(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可搬式下水処理システムであって、
未処理の下水を受け入れ、これを下水ストリーム内の前記処理システム内へと方向付けるための下水取り込み手段と、
前記下水取り込み手段に結合された浄化装置であって、
上部と底部の間を延びる垂直軸と、
前記垂直軸を取り囲み、浄化装置内部を画定するタンク壁であって、さらに、
前記上部に隣接して配設された保持チャンバであって、前記上部の下方に離間した距離だけ延びるほぼ垂直の円筒状の側部を有する、保持チャンバと、
前記保持チャンバの下方に配設され、前記底部まで延びる循環チャンバであって、隣接する前記保持チャンバから隣接する前記底部まで、前記垂直軸に対して選択角度で収束するほぼ円錐状の壁を有する、循環チャンバとを画定する、タンク壁とを有する、タンクと、
前記底部に隣接する前記循環チャンバに結合され、前記浄化装置内部と流体連通する下水ストリーム注入ポートと、
前記保持チャンバ内に配設され、処理された下水の処理された下水ストリームを前記浄化装置から吸い上げるように適合されたヘッダ手段と、を備える浄化装置と、
前記下水取り込み手段と前記浄化装置手段の間に結合された、前記下水を非生物学的に殺菌するための殺菌手段と、
前記殺菌手段と前記浄化装置の間に結合された、前記下水内にけん濁された固体材料を溶液から沈殿させ、除去のために一緒に一塊にするための凝集化手段と、
前記下水を処理して凝集化された固体材料が前記浄化装置のタンク内に付着することを阻止するためのポリマー処理手段と、
前記処理された下水をろ過するためのろ過手段と、
を備え、
前記殺菌手段が、
前記サージタンクの下流側に結合された、硫黄、臭素、塩素、ハロゲン、クロラミン、およびオゾンの化合物を含む酸の群の中から選ばれる選択酸を前記下水ストリーム内に注入し、前記下水ストリームのｐＨを低下させるための酸注入手段と、
前記酸注入手段の下流側に結合された、前記下水ストリームの前記ｐＨを上昇させるために水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）および水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含むアルカリ化合物の群の中から選択される選択アルカリを前記下水ストリーム内に注入するためのアルカリ注入手段と、
前記アルカリ注入手段の前記下流側に結合された、前記下水ストリームの前記ｐＨを７．０にほぼ等しい値まで戻すためにｐＨ中和剤を前記下水ストリーム内に注入するための中和剤注入手段と
を備えるものである、
可搬式下水処理システム。
【請求項２】
前記下水ストリーム注入ポートが、前記下水ストリームを前記浄化装置内へと前記円錐壁に対して接線方向に注入するように適合される、請求項１に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項３】
前記選択角度が、２９度を上回らない、請求項１に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項４】
前記選択化合物が、前記下水ストリーム内でイオン化して液体状態の二酸化硫黄（Ｓ０２）を生成する、請求項１に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項５】
前記選択化合物が、オゾンである、請求項１に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項６】
前記選択化合物が、イオン化して、容量で２０ｐｐｍ（百万分の一）から１００ｐｐｍの間の前記下水ストリーム内にけん濁された二酸化硫黄の濃度を生成する、請求項４に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項７】
二酸化硫黄の前記濃度が、７５ｐｐｍである、請求項６に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項８】
前記酸注入手段が、
前記サージタンクの上流側の前記下水ストリーム内に結合された二酸化硫黄発生装置であって、
下水保持チャンバと、
酸素源と、
前記チャンバに結合された硫黄焼却炉とを有する、二酸化硫黄発生装置を備え、
前記硫黄焼却炉は、硫黄を、前記酸素源からの酸素と反応させて前記下水保持チャンバ内で前記下水の存在下で二酸化硫黄（Ｓ０２）ガスを生成し、
前記下水は、選択量の前記二酸化硫黄ガスを吸収する、請求項１に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項９】
前記凝集剤が、
塩化第二鉄（ＦｅＣＬ）、硫酸第一鉄（ＦｅＳ０４）および硫酸アルミニウム（Ａ１Ｓ０４）を含む鉄化合物の群から選択される、請求項１に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項１０】
前記浄化装置に結合され、
前記円錐壁内に配設された汚泥出口ポートと、
前記汚泥出口ポートに結合された汚泥出口弁と、
前記汚泥出口弁に結合された汚泥タンクと、
前記汚泥タンク内に結合された汚泥混合装置と、
前記汚泥貯蔵タンクに結合された汚泥フィルタプレスと
を有する汚泥取り扱い装置を備える、請求項１に記載の可搬式下水処理システム。
【請求項１１】
未処理の下水を受け入れ、これを下水ストリーム内の前記処理システム内へと方向付けるための下水取り込み手段と、
