废水过滤系统.pdf

一种废水过滤系统(10)，其过滤来自包括喷水灭火器系统和消防栓在内的多种废水源(13)的受污染的废水。系统(10)包括透明柔性软管(16)，其将例如水泵接合器(FDC)上的母口回转接头(16A)连接到可移动的过滤系统(11)。透明软管(16)允许观察来自废水源(13)的废水流以确保完成彻底冲水。过滤系统(11)包括用于捕获大颗粒的粗滤器(18)、用于捕获小颗粒的过滤器(21)、以及用于捕获例如油并杀灭细菌的化学选择性海绵体(26)。过滤系统(11)能够符合国家消防协会标准、针对维护喷水灭火器系统的加利福尼亚州消防法19条规定、以及联邦净水法案、联邦海岸带法、以及针对将液体释放到暴雨下水道中的当地城市条例。

1.  一种废水过滤系统，包括：
透明软管，所述透明软管用于观察废水流；
过滤套件，所述过滤套件连接于所述透明软管，用于接收来自所述透明软管的所述废水流，所述过滤套件依次包括：
第一，粗滤器，所述粗滤器用于捕获所述废水流中的大颗粒以形成粗滤流；
第二，过滤器，所述过滤器用于捕获留在所述粗滤流中的小颗粒以形成过滤流；以及
第三，封装式化学选择性聚合体，所述封装式化学选择性聚合体用于捕获所述过滤流中的油以形成清洁流；以及
排水软管，所述排水软管连接于所述封装式化学选择性聚合体的出口用于将所述清洁流输运到排水地点。

2.  如权利要求1所述的废水过滤系统，其中，所述粗滤器包括粗滤器元件，所述粗滤器元件用于捕获大于大约50微米至大约100微米之间的颗粒。

3.  如权利要求2所述的废水过滤系统，其中，所述粗滤器元件包括可移除、可清洁并且可更换的篮，所述篮用于捕获尺寸大于大约50微米至大约100微米之间的颗粒。

4.  如权利要求1所述的废水过滤系统，其中，所述过滤器包括过滤器元件，所述过滤器元件用于捕获尺寸大于大约0.5微米至大约两微米之间的颗粒。

5.  如权利要求1所述的废水过滤系统，其中，所述封装式化学选择性聚合体包括含有杀菌剂的封装式化学选择性聚合体，其中所述杀菌剂用于杀灭所述过滤流中的细菌。

6.  如权利要求1所述的废水过滤系统，其中，所述封装式化学选择性聚合体包括封装在管接件中的化学选择性聚合体。

7.  如权利要求1所述的废水过滤系统，其中，所述废水源是水泵接合器(FDC)。

8.  如权利要求7所述的废水过滤系统，还包括用于以可移除的方式附接进入所述水泵接合器的杆以保持瓣阀打开从而允许所述废水从所述水泵接合器流出的配件。

9.  如权利要求1所述的废水过滤系统，其中，所述封装式化学选择性聚合体额外地杀灭细菌。

10.  如权利要求1所述的废水过滤系统，其中，所述过滤套件位于能够竖向折叠的手推车上。

11.  一种废水过滤系统，包括：
透明橡胶软管，所述透明橡胶软管用于观察来自废水源的废水流的清澈度；
过滤套件，所述过滤套件连接于所述透明橡胶软管用于接收所述废水流，所述过滤套件依次包括：
第一，粗滤器，所述粗滤器用于捕获所述废水流中尺寸大于大约50微米至大约100微米之间的大颗粒以形成粗滤流；
第二，过滤器，所述过滤器用于捕获留在所述粗滤流中的尺寸大于大约0.5微米至大约两微米之间的小颗粒以形成过滤流；以及
第三，封装式化学选择性聚合体，所述封装式化学选择性聚合体用于捕获所述过滤流中的油以形成清洁流；以及
排水软管，所述排水软管连接于所述封装式化学选择性聚合体的出口用于将所述清洁流输运到适当的排水地点。

12.  一种用于过滤废水的方法，所述方法包括：
将透明橡胶软管的第一端连接于水泵接合器(FDC)；
将所述软管的第二端连接于过滤套件，所述过滤套件依次包括粗滤器、过滤器、以及封装式化学选择性聚合体；
定位过滤系统排水软管以排入暴雨下水道和园林景观中的至少一个中；
将来自所述水泵接合器的废水流通过透明软管释放到所述过滤套件；
观察穿过所述透明软管的所述废水流；
使所述废水流继续流动直到在所述透明软管中观察到清洁流；然后切断来自所述水泵接合器的所述废水流。

