CN103189582A - 用于提供来自至少一个废水处理厂的流出物的方法和*** - Google Patents

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Abstract

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***将可用的热能输送到建筑物。流出物分配***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。

Description

用于提供来自至少一个废水处理厂的流出物的方法和***
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***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***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***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***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***（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、***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***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***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***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***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***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***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***。
该方法还可以包括将所提供的流出物从施肥***返回，以用于向一个或更多个建筑物进行再分配。施肥***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***。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***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***，该***包括构造成将流出物提供到第一输送装置的废水处理子***，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***的第二输送装置。施肥***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。
附图说明
通过参考结合附图和权利要求所作出的以下详细说明，本公开内容的前述目的和其他目的将是明显的，其中，贯穿全文，相同的附图标记指代相同的部分，并且在附图中：
图1是根据本公开内容的一个示例性实施方式的使用单总管的流出物分配***的框图；
图2是根据本公开内容的示例性实施方式的可以利用图1、图4和/或图6（在下文中描述）的分配***的生态补给区的图示；
图3是根据本公开内容的示例性实施方式的使用图1的单总管流出物分配***的建筑物的图示；
图4是根据本公开内容的示例性实施方式的使用双总管流出物分配***的流出物分配***的框图；
图5是根据本公开内容的示例性实施方式的使用图4的双总管流出物分配***的建筑物的图示；
图6是根据本公开内容的示例性实施方式的具有双总管并且使用天然气总管和污水总管的流出物分配***的图示；
图7是根据本公开内容的示例性实施方式的安装在另外的总管内的流出物分配***总管的图示；以及
图8是根据本公开内容的示例性实施方式的方法的流程图。