前記下水取り込み手段に結合された浄化装置であって、
上部と底部の間を延びる垂直軸と、
前記垂直軸を取り囲み、浄化装置内部を画定するタンク壁であって、さらに、
前記上部に隣接して配設された保持チャンバであって、前記上部の下方に離間した距離だけ延びるほぼ垂直の円筒状の側部を有する、保持チャンバと、
前記保持チャンバの下方に配設され、前記底部まで延びる循環チャンバであって、隣接する前記保持チャンバから隣接する前記底部まで、前記垂直軸に対して選択角度で収束するほぼ円錐状の壁を有する、循環チャンバとを画定する、タンク壁とを有する、タンクと、
前記底部に隣接する前記循環チャンバに結合され、前記浄化装置内部と流体連通する下水ストリーム注入ポートと、
前記保持チャンバ内に配設され、処理された下水の処理された下水ストリームを前記浄化装置から吸い上げるように適合されたヘッダ手段と、を備える浄化装置と、
前記下水取り込み手段と前記浄化装置手段の間に結合された、前記下水を非生物学的に殺菌するための殺菌手段と、
前記殺菌手段と前記浄化装置の間に結合された、前記下水内にけん濁された固体材料を溶液から沈殿させ、除去のために一緒に一塊にするための凝集化手段と、
前記下水を処理して凝集化された固体材料が前記浄化装置のタンク内に付着することを阻止するためのポリマー処理手段と、
前記処理された下水をろ過するためのろ過手段と、
を備える、可搬式下水処理システムであって、
前記可搬式下水処理システムを公道上で運ぶように適合された少なくとも１つのトレーラであって、
ほぼ平坦なデッキであって、
舌端部とトラック端部との間を延びる長手方向軸と、
前記長手方向軸とほぼ同一の広がりを有する上面および反対側の底面と、
前記底部表面上に前記長手方向に平行に、かつ前記長手方向の両側に離間した距離を離して配向された複数のレールであって、支承表面と係合して前記可搬式下水システムの作動時に前記可搬式下水処理システムを支持するように適合される、複数のレールとを有する、平坦なデッキと、
前記舌端部に結合され、前記少なくとも１つのトレーラを前記公共道路でけん引するためのけん引トラクタと結合するように適合された舌手段と、
前記トラック端部上に配設され、前記道路と係合し、前記舌手段が前記けん引トラクタに結合されたときに前記トレーラを支持するように適合された複数のトラック車輪を有するトラックであって、前記トラック車輪が、前記可搬式下水処理システムの作動時に前記支承表面の上方に懸架される、トラックを有する、少なくとも１つのトレーラを備える、可搬式下水処理システム。
【請求項１２】
可搬式下水処理システムであって、
種々の下水源から下水を取り込み、これを蓄積するための容器と、
前記容器内で下水を循環させるための循環ポンプと、
前記容器内の前記循環ポンプの下流に設置された高密度材料フィルタと、
前記高密度材料フィルタの下流に設置され、前記下水中の固体を所定のサイズとする少なくとも１つのグラインダと、
前記下水中の固体のサイズを更に小さくするための少なくとも１つの軟化ポンプと、
前記軟化ポンプの下流に設置され、前記下水を可搬式下水処理システム内で循環させるための推進ポンプと、
前記推進ポンプの下流に設置され、可搬式下水処理システム中の下水の圧力を一定にするためのサージタンクと、を有する
下水取り込み部と、
前記下水取り込み部に結合され、未処理の汚水を処理された汚水になるように浄化するための浄化手段と、
前記下水取り込み部と前記浄化手段の間に結合された、前記下水を非生物学的に殺菌するための殺菌手段と、
前記殺菌手段と前記浄化手段の間に結合された、前記下水内にけん濁された固体材料を溶液から沈殿させ、除去のために一緒に一塊にするための凝集化手段と、
前記下水を処理して凝集化された固体材料が前記浄化手段に付着することを阻止するためのポリマー処理手段と、
前記処理された下水をろ過するためのろ過手段と、
を備える、可搬式下水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、都市汚水処理設備および方法に関し、詳細には、汚水処理能力の暫定的な不足を軽減するための、一時的な設置場所における短期サービスに適合された汚水場に関する。より詳細には、本発明は、分解することなく、一時的な設置場所間を国営および州営の高速道路で移動できるように適合された可搬式の、一体型の非生物学的汚水処理システムと、そのような汚水処理設備を可搬式にするために使用される装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市汚水の処理のために現在使用されている汚水処理場の多くは、生物学的タイプのものである。そのような処理場からの液体廃棄物は、追加の装置および敷地を必要とする先進のまたは第３次の処理無しでは再使用に適さないことがよく知られている。固体廃棄物もまた、廃棄、または肥料もしくは燃料として再使用するための処理のために多くの工程および空間を必要とする。したがって、そのような処理場の土地要件および装置サイズは、極めて大きく、その結果このタイプの処理場を建設または拡張する際に多大な設備投資が生じる。広範な事前処理または材料取り扱い空間を必要としないコンパクトな、一体型の可搬式汚水処理場に対する必要性が存在する。
【０００３】