废水过滤系统
本申请要求提交日为2007年7月27日、系列号为No.11/829,830的美国专利申请以及提交日为2007年10月31日、系列号为No.11/932,877的美国专利申请的优先权，这些申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及容纳淤滞、受污染和/或沾污的液体，特别是涉及容纳、过滤和排放在周期性测试中由喷水器系统所释放的淤滞、受污染和/或沾污的水。
背景技术
虽然进入喷水器系统的水通常是饮用水，但是后续效应可能严重降低这种系统中水的质量。这些水经常在喷水器系统中停留一年或多年，变得受污染、淤滞和陈腐，并具有恶臭气味。由于黑铁管比饮用水管道更经济，所以通常使用黑铁管，但可惜黑铁管易于生锈，锈蚀污染贮存在黑铁管中的水。此外，新的黑铁管具有油层，用于在生产和安装期间保护黑铁管免于生锈。这些油层也对水造成污染。
除了使用黑铁管的影响外，在大多数建筑物中，贮存在喷水器灭火管路中的水受到包括化学药品、毒素以及致病介质在内的污染物质的污染。硝酸盐、多聚磷酸盐及其它防腐剂，以及灭火剂和防冻剂也可能添加到喷水器系统中。此外，在喷水器系统冲水前，贮存在管中的水可能积累铁、镁、铅、铜、镍和锌。这些水逐渐变得有毒并包含活的和死的细菌以及由氯化造成的分解产物。这可能导致严重的生化需氧量(BOD)问题。BOD是水样本中有机材料生化降解所需氧量的量度。
这种喷水器系统在住宅和商用建筑物中都是很常见的。由于与喷水器系统相关的显而易见的安全问题，国家消防协会(National FireProtection Association，NFPA)标准(NFPA13)要求对喷水器系统进行周期性测试。这种测试通常包括从喷水器系统中排出和冲出淤滞、受污染和/或沾污的水，并且通常使得该淤滞、受污染和/或沾污的水流出到暴雨下水道中。喷水器测试包括季度喷水灭火器测试、季度排水测试、年度流动测试、五年喷水灭火器认证测试、以及针对所有新喷水灭火器系统设施的冲水测试。
季度喷水灭火器测试包括在喷水器管的端部布置故意破损的喷头以模拟真实的喷水灭火器激活作用。喷水灭火器设计成包括检验员测试阀，该检验员测试阀附接于导向建筑物外部的一英寸管道。一旦检验员测试阀打开，则其检测破损的喷头并模拟真实的喷水灭火器激活作用。检验员试图确认用于建筑物的本地警铃启动，并且还确认监视公司收到表明喷水器系统已经被激活的信号。在该测试期间，淤滞、受污染和/或沾染的水被释放，并且通常流出到通向溪流、湖泊和海滨的暴雨下水道。
NFPA和保险公司要求进行季度排水测试，季度排水测试要求喷水器立管处的排水阀打开几秒钟，然后迅速关闭排水阀，以观察压力计多快恢复到正常压力。季度排水测试确保街道中的主出口阀打开，并且没有被公共工程人员意外关闭。同样，在该测试中，淤滞、受污染和/或沾染的水被释放，并且通常流出到通向溪流、湖泊和海滨的暴雨下水道。
NFPA要求对公共场合和现场消防栓(私有性质的消防栓)进行年度流动测试。操作消防栓的阀并使水流动。将扩散器连接于消防栓的2.5英寸出口，并用指示仪测量当阀完全打开时的流量(加仑每分钟，GPM)和剩余压力。同样，在该测试中，淤滞、受污染和/或沾染的水被释放，并且通常流出到通向溪流、湖泊和海滨的暴雨下水道。
五年喷水器认证测试可能是所有喷水灭火器测试中最重要的，因为没有该认证的话，建筑物是不允许居住的。五年喷水器认证测试的一部分要求进行回冲测试。回冲测试要求将位于水泵接合器(FireDepartment Connection，FDC)旁边的止回阀反向或阻挡在打开位置以进行该测试。该过程需要一人切断主控制阀，并且取下(通常为卸下螺栓)止回阀并将止回阀反向。然后打开控制阀，允许水自由流出到FDC出口，其中在正常运行中该FDC出口为FDC入口。该回冲确保了FDC通畅并且没有任何障碍物、碎片或异物。如果FDC被这种碎片堵塞，甚至仅仅是包含这种碎片，则碎片就可能进入喷水器系统并可能对喷水灭火器系统造成损坏并且/或者使系统无法运行或效率降低。FDC通常位于距暴雨下水道几英尺的人行道旁边。五年喷水器认证测试通常由消防署见证，以确认FDC通畅。当进行该测试时，测试期间释放的淤滞、受污染和/或沾染的水通常流出到通向溪流、湖泊和海滨的暴雨下水道。
