不僅導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)的降解，而且導(dǎo)致顆 粒有機(jī)物質(zhì)的連續(xù)消耗。因此，與其他處理系統(tǒng)相反，不產(chǎn)生過多的污泥或揮發(fā)性懸浮固體 (VSS)。與在WO 03042114A1中所引用的流出物中的“低產(chǎn)率” VSS相反。許多種無脊椎動(dòng) 物出現(xiàn)且以飛的形式離開開放的植物系統(tǒng)，這促進(jìn)了有機(jī)碳和其他主要的營養(yǎng)物的支持的 再循環(huán)(onside recycling)，正如在開放的自然生態(tài)系統(tǒng)中所發(fā)生的。預(yù)處理的污水被用泵抽到植物系統(tǒng)的第一、外層循環(huán)通道。對于特定的植物系統(tǒng)， 例如具有60m3/天的能力的植物系統(tǒng)，包括生物床的外層通道的體積將為約50m3。消耗到達(dá) 外層通道的平均流入的1000升每小時(shí)的污水意味著，在該通道中，污水的流入劑量將被通 道中剛好進(jìn)行一個(gè)完整的循環(huán)(25m)的凈化水稀釋50倍。這個(gè)體積將僅在生物床中處理 之后進(jìn)入內(nèi)層通道，在生物床中進(jìn)行連續(xù)的強(qiáng)烈氧化時(shí)期，隨后是受控制的厭氧條件時(shí)期。 每一個(gè)另外的循環(huán)通道增加凈化水與按劑量加入的污水的比率。晚上，通常在污水的流入 處于其最慢的地方，水在通道中自動(dòng)地循環(huán)，且為接受早晨新的污水劑量做好“準(zhǔn)備”。該 植物系統(tǒng)與發(fā)生在河中的生物自凈化具有許多類似。但是，在本發(fā)明的情形中，植物系統(tǒng)比 自然的線性過程具有高得多的效率。在視覺上，所發(fā)明的過程可比喻為流經(jīng)過多個(gè)池塘，其 中，流需要沿著池塘的周邊流動(dòng)至少一次。在冬天，低溫使生物化學(xué)和生物過程變慢，導(dǎo)致生物處理系統(tǒng)更低的效率。與溫度 在水表面降為零的自然水體相反，本發(fā)明通過驅(qū)動(dòng)底部的水向上運(yùn)動(dòng)和預(yù)設(shè)的連續(xù)的液體 循環(huán)，將地?zé)醾鬟f到整合的生物床。這即使是在嚴(yán)寒的冬天也能實(shí)現(xiàn)，在生物床中的水溫在 4°C到8°C之間變動(dòng)。在冬天，反硝化作用過程也顯著變慢。在生長季節(jié)，根群積極地吸收在強(qiáng)烈的污水 通風(fēng)過程中形成的硝酸鹽。在冬天，由于低溫和缺乏足夠的有機(jī)碳的供應(yīng)，反硝化過程中不 可缺少的這個(gè)過程變慢(在流出水中的BOD5最后低于3mg/升)。為了增加反硝化速率的強(qiáng)度，在運(yùn)行時(shí)應(yīng)用從強(qiáng)烈的氧化狀態(tài)到厭氧(anoxy)狀 態(tài)的受控制的轉(zhuǎn)換。此外，預(yù)先確定的一部分凈化水流出物再循環(huán)回到MSS的反硝化隔室。單獨(dú)的一立方米的生物塊的延伸的表面積為約300平方米，且隨著增加的大型植 物根的量增加至少一百倍。在通道24中，根據(jù)本發(fā)明安裝漩渦機(jī)械設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案將例如以下種類作為標(biāo)準(zhǔn)的選擇的水生和沼澤植物應(yīng)用 莎草(苔屬植物)、香蒲(香蒲屬)和白菖蒲(菖蒲屬)，其中，在其廣闊的根圍中提供主要 的棲息地，用于維持高的無脊椎動(dòng)物(原生動(dòng)物)的數(shù)量。無脊椎動(dòng)物的吃草防止過多的 生物膜生長和生物質(zhì)堆積。其他兩種植物種類水薄荷(薄荷屬)和水-車前草(澤瀉屬) 可以加入，這是由于其在生物群落發(fā)展中明顯有利的角色，由于溶解的有機(jī)碳和酶的根部分泌物。所選擇的植物的根部和根莖具有對生物床的微觀結(jié)構(gòu)有利的效果，且其刺激硝化 細(xì)菌的發(fā)展和增長。為了經(jīng)濟(jì)和美學(xué)目的，以及為了改進(jìn)的處理工藝，植物系統(tǒng)和其容器也 可使用竹子和其他植物。