二酸化硫黄が、液体および固体の両方に効果的かつ迅速な殺菌剤であり、これが、経済的に受け入れられる選択であることが広く知られている。化学的殺菌および排水システムのための従来の設計は、主に装置サイズの低減が不十分であるため、またはバッチ作動に合わせて設計されたシステムによる制限があるため、広く受け入れられていない。液体および固体の両方を限定された空間内で迅速に連続的に殺菌する汚水処理システムに対する必要性が存在する。
【０００４】
一時的な工事現場では、作業員および時にはその家族によって同時に数カ月から数年もの間利用される非常に大きな作業員宿舎を開発することがある。しばしば遠隔の田舎または小さい、既存のコミュニティの近くに配置されるため、そのような作業員宿舎の汚水処理設備は、仮に既存のコミュニティが存在する場合、その地域の処理能力に負担を掛けやすくなり得る。これは、そのような都市に、作業員宿舎が工事後に解体された後に必要とするよりもかなり多くの能力を加えることを必要とする。したがって、暫定的な能力の増大のために容易に設置され、もはや必要とされなくなったときにすばやく取り外して移動され得る一時的な汚水処理システムに対する必要性が存在する。さらに、ほとんどまたは全く分解することなく１つのそのような現場から他の現場に国道および地方道路で移動させることができる汚水処理場に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
既存の汚水システムを増強するためのおよび／または恒久的設備の代わりに暫定的なサービスを提供するために迅速な配備が可能な移動式汚水処理および水再利用システムは、（ａ）未処理の汚水が、最初に、けん濁可能な砂粒になるように細かくされ、そのｐＨが酸敏感性生物有機物を殺すまで低下され、次いで、塩基敏感性生物有機物を殺すまで上昇され、次いで中和される変性段階と、（ｂ）逆円錐タンクを使用して、化学物質の注入後に溶液を循環させて、吸い上げのための層として収集するために小粒子を凝集化する浄化段階と、（ｃ）浄化された水が、媒体フィルタを通過して残留する固体および臭気を除去する廃棄段階であって、流出水が、灌漑、水中生物の生存および水路内への排出が可能な程度に十分きれいである、廃棄段階とを含み、無菌汚泥は、半乾燥固体になるようにプレスされ、次いで乾燥され、壊され、粉末化され、および高硝酸バイオマス肥料として使用するために、または化石燃料熱電併給用途のために袋詰めされる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の新規の特徴と考えられる特性が、付属の特許請求の範囲に記載され得る。しかし、本発明自体、ならびに使用の好ましい形態およびそのさらなる目的および利点は、添付の図を併用して読み取ることや例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより、最適に理解されるであろう。
【０００７】
【図１】本発明の汚水処理システムの概略図である。
【図２】図１の汚水処理システムの反応容器の詳細図である。
【図３】図２の反応容器の底面図である。
【図４Ａ】図２の反応容器の斜視図である。
【図４Ｂ】図２の反応容器の正面図である。
【図５Ａ】図４Ａに示されるヘッダの代替の実施形態の詳細図である。
【図５Ｂ】図４Ａに示されるヘッダの代替の実施形態の詳細図である。
【図５Ｃ】図４Ａに示されるヘッダの代替の実施形態の詳細図である。
【図６Ａ】図４Ａに示されるヘッダの代替の実施形態の詳細図である。
【図６Ｂ】図４Ａに示されるヘッダの代替の実施形態の詳細図である。
【図７】図４Ａに示されるヘッダの代替の実施形態の詳細図である。
【図８Ａ】図１の汚水処理システムの可搬式バージョンの物理的な配置図である。
【図８Ｂ】図１の汚水処理システムの可搬式バージョンの物理的な配置図である。
【図９】図１および８Ｂの汚水処理システムの反応容器トレーラの側面斜視図である。
【図１０】図１の処理システムの事前処理容器トレーラの図である。
【図１１Ａ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【図１１Ｂ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【図１１Ｃ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【図１１Ｄ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【図１１Ｅ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【図１１Ｆ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【図１１Ｇ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【図１１Ｈ】図１のシステムの制御モジュールのディスプレイを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に図、特に図１〜７を参照すれば、本発明の可搬式汚水処理システムは、汚水および汚水処理を一時的または恒久的ベースで提供するために設置され得る２つのトレーラ上に可搬式の一体型で迅速に配備可能なシステムを提供するように適合された方法および装置の両方を含む。システムは、まず方法またはプロセスとして論じられ、次いで、迅速な配備および可動性を可能にする物理的配置に続く。
プロセス
【０００９】
