專利名稱：廢水分配處理裝置和方法
技術領域：
本發明通常涉及一種廢水處理裝置和方法，以便管理住宅和商業樓；本發明尤其涉及一種處理來自各住宅和商業點有機廢水的裝置和方法，對這種處理裝置和方法進行遠距離監視和程控，并遠距離監控其他事件，如現場的安全條件和實際做法，以及從一個地方向另一個地方傳遞其他信息。
發明的
背景技術：
由于商業區和住宅區的發展而增加的負荷，使許多地區市政廢水處理場的運行都在過度進行。此外，遷移到沒有鋪設下水道地區的人口和工業，會產生許多污水和廢水處置問題，這些問題用傳統的土地吸收方法是無法解決的。家庭排放的未經處理的廢水也同樣會導致許多環境問題。排放含有潛在致病微生物的廢水會危害公眾的健康。污水中的有機物是各種微生物如細菌的食物源，它利用氧來分解有機物。因此高的有機物濃度會導致水域的溶解氧枯竭，以致于魚和其他水生生物不能存活。
為了保護環境和公眾健康，需要對污水進行處理。處理家庭廢水的兩種傳統裝置是帶中心處理裝置的污水收集系統，和帶有吸收區的專用厭氧處理槽。然而，許多郊區人口密度低，鋪設下水道的費用對平均郊區住戶來說太昂貴。在迅速增長的郊區和其他地區，通過增加現有污水處理裝置的容量，不可能總跟得上發展的步伐。還有下列問題，如許多地區土壤深度淺、陡坡、地下水液位高、和土壤不滲透，使厭氧處理槽的吸收區失效。在美國許多開發郊區都禁止對新建住宅使用傳統的厭氧處理槽吸收區技術。然而，一些市政當局已經宣布了暫停頒發住宅樓許可證，或者只將這種許可證頒發給各個規模超過平方英尺最小值的地區，因為現有的中心污水處理裝置已經在或接近其容量運行了。完全拒絕頒發住宅建筑許可證，或只將這些許可證頒發給較大地區，會增加現有住宅的價格，或在這種限制地區引起新住房價格的上揚，這種限制是由于居住區缺乏廢水處理設施和使用傳統厭氧處理槽的局限而引起的。
發明的簡要描述一般說來，用當地的各個小型污水處理裝置處理來自住宅或其他區域的有機污水，而不是用將每一地區的處理裝置連接成常規的厭氧處理池，或從該地區到中心處理場鋪設下水道管線。由此市政當局作為頒發建筑許可證的條件，要求每一個建好的住宅在一個特殊部分或其它位置必須配備有單個小型污水處理裝置，該裝置要適于處理從住宅排出的廢水，而不是設置集中污水處理設施，處理來自所有住宅廢水的，也不要求建筑商或開發商鋪設從每一住宅或其它場所到中心處理設施的普通下水道管線。在這種情況下，可以預見，代替傳統的排污費，市政當局將對產權擁有者定期征收費用，征收的費用包括各個小型裝置的維護費用。通過減少市政下水道，本發明還可以避免在暴雨劇增時，暴雨污水溢流到常規市政下水道而引起的環境問題。
本發明的小型污水處理裝置可用微處理器控制的，該小型裝置最好與中央設施有通信聯系，以報告與該小型裝置有關的故障或其它異常情況。這種聯系能力還便于中央設施對微處理器再編程控制，在合適的與微處理器相連的傳感器的幫助下，報告現場的其它情況如干擾或煙霧，在各個現場和中央設施之間或以外，雙向傳輸其它信息。
在本發明的小型污水處理裝置現場，來自住宅或其它廢水源的有機廢水在現場流入初級沉淀池，并從該池溢流到中間池。廢水連續地流入中間池，在該池中對廢水進行主要的好氧處理，并分批轉移到好氧-澄清池，在好氧-澄清池對分批輸送的廢水進一步進行好氧和澄清處理。在分批輸送的廢水澄清期間，污泥沉淀到好氧-澄清池的底部，在污泥上面留下了上清液。將上清液定期從好氧-澄清池中排走，要么分散處置掉，要么進行消毒，殺死上清液中任何可能存在的的細菌。對從好氧-澄清池排走的上清液進行或不進行進一步的消毒處理都可以通過排水區處置掉，或用于灌溉。
根據本發明，在對批量廢水進行好氧處理和澄清階段，不使廢水進入好氧-澄清池，除非中間池的水快溢流了。因此，在該池中廢水是以批量方式進行處理的，這樣可對處理過程實施較好的控制，并確保從好氧-澄清池流出的出水具有良好的水質。在澄清階段，分幾次將沉淀到好氧-澄清池底部的污泥迅速回流到中間池，幫助在中間池中形成合適的微生物群落，還可以在好氧-澄清池中防止發生反硝化。定期將預定量的污泥從中間池中除去，維持該過程有需要的固體停留時間(SRT)或污泥齡。本系統在計算機的控制下，可自動完成污泥排放，以及其它監測和控制，免去了住宅主人日常監視污水處理裝置的責任。
本系統的進水最好首先進入初級沉淀池，在該池中包括沙粒在內的可沉降固體迅速沉淀，泡沫和可飄浮物質留在水中。在沉淀池中對原污水還發生了某種程度上的好氧和生物處理。從初級沉淀池流出的液體在重力的作用下連續流入第二池或中間池。因此，本系統以連續混合和間歇模式運行，在連續模式中進行廢水的沉淀和初級好氧處理，在間歇處理模式中，對來自好氧-澄清池的上清液進行任意消毒處理，以改進系統的控制。
下面更具體地描述，本發明在沉淀池中接收進水如原污水，在該池中可迅速沉淀的固體沉淀出來。因此，沉淀池可除去大量的原污水中的懸浮固體。來自沉淀池的溢流水最好在重力的作用下流入中間池，排水管的入口最好位于沉淀池的最高液位。在沉淀池中使用緩沖板和堰，以防止任何固體或飄浮物進入中間池。來自沉淀池的出水最好連續流入中間池，在本系統中它用作廢水第一曝氣池。可通過定期從該池中排放廢水并將排放的水回流到該池中，實現對中間池廢水的適當混合和攪拌。對中間池的廢水進行曝氣，直到廢水在該池內達到預定的上操作液位。最好控制中間池的曝氣周期，以達到從廢水中去除硝酸鹽的目的。當中間池到達預定的液位時，程控控制器啟動泵，并打開某個閥，開始將中間池的廢水轉移到第三池，如曝氣-澄清池。監測曝氣-澄清池中的液位，當曝氣-澄清池水滿時，控制器停止向曝氣-澄清池輸送廢水。
曝氣-澄清池對泵送到該池中的廢水進行第二階段的曝氣，并對廢水進行間歇澄清。一旦曝氣-澄清池接收了預定量的廢水，則在第二階段的曝氣和澄清過程中不再向該池進水。
當從中間池將批量廢水轉移到曝氣-澄清池時，通過向該池中輸送空氣而對批量廢水進行曝氣。可加熱中間池和曝氣-澄清池中的廢水，尤其是在冬季，以將生物反應維持在最佳速率。在對曝氣-澄清池中的廢水進行預定時間的曝氣后，停止曝氣，并使廢水靜置一段時間，使泡沫分離出來，飄浮到該池的表面。此時，除去曝氣-澄清池液面的泡沫。
在從曝氣-澄清池液面除去泡沫之后，對留在曝氣-澄清池中的廢水澄清一段時間。最好分幾個階段進行澄清，以更有效地分離微生物，為了將污泥回流到中間池，使曝氣-澄清池中形成的污泥適當增稠。在第一運行階段，對曝氣-澄清池中的批量廢水進行一段時間的曝氣，然后靜置一段時間。靜置時間使曝氣-澄清池內經過好氧處理形成的污泥沉淀并在該池的底部增稠。當沉淀時間結束時，將沉淀污泥上部的上層液體從曝氣-澄清池排走。最好將上層液體從曝氣-澄清池液體的頂部排走，以避免液體下面沉淀污泥的干擾。在排走預定量的上清液后，將沉淀在曝氣-澄清池底部的污泥從該池轉移到中間池。迅速移走污泥可防止反硝化。根據本系統的情況，可排走一部分污泥，也就是說，此時，從系統中除去。從系統中排放某些污泥的決定是由設定在程序控制器中的參數確定的，以便自動地排放污泥，無需操作者的干擾。最好通過噴射該池中的上清液對曝氣-澄清池的內壁進行沖洗，防止污泥風干并積累在池壁上。由此將積累的污泥回流到曝氣-澄清池中的液體中，以便沉淀并最終從該池中除去。
一旦曝氣-澄清池底部的某些污泥從該池中除去，即結束了這一澄清階段。現在開始了第二階段的澄清，第二階段的澄清過程與剛才所述第一階段的澄清過程相似。使曝氣-澄清池中的廢水再次沒有干擾地沉淀預定的時間，在該池內使污泥沉淀并增稠。當預定時間結束時，最好從該池液體的上表面除去另部分上層液體。在排走上層液體之后，通過噴射水再次沖洗池的內壁，從該池的底部除去另一部分污泥，并將它轉移到中間池或從系統中排走。在如下所述的本發明的最佳實施例中，第三階段澄清在第二階段之后。第三階段的澄清在性質上與第二階段相同，通過除去上層液體使廢水進一步澄清，使污泥從曝氣-澄清池的廢水中沉淀出來并增稠。
在從最后澄清階段的曝氣-澄清池轉移污泥之后，最好在該池中保留少量的上清液。保留的液體使與系統相連的泵保持啟動狀態，并再次通過在池的內壁上噴射上清液，沖洗曝氣-澄清池的池壁。從池壁上除掉的碎屑將飄浮在轉移到曝氣-澄清池的下一批廢水的表面，并按如上辦法從液體中除去。
在每一個澄清周期的最后階段，也最好沖洗中間池。沖洗最好包括將液體直接噴射到中間池的底部，幫助混合該池中的微生物，并使這些微生物保持懸浮狀態。還要通過定期噴射的液體，對中間池的內壁進行清洗，防止污泥在池壁上風干，并將積累的污泥回流到池中的液體里。
如上所述，在間歇澄清結束后緊接的清洗曝氣-澄清池之后，該池準備好接收來自中間池的另一批廢水，進行曝氣和澄清。當中間池的廢水液位再次達到如上所述的滿液位時，轉移下一批廢水。
在大多數情況下，從曝氣-澄清池排走的上清液足夠借助于傳統的排水區或其它地下分散技術在地下處置掉。另一方面，排走的上清液可以用于地下灌溉系統，由此重新利用這些水灌溉草坪和花園。
本系統還可以對來自曝氣-澄清池的上清液進行任意處理，完全從液體中除去細菌。在第四池如消毒池中進行任意的消毒，將上清液從曝氣-澄清池輸送到該池中。在從曝氣-澄清池向消毒池轉移廢水的過程中，使上清液與消毒劑相混合。一種合適的消毒劑是氯化合物，它可殺死留在上清液中的多數細菌。在消毒池內為上清液與消毒劑接觸提供適當的接觸時間，將壓縮空氣引入該池，以使上清液與消毒劑溶液相混合。然后從該池排走消毒后的水，可用于地下灌溉或其它用途。
由此，本發明的一個目的是提供一種改進的廢水處理裝置和方法。
本發明的另一個目的是提供一種改進的處理有機廢物的裝置和方法。
本發明的再一個目的是提供一種改進的用于處理來自各個場所廢水的裝置和方法。
本發明的再一個目的是提供一種改進的處理來自各個家庭或小住宅群廢水的裝置和方法。
本發明的再一個目的是提供一種在程序控制下運行的廢水處理裝置和方法，無需操作者的干預。
本發明的再一個目的是提供一種適于各個住宅的廢水處理裝置和方法，此外還要至少部分地間隙運行，以便改進廢水凈化過程的控制。
本發明的再一個目的是提供一種廢水處理裝置和方法，根據它們的獨特要求，通過對現場系統的遠程程序控制，能夠使該裝置和方法高效率地運行。
