CN100548431C - 合成材料过滤器和相关应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆污水***的过滤器，包括一个具有多个纵向叶片(74)和狭槽(72)的细长主体(70)。该主体由能承载生物制剂生长的材料制成。狭槽(72)的尺寸为阻止大于约1.016毫米(0.04英寸)的颗粒通过。该过滤器被构造成和一种车辆污水***一同使用，该***具有一个被隔膜分成上层室和下层室的处理罐。隔膜具有多个过滤器开孔，过滤器被放置在这些过滤器开孔中。过滤器允许流体垃圾和小于约1.016毫米(0.04英寸)的固体颗粒流入下层室。较大颗粒的固体垃圾在上层室暴露在空气中，从而允许需氧的生物制剂来处理该固体垃圾。使用中，该过滤器允许污水中的液体部分从处理罐中的上层室通过，到达下层室。固体垃圾颗粒然后被上层室中的需氧细菌消耗。

Description

合成材料过滤器和相关应用方法
发明领域
本发明涉及一种用于车辆污水处理***的过滤器，更具体地涉及一种由合成材料制备的过滤器，该合成材料被构造为过滤颗粒并承载生物制剂；还涉及该过滤器的应用。
背景技术
车辆污水处理***，例如火车上用的***，利用一种生物制剂分解固体垃圾。生物制剂典型地是一种大肠杆菌群，这是一种需氧细菌。污水处理***包括一个与处理罐连接且流体连通的马桶。处理罐进一步与与氯化器装置连接且流体连通。通常，含有固体颗粒的污水从马桶中冲刷进入处理罐。在处理罐中，污水通过一个被置于罐的水面之上的过滤器。污水的液体部分通过过滤器进入罐的下部，多数固体垃圾颗粒太大而不能通过过滤器，它们会被截留在过滤器上。生物制剂加在固体垃圾上，分解固体垃圾成为液体和气体。气体被放出***，液体流入罐的下层部分。污水以及由生物制剂产生的任何液体流入氯化器进行进一步的处理。
处理罐用的现有过滤器使用天然红木树皮既作为过滤器介质又作为生物制剂在其上面生长的基体。树皮被置于邻近罐的底部且与罐底部隔开的隔膜上，并提供通过该隔膜的通道。然而，树皮的可获得性正由于损耗和砍伐的暂停而减少。加之，树皮过滤器与抗细菌清洁剂不相适应。也就是说，在马桶被冲洗之后，马桶用清洁剂通过过滤器。树皮过滤器吸收清洁剂，并阻碍生物制剂的生长。对于强清洁剂的吸收毁坏了过滤器，过滤器将不得不被替换。
因此，我们需要一种代替树皮过滤器的过滤器，该过滤器能截留污水中的固体颗粒并承载生物制剂的生长。
我们更需要一种不吸收清洁剂的过滤器。
我们还需要一种与车辆污水处理***的现有处理罐结构相容的过滤器。
发明内容
本发明提供了一种用于车辆污水处理***的合成过滤器。该合成过滤器是红木树皮过滤器的代替品。该合成过滤器是一个大致实心圆柱形的细长主体，该主体具有多个的纵向梳状狭槽和叶片，以允许液体通过。也就是说，优选有朝着圆柱体相对侧延伸的两组纵向梳状狭槽和叶片。该过滤器可能还包括两个纵向的通道。该通道置于过滤器的彼此相对侧，并且与梳形狭槽/叶片成约90度。过滤器被构造成滑动配合入本发明过滤***所用处理罐的上层室和下层室之间隔膜的孔中。过滤器由柔韧的材料制成，而且严格地说，当过滤器被安装进这些阻碍孔时，梳状狭槽/叶片可能会轻微变形。当被安装后，过滤器将会允许约1.016毫米(0.04英寸)的最大粒度在其中通过。过滤器由合成材料制成。该合成材料可能是一种热塑性橡胶，例如
Figure C0382450100051
64A级，由AdvancedElastomer Systems，388S.Main St.，Akron Ohio，44311制造，或者是一种热塑性弹性体，例如
Figure C0382450100052
G963级，由Alpha Gary，Albis North America，PO.Box 711，Rosenberg，TX77471-0711制造。这样的合成材料将不会吸收清洁剂，而且严格地说，偶然在马桶中使用抗细菌清洁剂不会毁坏过滤器。
本发明的目的是提供一种被构造成替代树皮过滤器的过滤器，该过滤器截留污水中的固体颗粒并承载生物制剂的生长。
本发明另一个目的是提供一种不吸收清洁剂的过滤器。
本发明进一步的目的是提供一种与现有车辆污水处理***的处理罐结构兼容的过滤器。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于车辆污水***的过滤器，所述的车辆污水***具有一个处理罐，处理罐被一个隔膜分成一个上层室和一个下层室，所述的隔膜具有多个过滤器开孔，所述的过滤器包括：一个具有多个纵向叶片和狭槽的细长主体；所述主体由能够承载生物制剂生长的热塑性弹性体制成；以及所述狭槽的尺寸为阻止大于约1.016毫米(0.04英寸)颗粒通过。