贯穿附图，除非另外规定，相同的附图标号和标记用于指示所示出的实施方式的相同的特征、元件、部件或部分。此外，尽管现在将参考附图详细描述本主题公开，但其也是结合示出的实施方式来完成的。其旨在在不背离本主题公开以及所附权利要求中描述的真实范围和精神的情况下对所描述的实施方式进行变化和修改。
具体实施方式
下面将描述根据本公开内容的方法和***的示例性实施方式。
在根据本公开内容的某些示例性实施方式中，每个应用可以使用地下总管作为EDS的一部分，以利用地热能用于终年持续地加热和/或冷却建筑物。对于通过EDS使废水能够利用的地热能可以根据气候和土壤条件而改变，并且每个EDS的可行性或需求可以随位置而改变。另外，EDS可以利用过剩的容量来管理总是受中断的配给或极端的温度所影响的全***的热负荷的可靠性。通过聚集例如流出物的日常体积来填充针对过剩的热负荷而设计的EDS，这种示例性EDS可以变成通过利用各个建筑物之间和每个ERB或WWTP处的地下可利用的地热能来维持的可用热能的可靠储蓄器。
一个示例性局部EDS还可以在地下连接到邻近的和/或远离的EDS，作为集成EDS网络的一部分，这可以提高每个EDS的可靠性并且为EDS设计者提供更多用于分配热能的选择，并且可以有助于对ERB植被进行施肥。示例性EDS网络可以促使来自城市EDS的流出物对偏远的乡村ERB处的粮食作物或能源作物辅助施肥。
根据本公开内容的一个示例性实施方式，示例性EDS可以通过使用ERB与WWTP的合适组合来进行构造和/或修改，以达到优选用于将热负荷分配到持续终年地加热和冷却建筑物的适当范围的流出物的温度、体积和流速。在双总管EDS操作和/或单总管EDS操作二者中，在WWTP和ERB处的泵站可以施加用于迫使流出物进入建筑物的供给管道中的压力，这是与当前的天然气分配***的操作类似的操作。对于另外的示例性EDS操作，可以在ERB和WWTP以外的位置处添加泵站。
例如，每个EDS可以构造成提供过剩的容量以维持可靠性。每个示例性EDS可以通过改变压力来进行操作，并且在优选用于***效率和/或可靠性的情况下可以使用重力流。除非另有指示，否则本文中所描述的不同的示例性应用可以利用加压分配而不是重力流。其他的示例性构造可以构造成将来自WWTP的流出物在分配到建筑物之前直接输送到在海平面之上相对高的位置处的ERB处的设备。这可以起因于（a）支持WWTP的可靠性，（b）可以使EDS利用到建筑物的重力流，和/或（c）与地形、经济、环境等的具体条件有关的其他原因。
每个EDS可以通过使用***控制中心进行操作，该***控制中心与在天然气分配操作中在多个位置处远距离地、自动地或手动地调节各种压力和流速的***控制中心没有什么不同。另外，EDS***控制中心可需要监控流出物的温度。
另外，每个EDS可以合并和/或利用替代能源，该能源包括但不限于（a）在WWTP的落差（head）处从WWTP重力流回收机械能；（b）使用风车用于机械驱动或电功率；（c）使用光电设施或太阳能热设施；（d）应用将废水固渣以及其他的含碳的废料或原料甚至在ERB处收获的能源作物（例如柳枝稷）就地转换成能量的热处理；和/或（e）使用压力释放技术用于热的应用或电的应用。另外，这些替代能源可以包括设施，使得辅助措施不限于“建筑物”、“ERB”、“EDS”、“WWTP”、“总管”等的定义。例如，“建筑物”及其所有物可以成为ERB并且强化了替代能源的局部使用，例如离开该建筑物的已热利用的流出物可以适于在同一建筑物上的太阳能热应用。当用于太阳能热回路中时，建筑物的利用的流出物或该流出物的一部分可随后在地下就地被调节或被排放到就地的土壤中。由通过局部土壤过滤的建筑物的已利用的流出物增加的就地地下水能够回收，以用于在该建筑物的组合的地热可替代能量设计中再使用。在替代能量的另外的和/或附加的示例性使用中，如参照图7在下面所进一步描述的，设计者可以在“总管”内***“总管”，以使对已热利用的流出物的调节和/或补给最大化。
在计算用于调节和/或补给EDS总管中的流出物温度的速率中，可以考虑各种因素，例如EDS总管的尺寸、总管的热传递性能、地下深度、围绕总管的土壤的体积和特性、距能够影响地热条件的其他基础设施的距离、流出物在再使用之前在地热条件下行进的距离等。在这些示例性情况下，可以针对例如温度的极端局部气候来设计EDS容量。
可用于组成EDS总管的示例性材料可以适合于地热的热交换和耐受流出物的化学反应性二者。EDS总管可以包括为在***压力下控制流量的例如泵、阀和调节器的操作设备以及为监控整个***的压力和温度的仪器。在流出物或装备中断期间在每栋建筑物、ERB和WWTP处的示例性阀和调节器可以通过使流量改变方向来隔离故障以保持EDS完整性。
