CN117940381A - 尿液和废水处理系统 - Google Patents

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瑞恩·盖洛
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Abstract

描述了用于尿液和废水处理的系统和方法。尿液和废水处理系统可以包括被配置为接收液体废物(102)的罐、被配置为将空气吹入液体废物中以降低液体废物的密度并且产生横流的鼓风机(114)、以及包括超滤阶段(104)和反渗透阶段(112)的过滤单元，超滤阶段(104)包括第一渗透物出口和第一浓缩物出口，反渗透阶段(112)包括第二渗透物出口和第二浓缩物出口。反渗透阶段被配置为接收来自超滤阶段的第一渗透物。

Description

尿液和废水处理系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年7月16日提交的题为“尿液和废水处理系统”的美国临时申请No.63/222,738的权益和优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
据估计，全世界有45亿人无法获得安全、负担得起的卫生系统。大量儿童死亡和疾病与口粪污染有关，其中携带病原体的粪便进入食物或供水。在传统卫生下水道系统不可用或不切实际的情况下，需要非下水道卫生系统。
发明内容
本文公开了一种液体废物处理系统，该液体废物处理系统包括超滤阶段和反渗透阶段。超滤阶段包括被配置为将液体废物分离成第一渗透物和第一浓缩物的超滤过滤器和定位在超滤过滤器的入口处的扩散器，扩散器连接到鼓风机并且被配置为将空气引入液体废物中以降低液体废物的密度并且在超滤过滤器内产生横流。反渗透阶段被配置为接收来自超滤阶段的第一渗透物，并且将第一渗透物分离成第二渗透物和第二浓缩物，第二渗透物是用于利用或再利用的非饮用水。还公开了使用所公开的液体废物处理系统处理液体废物的方法。
通过检查以下附图和详细描述，本公开的其他系统、方法、特征和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的。旨在将所有这样的附加系统、方法、特征和优点包括在本说明书内、本公开的范围内，并且受所附权利要求的保护。此外，所述实施例的所有可选和优选的特征和修改可用于本文教导的公开的所有方面。此外，从属权利要求的各个特征以及所述实施例的所有可选的和优选的特征和修改是可组合的并且彼此可互换。
附图说明
参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制，而是强调清楚地说明本公开的原理。在附图中，在多个视图中，相同的附图标记表示相应部分。
图1示出根据本文所述各种实施例的尿液和废水处理系统的示例示意图。
图2示出根据本文所述各种实施例的用于尿液和废水处理的示例方法。
图3示出根据本文所述各种实施例的用作非下水道单个单元厕所系统内的模块的尿液和废水处理系统的一个示例示意图。
图4示出根据本文所述各种实施例的用作非下水道单个单元厕所系统内的模块的尿液和废水处理系统的另一示例示意图。
具体实施方式
世界上露天排便或缺乏改进的卫生设施很常见的地区需要卫生系统，这可能会导致疾病。从下水道接收废物的传统污水和废水处理厂的实施和运营成本可能很高。多单元厕所技术正在开发中，以大规模处理废物。然而，需要技术来提供安全、负担得起的卫生系统，这些卫生系统可以部署在没有下水道连接的家庭住宅中。总体而言，随着全球水资源短缺的加剧，不仅在发展中国家，还在全球范围内减少长距离运输废物对大量水的依赖的卫生系统将变得越来越重要。
为了解决这些缺陷，本文讨论了用于独立的非下水道厕所系统的系统。该系统可以被配置为灭活人类废物中的病原体，并且准备好安全处置废物。该系统还可以回收宝贵的资源，如干净的水。该系统可以被配置为在不连接进水或出水下水道的情况下操作。一些示例系统可以是基于电池的或者由离网可再生能源供电。该系统可以针对低成本制造和低运营成本进行优化。该系统可以促进在贫困城市环境以及发达国家和发展中国家中运行的可持续卫生服务。
ISO 30500标准提供了非下水道卫生系统的技术标准，该系统旨在通过最小化水和能量消耗以及将人类排泄物转化为安全输出的策略，来满足基本卫生需求并且促进经济、社会和环境可持续性。这些卫生系统旨在在不连接任何下水道或排水网络的情况下操作，并且满足健康和环境安全以及监管参数。在一些示例中，本文所述的系统可以被配置为提供满足或超过ISO 30500标准的处理后的输出。
例如，人类废物流可以包括尿液、粪便、腹泻等。卫生附带物可包括卫生纸、女性卫生废物、尿布、其他纸制品等。在一些厕所系统中，卫生附带物的一部分，包括尿布等非有机产品，可以与人类废物流分开接收和处理。在一些示例中，废物流包括人类粪便和尿液、经血、胆汁、冲洗水、肛门清洁水、卫生纸、其他体液和/或固体。此外，废物流可以包括水，含有冲洗水、漂洗水、洗涤水、淡水、消耗水、饮用水、可用水等。
例如，独立非下水道厕所系统可以包括液体处理系统和固体处理系统，液体处理系统和固体处理系统中的每一个都可以作为单独的系统操作，或者相互连接以用于处理人类废物。独立非下水道厕所系统还可以包括至少一个分离系统。在一些示例中，人类废物流的内容物可以被单独分离或处理。通过将原料主要划分为粪便、尿液和废水流，流的分离可以提供比混合内容物人类废物流更有效的处理。由于100％分离是不可行的，因此流之间一定程度的交叉污染对于随后的下游处理方法是可接受的。如本文所述，主要含有粪便的粪便流也被称为“棕色流”。棕色流主要是粪便，但也可以与其他液体和固体废物混合。例如，棕色流可包括粪便、卫生纸、一些尿液和一些水。如本文所述，“绿色流”可以主要包括水、一些尿液和一些卫生纸，通常不包括粪便。绿色流大部分是液体，也有一些固体。如本文所述，主要含有尿液的尿液流也被称为“黄色流”。例如，黄色流可以包括尿液和一些水。如本文所述，废水流也被称为“蓝色流”。例如，蓝色流主要可以包含冲洗水、肛门冲洗水或倒入厕所的过量水形式的废水。在一些示例中，蓝色流还可以包括一些尿液。考虑到未来缺水的限制，低容量粪便沉积物(主要是腹泻)、高容量尿液沉积物以及过量的冲洗水和肛门冲洗水的高度可变性，流分离可以实现更低的成本和更稳健的处理过程。
