CN107646020B - 可移动的、可替换的且可再生的水处理筒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可移动的水处理筒(1)，该筒(1)可连接在水处理回路中并且包括流体连接器(6，14)以及电源和数据连接端口(13)。该筒包括：具有上开口的外壳(2)，该上开口能够通过盖(3)密封；同样地在顶部具有开口的内壳(4)，其界定筒(1)的内体积，用于筒(1)运行的所有技术设备被放置在其中，其被固定在能够通过开口被插入在内部空间中的至少一个结构(10)上；用于操作筒(1)的装置(5)，该装置被固定在外壳(2)上；以及，用于使筒(1)移动的装置。
Description
本发明涉及一种可移动的、可替换的且可再生的水处理筒，用于水处理领域并且能够被连接在输送不同质量水平的水的水处理回路中，在该水处理回路中执行更特别地涉及该处理的步骤的操作。
该筒可以具有不同的功能，例如使用筒中的活的净化活性污泥进行废水的生物处理，废水假设是由厕所产生的废水形式。这样的细菌处理在本文的其余部分被用作优选实例，但是远远不是唯一，也能够应用许多其它示例处理，例如反渗透、臭氧消毒、通过离子交换树脂的去矿化和矿化等实施方式。本发明还涉及一种基于一个或多个筒的一个或多个主站的模块化组合的水处理装置，并且使得能够处理可变的水容量和/或实施不同的处理链，例如上述由厕所产生的废水的生物处理、不同程度的净化(从洗澡水所需的质量直到饮用水所需的质量)、过滤、废物利用等。
在本发明的基础上的想法包括水处理链的通过执行对给定体积或给定流速的待处理流体的处理功能的标准化筒来实施的定量和定性，即功能性分类。每个筒一旦被连接到主站必须可运行，其次，替换操作必须非常简单和立即执行，如果适用，维护或再生不在原地进行。换句话说，本发明允许被描述为最初在计算机世界中用于连接到中央单元的外围设备的术语的“即插即用”的操作，并且其随后逐渐被用于许多其他技术领域和法语中。
在这种情况下，其足以将筒连接到例如主站的连接装置，以便使其立即使用。在实践中的连接涉及几种类型的连接器，其一方面主要地涉及流体，另一方面涉及电源和数据。为此，根据本发明的每个筒包括用于至少一种流体的输入和排放管道连接器，以及用于电源和信息传输的输入/输出通道的连接器端口。
为了使“准备连接即用”这个概念具有其全部含义，根据本发明的筒必须是可移动的并且易于移动，因此具有有限的重量和合理的紧凑性。筒的移动也使得直接在筒上安装给予它一定的移动性的装置是有用的。
筒最后被设计为在最长可能的时间内，其可能达到几个月，相对于控制命令单元执行其功能。与进行中的处理有关的信息使用数据传输通道与电子处理装置实时地进行交换。
在自主周期结束时，在厕所废水的生物处理示例中，该筒被取出并且被替换为处于自主循环开始时的另一个相同的筒。被替换的筒被送到维护地点，例如以便再生所用的任何过滤膜，更换使用寿命结束的部件并且降低净化污泥的浓度水平。
为了这些目的，并且为了使替换和维护操作尽可能快速和简便，该筒被设计为使得其包括：
-外壳，其具有能够通过盖密封的上开口，以及连至连接器和连接端口的至少一个快速通道；
-内壳，其也具有上开口，其界定筒的内体积，用于筒运行的所有技术设备被放置在内体积中且被固定在能够通过开口被插入在内体积中的至少一个结构上，该体积和结构包括用于其在内体积里面的最终定位的相互引导装置；
-用于操作筒的且被固定在外壳上的装置；
-用于使筒移动的装置。
外壳、内壳和支撑结构的组件的这种分离极大地方便了筒上的操作，特别是当它在专门的地点进行维护时。尽可能地，提供了用于所有设备的单个支撑结构，例如以底架的形式。在任何情况下，该设计提供了其最小的数量。因此，当外壳打开时，外壳的功能将在下文中进行说明，功能元件的拆卸实际上是即刻的。
在把废水处理作为目标的筒的场景中，例如使用筒中的活性净化污泥来处理由厕所产生的废水，后者更具体地包括：
-由内壳界定的内部水处理储水池；以及
-能够被插入到内壳中作为内衬的底架，该底架包括用于筒运行的所有技术设备。
在这种情况下，底架的移除使得其能够在单一操作中接入所有的系统的设备和部件，同时免除接入储水池。这个想法是将集群中的所有组件固定在底架上，以方便其操作。