在EDS被填充来设计容量的情况下，这种EDS可以变成可以不需要附加的流出物的循环的、地热持续的流出物的管道网。从而，EDS因此可以具有将流出物排放到ERB中以适应来自WWTP的流出物的附加的、持续的排放的能力。由于可能发生中断和泄露，为了维持EDS构造的容量，所以示例性ERB可以减少或停止流出物的排放。根据本公开内容的某些示例性实施方式的ERB也可以提供地下的地热区域，以用于调节和/或补给可随后被引入到EDS总管中以向建筑物重复输送的流出物的热负荷。此外，如果EDS是示例性EDS网络的一部分，那么控制每个ERB地点处的流出物的流量和供给的ERB基础设施可以是用于通过网络传输总管来输出和/或输入流出物的合适的网络点。
示例性ERB位于单EDS内，从单WWTP所给予的充足的大规模体积的流出物可以被输送、回收，和/或根据需要调节流出物的热负荷以加热和/或冷却建筑物，同时也根据需要将流出物排放到ERB中和/或将流出物输出到EDS的网络，和/或根据需要从EDS的网络输入流出物。
可以考虑各种因素来修改示例性构造，用于在EDS中使用流出物、调节流出物的温度和/或再使用已热利用的流出物，这些因素可以是在EDS总管附近区域内能够利用的地下地热区域、将流出物泵送到建筑物和ERB所需要的能量、和/或商业热泵技术的总建筑物容量。
除EDS总管之外，用于调节从每栋建筑物中的热泵装备所回收的已热利用的和/或废弃的流出物的示例性设备可以包括但不限于适合于调节已热利用的流出物的商用设备。还可以实施为示例性塑料管道，所述示例性塑料管道被盘绕或以其他的方式被设置成使在地下——例如在公园、运动场、停车场、运输终端、街道、人行道、原野、界定建筑物的用地以及特别是在ERB处的用地下——的地热热传递最大化。为了将热能提供到密集定位的、高能热需求的建筑物，对EDS进行构造，这可以凭借例如对大量的ERB和附加的分散的WWTP进行的建造。
在本文中所描述示例性应用和/或构造中，每栋建筑物可以安装有用于终年热需求而设计的热泵装备。如果需要，每栋建筑物还可以被修改或改造成具有能够分配和/或维持由建筑物的热泵所产生的建筑物负荷的供暖通风与空调（“HVAC”）基础设施或被构造成用于分配和/或维持由建筑物的热泵所产生的建筑物负荷。
每栋建筑物还可以最大化的绝缘并且可以与EDS总管连接，以便在建筑物电力中断的情况下利于流量延续到连续的建筑物。为此，可以提供在每个到建筑物的连接处的调节器，以将EDS总管压力（x）减少“供给管道”（例如，从地下总管延伸到建筑物的热泵装备中的管道的管线）上压力（p）的量。在调节器之后的供给管道压力可以为大约“x减p”。在一些示例性实施方式中，位于已热利用的和/或废弃的流出物离开热泵处的排水泵可以在与EDS相关联的预定压力下将已热利用的流出物的一部分返回到EDS总管。在一些示例性实施方式中，可以使用重力通过例如现有的污水管线来传输已热利用的和/或废弃的流出物。一些示例性实施方式通过使用压力和/或重力促使已热利用的和/或废弃的流出物的排放。
根据某些示例性实施方式，每栋建筑物可以使用就地的一些或全部可利用的地热区域，这可以通过减少（i）对进入建筑物的热泵的热负荷的需求和/或（ii）对调节从建筑物的热泵返回到EDS总管的热负荷的需求来减少对EDS的需求。针对进入热泵和/或从热泵返回到EDS的流出物，可以考虑不同的问题，例如是否使用就地的地热区域。例如，针对进入热泵的流出物使用就地的地热负荷的闭合回路可以在EDS分配的情况下促使至少一部分负荷提供用于建筑物的一些就地的地热能。本文中所描述的不同的示例性实施方式可以利于调节和/或补给就地的已热利用的流出物的至少一部分，和/或将流出物的经调节的部分返回到就地的热泵装备。在冬季EDS总管中断的情况下，如果需要，可以通过临时的热自来水流和/或能够附接到返回至热泵设备的管线的电加热元件来修改就地的部分负荷，这可以帮助维持最低的建筑物温度。
根据另一个示例性实施方式，如果建筑物具有充足的就地的地热区域以调节和/或补给建筑物的已热利用的流出物或者如果附近的地热区域可用于维持建筑物，那么该建筑物可以与EDS负荷隔离。该建筑物还可以连接到EDS用于多余的负荷（例如，以在就地中断的情况下填充建筑物的装备）。如果一组建筑物具有共有的或附近的充分组合的地热区域以调节和/或补给整个组的已热利用的流出物，那么这组建筑物可以与EDS隔离。这组建筑物还可以连接到EDS，用于多余的负荷（例如，以在就地中断的情况下填充建筑物的装备）。