由于生物、水壓和物理過程的平衡的應(yīng)用，有可能使植物系統(tǒng)的效率與任何先前 已知的生物系統(tǒng)相比增加至少200%。結(jié)果，植物系統(tǒng)的保留時(shí)間可減少為1天_2天。本 發(fā)明應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制的管狀生物塊，該生物塊具有確定的機(jī)械參數(shù)，諸如密度、孔隙率和 浮力，因此，可精確地設(shè)計(jì)整合的生物床(biological bed)(生物床(bio-bed))的功能參數(shù)。通過將所選擇的水生和沼澤植物的特定的且廣闊的根部系統(tǒng)與所確定的生物床 介質(zhì)的結(jié)構(gòu)結(jié)合，獲得了異常高的延伸的生物學(xué)上可利用的表面積。延伸的生物活性表面 與為有機(jī)材料的分解負(fù)責(zé)的微生物過程的強(qiáng)度高度相關(guān)。因此，這表明，這個(gè)機(jī)械特征和生 理學(xué)特征的結(jié)合產(chǎn)生具有獨(dú)特的功能能力的生物床，用來在更短的時(shí)間內(nèi)有效地處理具有 更高流速和更高營養(yǎng)物負(fù)荷的廢水，而不產(chǎn)生在另外的能量輸入、化學(xué)物質(zhì)的加入或通常 在其他處理系統(tǒng)中使用的其他改進(jìn)的測量的加入的投資。因?yàn)楸景l(fā)明將用于水移動(dòng)的漩渦原理應(yīng)用于水的通風(fēng)和循環(huán)，所以獲得了整個(gè)植 物系統(tǒng)的獨(dú)特的功能靈活性。漩渦的應(yīng)用改進(jìn)了在植物系統(tǒng)內(nèi)的所期望的通風(fēng)、強(qiáng)烈的氧 化和顆粒浮選，這提高了植物根圍的生長，允許從需氧條件到厭氧條件的直接轉(zhuǎn)換，同時(shí)使 用非常低量的外部能量。通過應(yīng)用漩渦通風(fēng)和循環(huán)，獲得了高的紊流的同時(shí)的垂直流動(dòng)和水平流動(dòng)。這表 明，這種低能量漩渦設(shè)備在圓形隔室中的首次有利的應(yīng)用包括顯著縮短的處理工藝，且使 得處理工藝顯著地便宜得多。通風(fēng)和循環(huán)周期或順序得到顯著更好的掌握和控制。圖2示例性地說明了根據(jù)本發(fā)明的植物系統(tǒng)的多功能腐化系統(tǒng)(MSS)的橫截面 圖，多功能腐化系統(tǒng)包括適合于預(yù)處理污水的腐化容器14。在系統(tǒng)10中機(jī)械特征和生物特 征的這個(gè)結(jié)合是非常有效的，其中污水來自居住建筑物12。此外，來自居住建筑物12的污 水在預(yù)處理容器14中被預(yù)處理，預(yù)處理容器14將預(yù)處理的污水提供給植物系統(tǒng)10，在植物 系統(tǒng)中，污水被進(jìn)一步處理，以根據(jù)所期望的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來凈化。當(dāng)污水在凈化容器16中被 凈化為干凈的水時(shí)，可選地，干凈的水可釋放到最終的接收器，例如池塘18。容器14可以多種不同的外部形狀20形成，在圖1中的那些外部形狀20是實(shí)施例， 并不是想要將本發(fā)明限制為僅為那些形狀。在圖2中描述了容器14的內(nèi)層圓柱壁37。在圖2中，容器14裝備有原污水入口 26和用于預(yù)處理的污水的出口 28。在一個(gè) 實(shí)施方案中，MSS是防水的圓柱形容器14的形狀，直徑為200cm，具有軸向地安置的內(nèi)層隔 室38，直徑為80cm。在圖2中描述了泵40，在按劑量將污水加入到植物系統(tǒng)時(shí)，泵40在內(nèi) 層隔室38中攪拌污水。整個(gè)構(gòu)造由具有聚合微纖維增強(qiáng)的預(yù)制的復(fù)合混凝土制造，或預(yù)制 為聚氨基甲酸酯容器。圓柱形容器14和內(nèi)層隔室38兩者都高200cm。容器具有底板和塑 料蓋子。內(nèi)層隔室38由位于內(nèi)層圓柱壁37的下部脊之上的直徑為IOcm的旁路35連接， 從而將污水分流到內(nèi)層隔室38，以將預(yù)處理的污水通過出口 28用泵抽出。相鄰的通道34 在袖廊壁30和32之間。一個(gè)壁30緊挨著原污水入口 26，且高200cm和寬60cm，且使水緊 密地從容器14的上部延伸到容器14的底部，在外層壁15和內(nèi)層壁37之間連接。外層壁 15和內(nèi)層壁37構(gòu)成外層隔室/通道。