本發明的再一個目的是提供一種所述的和能夠通過兼容數據線接收或傳送其它信息的系統。
通過下列對最佳實施例的詳細討論，將會更清楚本發明的上述和其它目的和優點。
附圖的簡要說明

圖1是說明在本發明的好氧生物處理過程中微生物生長方式的曲線圖。
圖2是說明在本發明的好氧生物處理過程中，有機物新陳代謝速率與食物-微生物(F/M)比例函數關系的曲線圖。
圖3是根據本發明一個優選實施例的污水處理裝置的流程圖。
圖4是圖3所示裝置的程序控制器的方框圖。
圖5A是展示和說明該優選實施例中使用的中間池結構的部分拆開的視圖。
圖5B是展示和說明該優選實施例中使用的曝氣澄清池結構的部分拆開的視圖。
圖6是中間池和曝氣/澄清池使用的一個曝氣器的放大圖。
圖7是中間池和曝氣/澄清池使用的一個噴嘴的放大圖。
圖8是中間池和曝氣/澄清池使用的一個內部混合器的放大圖。
圖9是曝氣/澄清池中浮體的視圖。
圖10是沿圖9中10-10線的剖面圖。
圖11A和11B是該實施例運行狀況的流程圖。
圖12是根據該優選實施例改進的污水處理裝置的部分流程圖。
圖13是圖12改進實施例運行情況的流程圖。
圖14是另一種改進的視圖，它既有一個滴水澆水池，又有一個分散來自圖12實施例的處理后廢水的排水區。
圖15A和15B是表示用于在本系統內部或外部自動報告故障的改進的運行程序的流程圖。
圖16A和16B是用于接收圖15A和15B運行程序所報告故障的中央單元的運行流程圖。
圖17是顯示用于自動系統控制的圖4所示程序控制器改進的方框圖。
圖18A-18C是根據圖17的自動程序控制單元運行的方框圖。
圖19是根據本發明的一個優選實施例，信息交換裝置的擴展系統的方框圖。
最佳實施例的詳細描述生物處理是廢水處理過程中最重要的步驟，對這種處理方法的簡單討論有助于理解本發明的裝置和方法。由于家庭廢水中含有大量不可沉淀的固體，因此通過對原廢水進行沉淀的物理處理只能去除大約35％的生化需氧量(BOD)。本系統與大多數市政廢水處理裝置一樣，采用好氧懸浮生長處理法。本發明采用的延時曝氣法可產生低BOD的高品質出水和懸浮固體。
在液態廢物中存在兩種類型的固體，有機固體和無機固體。生化處理不能分解和降解無機固體。而在大多數廢水中無機固體的含量是很少的。本發明采用的好氧生物處理法是現有的依靠混合生物培養以分解有機物的系統。因此，該污水處理系統必須使大量的細菌，也就是生物群落，生長并保持在懸浮液中，以便消耗有機廢物。在好氧條件下，將有機化合物氧化成最終產物二氧化碳和水。
非光合作用微生物的生長和存活取決于它們從有機廢水物質的新陳代謝中獲取能量的能力。好氧過程使有機物質進行完全的新陳代謝和合成，最終導致微生物大量生長。該過程的第二個特征是對廢水中的氨進行硝化處理，并顯著地減少了致病有機物。
細菌生長方式的特征如圖1所示，其中劃出了以豎軸代表生物量濃度，以橫軸代表時間，兩者的函數曲線。在為適應新環境短暫的遲延之后，細菌通過二分裂進行繁殖，在培養介質中能存活的細胞與生物體的數量按指數規律增加。如圖1所示的指數生長期。在指數生長期，新陳代謝速度僅受微生物處理有機物能力的限制。
圖1所示的衰減生長期是由有機物的缺乏加劇而引起的。微生物繁殖速度降低，在這一期細菌的生長是微生物濃度和生長極限物質濃度兩者的函數。衰減生長期的后面是穩定期，其中生物體的濃度達到最大值，低濃度的剩余物質將生物體的生長速度大體限制在生物體中微生物的耗竭速度上。
在圖1所示的內源生長期，能存活的細菌競爭被處理廢水中的少量物質。于是細菌出現了饑餓現象，使得死亡率超過了繁殖率。因此，在細菌的內源生長期，溶液中生物量的濃度減少了。
本發明的廢水處理分三個階段初級沉淀或沉降、消耗有機物的生物好氧，以及從上清液中分離懸浮固體的澄清，上清液可通過排水區或其它方式處置掉。初級沉淀可去除原水中大約30-50％的懸浮固體。該步驟可去除粗大的固體如油脂、廢料、垃圾碎屑等等。通過沉淀進行的初級處理可減少由廢水中飄浮碎屑引起的問題。
好氧懸浮生長處理系統，如本發明的系統，必須使大量的細菌生長并保持懸浮狀態，以便消耗有機廢物。如圖1所示，盡管各個細菌生長迅速，但是將初始低濃度的細菌增加到足以迅速降解有機廢物的高水平，仍需要花一段時間。好氧懸浮生長系統的一般設計構思是固定停留時間(SRT)，它是細菌在系統中花費的平均時間。通常本發明系統的SRT值在20-100天。在上述范圍上限的SRT值運行會產生下列問題固體在系統中過渡積累，通常會引起好氧處理系統出水水質惡化。因此，最好經常排走過量的固體，根據預定的程序，本系統可無需操作者干預，便可完成排走固體的工作。
SRT值在延時曝氣過程中與微生物固體的數量有關，還與出水中固體的損失量及廢污泥中排走的過量固體的數量有關。微生物固體的量取決于曝氣池中懸浮固體的濃度，傳統曝氣過程中懸浮固體的濃度為1000-6000mg/l。標準活性污泥法采用鼓泡空氣擴散器，以產生適當的氧氣傳遞和深度混合。曝氣池中溶解氧的濃度應當超過2mg/l，以便保證高處理率和良好的沉降污泥。
氧氣傳遞效率用水中溶解氧量的百分數表示，它與氣態氧氣的使用量有關。空氣氣泡的氧傳遞速率是幾個因素的函數，該空氣氣泡是由曝氣池底板上的細小氣泡擴散器產生的，這些因素包括廢水的氧傳遞系數、廢水的氧飽和系數、和目前的氧濃度及飽和濃度。
在曝氣-澄清池中，廢水中有機物的新陳代謝導致系統中的微生物量增加。過量的微生物應當從系統中去除或排走，以便在曝氣-澄清池中維持適當的食物供給量與微生物量的平衡。該平衡稱作“食物與微生物比”(F/M)。在曝氣-澄清池中所維持的F/M比限定了延時曝氣系統的運行。圖2說明了F/M比是如何影響新陳代謝速率的。盡管期望在圖2所示的指數生長期有最大的有機物除去速率，但是，在這一期，微生物是分散生長，它們不能通過重力從溶液中沉淀出來。此外，溶液中還存在沒有去除的剩余未被消耗的有機物，它們會隨出水中流出。因此，在高F/M比條件下運行會導致低的BOD去除效率。
在低F/M比條件下，所有曝氣池中的新陳代謝活動都是內源的。在這一期，有機物的新陳代謝幾乎完成，微生物迅速絮凝，并通過重力從溶液中沉淀出來。最好在內源期運行，此時，可得到較高的BOD去除效率。
澄清定義為從處理后的出水中分離微生物。好氧懸浮生長處理系統應當在系統中保持大量的細菌，通常在澄清池中沉淀生物固體，使這些固體增稠，并將它們回流到曝氣池。澄清池的溢流速度與從澄清池的上清液中分離懸浮固體的能力有關；在本發明的實際實施例中，該值為200-400gal/天/ft2，其中ft2是澄清池的液面面積。如上所述，所有新陳代謝活動應當在內源期，也就是說，F/M比應當低，以使微生物能夠迅速絮凝并通過重力從溶液中沉淀出來。在內源期活性污泥呈現到良好沉降特性，使系統在希望的生長期運行，內源期BOD的去除效率高。本系統通過在曝氣-澄清池中對廢水進一步進行曝氣，可確保F/M比低。在達到希望低的F/M比以確保該池中有良好的沉降性能之后，可開始進行澄清處理。如下面將要描述的，該澄清過程最好包括幾個不連續的澄清階段，每一個澄清階段中，隨著上清液從曝氣-澄清池中排走，可從池中去除過量的污泥。
與澄清器有關的另一個重要參數是固體負荷。固體負荷與澄清池濃縮固體并準備把它們回流到曝氣池的能力有關。期望的固體負荷范圍為20-301b/天/ft2。在澄清池中，沉降污泥的停留時間過長會使污泥氣化和飄浮。在澄清過程開始時，泡沫和其它飄浮物不能從澄清池表面除去，這將極大地損壞出水的水質。
考慮到上述討論，本發明第一優選實施例的裝置如圖3所示。在該實施例中，以原污水形式的廢水作為進水輸送到地下沉淀池16中。在該沉淀池中，包括砂粒在內的可迅速沉降的固體沉降在池的底部，泡沫和飄浮物留在水中。在進水中，一些可好氧和生化處理的有機組分也自然出現在沉淀池中。沉淀池16通常可去除進入該池的原水中30-50％的懸浮固體。沉淀池16最好在池的頂部有一個隔板組件18，阻斷了進水管17到沉淀池和出水口19之間的筆直通道，沉淀池的溢流水通過重力沿出水管21從沉淀池流到中間池24中。如傳統厭氧處理槽那樣，出口19位于靠近沉淀池頂部的地方，以使沉淀池的溢流水在靠近頂部的地方構成廢水水面。
沉淀池16的出水管21在進水口25處進到中間池24中，該進水口最好靠近中間池的上端。出水管21應當向下地架設到進水口25，以使沉淀池16的出水在重力作業下流到中間池。從而使沉淀池的出水能連續流到中間池中，它起第一曝氣池的作用。在本發明一個最佳實施例中，中間池24有700加侖的容量，該系統最好以下述方式運行，以使中間池的液位在270-540加侖之間波動。給中間池設置160加侖的額外容量余量，以適應偶然峰值流量的需求。對中間池24中的廢水進行曝氣，直到液位到達預定的上操作液位(在本實施例中是540加侖)，隨后系統控制人員啟動泵28，將廢水從中間池24轉移到曝氣-澄清池30。當該池達到了預定的高液位，或中間池的一半是空的時，停止向曝氣-澄清池30輸送廢水。控制過程的操作細節，包括泵28的運行和這里所述的各種閥門將在下文描述。
圖5A和5B展示的是最佳實施例中使用的中間池24和曝氣-澄清池56的細節。通常每一個池相對于其縱軸都是圓柱形的，在頂部有一個入口26a，它通常被蓋26b關閉。池24和56被完全埋入地下，并最好用合適的塑料材料制成，重量較輕，便于運輸到安裝地點，并容易放置在地上。每一個池24和56的外表面都有多個模壓成的環形摺狀肋27，它能增加結構的剛度，還能幫助固定埋在土壤中的池，由此克服埋在濕土壤中或地下液位之下的池的天然浮力。每一個這樣的池還通過四個外部模壓成的垂直肋33加固，它從底部延伸到池的頂部，并截斷環形肋27，垂直肋能幫助池經受池上面土壤的重量。
為在中間池24中對廢水進行曝氣，可在中間池的底部安裝多個控制擴散管30。這些控制擴散管通過管線31與空氣源如空氣壓縮機32相連，并產生細小空氣氣泡的氣流，這些空氣氣泡從池的底部上升。廢水的溫度應當在最有利于細菌生長的溫度，由此使該池中廢水的好氧處理最佳。它需要許多布置區，在中間池24內容納電動浸沒式加熱器34，使廢水維持在最佳溫度。該加熱器最好是熱控的，它應當將廢水的溫度維持在70-90°F之間，使中間池中細菌的生長狀況最優。然而，盡管稍稍增加了系統總固體(TSS)含量，但容許降低運行溫度和相應地減少細菌生物活性的速率。因為池是埋在地下的，這些池中水的溫度幾乎不取決于氣候溫度的變化。
