專利名稱：：集成公用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種集成公用系統(tǒng)(utilitysystem)。更具體地，本發(fā)明的集成公用系統(tǒng)的目的是，將廢水處理的廢棄能量循環(huán)利用，使其能夠與現(xiàn)有供水系統(tǒng)相結(jié)合并得到重用。
背景技術(shù)：
：家用或非家用裝備需要如電、水、水加熱和污水處理之類的公用設(shè)施。大多數(shù)裝備依賴于同網(wǎng)狀服務(wù)的連接，這些服務(wù)無法被所有未來的建筑地點所使用，尤其是遠(yuǎn)離城市中心的地點。提供這些服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施無法滿足日益增長的需求，也無法繼續(xù)無限擴(kuò)張。此外，將這些公用設(shè)施提供給偏遠(yuǎn)地區(qū)效率低而成本高。此外，從集中式工廠提供公用服務(wù)還可能易受自然災(zāi)害和基礎(chǔ)設(shè)施故障的影響而中斷。如果大部分居民都連接到相同的工廠，則對集中式工廠的破壞潛在地對大部分居民具有重大影響。《卑培傳統(tǒng)的供電來自集中式的大型發(fā)電站，經(jīng)由傳輸和分發(fā)網(wǎng)絡(luò)將電力以網(wǎng)狀輸送至人口中心。電力需求持續(xù)增長，要求增加這些資本密集型基礎(chǔ)設(shè)施的容量。長期規(guī)劃需求基于估計預(yù)測，并且根據(jù)在局部級做出的判定來撤銷長期規(guī)劃需求，通常容量增長的動力產(chǎn)生于所述局部級。此外，滿足短期峰值需求水平通常造成較高的邊際成本。為了提供發(fā)電和傳輸網(wǎng)絡(luò)容量的投資確定性，對用戶的供電合同正變得更加側(cè)重于固定線路收費而不是可變耗電收費。這種間接的供消關(guān)系消除了在用戶級提高能量效率的動機。大部分發(fā)電依賴于化石燃料提供的熱能，這帶來了溫室氣體排放的后果。對于大型集中式發(fā)電，生物燃料一般沒有競爭力，且可再生替代物可管理性較差而且較不成熟，因此不能依賴其產(chǎn)生基本負(fù)荷的發(fā)電量?，F(xiàn)場發(fā)電是一種傳統(tǒng)替代方式，使用發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機。典型地，在性能、使用管理方面，這些方式并不成熟，一般作為最后選用的手段。新興的改進(jìn)方案如房屋大小的斯特林(Stirling)發(fā)動機和燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(仍采用化石燃料)，如果配置合適，該系統(tǒng)可以向裝備提供組合的熱和電。此外，這些發(fā)電系統(tǒng)都未被設(shè)計為與家用水和廢水系統(tǒng)進(jìn)行交互，以對水進(jìn)行消毒并將水再循環(huán)給住戶。針對個人居住區(qū)的太陽能和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)也正變得日益普及，對于強度較低的能量攝取/產(chǎn)生而言，上述系統(tǒng)是可接受的選擇方案。然而，使用這些系統(tǒng)，供應(yīng)的連續(xù)性或?qū)π枨蟮臐M足得不到保證，而且這些系統(tǒng)也無法經(jīng)濟(jì)地提供大功率和峰值負(fù)荷需求。在大多數(shù)城市中心，集中式污水處理相對比較常見，在集中式污水處理中，每個裝備連接至排水系統(tǒng)，以將污水傳送至大型集中式廢水處理廠(WWTP)。利用各種處理過程來處理廢水，其中，生物處理(更具體地，活性污泥處理)是最主要的方法。直到最近，大多數(shù)經(jīng)過處理的污水排放被排放至本地受納水體或海洋。最近，存在這樣一種趨勢將三級處理添加至基本的活性污泥處理，以提高排放質(zhì)量，并允許通過將排放物地下注入至蓄水層或再循環(huán)至水壩(用作飲用水水源)來間接重用排放物。通常對來自大型集中式WWTP的過剩污泥進(jìn)行機械脫水，然后將其處置為作為肥料補充掩埋于地下或用于農(nóng)業(yè)使用。在人口高度密集的城區(qū)中，作為優(yōu)選的處置選項，通常將過剩的污泥焚化。目前，多數(shù)大型集中式WWTP產(chǎn)生兩種對環(huán)境有害的排放，即處理后的污水排放和過剩的污泥。廢水和污泥處理/處置過程是溫室氣體(尤其是二氧化碳和甲烷)的非常重要的發(fā)生源，施加于地表或掩埋于地下的污泥會隨時間產(chǎn)生溫室氣體。集中式廢水處理較為昂貴，在新城市發(fā)展中，安裝網(wǎng)狀系統(tǒng)正更多地成為一種約束。