示例性EDS可以连接到WWTP的数个出口（例如在图1的设备100的泵105处），并且可以在WWTP出口处对每个EDS总管例如独立地和/或过多地加压，以提供WWTP流出物流的可靠性。WWTP流中的中断和起伏可以解释为影响从WWTP排放到EDS的流出物的质量和数量。流出物可以从WWTP泵入到EDS中以保持总管是充满的并且加压为持续的流且在可以满足建筑物温度的极端的流速下。
示例性ERB（例如图1的***130）可以以由EDS需求或参数选择所确定的EDS的排放速率来接收流出物，这可以包括维持由WWTP排放的流出物的每一分钟的连续性。每个ERB可以使用就地的总管的装备或装置，以根据需要经地热调节和/或补给已热利用的流出物，根据需要将经地热调节的流出物返回到EDS总管，将过剩的流出物排放到ERB中，将过剩的流出物输出到EDS的网络总管和/或从EDS的网络总管输入。
极端的天气条件（例如，温度和降水）会影响ERB站点。因此，EDS操作的可靠性可以取决于ERB的多样化的位置（通过EDS网络大量地增强多样性）。为了在冬季条件下可靠地进行操作，根据一个示例性实施方式，ERB可以排放地下流出物或其他的合适的溶液。如果条件允许，可以在表面上或靠近表面排出流出物。
ERB的选择可以将管理监督考虑在内，该管理监督可以涉及排放到原野的流出物或栽植的植被不会对健康或环境造成危险的测定。可以指定ERB站点具有可以吸收比来自WWTP终年的流出物的日常流量的综合容量更多的流量。EDS可靠性可以通过控制将流出物排放到ERB中的速率、将流出物输出到另一个EDS的速率或从另一个EDS输入流出物的速率来维持。
也可以在根据本公开内容的示例性实施方式中所描述的示例性应用中解决各种其他考虑。例如，市政当局可以通过回收经过屋顶花园的暴雨水和/或可媲美的就地排水或回收来减少对暴雨水基础设施的需求，从而支持将地热能输送到就地的热泵装备。可以在每个EDS、ERB和/或建筑物提供多余的装备以维持可靠性。此外，来自热需求的收益足以回收在任一示例性应用或应用的组合中安装、维持以及操作EDS的成本。
虽然下面对若干示例性应用进行了描述，但是如本领域内的普通技术人员中之一所公知的，在理解了本公开内容之后可以有多种应用和不同的实施方式。
在图1中示出的示例性EDS中，根据本公开内容的一个示例性实施方式，可以将流出物从WWTP输送到ERB，同时加热和冷却选择性地连接到这种EDS的建筑物。最初，如图1所示，提供具有流出物的WWTP100，其中若干平行的EDS总管115可以通过WWTP 100的出口处的泵105、阀120和调节器来连接到WWTP 100。泵105可以在EDS总管115中为来自WWTP 100的流出物提供压力。EDS总管115连接到每栋建筑物110，并且地下的每个EDS总管115可以沿着例如平行于水总管或气总管延伸的连续的管线经由例如总管135而延伸到至少一个ERB 130。每个EDS总管115可以连接到每个ERB 130处的分配设备。流出物可以通过总管140传输到另一个EDS，或通过总管145从另一个EDS进行传输。
EDS总管115可以将流出物输送到所选择的建筑物110并且从每个所选择的建筑物110回收已热利用的和/或废弃的流出物的一部分，EDS总管115还可以远离水总管和气总管的管线形成回路和/或延伸，以通过可利用的附近的公园、停车场、ERB等下面的地热区域，并且然后将跟随水总管和气总管的管线返回到每栋建筑物110。
如图2所示，在示例性ERB 130中，提供了可以将流出物输送到总管220以将流出物的一部分或全部排放到ERB 130中的ERB分配设备210，提供了可以地下循环并且从而在ERB 130处调节已热利用和/或废弃的流出物的总管230，提供了通过到WWTP的阀120的单独返回管线125而能够将经地热调节和/或补给的流出物返回到EDS总管115以用于进行再分配而不返回到WWTP中的总管240，和/或提供了可以延伸到邻接EDS的分配设备（图2中未示出）的总管140。此外，可以提供可延伸到邻接EDS的分配设备（图2中未示出）的总管145。