如圖3所述，空氣壓力傳感器36與空氣管31相連，監測空氣的壓力，空氣管31又與池24內的空氣擴散器30相連。如下所示，監測到的管31中的空氣壓力是池24內廢水液位的函數，因此用作該池的液位探測器。
在中間池34的底部除空氣擴散器30以外，該池還有一個位于靠近池頂部的噴頭38(見圖5A和圖7)，它通過閥SpIV有選擇地與泵28的出口39相連。噴頭38至少包括一個位于管41上的噴嘴40，管42穿過中間池24的頂部延伸，并通到閥SpIV。噴嘴40將高速液體噴射到池的內壁上，由此有效地沖刷池的內壁。
此外，在中間池24內，還有一個位于輸送管46內端的內部混合器45，該輸送管46與閥iIV相連，它本身又與泵28的出水管39相連。如圖8所示，內部混合器45以本專業普通技術人員公知的方式運行，當內部混合器吸取液體時，通過產生一個吸力，吸入內部混合器入口47周圍的液體。由此，內部混合器45排放一股包括部分吸入液體和部分穿過管46送入內部混合器液體的射流液體。可以買到用于本裝置中的這種內部混合器，例如，從加利福尼亞的Pardee Engineering of Berkeley買到。內部混合器45最好位于中間池24頂部之下的至少中間位置，并將它設置成向下地并與豎軸成銳角地向中間池的底部噴射一股液體，內部混合器的運行可對池中的廢水產生劇烈的混合作用，并沖刷池的底部。
中間池24還包括一個安裝在池頂部的抽吸管49，它的入口端靠近中間池的底部。抽吸管49通過閥oIV與泵28的入口50相連。
將中間池24內的一批液體有選擇地輸送到下述曝氣-澄清池56中。曝氣-澄清池的容量可小于中間池24的容量。在該最佳實施例中，曝氣-澄清池的容量為400加侖，液體表面面積為19.62ft2。
如圖5B所示，穿過位于池56內的內部混合器59(見圖3)，通過閥iAV和管線58，將液體輸送到曝氣-澄清池56。曝氣-澄清池56在其頂部也有一個噴頭57，該噴頭57通過閥SpAV與管線55相連。閥SpAv和iAV的入口端與泵28的出口39相連。噴頭57和曝氣-澄清池56內的內部混合器59在其種類、功能和在曝氣-澄清池內的安裝與中間池24中的噴嘴和內部混合器45是相同的。
空氣擴散器61安裝在曝氣-澄清池56的底部。如圖2所示，這些空氣擴散器接收來自空氣壓縮機62的空氣，并通過空氣壓力傳感器64監測空氣的壓力，與中間池24相同，與空氣擴散器61連通的空氣管65內維持的壓力是曝氣-澄清池56內液位的函數。最好曝氣-澄清池56還有一個浸沒式加熱器66，以將該池中的廢水溫度維持在最佳生物活性的溫度。
抽吸管68插入曝氣-澄清池56的頂部，其入口靠近池的底部。排水管68通過閥oAV有選擇地連接到泵28的入口50，以從曝氣-澄清池的底部排放污泥。
曝氣-澄清池內的表面液體由其內的飄浮撇渣器72有選擇地排走。如圖9所示，撇渣器72能飄浮，它能飄浮在池中的液面73上。一個柔性軟管74連接到撇渣器73的底部，并在曝氣-澄清池內部向下延伸，與從該池底部引出的出水管75相連。出水管75有選擇地通過閥oFltV與泵28的入口50相連。在系統運行期間，柔性軟管74容許飄浮撇渣器72隨著曝氣-澄清池中液位的上升和下降，停留在液面73上。倒V字形的軟管導桿76從池56的底部向上延伸，當撇渣器隨池內液位上升和下降時，強迫軟管74在一垂直平面上運動。如圖5B所示，軟管導桿76與縱軸成銳角地傾斜，以便當撇渣器上升和下降時，適應軟管74的自然運動路徑。池56最好包括一個支架77，它可以靠近軟管導桿76的一側，當池中的液體幾乎空了時，擋住撇渣器72。支架77將在池的底部之上在基本垂直的高度支撐撇渣器，給與撇渣器下方相連的軟管留出地方。
如圖5和6所示，撇渣器72是圓盤形的，并包括一個限定了一個內部飄浮腔78的圓頂狀罩80，該飄浮腔設置在槽79之上，并從槽的底部向上留出空間。飄浮腔78與軟管是同心的，如圖6所示，重塊81設置在飄浮腔的下部。選擇重塊81的重量、撇渣器72的剩余部分以及飄浮腔78的體積，使得隨著撇渣器72在液體中的浮動，槽79的外凸緣在曝氣-澄清池56內在液面73之下可短距離懸浮。例如，重塊81可以通過將混凝土倒入飄浮腔78的下部區域設置，由此為撇渣器提供足夠的重量，在內部混合器58運行產生紊流的過程中，使撇渣器在曝氣-澄清池內保持相對穩定狀態。
罩80和槽79相互隔開，以便在這些元件之間限定一個敞開區域84。在槽79和罩80的下側之間，以距中心管隔開一定的間隔設置有多個支柱83，它使飄浮腔與槽之間保持希望的垂直間隔。選擇與撇渣器飄浮體相混合的撇渣器72，使外凸緣82在曝氣-澄清池56內的液面以下保持小距離狀態(例如，大約1英寸)，使曝氣-澄清池56中的表面液體進入并落到撇渣器72的敞開區域84中。
柔性軟管74與撇渣器72下側的中心開口85相連。因此，柔性軟管74與撇渣器72內的敞開區域84連通，由此，通過打開閥oFltV啟動泵28，可將曝氣-澄清池56內的表層液體排走。
再次參見圖3，可以看出泵28的出口管39也有選擇地通過閥SV連接到污泥收集池90，或通過閥WV連接到排水區92。排水區可以是與采用埋在礫石床中的多孔管的傳統厭氧處理槽相關的普通地下排水區。或者另外采用瀝濾腔系統，如Inffiltration Systems，Inc.of Old Saybrook，Connecticut有售的瀝濾器。排水區的功能是將來自曝氣-澄清池56輸送到排水區的出水分散在土壤中。
污泥收集池90對輸送到該池中的污泥進行脫水，由此從包括曝氣-澄清池和中間池的系統中排走。污泥收集池相對比較小，其側壁和底部都是孔狀的。穿過管線91輸送到污泥硝化池90中的污泥在該池的頂部進入該池，最好通過管或噴嘴將進入的污泥引向池的四周，使污泥通過帶孔的池側壁和底部進行脫水。污泥收集池90位于地下，但是，它應當有從地上進入的入口，使房主人或服務人員能隨時打開該池，并取出脫水后的污泥用作肥料。
沉淀池16、中間池24和曝氣-澄清池56也可以安裝在地下，這些池不需要日常或定期維護。除這些池(污泥收集池90和排水區)以外，如圖3所示，本系統的所有其它組件最好都設置在地上，在地面上這些組件便于維護時接近。在一個最佳實施例中，泵28和流量探測器29、所有閥門，以及與中間池和曝氣-澄清池相連的空氣壓縮機和空氣壓力傳感器最好都安裝在一普通平板上，將它放置在靠近地下池的地面支撐座上。可移動的罩支撐在平板上，罩住閥門和其它系統運行元件，最好罩將上面組件隔離起來，防止寒冷氣候被凍壞。通過上述組件輸送的溫廢水在許多天氣可提供足夠的熱量，以防止包在隔離外殼內的組件被凍壞，但是若在特別寒冷的天氣里安裝處理系統，則需要在外殼內設置輔助加熱器。
本系統中包括的各種閥門、圖3所示的閥門和本文所述的其它閥門都是電動的，以使本系統無需操作者的干預，便可根據預定的程序控制自動地運行。為這一目的可使用電磁控制的閥門。然而，采用由步進電機驅動的旋轉閥元件的這種閥門有很高的可靠度。在任何情況下，都應當理解選擇本文所述的閥門和其它普通組件都不是本發明的關鍵。
圖4示出了本文所述裝置和方法的控制器95的方框圖。控制器95包括一個中心處理單元(CPN)96，它最好裝在信號電路板上。CPU通過總線97與裝有程序指令的存儲器插件98相連，以使系統根據下述運行步驟運行。界面99與總線97相連，從監測廢水處理裝置運行的各個探測器接收信號。這些探測器包括監測泵28出水量的流量探測器29(見圖3)，和在中間池和曝氣-澄清池中根據液位的空氣壓力傳感器36和64。界面99還將這些信號(如果需要)轉變成數字形式。界面99還可以接收來自溫度傳感器和其它入口傳感器的信號，如下面將要更詳細描述的，這些傳感器可以包括在本系統的實施例中。這些傳感器可以在系統內的一個或多個位置上監測運行條件，如水的濁度、pH值和溫度、閥門狀況、穿過過濾器或其它組件的壓力差、泵或空氣壓縮機發生了故障、或系統運行參數錯誤，以及鄰近灌溉區域或作為本發明一部分的其它水分散設備的土壤濕度。如下面將要詳細描述，還將遠程故障報告性能、監測選擇項以及家庭安全報告和其它參數都匯集在信號電路板上。為了最佳用途，控制器95的界面99還接收來自廢水處理系統組件的外部傳感器的信號，如圖4中的信號輸入總線103所示。
界面99還通過動力傳動器100與泵28和閥門相連。這些動力傳動器提供激發電機線圈以啟動泵28所需的較高電流，開啟閥門的步進電機或其它傳動裝置，以及與本發明系統有關的其它運行元件，并在程控CPU的控制下運行。在本發明最佳實施例中，CPU是采用在25MHz系統時鐘運行下的Intel386EX處理器設計得到的，但是，應當理解特殊處理器或時鐘速度的選擇不是本發明的主要方面。將處理器插件，以及裝有存儲器98和界面99的各個插件插入多槽底板。終端101通過一組連線102與CPU相連。除終端101以外的所有控制器組件最好都安裝在裝有泵、閥、和本系統其它地上組件的標準工作臺上。然而，終端101最好位于住宅或本發明廢水處理系統其它服務設施的內部，由此通過CPU探測到的任何故障或組件損壞都可以可聽見和可看見地顯示在終端上。
本專業普通技術人員都知道，控制器95還可以通過常規撥號電話線與自動發出的服務電話相連，相應所指示的故障或組件故障。一個任選界面口103與總線97相連，以便附加一個視頻探測器或外部計算機，如果需要，可以通過UART105使調制解調器與總線97相連，容許控制器初始化或用拔號電話線106用中心計算機接收電話。本系統的自動數據傳送和接收實施例的細節將在下文闡述。
現在討論上述污水處理裝置的最佳運行過程。參照圖11A和11B的流程圖，用圖來描述該運行過程。除非下列討論的上下文指出以外，下列討論假設新安裝的小型污水處理裝置是冷啟動。也就是說，初級沉淀池16中裝有水，中間池24裝有一半的水，曝氣-澄清池56幾乎是空的(裝有足夠的水以維持泵的啟動)，初級沉淀池剛剛開始接收原污水的進水。進水連續流入初級沉淀池16，直到該池的液位到達出水口19(見圖3)，廢水便開始在重力的作用下溢流進中間池24。如上所述，進入沉淀池16的原污水經歷了一定程度上的厭氧處理和生物處理，易沉淀的固體將沉淀出來并保留在沉淀池內。通過安裝在沉淀池中的堰和圖3所示的擋板裝置18，可阻止泡沫和其它飄浮物流到中間池24中。