在上述上下文中，本文描述了用于尿液和废水处理的系统和方法的各种示例。尿液和废水处理系统可以是液体处理系统，其可以单独操作或者被配置为与另一个系统集成。例如，尿液和废水处理系统可以是液体废物处理系统，其被配置为在独立非下水道厕所系统中使用。液体废物流可以包括尿液、水和包含在厕所系统中收集的废物流中的其他卫生附带物。在示例中，尿液和废水处理系统可以被集成为独立非下水道卫生系统中的用于液体处理的模块。在一些示例中，尿液和废水处理系统可以被配置为作为单个单元厕所系统的一部分来操作。例如，尿液和废水处理系统可以被集成在单个单元厕所系统中使用，该单个单元厕所系统被配置为将成人的身体废物转化为水、CO2和矿物灰。在一些示例中，尿液和废水处理系统可以被配置为提供满足或超过ISO 30500标准的处理后的输出。
尿液和废水处理系统可以用于处理主要含有尿液的液体流或人类废物的绿色流。通过在输入尿液和废水处理系统之前分离绿色流，该系统可以操作以处理其中包含的液体。在一些示例中，可以在分离的模块或系统中对绿色流进行预处理，以通过去除绿色流中包含的一部分固体来澄清绿色流。
尿液和废水处理系统可以包括膜过滤过程，用于从液体人类废物中去除病原体和化学污染物，以产生适用于再循环厕所冲洗或安全排放的水。所描述的系统可以作为单个单元厕所系统的部分来操作。液体废物主要由尿液、冲洗水和微量卫生纸组成，可以通过一系列过滤阶段，一系列过滤阶段包括超滤阶段和反渗透阶段。每个过滤阶段可以具有相关联的储液罐和泵部件，使得每次过滤能够在最有效的压力下操作。废弃的浓缩物可以在转移到浓缩过程以用于排放之前通过过滤阶段再循环。渗透物可以被收集并且再循环以用作厕所系统中的冲洗水，或者根据系统要求排出。渗透物可以满足ISO-30500再利用或排放标准。例如，ISO-30500再利用标准包括化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)≤50mg/L、总氮(N)>70％还原(reduction)、总磷(P)>80％还原、pH：6.0-9.0、总悬浮固体(totalsuspended solids,TSS)≤10以及大肠杆菌≤100个/L。在另一个示例中，排放标准包括化学需氧量(COD)≤150mg/L、总氮(N)>70％还原、总磷(P)>80％还原、pH：6.0-9.0、总悬浮固体(TSS)≤30以及大肠杆菌≤100个/L。
在以下讨论中，提供了尿液和废水处理系统及其部件的一般描述，包括对其操作的讨论。讨论了尿液和废水处理系统的非限制性示例。在一些示例中，该配置可以包括可选的连接，以将尿液和废水处理系统与包括独立非下水道卫生系统的其他系统集成。例如，尿液和废水处理系统可以与前端废物分离系统和/或缓冲罐系统集成。
如图1中所示，尿液和废水处理系统100可以包括超滤(ultra-filtration,UF)阶段和反渗透(reverse osmosis,RO)阶段，超滤(UF)阶段包括超滤(UF)膜过滤器104，反渗透(RO)阶段包括反渗透(RO)膜过滤器112。UF阶段还可以包括定位于UF膜过滤器104的入口103处的扩散器122、渗透物泵106和储液罐108。鼓风机114可以连接到扩散器122，并且被配置为在流体被接收到UF膜过滤器104中时将空气引入流体中。RO阶段还可以包括高压泵110和渗透物罐116。此外，储液罐108可以接收来自RO阶段的RO浓缩物，并且浓缩物罐118可以与储液罐108流体连接。
缓冲罐102可以可选地被包括在尿液和废水处理系统100中，并且被配置为接收和容纳待处理的液体废物。或者，缓冲罐102可以被省略，并且接收尿液和/或废水的外部罐或缓冲罐系统可以用作UF的馈送。例如，尿液和废水处理系统100可以被连接到缓冲罐分离和均化系统中的液体缓冲罐。在示例中，含尿流可以是绿色流，如本文所述，其主要包括尿液，但也可以包括水和/或一些微量固体，例如卫生纸。在一些示例中，绿色流可以在被尿液和废水处理系统100接收之前被处理。例如，缓冲罐分离和均化系统可以收集和减少来自前端用户容器的人类废物流或其他含尿流中的固体，以通过在液体罐中分离固体颗粒的至少一部分来澄清液体。例如，缓冲罐分离和均化系统的液体罐的出口可以经由扩散器122与UF过滤器的入口103流体连接。
UF膜过滤器104可以与缓冲罐102流体连接，例如经由扩散器122。液体废物可以接收到UF膜过滤器104中，使得鼓风机114在流体经过UF膜过滤器104之前经由扩散器122将空气引入流体中。与空气混合的流体降低液体废物的密度并且使液体向上移位，从而在UF膜过滤器104上产生横流以分离第一渗透物流和第一浓缩物流。例如，与空气混合的流体降低流体的密度，并且使其向上移位，从而产生穿过过滤器的横流，从而形成UF渗透物。不经过过滤器的流体是UF浓缩物或第一浓缩物。
渗透物泵106可以将UF渗透物流(本文中也称为第一渗透物流)运送到储液罐108。UF浓缩物流(在本文中也称为第一浓缩物流)可以作为输出被释放。例如，UF浓缩物可以被运送到缓冲罐102。在一些示例中，如果尿液和废水处理系统100流体地连接到缓冲罐分离系统，则第一浓缩物流可以被运送到缓冲罐分离系统。
