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申请日2011.05.20
公开(公告)日2015.01.07
IPC分类号C02F1/00; E03F3/00
摘要
提供了使用来自废水处理厂的流出物的示例性实施方式，其中经处理的废水可以利用地热能，同时通过穿过包括总管的流出物分配系统将可用的热能输送到建筑物。流出物分配系统总管还可以回收在每栋建筑物中使用过的流出物并且将已热利用的流出物返回到一个或更多个生态补给区，其中，在每个区处，总管可以结合基础设施以将流出物分配到植被或在将经地热调节的流出物再分配到建筑物之前遍及该区利用地热能，或将流出物输出到EDS的网络，或从EDS的网络输入流出物。
权利要求书 [支持框选翻译]
1.一种用于提供来自废水处理厂的流出物的方法，包括如下步骤：
将来自废水处理厂的流出物分配到至少一栋建筑物，以用于向所述至 少一栋建筑物提供热能;
将所述流出物从所述至少一栋建筑物提供到输送装置;以及
将所述流出物从所述输送装置提供到施肥系统;
其中，通过使用现有的气体管线将所述流出物从所述废水处理厂分配 到所述至少一栋建筑物。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
将所提供的流出物从所述施肥系统返回，以用于向一栋或更多栋建筑 物进行再分配。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述施肥系统包括一个或更 多个生态补给区。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过所述流出物将氮提供到 所述一个或更多个生态补给区。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在将所述流出物提供到环境 生境之前，所述一个或更多个生态补给区对所述流出物进行脱氮。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输送装置包括一个或更 多个地下管道。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述输送装置将所述流 出物从所述废水处理厂分配到所述至少一栋建筑物和将所述流出物提供 到所述施肥系统。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述输送装置包括总管道。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述输送装置包括用于将所 述流出物从所述废水处理厂分配到所述至少一栋建筑物的至少一条管道 和用于将所述流出物提供到所述施肥系统的至少一条单独的管道。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述输送装置提供到所述 施肥系统的所述流出物包括所述来自所述废水处理厂的流出物的大致全 部流出物，并且其中，所述施肥系统独立于水生生境。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述流出物分配在直径小 于第二管道的第一管道中，并且其中，所述第一管道位于所述第二管道内。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一管道的直径比所 述第二管道的直径小至少百分之十。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二管道为先前存在 的废水管线的至少一部分。
14.一种用于提供来自废水处理厂的流出物的系统，包括：
废水处理子系统，所述废水处理子系统构造成将流出物提供到第一输 送装置，其中，所述第一输送装置促使所述流出物到达至少一栋建筑物， 所述至少一栋建筑物包括构造成利用所述流出物的热能的热泵装置;以及
第二输送装置，所述第二输送装置构造成从所述至少一栋建筑物接收 已利用的流出物并且将所述已利用的流出物分配到施肥系统;
其中，从所述系统排放的所述来自所述废水处理厂的所述流出物的大 致全部流出物是通过所述第二输送装置来提供的。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述施肥系统包括一个或 更多个生态补给区。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一输送装置使用新 安装的总管或先前存在的污水总管中的至少一个总管。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述新安装的总管和所述 先前存在的污水总管包括重力流总管。
18.根据权利要求14所述的系统，还包括：