较佳的是，所述的过滤器由选自下述的材料制成：热塑性橡胶或者热塑性弹性体。
较佳的是，所述的叶片和狭槽被制成梳状构造。
较佳的是，有两组梳状叶片和狭槽，所述的两个组沿基本上相对的方向延伸。
较佳的是，所述的细长主体是大致圆柱形的，并且所述梳状叶片和狭槽组沿着成约180°分开的方向延伸。
较佳的是，所述的主体的最大直径在35.56毫米-45.72毫米(1.4-1.8英寸)之间。
较佳的是，所述的主体的最大直径为约40.64毫米(1.6英寸)。
较佳的是，所述的两组叶片和狭槽中的每组均包括三个叶片和四个狭槽。
较佳的是，所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为约0.762毫米-2.54毫米(0.03-0.10英寸)宽；而且所述的狭槽被构造为在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
较佳的是，所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为约2.286毫米(0.09英寸)宽；以及所述的狭槽被构造为在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
本发明还提供了一种车辆污水处理***，包含：一个马桶装置；一个污水管道，其与所述的马桶装置连接且流体连通；一个处理罐装置，其与所述的污水管道连接且流体连通；所述的处理罐装置包括一个外壳，该外壳有一个污水进口、一个出口和至少一个在所述处理罐内位于所述进口和出口之间的过滤器；所述的过滤器包含：一个带有多个纵向叶片和狭槽的细长的主体；所述主体由能够承载生物制剂生长的热塑性弹性体制成；以及所述狭槽的尺寸为阻止大于约1.016毫米(0.04英寸)的颗粒通过。
较佳的是，所述的过滤器由选自下述材料制成：热塑生橡胶或者热塑性弹性体。
较佳的是，所述的叶片和狭槽被制成梳状构造。
较佳的是，有两组梳状叶片和狭槽，所述的两个组沿大致相对的方向延伸。
较佳的是，所述的细长主体是大致圆柱形，并且所述梳状叶片和狭槽组沿着成约180°分开的方向延伸。
较佳的是，所述的主体的最大直径在约35.56毫米-45.72毫米(1.4-1.8英寸)之间。
较佳的是，所述的主体的最大直径为约38.1毫米(1.5英寸)。
较佳的是，所述两组叶片和狭槽中的每组包括三个叶片和四个狭槽。
较佳的是，所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为约0.762毫米-2.54毫米(0.03-0.10英寸)宽；而且所述的狭槽被构造成在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
较佳的是，所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为约2.286毫米(0.09英寸)宽；而且所述的狭槽被构造成在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
附图说明
结合附图阅读，将由下述对优选实施方式的描述获得对本发明的充分了解，其中：
图1是车辆污水处理***的立体图。
图2是处理器的局剖侧视图。
图3是处理器的局剖俯视图。
图4是过滤器的端视图。
图5A是过滤片的第一侧视图。图5B是过滤片的第二侧视图，由第一侧视图旋转90度。
具体实施方式
这里所用的“污水”应该不仅包括液体垃圾和固体垃圾，还包括他们的组合。
这里所用的“用于生物制剂的载体”应该是指物理载体，例如鼓励生物有机体生长的结构和/或表面。
如图1所示，车辆垃圾处理***10包括一个或者更多的马桶装置20、处理罐装置30、以及氯化器***60。马桶装置20通过管道22连接到处理罐装置30，并与处理罐装置30流体连通。马桶装置20按现有技术中所知的方式工作，聚集污水，污水中代表性地含有液体垃圾例如水和尿，也含有固体垃圾，例如屎和纸。当马桶20被冲刷时，污水通过管道22流入处理罐装置30。