如图1中所示，储液罐108可以经由渗透物泵106接收UF膜过滤器104的第一渗透物，渗透物泵106都是流体连接的。高压泵110可以在高压下将流体从储液罐运送通过RO膜过滤器112，以分离第二渗透物流和第二浓缩物流。在示例中，第二浓缩物流(在本文中也称为RO浓缩物)可以被返回到储液罐108。在一些示例中，第二浓缩物的一部分可以再循环通过RO膜过滤器112。第二浓缩物流的大部分可以被引导到浓缩物罐118。第二渗透物流(在本文中也称为RO渗透物流)可以被认为是清洁的和/或可用的水。第二渗透物流可以被引导到渗透物罐116以用于保存和/或被引导以用于冲洗罐中或被排放到另一系统或环境。例如，第二渗透物流可以是符合ISO 30500的，以安全地排放到环境中。
缓冲罐102或者来自另一系统的液体罐可以经由导管(如管道)或其他装置与UF膜过滤器104流体连接。UF膜过滤器104可以在低压下操作。例如，缓冲罐102和UF膜过滤器104之间的液体流可以是低压流，其具有大约大气压或约1atm的压力并且具有约20-40℃的温度。空气泵或鼓风机114可以被定位在UF膜过滤器104的馈送处以将空气引入到液体流的流体流中。例如，鼓风机114可以使用扩散器122(例如气泡石)将空气扩散到液体流中。UF膜过滤器104可以将接收的流体分离成第一渗透物和第一浓缩物，其中，第一渗透物是通过UF膜滤波器104的流体的部分，而第一浓缩物是被UF膜过滤器104截留的流体。在一些示例中，如果尿液和废水处理系统100流体地连接到缓冲罐分离系统并用其他流体来处理。
渗透物泵106可以在低压下将第一渗透物运送到储液罐108。高压泵110可以流体地连接在储液罐108和RO膜过滤器112之间。高压泵110可以被配置为输出比入口压力更高的流体。例如，高压泵110可以在低压下从储液罐泵送第一渗透物，然后在高压下将流体运送到RO膜过滤器112。例如，低压可以是约1巴，而高压可以是约30-35巴。在一些示例中，泄压阀124可以被定位在高压导管中，以将加压的第一渗透物流的一部分返回到储液罐108。高压泵110可以在高压下将第一渗透物流运送到RO膜过滤器112。例如，RO膜过滤器112的高压流体馈送可以是约435psi，并且具有约20-40℃的温度。RO膜过滤器112可以将接收的流体分离成第二渗透物和第二浓缩物，其中，第二渗透物是通过RO膜过滤器112的流体的部分，而第二浓缩物是被RO膜过滤器112截留的流体。RO膜过滤器112可以流体地连接到被配置为接收第二渗透物的渗透物罐116。RO膜过滤器112可以流体地连接到浓缩物罐118，浓缩物罐118被配置为接收第二浓缩物。第二渗透物流可以被引导到渗透物罐116以用于保存和/或被引导用于冲洗罐中或被者被排放到另一系统或环境。例如，第二渗透物流可以是符合ISO 30500的，以安全地排放到环境中。第二浓缩物流可以被返回到储液罐108，并且一部分可以通过高压泵110再循环通过RO膜过滤器112。
浓缩物罐118可以容纳从储液罐108运送的RO浓缩物。收集的RO浓缩物的至少一部分(在本文中也被称为RO废料)可以被释放到另一个系统进行进一步处理。例如，RO废料可以被运送到另一个系统，例如固体处理系统，用于浓缩过程以进行排放。RO浓缩物可以包括从尿液和废水处理系统100的液体流中过滤的固体和/或盐。在一些示例中，RO废料可以被接收到固体处理系统的浓缩器(未示出)中。例如，浓缩器可以被配置为接收可以被加热的液体废物。在示例中，来自尿液和废水处理系统100的RO废料可以被接收到浓缩器中。加湿的空气和/或废气可以被释放，浓缩的输出可以被运送到另一个系统以用于进一步的处理或从系统中排出。加湿的空气和/或废气可以被运送到主排气出口并且在被释放到大气中之前被过滤。主排气出口中的气体过滤器可以被配置为使得释放的气体符合ISO 30500。
缓冲罐102、储液罐108、渗透物罐116和浓缩物罐118每个都可以具有排放出口，以释放相应罐(未示出)中的空气或任何气体。每个排气出口都可以被连接到带有气体过滤器的主排气管线。例如，当尿液和废水处理系统100是单个单元厕所系统中的模块时，主排气管线还可以接收从单个单元厕所系统的其他模块中排出的气体。气体过滤器可以被配置为使得从系统释放的过滤后的气体符合ISO 30500。
尿液和废水处理系统100还可以包括额外的阀门、传感器、开关、致动器、泵等，以便于尿液和废水处理系统100的操作。例如，缓冲罐102、储液罐108、渗透物罐116和/或浓缩物罐118可以具有传感器以检测各个罐中的流体水平。尿液和废水处理系统100还可以包括控制器130。控制器130可以被配置为与系统中的阀门、泵、传感器、开关和/或致动器接合。例如，控制器130可以被配置为响应于来自罐的传感器指示来操作阀门和/或泵，其中，罐可以具有一个或更多个传感器以指示罐内的流体水平。控制器130可以被配置为仅控制尿液和废水处理系统100的部件的操作。在一些示例中，控制器可以被集成在单个单元厕所系统的控制系统中，在该控制系统中，尿液和废水处理系统100作为模块存在。
图2示出如本文所述的用于收集和分离人类废物的示例方法。在框1302处，该方法可以包括从罐接收液体废物。例如，可以从缓冲罐接收液体废物。在一些示例中，液体废物可以是尿液和/或废水。例如，液体废物可以是澄清的绿色流，如本文所述，在已经去除固体的至少一部分之后，液体废物包括尿液、水和/或一些微量卫生纸。在一些示例中，缓冲罐位于尿液和废水处理系统100的外部。
在框1304处，该方法可以包括将空气吹入液体废物流中，以降低液体废物的密度并且产生横流。例如，如关于图1所讨论的，空气泵或鼓风机可以被定位成在UF膜的馈送处将空气引入到液体流的流体流。例如，鼓风机可以使用气泡石将空气扩散到液体流中，从而产生起泡效果。在另一个示例中，空气可以通过另一种分配方法被引入。