另一袖廊壁32具有等于壁30的50%的長度，且位于通道的相對側(cè)，且通過將外層 隔室分成兩半而用作轉(zhuǎn)向器。上部壁32通過壁中的開口在外層隔室的兩半之間將流體轉(zhuǎn) 向，且作為除渣柵運(yùn)行，且下半部分通過通道連接壁30、32的兩側(cè)，通道允許流體的自由移 動(dòng)，同時(shí)上半部分32防止污水渣進(jìn)入生物床隔室。壁30從隔室的底部到達(dá)約隔室的頂部。第二轉(zhuǎn)向袖廊壁32開始于隔室的頂部， 且在隔室的底部之上留下特定的開口，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，其等于袖廊的長度的 1/2，作為袖廊的總長度的特定部分。這與文件KR 20030044647中的情況不同，其中，在袖 廊壁中的開口不用作轉(zhuǎn)向機(jī)械裝置。KR 20030044647中的系統(tǒng)在活性污泥上運(yùn)行，而不需 要除渣柵。此外，關(guān)于入口 26、外層隔室、內(nèi)層隔室38、旁路35和出口 28，容器14可以與在圖 4和圖5中所描述的容器16相同的方式制造。根據(jù)本發(fā)明，首次應(yīng)用了具有微纖維增強(qiáng)和聚氨基甲酸酯-聚乙烯化合物的復(fù)合 輕混凝土，以獲得與其他構(gòu)造材料或預(yù)制的塑料容器相比便宜的、輕重量、防水、耐用、易于 運(yùn)輸和安裝的隔室。通過應(yīng)用這種構(gòu)造材料，MSS變得便宜得多、對社會(huì)來說更承擔(dān)得起且
更可靠。本發(fā)明的具有其利用的容器14、16的系統(tǒng)10不同于其他預(yù)處理系統(tǒng)，其中，在隔 室之間的污水流通常是被動(dòng)的。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)的污水在容器14的功能顯然不同的隔室中流動(dòng)， 導(dǎo)致從地面?zhèn)鬟f的熱和從流入的污水保留的熱的優(yōu)良的再利用。這使得外部的溫度低至負(fù) 33°C時(shí)液體不會(huì)結(jié)冰。沉淀過程、反硝化作用過程和磷還原過程是相對穩(wěn)定的。因此，與常 規(guī)的腐化池系統(tǒng)相反，不存在過多的污泥堆積。通過應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制的具有確定的機(jī)械 參數(shù)諸如密度、孔隙率和浮力的填充物，可精確地設(shè)計(jì)缺氧的和通風(fēng)的生物床的功能參數(shù)。延伸的生物活性表面與生物膜的發(fā)展、為有機(jī)材料的分解和硝酸鹽的還原負(fù)責(zé)的 微生物過程的強(qiáng)度高度相關(guān)。因此，這表明，這個(gè)機(jī)械特征和生理學(xué)特征的結(jié)合包括具有獨(dú) 特的功能能力的簡單系統(tǒng)，用來在更短的時(shí)間內(nèi)有效地預(yù)處理具有更高流速和更高營養(yǎng)物 負(fù)荷的污水，而不產(chǎn)生在另外的能量、化學(xué)物質(zhì)或常規(guī)上使用的廣闊的污水排放系統(tǒng)的投 資。通過本發(fā)明，在一個(gè)圓柱形容器加強(qiáng)了整合的生物功能和機(jī)械功能。主要存在四個(gè)技 術(shù)貢獻(xiàn)，例如有機(jī)顆粒和無機(jī)顆粒的機(jī)械沉淀；生物預(yù)處理(需氧分解和缺氧過程，例如 反硝化作用和磷還原)；通風(fēng)；以及將預(yù)處理的污水用泵抽出系統(tǒng)。MSS提供了在植物系統(tǒng) 10的最終生物處理之前，使污水在Im3/天到IOm3/天之間流動(dòng)的理想的解決方案，或可用 作唯一的與排放到土壤排水區(qū)域、濕地、瀉湖或池塘結(jié)合的機(jī)械-生物處理，其中，可發(fā)生 污水的最終的自然精煉。