對中間池24接收的廢水進行如圖11A所示步驟的曝氣。這種曝氣通過運行空氣壓縮機32，為位于中間池底板的空氣擴散器提供空氣來進行。空氣中的氧有助于中間池內廢水中微生物的生長，因此促進了廢水中有機物的好氧處理。在中間池24中曝氣還使廢水進行了某種混合。通過定期啟動泵28，打開閥oIV和iIV，可使中間池中的廢水充分混合和攪拌，通過中間池抽吸管49的入口51排放廢水，并將它通過內部混合器45回流到該池中。通過內部混合器輸送的廢水夾帶了中間池的其它廢水，通過準確定位的內部混合器，對中間池底部產生了噴射混合作用。中間池24內的混合和攪拌使池內的微生物與從沉淀池16進入的廢水充分混合，還提高了中間池內的好氧處理效率。如上所述，通過使用中間池內的浸沒式加熱器34，可使中間池內的溫度最好保持在細菌生長最佳水平上。
除了前面討論的和從圖11A可以看到的混合步驟以外，對中間池24的內壁還要進行定期噴射清洗并保持壁潮濕，以使固體不會干燥，不會留在壁上結垢。在運行泵28時，打開閥oIV和SpIv進行沖洗。因此從中間池排出廢水，又使這些廢水通過噴嘴38回流到該池，在中間池的池壁上產生強烈的噴射液體。
中間池的混合和噴射可以以一定的時間間隔進行，只要泵28沒有下述其它用途。在本發明的一個最佳實施例中，在中間池內的混合每27分鐘進行一次，并持續大約3分鐘。中間池每30分鐘噴射水一次，并大約持續1分鐘。然而，盡管這些時間和持續時間被認為是有效的，但它們對本發明的運行不是重要的。此外，通過改變CPU96的運行程序，可以改變這些時間、持續時間和其它運行參數。
可連續監測中間池24的廢水液位。如上所述，這種液位監測產生了監測給中間池底部的空氣擴散器30提供空氣的管線31中背壓的功能，通過通到空氣擴散器空氣管線中的空氣壓力傳感器36進行測量。這種空氣壓力傳感器30可以是信號傳感器，輸出一個對應于管線31中測量到的背壓的連續信號，或反過來分別設置一對壓力傳感器，當背壓超過一定的最大值(對應于中間池中預定高度的液位)，和當壓力降低到低于某一最小值時(對應于該池中的低液位)，產生適當的信號。在這兩種情況下，來自空氣壓力傳感器36的電信號與控制器的界面99相連(見圖4)，并被CPU96的控制程序翻譯為指示中間池24中相應的液位狀態。
在上述實施例中，中間池24有700加侖的容量。控制處理過程，使中間池內的廢水液位在270-540加侖之間波動，設置160加侖的多余容量以適應偶爾的峰值流量情況。因此，當探測到中間池中的廢水液位達到上線540加侖時，將270加侖的批量廢水從中間池轉移到基本充滿的曝氣-澄清池56中，如圖11A中的步驟112所示。當打開閥oIV和iAV時，通過運行泵28，程控控制器可完成這種轉移。于是將廢水從鄰近的中間池底部通過抽吸管49移走，再通過內部混合器58進入曝氣-澄清池56，將廢水的水流噴射到曝氣-澄清池的底部。連續將廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池，直到中間池中270加侖(540加侖的一半，在所公開的實施例中，也是曝氣-澄清池的工作容積)的廢水從中間池中轉移走，或直到曝氣-澄清池中探測到的液位顯示出該池充滿了，如圖11A中的步驟114所示。
一旦將所有量的廢水都轉移到曝氣-澄清池，就不再向該池中加入任何廢水，直到這批廢水處理完成之后。此外，在間歇處理過程中，也不再從曝氣-澄清池中排放液體，除非在特定的時間和為了本發明的目的。在控制條件下，對這批廢水進行進一步好氧處理，而無需通過用來自中間池24引入的廢水進行攪動或稀釋。當在曝氣-澄清池56中進行分批處理時，在中間池中連續進行曝氣、混合和噴射。
通過對廢水進行曝氣在曝氣-澄清池中開始對這批廢水進行處理，通過運行空氣壓縮機62，位于池底部的空氣擴散管61將空氣注入該池中。如圖11A所示，在最佳實施例中曝氣步驟進行6小時。在曝氣和其它時間，按步驟118監測中間池24中的液位，以避免出現溢流現象。如果中間池接近步驟118所示的溢流現象，停止曝氣-澄清池56的曝氣，且處理過程向前跳，將曝氣-澄清池中的液體輸送到排水區，如步驟124所示，下文對此還有詳細描述。
在對新轉移到曝氣-澄清池中的這批廢水進行上述時間的曝氣之后，通過關掉空氣壓縮機62停止曝氣，在沒有外界干擾的情況下，靜置該池中的廢水。如圖11A所示的這一步驟在該最佳實施例中持續5分鐘，使泡沫上升到曝氣-澄清池的廢水表面。然后通過運行泵28，同時打開閥oFltV和閥WV或SV中的一個，將飄浮的泡沫從曝氣-澄清池中除去。泵28的出口50與通到曝氣-澄清池內撇渣器72的柔性軟管74相連，以便將表層液體從該池中排走，要么借助于閥WV輸送到排水區，要么借助于閥SV排放到污泥收集池90。隨著泵28運行15秒鐘，進行該泡沫輸送步驟120，從曝氣-澄清池大約排走6加侖的表層液體。
在將曝氣-澄清池中這批廢水的泡沫轉移完成之后，這批廢水進入污水處理過程的澄清階段。該澄清階段分三個獨立的分階段進行，在澄清階段的每一分階段，將清澈的上清液從曝氣-澄清池的頂部輸送到排水區，從該池的底部排放污泥。如圖11A中的步驟122所示，通過在控制器的CPU96中設定澄清池數等于0，而開始澄清階段。每一澄清分階段的第一步如圖11B的步驟123所示，其中，使曝氣-澄清池中曝氣后的廢水靜置30分鐘。如前面參照圖2所討論的，假設曝氣-澄清池內食物/微生物比在內生階段，則在這批廢水中的微生物應當迅速絮凝并在重力作用下沉淀，在該池的底部形成一個污泥層。在澄清過程中的這種沉淀活動在該池這批廢水的頂部留下了一層清澈的上清液。如步驟121和128a所示，在澄清過程的每一分階段，每15分鐘將一些污泥從曝氣-澄清池中排走或將其回流到中間池，如下所述，還可以如步驟128b和步驟131所示，在澄清分階段結束時，每15分鐘將一些污泥從曝氣-澄清池中排走或將其回流到中間池。間歇輸送污泥有助于防止污泥的反硝化和污泥膨脹。
作為每一澄清步驟的一部分，通過運行泵28同時打開閥oFltV和WV，可從曝氣-澄清池中排走上清液。因此可將清澈的上清液從曝氣-澄清池的表面輸送到排水區，在這里以普通方式在地下分散這種液體。如圖11B步驟124所述的輸送步驟進行2分鐘，并可通過曝氣-澄清池中的撇渣器72，除去大約45加侖的上清液。在將上清液輸送到排水區之前，通過簡單地將上清液送回中間池，同時打開閥oFlT和SpIV，可對泵進行清洗。這一清洗過程如圖11B中的步驟127所示，當將污泥排走或回流到中間池時，要對最近輸送了好氧污泥的泵進行沖洗。
在將上清液從曝氣-澄清池轉移到排水區之后，運行過程檢查中間池24中液位，如步驟125所示，以查看中間池是否有溢流的危險。溢流會出現不合時宜的狀況，例如，到達沉淀池16的廢水體積不希望地增加。如果中間池的溢流可用該池中的液位來表示，此時過程轉移到圖11A中的步驟126，使泵28將廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池，直到判斷方框114所示條件中的一個條件滿足為止。對已經在曝氣-澄清池中經受了澄清處理液體，從中間池的不定期轉移可能會干擾微生物在后一池剩余廢水中的生長，但是它對中間池和沉淀池溢流的后果是優選的。
如果沒有步驟125所示的溢流條件，可通過除去預先沉淀在曝氣-澄清池底部的一些污泥，使第一澄清階段連續進行。如果如判斷步驟128b所示，污泥排放條件是有效的，那么啟動泵28同時打開閥oAV和SV。由此，泵28從曝氣-澄清池的底部抽出污泥，并通過打開的閥SV將這些污泥輸送到污泥收集池90。然而，如果不進行污泥排放，則泵28在打開閥oAV和iIV的同時運行，可通過后一池中的內部混合器45將污泥從曝氣-澄清池的底部輸送到中間池24。該污泥轉移步驟如圖11B中的步驟131所示。在最佳實施例中，運行泵28一分鐘，以便從曝氣-澄清池移走大約23加侖的污泥，但是，如上所述，該輸送時間(和轉移的污泥量)是一個可程序化的參數。從曝氣-澄清池向中間池轉移污泥有助于在中間池中建立生物群落。從曝氣-澄清池底部抽空污泥會使該池的剩余液體向下流動。一旦從曝氣-澄清池中除去了預定量的污泥，可通過噴射上清液清洗曝氣-澄清池的內壁，以除去積累的污泥，并將這些污泥回流到該池中的剩余水中，如步驟135所示。通過啟動泵28同時打開閥oFltV和SpAV，進行噴射。于是，泵28從曝氣-澄清池的表面抽走上清液，并將它回流到位于該池頂部的噴嘴57。在曝氣-澄清池的池壁通過噴射而清潔之后，澄清階段的第一分階段就完成了，CPU保存的澄清池數增加一個，如步驟129所示。
回到污泥排放判斷步驟128a和128b，可以用幾種方式確定這些判斷結果。一種方式是監測在中間池中周期性循環的廢水的視覺濁度。當增加到1500-2000mg/l范圍時，適于將一些污泥排放到污泥收集池90，如步驟128a和128b所示，而不是向中間池回流更多的污泥。采用這種方案，可根據測到的視覺濁度，自動地進行污泥排放。在沒有合適的濁度探測器時，可通過給處理器96編程，使其在該污水處理系統運行的第一個4-6月不排放污泥，得到可接收的污泥排放判斷近似值。處理器是程控的，在運行初期之后，每天自動排放6-8加侖的污泥。
在如步驟129所示增加澄清池數之后，系統接下來確定三個分階段的澄清是否已結束，如判斷步驟132所示。如果增加的澄清池數小于3，澄清階段至少應保留大于一個分階段，通過回流到澄清池的初始段，開始下一個澄清池段，如步驟123所示。當澄清、上清液排放和污泥回流這三個階段都完成時，曝氣-澄清池幾乎是空的。然而，應當使一些液體留在該池中，以使泵保持正常工作狀態。
采用從中間池內的內部混合器45噴出的射流沖洗該池的底部，如圖11B中的步驟134所示。通過位于中間池頂部內部噴嘴38噴射的液體再次清洗中間池的池壁，如步驟136所示，將所有池壁上的污泥回流到該池的液體中。一旦這些步驟完成，程序化的運行過程回到開始，如步驟137所示，控制器此刻等待水充滿中間池到預定高的液位，使另一批廢水從該池轉移到曝氣-澄清池中。