在框1306处，该方法可以包括在超滤阶段过滤液体废物流以分离第一渗透物和第一浓缩物。可以使用超滤膜过滤流体以分离第一渗透物和第一浓缩物。来自缓冲罐和空气混合的流体降低流体的密度，并且使其向上移位，从而产生穿过过滤器的横流，从而形成第一渗透物。
在框1308处，该方法可以包括排出第一浓缩物。来自UF膜过滤器的第一浓缩物可能含有一些固体。第一浓缩物可以被排放和/或返回到用于分离浓缩物中的固体废物的预处理系统。例如，浓缩物可以被返回到与预处理的绿色流相同的系统以澄清绿色流，然后被澄清并且在尿液和废水处理系统中再循环。去除大部分固体的第一渗透物可以被引导到过滤的下一阶段。例如，第一渗透物可以被泵送到储液罐。
在框1310处，该方法可以包括在反渗透阶段过滤第一渗透物以分离第二渗透物和第二浓缩物。反渗透阶段可以在高压下操作。例如，第一渗透物可以经由高压泵被运送到反渗透膜过滤器。第一渗透物可以在反渗透膜过滤器中被过滤以分离第二渗透物和第二浓缩物。在框1312处，该方法可以包括排出第二渗透物。在一些实施例中，第二渗透物可以被再利用。在一些示例中，第二渗透物可以是符合ISO 30500的。示例中提供了用于测量化学需氧量(COD)、总氮(总N)、总磷(总P)、pH、总悬浮固体(TSS)和大肠杆菌(菌落形成单位或CFU)的技术。
可以理解，示例方法可以按照列举的顺序或者按照逻辑上可能的任何其他顺序进行。该方法可以省略步骤或包括额外的步骤。例如，该方法可以包括清洁循环。清洁循环可以包括清洁流体通过该系统的回流或泵送。在一些示例中，该方法可以由控制器130基于传感器值、操作状态、用户输入或其他因素自动实现。
例如，控制器130可以与尿液和废水处理系统100的传感器、阀门、泵和马达接合。控制器130可以至少包括处理器和存储器。控制器可以被配置为基于UF膜过滤器104和/或RO膜过滤器112的操作状态来执行指令序列以操作传感器、阀门、泵和马达。例如，控制器130可以经由各个罐中的每一个的传感器来检测缓冲罐102、储液罐108、渗透物罐116和浓缩物罐118中的每一个的流体水平。例如，控制器130可以致动阀门以倒空所述罐和/或操作泵以从所述罐运送流体。例如，控制器130可以通过关闭高压泵110、关闭RO入口阀门以及排空储液罐108来执行用于RO冲洗循环的指令。在将储液罐108排放到浓缩物罐118一段时间之后，开启RO冲洗阀门，开启高压泵110并且操作冲洗循环一预定时间。例如，可以通过使用传感器以检测缓冲罐102已满、储液罐108未满以及RO冲洗循环完成来过滤液体废物。控制器130可以通过开启鼓风机114和开启渗透物泵106来执行指令以开始UF序列，从而过滤从缓冲罐102泵送的液体废物。经过一段时间之后，可以关闭渗透物泵106和鼓风机114，然后可以从UF膜过滤器104排出浓缩物。
尿液和废水处理系统100可以被配置用于在各种系统和应用中使用。如上所述，作为示例，尿液和废水处理系统100可以是被配置在独立的非下水道厕所系统中使用的液体处理系统。尿液和废水处理系统100可以被配置为作为单个单元厕所系统(包括诸如固体处理系统和/或分离系统之类的系统)的一部分并且与单个单元厕所系统结合操作。
图3示出包括非下水道单个单元厕所系统的示例示意图，非下水道单个单元厕所系统包括前端系统1、缓冲罐系统2、尿液和废水系统3以及水氧化固体处理系统4。在该示例中，尿液和废水处理系统3可以包括本文所述的尿液和废水处理系统100。在该示例中，前端系统1可以被配置为捕获人类废物并且将混合后的废物流分离成绿色流和棕色流中的至少一个。在一些示例中，黄色流也可以被分离。分离后的绿色流、棕色流和/或黄色流可以通过缓冲罐系统2进一步被处理。缓冲罐系统2可以被配置为将澄清后的绿色流输出到尿液和废水处理系统3，并且将棕色流浆料输出到水氧化固体处理系统4。此外，缓冲罐系统2可以接收来自单个单元厕所系统的系统或模块中的一个或更多个的输入，以用于额外处理。非下水道厕所系统可以被配置为运送处理后的液体输出和处理后的固体输出。清洁水和/或处理后的水可以进一步用于前端系统1中的用于冲洗水的系统中，或者用于在系统或模块中的一个或更多个中进行处理。单个单元厕所系统还可以包括控制单元，该控制单元包括用于系统的操作的至少一个控制器和/或系统的一个或更多个模块，包括阀门、泵、马达、传感器和其他装置。
如图3的示例系统中所示，尿液和废水处理系统3可以将RO废料运送到水氧化固体处理系统4的浓缩器模块。例如，RO废料可以包括从尿液和废水处理系统3的液体废物中过滤的固体和/或盐。RO废料可以被接收到浓缩器模块中并且被加热以蒸发至少一些液相含量。加压空气可以被引入到浓缩器中，使得加湿的空气和/或废气被释放，并且浓缩后的输出可以被运送到另一个系统或者被释放以从系统中去除剩余固体。在一些示例中，尿液和废水处理系统3可以可选地包括浓缩器或浓缩器模块，该浓缩器或浓缩器模块包括浓缩器罐和加热器。
图4示出非下水道单个单元厕所系统的另一个示例示意图，该非下水道单个单元厕所系统包括前端系统1、缓冲罐系统2、尿液和废水系统3、体积减少固体处理系统5和外部燃烧器6。在该示例中，尿液和废水处理系统3可以包括本文所述的尿液和废水处理系统100。如图所示，尿液和废水处理系统3可以是模块化的，以适应非下水道单个单元厕所系统的另一种配置。尽管在图3和图4两者中都有类似的模块，但在图8中示出了不同的固体处理系统作为体积减少系统5。类似于图3，前端系统1被配置为捕获人类废物并且将混合废物流分离成绿色流和棕色流中的至少一个。在一些示例中，黄色流也可以被分离。分离后的绿色流、棕色流和/或黄色流可以通过缓冲罐系统2被进一步处理。缓冲罐系统2可以被配置为将澄清后的绿色流输出到尿液和废水处理系统3，并且将棕色流浆料输出到体积减少固体处理系统5。单个单元厕所系统可以被配置为运送处理后的液体输出和处理后的固体输出。单个单元厕所系统还可以包括控制单元，该控制单元包括用于系统操作的至少一个控制器和/或系统的一个或更多个模块，包括阀门、泵、马达、传感器和其他装置。在该示例中，外部燃烧器6也可以是被配置为接收处理后的固体输出的非下水道单个单元厕所系统的一部分。