如图2和图3所示，处理罐装置30包括一个罐装置32、多个上层过滤器装置34、一个隔膜36以及多个下层过滤器38。罐装置32包括顶部40，侧壁42，以及底部44。一个入口端口45穿过顶部40，或者如图所示穿过邻近顶部40的侧壁42。该入口端口45连接到管道22，并与之流体连通。隔膜36被放置成与罐装置底部44相邻，但与该底部44隔开。隔膜36延伸穿过罐装置32的整个内部，而且除了下面描述的过滤器开孔37以外，都是不漏水的。隔膜36包括多个过滤器开孔37。过滤器开孔37优选直径约38.1毫米(1.5英寸)。隔膜36把罐装置32分成一个上层室46和一个下层室48。下层过滤器38(下面将详细描述)延伸穿过过滤器开孔37。从而，对污水而言，为了从上层室46流入到下层室48，该污水就必须穿过下层过滤器38。下层室48包括出口端口50，该出口端口贯穿侧壁42。一个输出的管道52与出口端口50连接且流体连通。
输出的管道52进一步与氯化器***60连接，并与之流体连通。氯化器装置60包括药片室62和蛇管64。药片室62包括药片开孔66，在那里使用者可以加入氯药片。输出的管道52更具体地连接药片室62，并与之流体连通。药片室62更进一步与蛇管64连接，并与之流体连通。蛇管64优选在处理罐装置30下方按Z形延伸，并包括多个挡板(未示出)或其它用于减缓污水流动的装置。
如图4所示，每一个下层过滤器38都是由合成材料制得的，优选为Santoprene。每一个下层过滤器38包括一个细长的主体70，该主体优选为大致实心圆柱体。细长的主体70最大直径优选地在大约35.56毫米-45.72毫米(1.4到1.8英寸)之间，更优选为大约40.64毫米(1.6英寸)。细长的主体70具有多个纵向的梳状狭槽72和叶片74，用来允许流体通过。优选有纵向梳状狭槽72和叶片74的第一组76和第二组78。该第一组和第二组纵向梳状狭槽/叶片76、78朝着过滤器主体70的相对侧延伸。下层过滤器38也可以包括两个纵向的通道80。通道80被置于过滤器主体70的彼此相对侧，而且与第一组和第二组纵向梳状狭槽/叶片76、78成90度。每个过滤器主体70均被构造成滑动配合入过滤器开孔37中。每个过滤器主体70是由柔韧的材料制得，而且严格说来，第一组和第二组纵向梳状狭槽/叶片可能在过滤器主体70被置于过滤器开孔37时轻微变形。叶片74被隔成约2.286毫米(0.09英寸)，也就是说，狭槽72具有约2.286毫米(0.09英寸)的宽度。将狭槽72的内部端82弄尖，该内部端82是最靠近在第一组和第二组纵向梳状狭槽/叶片之间延伸的中心线的一端。这种形状允许在过滤器主体70***过滤器开孔37时，第一组和第二组纵向梳状狭槽/叶片76、78能更容易地压缩。因为细长主体70具有大于过滤器开孔37的直径，当过滤器主体70被安装到过滤器开孔37时，第一组和第二组纵向梳状狭槽/叶片76、78被压缩，从而使狭槽72宽约1.016毫米(0.04英寸)。因此，直径大于约1.016毫米(0.04英寸)的固体颗粒不能通过下层过滤器38。过滤器主体70延伸到上层室46的部分优选延伸高于隔膜36至少约63.5毫米(2.5英寸)。
上层过滤器装置34被放置在上层室46中，依附于罐侧壁42。上层过滤器装置34包括一个安装支架90、一个壳体92、以及多个上层过滤器94。上层过滤器94可以具有与下部过滤器38相同的横截面的形状。安装支架90把壳体92连接到罐侧壁42上。上层过滤器94被放置到壳体92中。该壳体92是水可渗透的。当处理罐装置30中的污水液面高于下层过滤器38的顶部时，上层过滤器94提供一种用于需氧生物制剂的载体。上层过滤器94可以水平地或者垂直地被置于上层过滤器安装壳体92之中。
操作中，污水从马桶20中通过管道22冲刷到处理罐装置30中。污水流入上层室46的底部，位于隔膜36的顶部上。污水的液体部分流过下层过滤器38的狭槽进入下层室48。污水中直径大于约1.016毫米(0.04英寸)的固体垃圾颗粒将被下层过滤器38阻挡，留在上层室36中。一种需氧生物制剂例如一种大肠杆菌群存在于处理罐装置30中，或与污水一同引入。该生物制剂把固体垃圾颗粒分解成各种的液体和气体。气体从处理罐装置30中排放出去，液体流经下层过滤器38进入下层室48中。下层室48中的污水和其它的流体继续流入氯化器***60。氯化器装置60允许使用者加入氯药片，该氯药片将在污水通过蛇管64时杀死所有的生物制剂。污水通过氯化器装置60后，污水可能被倾倒或者按照需要被进一步处理。
典型地，上层室46中的液面不会上升到下层过滤器38顶部以上。严格地说，在下层过滤器38上的需氧生物制剂通常暴露在空气中。然而，在高使用率过程中，处理罐装置30可能很快填满，以致于上层室46中的液面上升到下层过滤器38顶部以上。当这种情况发生时，上层室中的液体表面将会和上层过滤器装置34接触。需氧生物制剂也被置于上层过滤器94的基体上，并开始处理漂浮在污水顶部的固体垃圾颗粒。