應當理解巧妙地設計池的體積和其它最佳實施例公開的參數，以便在各個家庭住宅裝備這種裝置，并試圖處理來自住宅的廢水。可根據本發明和預計廢水量的大小，設計小型污水處理裝置和所要求的不同裝置，以適應不同的需要。
在本系統的運行程序中最好包括“假日模式”。運行假日模式將減少系統的廢水流量，無需排空中間池的生物群落，就可以大量減少中間池中的微生物，以便在假日之后，當正常廢水重新流入時，避免系統沖擊。假日模式可在終端101人為選擇(見圖4)，或者最好以速率的預定減小量作為函數，由運行程序推斷，廢水以這一速度在足以排除日常廢水生產波動的一定時間內進入中間池。假日模式的結束可由中間池進水突然增加的流速來推斷。
曝氣-澄清池56不能完全從來自該池的上清液出水中除去細菌，并通過排水區92分散到土壤中。如果希望將這種液體用于地下灌溉系統，或其它人類使用液體的其它應用，或用這種液體灌溉蔬菜，必須對這種液體進行處理，以達到殺滅病菌的目的。例如，可以通過有效劑量的氯化、臭氧化或超聲波輻射，達到消毒的目的。此時，根據本發明，成本最低的殺菌手段是用氯化合物與廢水接觸足夠長的時間，處理來自曝氣-澄清池56的出水，以殺死出水中的細菌。然而，對于將廢水處理系統安裝在地下水液位高的地方，或不能容許剩余氯化合物的地方，使用臭氧化設備可能是另一種合適的方法。
根據圖12所示的改進裝置對來自曝氣-澄清池56的出水進行消毒處理。如圖12所示的曝氣-澄清池56與圖3所示的池相同，應當理解圖12中曝氣-澄清池上游的廢水處理裝置與前面參照圖3描述的相同。然而，圖3中的泵28在圖12被設計成G泵28’，以使該泵區別在圖12改進實施例中使用的第二泵。G泵28’的出口39’與閥WV相連，但是該閥不能與圖3所示的排水區連通。如前面參照圖3所描述的，出口39’延伸到閥iAV、SpIV和SV。此外，與圖3所示的方案相似，來自曝氣-澄清池內撇渣器的管線75通過閥oFltV與G泵28’的入口相連。當運行G泵28’同時打開入口閥oFltV和出口閥WV時，將上清液從曝氣-澄清池56輸送到氯消毒池152中。輸送的液體通過入口管159進到氯消毒池，該入口管夾在氯消毒池的頂部，并大約延伸到距該池底部的一半。
氯消毒池152的液體容量小于曝氣-澄清池的容量，在本實施例中，它的容積為400加侖，因為在上述多級澄清階段，上清液遞增地從曝氣-澄清池轉移到氯消毒池。排水管151插進或靠近氯消毒池的頂部，其入口端靠近該池的底部。位于氯消毒池152底部的是一個曝氣器156，它的構造和運行與上述空氣擴散器30和61相似。曝氣器156通過閥AirV2有選擇地接收來自空氣壓縮機157的壓縮空氣。同樣的空氣壓縮機157還可以通過閥AirV1將壓縮空氣提供到位于曝氣-澄清池56中的空氣擴散器。連接一個空氣壓力傳感器158，以測量從閥AirV2到曝氣器156連通管內的空氣背壓，由此根據氯消毒池152的液體深度，向控制器95提供信號。
I泵150的入口有選擇地通過閥oCV與排水管151相連。I泵的入口也通過閥Chem V2有選擇地連接，在容許通過閥Chem V1進入管154之前，接收一定劑量的氯化合物。I泵150的出口通過流量傳感器162連接到閥iCV的一側，第二進水管163在氯消毒池152的頂部通到進水口。來自I泵150的出水還連到與灌溉控制閥和過濾器165相連的管線164中，以控制氯消毒池152出水的處置。如果在氯消毒池中需要適當的混合，內部混合器可與入水管163相連，通過啟動泵150打開閥oCV和iCV循環氯消毒后的上清液。
如圖12所示的改進針對消毒后的出水要么如上所述去合適的排水區92，要么去地下滴灌管線區171，以灌溉植物，如草坪和花園、灌木林、花壇等等。對本專業普通技術人員來說，各種類型的地下灌溉管線都是公知的。采用滴灌或滴流的地下灌溉方法被認為是最有效的分配方法，因為蒸發或表面徑流造成的水損耗減少到最小。滴灌或滴流包括一個配水管網，從由沿管道隔開的小發射器制成的管線輸送水。在通常滴灌管線中，發射器有較小的小孔，用于將液體排放到土壤中，對于給定的發射器，其發射器排放速率與特定發射器內滴灌管線的液體壓力成正比。由于孔徑比較小，滴灌系統的供水必須保持清潔，并且不含堵塞發射器的沙粒或其它固體。
如圖12所示的灌溉控制器165包括一對閥FFV1和FFV2，它們通過管線164平行連接，用于接收輸送的液體。從這些閥流出的出水流入分開的過濾器169和170中，在這里通過過濾除去可能會在滴灌管線中堵塞發射器的沙粒或其它顆粒物質。每一個過濾器169和170可包括采用120目或150目篩網的圓盤過濾器，用于截留大顆粒物質。過濾器應當是一種通過下述反沖洗可以清洗的過濾器。
過濾器169和170的出口端平行地與閥FV的一側相連，如171處所示，閥FV與地下滴灌管線區相連。從上述討論應當理解，滴灌管線埋在合適深度的土壤中，它包括多個分開的液體發射器，或另外帶有孔，以便當將液體輸送到滴灌管線中時，可將液體輸送到鄰近和覆蓋有滴灌管線的土壤中。在區域171中，滴灌管線的地下深度以及沿其管線分開的發射器的間隔可以隨條件改變，這些條件如土壤的種類和生長在土壤表面植物的種類，當氣候冷時，可能需要將滴灌管線埋在冰凍線之下。此外，可將滴灌管線任意劃分成多個帶有閥門的灌溉區，閥門用來控制流入每一區域的液體，在每一區域內的水分探測器可以給控制器95提供信息，以最有效地利用消毒后的廢水。
區域171滴灌管線的出口端173與通到排水區92的閥LV相連。該閥LV通常在滴灌過程中是關閉的，以維持滴灌管線中的背壓。
回到灌溉控制器165，一對閥FBV1和FBV2分別與閥FFV1和FFV2的出口側和各個過濾器169和170的入口側相連。閥FBV1和FBV2的出口側與通到排水區92的管線175相連。
下面參照流程圖13描述如圖12所示改進實施例的運行過程。從上述對參照圖3所示裝置的描述中，我們記得，在幾個澄清階段中，定期將上清液從曝氣-澄清池56中排走，并輸送到排水區。采用圖12所示的改進方案，不是將來自曝氣-澄清池56的上清液轉移到氯消毒池152中。在打開閥oFltV和閥WV時，如圖13所示的步驟180，可通過運行G泵28’完成，閥oFltV將撇渣器管線159與G泵的入口側相連，閥WV將泵的出口側與通到氯消毒池的進水管線159相連。于是，G泵28’將預定量的上清液通過曝氣-澄清池56中的撇渣器排走，并將這些液體轉移到氯消毒池152中。
當G泵28’將上清液轉移到氯消毒池152時，或者在上述轉移之后，閥Chem V2是打開的，以分散預定量的消毒劑，使之在氯消毒池中與液體相混合。在該最佳實施例中，消毒劑溶液是以液體形式儲存在消毒劑儲槽153中的次氯酸鈉。消毒劑溶液含有效氯在5％-15％之間，將其轉移到氯消毒池152中。以相互不可兼的方式打開兩個串聯的閥Chem V1和ChemV2；閥Chem V1開始是打開的，在位于閥Chem V1和Chem V2之間的連通管154中充滿一定劑量的消毒劑，用體積管確定消毒劑的量。然后，打開閥Chem V2(同時關閉閥Chem V1)，運行I泵150同時打開閥oCV和iCV，但是閥FFV1和FFV2是關閉的。因此，I泵再循環從曝氣-澄清池56轉移的液體，同時使氯化合物與液體相混合。
通過控制器95(見圖4)，根據來自空氣壓力傳感器158的輸入信號監測充滿后氯消毒池152的液位。如果沒有達到預定的最大充滿液位，來自流量傳感器62的信號指示出現了反常的低流速，設定報警條件，并關閉G泵28’，如圖13中的步驟182所示。此外，這種液體的轉移(和在本系統中所有其它輸送的出水)與監視和液體轉移有關的泵和閥的正常功能是同步進行的。例如，如果在泵抽吸側的管子發生了空氣泄漏，該泵會失去正常的功能。如果泵連續長時間無潤滑地運行，它將會損壞。因此，如果泵連續運行的時間大于預定時間tmax，控制器95關閉該泵，并發出一個報警信號，預定時間tmax是轉移特殊液體所容許的。在將液體轉移到氯消毒池152的過程中，I泵150的安裝和關閉限時如圖13中的步驟183所示，應當理解還可以出現在本文公開的其它輸送轉移裝置中。在將預定量的上清液輸送到氯消毒池152中之后，可以向該池內的曝氣器156提供壓縮空氣，使液體與分散在液體中的氯化合物相混合。在該最佳實施例中，該曝氣混合持續30分鐘，為殺死留在從曝氣-澄清池輸送的上清液中的細菌提供足夠的接觸時間。現在這些液體已經可以分散到滴灌管線區171或排水區92了。
當從氯消毒池152輸送液體時，最好首先在該池中進行短時間再循環，攪拌液體，并確保它完全混合。可以通過運行I泵150，同時打開與氯消毒池排水管151相連的閥oCV和與連接到該池的進水管163相連的閥iCV。如上所述，在氯消毒池152內的出水管163的出口側增設內部混合器將會增加在給定再循環時間內的混合量。在簡短的再循環之后，關閉閥iCV，并打開灌溉控制閥FFV1和FFV2，它們在灌溉控制器165中與過濾器169和170相連。然后將消毒后的液體從氯消毒池152輸送到過濾器169和170中。此時，打開在滴灌管線區171入口端172的閥FV，使消毒后的液體穿過過濾器169和170并進入滴灌管線。這一步驟如圖13中的步驟185所示，它可以持續進行，直到氯消毒池152基本上空了為止，以空氣壓力傳感器158或與該池相關的另一種液位探測裝置的輸出作為指示。在這種條件下，停止I泵150，并關閉閥iCV、FFV1、FFV2和FV。在上述運行過程中，在滴灌管線171出口端的閥LV保持關閉狀態，使得輸送到滴灌管線的液體保持適當的背壓，以便在滴灌管線中有效地發射液體。
如上所述，過濾器169和170可防止沙粒和其它顆粒物質進入滴灌管線。這種過濾器首先必須可隨時沖洗，除去任何積累在其上的顆粒物質。為了提供一個所需維修最少的低維護系統，將過濾器169和170設計成可通過反沖洗進行清洗，也就是說，通過輸送液體使液體沿反方向穿過每一過濾器進行沖洗的系統。在本系統中，過濾器的反沖洗要么按預定間隔例如每一天或兩天進行一次，要么另外當測得的穿過過濾器的壓差達到預定的臨界值。后一種情況需要與每一過濾器進口和出口側相連的壓差傳感器(未示出)和合適的電路系統，以確定得到的壓差并與使該壓差與預定的壓差相比較。