通過MSS處理的效率比目前的歐洲水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所要求的高得多。在內(nèi)部池38內(nèi)部，放置預(yù)制的高孔隙率的管狀填充物(300m2/m3)。填充物用作另 外的需氧生物床，且用作淹沒的污水計(jì)量泵(submergedsewage dosing pump)的支撐物。 泵裝備有水位傳感器和計(jì)時(shí)器，且可選地裝備有可使下面的需氧的生物床充滿空氣的空氣 噴射通風(fēng)裝置。MSS被由增強(qiáng)的聚乙烯(HDPE)制造的具有檢修孔的蓋子覆蓋，60cm的直徑 允許到達(dá)泵，且20cm的直徑用于無機(jī)沉淀物的排放?？蛇x地，當(dāng)MSS需要放置在地下更深 處時(shí)，蓋子可裝備有允許到達(dá)池的煙囪狀物。來自淹沒的泵的出口管位于MSS容器的脊處。 水平的出口管引導(dǎo)預(yù)處理的污水流出系統(tǒng)，且水平的出口管通過矩形的分流結(jié)點(diǎn)(shunt joint)與垂直的管連接。在袖廊壁之間的圓柱形MSS的一半用作沉淀室。MSS的另一半被
13填充入極大地提升預(yù)處理過程的厭氧生物床，且為了加強(qiáng)反硝化作用過程，其允許在植物 系統(tǒng)中處理的水的可選的再循環(huán)。缺氧生物床的體積是2m3，而生物學(xué)上活性延伸的表面積 超過 300m2/m3。原污水在MSS的第一半中經(jīng)歷了沉淀過程，其中，固體的一部分將沉淀，且另一部 分將形成經(jīng)歷緩慢的分解的表面渣。部分地凈化的污水移到下一個(gè)具有生物床的隔室，其 中，在改進(jìn)的生物膜中的過程將進(jìn)一步處理部分地凈化的污水。生物床具有厭氧的特征，允 許加速的反硝化作用和磷的生物還原，特別是當(dāng)來自植物系統(tǒng)10所處理的水被再循環(huán)時(shí)。 在通過生物床之后，預(yù)處理的污水進(jìn)入具有淹沒的計(jì)量泵的內(nèi)部池。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的水位時(shí)， 傳感器打開泵，泵將污水抽到容器外面。在植物系統(tǒng)10中的最終的排放或進(jìn)一步的處理的 方法中，預(yù)處理的污水可通過位于出口管的垂直部分上的空氣噴射來通風(fēng)。上面所引用的MSS的尺寸保證了污水的工作體積在約4m3，這對于一個(gè)家庭來說意 味著3天到4天的污水保留時(shí)間。來自沉淀室的堆積的無機(jī)沉淀的周期清除，通過使液體 的流動(dòng)反向?qū)_洗兩個(gè)隔室和內(nèi)部池。MSS可作為一個(gè)家庭的自動(dòng)的污水處理單元來安裝， 裝備有生物床、自有的泵和通氣系統(tǒng)。在這樣的裝置中，預(yù)處理的污水可通過溝渠系統(tǒng)或土 壤床排水裝置進(jìn)一步被處理。其也可被排放到池塘或具有水生植物的瀉湖。自有的泵系統(tǒng) 允許根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件和需求排放預(yù)處理的污水。圖3示例性地說明了根據(jù)本發(fā)明的用于污 水的預(yù)處理的圖2中的腐化容器14的頂視圖。沉淀隔室位于在圖3中的上部分的蓋子42 的下面，處于兩個(gè)袖廊壁30、32之間，其中，壁32是轉(zhuǎn)向壁。在圖3中，在上部隔室下面和 在蓋子42下面的隔室是由管狀網(wǎng)組成的生物反硝化作用床。內(nèi)層圓柱形池38由管狀網(wǎng)和 細(xì)孔網(wǎng)組成，且細(xì)孔網(wǎng)形成用于可淹沒的計(jì)量泵40的基部，可淹沒的計(jì)量泵40為常規(guī)的基 于土壤的處理或植物系統(tǒng)提供預(yù)處理的污水/廢水-在這種情況下，其可稱為“串聯(lián)處理系 統(tǒng)(tandem system) ” (MSS+ 容器 16)。壁30是具有與容器/池14的高度相等的高度的垂直的防水的壁。在本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)向壁32約為壁30的1/2。轉(zhuǎn)向壁32驅(qū)使在生物反硝化作用床下面的污 水向下流動(dòng)。