專利名稱：將水進(jìn)行生物純化到最純直至飲用水的任何程度的制作方法
目前對水純化主要用于兩個目的“A”將河水純化成飲用水，和“B”將污水充分純化成可以排入河流中。
還有其它許多情況，例如需要將河水純化至用于某一工業(yè)的程度。所有這些難以勝數(shù)的情況均可認(rèn)為是上述“A”和“B”總類下的一些情況。本發(fā)明提出的流程裝置不是針對那些不易進(jìn)行生物純化的工業(yè)廢水的。
在上述“A”情況下，是用昂貴的混凝土結(jié)構(gòu)采用物理和化學(xué)方法來進(jìn)行水純化的，而在上述“B”情況下，水的純化也是用昂貴的混凝土結(jié)構(gòu)來進(jìn)行的，但是采用的是生物方法和物理-化學(xué)方法相結(jié)合。
本發(fā)明提出的流程裝置為上述“A”和“B”方法帶來了很大的變化。其目的是將水的純化轉(zhuǎn)變成主要是農(nóng)業(yè)方法，結(jié)果取消了大量昂貴的混凝土結(jié)構(gòu)。
植物根部為植物提供營養(yǎng)物，營養(yǎng)物有很多種，但主要是磷酸鹽和硝酸鹽。當(dāng)然，植物除了吸收植物營養(yǎng)物外還吸收水和二氧化碳。因此，在食草動物體內(nèi)我們會發(fā)現(xiàn)從植物以及氧和水衍生的化學(xué)組合物?，F(xiàn)在在食肉動物如人體內(nèi)，我們會發(fā)現(xiàn)從氧、水以及原先在食草動物體內(nèi)的物質(zhì)衍生的化學(xué)組合物。
居住區(qū)域的水雜質(zhì)通常主要來自人體(通過盥洗室、水槽、浴室等)，結(jié)果是污水含有來源于植物營養(yǎng)物的含氮和磷的化學(xué)組合物。這些雜質(zhì)可被微生物作為其食物分解消化。建議建立一個有助于植物生長的環(huán)境，從該系統(tǒng)中收獲和取走植物的速度應(yīng)與雜質(zhì)進(jìn)入該系統(tǒng)的速度一樣快。


圖1是本發(fā)明提出的系統(tǒng)的垂直剖面，圖2是該系統(tǒng)的平面圖。該系統(tǒng)是現(xiàn)有知識與迄今未知的結(jié)構(gòu)的組合。
數(shù)字1表示水進(jìn)入系統(tǒng)，管7則將流出的飲用水導(dǎo)入水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)2中，雜質(zhì)被分解，主要是在無大氣存在條件下，其中污泥沉在底部。泵站8做了兩個工作，即將結(jié)構(gòu)2最后一個區(qū)室的水重新循環(huán)至第一區(qū)室，并且排出結(jié)構(gòu)2底部的污泥，通過管道10泵送到肥料生產(chǎn)區(qū)。結(jié)構(gòu)2是迄今未知的。
結(jié)構(gòu)3、4和5是迄今未知的。它們是泥土結(jié)構(gòu)，用不透水的薄膜覆蓋。這些膜可用其它形式的不透水材料(例如一層混凝土)代替。結(jié)構(gòu)3和5填充了碎石。這里種植了植物，這些植物的根生長在石頭的空隙中。任何類型的植物，如季節(jié)性蔬菜或動物飼料如苜蓿，均可種植。較佳的是在收獲該結(jié)構(gòu)中的植物后立即種植一種新的作物。結(jié)構(gòu)4中養(yǎng)魚。如果水的最終目的地是排入河流，則不需要結(jié)構(gòu)5和6，只需進(jìn)行消毒即氯化，如果需要的話。如果需要較高的水純化程度，則需要結(jié)構(gòu)5和6。
在結(jié)構(gòu)6中采用的是已知的水純化過程。在這里例如可以是膜分離過程、微過濾過程或其它純化過程，在消毒(如氯化)后，水將被導(dǎo)入飲用水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