更具体地说，在本申请中，底架包括在储水池中界定隔间的至少一个板；装备在底架的用于筒的操作的技术设备其次能够包括：
-储水池中的引导/定位装置；
-流体管；
-连接至用于流体输入和排放管道的连接装置，优选为密封的、快速的并且不用工具的连接装置的连接器；
-被提供为具有连接器的连接端口，允许电源和数据传输输入/输出通道的快速且免工具的连接/断开；
-测量仪器；
-传感器。
该引导/定位装置允许引导在内壳中用作内衬的底架，与装备内壳的内壁的引导装置结合，包括其各自的形状，使得所有这些设备被正确地放置以用于在底架被完全地插入时执行功能。预先在该底架上固定的每个部件以预定的方式被放置来执行其功能，而不用在底架被放置时必需进一步调节其位置。
实际上，这是上述设计的另一个有趣的优点，允许在外壳中的内壳的和在内壳中的底架的连续嵌套，这些壳可以是单片的，除了上开口没有任何孔口。然后其足以确保上开口的边界处的密封，在放置外壳的盖期间，在基本上垂直于闭合方向朝向的周边上。因此，在外壳的盖处实施密封，实际上前述的垂直有利于密封的产生。
根据本发明，这些壳优选地由复合材料模制，其一方面允许它们以被提供为具有单个开口的单片来制造，并且还基于筒的使用背景(振动、冲击、耐液体和/或耐菌等)在材料的选择上提供大的灵活性。优选地，隔热材料被插入在外壳和内壳之间，以便限制与外界环境的热交换。
先前提及需要确保在替换期间每个筒的一定的移动性有用，这在替换操作期间必然地涉及移动，即使是小的移动。因而，根据本发明，每个筒可以具有用于使筒移动的装置，该用于使筒移动的装置包括在外壳下面伸出的具有至少一个滚动件的至少一个轮轴。
实际上，这些用于使筒移动的装置可以由滚动支架组成，筒可移除地固定在滚动支架上。若可以，这种支架可以被设计为用于更远的移动。
在结构上，底架可以包括至少一块竖直的板，该板定义储水池中的相邻的栏，每块板布置上下污泥循环通道。
根据本发明，在细菌废水处理的前述假设中，底架的设备可以例如包括：
-每栏至少一个空气扩散器，以及其各自的供给管道；
-至少一根废水输入管；
-至少一根排空管；
-膜过滤器及其渗透管；
-至少一个连接器板，其包括用于流体输入和排放管道的连接器和/或用于电源和数据传输输入/输出通道的连接端口；
-测量仪器；
-传感器。
这些部件使得能够维持适当的环境以至少在筒的活动期间使净化污泥可持续用于到达储水池的废水的处理。它们还负责数据交换，以便能够不断地监测处理。原则上，该筒不会在其开发地点进行维护操作，而是在排空完成的情况下，不管原因如何，首先要便于筒的移除，排空管被形成的尺寸使得其能够在几分钟内，最多在两分钟左右完成。
传感器和测量仪器被提供来实时地在对处理过程的适当操作必需的一定数量的参数上收集数据。传感器在所有模式或无模式下运行，而测量仪器则提供演化信息。特别地，必须提供至少两个水位报警传感器。
此外，至少以下的传感器和测量仪器可以装备底架：
-至少一个温度测量仪器；
-至少一个用于测量氧化还原(Redox)电位的仪器和/或溶解氧(DO)传感器；
-至少一个pH传感器；
-至少一个浊度传感器；
-至少一个电导传感器。
这些传感器和测量仪器发送的所有信息通过至少一个控制命令单元进行处理，其能够在操作异常的情况下，向位于远程的控制结构发送警报信号，或甚至若绝对必要则停止处理。它还能够调节各种设备的操作，以便执行优化处理并且实现所讨论的筒的最大自主性。
根据一种可能性，该筒是平行六面体，流体输入和排放管道的连接器和/或电源和数据传输输入/输出通道的连接端口被放置在该筒的第一侧上，该第一侧与包括用于操作该筒以便移动该筒的装置中的至少部分装置的第二侧相对，该连接器和连接端口能够非常快速地连接至主站的接收器连接器，当该筒的第一侧在主站中紧靠时连接自动地完成。平行六面体的外观不是中立的，这种形状特别地非常适合在主站外壳中的轴向引导，该引导必须足够精确以允许待建立的连接。
为了使筒的操作尽可能简单、方便和快速，其因此只要将筒插入到其主站中，就足以在筒的插入完成时该连接在行程结束时直接地完成。
当在这种情况下，可能驱动被放置在包括筒的操作装置的侧面中或其附近的连接连锁杆，该杆的激活使流体输入和排放管道连接器打开以及电源和数据传输输入/输出通道的连接端口打开的同时筒在主站中机械地锁定。这种杆有点像确认闩锁。