因此，本發(fā)明提供被稱為2-或3-隔室腐化池的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)10作為常規(guī)的被動(dòng)系統(tǒng) 的替換，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)10具有遵循本文所描述的改進(jìn)的所有的環(huán)境優(yōu)勢。此外，圖3描述了提供通道以維護(hù)計(jì)量泵40的檢修孔44。也描述了檢修孔46，通 過檢修孔46，來自容器14的無機(jī)沉淀隨時(shí)被吸出容器，例如對于家庭容器來說每十年。腐 化容器14也可在植物系統(tǒng)的處理之前應(yīng)用于儲(chǔ)存和預(yù)處理工業(yè)廢水。圖4說明了具有外層壁48的容器16，在此是圓柱形的，但其他形狀是可能的，且 容器16也具有內(nèi)層圓柱壁50。內(nèi)層壁50形成內(nèi)層隔室51，且外層壁48形成外層隔室通 道52。污水通過入口 53進(jìn)入到外層隔室52，根據(jù)圖4中的箭頭使污水在外層隔室52中循 環(huán)。此外，外層隔室具有三個(gè)以半徑方式連接到外層壁48和內(nèi)層壁50的壁，其中，壁54連 接到池底部且到達(dá)水位的下面約20cm。而壁56每一個(gè)都位于壁54的每一側(cè)，達(dá)到約高達(dá) 水位，且在離容器的底部約20cm處停止，這允許水根據(jù)圖4中的箭頭在壁54、56之間流動(dòng)。 這是新穎的實(shí)施方案，允許污水在外層隔室48中再循環(huán)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，空 氣擴(kuò)散器58產(chǎn)生在壁54和56之間的空氣提升泵的效果，提高了水的漩渦運(yùn)動(dòng)和瀑布運(yùn)動(dòng) 以及隔室48中的循環(huán)。
在內(nèi)部池壁50中的完整體(whole)60用作使處理的污水進(jìn)入內(nèi)層隔室51和最終 使污水流出在圖5中所顯示的凈化水的出口的旁路。在圖5中，示例性地說明了根據(jù)圖4的容器16具有外層壁48和內(nèi)層壁50及其各 自的隔室52和51的剪切的上視圖。在上視圖中描述了循環(huán)壁54、56，以及污水的入口 53和 用于將凈化水輸送到例如池塘18的出口 62。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，內(nèi)層隔室51包 括預(yù)定量的礦物吸附劑填充物，例如用于吸附流出的凈化水中的溶解的磷的Phoslock 或Polonite 。對于外層隔室52來說，其包括根據(jù)本發(fā)明的生物床。圖3中，容器14位于地下，使得原污水可依靠重力進(jìn)入沉淀隔室42，這不是文件 KR 20030044647中的情況。預(yù)處理的污水以預(yù)定的劑量從淹沒的泵(未顯示)離開內(nèi)層隔 室51，這不是KR 20030044647中的情況。雖然泵未顯示，但泵可作為圖2中顯示的泵插入 腐化池14。凈化水的預(yù)定部分依靠重力再循環(huán)回到反硝化隔室，用于硝酸鹽的進(jìn)一步反硝 化作用。這不是KR 20030044647中的情況，其中，滲透物用真空泵抽出系統(tǒng)，而未提及進(jìn)一 步的水處理。本發(fā)明不限于給出的實(shí)施例和實(shí)施方式，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可從所附的 整個(gè)權(quán)利要求中得出。
權(quán)利要求