本発明によって使用される方法は、汚水を、最初に二酸化硫黄（ＳＯ２）などの酸、次いで石灰（水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）などのアルカリで化学的に処理して高低両方のｐＨ耐性微生物の液体および固体を殺菌することと、次いで、結果として生じた流体のｐＨを中和し、これを処理して固体を沈殿させて液体水から分離することとを含み、液体水および固体の両方は環境に戻され得る。
【００１０】
図１は、プロセスの概略図である。未処理の汚水は、導管１を介してシステムに導入され、ここでこれは、汚水中のけん濁された固体を３０〜２００ミクロンのサイズ範囲まで低減する軟化ポンプ２０による、図１に表された軟化段階に入る。以下で詳細に論じられる好ましい実施形態では、別個の事前処理段階１３０が、流入汚水の流れを和らげ、これを安定的に導管１において処理システム内に送る。事前処理段階１３０は、大きい固体物体をろ過して取り除くためのスクリーン（図示せず）と、残りの固体を上記で明記された範囲まで低減する軟化システム２０Ａとを含む。当業者は、未処理の汚水を、導管１においてシステム内に送るための満足のいく流入汚水になるように処理するためのさまざまな手段が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく使用され得ることを認識するであろう。
【００１１】
事前処理された汚水は、逆止弁２２を通ってシステム内に流入し、直接流入サージタンク７内に進み、ここで部分的に殺菌される。流入サージタンク７のすぐ上流側で、汚水に二酸化硫黄（ＳＯ２）などの酸が注入され、この酸によりそのｐＨが酸耐性微生物を殺すまで低下する。好ましくは、酸は、汚水のｐＨを２から２．５の間まで低下させるのに十分な量で注入され、その結果、少なくとも２０ｐｐｍから１００ｐｍまで、好ましくは約７５ｐｐｍの残留二酸化硫黄成分を生じさせる。
【００１２】
当業者は、臭素および塩素の化合物、ハロゲン化合物、クロラミン、およびオゾンなどの他の無機酸が、流入汚水のｐＨを低下させる目的で働くことができることを認識するであろう。同様に、汚水は、紫外線装置で処理され得るが、現在の技術によるＵＶ殺菌は、非常に高価である。したがって、二酸化硫黄は、豊富で安価であり、取り扱いが比較的安全であり、非発がん性物質であり、システムのオペレータの好みに応じて、さまざまな方法で容易に提供され得るため、好まれる。
酸注入システム
【００１３】
液体亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）は、水と混合されたとき、二酸化硫黄および水にイオン化する。酸注入システムの好ましい実施形態は、液体亜硫酸を収容する搭載された貯蔵タンク５０を含み、液体亜硫酸は、化学物質推進ポンプ５２によって供給導管１５、１５Ａ、１５Ｂを通って送られるとき、流入サージタンク７の上流側（化学物質供給弁５４を通る）および下流側（化学物質供給弁５５を通る）の両方で汚水のストリーム内に直接注入される。この配置は、オペレータ（図示せず）が、システム作動および流入汚水の性質に基づいて所望の二酸化硫黄注入点を選択することを可能にする。
【００１４】
二酸化硫黄注入システムの代替的実施形態は、ガス状二酸化硫黄を市販シリンダ内で使用することを含む。これらは、化学物質貯蔵タンク５０、化学物質貯蔵タンク弁５１、および化学物質ポンプ５２を、ガスシリンダおよび注入弁（いずれも図示せず）に置き換えて、残りの化学物質供給導管１５、１５Ａ、１５Ｂ、および上記で論じられた搭載された化学物質貯蔵タンク配置用の化学物質供給弁５４、５５を流れ抜ける。
【００１５】
二酸化硫黄注入システム用の別の代替の実施形態は、流入逆止弁２２の下流側に取り付けられた二酸化硫黄発生装置（図示せず）を備え、それにより、流入汚水は、焼成する硫黄および酸素の存在下でチャンバを流れ抜け、それによって燃焼プロセスにおいて生成された必要な二酸化硫黄を吸収する。この配置では、化学物質貯蔵タンク５０、化学物質貯蔵タンク弁５１、化学物質供給ポンプ５２、化学物質供給弁５３、化学物質供給導管１５、１５Ａ、１５Ｂ、および化学物質供給弁５４、５５は、除かれ得る。
【００１６】
流入サージタンク７内で低ｐＨ殺菌ステッップに２分未満費やした後、汚水は、出口導管２を介してサージタンク７を退出し、加圧ポンプ２３によって分岐点２Ａに向かって推し進められ、ここでは第１の部分が、再循環導管３を通って再循環して流入サージタンク７に戻る。汚水の一部分の再循環の結果、酸環境との少なくとも５分の平均接触時間が生じ、二酸化硫黄が殺菌プロセスを完了することを可能にする。汚水の第２の部分は、浄化装置供給導管４を通って静的混合装置２７に向かって進む。静的混合装置２７は、以下でより詳細に論じられる。
高ｐＨ殺菌
【００１７】
分岐点２Ａの下流側、但し静的混合装置２７の上流側では、汚水に、そのｐＨを中性を上回るように上昇させ、また、低ｐＨでは繁殖し得るが高ｐＨでは死滅し得る微生物を殺菌するために、アルカリ溶液が注入される。アルカリ注入システムは、アルカリ貯蔵タンク６１を備え、アルカリ貯蔵タンク６１から、アルカリ推進ポンプ６３が化学物質をアルカリ供給導管１７を通って分岐点２Ａのすぐ下流側のアルカリ注入点まで送る。好ましくは、アルカリ溶液は、処理される汚水に応じて、石灰（水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強い水酸化化合物である。当業者は、任意の適切な塩基溶液が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、汚水のｐＨを上昇させるために選択され得ることを認識するであろう。