在任何情况下，上述开发出的一组技术特征允许用于筒更换的非常简单的操作，在替换时不发生任何不需要的泄漏，维护操作本身通过筒的适当设计被大大地促进。
本发明还涉及一种水处理设备，例如用于处理废水，其主要地包括：
-能够容纳至少一个水处理筒的至少一个主站，其包括：
·用于连接流体输入和排放管道的密封的快速且免工具的装置的外部连接器；
·连接至允许电源和数据传输输入/输出通道的快速且免工具连接/断开连接的连接器的的外部连接端口；
·内部隔室，每个内部隔室能够安置筒，内部隔室的底部被装备有内部流体连接器，以及用于电源和数据传输输入/输出通道的内部连接端口；
·用于引导筒的装置，其被提供在每个隔室中使得一旦筒紧靠则其被连接至该内部连接器和内部连接端口；
-至少一个筒，该筒的第一侧具有流体输入和排放连接器以及电源和数据传输输入/输出通道连接端口，该第一侧与包括用于移动其的操作装置的第二侧相对；
每个筒的连接器和端口能够自动地连接至主站的内部连接器和端口，当筒在隔室中紧靠时则连接自动地完成。
如上所述，该筒可以具有液体的不同处理功能：它可能涉及与水处理相关的多种功能，以净化作为非常一般的目的，每个筒专门用于特定处理。由于所选的功能分类，根据本发明的设备的主站允许非常灵活的模块化实施。
因此，可能使互补功能相关联以增加废水的净化程度，或通过组合具有相同功能的至少两个筒来处理较大体积的水以增加处理能力。因此，反渗透的实施可以接着初始细菌处理，以便给予处理过的水更高的水质，若必要，接着渗透之后能够进行臭氧消毒，或甚至离子交换树脂处理和矿化以使其可饮用。这些操作中的每个操作实际上通过被特别地分配给定功能的筒来完成。
其他操作，例如导致筒的内容物的扩充，还能够通过例如将厕所废水转化成作物肥料的筒来提供。更通常地，根据所考虑的应用类型，筒实际上可以被设计为用于水的物理化学或电化学处理。
此外，每个主站可以包括用于来自筒的数据的电子处理装置，并且特别地是用于发送/接收和/或传输来源于至少一个筒的这些信息中的至少一些信息的装置。
这些电子装置基于用于处理来自传感器和测量仪器的参数的至少一个程序，并且允许主站对来自传感器和测量仪器的参数所定义的某些情况做出反应，并且还适用于在处理可能不是自动化的，而是取决于人的决定时发送警报。该程序本身可能根据主站能够执行的功能进行配置。
现在将参考附图，本发明将在由厕所产生的废水的生物处理的优选实例中更详细地进行描述，其中：
-图1示出了根据本发明的筒的透视图；
-图2示出了内壳和外壳的组装的分解透视图；
-图3示出了能够被插入到该组装的壳中的底架；
-图4示出了从相对侧面来看的筒的透视图；和
-图5示出了被提供为具有连接装置的筒的上角的放大图。
参考图1，筒1从外部基本上由外壳2和上盖3组成。更具体地，如图2中所示的，外壳2实际上容纳了在一个绝缘中间层中进行调节的内壳4。可移除地被固定至外壳2的滚动支架5，使得允许筒1的移动成为可能。后者具有基本上平行六面体的形状，这种形状使得能够在维护操作期间优化其存储，以及与例如在列车上的主站结合优化其使用，该平行六面体隔室特别地有利于引导/容纳筒。
连接器6允许连接至来自输送待处理的流体的外部回路的供给管道。底架10呈现在图3中。在这方面，设备被集中在集群中，使得对于任何维护操作，只要卸下内壳4就能够执行完整的技术处理。该底架10主要地基于板11，在眼前这种情况下，板11与界定储水池的壳体4的内体积限定了两个平行的垂直处理栏。
该板11上设置了一定数量的传感器和测量仪器，此时无需细节。
参考图3，很好地说明了根据本发明的筒1的不同元件的组装。因此，内壳4被插入到外壳2中直至其通过重力紧靠后者的底部。然后，底架10本身在重力作用下在内壳4中被滑动和引导。
参考图1，呈现在筒1的左侧上的管8被分配为用于在维护操作期间排空，例如当其包括在废水生物处理筒中时，在重新修复一个新筒之前，细菌培养基被再生来用于该废水生物处理筒。该管8可从盖3外部进入。
连接器板9，例如被固定至底架10，包括流体连接器14以及电源和数据传输输入/输出端口两者，这将在下文中详细介绍。如呈现在图5中的放大细节中所特别地示出的，连接器板9从筒1外部也可用。其可以特别地包括被连接至用于通过筒1处理的流体的内部排放管的连接器，以及被连接至其中输送压缩空气的外部泵(未示出，属于筒1连接的外部回路)的空气输入连接器。