管道10將污泥輸送至肥料生產(chǎn)區(qū)?？蓪⒔惶鎸拥闹参锖臀勰啾舜硕言谝黄?，形成合適的高度，在平面上可以是矩形。在那里，生物體使物質(zhì)分解，產(chǎn)生高溫，將病原性生物體殺死。最終產(chǎn)物是高質(zhì)量的肥料。為了使堆肥的外表面處于高溫下，可用一層已經(jīng)產(chǎn)生的、已經(jīng)不含病原性生物體的肥料覆蓋這些堆肥。從污泥來生產(chǎn)肥料是已知的。然而，這個部分通常并不包括在本發(fā)明的純化工作中。目前，農(nóng)民還只是將含有大量病原體的污泥進(jìn)行簡單干燥后使用，他們有時使污泥與植物接觸，而這些植物可能是在地面以下的(即與污泥接觸的條件下生長其收獲物的)。
痢疾等疾病對于公眾的危害是相當(dāng)大的。如果肥料的產(chǎn)生是本文提出的純化方法的一部分，則可避免這種現(xiàn)象。
在圖3和4中，省略了結(jié)構(gòu)2，在其位置放置了結(jié)構(gòu)15和14。在這里，結(jié)構(gòu)15提供了一個迄今未知的傾斜表面，水沿該傾斜表面下流至結(jié)構(gòu)14。污泥在結(jié)構(gòu)14中沉積。污泥被泵站11抽出通過管道13輸送至產(chǎn)生肥料的區(qū)域，如圖1和2一樣。泵站11的第二個任務(wù)是將結(jié)構(gòu)14中高于污泥一定位置的水抽出，泵送至結(jié)構(gòu)14的傾斜表面上游。由于傾斜表面有一些突起，因此水流通過傾斜表面是不均勻的，結(jié)果使得水有機(jī)會與更多的大氣接觸。從而促進(jìn)了水的純化。
一方面是圖1和2，另一方面是圖3和4，它們描述了兩組相同的結(jié)構(gòu)，只是一個方面不同。它們的不同在于水進(jìn)入系統(tǒng)的部位。只是結(jié)構(gòu)2與結(jié)構(gòu)14和15不同。
當(dāng)預(yù)定將處理的水排入河流中時，結(jié)構(gòu)4需要有相當(dāng)適中的大小。其目的是要確認(rèn)排入河流的水對魚的生命無害。然而，如果經(jīng)處理的水用作飲用水，則處理時它與陽光、大氣以及河流的動物群和植物群的接觸程度應(yīng)大得多。
通常知道，水與植物(如河流邊緣地區(qū)的蘆葦?shù)?接觸后，植物能改善水質(zhì)。
不幸的是，這些知識對水純化工程的構(gòu)筑沒有多大作用。相反，本發(fā)明提出的系統(tǒng)是連續(xù)收獲植物，它們從系統(tǒng)中取出的速度與含氮和磷的植物營養(yǎng)物進(jìn)入純化系統(tǒng)的速度一樣快。
雨水有這樣的循環(huán)，它降落到地面，然后通過一定途徑流入大海，轉(zhuǎn)變成水蒸汽，成云，然后再次下雨，植物營養(yǎng)物也有循環(huán)。植物吸收營養(yǎng)物，水和二氧化碳。食草動物攝入植物將其變成肉。食肉動物如人將早先是植物營養(yǎng)物的物質(zhì)以及水和大氣的氧攝入他們體內(nèi)。因此如此使用的來自人體的水會含有原來的植物營養(yǎng)物等物質(zhì)的組合物，這并不奇怪。
為了完成該循環(huán)，我們必需用一些方法來以最佳的方式除去這些植物營養(yǎng)物，當(dāng)然是讓植物來完成這一工作。而相反，我們目前是采用物理-化學(xué)方法來除去這些植物營養(yǎng)物，所以成本高并不令人驚奇。本發(fā)明提出的水純化方法是讓植物來進(jìn)行該工作。如果我們想要生產(chǎn)蛋，我們是應(yīng)當(dāng)花工夫建造昂貴的生產(chǎn)實驗室來生產(chǎn)合成蛋呢，還是應(yīng)當(dāng)讓雞去作這個工作？我們的方法卻可以讓社會免除通常昂貴的純化水方法的負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明提出的方法是以一種以前未提到過的方式來獲得收益。如果為一個灌溉農(nóng)民提供免費的灌溉并為其作物免費施肥，他不是會比以前更富有嗎 同樣，本發(fā)明提出的純化系統(tǒng)的主人一定會在經(jīng)濟(jì)上發(fā)達(dá)起來。