在每个ERB 130处提供的分配设备210（例如，集成有阀和调节器的泵）可以以下述速率来使流出物循环，该速率可以从WWTP 100产生连续的EDS流以有助于调节和/或补给从每栋建筑物110回收的已热利用和/或废弃的流出物的一部分。如果WWTP中断或为了控制WWTP流的波动，则ERB分配设备210可以停止将流出物排放到ERB 130中和/或通过总管140将流出物传输到另一个EDS，并且通过EDS总管125反向进给（back feed）ERB 130处的全部经地热调节的流出物。在这种示例性情况下，总管150和总管145可以向受影响的EDS反向进给来自网络EDS的流出物。
图3示出了附连到单EDS总管115的单个建筑物110的详图，如根据本公开内容的示例性实施方式的图1所示。如图3所示，EDS总管115可以连接到建筑物110，所示建筑物110可以选择为使得在每个连接的建筑物的用地上或在每个连接的建筑物的各个用地之间的地热区域提供充足的地热能，以调节和/或补给从每栋建筑物的热泵装备排放的已热利用和/或废弃的流出物的一部分，从而供如图1所示的按顺序排列的下一个经选择的建筑物使用。
流出物可以通过供给管道（service line）310进入建筑物110并到达热泵/HVAC装备320。然后，流出物的一部分可以在部分330处退出每个建筑物的热泵/HVAC装备320。然后，流出物可以通过就地的地热调节和/或补给装备340进行循环，然后在部分350处返回到供给管道310，并且最后到同一就地的热泵/HVAC装备320。就地循环的流出物的量可以由就地的地热调节和/或补给装备340的容量来确定，地热调节和/或补给装备340例如可以是地下盘绕的管道以提供适当的地热区域，用于调节和/或补给流回到热泵/HVAC装备320的已热利用和/或废弃的流出物的一部分。
在部分360处退出热泵/HVAC装备320并且很可能不就地再循环的流出物的一部分可以在距进入建筑物110的供给管道310的一定距离处且预定为支持EDS流、温度及压力的压力下通过调节器380经由单独的排放管线370被泵送到最初的EDS总管115。来自WWTP 100中的泵105（见图1）、分配设备210（见图2）以及其他的选择位置的压力可以用于将流出物输送到每栋建筑物的供给管道310。在每栋建筑物的供给管道310处的调节器305可以接受总管压力“x”，并且将总管压力“x”减少“p”单位的压力，使得流出物可以在供给管道310处以x-p压力进入建筑物110以及建筑物物110的热泵320。这可以完成以使得热泵320以大约x-p的压力进行操作。
在图4所示的示例性EDS中，根据本公开内容的另一个示例性实施方式，建筑物可以通过安装专用于将流出物输送到建筑物的总管和专用于从建筑物回收流出物的总管而进行加热和/或冷却。
如图4所示，例如可以提供WWTP 400，WWTP 400可以包括用于沿着两个单独的***的地下总管——即总管420和总管425——来分配流出物的泵405。总管420可以将流出物输送到建筑物410，而总管425可以从建筑物410回收已热利用和/或废弃的流出物。将流出物输送到建筑物410的总管420可以在WWTP出口处连接到一个或更多个分配设备405（例如泵）并且在例如ERB 430a和ERB 430b处连接到分配设备210（如图2所示）。用于将流出物排放到每栋建筑物的压力可以通过WWTP400处和每个ERB 430a、430b处的装备来控制。
如图5所示，可以促使输送总管420按照所设计的容量可以连接到一个或更多个建筑物410的供给管道510，并且可以使所有建筑物连接到EDS。可以在每栋建筑物410的供给管道510上提供调节器505，该调节器505可以接受总管压力x并且将这种压力x减少p单位的压力，使得流出物以（x-p）压力进入建筑物物410以及建筑物410的热泵/HVAC装备520。然后，热泵/HVAC装备520可以以大约（x-p）的压力下操作。回收总管425也可以连接到每个经选择的建筑物410。
已热利用和/或废弃的流出物的一部分可以在部分530处退出热泵/HVAC装备520，并且可以通过就地的地热调节和/或补给装备540来循环，并且返回到供给管道510和同一就地的热泵/HVAC装备520。就地循环的流出物的量可以由就地的地热调节和/或补给装备540的所安装的容量来决定。已热利用和/或废弃的流出物的剩余部分可以在部分560处退出热泵/HVAC装备520，和/或在压力下和/或借助于重力流通过调节器580经由排放管线570被排放到从每栋建筑物410回收流出物的总管425。