空气排放塞12也被提供在靠近连接器板9(参见图4和图5)。在该连接器板9的侧面上，电源和数据传输输入/输出端口13被提供来用于例如连至电源的连接，和/或连至用于处理来自传感器和/或测量仪器的信号的电子装置的连接，来自传感器和/或测量仪器的信号构成评估筒1的适当操作的有用数据。
当根据本发明的筒1例如用于对列车上的厕所产生的废水进行生物处理时，将筒1插入位于列车上的主站中，其中包括电子数据处理装置。各个连接器14和端口13的连接在筒紧靠其主机站时自动完成，特别地通过筒和主站的隔室的互补形状来引导完成。电源或数据传输输入/输出端口13和控制单元的连接特别地自动地完成。
废水处理回路中的这种筒1的连接采用连接器6与输入管道的连接，该输入管道用于来自厕所水池的废水。处理过的水能够被直接地或经由其他处理步骤返回至厕所以便填充冲洗箱。这些流体的连接还在筒1紧靠外壳的底部时自动地实施，并且在筒1移除的情况下自动地关闭。
图2以简化的方式示出了的筒1的滚动支架5，它以轮廓的形式为例包括能够位于该轮廓的末端处的多个滚轴。
由附图产生的示例实施例相对于本发明当然不是详尽的。相反地，后者包括由权利要求产生的所有替代的形状和构造，平行六面体的形状特别地不是限制性的，尽管它是实用的。此外，将筒1分配到除了废水的生物处理之外的功能，可能导致基本上不同的底架，或在数个底架和/或支持能够执行筒的功能的部件和设备的结构的内壳中放置，而不必要有储水池等。
Claims (18)
1.一种可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，所述筒(1)能够被连接在水处理回路中，并且包括连接用于至少一种流体的输入和排放管道的连接器(6，14)以及用于电源和数据传输输入/输出通道的连接端口(13)，其包括：
-外壳(2)，具有能够通过盖(3)密封的上开口，以及通往所述连接器(6，14)和所述连接端口(13)的至少一个快速通道；以及
-内壳(4)，也具有上开口，其界定筒(1)的内体积，用于所述筒(1)运行的所有技术设备被放置在所述内体积中；
其特征在于：所述设备固定在能够通过开口被插入在所述内体积中的至少一个底架(10)上，所述内体积和所述底架(10)包括用于在所述内体积里面最终定位的相互引导装置，所述底架(10)包括至少一个界定储水池中的隔室的至少一块板(11)；
所述筒(1)还包括：
-用于操作筒(1)的且被固定在外壳(2)上的装置；以及
-用于使所述筒(1)移动的装置。
2.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，用于处理以由厕所产生的废水并且在所述筒(1)中使用活的净化活性污泥进行再生，其特征在于，其包括：
-由所述内壳(4)界定的内部水处理储水池；以及
-能够被插入到所述内壳(4)中作为内衬的底架(10)，所述底架(10)包括用于所述筒(1)运行的所有技术设备。
3.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，用于所述筒(1)运行的所述技术设备包括：
-在所述储水池中的引导/定位装置；
-流体管(8)；
-用于连接至流体输入和排放管道的连接装置；
-连接端口(13)，被提供为具有允许所述电源和数据传输输入/输出通道的连接/断开连接的连接器；
-测量仪器；以及
-传感器。
4.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述连接装置为密封地连接的连接器(14)。
5.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述外壳(2)和所述内壳(4)是单片的，除了所述上开口没有任何孔口。
6.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述外壳和所述内壳(2，4)由复合材料模制。
7.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，隔热材料被插入在所述外壳(2)和所述内壳(4)之间，以便限制与外界介质的热交换。