如图4的示例系统中所示，尿液和废水处理系统3可以将RO废料运送到体积减少固体处理系统4的浓缩器模块。例如，体积减少粪便处理系统5可以被配置有浓缩器，该浓缩器被配置为接收待加热的RO废料。在示例中，来自尿液和废水处理系统3的浓缩罐中的RO废料可以被接收到浓缩器中并且被加热以蒸发至少一些液相含量。可以释放加湿的空气和/或废气，并且浓缩后的输出可以被运送到另一个系统或者被释放以从系统中去除剩余固体。
本文所述实施例的特征具有代表性，并且在替代实施例中，可以添加或省略某些特征和元件。应当理解的是，除非另有说明，否则本公开不限于特定材料、制造工艺等，因为这些材料、制造工艺等可以变化。还应理解的是，本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而非旨在限制。在本公开中，也可以在逻辑上可能的情况下按照不同的顺序执行步骤。
各方面
以下示例性方面的列表支持本文提供的公开并且受本文提供的公开的支持。
方面1.一种液体废物处理系统，该系统包括：
超滤阶段，超滤阶段包括：
超滤过滤器，被配置为将液体废物分离成第一渗透物和第一浓缩物，以及
扩散器，定位在超滤过滤器的入口处，扩散器连接到鼓风机并且被配置为将空气引入到液体废物中，以降低液体废物的密度并且在超滤过滤器内产生横流；以及
反渗透阶段，被配置为接收来自超滤阶段的第一渗透物，并且将第一渗滤物分离成第二渗透物和第二浓缩物，第二渗透物是用于利用或再利用的非饮用水。
方面2.根据方面1所述的液体废物处理系统，其中：
超滤阶段包括储液罐和渗透物泵；
反渗透阶段包括渗透物罐和高压泵。
方面3.根据方面2所述的液体废物处理系统，其中，反渗透阶段还包括再循环导管，再循环导管被配置为从储液罐运送第二浓缩物。
方面4.根据方面1-3中任一项所述的液体废物处理系统，其中，液体废物包括尿液、粪便、冲洗水、微量粪便和微量厕所附带物中的至少一个。
方面5.根据方面1-4中任一项所述的液体废物处理系统，其中，液体废物是从缓冲罐系统接收的澄清后的液体。
方面6.根据方面1-5中任一项所述的液体废物处理系统，其中，作为非饮用水排放以用于利用或再利用的第二渗透物满足以下的至少一项：
化学需氧量(COD)≤50mg/L；
总悬浮固体(TSS)≤10mg/L；
相对于在UF阶段中接收的液体废物中的总氮，总氮(N)>70％还原；
相对于在UF阶段中接收的液体废物中的总磷，总磷(P)>80％还原；以及大肠杆菌≤100个/L。
方面7.根据方面1-6中任一项所述的液体废物处理系统，其中，超滤阶段在第一压力下操作，并且反渗透阶段在第二压力下操作。
方面8.根据方面1-7中任一项所述的液体废物处理系统，其中，反渗透阶段在高压下操作。
方面9.根据方面1-8中任一项所述的液体废物处理系统，其中，扩散器包括气泡石。
方面10.根据方面1-9中任一项所述的液体废物处理系统，其中，控制器使超滤阶段和反渗透阶段能够自动操作。
方面11.一种用于处理液体废物的方法，该方法包括：
将空气吹入到液体废物中以降低液体废物的密度并且产生横流；
在超滤阶段中过滤液体废物以分离第一渗透物和第一浓缩物；
排出第一浓缩物；
在反渗透阶段中过滤第一渗透物以分离第二渗透物和第二浓缩物；
将第二渗透物作为可用水排出。
方面12.根据方面11所述的方法，还包括将第一渗透物泵送到储液罐。
方面13.根据方面11或12所述的方法，还包括在高压下将第一渗透物从储液罐泵送通过反渗透阶段。
方面14.根据方面11-13中任一项所述的方法，还包括使第二浓缩物再循环以在反渗透阶段中过滤。
方面15.根据方面11-14中任一项所述的方法，其中，作为可用水排放的第二渗透物满足以下的至少一项：
化学需氧量(COD)≤50mg/L；
总悬浮固体(TSS)≤10mg/L；
相对于在UF阶段中接收的液体废物中的总氮，总氮(N)>70％还原；
相对于在UF阶段中接收的液体废物中的总磷，总磷(P)>80％还原；以及大肠杆菌≤100个/L。
方面16.根据方面11-15中任一项所述的方法，其中，液体废物包括尿液、粪便、冲洗水、微量粪便和微量厕所附带物中的至少一个。
方面17.根据方面11-16中任一项所述的方法，其中，液体废物是从缓冲罐系统接收的澄清后的液体。
方面18.方面11-17中任一方面的方法，其中，排放第一浓缩物包括将第一浓缩物排放到用于分离浓缩物中的固体废物的系统。
方面19.根据方面11-18中任一项所述的方法，其中，在反渗透阶段中过滤第一渗透物包括在储液罐中接收第一渗滤物并且再循环第二浓缩物。
示例
提出以下示例是为了向本领域的普通技术人员提供关于如何制备和评估本文所要求保护的化合物、组合物、物品、装置和/或方法的完整公开和描述，并且旨在纯粹作为本公开的示例，而不旨在限制发明人认为其公开的范围。已经努力确保了关于数字(例如，数量、温度等)的准确性，但应考虑到一些误差和偏差。除非另有说明，否则零件是重量零件，温度的单位为℃或者环境温度，压力是大气压或接近大气压。
对尿液和废水处理系统的液体输出样品进行测试，以测量化学需氧量(COD)、总氮(总N)、总磷(总P)、pH、总悬浮固体(TSS)和大肠杆菌(菌落形成单位或CFU)。与ISO 30500标准相比，测试的液体输出参数的示例如表1中所示。在下面的测试协议中提供了用于测试液体输出参数的示例性方法。
表1
测试协议