當過濾器需要反沖洗時，通過運行I泵150穿過打開的閥oCV從氯消毒池1 52抽取液體進行反沖洗。此時，閥FFv2是打開的，但是閥FFV1保持關閉狀態。在滴灌管線入口端172的閥FV也保持關閉狀態。然而，連接過濾器169入口側和排水區管線175的閥FBV1是打開的。因此，I泵150迫使液體穿過打開的閥FFV2，并穿過過濾器170(沿向前方向)進到過濾器169的出口端，對該過濾池進行反沖洗。反沖洗液體穿過打開的閥FBV1和與排水區相連的管線175流動。然后反沖洗液與從過濾器169除去的沙粒或其它顆粒物質一起流入排水區；關閉閥FV可以防止反沖洗液進入滴灌管線。
一旦過濾器169在閥FFV2和FFV1相反的狀況下進行反沖洗，輸送的液體就會沿向前的方向穿過過濾器169進入過濾器170的出口端，進行反沖洗。此時，閥FBV1和FBV2的狀況也是相反的，使來自過濾器170的反沖洗液穿過管線175進到排水區中。
在兩個過濾器反沖洗之后，關閉閥FBV1和FBV2，并打開閥FFV1和FFV2，然后運行I泵150，同時打開在滴灌管線171入口側和出口側的閥FV和LV。這樣可對滴灌管線進行沖洗，使來自該池的出水流入排水區。這時可終止沖洗運行過程，使系統回到從曝氣-澄清池56向氯消毒池152輸送其它上清液的狀態。
圖14示出了分散廢水出水的改進方式，如來自氯消毒池151的消毒液體要么進入滴灌區171，要么進入排水區92，這取決于滴灌點的土壤條件。盡管滴灌區171的范圍和布局最好應當設計成從特殊安裝的污水處理系統分配預定量的出水，但也會出現這種情況，對有效地從滴灌管線分配更多的水來說，滴灌區的土壤變得太浸透。在滴灌管線區域內，土壤的天然滲透性和長期偶然事件或大雨是兩個能夠增加土壤水分飽和度的因素，它能將土壤的飽和度增加到土壤暫時不能吸收滴灌管線水的程度。
根據圖14所示的裝置，為了克服這一問題，在與滴灌管線區171連通的閥FV之前，使過濾器169和170的出口側相連。然而，過濾器的出口還通過閥190連接到排水區92，從而有選擇地與滴灌管線相連。可在位于滴灌區171地下埋入一個或多個水分探測器191，這些探測器產生的信號對應于該位置被測地下土壤的水分。將來自水分探測器的這些信號作為輸入信號輸送到控制器95的處理器，如圖14所示。盡管在圖14是展示了三個水分探測器191，應當理解可以使用或多或少的探測器，這取決于滴灌區171的范圍和布局。對本專業普通技術人員來說，合適的水分探測器191是公知的，并可在市場上買得到。
在圖14中裝置運行的故障模式中，假設滴灌區171周圍的土壤能夠接受和分散通常預計輸送到滴灌區的水量。在故障模式中，閥190保持關閉狀態，穿過過濾器和打開的閥FV流動的廢水進入滴灌區171。此時，如上所述，在滴灌區遠端的閥LV保持關閉狀態，以維持滴灌管線中的背壓。
用一個或多個水分探測器191探測土壤狀況，無論什么時候滴灌區171的土壤達到預定的飽和度，說明滴灌區暫時不能接收任何輸送到該區的水。根據探測到的水分條件，處理器96用程序控制它的運行，每當通過過濾器為分散水而輸送出水時，關閉閥FV，并打開閥190。于是，將輸送的出水從滴灌區171轉移到排水區92，不再接受更多輸送的水，給滴灌區周圍的土壤從其飽和狀態恢復的機會。當探測器191探測到預定低的水分含量時，表示滴灌區171周圍的土壤可以接收更多的液體，控制器使閥190和FV恢復到它們的故障模式，使出水再次輸送到滴灌區171。如上所述，只打開滴灌管線出口端的閥LV，就可將滴灌管線中的水傾瀉到排水區92。
通過設置幾個滴灌管線區，可改進如圖14所示的滴灌區裝置。在這種改進結構中，每一這種區都有相應的滴灌管線、在滴灌管線的入口和出口端都有閥FV和LV，以及一個或多個在鄰近滴灌管線區地下的水分探測器191。控制器用程序控制給每個獨立滴灌區配水。
最好在本廢水處理系統增加自診斷功能，以測定和報告各種系統故障。這些故障包括如泵、閥門或空氣壓縮機壞了，以及不正常的運行條件如水流量超過了特殊系統的最大設計流量界限，或未被批準地篡改系統。監測所選擇的參數，給界面99提供輸入信號，使得控制器95能夠監測這些參數，并將它們與預設定的故障或超范圍狀況相比較。這些參數的例子包括對流量敏感的兩個泵的流量傳感器29和162，和提供指示相應池中液位信號的空氣壓縮機36和64。確定其它參數的值或狀態的傳感器是本專業普通技術人員公知的。例如，當打開泵時，可以通過轉速表指示相應的泵不轉動，或者通過一個壓力傳感器指示泵的輸出壓力，來監測泵的故障。各種閥可以包括狀態傳感器，這些傳感器能輸出指示每一個閥實際狀態的信號，并由此根據閥的控制運行提供閉路反饋。
如果本系統遇到了故障，除了在終端101(見圖4)本地報告這一情況以外，它可自動將這一情況報告給中央計算機。在本發明的基本實施例中，這種中央報告最好報告在住宅主人的電話線中，以省去維護專用于這一目的專線的費用。如果當探測到故障狀況時電話線忙，則系統能推遲一個可程控量的延時報告故障情況。然而，如果在大于該預定延時的時間里，電話線始終忙，系統打開終端101的聲音報警器，顯示請求主人讓給電話線的信息。然后該系統自動地撥中央計算機的電話號碼，并在電話線上給中央計算機轉遞數據，如系統的識別號碼和對應特殊監測到的故障識別號碼，將中央計算機的這種信息打印一份維修報告，該維修報告用于給報告故障的地點派出維修人員。這種自動化的和無人監視的系統故障報告對于家庭廢水處理系統尤其有用，對損壞元件能早期監測并迅速修理，能避免由損壞元件引起的不愉快和潛在的嚴重后果。
現場系統與中央計算機之間的數據轉遞最好是雙向的。每一個現場系統能定期向中央計算機發送關于各種運行條件如濁度的信息。中央計算機能按程序將這一信息與中央計算機中儲存的正常值進行比較，并返回再程序控制各現場系統運行條件的信號，以更有效地運行污水處理過程。用這種方式，每一個現場系統的運行可滿足該系統對廢水處理的要求。
本廢水處理系統集中報告的性能還可以擴展到監視系統現場出現的或未預料的其它事件。例如，處理系統能作為一個家庭安全系統。在這種運行模式中，控制器的界面99與廢水處理系統和住宅或其它房屋相連，以接收來自外部傳感器的信號。例如，外部傳感器可以探測到進入住宅或住宅中的干擾，或探測到住宅中的火或煙。對應于這種外部事件的信號，控制器95在電話線上用程序給合適的機構或部門打電話，這些機構和部門負責接收這種數據，并采取必要的行動。
此外，通過提供來自設備測量器以信號形式的利用率數據，本系統的控制器可以與實際用于住宅的如水或電的設備監視器相連。這種設備測量器是本專用技術人員公知的，并且它包括在如圖17所示的外部傳感器中。本系統能夠定期地為負責提供有效服務的公共或私人機構報告測量器的讀數，以便減少對每一測量器人工查看讀數的需求，并將公共事業公司和住宅主人從根據帳單估計，而不是根據實際測量到的使用率估計的不可靠性中解放出來。
圖15A和15B示出了根據本發明，向中央計算機報告故障或其它信息過程的流程圖，圖16A和16B是展示中央計算機處理在電話線上接收到的來自本發明廢水處理系統信息的流程圖。首先參見圖15A，假設控制器95(見圖4)已經接收到一個輸入信號，該輸入信號對應于一個需要運行者引起注意或采取正確行動的事件。如上所述，這些事件可能是廢水處理系統的內部故障或系統的外部故障。在任何情況下，CPU96通過使調制解調器104初始化，并使撥電話號碼程序初始化響應這一事件，借助于傳統電話線206使控制器95與中央計算機相連。這一初始程序需要確定電話線是否暢通，如圖15A中的步驟194所示。如果電話線此時處于摘機狀態，控制器在終端101顯示一條請求掛斷電話的信息。在顯示該請求之后，運行程序繼續尋找暢通的電話線。一旦得到了電話線，如圖15A中的步驟195所示，系統期待拔號音的出現。如果沒有撥號音出現，調制解調器掛斷電話，并在終端101上顯示“沒有拔號音”的信息，此后重復運行程序。
如果探測到了撥號音，命令調制解調器104發出預定的電話號碼，進入中央計算機。一旦撥號串結束，系統等待第二個電話，然后尋找電話線上回鈴信號或忙音信號的出現。如果兩個信號都出現了，調制解調器掛斷電話線，終端101顯示一條沒有連接的信息。然后重復運行程序，直到連接完成。
如果圖15B的步驟196中沒有探測到回鈴或忙音信號，在電話線出現的輸入調制解調器的載波信號表示通話已經完成，在接收終端出現了調制解調器。對應于探測到的載波，系統發出一個安全密碼，并等待來自接收終端中央計算機的完全認可。如果該密碼被認可，如步驟197所示，與控制器95相連的CPU96給中央計算機發出對應于該特殊廢水處理設施的識別號碼，還發出對應于預定的使控制器95開始通話的事件的故障號碼。應當理解，故障號碼可以識別廢水處理系統的內部特殊故障，或另一方面可識別某些系統的外部故障。例如，特殊的外部故障號碼可對應于干擾警報或煙霧探測器警報。
在給中央計算機發出故障號碼之后，系統等待來自中央計算機的認可信號。如果在5秒或其它合適的預定時間內收到了該認可信號，則完成了事件報告程序，系統返回到初始狀態。作為此次返回的一部分，調制解調器104釋放電話線106，電話線106可以接收另一次呼叫或通過控制器95設置的另一個故障呼叫。
這些過程需要一個全雙工的調制解調器104(見圖4)，該調制解調器104與控制器95相連，與中央計算機以相對高的速度進行數據傳遞。然而，采用、相對低速度的方法(要求相匹配的低造價硬件)可為調制解調器取代DTMF(雙音多頻)的收發機，它能根據儲存在DTMF收發機的發送寄存器中的多位數據，通過提供DTMF信號，給中央單元傳遞系統識別碼和所選擇的故障號碼。
中央計算機保存著本發明廢水處理系統，尤其是在特殊地點或其它維修區域廢水處理系統的住宅主人或其它訂戶的數據庫。該數據庫通常包括每一個訂戶的姓名、地址和電話號碼，訂戶地點的方位、故障號碼表、故障說明、以及為每一特殊訂戶建議的維修方法。對于廢水處理系統的訂戶，能夠響應系統外部出現的故障，這些建議包括例如呼叫預定的安全機構或當地消防部門的指令。本系統采用的報告設備測量器讀數的方案是用程序撥打可供選擇的電話號碼，向用于上述目的合適設備的中央計算機報告，而不是用計算機監視廢水處理系統探測到的故障。