隨著可靠的基于薄膜的處理過程的出現(xiàn)，目前全球存在一種更加分散化的廢水處理系統(tǒng)的趨勢。最常見的獨家住宅廢水處理過程是化糞池系統(tǒng)。該系統(tǒng)不涉及任何機械組件，但需要較大的容器來進(jìn)行廢水的天然生物處理和污泥的保持，典型地約每5天左右將污泥抽出一次，以便在其他地點進(jìn)行掩埋處置。此后，在法國的排水系統(tǒng)中，典型地將來自化糞池的污水用于地下灌溉，而廢水通常最終排放至受納水體。在世界上的許多地方，這些排放已經(jīng)導(dǎo)致了對受納水體的嚴(yán)重環(huán)境影響，這些影響主要是由與廢水相關(guān)的養(yǎng)分所導(dǎo)致的水體的富營養(yǎng)化引起的。為了克服上述某些問題，通常提供耗氧處理單元("ATU")。耗氧處理單元是小型機械生物處理單元，提供比化糞池更高等級的廢水處理，但是這種單元仍依賴于如何向環(huán)境處置被污染的污水，通常被污染的污水還是流入敏感水體。這些ATU需要常規(guī)的維護(hù)和監(jiān)控，以確保其按設(shè)計規(guī)范工作，并通常涉及較大的容積要求(典型地大約為數(shù)千升)。此外，還存在關(guān)于溫室氣體排放的問題，尤其是來自任何未經(jīng)控制的厭氧分解的甲垸。所有這些處理系統(tǒng)公共的生物處理工作效率可能對其維護(hù)和操作條件高度敏感，對常用的家用化學(xué)產(chǎn)品的過度加載尤為敏感。在敏感的生態(tài)環(huán)境中，將處理后的廢水排放至本地水體的處置方式(通常通過土地進(jìn)行滲濾)是不可接受的。因此，需要一種針對獨家住宅應(yīng)用的可靠并且健壯的廢水處理過程，在該過程中，廢水可以被處理到能夠進(jìn)行重用的水平，從而消除了對環(huán)境的任何有害排放。必需以適度的成本來實現(xiàn)該過程。通常，缺少與集中式廢水處理方案的可能連接是地方當(dāng)局同意開放鄉(xiāng)村土地(尤其是單個地點)進(jìn)行居住開發(fā)的主要限制。夢/大隨著對從本地、自然環(huán)境中汲取的有限供水日益增長的需求，全球日益關(guān)注水源有限這項問題。傳統(tǒng)的住房開發(fā)期望與網(wǎng)狀的公用供7應(yīng)相連接，其中，盡管只有一小部分水實際用于飲用目的，但是所有的水都必須被處理達(dá)到可以飲用的質(zhì)量。位于城區(qū)之外的人們可能無法獲取主要水源。這要求他們從天然水道或蓄水層取水，或依賴于屋頂收集的雨水。除了位置約束之外，在確保供應(yīng)連續(xù)性方面，每種選項都面臨質(zhì)和量的問題。可以采用針對使用經(jīng)濟(jì)而特別設(shè)計的裝置來實現(xiàn)節(jié)水，但是，不存在作為減小凈消耗的方式的、將黑色廢水現(xiàn)場再循環(huán)的方法。美國專利4，052,858公開了利用來自電源的廢棄熱流來對水進(jìn)行消毒的方案。然而，該文獻(xiàn)中提供的方法未提供將廢水現(xiàn)場消毒至"白水"質(zhì)量的方式，及其隨后與主水源的重新集成。此外，該文獻(xiàn)沒有公開污泥的分離和處理，或利用廢棄熱量來進(jìn)行水、建筑或空間的供暖。也就是說，現(xiàn)有技術(shù)的廢水處理系統(tǒng)未公開一種提供水和能量的現(xiàn)場再循環(huán)和重用的完全集成的系統(tǒng)。本發(fā)明的集成公用系統(tǒng)的一個目的是，實質(zhì)上克服上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，或至少提供現(xiàn)有技術(shù)的一種實用的替代方案。包括對
背景技術(shù)：
的討論完全是為了提供本發(fā)明的上下文環(huán)境。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這種討論不表示，在優(yōu)先權(quán)日之前，在澳大利亞或其他地方，所引用的任何材料都是本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的公知常識。在整個說明書中，除非上下文需要，否則，"包括"一詞或其變型應(yīng)被理解為表示包括所述整體或整體的組群，但不排除任何其他整體或整體的組群。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了一種集成公用系統(tǒng)，包括i)電源；以及ii)廢水處理系統(tǒng)，其中，在廢水處理系統(tǒng)中利用來自電源的廢棄能量。優(yōu)選地，除主要水源之外，還可以使用來自廢水處理系統(tǒng)的經(jīng)處理的水。優(yōu)選地，所述廢棄能量具有廢棄熱能的形式。優(yōu)選地，所述電源包括釋放廢棄能量作為副產(chǎn)物的任何發(fā)電設(shè)備。