如图4所示，回收流出物的总管425可以连接到ERB处的设备，并且因此很可能与WWTP 400的流和压力隔离。此外，构造为回收流出物的总管425可以隔离到EDS的区域部分中，使得在专用于单个ERB的一个部分中（例如450）的总管425可以根据这种特定部分的地形学而通过例如重力流来回收流出物并且将流出物输送到ERB 430a。通过将回收总管425的所选择部分专用于重力流，EDS可以通过重力流总管在尽可能多的部分来回收流出物，并且因此很可能减少用于操作EDS的能量。此外，取决于一个或更多个ERB的位置，来自ERB的输送总管可以同样地使用重力流。
在每个ERB（例如，ERB 430a和430b）处，根据需要，经回收的流出物可以通过回收总管425而被排放到ERB 430a、430b中，和/或通过总管140和150而被输出到另一个EDS。此外，经回收的流出物在经地热调节时，可以在压力下经由总管470从ERB 430a返回，并且根据需要在实际上数个位置（图4中未示出）中的任一位置处通过ERB 430a处的分配设备反向进给到EDS输送总管420中，和/或根据需要通过总管150和总管145从EDS网络输入。
在图6所示的示例性EDS中，仍根据本公开内容的另一示例性实施方式，先前安装的天然气总管可以用于分配WWTP流出物以加热和冷却建筑物，并且污水总管可以用于回收已热利用和/或废弃的流出物。例如，在对气体***的基础设施进行修改以后，从前的天然气分配***可以用于将流出物输送到建筑物。在局部的天然气分配***已经被构造为分配流出物的情况下，每个气体供给管道（例如，只要将每栋建筑物地下连接到气体总管的管道的管线）可以被转换以适应流出物的输送。
类似于与图5相关的描述，根据本公开内容的另一示例性实施方式，在每栋建筑物的供给管道上的调节器可以接受总管压力x，并且将其减少p单位的压力，使得流出物以（x-p）压力进入建筑物以及建筑物的热泵。然后，热泵可以以大约（x-p）的压力进行操作。此外，类似于图5的描述，已热利用和/或废弃的流出物中的一部分或全部可以从热泵装备被传输到就地的地热调节和/或补给设备或传输到用于直接再循环到每栋建筑物中的热泵装备的管道。已热利用和/或废弃的流出物的剩余物可以被传输到每栋建筑物的污水管线以与未经处理的废水混合，并且通过污水总管和后序的WWTP操作经地热调节。
如仍涉及本公开内容的另一示例性实施方式的图6所示，WWTP厂600可以设有连接到输送总管690的泵605，类似于本文中参考图4所描述的实施方式。EDS的部分630可以通过安装在重力流下从部分630中的每栋建筑物610回收流出物的总管620而利用较少的能量。然后，已回收的流出物可以被直接输送到ERB 640用于进行再分配、排放、和/或输出到另一个EDS（如参考图1本文中所描述的）。
建筑物645的使用污水总管655用于回收流出物的某些部分可以通过输送总管665将流出物输送到ERB 640和ERB 670和/或接收来自ERB640和ERB 670的流出物。然后，新的分散的WWTP 680可以连接到现有的污水总管655以将与废水混合的附加的流出物流转移远离最初的WWTP 600。来自这些分散的WWTP 680的流出物可以被泵入到EDS输送总管665中。
如图7所示，仍涉及本公开内容的另一示例性实施方式，一个或更多个分配***可以包括使已热利用的流出物的调节和/或补给达到最大化的“总管”之内的“总管”。例如，在参考图5的图7中，来自每栋建筑物410的经回收的流出物可以离开热泵设备520并经由排放管线570进入总管425。排放管线570可以通过总管425的结构连接到内部总管725。如图7所示，内部总管725可以安装并且行进在总管425内且在废水流700的表面的下方。在该示例中，总管425可以用作借助于重力流在约70℉的温度下将废水传送到WWTP的污水总管655，这可以最有效地调节来自每栋建筑物410的每个流出物部分560的温度。因而，总管725可以经由重力流和/或在压力下将经调节和/或补给的流出物输送到ERB处的分配设备或建筑物410处的热泵设备。
流出物总管725的直径可以以构造为便于对回收总管425的连续使用而同时流出物总管725被安装在回收总管425/655内的任何比例小于回收总管425/655的直径（例如小至少百分之十）。总管内的总管的布置可以提供较少花费的安装，可以消除尽可能多的另外所需的挖掘。此外，图7所示的示例布置可以便于废水700与流出物725之间的充分的热能传递，同时阻止废水和流出物混合。如其他的示例性实施方式所讨论的，这种混合会具有消极的后果，使气体不稳定（例如，当使用先存在的气体管线时），和/或添加应该被处理的废水体积（例如，当使用先存在的污水管线时），这会需要附加的WWTP容量的构造。在将总管安装在总管内的情况下，可以获得大部分的经济节约和热能传递的益处，而没有将先前存在的材料与流出物混合的潜在的不利后果。