多个分散的废水处理厂装置，所述多个分散的废水处理厂装置经由先 前存在的污水总管使所述流出物的回收最大化。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述系统构造成独立于水 生生境进行操作。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述热泵构造成对所述流 出物进行加热或冷却中的至少一个。
21.根据权利要求14所述的系统，其中，在将所述流出物排放到环 境生境中之前，所述施肥系统对所述流出物进行脱氮。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述环境生境包括提供地 下水位的陆地区域。
23.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一输送装置包括安 装在另外的总管内的流出物总管，所述另外的总管大于所述流出物总管。
24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述另外的总管为先前存 在的废水总管的至少一部分。
25.根据权利要求23所述的系统，其中，所述流出物总管的直径比 所述另外的总管的直径小至少百分之十。
26.根据权利要求23所述的系统，其中，所述流出物总管安装在所 述另外的总管内，使得来自位于所述另外的总管内部且位于所述流出物总 管外部的第一材料的热能被传递到位于所述流出物总管内部的第二材料， 而不使所述第一材料与所述第二材料混合。
27.一种用于提供来自废水处理厂的流出物的方法，包括如下步骤：
将来自废水处理厂的流出物分配到至少一栋建筑物，以用于向所述至 少一栋建筑物提供热能;
将所述流出物从所述至少一栋建筑物提供到输送装置;以及
将所述流出物从所述输送装置提供到施肥系统;
其中，从所述输送装置提供到所述施肥系统的所述流出物包括所述来 自所述废水处理厂的流出物的大致全部流出物，并且其中，所述施肥系统 独立于水生生境。
28.一种用于提供来自废水处理厂的流出物的方法，包括如下步骤：
将来自废水处理厂的流出物分配到至少一栋建筑物，以用于向所述至 少一栋建筑物提供热能;
将所述流出物从所述至少一栋建筑物提供到输送装置;以及
将所述流出物从所述输送装置提供到施肥系统;
其中，将所述流出物分配在直径比第二管道小至少百分之十的第一管 道中，并且其中，所述第一管道位于所述第二管道内。
29.一种用于提供来自废水处理厂的流出物的系统，包括：
废水处理子系统，所述废水处理子系统构造成将流出物提供到第一输 送装置，其中，所述第一输送装置促使所述流出物到达至少一栋建筑物， 所述至少一栋建筑物包括构造成利用所述流出物的热能的热泵装置;以及
第二输送装置，所述第二输送装置构造成从所述至少一栋建筑物接收 已利用的流出物并且将所述已利用的流出物分配到施肥系统;
其中，所述第一输送装置包括直径比另外的总管的直径小至少百分之 十的流出物总管，所述流出物总管安装在所述另外的总管内。
说明书 [支持框选翻译]
用于提供来自至少一个废水处理厂的流出物的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119(e)要求于2010年5月20日提交的美国 临时专利申请第61/346,705号的优先权，该美国临时专利申请的全部公开 内容通过引用明确地合并到本文中。
技术领域
本公开内容涉及用于提供流出物的方法和系统的示例性实施方式， 并且更具体地，涉及用于提供用于加热和/或冷却建筑物以及可以给植被 施肥的来自至少一个废水处理厂的流出物的方法和系统的示例性实施方 式。
背景技术
为了提高生热效率，有时组合多种技术，例如蒸汽和气体涡轮技术。 为寻找其他可再生能源以减少对化石燃料的依赖的努力已经产生了替代 燃料，其包括对例如木屑、杏壳及稻壳等农业废物进行燃烧以进行发电。 也提供以筛选物质或废物提取燃料的形式的旧轮胎、城市固体废物用于发 电的燃料。就城市固体废物而言，已经很大程度上利用了燃料，从而减少 了送到垃圾填埋场的废物量。
为了延长可利用的能源并且减少对化石燃料的依赖，很需要除传统系 统效率提高以外的扩展和/或增加可再生的或天然的资源的可利用性的方 法。结合利用城市废物及其副产品的某些方法可以优选地减轻简单处理的 环境影响，并且还提供更清洁的环境。在当地的废水处理厂中产生数以百 万加仑的流出物。实际上，仅仅在一些相对较小的厂中每天就产生高达三 千万加仑的流出物。
因此，寻找使用来自废水处理厂的这种流出物作为能源的方法能够有 益于环境并且节约资源。
发明内容
根据本公开内容，通过用于使用来自至少一个废水处理厂的流出物的 方法和系统的示例性实施方式可以解决上述问题中的至少一些问题。
本公开内容提供以下示例性应用：可以使用来自至少一个废水处理厂 (WWTP)的流出物来加热和冷却建筑物，和/或还可以有助于对生态补 给区(ERB)的土壤中的野生的或栽植的植被进行施肥。示例性应用可以 表明：在地下适当分布的情况下，例如通过建筑物中的在冬季从流出物吸 收热量且在夏季将热量储积在流出物中的热泵设备，水可以变成可利用热 能的终年持续的储蓄器。