NFPA的另一个要求是所有新的喷水灭火器系统设施必须进行冲水测试。喷水灭火器系统接收来自水务署的主饮用水系统(或称主系统)的水，该主饮用水系统通常在包含该喷水灭火器系统的建筑物前方的街道下行进。地下事业公司通常按照合约在主系统中进行带压开孔。这需要在主系统中仍包含带压的水的情况下将专用设备切入主管中并安装控制阀。然后地下承揽方将地下管道延到建筑红线。喷水灭火器承揽方在建筑红线处接手并延续地下管道，安装回流防止器、FDC以及控制阀。在连接到喷水器立管之前，需要对地下管道进行冲水测试。该测试由消防署见证。通常，地下管路中的水是黑色的，包含油、金属屑、碎片等。这些淤滞、受污染和/或沾染的水通常被释放到通向溪流、湖泊和海滨的暴雨下水道中。
除了周期性测试外，在租客整修工程中，将喷水器系统排空也是喷水灭火器承揽方的标准程序。然而，有一些存水留在管路中，并且之后被排空到例如带有轮子的55加仑的桶中。维护人员将水(通常包括淤滞、受污染和/或沾染的水)倾倒到通向暴雨下水道的路边，该暴雨下水道通向溪流、湖泊和海滨。
将受污染的水释放到暴雨下水道中不仅会导致人、动物和水生生物的疾病，而且有时候甚至会导致死亡。这一水污染问题与其它工业垃圾一起导致一些观光区域、溪流、湖泊和海滨彻底污染和不安全。
“联邦净水法案”(Federal Clean Water Act)要求将从喷水器系统冲出的喷水灭火器废水导向通往水处理厂的下水道。在任何情况下都不应该允许含有高度污染物的喷水灭火器废水进入暴雨下水道。或许从喷水灭火器最初进入公众场合的时候起，即使水资源管理局(WaterDistricts)处以了严苛的罚金和惩罚，但是使受污染的喷水灭火器水进入暴雨下水道这一违法实践已经进行了几十年。由于满足联邦净水法案所存在的困难，现在仍然在实施使受污染的水进入暴雨下水道的喷水器系统测试。
虽然一些市政当局已经开始要求在进行这些测试时容纳这种冲出的受污染的水，但是已知的设备和方法已告失败。一些人建议将连接于FDC的软管直接通向下水道管路。但是很不幸，下水道管路经常距FDC多个街区，并且由于下水道板位于街道中央，所以该过程需要交通控制。此外，防火检查员必须到街道下水道板现场，以见证证明FDC已经冲水并且通畅的清水。
提出的另一个方法为使垃圾管理处理公司收集水并将其输送到水处理厂。但是协调防火检查员与垃圾管理处理公司是一难题。由于防火检查员繁重的工作负荷，他们经常在定好时间的测试上迟到。这增加了与垃圾管理处理公司缔约的成本，并且使其也要等待防火检查员，这些可能传到业主，并且可能是成本过高而令人望而却步的。
提交日为2007年7月27日、序列号为No.11/829,830的美国专利申请“废水过滤系统”(Waste Water Filtering System)描述了一种废水处理系统，该废水处理系统具有连接到水泵接合器(FDC)或者一些其它废水排放点的现场管，以及过滤套件，该过滤套件包括用于捕获大颗粒的粗滤器、用于捕获小颗粒的过滤器、以及用于捕获例如油并杀灭细菌的化学选择性海绵体。不幸的是，透明的现场管可能在废水系统中所面临的压力下出故障，而过滤套件的封装式化学选择性聚合体元件的尺寸没有确定成用于理想性能。
发明内容