化学需氧量测试协议：测量使用本文所述的尿液和废水处理系统采样程序所采集的样品的化学需氧量(COD)。化学需氧量可以通过本领域已知的任何方法(诸如，例如，使用由公司(美国科罗拉多州洛夫兰市)制造的USEPA反应器消化法试剂盒)来测量。来自/>公司的分光光度计和色度计DR 6000、DR 5000、DR 3900、DR 3800、DR 2800、DR 2700、DR 1900和DR 900适用于执行此测试，尽管COD也可以在来自其他制造商的UV-Vis分光光度计和/或色度计上执行。对于列出的仪器，测试如下执行：
样品可以被收集在没有有机污染的干净玻璃瓶和/或塑料容器中。样品在采集之后应尽快被测试。
为了分析典型样品，将反应器初始化并预加热至150℃。本文使用来自公司的DRB 200反应器；然而，任何合适的反应器都可以通过遵循制造商提供的协议来使用。含有预包装试剂的不同样品小瓶基于预期COD(具有更宽和更窄的可用检测限制)从公司获得。普通技术人员将能够基于要被测量的样品的预期COD以及先前的测试结果来选择合适的小瓶和试剂。
将2mL的样品添加到含有消化试剂的典型小瓶中，或者针对250-15,000mg/L范围内的检测，使用微量吸液管将0.20mL的样品添加到小瓶。使用去离子水将第二个小瓶制备为空的小瓶。样品和空的小瓶均进行外部冲洗，并且用厚纸巾或无绒布擦拭以干燥。将小瓶倒置以混合并且放置在反应器中，在反应器中将它们加热2小时。关闭反应器，允许小瓶冷却20分钟或者直到温度达到120℃为止。小瓶被倒置几次并且被放在支架中冷却。
对空的小瓶进行外部清洁，并且将其放入色度计或分光光度计中。读数为零。制备好的样品小瓶进行外部清洁并且被放入色度计或分光光度计中，并且读取COD读数。空瓶可以被用于同一批试剂小瓶中的几个样品小瓶，并且仅当吸光度随时间变化至少0.01个吸光度单位时才需要更换。
如果需要，则使用一系列已知浓度的标准溶液验证仪器精度。可以调整仪器的出厂校准，以反映标准溶液的已知值。
总氮测试协议：测量使用本文所述的尿液和废水处理系统采样程序所采集的样品的总氮(总N)。总氮可以通过本领域已知的任何方法(诸如，例如，使用由公司(美国科罗拉多州洛夫兰市)制造的过硫酸盐消化法试剂盒)来测量。来自/>公司的分光光度计和色度计DR 6000、DR 5000、DR 3900、DR 3800、DR 2800、DR 2700、DR 1900和DR900适用于进行此测试，尽管总氮检测也可以在来自其他制造商的UV-Vis分光光度计和/或色度计上进行。对于列出的仪器，进行如下测试：
样品在采集之后应尽快被测试。为了分析典型样品，将反应器初始化并且预加热至105℃。本文使用来自公司的DRB 200反应器；然而，任何合适的反应器都可以通过遵循制造商提供的协议来使用。本文使用来自/>公司的氢氧化氮消化试剂小瓶；这些含有用于测试总氮的预先测量的试剂。将一个预先测量的过硫酸氮包的内容物添加到用于在测量样品中使用的第一试剂小瓶和用于在测量空瓶中使用的第二试剂小瓶。向一个小瓶中添加0.5mL的样品，并且0.5mL的去离子水用于第二个小瓶。去离子水必须不含所有含氮物质。将小瓶加盖并且剧烈摇晃30秒。将摇晃后的小瓶放置在反应器中30分钟。反应后，将小瓶从反应器中取出，并且使其冷却至室温。
将由公司提供的预先测量包的总氮试剂A添加到样品和空的小瓶。将小瓶加盖并且摇晃30秒，然后反应3分钟。3分钟之后，从小瓶取下盖子，并且将由/>公司提供的预先测量包的总氮试剂B添加到小瓶中。将小瓶加盖且摇晃15秒，然后反应2分钟。反应后，将来自小瓶的2mL的消化样品添加到由/>公司提供的单独的总氮试剂C小瓶中。对去离子水空瓶采用类似的程序。将试剂小瓶加盖并且缓慢倒置10次以混合。5分钟之后，小瓶进行外部清洁并且使用分光光度计或色度计进行测量。
如果在室温下黑暗保存，空瓶可以被保存长达7天。当悬浮固体出现在空瓶中时，应将其丢弃，并且准备新的空瓶。该程序可有效检测氯化铵、硫酸铵、乙酸铵、甘氨酸、尿素和其他有机氮物质中至少95％的氮。
如果需要，则使用标准添加物刺入新鲜样品或者使用一系列已知浓度的标准溶液来验证仪器精度。可以通过使用已知量的不同氮物质(例如氨、甘氨酸、烟酸对甲苯磺酸等)制备储备溶液来验证不同氮源的仪器精度。
总磷测试协议：测量使用本文所述的尿液和废水处理系统采样程序所采集的样品的总磷(总P)。总磷可以通过本领域已知的任何方法(诸如，例如，使用美国国家环境保护局(USEPA)3与由/>公司(美国科罗拉多州洛夫兰市)制造的过硫酸盐酸消化法试剂盒)来测量。来自/>公司的分光光度计和色度计DR 6000、DR 5000、DR3900、DR 3800、DR 2800、DR 2700、DR 1900和DR 900适用于进行此测试，尽管也可以在来自其他制造商的UV-Vis分光光度计和/或色度计上进行总磷检测。对于列出的仪器，进行如下测试：
样品在采集之后应尽快被测试。在处理样品时，应使用5.0N氢氧化钠将pH调节至7。在解释测试结果时，应校正过程中任何阶段(例如酸化、PH调节)的添加量。
为了分析典型样品，将反应器初始化并且预加热至150℃。本文使用来自公司的DRB 200反应器；然而，任何合适的反应器都可以通过遵循制造商提供的协议来使用。将待测试的5.0mL的样品添加到小瓶，然后添加预先测量数量的过硫酸钾，作为公司提供的测试试剂盒的部分。摇晃样品以溶解任何粉末，并且将样品小瓶插入反应器中并且使其反应30分钟。该反应将有机和浓缩的无机磷酸盐转换为反应性正磷酸盐。将样品小瓶从反应器中取出，并且使其冷却至室温。将2mL的1.54N氢氧化钠添加到样品小瓶，并且将小瓶加盖并且倒置以混合。用无绒布或抹布擦拭小瓶，以清洁和干燥小瓶的外表面，然后将小瓶插入分光光度计或色度计的比色皿座中。将分光光度计或色度计调零，并且将预先测量数量的钼酸盐和抗坏血酸(在本文中，来自/>公司的/>3粉枕(powder pillow))添加到小瓶。摇晃小瓶20-30秒以分散粉末，粉末不会完全溶解。在2分钟反应时间之后，样品中的正磷酸盐与钼酸盐反应以产生具有深蓝色的混合络合物。再次用无绒布或抹布擦拭小瓶，并且将其插入分光光度计或色度计中，并且(针对还原后的磷酸盐/钼酸盐络合物)使用分光光度计的在880nm处的吸光度或者色度计的在610nm处的吸光度来获取总磷读数。