当某些示例性实施方式可以在先前存在的总管之内安装总管时，其他的示例性实施方式可以在第一实例中的总管装置内制造总管，将这些总管安装为一个件。其他的示例性实施方式可以安装第一总管，并且随后在第一总管内安装总管。在充分利用先前存在的总管（例如，废水管线）可以提供经济优势的情况下，可以用新安装的总管和这些总管之内的新安装的总管来实施一些应用（例如，其中不存在先前存在的废水管线和/或其中管线不足够大）。
在图1所示的示例性EDS的替代示例性实施方式中，将来自WWTP100的流出物通过EDS总管泵送到一系列建筑物以用于进行加热和/或冷却，可以将来自每栋建筑物的已热利用和/或废弃的流出物的一部分返回到同一EDS总管中，这可以依次将流出物输送到每个连续的建筑物并且最终到一个或更多个ERB。各个建筑物之间充足的区域可以用于在将经地热调节的流出物输送到下一栋建筑物之前地热调节和/或补给从建筑物的热泵装备排放的已热利用和/或废弃的流出物。如果不能取得各个建筑物之间充足的区域，那么单总管EDS可以首先用作产生能量收益的工具，以回收将流出物排放到局部ERB中或通过EDS的网络的损失。
在图4和图6的示例性EDS的替代示例性实施方式中，可以通过使用与专用于从建筑物回收已热利用和/或废弃的流出物的总管分离的专用于将流出物输送到建筑物的总管而将热负荷提供到建筑物。回收总管可以减少或消除对由例如建筑物之间有限的距离所引起的地热潜能（geothermal potential）的限制，并且可以例如通过大量ERB的产生或甚至添加小规模、分散的WWTP来广阔地开发地热潜能。
在图4和图6的替代示例性实施方式中，示例性EDS可以利用在街道下面密集的电、气、水和远程通信基础设施当中的新总管的安装。图6中示出的示例性实施方式可以通过使用现有的污水总管或暴雨水总管的网络来避免或使街道下面的回收总管的添加减到最少，并且还可以利用现有的和/或新的气体总管用于输送流出物，以避免街道下面的输送总管的添加或使街道下面的输送总管的添加减到最少。
图8示出根据本公开内容的示例性实施方式用于提供来自废水处理厂的流出物的方法的流程图。例如，在块810处，可以将流出物从WWTP提供到一个或更多个总管，该总管连接到位于WWTP处的可以调节例如流出物的压力和流动的分配设备（例如，泵）。然后，在块820处，可以将流出物从总管提供到一栋或更多栋建筑物的供给管道。如本文中所描述的那样，流出物可以被分配到一栋建筑物的热泵/HVAC装备，经回收并且经调节，并且然后被分配到另一栋建筑物（例如，图1所示的示例性实施方式），和/或从一个总管被分配并且被返回到另一个总管（例如，图4所示的示例性实施方式）。可以进行各种其他的示例性应用而不限于上述的示例性实施方式。然后，在块830处，可以通过建筑物的热泵/HVAC装备来使用热能以加热/冷却建筑物，并且在使用之后，然后在块840处，可以将已热利用和/或废弃的流出物返回到总管。如本文中所描述的，已热利用和/或废弃的流出物可以被返回到将流出物提供至建筑物的同一总管，或到单独的总管。
在块850处，已热利用和/或废弃的流出物可以在分配到另一栋建筑物之前经地热调节（例如，图1所示的示例性实施方式），或然后可以被分配到生态补给区。在块860处，流出物被分配（如参照图2在本文中所描述的）到植被和/或土壤，并且流出物中的氮可以在脱氮的流出物到达水生生境之前被农作物/植被所提取并用于生长。农作物/植被可以对流出物脱氮并且从而提供下述优点：水生生境不会被目前通过现有的***直接排放到水生生境中的氮化合物所污染。如本文中所描述，流出物的一部分或全部还可以被分配到另一EDS，和/或随着反向进给到WWTP而返回。
本公开内容的示例性实施方式可以用于各种构造和不同的位置。示例性方法和***可以提供用于建筑物、WWTP和ERB的不同的构造的各种总管，并且不限于本文中所描述的各种示例性实施方式。流出物可以提供至各种施肥***，所示施肥***包括生态补给区，生态补给区中提供有农作物和/或其他的植被。流出物可以直接提供至土壤/植被，和/或提供至一个或更多条管道并通过各种分配***到施肥***和/或区域。