更優(yōu)選地，所述電源包括內(nèi)燃機或燃料電池中的任何一個或多個。在所述電源是內(nèi)燃機的情況下，所述電源可以包括例如柴油循環(huán)、奧托(Otto)循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機、斯特林(Stirling)循環(huán)或小型燃?xì)鉁u輪中的任何一個或多個。優(yōu)選地，對所述電源進(jìn)行水冷或液體冷卻，使廢棄能量能夠被導(dǎo)流至供水和廢水處理系統(tǒng)。再優(yōu)選地，所述電源還包括電能存儲設(shè)備(例如電池)，使得能夠在無需操作所述電源的情況下提供基本水平的電能，或在峰值需求時段期間提供補充電能。再優(yōu)選地，所述電源與可選的補充電源(例如太陽能或風(fēng)力發(fā)電機)耦合，以最小化燃料消耗和電源負(fù)荷，并減小對環(huán)境的影響。優(yōu)選地，所述電源的燃料源包括適用于所述電源設(shè)備的任何化學(xué)能量介質(zhì)。更優(yōu)選地，所述電源的燃料源至少部分地包括生物燃料或氫中的任何一種。優(yōu)選地，所述電源與建筑或裝備的供暖系統(tǒng)(包括水暖系統(tǒng))耦合。優(yōu)選地，所述電源也被設(shè)計為根據(jù)使用該電源的特定國家，來傳送所需的電壓和頻率。優(yōu)選地，所述電源的操作由計算機化的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集("SCADA")系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，所述廢水處理系統(tǒng)的操作由SCADA系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，所述SCADA系統(tǒng)通過遙測被鏈接至集中式服務(wù)支持功能，以進(jìn)行性能、可靠性和故障診斷的遠(yuǎn)程監(jiān)控。優(yōu)選地，在需要專門為水源或廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生廢棄能量的情況下，能夠在零發(fā)電機負(fù)荷下操作所述電源。再優(yōu)選地，所述電源還包括輔助電源，以在峰值需求時段期間提供附加的加熱和/或電能。優(yōu)選地，所述主要水源能夠通過網(wǎng)狀供應(yīng)連接來獲取、由水車(tanker)來運送或作為雨水收集在現(xiàn)場存儲設(shè)施中，并且符合可飲用標(biāo)準(zhǔn)。在所述主要水源不符合可飲用標(biāo)準(zhǔn)的情況下，優(yōu)選地，將所述主要水源通過所述廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，以將所述主要水源處理為符合可飲用標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)選地，所述廢水處理系統(tǒng)包括浸漬器單元，用于使廢料均勻；脫水單元，用于將水相(aqueousphase)與污泥/固相分離；增稠單元，用于最大化污泥相中的固體含量；污泥干燥和燃燒單元；水消毒單元，用于處理來自脫水單元的水相；以及水凈化(waterpolishing)單元。優(yōu)選地，在消毒單元之前，對水相進(jìn)行預(yù)處理，以最大化地去除固體，并產(chǎn)生次污泥相。優(yōu)選地，將所述次污泥相再循環(huán)至脫水單元。優(yōu)選地，在脫水單元之后提供收集容器(holdingtank)，以調(diào)節(jié)任何下游批處理流速率。優(yōu)選地，在沉淀步驟之前，所述浸漬器單元裝有篩選器，以便于去除粗大固體，其中，粗大固體可以包括生物活性固體或非有機固體中的一個或多個。優(yōu)選地，所述脫水單元包括用于增強相分離的沉淀器和增稠器、機械螺旋壓榨機、澄清器、潷析離心機和/或化學(xué)制品添加中的任何一個或多個。再優(yōu)選地，增稠單元所產(chǎn)生的污泥的固體含量至少約為8%。再優(yōu)選地，可以通過來自提供給所述電源的燃料流的輔助燃料燃燒，來補充污泥燃燒單元的廢棄能量。優(yōu)選地，當(dāng)所述電源工作時，'以批處理模式并在SCADA系統(tǒng)的控制下，執(zhí)行污泥相和水相處理。優(yōu)選地，將分離的固體焚化器附加至或結(jié)合在所述污泥燃燒單元中，以對沉淀步驟之前篩選出的粗大固體和/或通常通過垃圾回收(garbagecollection)進(jìn)行處理的其他廢料進(jìn)行析構(gòu)和消毒。優(yōu)選地，所述固體焚化器和/或污泥燃燒單元包括排出通道(exhausetract)。