凝集剤注入
【００１８】
アルカリ注入点の下流側、但し依然として静的混合装置２７の上流側では、汚水に凝集剤が注入され、浄化装置段階内で固体粒子を一塊にし沈殿させることを促進する。凝集剤注入システムは、凝集剤貯蔵タンク５６を備え、凝集剤貯蔵タンク５６から、凝集剤推進ポンプ５８が化学物質を、凝集剤導管１６を通り、静的混合装置２７のすぐ上流側の汚水ストリーム内への注入点まで送る。
【００１９】
異なる汚水組成は、異なる凝集剤処理を必要とする。都市廃棄物は、驚くべきことに一貫しているが、高濃度のバイオサイドを収容する可搬式トイレなどの汚水処理タンク方式システムも含んで、これらを吸う有機化合物および微生物が多い。農業廃棄物もまた、生体有機物が多くなり得るが、肥料流出からの高濃度の硝酸塩および亜硝酸塩も含む。産業廃棄物は、根本的にさまざまになり得るが、しばしば、生体有機物および硝酸塩を含有する。３つすべては、異なる凝集剤化合物を必要とし得る。
【００２０】
鉄化合物などの金属ベースの凝集剤は、そのような粒子を容易に引き付け、これらを、良好に沈殿させ、汚泥として除去するために一塊にする。好ましくは、一般的な都市汚水流入物の場合、凝集剤は、処理される汚水に応じて、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）などの液体の鉄ベースの無機化学物質または硫酸アルミニウム（ＡｌＳＯ４）である。
ポリマー注入
【００２１】
また、処理される実際の汚水に基づいて必要に応じて、静的混合装置２７のすぐ上流側の注入のために設けられるのは、高ｐＨ耐性ポリマーである。ポリマーは、凝集剤によって引き起こされる、一塊にするプロセスを支援することができ、浄化装置段階の側壁への汚泥の付着を阻止することができ、これは、以下でより詳細に論じられる。ポリマー注入システムは、ポリマー貯蔵タンク６６を備え、ポリマー貯蔵タンク６６から、ポリマー推進ポンプ６８が化学物質を、ポリマー供給導管１８を通って送り、静的混合装置２７のすぐ上流側の汚水ストリーム内に注入する。
【００２２】
異なるタイプの流入汚水は、異なるタイプのポリマーの使用を必要とし得る。用途ごとの正しいポリマーは、流入汚水を試験することによって決定される。システムと共に使用され得る一部のポリマーは、それだけに限定されないが、ＣＡＴ  ＦＬＯＣ、ＣＡＴ  ＦＬＯＣ＋ＨＩ、ＣＡＴ  ＦＬＯＣ＋ＬＯ、ＣＡＴ  ＣＯ  ＨＩ、ＡＮ  ＦＬＯＣ  ＨＩ、ＡＮ  ＦＬＯＣ  ＭＥＤ、およびＡＮ  ＣＯを含む。すべては、テキサス州、ヒューストン所在のＰＦＰ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって製造され販売される。
静的混合装置
【００２３】
静的混合装置２７は、そのすぐ上流側の汚水内に注入された化学物質を混合するための小さい、直径１フィート（３０．４８ｃｍ）のタンクを備える。静的装置として、経時的に詰まり、機能停止し得るブレンダおよびインペラが好ましい。汚水が静的混合装置２７に入るとき、装置は汚水流内の乱流を生成・緩衝し、それによって注入された化学物質が完璧に混合されるようにする。静的混合装置２７は、可動部分を含まず、流れを小さいタンクに接線的に出入りするように方向付けることによって混合を達成する。接線方向の入口および出口は、溶液を小さいタンクの内側で円運動で移動させ、それによって混合に必要な乱流を生じさせる。汚水は、次いで、静的混合装置２７を退出し、浄化装置供給導管４を介して反応容器２８まで進み、ここで固体が除去される。
固体の沈殿および除去
【００２４】
図２〜４Ｂに最適に見られるように、浄化装置または反応容器２８は、殺菌された液体がろ過される水として蓄積する円筒状の上部セクションを有する逆円錐形状のチャンバを備える。汚水は、反応容器２８の最も低い地点８２において入り（図２〜３）、旋回する回転通路内を径方向に上方向に流れて、反応容器２８の円筒状のタンク部分の上部に配設されたヘッダ８５を通って退出する。この流れパターンの重要性は、本明細書の以下でより詳細に論じられる。
【００２５】
反応容器２８は、汚水が、注入ポート８２を通って、底部における接線上に反応容器２８に入るように設計される。これは、汚水を、容器内を上方向に上昇しながら円運動で（北半球では半時計周り、南半球では時計周り）流れさせる。この独自の配置は、重力の効果を、円運動によって付与された径方向の外方向の遠心力と組み合わせて使用することによって、固体の沈下を支援する。
【００２６】
反応容器２８の円錐形状の下側部分は、垂直から２９度を上回らない角度で傾斜する壁を有する。そのような傾斜では、凝集化されけん濁された固体材料の塊は、反応容器２８の内部面に付着することが重力によって防止される。これは、固体の沈下を助け、その結果、汚泥の浮遊ブランケット（図示せず）が、反応容器２８の下側三分の一内に配設される。汚泥のこのブランケットは、汚泥を、反応容器２８から汚泥出口弁４１および汚泥導管１２を通して汚泥貯蔵タンク４２まで定期的に除去することによって、３（９１．４４ｃｍ）から４フィート（１２１．９２ｃｍ）の厚さに維持される。汚泥処理システムは、以下でより詳細に説明される。
ヘッダ
【００２７】