前述仅仅示出本公开内容的原理。鉴于本文中的教导，对所描述的实施方式进行的各种修改和改变对于本领域技术人员来说将是明显的。本文中所描述的各种示例性实施方式可以与另一个示例性实施方式可交换地使用。因而，应当理解，尽管本文中没有明确地描述，但本领域技术人员能够设计体现了本公开内容的原理并因而落在本公开内容的精神和范围之内的大量技术。本文中所引证的所有专利和出版物通过引用而将它们的全部内容合并到本文中。

Claims (28)

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***。
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***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***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***。
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***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，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。
11.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***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***独立于水生生境。
12.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。
13.根据权利要求12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。
14.根据权利要求13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。
15.一种用于提供来自废水处理厂的流出物的***，包括：
废水处理子***，所述废水处理子***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***。
16.根据权利要求15所述的***，其中，所述施肥***包括一个或更多个生态补给区。
17.根据权利要求15所述的***，其中，回收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。
18.根据权利要求17所述的***，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。
19.根据权利要求15所述的***，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。
20.根据权利要求15所述的***，其中，从所述***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。
21.根据权利要求15所述的***，其中，所述***构造成独立于水生生境进行操作。
22.根据权利要求15所述的***，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。
23.根据权利要求15所述的***，其中，在将所述流出物排放到环境生境中之前，所述施肥***对所述流出物进行脱氮。
24.根据权利要求23所述的***，其中，所述环境生境包括提供地下水位的陆地区域。
25.根据权利要求15所述的***，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。
26.根据权利要求25所述的***，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。
27.根据权利要求25所述的***，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。
28.根据权利要求25所述的***，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。
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