優(yōu)選地，所述排出通道包括旋風(fēng)分離器或靜電沉淀或微粒過濾裝置中的至少一種，用于協(xié)助去除由焚化和/或燃燒而產(chǎn)生的無菌灰渣。優(yōu)選地，由于無菌灰渣中無機元素(如磷和鉀)的濃度的緣故，可以以肥料的形式來利用所述無菌灰渣的化學(xué)成分。優(yōu)選地，將浸漬器單元包含在濕井(wetwell)中，以控制通過廢水處理系統(tǒng)的廢物饋送速率。再優(yōu)選地，所述浸漬器單元包括另外的機械或化學(xué)設(shè)備，用于增強分離。例如化學(xué)凝固劑注射劑，用于增強固體去除和/或脫水級中的沉淀。優(yōu)選地，所述預(yù)處理步驟包括微過濾，用于最大化地去除固體物質(zhì)。優(yōu)選地，所述預(yù)處理步驟導(dǎo)致所產(chǎn)生的排放流中的生物需氧量("BOD")、化學(xué)需氧量("COD")、氮和磷濃度的最小化。再優(yōu)選地，BOD、氮和磷的濃度分別不超過10、10和lmg/L。再優(yōu)選地，通過使用如化學(xué)氧化、離子交換、反滲透(reverseosmosis)或碳過濾之類的技術(shù)來進(jìn)一步減小BOD、COD、氮和磷的濃度。優(yōu)選地，通過使用集成的隔離消毒器和水暖單元來實現(xiàn)對由預(yù)處理步驟產(chǎn)生的排放流的消毒。優(yōu)選地，將集成的消毒器和水暖單元維持在至少約70°C的溫度。再優(yōu)選地，排放流在集成的消毒器和水暖單元中的駐留時間至少約為30分鐘。優(yōu)選地，排放流通過消毒系統(tǒng)的循環(huán)由SCADA系統(tǒng)控制。優(yōu)選地，所述水凈化單元包括納濾、反滲透、活性炭過濾和化學(xué)消毒中的任意一項或多項。水在所述凈化單元中的保持時間取決于所利用的物理和/或化學(xué)過程，并且，可能需要相應(yīng)地調(diào)整所述凈化單元的大小，以提供一定的容積。優(yōu)選地，將從所述凈化流出的流導(dǎo)回所述污泥干燥和燃燒單元。優(yōu)選地，從所述水凈化單元流出的水與來自主要水源的水具有相同的質(zhì)量。再優(yōu)選地，在需要冷卻的情況下，使凈化后的水通過熱交換器。按照這種方式，可以在廢水處理系統(tǒng)內(nèi)保持來自熱交換器的廢棄能量，以用在別處。優(yōu)選地，在廢水經(jīng)過廢水處理系統(tǒng)的處理之后，將處理后的廢水再循環(huán)至所述裝備以進(jìn)行重用。優(yōu)選地，至少一條經(jīng)過處理的廢水流經(jīng)由所述水暖單元返回所述裝備。再優(yōu)選地，將來自熱交換器的廢棄能量引導(dǎo)至進(jìn)入水加熱單元的經(jīng)過處理的廢水?？蛇x地，可以使用來自熱交換器的廢棄能量來對流入脫水單元的廢物進(jìn)行預(yù)加熱，以提高相分離的效率。優(yōu)選地，由主要水源來補充再循環(huán)的廢水流。優(yōu)選地，將廢水處理系統(tǒng)中的污泥干燥和燃燒單元的廢氣排放與發(fā)電機的排放相結(jié)合。優(yōu)選地，使用SCADA系統(tǒng)來監(jiān)控和管理廢氣排放溫度。再優(yōu)選地，在排放水平超過本地排放控制限制的情況下，采用排放控制后處理技術(shù)使污染最小化。優(yōu)選地，使用來自所述電源的廢棄能量對任何生物活性材料進(jìn)行消毒和去活(deactivate)。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種利用來自電源的廢棄能量的方法，所述方法包括以下步驟將來自所述電源的廢棄能量引導(dǎo)至廢水處理系統(tǒng)，在所述廢水處理系統(tǒng)中，至少部分利用所述廢棄能量來處理廢水，并且，所產(chǎn)生的處理后的廢水流返回以進(jìn)行重用。所述電源和廢水處理系統(tǒng)可以如上所述。下面參照本發(fā)明的一個實施例和附圖，僅以示例方式來描述本發(fā)明，附圖中圖1是本發(fā)明的集成公用系統(tǒng)的流程圖。具體實施例方式12為了說明集成公用系統(tǒng)中所要采用的廢水處理方法的性能，使用來自大城市污水處理廠的主要排放物，以實驗室規(guī)模來評估多種處理過程。處理方法包括微過濾、化學(xué)氧化、反滲透和顆?；钚蕴课?。首先通過商用微過濾筒(micro-filtrationcartridge)對來自污水處理廠的主要排放物進(jìn)行過濾(5微米，因此使用0.5微米筒)。以60分鐘保持時間，使用完全混合反應(yīng)器，采用過氧化氫，對微過濾之后、繼而被加熱至45V的排放物進(jìn)行化學(xué)氧化?；诨瘜W(xué)需氧量，以化學(xué)計量添加速率的1.5倍來添加過氧化物。然后，將化學(xué)氧化后的排放物通過商用RO(反滲透)過濾筒，最后以60分鐘保持時間，使RO排放物與10g/L劑量率(doesmte)的商用顆?