1.一種植物系統(tǒng)(10)，所述植物系統(tǒng)(10)適合于對生活污水(12)和工業(yè)廢水中的至 少一種提供有效處理，其特征為，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于預(yù)處理污水的預(yù)處理容器(14)，所述預(yù)處理容器(14)通 過連接到生活污水(12)排放和工業(yè)廢水排放中的至少一個(gè)的入口(26)接收所述污水和廢 水；根據(jù)權(quán)利要求15所述的凈化容器(16)，所述凈化容器(16)通過與所述容器(16)的入 口(53)連接而接收從所述容器(14)的出口(28)抽出的所述預(yù)處理的污水或廢水；和凈化水的出口(62)，所述凈化水的出口(62)排放所述水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物系統(tǒng)，其中，所述容器(14)具有一個(gè)外層隔室(34)和 另一個(gè)外層隔室(42)，所述一個(gè)外層隔室(34)提供厭氧生物床，所述另一個(gè)外層隔室(42) 提供沉淀作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物系統(tǒng)，其中，所述容器(14)在內(nèi)層隔室(51)內(nèi)部設(shè)置有 需氧生物床，所述內(nèi)層隔室(51)適合于污水的有效的最終生物膜預(yù)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物系統(tǒng)，其中，整個(gè)預(yù)處理容器(14)位于地下，從而允許來 自植物系統(tǒng)(10)的凈化容器(16)的凈化水依靠重力再循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物系統(tǒng)，其中，所述容器(14)在運(yùn)行時(shí)依靠重力從多個(gè)家 庭(12)接收原污水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物系統(tǒng)，其中，所述容器(14)的運(yùn)行模式從提高高的反硝 化作用和磷還原的厭氧條件改變?yōu)樵谒鰞?nèi)層隔室(51)中的連續(xù)的通風(fēng)過程，從而使得 在運(yùn)行時(shí)，有機(jī)碳(BOD)的強(qiáng)烈氧化狀態(tài)成為可能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物系統(tǒng)，其中，在運(yùn)行時(shí)，來自所述植物系統(tǒng)(10)的適當(dāng)部 分的凈化水流出物再循環(huán)回到所述預(yù)處理容器(14)的厭氧隔室。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物系統(tǒng)，其中，由有效的熱交換和熱守恒引起的優(yōu)化的生 物過程和穩(wěn)定的溫度防止過多的污泥或揮發(fā)性可溶物質(zhì)的任何堆積，并且消除由常規(guī)的腐 化池系統(tǒng)產(chǎn)生的氣味。
9.一種適合于預(yù)處理生活污水和工業(yè)廢水的容器(14)，其特征為，包括至少一個(gè)防水的外層壁(15)，其帶有蓋子(42)，所述外層壁(15)具有用于原污水的入 口(26)和預(yù)處理污水的出口(28)，所述入口(26)和所述出口(28)都位于所述容器的頂 部；防水的內(nèi)層壁(37)，其形成包括所述出口(28)的內(nèi)層隔室(38)；所述外層壁(15)和所述內(nèi)層壁(37)形成外層隔室；防水的第一壁(30)，其將所述外層隔室從所述外層隔室的頂部到所述外層隔室的底部 分隔為兩部分；和防水的第二壁(32)，其通過留下開口而將所述外層隔室從所述容器的頂部分隔，所述 第二壁(32)短于所述第一壁(30)，所述開口允許污水流入所述外層隔室第一壁和第二壁 (30,32)之間的通道(34)，所述第一壁和第二壁(30、32)形成所述外層隔室中的除渣柵；旁路(35)，其連接所述外層隔室和所述內(nèi)層隔室(38)，位于所述內(nèi)層壁(37)的下部脊 之上，所述旁路(35)位于所述第一壁的安置所述原污水入口(26)的相對側(cè)；和泵裝置(40)，其連接到在所述內(nèi)層隔室(38)中的所述出口(28)，引起預(yù)處理的流體的連續(xù)流動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中，所述容器利用由聚合微纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕混凝 土在模件中預(yù)制，或由聚氨基甲酸酯預(yù)制。