本发明通过提供一种废水过滤系统来满足上述和其它需要，该废水过滤系统过滤来自于包括喷水灭火器系统和消防栓在内的多种废水源的受污染的废水。该系统包括透明软管，该透明软管的第一端连接于例如水泵接合器(FDC)上的母口回转接头，而相反的第二端连接于可移动的过滤套件。透明软管允许观察来自废水源的废水流以确保完成彻底的冲水。过滤套件包括用于捕获大颗粒的粗滤器、用于捕获小颗粒的过滤器、以及用于捕获例如油并杀灭细菌的化学选择性海绵体。该过滤套件能够符合国家消防协会标准(NFPA Standards)、针对维护喷水灭火器系统的加利福尼亚州消防法19条规定(California State FireMarshal’s Title 19 Regulation)、以及联邦净水法案(Federal CleanWater Laws)、联邦海岸带法(Federal Coastal Zone laws)、以及针对将液体释放到暴雨下水道中的当地城市条例。
根据本发明的一个方面，提供了一种可行并且成本经济的废水过滤系统，该废水过滤系统包括：透明橡胶软管，该透明橡胶软管用于观察废水流的清澈度；过滤套件，该过滤套件连接于透明软管用于接收来自透明软管的废水流；以及排水软管，该排水软管连接于过滤套件的出口用于将清洁流输运到排水地点。过滤套件依次包括：第一，粗滤器，该粗滤器用于捕获废水流中的大颗粒以形成粗滤流；第二，过滤器，该过滤器用于捕获留在粗滤流中的小颗粒以形成过滤流；以及第三，封装化学选择性聚合体的三英寸管接件，用于捕获过滤流中的油以形成清洁流。在将软管连接到FDC的配件之间保持有垫片形的杆适配器。该杆适配器保持从配件伸出到FDC中的杆，并且在回冲测试中保持FDC中的瓣阀打开。该杆优选为3/8英寸的全螺纹杆。当进行喷水灭火器系统的冲水时，透明橡胶软管允许防火检查员在视觉上观察穿过透明软管的废水流从污浊变得清澈。当进行充分过滤并且获得当地管理机构的正当允许时，可以将过滤后的废水释放到暴雨下水道中。针对不同的应用，如季度测试和排水测试，可以使用不同标准配件。
根据本发明的又一个方面，提供了一种废水过滤的方法。该方法包括：将透明橡胶软管的第一端连接于水泵接合器(FDC)；将软管的第二端连接于过滤套件，该过滤套件依次包括粗滤器、过滤器、以及封装式化学选择性聚合体；定位过滤系统排水软管以排入暴雨下水道和园林景观中的至少一个中；将来自FDC的废水流通过透明软管释放到过滤套件；观察穿过透明软管的废水流；使废水流继续流动直到在透明软管中观察到清洁流；切断来自FDC的废水流。
附图说明
从以下结合附图对本发明进行的更加具体的描述中，本发明的以上和其它方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1描述了根据本发明的连接到水泵接合口(FDC)的废水过滤系统。
图2是根据本发明的过滤套件的粗滤器的侧视图。
图3是沿图2的线3-3而取的粗滤器的横剖视图。
图4是根据本发明的过滤套件的过滤器的侧视图。
图5是沿图4的线5-5而取的过滤器的横剖视图。
图6是封装化学选择性聚合体的管接件的横剖视图。
图7是沿图6的线7-7而取的封装式化学选择性聚合体的横剖视图。
图7A是沿图7的线7A-7A而取的封装式化学选择性聚合体的横剖视图。
图8是包含化学选择性聚合体的媒介袋过滤器的侧视图。
图8A是沿图8的线8A-8A而取的包含化学选择性聚合体的媒介袋过滤器的媒介袋的横剖视图。
图9A是用于将全螺纹杆定位在FDC中以保持瓣阀打开的第二全螺纹杆适配器的前视图。
图9B是用于将全螺纹杆定位在FDC中以保持瓣阀打开的第二全螺纹杆适配器的侧视图。
图10示出了第二全螺纹杆适配器中的全螺纹杆的侧视图。
图11是根据本发明的用于过滤从FDC释放的废水的方法。
在附图的多个视图通篇中，相应的附图标记指代相应的部件。
具体实施方式
以下描述是目前所构想的实施本发明的最佳模式。该描述不应视为限制性意义，而是仅出于描述本发明的一种或多种优选实施方式的目的。本发明的范围应当结合权利要求限定。