；钚蕴?GAC)接觸。針對生化需氧量(BOD)、總懸浮固體(TSS)、總氮量(TN)、總凱氏氮量(TKN)和總氧化氮量(NOt)來對所有樣本進(jìn)行分析。以下表l示出了該測試工作的結(jié)果。表l測試結(jié)果(均以mg/L為肩險)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>這些結(jié)果清晰地表明了該處理操作的效用，即產(chǎn)生適于作為家用非飲用水源予以重用的排放物。處理后的排放物完全清澈無色，實質(zhì)上看上去像是商用的可飲用水。圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的集成公用系統(tǒng)10的流程圖。電源12(例如內(nèi)燃機或燃料電池)為裝備產(chǎn)生電力，并產(chǎn)生廢棄熱能14形式的廢棄能量作為副產(chǎn)物。電源12使用燃料源13，燃料源13包括適于發(fā)動機設(shè)備和運行周期(operatingcycle)的任何化學(xué)能量介質(zhì)。期望利用生物燃料來減小溫室氣體排放。電源12還裝配有電能存儲設(shè)備16(例如電池)，并與補充替代電源18(例如太陽能電池板或風(fēng)力發(fā)電機)耦合，以最小化電源12所需的燃料消耗和操作時間，并減小對環(huán)境的影響。電源12可以被設(shè)計為根據(jù)預(yù)期使用該電源的國家來傳送所需電壓和期望頻率。然后，將廢棄熱能14從電源12導(dǎo)流至廢水處理系統(tǒng)20。在需要專門為廢水處理系統(tǒng)20產(chǎn)生廢棄熱能14的情況下，還能夠在零發(fā)電機負(fù)荷下操作電源12。將來自裝備22的廢水和物質(zhì)轉(zhuǎn)向至濕井23，濕井23包括浸漬單元24，在浸漬單元24中，首先將廢棄物質(zhì)通過粗篩選器，以通過機械方式將任何粗大固體濾除。所述粗大固體可以包括有機固體和非有機固體。然后，使通過篩選器的有機廢棄物質(zhì)均勻，并將其引導(dǎo)至脫水單元26，在脫水單元26中將廢料分離為水相28和污泥相30。浸漬器單元24可以裝配有機械或化學(xué)設(shè)備，以增強脫水單元26中的分離，例如添加化學(xué)凝固劑以增強沉淀。濕井23用作存儲容器，并且對濕井23的大小進(jìn)行設(shè)置以控制流入廢水處理系統(tǒng)的廢水饋送速率。例如，假定家用水消耗為900L/天，均衡容器23的容積應(yīng)當(dāng)約為250L。在增稠單元32中對污泥相30進(jìn)行增稠，使得最終的固體含量至少約為8%。將從增稠單元32輸出的污泥轉(zhuǎn)移至污泥干燥和燃燒單元36。污泥燃燒單元36利用來自電源12的廢棄熱能14對污泥材料進(jìn)行干燥、燒灼并最終焚化。如果需要，由來自燃料源13的輔助燃料的燃燒產(chǎn)生補充熱量。所產(chǎn)生的無菌灰渣38直接作為廢物處理，或在曰常維護(hù)中進(jìn)行采集。無菌灰渣38可能含有有益的無機元素(如磷或鉀)，因此可以用作肥料，從而實現(xiàn)對最終廢棄產(chǎn)物中任何潛在化學(xué)價值的重用。廢棄排放40包括來自電源12和污泥燃燒單元36的組合排氣。當(dāng)電源工作時，理想地，以批處理模式來執(zhí)行對污泥相30和水相28的處理。利用廢棄熱能14對污泥相30和/或水相28進(jìn)行處理，最終對任何存在的生物活性材料進(jìn)行消毒和去活。將在沉淀器單元26中產(chǎn)生的水相28轉(zhuǎn)移至收集容器41，以調(diào)節(jié)下游批處理流速率。然后，對水相28執(zhí)行預(yù)處理步驟42(例如微過濾)，產(chǎn)生排放流44和次污泥相34。這里的目的是，最小化固體含量，并最小化BOD、氮和磷濃度，理想地，BOD、氮和磷濃度分別不超過10mg/L、10mg/L和lmg/L。將次污泥相34再循環(huán)回脫水單元26。將排放流44通過消毒單元46轉(zhuǎn)向，在消毒單元46中再次利用廢棄熱能14。消毒單元46依次包括集成的隔離消毒器48和水暖單元50。廢棄熱能14在至少約30分鐘的駐留時間內(nèi)將消毒單元的溫度維持在70。C或更高。然后，經(jīng)消毒的排放流52繼續(xù)通過水凈化單元54，水凈化單元54使用多種技術(shù)(如納濾、反滲透、活性炭過濾和化學(xué)消毒)中的一種或多種。流出的流55將任何剩余污水引導(dǎo)回污泥干燥和燃燒單元36，在污泥干燥和燃燒單元36中將剩余污水轉(zhuǎn)換為蒸汽，并與灰燼38和廢氣排放40—同釋放?？梢韵氲?，水在凈化單元中的保持時間取決于所利用的物理和/或化學(xué)過程，并且，可能需要相應(yīng)地調(diào)整所述凈化單元的大小，以提供一定的容積。