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中，在運(yùn)行時(shí)，生物床由用于生物膜發(fā)展的高孔隙 率的預(yù)制的聚乙烯管狀塊組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中，在運(yùn)行時(shí)，所述內(nèi)層隔室(38)通過與緊挨所述 第一壁(30)的通道(34)的底部相鄰的旁路(35)接收原污水，從而允許污水順時(shí)針逆著轉(zhuǎn) 向袖廊壁(32)連續(xù)地流動(dòng)，允許無機(jī)顆粒的沉淀并提高表面渣的浮選。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中，在運(yùn)行時(shí)，無沉淀的污水進(jìn)入所述通道的所述 隔室中的厭氧反硝化生物床，且最后通過在所述通道和所述內(nèi)部池之間的所述旁路(35)， 在到達(dá)位于所述內(nèi)層隔室(38)的上部脊之上的具有分流出口的泵(40)之前，到達(dá)所述內(nèi) 層隔室(38)中的高度穿孔的需氧生物床。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的容器，其中，所述內(nèi)層隔室(38)被填充有用于需氧預(yù)處理的 高孔隙率的預(yù)制填充物。
15.一種適合于對生活污水和工業(yè)廢水提供有效處理的凈化容器(16)，其特征為，包括對大氣開口的防水的至少一個(gè)外層壁(48)，其具有用于預(yù)處理的污水的入口(53)和 用于凈化水的出口(62)，所述入口(53)和所述出口(62)都位于所述容器的頂部； 防水的內(nèi)層壁(50)，其形成內(nèi)層隔室(51)； 所述外層壁(48)和所述內(nèi)層壁(50)形成外層隔室(52)； 所述入口(53)適合于將預(yù)處理的污水排放到所述外層隔室(52)中； 所述出口(62)被安置成以連續(xù)的流動(dòng)從所述內(nèi)層隔室(51)排放凈化水； 防水的第一壁(54)，其連接到所述外層壁(48)和內(nèi)層壁(50)之間的所述外層隔室 (52)的底部，到達(dá)直到所述容器(16)的水位之下的水平；第二壁(56)和第三壁(56)，每一個(gè)都位于防水的第一壁(54)的一側(cè)，連接到所述外層 壁(48)和內(nèi)層壁(50)，從所述容器(16)的水位朝著所述容器(16)的底部突出，留下用于 流體從下面通過的開口，且與所述第一壁(54)形成通道，用于污水的循環(huán)；旁路(60)，其用于流體在所述外層隔室(52)和所述內(nèi)層隔室(51)之間通過； 空氣擴(kuò)散器(58)，其形成空氣/提升效果，且使流體在所述外層隔室(52)中循環(huán)；且 由具有微纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕混凝土、玻璃_纖維增強(qiáng)塑料和聚氨基甲酸酯中的至少一 種的預(yù)制模件構(gòu)造。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述容器(16)設(shè)置有以下四種組合物中的至 少一種的選擇的水生和沼澤植物的生物床莎草和香蒲、莎草和白菖蒲、香蒲和白菖蒲和莎 草，以及香蒲和蘆葦，所述組合物在其廣闊的根圍中提供用于維持高的無脊椎動(dòng)物數(shù)量的 主要棲息地，從而無脊椎動(dòng)物的吃草防止過多的生物膜和生物質(zhì)堆積；水薄荷和水_車前草被提供給所述凈化容器(16)，因?yàn)槠湓谏锶郝浒l(fā)展中的有利作 用；并且所選擇的具有廣闊的根圍的水生和沼澤植物被提供在所述凈化容器(16)中，用于維 持強(qiáng)烈的微生物過程和無脊椎動(dòng)物在生物床中的吃草，從而消除過多的污泥或氣味的形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述容器至少3/4部分的高度位于地下，從而 允許凈化水依靠重力流出。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述容器利用由聚合微纖維增強(qiáng)的復(fù)合輕混 凝土在模件中預(yù)制，或是預(yù)制的增強(qiáng)的聚氨基甲酸酯。