下面參見圖16A，它示出了本發明最佳實施例中央計算機報告程序的運行情況。假設一個或多個撥號電話線與對應的調制解調器相連，而調制解調器又與中央計算機相連。當一個調制解調器探測到電話聲信號時，調制解調器采集該電話線，并用通常方式用通話的調制解調器執行信號交換程序。然后程序等待直到它接收到至少八個字符(識別字串的長度)，或者直到30分鐘的等待時間結束，如步驟202所示。如果在等待時間內接收到的字符太少，控制器95通知調制解調器掛斷打進的電話。
如果在等待時間內至少接收到了8個字符，中央計算機確定這些字符串是否對應于中央計算機的有效密碼，如果對應，中央計算機給呼叫用戶發出一個認可信號，如步驟203所示。然后，本系統設定另一個30分鐘的等待時間，如圖16B中的步驟204所示，并尋找在這一時間內接收到的數據串。一旦再次接收到數據串，如果在30分鐘的等待時間內，沒有收到長度在預定字符數內的數據串，調制解調器將掛斷電話。
如果收到合適長度的數據串，中央計算機從該數據串獲取識別碼和故障碼。然后計算機從顧客數據庫中查找識別碼，以確認特殊的顧客，并在故障數據庫中查找，以確定與后一數碼相對應的特殊故障。然后與其它數據如收到故障的日期和時間等等一起，用計算機將顧客和故障信息顯示并打印成一個包含合適信息的故障記錄。然后計算機中的顧客記錄被修改成最后維修請求。按照這種修改，指示調制解調器掛斷電話線，然后中央計算機等待下一個廢水處理系統的輸入電話。
圖17顯示的是廢水處理系統控制器的改進，該控制器可在電話線上通過來自中央計算機的低負荷編碼重新編程。如圖17中95’所示，這種改進的控制器為本廢水處理裝置提供了明顯改進的靈活性，因為控制程序可以再被編程，以根據參數如已知的該地區該家庭的運行歷史，滿足各現場處理裝置的特殊運行要求，或使該廢水處理裝置的計算機運行系統承受上限或放大值。
控制器95’包括一個閃爍存儲器210、一個備用儲存器(bootmemory)211和一個控制邏輯組件212，該控制邏輯組件與中央板的總線97相連。如以上參照圖4所描述的，應當理解該總線與控制器的其它元件相連。閃爍儲存器210儲存有運行參數，并容許再編程。對應于邏輯組件中安裝的控制單元，備用儲存器211包含處理基本傳遞和閃爍儲存再編程所要求的保護代碼。
圖18A-18C示出了用于圖17所示裝置遠程控制的軟件程序框圖。例如，特殊現場廢水處理裝置的遠程控制可以開始以響應來自裝置接收到的傳感信號，并確定指示裝置在現場的測量運行條件已經移到外側的運行條件的預定正常值。可以通過將從現場收到的測量條件信號與以前確定并儲存在中央單元的正常條件信號相比較來確定。與這種確定相對應，中央計算機用程序改進以前以確定方式儲存在該裝置中的運行程序，使測量的運行條件恢復到正常值。在控制器95’通過調制解調器104和電話線106與中央計算機建立了聯系以后，控制器接收如步驟220所示的指令，開始對閃爍儲存器210進行清零和再編程。在閃爍儲存器被清零之后，如圖18B中的步驟221所示，將這一效果的信號輸送到中央計算機中。據此，中央計算機給控制器95’發出一個再編程指令，并發出對應于新程序的儲存在閃爍儲存器中的數據。在數據傳送和檢驗之后，調制解調器104命令掛斷電話線，CPU再作出執行新裝載的程序的命令。
本文所公開的小型污水處理系統包括一個位于住宅區或其它安裝有本系統現場的微處理器。除了關于系統運行信息或其它上述現場出現的事件以外，這些系統中的微處理器可用作從一個現場到另一個現場傳遞其它信息的通道。參照圖19描述本系統大容量信息傳遞的一個實例。在該圖中，多個本文所述的污水處理小型裝置系統用150和252表示。為了便于說明，假設各個系統250所在的區域是相互分開的，但是，兩組系統的遠近不是限定指標，每個系統250都通過數據線與電話交換機254連接在一起，該數據線如下所述有適合特殊用途的帶寬。同樣，每一個系統252也與不同的當地電話交換機255相連，這些電話交換機服務于這些系統。電話交換機與中央記帳設施257相連，該記帳設施257包含一個中央計算機，如上所述用于記帳和發帳單，這些連接可以是傳統的采用音頻線的拔電話號碼連接。因此，中央記帳設施257可以向各個系統250、252詢問與這些系統測量到的實際使用相關的數據，還可以接收來自對應于其它事件如干擾報警、系統故障等等各個系統的信息。應當理解中央記帳設施257可通過與使用各個系統250、252的實際承訂者和住宅主人訂立合同的私人機構運行，或者另一方面可通過各個系統所在地的一個或多個政府部門運行。
各個電話交換機254、255還通過合適的數據連接線261與中央程序/中間單元260相連。遠程/中間單元260包含一個中央計算機，如上所述，它能通過電話交換機將更新的程序和其它運行信息發送到各個系統250、252。此外，中央單元260還能為其它形式的外部數據提供入口，以滿足各個現場小型污水處理系統的要求，然而通過這些系統的處理器也是可以進入的。為了這一通路，各個系統250、252中含有的微處理器都與合適的輸入-輸出終端264相連。輸入-輸產終端264的終端硬件構造可以與現場系統主控制器的構造相似，并應當設置方便用戶的界面。例如，終端可以設置一個圖解LCD顯示器，以接收來自前面板上鍵盤輸入的數據。終端還可以接收來自遠處鍵盤的編碼RF信號，以及來自用于家庭安全、煙霧測試等等傳感器的信號。另一方面，裝配有合適終端仿真軟件的個人計算機可以在某些或所有各系統250、252里用作終端264。作為另一方面，在某些或所有各系統里，輸入-輸出終端264可以包括一個裝配有合適帶寬轉換器的電視接收機，該轉換器能夠從多個現有頻道中選擇的接收機。TV-轉換器的組合包括鍵盤或其它輸入裝置，與遠程程序-中間單元260進行雙向相互聯系。
如上所述，圖19所示的較大系統采用各個系統的微處理器傳送任何現有的信息，這些信息能夠是數字化的并在合適的通信通道上傳遞。例如，遠處的中央程序/中間單元能夠獲得各個現場適時電視節目，和其它種類的在TV電纜網絡當前傳遞的信息。中央儲存單元260還可以一個是數據庫的入口，該數據庫含有如百科大全、手冊、流行報紙和期刊、教育節目、視頻游戲、航空公司的時間表和其它信息源的信息，無需任何當地儲存介質如硬盤或軟磁盤驅動器。
本專業技術人員應當清楚，中央儲存單元260與電話交換機之間的數據連接線261，以及這些交換機與各個系統250、252之間的連接線必須是帶寬連接線，以適應適時傳輸程序如視頻信號等等。提供這種帶寬通信的現有技術包括衛星連接，尤其是中央儲存單元260與電話交換機之間的連接線261，同軸電纜和光纖電纜。盡管本實施例采用了電話交換機作為各個系統與中央儲存單元之間轉換的例子，但該實施例不是對本發明應用的限制。例如，采用同軸的或纖維技術的電纜控制器可以在各個系統250、252與中央儲存單元之間設置適當的信息-信號通道。完成必要的帶寬數據傳輸的其它技術對本專業技術人員來說是公眾的，可試圖將它用于本系統中。
應當理解，以上描述只涉及本發明的最佳實施例，在不背離如后面權利要求書限定的本發明的構思和范圍的情況下，可對其作出多種改變和改進。
權利要求
1.一種好氧處理有機廢水的方法，包括以下步驟在第一池中收集廢水；在第一池中對廢水進行曝氣，促進廢水中有機物的好氧處理；當第一池中廢水到達預定的量時，將一批廢水從第一池轉移到第二池，直到第二池達到預定的液位；對第二池中的這批廢水進行曝氣，對其中含有的有機物進行進一步的好氧處理；然后通過使廢水沉淀對第二池中曝氣后的這批廢水進行澄清，使廢水中的污泥沉淀到第二池的底部，來自處理后水的上清液留在該池沉淀污泥的上邊；從第二池轉移上清液進行分散；以及將沉淀后的污泥從第二池轉移到第一池，使轉移的污泥與從沉淀池進入第一池的廢水中的有機物相混合。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于在將沉淀污泥轉移到第一池之前，至少使對第二池中的這批廢水進行曝氣的步驟，通過使廢水中的污泥沉淀和上清液留在沉淀污泥上邊，澄清這批廢水的步驟，以及從第二池轉移上清液的步驟重復一次。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于進一步包括當第二池中的這批廢水進行曝氣和澄清處理時，使廢水連續流入第一池；以及當第二池基本上空了和第一池達到了預定的水量時，將另一批廢水從第一池轉移到第二池。
4.一種好氧處理有機廢水的方法，包括以下步驟在沉淀池中收集廢水，通過沉淀使可沉淀的固體從廢水中除去；使廢水從沉淀池流入中間池；對中間池中的廢水進行曝氣以混合廢水，促進廢水中有機物的好氧處理；將一批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池，直到曝氣-澄清池達到預定的液位；靜置曝氣-澄清池中的這批廢水，使廢水中的泡沫分離出來并飄浮在表面；然后從曝氣-澄清池移走頂層液體，除去飄浮的泡沫；在對廢水進行預定時間的曝氣，對其中含有的有機物進行進一步好氧處理的同時，在曝氣-澄清池中保留剩余這批廢水；然后通過使廢水沉淀，對曝氣-澄清池中曝氣后的這批廢水進行澄清，使廢水中的污泥沉淀到曝氣-澄清池的底部，來自處理后水的上清液留在沉淀污泥的上邊；從曝氣-澄清池轉移上清液進行處置；以及將沉淀污泥從曝氣-澄清池轉移到中間池，使轉移的污泥與從曝氣-澄清池進入中間池的廢水中的有機物相混合，由此增加中間池中的微生物量。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于進一步包括在將上清液從曝氣-澄清池移走和將污泥轉移到中間池之后，將另一批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池進行曝氣處理的步驟。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于不向曝氣-澄清池中正在經歷曝氣和澄清處理的這批廢水加入廢水，對轉移到曝氣-澄清池的每批廢水沒有中間池流入廢水干擾地分別進行上述曝氣和澄清。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于當曝氣-澄清池中的這批廢水經歷曝氣和澄清處理時，使廢水從沉淀池連續流入中間池；以及當曝氣-澄清池基本上空了和中間池達到了預定的水量時，將另一批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于當曝氣-澄清池中的這批廢水經歷曝氣和澄清處理時，使廢水從沉淀池連續流入中間池。