凈化單元54的產(chǎn)物被稱為"白水"56。白水被描述為適于重用的水(質(zhì)量高達(dá)可以飲用的質(zhì)量)，如從主要水源58(例如雨水、水車運送的水或來自網(wǎng)狀供應(yīng)連接的水)汲取的水。將白水56直接或經(jīng)由水暖單元50再循環(huán)至裝備22。也可以將來自主要水源58的水饋送至白水流56，以補償在廢水處理系統(tǒng)20中發(fā)生的任何損失。在熱交換器60仍保留有一些來自消毒單元46的廢棄熱能14的情況下，在將白水56引導(dǎo)回裝備之前，可能還需要將其通過熱交換器60。熱交換器60將廢棄熱能14引導(dǎo)至進(jìn)入水暖單元50的白水56?？蛇x地，熱交換器60可以將廢棄熱能14引導(dǎo)至進(jìn)入沉淀器單元26的廢料，以提高狀態(tài)分離的效率。將主要水源58保持為分離的線路，以在裝備22中直接使用。然而，當(dāng)主要水源58不符合飲用標(biāo)準(zhǔn)時，在將其引導(dǎo)至裝備22之前，可以將其引導(dǎo)至廢水處理系統(tǒng)20以在其中進(jìn)行處理?？梢韵氲剑梢允褂糜嬎銠C化的系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集("SCADA")系統(tǒng)來控制和調(diào)節(jié)該集成公用系統(tǒng)。該SCADA系統(tǒng)也可以通過遙測方式鏈接至服務(wù)支持功能，以進(jìn)行性能、可靠性和故障診斷的遠(yuǎn)程監(jiān)控。該系統(tǒng)還將監(jiān)控和記錄因使用生物燃料而產(chǎn)生的碳信用額(carboncredit)。在電源12是內(nèi)燃機的情況下，所述電源可以包括例如柴油循環(huán)、奧托循環(huán)往復(fù)式發(fā)動機、斯特林循環(huán)或小型燃?xì)鉁u輪中的任何一個或多個。可以預(yù)見，在可行情況下，電源可以使用100%的生物燃料或氫，從而消除來自該集成公用系統(tǒng)的溫室氣體排放。在使用非揮發(fā)性燃料(如柴油機或生物柴油機)的情況下，可以想到，可以在該集成公用系統(tǒng)中包括燃料容器(fueltank)?？梢詫⒃撊剂先萜魈峁樾纬杉晒孟到y(tǒng)的一個壁層的厚板狀容器?？梢韵氲?，當(dāng)使用遠(yuǎn)程燃料容器時，該模塊內(nèi)的總體環(huán)境溫度可以有利于防止柴油機或生物柴油機在極端寒冷的條件下遇到的冷流(coldflow)問題。還可以想到，可以對電源12進(jìn)行水冷或液體冷卻，所述冷卻液流(coolantflow)提供了一種用于將廢棄熱能14導(dǎo)流至廢水處理系統(tǒng)20的額外或可選方法。還可以預(yù)見，在用于建筑或裝備的供暖系統(tǒng)中使用來自電源12的廢棄熱能14。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在峰值需求時段期間，可以使用輔助電源來提供附加的加熱和/或電能。可以使用多種方法(例如用于增強相分離的機械螺旋壓榨機、沉淀器和增稠器、澄清器、潷析離心機和/或化學(xué)制品添加)來實現(xiàn)脫水。一般地，通過使用以下技術(shù)來實現(xiàn)對經(jīng)過消毒的排放物流52中的BOD、COD、氮和磷的處理，所述技術(shù)包括但不限于化學(xué)氧化、離子交換、反滲透和碳過濾。還可以將分離的固體焚化器附加至或結(jié)合在污泥燃燒單元36中，以對在浸漬器單元24中篩選出的固體和/或通常通過垃圾回收進(jìn)行處理的其他有機廢料進(jìn)行焚化和/或消毒?？梢詫U氣排放40應(yīng)用后處理技術(shù)(例如催化氧化、選擇性催化16還原、微粒過濾(particulatefiltration)、廢氣洗滌)。盡管可以設(shè)想污染自然相當(dāng)?shù)?，但是每種處理技術(shù)應(yīng)當(dāng)有助于使污染最小化?？梢允褂眯L(fēng)分離、靜電沉淀或微粒過濾中的任意一種，將由焚化和/或燃燒產(chǎn)生無機灰渣從廢氣排放40中分離。由于其無菌和惰性特性，可以直接處理無機灰渣，或在任何日常維護(hù)過程期間對其進(jìn)行采集去除，并且可以將其用作例如肥料?？梢韵氲?，該集成公用系統(tǒng)的使用可以采取"現(xiàn)場特定(sitespecific)"系統(tǒng)的形式，使裝備能夠保持獨立于任何網(wǎng)狀公用服務(wù)，節(jié)約水耗，并可以避免將任何有害污染物(包括溫室氣體和生物活性污染物)排放到環(huán)境中。由于大量廢水被再循環(huán)的緣故，可以將一個地點的水的凈消耗減小多達(dá)90%。此外，由于僅僅按需產(chǎn)生電能和熱能，并且有益地使用所有能量流，因此總體能量效率得到最大化，獲得潛在地90%以上的效率。