反応容器２８の上部において、殺菌され解凝集された汚水を吸い上げるためのヘッダ手段が、これを仕上げフィルタ３５、３６に向かって方向付ける。ヘッダ手段は、十分な流体が浄化装置２８の外に進むことを可能にし、それにより、差圧は生成されない。ヘッダ手段は、反応容器２８の上側表面全体にわたる液体の収集を可能にし、それによって円滑な層状流をフィルタ３５、３６に向かって促し、これらは、以下でより詳細に論じられる。
【００２８】
好ましい実施形態では、ヘッダ手段は、図４Ａに示されたヘッダ８５を備える。ヘッダ８５は、中央マニホールド８６を有する木様の横方向構造体であり、このとき、平行な収集器アーム８７が、反応容器２８の上部内の水の表面に平行にかつこれをまたがって配設される。図５Ａ〜５Ｃを参照のこと。ヘッダ手段のためのヘッダ８５の代替的実施形態は、ハブラジアル設計１８５（図６Ａ〜６Ｂ）と、上側収集器設計２８５（図７）とを含む。当業者は、ヘッダ設計のすべての変形形態が、本発明の趣旨および範囲に含まれるようにみなされることを認識するであろう。
【００２９】
殺菌された汚水は、反応容器２８を退出し、水導管５を通って蒸留ウェル３０まで進む。蒸留ウェル３０は、乱流および流れを低減する簡単な、円柱状の蓄積装置を備え、それによって残りの極めて小さい沈下されていない粒子すべてがけん濁液から沈下するための追加の時間を可能にする。汚水は次いで、導管６、７Ａを介して蒸留ウェル３０を退出し、加圧ポンプ３３によって４０から６０ＰＳＩ（重量ポンド毎平方インチ）の間の導管圧力まで再圧縮される。
仕上げろ過
【００３０】
ポンプ３３から、汚水は、深さフィルタ３５、つまり砂、ガーネット、および無煙炭の交互の層からなるフィルタ媒体を利用する従来の多媒体フィルタに入る。汚水が深さフィルタ３５を通って下方向の通路内を進行するとき、これは、約１５から２０ミクロンより大きいあらゆる残りの粒子を除去する。除去された粒子がフィルタ内で付着するので、時折、逆洗が必要とされる。これは、仕上げ済み水貯蔵タンク３７からの水を使用し、逆洗導管１０と加圧ポンプ３３を利用することによって達成される。
【００３１】
殺菌され、ろ過された汚水が深さフィルタ３５を出るとき、これは、依然として二酸化硫黄の残留量を保持し得る。二酸化硫黄自体は、汚水ストリームを脱臭するが、独自の臭気を有し、この臭気は、排出された水流出物内では目立つことがある。そのため、汚水は、フィルタ導管８Ａを介して仕上げフィルタ３６に方向付けられる。仕上げフィルタ３６は、粒状の活性炭素媒体を利用する従来の炭素フィルタである。殺菌されろ過された汚水が、仕上げフィルタ３６を通って下方向通路内を進行するとき、（存在する可能性は小さいが）存在し得るあらゆる残留色および臭気が、除去される。
【００３２】
圧力フィルタ３５、３６の両方の場合、暗渠システムが、差圧を０．５ｐｓｉから３ｐｓｉの間に維持しながら十分な液体がフィルタから外に進むことを可能にする。これは、フィルタ３５、３６内に背圧を生成し、この背圧は、液体が均一にかつ容器の平方面積にわたって流れるのを保つ。
【００３３】
本発明の汚水処理システムは、残留亜硫酸分析器（図示せず）の出力に基づいて、Ｈ２ＳＯ３（亜硫酸）またはＳＯ２（二酸化硫黄）の量を自動的に調節することによって殺菌プロセスを制御する。分析器は、仕上げフィルタの出力部に配置され、以下で論じられるシステムの制御モジュールにフィードバックループを提供する。適切な残留硫黄分析器は、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって製造された、型式番号Ａ１５／６６−２−１である。
【００３４】
仕上げフィルタ３６から、殺菌されろ過された汚水は、仕上げ済み水導管９を介して仕上げ済み水貯蔵タンク３７まで輸送される。仕上げ済み水貯蔵タンク３７から、処理された汚水は、排出ポンプ３８および排出導管１１を介して所望の再使用場所に排出され得るが、その一部は、定期的に、本明細書において上記で論じられたように、逆洗導管１０を介してフィルタ逆洗に利用される。仕上げ済み水は、灌漑に直接的に使用され、水路に排出され、または飲料水に向けてさらに処理されることが可能にされる。
汚泥貯蔵および処理
【００３５】
汚泥貯蔵システムは、反応容器２８から汚泥出口弁４１および汚泥導管１２を介して沈下した粒子または汚泥を受け入れる。汚泥貯蔵セクションは、汚泥貯蔵タンク４２および汚泥混合装置４３からなる。汚泥混合装置４３は、汚泥内の粒子状物質をけん濁液中に保ち、フィルタプレス４８による処理に待機させる。
【００３６】
汚泥は、汚泥貯蔵タンク４２を退出し、空気作動式ダイアフラムポンプ４４を介して汚泥タンク４２に方向付けられる。汚泥は、次いで、フィルタプレス導管１３を通って、脱水のためにフィルタプレス４８内へと圧送される。フィルタプレス４８は、汚泥を蓄積し、これを圧縮し、液体材料を汚泥から抜き出し、これを液体戻り導管１４を通して流入サージタンク７に戻す。この目的のための適切なフィルタプレス４８モジュールは、ミシガン州、ホランド所在のＭ．Ｗ．Ｗａｔｅｒｍａｒｋ、ＬＬＣからの型式ＦＰ００４５６−ＦＰ６３０Ｇ３２Ｌ−２２−７ＡＸＣとして入手可能である。
【００３７】
フィルタプレス４８が満たされると、汚泥の流れは止められ、フィルタプレス４８は、約５分間排水することが可能にされる。フィルタプレス４８は、次いで開かれ、プレスされた固体は、乾燥および再利用のための他の処理のために除去される。これらの固体は、土壌改良、動物飼料ストックのための添加物として使用されてよく、または熱または場合によっては電気を発生させるために燃料として燃やされてよい。