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述容器在運(yùn)行時(shí)包括整合的生物床，由高孔 隙率的預(yù)制的聚乙烯管狀塊組成，具有用于所選擇的水生和沼澤植物的支撐介質(zhì)，所述整 合的生物床占據(jù)所述外層隔室(52)的上部，在所述整合的生物床下面的所述剩余的無障 礙空間允許氧化水和按劑量加入的預(yù)處理的污水的快速循環(huán)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述容器在運(yùn)行時(shí)以有規(guī)律的劑量從在其外 面的主要的腐化系統(tǒng)或任何其他的預(yù)處理設(shè)備接收預(yù)處理的污水。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述容器在運(yùn)行時(shí)通過與所述外層隔室(52) 的底部相鄰的所述入口(60)接收預(yù)處理的污水，所述污水連續(xù)地順時(shí)針循環(huán)，且通過漩渦 機(jī)械設(shè)備或空氣泵通風(fēng)，引起高紊流的水平旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而預(yù)定速度的流動(dòng)防止懸浮的顆 粒的沉淀。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，在運(yùn)行時(shí)，凈化水通過在底部封閉的穿孔的垂 直管和位于所述內(nèi)層隔室(51)的上部脊下面的分流出口離開所述內(nèi)層隔室(51)，所述循 環(huán)通道(52)和所述穿孔的垂直管可選地提供冠狀的放電臭氧發(fā)生器和電子監(jiān)控設(shè)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的容器，其中，所述漩渦機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行模式的改變允許連 續(xù)的通風(fēng)過程，從而使得在用于維持所期望的高速率的有機(jī)碳(BOD)還原和硝化的高的氧 飽和狀態(tài)與缺氧條件狀態(tài)之間的受控制的轉(zhuǎn)移成為可能。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述內(nèi)層隔室(51)被填充有具有高的磷吸附 能力的礦物，其中，在所述出口(62)處的水位決定整個(gè)植物系統(tǒng)中的水位。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，在世界較暖和的地方，冷卻設(shè)備基于凈化水沿 著所述外層隔室(52)的外層壁的另外的出口而應(yīng)用。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中，所述至少一個(gè)循環(huán)通道包括結(jié)合的器皿系統(tǒng)， 提供污水到達(dá)外部通道的任何流入由于水壓差異而引起相等量的水從所述內(nèi)層隔室(51) 流出。
全文摘要
一種用于生活污水和工業(yè)污水的生物處理的植物系統(tǒng)，包括預(yù)處理容器(14)和凈化容器(16)。預(yù)處理容器具有用于沉淀和反硝化作用的兩個(gè)外層隔室，其圍繞用于硝化/BOD去除的內(nèi)層隔室(38)。在沉淀隔室和反硝化隔室之間的分隔壁用作除渣柵。凈化容器具有在外層隔室(52)中的水生植物的浮選床，外層隔室(52)圍繞包括過濾床的中央室(51)?？諝鈹U(kuò)散器(58)與三個(gè)壁(54、56)一起提供了水在外層隔室(52)中的循環(huán)。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102007076SQ200980113683
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者斯塔尼斯勞·拉扎雷克, 沃奇米爾斯·拉瓦茨 申請人:奧納普凈水技術(shù)公司