可以預(yù)期，本發(fā)明的集成公用系統(tǒng)將有助于將碳信用額監(jiān)控并記錄至適于碳交易(carbontming)的責(zé)任水平。該"實時"監(jiān)控將便于對能量消耗和所實現(xiàn)的更高能量效率的實踐進(jìn)行定期檢査。由此，可以預(yù)期，可以顯著減小裝備的總體碳足跡(carbonfootprint)。作為一種現(xiàn)場設(shè)施(獨立于大型網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)公用服務(wù))，可以想到，該集成公用系統(tǒng)將提供防范基礎(chǔ)設(shè)施癱瘓的安全性。此外，由于直接對該集成公用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，將自動通過信號指示任何故障跡象，并且如果需要，可以派遣服務(wù)支持。此外，設(shè)計和組件的性質(zhì)應(yīng)當(dāng)允許立即進(jìn)行現(xiàn)場替換。被替換的項目應(yīng)當(dāng)能夠被調(diào)動至集中式設(shè)施，以進(jìn)行修復(fù)和重用。由于不需要與大型網(wǎng)狀公用系統(tǒng)的任何連接，可以預(yù)期該集成公用系統(tǒng)的安裝將更加經(jīng)濟(jì)有效，并極大簡化。此外，顯著減小了化糞系統(tǒng)排放的排放物通常所需的土地面積。集成公用系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢被認(rèn)為是系統(tǒng)中熱和化學(xué)能量的再循環(huán)，以及將裝備所產(chǎn)生的基本上所有的有機廢物流進(jìn)行消毒、將生物活性材料去活、以及安全地將所產(chǎn)生的材料重用為例如肥料的能力。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的修改和變化落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種集成公用系統(tǒng)，包括i)電源；以及ii)廢水處理系統(tǒng)，其中，在所述廢水處理系統(tǒng)中利用來自所述電源的廢棄能量。2.如權(quán)利要求1所述的集成公用系統(tǒng)，其中，除主要水源之外，所述廢水處理系統(tǒng)還可以是用于重用的回收水。3.如權(quán)利要求1或2所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述電源包括釋放廢棄能量作為副產(chǎn)物的任何發(fā)電設(shè)備。4.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，對所述電源進(jìn)行液體冷卻，并在所述廢水處理系統(tǒng)中使用所述液體的廢棄能量。5.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述電源還包括能量存儲設(shè)備。6.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述電源與建筑或裝備的供暖系統(tǒng)耦合。7.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述電源、廢水處理和能量再循環(huán)系統(tǒng)的集成操作由計算機化的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集"SCADA"系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。8.如權(quán)利要求7所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述SCADA系統(tǒng)通過遙測被鏈接至集中式服務(wù)支持功能以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。9.如權(quán)利要求2至8所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述主要水源符合可飲用標(biāo)準(zhǔn)。10.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述廢水處理系統(tǒng)包括浸漬器單元；脫水單元，用于將水相與污泥/固相分離；增稠單元，用于最大化污泥相中的固體含量；污泥干燥和燃燒單元；水消毒單元，用于處理來自所述脫水單元的水相；以及水凈化單元。11.