結(jié)構(gòu)2中有四個區(qū)室。
雜質(zhì)在其中被微生物消化，結(jié)果是從一個區(qū)室到另一個區(qū)室的雜質(zhì)減少，同時微生物繁殖增加。區(qū)室的數(shù)目可以少于4個或多個4個。這由設(shè)計者來決定。
結(jié)構(gòu)4可與其它結(jié)構(gòu)類似，或者相反，它可以是能為當(dāng)?shù)鼐幼≌咛峁┬蓍e娛樂的池塘或湖泊。在生產(chǎn)飲用水時，后者是有利的。如果我們注意到來自城鎮(zhèn)的污水能被河流純化，或如果污水沿河流流動數(shù)公里而水中又沒有流入新的雜質(zhì)的話，其好處是明顯的。本發(fā)明提出的生物純化方法起了與河流相同的作用，只是用了較短的距離，因為在該較短距離內(nèi)可以濃集大量生物體。
在本系統(tǒng)中種植的植物類型幾乎沒有限制。在每平方米種植更多量的植物是有利的，因為他們能除去的單位面積的植物營養(yǎng)物更多。植物通過它們的根部來吸收植物營養(yǎng)物，這些植物營養(yǎng)物中含氮和磷的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它元素。其它這些元素總存在于城鎮(zhèn)污水中。選擇種植的植物可以用作動物或人的食物。最好是種植那些在地面上方才結(jié)出果實的植物，使得果實不會接觸污水而導(dǎo)致危害人和動物。
如果感到對人和/或動物不安全，則可在碎石頂部安置柵欄來隔離水。在目前的許多生物系統(tǒng)中，官方對農(nóng)民怎樣使用從生物流程裝置中取出的干燥污泥沒有管理。
因此，可能含有大量病原性生物體的這些污泥，可能會接觸人們食用的胡蘿卜或甜菜根等植物。將來可對本發(fā)明提出的流程裝置中生長的植物樣品進(jìn)行化學(xué)和生物分析，并與市場上的同類植物樣品比較，預(yù)計可以證實，本發(fā)明提出的流程裝置中生長的蔬菜對人的危險性并不比目前生產(chǎn)市場上的常見蔬菜大。預(yù)計它們的危害性還要低。植物的根與有糞便的大腸桿菌接觸時會對后者產(chǎn)生不利作用。建議通過比較分析來證實這一點。
盡管來自各種動物如羊、馬或牛的糞肥是不同的，但是，所有這些糞肥都是有價值的天然肥料。為什么不作調(diào)查就認(rèn)為人的糞便不能作為有價值的肥料呢 官方機(jī)構(gòu)如官方實驗室等當(dāng)然應(yīng)當(dāng)從化學(xué)和醫(yī)學(xué)角度調(diào)查本發(fā)明提出的流程裝置，并與現(xiàn)有的比較。對于本發(fā)明提出的流程裝置的危害性更少不必驚奇，原因有兩個。第一是植物的根部對病原體具有不利的作用，其次是產(chǎn)生的肥料會比目前的污泥處理更安全。
權(quán)利要求
1．將具有任何給定含量雜質(zhì)的水進(jìn)行生物純化至所需純化程度的流程裝置，其中該純化流程裝置依次包括第一部分(2.15)，在這里水流入該流程裝置，在其中流入水與顯微鏡下以及肉眼可見的活生物體接觸，以便以污泥的形式從水中除去懸浮物，無論這些物質(zhì)存在于流入水中還是在流入水進(jìn)入流程裝置并接觸活生物體后產(chǎn)生；第二部分(3,4,5),包括一系列類似于結(jié)構(gòu)(3)的結(jié)構(gòu)，它們相互連接，每個結(jié)構(gòu)將其中的水排入下一個，同時具有結(jié)構(gòu)(3)類型的每個結(jié)構(gòu)含有一層惰性物質(zhì)，惰性物質(zhì)中種植了合適的植物，植物利用流入水中的含有物進(jìn)行生長，從而除去流動水中的這些含有物；類似于結(jié)構(gòu)(3)的一系列結(jié)構(gòu)的總面積取決于對于流入水一定質(zhì)量而言所需的流出水純度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的流程裝置，其特征在于，對從第一部分(2.15)取出的污泥通過活生物體反應(yīng)產(chǎn)生高溫進(jìn)行消毒，以產(chǎn)生肥料。