作为来自至少一个WWTP的流出物，经处理的废水可以利用地热能， 同时通过穿过包括可以是地下的管道(或“总管”，如在“气体总管”或 “污水总管”中的“总管”)的流出物分布系统(EDS)而将可用的热能 传输到建筑物。EDS总管还可以回收每栋建筑物中所使用的流出物并且 将这种已热利用的流出物返回到若干ERB，其中，在每个ERB处，总管 可以连接基础设施以将流出物分配到植被和/或在将流出物再分配到建筑 物之前利用遍及ERB的地热能。在某些示例性应用中，可以提供总管的 局部网络以连接到每栋建筑物和/或连接到多个ERB和WWTP。
例如，在约70°F下并且包括氮化合物的情况下，可以使来自WWTP 的流出物既能够适于加热与冷却可以装备有热泵设备的建筑物，也能够适 于将氮化合物排放到ERB中，其中，植被可以从流出物吸收氮并且从而 将水过滤到地下水水位。
当前的WWTP操作将流出物直接排放到水生生境中，这可以创建一 个稳固的植物生长的循环并且通过消耗氧水平来衰弱对水生生境的污染。 在一些沿海的区域中，近海流出物的大量排放也减弱了本可以阻止海水侵 入的天然的地下水位屏障。根据本公开内容的示例性实施方式的示例性过 程、系统及方法可以减少和/或消除对于将流出物排放到水生生境中的需 要，通过将天然过滤的流出物再循环到地下水水位中来巩固地下水位，从 而集中地或广阔地对植被施肥，并且提供在可能的任何地方建立WWTP 的机会。
当前的WWTP容量被设计成处理由污水总管的容量所输送的废水的 最大流量。在大量系统中，暴雨水很可能与污水总管中的废水混合。因此， 由强烈的暴雨产生的混合流量超过WWTP设计的最大流量，这导致未经 处理的废水溢流到水生生境中。
通过污水总管将流出物从建筑物的热泵装备返回到WWTP，可以调 节和/或补给流出物的热负荷，但是可以利用附加的WWTP来补偿由与最 大体积的未经处理的废水混合的流出物而产生的增加的污水总管流量。在 独立于污水总管的情况下，暴雨水总管仍可以同样地调节和/或补给流出 物温度而不影响到WWTP的流量。
同样，为了将流出物输送到每栋建筑物中的热泵装备并且避免新的流 出物输送总管的显著结构，天然气分配公司可以用WWTP流出物代替通 过低压的、局部分布的总管输送到建筑物的天然气。
当前州际的高压天然气传输管线将天然气运输到时常连接到本地天 然气分配系统的本地发电厂。使用天然气作为燃料的大量发电厂直接从高 压传输管线或者从随后进给到低压的、本地分配系统的降低的高压传输管 线的本地子设备来接收天然气。未被发电厂使用的天然气在各种高压下被 泄露或释放为较低的压力，用于通过总管局部分配到建筑物，主要作为用 于加热建筑物、加热水、烹饪食物、冷却建筑物所燃烧的燃料，而且有时 用于大的商业致冷应用。
天然气总管中的或高压传输管线中的湿气会使天然气成为危险燃料。 因此，可以通过将高压传输管线与本地分配总管分离来完成将本地天然气 分配系统转换成EDS输送总管。分离可以保持当前的发电厂的正常操作 并且提供将现有的本地天然气分配基础设施修改并且扩展成流出物输送 基础设施的可选设备。
用本地天然气分配系统中的流出物代替天然气可以采用修改来提供 对于分配流出物有效的一些气体总管(气体总管可以在寿命、尺寸以及材 料组成方面改变)。如果天然气分配系统被转换成EDS输送总管以加热 与冷却建筑物，那么气体炉、热水供给以及燃气的大规模的致冷应用可以 被转换成电应用。
本公开内容的示例性实施方式可以提供例如用于提供来自废水处理 厂的流出物的方法，该方法包括将来自废水处理厂的流出物分配到至少一 栋建筑物，以用于向至少一栋建筑物提供热能，将流出物从至少一栋建筑 物提供到输送装置，以及将流出物从输送装置提供到施肥系统。
该方法还可以包括将所提供的流出物从施肥系统返回，以用于向一个 或更多个建筑物进行再分配。施肥系统可以包括一个或更多个生态补给 区。可以通过流出物将氮提供到一个或更多个生态补给区。在将流出物提 供到水生生境或返回到局部环境之前，一个或更多个生态补给区可以对流 出物进行脱氮。
输送装置可以包括一个或更多个地下管道。可以通过输送装置将流出 物从废水处理厂分配到至少一栋建筑物和将流出物提供到施肥系统。输送 装置可以包括总管道或者可以包括用于将流出物从废水处理厂分配到至 少一栋建筑物的至少一条管道和用于将流出物提供到施肥系统的至少一 条单独管道。还可以通过使用现有的气体管线将流出物从废水处理厂分配 到至少一栋建筑物。
本公开内容的示例性实施方式还可以提供用于提供来自废水处理厂 的流出物的系统，该系统包括构造成将流出物提供到第一输送装置的废水 处理子系统，其中，第一输送装置促使流出物到达至少一栋建筑物，至少 一栋建筑物包括构造成利用流出物的热能(用于加热和/或冷却)的热泵 装置，以及构造成接收来自至少一栋建筑物的已利用的流出物并且将已利 用的流出物分配到施肥系统的第二输送装置。施肥系统可以包括一个或更 多个生态补给区。
在结合所附权利要求的情况下，根据阅读本公开内容的示例性实施方 式的下述详细的描述，本公开内容的这些目的、特征和优点以及其他的目 的、特征和优点将变得明显。