可以理解，本发明提供了一种替换树皮过滤器的过滤器，该过滤器可截留污水中的固体颗粒。过滤器是由一种材料制得，该材料承载能消耗固体垃圾颗粒的生物制剂的生长。过滤器也不会吸收清洁剂，而且严格地说，该过滤器可以使用更长的一段时间，不像现有树皮过滤器那样如果暴露于清洁剂就会被毁坏。虽然过滤器优选被用在车辆污水处理罐中，但该过滤器也可以和固定的处理罐或者其它形式的处理罐一起使用。
虽然已经详细描述了本发明的具体实施方式，但本领域技术人员应当理解，按照本公开内容的全面教导，可发展出各种修改和替换。因此，对由所附权利要求书及其任何和全部等价物所给出的本发明范围而言，所公开的特定装置仅为示例性，不具有限制性。

Claims (18)

1、一种用于车辆污水***的过滤器，所述的车辆污水***具有一个处理罐，处理罐被一个隔膜分成一个上层室和一个下层室，所述的隔膜具有多个过滤器开孔，所述的过滤器包括：
一个具有多个纵向叶片和狭槽的细长主体；
所述主体由能够承载生物制剂生长的热塑性弹性体制成；以及
所述狭槽的尺寸为阻止大于约1.016毫米颗粒通过。
2、如权利要求1所述的过滤器，其特征在于所述的叶片和狭槽被制成梳状构造。
3、如权利要求2所述的过滤器，其特征在于有两组梳状叶片和狭槽，所述的两个组沿相对的方向延伸。
4、如权利要求3所述的过滤器，其特征在于所述的细长主体是圆柱形的，并且所述梳状叶片和狭槽组沿着成180°分开的方向延伸。
5、如权利要求4所述的过滤器，其特征在于所述的主体的最大直径在35.56毫米-45.72毫米之间。
6、如权利要求4所述的过滤器，其特征在于所述的主体的最大直径为40.64毫米。
7、如权利要求4所述的过滤器，其特征在于所述两组叶片和狭槽中的每组均包括三个叶片和四个狭槽。
8、如权利要求7所述的过滤器，其特征在于所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为0.762毫米-2.54毫米宽；而且所述的狭槽被构造为在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
9、如权利要求7所述的过滤器，其特征在于所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为2.286毫米宽；以及所述的狭槽被构造为在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
10、一种车辆污水处理***，包含：
一个马桶装置；
一个污水管道，其与所述的马桶装置连接且流体连通；
一个处理罐装置，其与所述的污水管道连接且流体连通；
所述的处理罐装置包括一个外壳，该外壳有一个污水进口、一个出口和至少一个在所述处理罐内位于所述进口和出口之间的过滤器；
所述的过滤器包含：
一个带有多个纵向叶片和狭槽的细长的主体；
所述主体由能够承载生物制剂生长的热塑性弹性体制成；以及
所述狭槽的尺寸为阻止大于约1.016毫米的颗粒通过。
11、如权利要求10所述的***，其特征在于所述的叶片和狭槽被制成梳状构造。
12、如权利要求11所述的***，其特征在于有两组梳状叶片和狭槽，所述的两个组沿相对的方向延伸。
13、如权利要求12所述的***，其特征在于所述的细长主体是圆柱形，并且所述梳状叶片和狭槽组沿着成180°分开的方向延伸。
14、如权利要求13所述的***，其特征在于所述的主体的最大直径在35.56毫米-45.72毫米之间。
15、如权利要求13所述的***，其特征在于所述的主体的最大直径为38.1毫米。
16、如权利要求13所述的***，其特征在于所述两组叶片和狭槽中的每组均包括三个叶片和四个狭槽。
17、如权利要求16所述的***，其特征在于所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为0.762毫米-2.54毫米宽；而且所述的狭槽被构造成在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
18、如权利要求16所述的***，其特征在于所述的主体直径大于所述过滤器开孔的直径；所述狭槽为2.286毫米宽；而且所述的狭槽被构造成在所述主体***所述过滤器开孔时被压缩。
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