如權(quán)利要求IO所述的集成公用系統(tǒng)，其中，在所述消毒單元之前，對來自所述脫水單元的水相執(zhí)行預(yù)處理步驟，以通過在所述預(yù)處理步驟中使用化學(xué)氧化、反滲透、離子交換或碳過濾中的任何一種或多種來最小化固體、生物需氧量"BOD"、化學(xué)需氧量"COD"、氮和磷的濃度。12.如權(quán)利要求11所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述預(yù)處理步驟優(yōu)選地包括微過濾。13.如權(quán)利要求10至12中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述脫水單元包括機械螺旋壓榨機、澄清器、潷析離心機、沉淀器和增稠器和/或化學(xué)制品添加中的任何一個或多個，用于增強相分離。14.如權(quán)利要求10至13中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述增稠步驟所產(chǎn)生的污泥的固體含量至少約為8%。15.如權(quán)利要求10至14中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，將分離的固體焚化器附加至或結(jié)合在所述污泥燃燒中。16.如權(quán)利要求11至15中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，BOD、氮和磷的濃度分別不超過10、10和lmg/L。17.如權(quán)利要求11至16中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，通過使用集成的隔離消毒器和水暖單元來對由所述預(yù)處理步驟產(chǎn)生的排放流進(jìn)行消毒。18.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，使用來自所述電源的廢棄能量對任何生物活性材料進(jìn)行消毒和去活。19.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，使用來自所述電源的廢棄能量來進(jìn)行采暖。20.如權(quán)利要求10至19中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述水凈化單元包括納濾、反滲透、活性炭過濾和化學(xué)消毒中的任何一項或多項。21.如權(quán)利要求10至20中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，將從所述水凈化單元輸出的水通過熱交換器。22.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，將所述廢水處理系統(tǒng)輸出的水再循環(huán)至所述裝備。23.如之前任一權(quán)利要求所述的集成公用系統(tǒng)，其中，所述廢水處理系統(tǒng)輸出的至少一條水流經(jīng)由所述水暖單元再循環(huán)至所述裝備。24.如權(quán)利要求21至23中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，使用來自所述熱交換器的廢棄能量來對流入所述脫水單元的廢物進(jìn)行預(yù)加熱。25.如權(quán)利要求10至24中任一項所述的集成公用系統(tǒng)，其中，將來自所述污泥干燥和燃燒單元的廢氣排放與來自所述電源的排放相幺士入^口口o26.—種利用來自電源的廢棄能量的方法，所述方法包括以下步驟將來自所述電源的廢棄能量引導(dǎo)至廢水處理系統(tǒng)，在所述廢水處理系統(tǒng)中，至少部分利用所述廢棄熱量來處理廢水，并且，所產(chǎn)生的經(jīng)過處理的廢水流返回以供使用。27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述電源和廢水處理系統(tǒng)可以如權(quán)利要求1至24所述。28.—種集成公用系統(tǒng)，實質(zhì)上如以上參照圖l所述。29.—種在廢水處理系統(tǒng)中利用來自電源的廢棄能量的方法，實質(zhì)上如以上參照圖l所述。全文摘要本發(fā)明提供了一種集成公用系統(tǒng)(10)，包括i)電源(12)；以及ii)廢水處理系統(tǒng)(20)，其中，在廢水處理系統(tǒng)(20)中利用來自電源(12)的廢棄能量。文檔編號C02F1/00GK101528608SQ200780037683公開日2009年9月9日申請日期2007年10月8日優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日發(fā)明者伊恩·蒙克里夫,特雷弗·雷德弗斯·布萊德申請人:伊恩·蒙克里夫