9.如權利要求4所述的方法，其特征在于當曝氣-澄清池基本上空了和中間池上升到預定的液位時，將一批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池。
10.如權利要求4所述的方法，其特征在于在將沉淀污泥轉移到中間池之前，至少重復一次地進行對曝氣-澄清池中的這批廢水進行曝氣的步驟，澄清這批廢水的步驟，以及轉移上清液的步驟。
11.如權利要求4所述的方法，其特征在于在曝氣-澄清池基本上空了之前，至少重復進行一次澄清這批廢水的步驟，之后將另一批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池。
12.如權利要求4所述的方法，其特征在于當中間池上升到預定的液位時，將這批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池。
13.如權利要求4所述的方法，其特征在于廢水連續從沉淀池流入中間池；以及當中間池上升到預定的液位時，將這批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池。
14.如權利要求4所述的方法，其特征在于進一步還包括以下步驟對來自曝氣-澄清池的上清液進行消毒，除去水中的細菌；然后將消毒后的液體輸送到滴灌管線最近的末端，同時關閉滴灌管線的末端，以維持管線中的背壓，接著打開末端輸送液體，以沖洗由穿過管線輸送的液體積累的固體。
15.一種好氧處理有機廢水的裝置，包括接收流入廢水的第一池；為第一池中的廢水提供空氣，使上述廢水經歷好氧處理以產生好氧生物群落的空氣源；第二池；有選擇地運行將一批廢水從第一池轉移到第二池，直到第二池的廢水達到預定液位的部件；在預定的時間為第二池中的這批廢水提供空氣的部件，使在不給這批廢水提供空氣之后，廢水在澄清后還經歷好氧處理，廢水中的污泥沉淀到第二池的底部，處理后廢水的上清液留在沉淀污泥的上面；從第二池除去頂層上清液并輸送這些轉移走的液體進行分散的部件；以及將沉淀的污泥從第二池轉移到第一池的部件，使轉移的污泥與進入第一池的廢水中的有機物相混合，由此增加第一池中好氧生物量。
16.如權利要求15所述的裝置，其特征在于移走頂層上清液的部件包括一個浮在第二池中的飄浮元件；在液面之下預定深度由飄浮元件攜帶的收集器，使該收集器接收第二池中的頂層液體；以及與收集器連接并通到泵入口的導管，以便通過運行泵移走該池中的頂層液體。
17.如權利要求15所述的裝置，其特征在于包括在將污泥轉移到第一池之后，用于將另一批廢水從第一池轉移到第二池進行好氧處理的部件。
18.如權利要求15所述裝置，其特征在于當在第二池中廢水經歷好氧處理和澄清時，用于將一批廢水轉移到第二池的部件，以便通過進一步將廢水轉移到第二池，沒有干擾地進行好氧處理和澄清。
19.如權利要求18所述裝置，其特征在于當第二池內的這批廢水經歷好氧處理和澄清時，第一池運行以接收廢水。
20.如權利要求15所述裝置，其特征在于進一步包括對第一和第二池中廢水的液位敏感的獨立部件，當第二池基本上空了，并且第一池的廢水上升到預定液位時，開始將一批廢水從第一池轉移到第二池。
21.如權利要求15所述裝置，其特征在于進一步包括設置在第二池內并設置成直接將液體噴射到第二池內壁上的噴嘴；以及從第二池除去至少部分廢水的運行部件，以運行該噴嘴，用于防止污泥干燥并積累在第二池的內壁上。
22.如權利要求21所述裝置，其特征在于上述部件運行從第二池的頂層移走上清液，并將輸送的液體提供給噴嘴。
23.如權利要求15所述裝置，其特征在于進一步包括位于第一池內并設置成直接將液體噴射到第一池內壁上的噴嘴；以及以預定方式運行噴嘴清洗內部的部件，并使該池壁保持濕潤，使固體不會留在池壁上變干并結垢。
24.如權利要求15所述裝置，其特征在于進一步包括在第一池內有選擇地將輸送的液體噴射到該池中液體的部件以便攪拌第二池中的液體，使其內的微生物與流入第一池的廢水相混合，增加該池的好氧性能。
25.如權利要求24所述裝置，其特征在于引導噴射液體的部件包括設置在第一池內浸沒在液體中的內部混合器，每當第一池至少部分充滿時，它都運行吸入帶有輸送的射流的該液體。
26.如權利要求25所述的裝置，其特征在于運行引導射流的部件，將液體的射流引導到第一池的底部，使第一池內的微生物與流入該池的廢水相混合。
27.如權利要求15所述的裝置，其特征在于進一步還包括有選擇地從第二池轉移沉淀污泥的部件，當廢水在本裝置中進行好氧處理的同時，向外排放這些除去的污泥。
28.一種好氧處理有機廢水的微處理器控制的裝置，包括接收廢水并容許固體在該池內沉淀的沉淀池；接收來自沉淀池的溢流廢水和飄浮物的中間池，使廢水經歷好氧處理，并在該中間池內產生好氧生物群落；曝氣-澄清池；第一液體輸送部件，包括一個從中間池抽吸廢水物質并這些廢水物質轉移到曝氣-澄清池的入口，使廢水在曝氣-澄清池中進一步經歷好氧處理和澄清；第二液體輸送部件，包括一個從曝氣-澄清池抽走上清液，并將除去的液體排走用于地下分散的入口；第三液體輸送部件，包括一個在曝氣-澄清池的底部抽吸物質并這些物質轉移到中間池的入口；以及與第一、第二和第三液體輸送部件運行相連的微處理器，并借助于第一部件，用程序控制預定一批廢水從中間池轉移到曝氣-澄清池，通過使廢水沉淀在曝氣-澄清池中澄清這批廢水，廢水中的污泥沉淀到曝氣-澄清池的底部，來自廢水的上清液留在上面，借助于第二部件從曝氣-澄清池排走上清液用于分散處置，并借助于第三部件將沉淀的污泥從曝氣-澄清池轉移到中間池，使回流的污泥與從沉淀池進入中間池的廢水中的有機物相混合，由此增加中間池的好氧生物量。
29.如權利要求28所述的裝置，其特征在于在執行從曝氣-澄清池向中間池轉移沉淀污泥的步驟之前，微處理器進一步用程序控制使廢水在曝氣-澄清池中沉淀和從曝氣-澄清池轉移上清液的步驟至少重復一次。
30.如權利要求28所述的裝置，其特征在于進一步包括對中間池的廢水進行曝氣的部件，以促進廢水中微生物的生長；根據微處理器運行的對中間池的廢水進行曝氣的部件，以促進廢水中微生物的生長；以及微處理器進一步用程序控制對轉移到曝氣-澄清池的這批廢水進行曝氣一段時間，然后使廢水無干擾地靜置一段時間，使可飄浮泡沫上升到曝氣-澄清池廢水的表面，然后運行第二液體輸送部件將泡沫從曝氣-澄清池排走，之后，微處理器開始使廢水沉淀并轉移上清液的步驟。
31.如權利要求28所述的裝置，其特征在于進一步包括將加壓空氣引導到中間池底部對該池的廢水進行曝氣的部件，以促進廢水中微生物的生長；將加壓空氣引導到曝氣-澄清池底部對該池的廢水進行曝氣的部件，以促進轉移到該池的這批廢水中微生物的生長；根據引導到中間池和曝氣-澄清池的加壓空氣的各個背壓，產生第一和第二信號的獨立部件，使這些信號對應于池中預定的液位；以及將信號連接到微處理器的部件，以便微處理器響應中間池和曝氣-澄清池的液位。
32.如權利要求31所述的裝置，其特征在于當中間池的壓力信號對應于其中預定高的液位時，微處理器用程序控制第一液體輸送部件的運行，從中間池向曝氣-澄清池轉移預定批廢水，微處理器運行第二和第三液體輸送部件，從曝氣-澄清池排走以前轉移到該池的一批廢水。
33.如權利要求32所述的裝置，其特征在于微處理器用程序連續監測第一液位信號，響應預定的對應于有風險超過中間池容量液位的液位信號，運行第一液體輸送部件從中間池排走廢水，直到產生第二液位信號或第一液位信號，第二液位信號表示曝氣-澄清池的液位上升到預定的液位，第一液位信號表示中間池中的液位降到預定的液位。
34.一種處理有機廢水并在一地有多個現場運行的方法，包括以下步驟在每一個現場安裝污水處理裝置，通過一個在現場的處理器控制污水處理的進行，在每一個裝置產生一個對應于測量到的運行條件的信號；在當地污水處理裝置和中央單元之間建立數據通道；以及沿數據通道向中央單元傳輸信號。
35.如權利要求34所述的方法，其特征在于進一步包括以下步驟在特殊地點產生其它對應于該現場出現的至少一個事件的信號，和對應于遠離該現場裝置出現的事件的信號；以及沿數據通道向中央單元傳輸其它信號。
36.如權利要求34所述的方法，其特征在于還包括以下步驟測量至少一個現場設備的利用率并產生對應于該利用率的信號；給現場處理裝置的處理器提供利用率信號；沿數據通道向中央單元傳送利用率信號；以及采用傳送的利用率信號制作相應于現場設備使用情況的帳單。
37.如權利要求34所述的方法，其特征在于各個現場包括一個在現場與處理器相連的存儲器，各個裝置的至少一個運行條件是裝置運行參數的函數，進一步包括以下步驟在多個現場的存儲器中儲存對應這些現場裝置的至少一個運行參數的信號值；向中央單元傳送對應于測量到的運行條件的信號；將傳送的測量到的運行條件信號與中央單元中對應預定正常運行條件的信號相比較；以及如果特定現場接收到的測量運行條件信號與運行條件信號的正常值相差至少預定量，從中央單元向特定現場傳送一個修改預定的運行參數的信號，以減少測量值與正常運行條件之間的差。
全文摘要
一種用于各個住宅的廢水處理裝置,在沉淀池(19)接收廢水,然后廢水流入曝氣的中間池(24),當中間池接收到預定液位的廢水,將一批廢水轉移到曝氣－澄清池(56),在這里進一步進行曝氣。使污泥沉淀,并將上清液排放到排放區(92),同時將污泥回流到中間池或排走。該裝置能在微處理器的控制下自動運行,并向中央單元報告和交換信息。
文檔編號C02F3/00GK1173164SQ95197406
公開日1998年2月11日 申請日期1995年11月29日 優先權日1994年12月2日
發明者迪利普·納瓦澤, 羅基·R·懷特 申請人:福爾系統公司