電力消費、能力、および制御
【００３８】
上記で説明された汚水システムは、さまざまなサイズのものになることができるが、以下で説明される輸送可能装置の場合、これは、２４時間の間、１４、４００ガロンから５７、６００ガロンの間の汚水を処理するようサイズが限定される。これは、ほとんどの一時的な用途には十分であり、何百もの一般的な家が連結された都市システムの仕事をすることができる。より大きい容量が必要とされる場合、複数のユニットが、必要とされる流れを取り扱うのに十分な数で並列に段階付けされ得る。
【００３９】
この好ましいサイズの実施形態では、電力消費は、単相または三相の、１５キロワットまたはそれ未満の能力（１５ｋｗ）を有する２４０ボルト供給装置のみを必要とする。
【００４０】
図１１Ａ〜１１Ｈは、オペレータが本発明の汚水処理を制御するためのさまざまな制御モジュールのスクリーンプリントを示す。好ましい実施形態では、図１１Ａ〜１１Ｆの画像は、示された実施形態を作動させるための実時間制御ボタンを表す。
輸送可能性
【００４１】
次に、さらに図８Ａ〜１０に移ると、本発明の可搬式の汚水処理システムが、１つの現場から他の現場まで国営および公営の高速道路でトラクタ９１によってけん引されるように適合された２つの縦長のトレーラ１００、２００上に完全に収容されて示される。システム全体は、トレーラ１００、２００上に留まり、最初に組み立てられまたは輸送のために分解される必要なく作動する。この顕著な特徴を達成するために、本明細書の上記で個々に論じられたさまざまな装置の注意深い配置が、実行されなければならない。
【００４２】
トレーラ１００は、側部レール１０５によって取り囲まれ、正面舌部１０３と後部トラック１１０との間を延びる長手方向軸を有する縦長のデッキ１０１を備える。トラック１１０は、従来手段によってトレーラ１００に結合され、すべての装置がデッキ１０１上に取り付けられた状態のトレーラ１００の重量を支持するのに適正なサイズおよび強度の複車輪およびタイヤが嵌合された横断方向の主軸を備える。舌部１０３は、高速道路上での安全な輸送のためにトラクタ９１の「第５の車輪」のトレーラ支持材と対合するように適合された従来のけん引ヒッチ装置（図示せず）を含む。図８Ａに最適に見られるように、トレーラ１００が、トラクタ９１によってけん引される輸送モードにあるとき、舌部１０３は、トラクタ９１の後輪の上方に上昇され、このときトレーラ１００の後輪は、地面９３と係合している。
【００４３】
図８Ｂに最適に見られるように、トレーラ１００が、本発明の汚水処理システムの作動のために取り付けられ準備されたとき、舌部１０３は、図８Ａに示されるのよりかなり下側の位置にあり、基部レール１０６は、地面９３と係合してトレーラ１００を支持する。トラック１１０の車輪１１１は、地面９３から持ち上げられ、もはやトレーラ１００の重量を支承しない。当業者は、当然ながら、地面９３が、好ましくは、少なくともトレーラ１００の長さおよび幅の水平コンクリートパッドを備え、それにより、本発明の汚水処理システムが、水平化され、土壌状態のずれに対して安定化されることを認識するであろう。汚水処理システムおよびその装置、化学物質および汚水の負荷の知られている重量の場合、スラブなどは、好ましくは、少なくとも１２インチ（３０．４８ｃｍ）厚さであり、これを曲げ、割る傾向があるモーメント力に耐えるのに十分な鋼補強ロッドで補強される。
【００４４】
図９に最適に見られるように、トレーラ１００によって負担される最も重い装置は、反応容器２８であり、これは、トラック１１０に最も近いデッキ１０１の後部に配設される。反応容器２８はまた、最大の構成要素であり、すべての装置の中で最も高くトレーラ１００上に直立する。これらを、トラック１００に最も近いトレーラ１００の後部に置くことにより、舌部１０３はけん引のためにトラクタ９１上に持ち上げられたとき垂直方向に最小限移動しなければならない。さらに、基部レール１０６下の道路の隙間に最小限必要な分だけ反応容器２８を持ち上げることにより、輸送モードにあるトレーラ１００の最低の高さが、達成される。これは、トレーラ１００が道路ガード下のような小さい隙間の下を進まなければならない場合、極めて重要になり得る。必要であれば、ウェル１０２が、反応容器２８の底部のためのくぼみとして設けられてデッキ１０１の下方を延び、最小限の法的使用許可および監視だけで国営および公営の高速道路でトレーラ１００を輸送するのに十分小さい隙間を達成することができる。ウェル１０２は、基部レール１０６の高さと同じ深さになることができる。
【００４５】
トレーラ１００のほぼ長手方向中間部のデッキ１０１上および反応容器２８のすぐ前方に配設される流入サージタンク７は、図１を併用して本明細書の上記で論じられたように、流入汚水のトレーラ１００への入口点となる。流入サージタンク７のすぐ前方にはフィルタ３５、３６があり、これらのフィルタは、殺菌され凝集化された水の処理の最終段階であり、その後でこれは、これもまた反応容器２８のすぐ前方に配設された仕上げ済み水貯蔵タンク３７を通ってシステムから排出される。トレーラ１００上の最も軽く、最も容易に持ち上げられる装置は、上記で論じられたように汚水ストリーム内に導入される酸、アルカリ、凝集剤、およびポリマー添加物を収容する化学物質タンク５０、５６、６１、７１である。反応容器２８間に好都合に配設されて、汚泥貯蔵タンク４２は、汚泥を両方の容器２８から収集するように配置される。フィルタプレス４８（図示せず）は、反応容器２８の後方およびトラック１１０の上方のトラックデッキ１２０の上に取り付けられ得る。