在典型测试中，总磷的范围是0.06至3.5mg/L PO4 3-。显示较高浓度的样品应被稀释并且重新测试报告的精度。如果需要，则使用标准添加物刺入新鲜样品或者使用一系列已知浓度的标准溶液来验证仪器的精度。
总悬浮固体测试协议：测量使用本文所述的尿液和废水处理系统采样程序所采集的样品的总悬浮固体(TSS)。总悬浮固体可以使用本领域已知的任何技术(诸如，例如，来自美国国家环境保护局国家暴露研究实验室的残留、不可过滤协议的测试(重量分析(Gravimetric)，在103-105℃下干燥))来测量。该方法可用于测定约4mg/L至约20000mg/L的悬浮固体。
简要地，将玻璃纤维过滤器放入膜过滤器设备中。施加真空并且用至少三个20mL体积的蒸馏水洗涤过滤器。施加真空，直到去除所有水痕迹为止。过滤器在103-105℃的烘箱中干燥一小时，并且储存在干燥器中直到需要为止。过滤器在使用前被立即称重，并且仅使用镊子或钳子进行处理。
选择样品体积，使得对于4.7cm过滤器而言，过滤器上至少保留1.0mg的残留物。对于其他过滤器直径，普通技术人员将能够选择等于约7mL/cm2的过滤器面积的样品体积，并且收集与1.0mg成比例的残留物重量。
对过滤器称重并且放置在过滤装置中。施加吸力。用少量蒸馏水润湿过滤器。剧烈摇晃样品，并且使用适合所选体积的装置(例如量筒)将预选的样品体积应用于过滤器上。继续抽吸直到去除所有水痕迹为止。用蒸馏水将量筒或者其他装置洗涤三次，并且将洗涤物应用于过滤器。进一步用蒸馏水将过滤器、不可过滤的残留物和过滤器装置洗涤三次，并且再次去除所有水痕迹。将过滤器从过滤器装置中取出，并且在103-105℃下干燥至少一小时。使过滤器在干燥器中冷却并且被称重。重复干燥循环，直到获得恒定的重量为止。
pH测试协议：测量使用如本文所述采集的样品的pH。将经过校准后的数字pH计量器或者具有pH测量能力的水质计量器的探针浸入样品中，pH值被显示在该计量器的屏幕上。可以使用各种pH计量器和/或水质计量器，包括可从公司(美国加利福尼亚州卡尔斯巴德)获得的Myron L Ultrameter IICPFCE水质计量器。
大肠杆菌检测测试协议：测量使用本文所述的尿液和废水处理系统采样程序采集的样品的大肠杆菌(菌落形成单位或CFU)。大肠杆菌CFU可以通过本领域已知的任何技术来测量。在本文中，使用来自3MTM公司(美国明尼苏达州圣保罗市)的PETRIFILMTM大肠杆菌/大肠菌群计数板。PETRIFILMTM板含有改良的紫红色胆汁(violet red bile,VRB)营养素、冷水可溶性胶凝剂、5-溴-4-氯-3-吲哚基-D-葡萄糖醛酸(BCIG，葡萄糖醛酸酶活性的指示剂)和用于促进菌落计数的四唑指示剂。
将样品与适当的无菌稀释剂(诸如巴特菲尔德磷酸盐缓冲稀释水、0.1％蛋白胨水、蛋白胨盐稀释剂、四分之一浓度林格溶液、0.85-0.90％盐溶液、不含亚硫酸氢盐的莱辛肉汤或蒸馏水)混合或均匀化。
将PETRIFILMTM板放置在平坦表面上。板上的顶部薄膜被提起。使用垂直于接种区域的移液管将1mL的样品悬浮液分配在板的底部薄膜的中心上。将顶部薄膜向下滚动到样品上，且不留有气泡。3MTM PETRIFILMTM撒播器用于将接种物撒播在整个板生长区域上。移除撒播器，并将板静置至少一分钟，从而形成凝胶。
凝胶形成后，将板在不超过20个板的堆叠中水平孵化。孵化时间可以变化，并且普通技术人员可以基于由制造商提供的说明来选择适合于给定应用的孵化时间。孵化后，可以使用标准菌落计数器或者其他照明放大器对板上的菌落进行计数。呈现为蓝色至红蓝色并且与截留的气体相关的菌落应被计数为已确认的大肠杆菌。菌落应在从孵化器中取出的1小时内被计数，或者在计数前在-15℃下储存长达一周。
对于孵化后密度极高的板，可能需要稀释原始样品以获得准确计数，并且基于稀释体积进行适当的体积校正。
取样程序
使用上述测试协议，可以使用通过以下采样程序制备的样品来表征系统组分(诸如水、液体组分等)的输出的各种性质。
尿液和废水处理系统采样程序：任何合适的提取装置都可以被用于从尿液和废水处理系统中获得液体样品。例如，注射器或容量移液管可以用于从尿液和废水处理系统中收回特定体积的材料，该材料可以包含液体和/或悬浮固体。或者，可以将比分析所需的更大体积的材料收回无菌容器中，并且可以单独测量用于测试的体积。在替代方面，可以开启阀门，使液体样品自由流动到收集容器中。以这种方式收集的样品可以用于本文所述的任何测试协议。

Claims (19)

1.一种液体废物处理系统，所述系统包括：
超滤阶段，所述超滤阶段包括：
超滤过滤器，被配置为将所述液体废物分离成第一渗透物和第一浓缩物，以及
扩散器，定位在所述超滤过滤器的入口处，所述扩散器连接到鼓风机，并且被配置为将空气引入所述液体废物中，以降低所述液体废物的密度并且在所述超滤过滤器内产生横流；以及
反渗透阶段，被配置为接收来自所述超滤阶段的所述第一渗透物，并且将所述第一渗滤物分离成第二渗透物和第二浓缩物，所述第二渗透物是用于利用或再利用的非饮用水。
2.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中：
所述超滤阶段包括储液罐和渗透物泵；
所述反渗透阶段包括渗透物罐和高压泵。
3.根据权利要求2所述的液体废物处理系统，其中，所述反渗透阶段还包括再循环导管，所述再循环导管被配置为将所述第二浓缩物运送到所述储液罐。