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流程裝置，其特征在于，當(dāng)流出的水是預(yù)定排入天然的水域如天然湖泊、河流等中時，則在從一系列結(jié)構(gòu)(3)的流出點與這些天然水之間插入結(jié)構(gòu)(4)，結(jié)構(gòu)(4)中飼養(yǎng)了魚類作為流出水適合排入天然水域的證明。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的流程裝置，其特征在于，第一部分(2.15)由用于厭氧生物生長和產(chǎn)生厭氧反應(yīng)的多個區(qū)室(2)的腐敗性結(jié)構(gòu)組成。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的流程裝置，其特征在于，第一部分(2.15)由用于好氧生物生長和產(chǎn)生產(chǎn)生好氧反應(yīng)的傾斜表面(15)組成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的流程裝置，其特征在于，在第一部分(2.15)的流出部(8,11),部分流出水，較佳的是多股流入水，被重新循環(huán)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的流程裝置，其特征在于，重新循環(huán)的所述流出水部分在第一部分(2.15)上游足夠長的距離處進(jìn)入主要流入水的(1)中，從而使其除去可能有的難聞氣味。
8．根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的流程裝置，其特征在于，第二部分(3,4,5)中種植的植物是帶來經(jīng)濟(jì)利益的植物。
9．權(quán)利要求1至8任一項所述的流程裝置，用于生產(chǎn)純至任何純度并包括飲用水。
10．將具有任何給定程度的雜質(zhì)的水進(jìn)行生物純化至任何所需的純化程度的糞肥，其特征在于，在權(quán)利要求1至9任一所述的流程裝置內(nèi)進(jìn)行該純化。
全文摘要
一種用于純化水的流程裝置和方法,它依次包括:第一部分(2.15),在這里水流入該流程裝置,在其中流入水與顯微鏡下以及肉眼可見的活生物體接觸,以便以污泥的形式從水中除去懸浮物,無論這些物質(zhì)存在于流入水中還是在流入水進(jìn)入流程裝置接觸活生物體后產(chǎn)生。第二部分(3,4,5)包括一系列類似于結(jié)構(gòu)(3)的結(jié)構(gòu),它們相互連接,每個結(jié)構(gòu)將其中的水排入下一個,同時具有結(jié)構(gòu)(3)類型的每個結(jié)構(gòu)含有一層惰性物質(zhì),惰性物質(zhì)中種植了合適的植物,植物利用流入水中的含有物進(jìn)行生長,從而除去流動水中的這些含有物。類似于結(jié)構(gòu)(3)的一系列結(jié)構(gòu)的總面積取決于對于流入水一定質(zhì)量而言所需的流出水純度。
文檔編號C02F3/02GK1311760SQ99809192
公開日2001年9月5日 申請日期1999年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月26日
發(fā)明者潘那吉奧迪斯·庫龍比斯 申請人:潘那吉奧迪斯·庫龍比斯