8.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述用于使所述筒(1)移动的装置(5)包括在所述外壳(2)下面伸出的具有至少一个滚动件的至少一个轮轴。
9.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述用于使所述筒(1)移动的装置(5)由滚动支架组成，所述筒(1)可移除地固定在所述滚动支架上。
10.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述板(11)定义所述储水池中的相邻的栏，每块板(11)布置上下污泥循环通道。
11.根据权利要求10所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述底架(10)的设备包括：
-每栏至少一个空气扩散器，以及其各自的供给管道；
-至少一根废水输入管；
-至少一根排空管；
-膜过滤器及其渗透管；
-至少一个连接器板(9)，其包括用于所述流体输入和排放管道的所述连接器(14)和/或用于所述电源和数据传输输入/输出通道的连接端口(13)；
-测量仪器；以及
-传感器。
12.根据权利要求11所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述底架(10)的所述传感器包括至少两个水位报警传感器。
13.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，至少以下的传感器和测量仪器装备所述底架(10)：
-至少一个温度测量仪器；
-至少一个用于测量氧化还原电位的仪器和/或溶解氧传感器；
-至少一个pH传感器；
-至少一个浊度传感器；以及
-至少一个电导传感器。
14.根据权利要求1所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，所述筒(1)是平行六面体，用于所述流体输入和排放管道的所述连接器(14)和/或所述电源和数据传输输入/输出通道的所述连接端口(13)被放置在所述筒的第一侧上，所述第一侧与包括所述用于操作所述筒以便移动所述筒的操作装置中的至少部分装置的第二侧相对，所述连接器(14)和所述连接端口(13)能够连接至主站的接收器连接器，当所述筒(1)的所述第一侧在所述主站中紧靠时连接自动地完成。
15.根据权利要求14所述的可移动的、可替换的且可再生的用于水处理的筒(1)，其特征在于，连接连锁杆被放置在包括所述筒(1)的所述操作装置的一侧中或其附近，所述连接连锁杆的激活使在所述流体输入和排放管道的所述连接器(14)打开以及所述电源和数据传输输入/输出通道的所述连接端口(13)打开的同时，所述筒在所述主站中被机械地锁定。
16.一种具有根据权利要求1至15中任一项所述的筒(1)的水的生物处理设备，其特征在于，其包括：
-能够安置至少一个筒(1)的至少一个主站，以及
-至少一个筒(1)，所述至少一个筒(1)的第一侧具有流体输入和排放的连接器(14)以及电源和数据传输输入/输出通道的连接端口(13)，所述第一侧与包括用于移动其的操作装置的第二侧相对；
所述主站包括：
·外部连接器，用于密封地、快速地且免工具装置地连接流体输入和排放管道的；
·外部连接端口，连接至允许电源和数据传输输入/输出通道的快速且免工具的连接/断开连接的连接器；
·每个能够容纳筒(1)的内部隔室，所述内部隔室的底部被装备有内部流体连接器，以及用于电源和数据传输输入/输出通道的内部连接端口；以及
·用于引导被提供在每个隔室中筒(1)的装置，使得一旦所述筒(1)紧靠则被连接至所述内部连接器和所述内部连接端口；
每个筒(1)的所述连接器(14)和所述连接端口(13)能够自动地连接至主站的内部连接器和端口，当所述筒(1)在隔室中紧靠时则连接自动地完成。
17.根据权利要求16所述的水的生物处理设备，其特征在于，每个主站包括用于来自所述筒(1)的数据的电子处理装置。
18.根据权利要求17所述的水的生物处理设备，其特征在于，所述电子处理装置是用于发送/接收和/或传输来源于至少一个筒(1)的这些信息中的至少一些信息的装置。
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