4.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中，所述液体废物包括尿液、粪便、冲洗水和微量厕所附带物中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中，所述液体废物是从缓冲罐系统接收的澄清后的液体。
6.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中，作为非饮用水排放以用于利用或再利用的所述第二渗透物满足以下的至少一项：
化学需氧量COD≤50mg/L；
总悬浮固体TSS≤10mg/L；
相对于在所述超滤阶段中接收的所述液体废物中的总氮，总氮N>70％还原；
相对于在所述超滤阶段中接收的所述液体废物中的总磷，总磷(P)>80％还原；以及
大肠杆菌≤100个/L。
7.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中，所述超滤阶段在第一压力下操作，并且所述反渗透阶段在第二压力下操作。
8.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中，所述反渗透阶段在高压下操作。
9.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中，所述扩散器包括气泡石。
10.根据权利要求1所述的液体废物处理系统，其中，控制器使所述超滤阶段和所述反渗透阶段能够自动操作。
11.一种用于液体废物的处理的方法，所述方法包括：
将空气吹入液体废物中以降低所述液体废物的密度并且产生横流；
在超滤阶段中过滤所述液体废物以分离第一渗透物和第一浓缩物；
排出所述第一浓缩物；
在反渗透阶段中过滤所述第一渗透物以分离第二渗透物和第二浓缩物；以及
将所述第二渗透物作为可用水排出。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述第一渗透物泵送到储液罐。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括在高压下将所述第一渗透物从所述储液罐泵送通过所述反渗透阶段。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括使所述第二浓缩物再循环以在所述反渗透阶段中过滤。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，作为可用水排出的所述第二渗透物满足以下的至少一项：
化学需氧量COD≤50mg/L；
总悬浮固体TSS≤10mg/L；
相对于在所述超滤阶段中接收的所述液体废物中的总氮，总氮N>70％还原；
相对于在所述超滤阶段中接收的所述液体废物中的总磷，总磷P>80％还原；以及
大肠杆菌≤100个/L。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述液体废物包括尿液、粪便、冲洗水和微量厕所附带物中的至少一个。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述液体废物是从缓冲罐系统接收的澄清后的液体。
18.权利要求11的方法，其中，排放所述第一浓缩物包括将所述第一浓缩物排放到用于分离浓缩物中固体废物的系统。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述反渗透阶段中过滤所述第一渗透物包括在储液罐中接收所述第一渗滤物并且再循环所述第二浓缩物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0724836B2 (ja) * 1986-10-13 1995-03-22 株式会社クボタ し尿処理方法
ES2183743B2 (es) * 2001-08-17 2004-03-01 Thomassen Johannes Adria Instalacion de reciclaje de residuos agropecuarios y similares.
US7118674B2 (en) * 2004-10-14 2006-10-10 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Energy-efficient biological treatment with membrane filtration
DE102008030957A1 (de) * 2008-07-02 2010-01-07 Imb Verfahrenstechnik Gmbh Verfahren zur Aufbereitung von Gärresten
US7981301B2 (en) * 2008-11-21 2011-07-19 Scott W. Powell Method and apparatus for treatment of contaminated liquid
JP5905283B2 (ja) * 2012-02-09 2016-04-20 千代田化工建設株式会社 プラント排水の処理方法及び処理システム
FR3030481B1 (fr) * 2014-12-23 2017-01-20 Bfg Env Tech Dispositif mobile de traitement biologique des eaux usees du type a bioreacteur.

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