【００４６】
当業者は、適切な配管、導管および弁（図示せず）が、図１を併用して本明細書の上記で論じられた一連の段になるように装置を相互連結するために所定の場所にあることが必要とされることを認識するであろう。そのような配管、導管、および弁は、デッキ１０１を取り囲むレール１０５の閉鎖的空間内に完全に含まれる。
【００４７】
次にさらに図１０に移れば、事前処理リザーバ１３０が、第２のトレーラ２００上に配設され、本発明の汚水処理システムに関して上記で論じられたようにその舌部２０３によってけん引され、そのトラック２１０によって支持され、第２のコンクリートスラブ９３上に取り付けられるように適合される。事前処理リザーバ１３０は、生汚水を都市衛生汚水システム、浄化層トラックおよび本発明によって処理されるよう意図された汚水の他の供給源から受け入れるように適合された、大きい、水および汚水の気密タンク１３１を備える。事前処理リザーバ１３０はまた、軽減システムも提供し、それによって流入汚水の一定の流れが、流入サージタンク７内に供給され、場合によっては、特に浄化層トラックの到着からの生汚水の到着が一定でないにも関わらず、本発明の汚水処理システムが円滑にかつ最大能力で作動することを保つ。
【００４８】
入来する汚水は、最初、グラインダ（図示せず）を通過して固体のサイズを、２００ミクロン（呼び径）の範囲内の粒子まで低減する。タンク１３０に、処理を見越して貯蔵される汚水が装填されるとき、汚水は、並列に作動するブースタポンプ２０Ａの対を用いてグラインダを通って連続的に循環される。汚水がタンク１３１内を再循環するとき、これは、汚水中の固体を溶液中にけん濁された状態に保つのに十分な乱流をタンク１３１内に引き起こすエデュケータ／混合装置の対を通過する。図１０に示されるように、舌デッキ２０４は、軟化ポンプ２０およびそのような準備作業を実施するように適合された他の装置を含む、上記装置用のプラットフォームを提供し、それにより、これは、汚水処理システムトレーラ１００上に収容される必要はなくなる。弁２２は、導管１に結合して汚水を事前処理リザーバ１３０から、トレーラ１００上に位置する流入サージタンク７内に送る。
【００４９】
上記で説明する用途に適したグラインダは、米国、カリフォルニア州、コスタメサ所在のＪＷＣ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌから入手可能な「Ｍｕｆｆｉｎ  Ｍｏｎｓｔｅｒ」型式３０００４Ｔ−１２０４−ＤＩである。グラインダには、岩、ボルト、ナットなどの非常に高密度の材料がグラインダに到達することを防止するために、互換性の「Ｒｏｃｋ  Ｔｒａｐ」が供給されなければならない。上記で説明された事前処理用途に適したポンプは、米国、ペンシルバニア州、エリー所在のＦｉｎｉｓｈ  Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｉｎｃ．からの型式ＡＣ８ＳＪＳ  １Ｖ８００Ｂ０１２１０４として入手可能である。事前処理システムに適した弁は、米国バージニア州、シャンテリー所在のＡＢＺ、Ｉｎｃ．からの型式４−３９６−９６７−０００として入手可能な、手動または自動で作動される、ステンレス鋼製バタフライ弁になることができる。上記の事前処理システムに必要とされる適した逆止弁は、米国、コネッチカット州、スタンフォード所在のＭＣＣ  ＨＯＬＤＩＮＧＳ、Ｉｎｃ．からのＣｅｎｔｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ型式０４Ｒ１６４４Ｄ１Ｘとして入手可能である。
【００５０】
上記で説明され図８Ａに示された汚水処理システムがすべて搭載されているとき、トレーラ１００は、約２５、０００ポンド（１１、３４０ｋｇ）の重さである。トレーラ１００は、好ましくは、幅８  １／２フィート（２．５９ｍ）、長さ４５フィート（１３．７２ｍ）であり、図８Ａに示される装置が載っている状態では、高さ１３  １／２フィート（４．１１ｍ）を超えない。トレーラ２００は、ほぼ同じ水平寸法を有しているが、近い高さである必要はなく、好ましくは高さ１０フィート（３．０５ｍ）である。
【００５１】
したがって、図示され説明されるトレーラ１００、２００は、システム全体が、大きな搭載量および重い装置の許可を得ることなく、また陸橋、橋などのための護衛および隙間監視を有することなく、米国のすべてではないにしてもほとんどの高速道路および地方道路上を進行することができるのに十分小さく軽量である。これは、本発明を、システムを連結および連結解除し、現場間を進行するのに必要とされるコストおよび時間だけで１つの現場から別の現場まで容易に輸送可能であるようにする。
【００５２】
本発明は、特に、好ましいおよび代替の実施形態を参照して示され説明されてきたが、形態および詳細におけるさまざまな変更が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくここに加えられてよいことが当業者によって理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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