图1示出了根据本发明的废水过滤系统10，该废水处理系统10连接于包括水泵接合器(FDC)13在内的废水源。废水过滤系统10包括软管16和过滤套件11。软管16是透明软管，能够看到废水穿过软管16，并且优选为透明橡胶软管。软管16用回转接头16a连接到FDC13，并用回转配件16b连接到过滤套件。FDC出口14位于回转接头16a和FDC13之间以定位杆26(见图11)，从而保持FDC13中的瓣阀打开。软管16优选为直径两英寸的无结软管。适当的材料为聚氯乙烯(PVC)，合适软管的示例为由克罗拉多州(Colorado)丹佛市(Denver)的大门公司(Gate Corporation)制造的101CL软管。
过滤套件11位于手推车36上。手推车36可以是高度固定的或者是能够竖向折叠的，并且能够适于由拖车携带。废水过滤系统10还可以应用于过滤从除FDC13以外的源释放的废水，并且在这些情况下，可以在软管16和废水源之间使用适当的连接件或使用适配器。
过滤套件11包括粗滤器18、通过软管20连接于粗滤器18的过滤器21、以及通过另一个软管20连接于过滤器21的封装式化学选择性聚合体26。粗滤器18接收通过软管16而从FDC13流出的废水，并且粗滤废水流以形成粗滤流。过滤器21接收来自粗滤器18的粗滤流，并过滤该粗滤流以形成过滤流。第一支柱32支撑粗滤器18而第二支柱34支撑过滤器21。粗滤器18通过第一管件20a连接于过滤器21，而过滤器21通过第二管件20b连接于封装式化学选择性聚合体26。封装式化学选择性聚合体26接收来自过滤器21的过滤流，并清洁该过滤流以在出口管件20c中形成清洁流30，该清洁流30适于排放到暴雨下水道中或排到园林景观中。
图2示出了过滤套件11的粗滤器18的侧视图，而图3示出了沿图2的线3-3而取的粗滤器的横剖视图。粗滤器18包括可移除、可清洁并且可更换的篮48。废水流44进入粗滤器18，通过端口46进入篮48，并且当其流过篮壁50时被粗滤。篮壁50优选地包括用于捕获尺寸大于大约50微米到大约100微米之间的颗粒的孔口，更优选地，包括用于捕获尺寸大于大约100微米的颗粒的孔口。粗滤器18形成粗滤流53。合适的粗滤器的示例是由明尼苏达州(Minnesota)的伊甸普赖利市(Eden Prairie)的伊顿(Eaton)制造的伊顿72型(Eaton Model 72)。
图4示出了过滤套件11的过滤元件21的侧视图，而图5示出了沿图4的线5-5而取的过滤器21的横剖视图。过滤器21包括过滤器袋58，该过滤器袋58的表面材料56优选地选择为捕获尺寸大于大约0.5微米到大约两微米之间的材料，更优选地，选择为捕获尺寸大于大约一微米的材料。过滤器21形成过滤流66。适当的过滤器的示例为由明尼苏达州(Minnesota)的伊甸普赖利市(Eden Prairie)的伊顿(Eaton)制造的流线过滤器(Flowline fileter)。
图6示出了封装有化学选择性聚合体的封装式化学选择性聚合体26的横剖视图。化学选择性聚合体封装在长度为L和直径为D的管接件25中。长度L可以在大约12英寸和大约36英寸之间，并且优选为大约12英寸。直径D可以在大约两英寸和大约四英寸之间，并且优选为大约三英寸。入口和出口缩小接头22a和22b分别位于管接件25的各端，用于附接到管件20b和20c(见图1)。
图7示出了沿图6的线7-7而取的封装式化学选择性聚合体26的横剖视图，而图7A示出了沿图7的线7A-7A  取的封装式化学选择性聚合体26的横剖视图。媒介袋过滤器70位于管接件25内，并包含化学选择性聚合体。化学选择性聚合体优选地磨成粉末以改善化学选择性聚合体捕获污染物的性能(是否有磨得多细的量度？)。媒介袋过滤器70通过固定在出口缩小接头22b中的栅栏28而保持在管接件25中。栅栏28优选地为带有大约0.5英寸开口的丝网筛。
图8示出了媒介袋过滤器70的侧视图，而图8A示出了沿图8的线8A-8A而取的媒介袋过滤器70的横剖视图。媒介袋过滤器70包括容纳化学选择性聚合体76的袋74。袋74优选地为开织网状聚酯纤维。最初，袋74装有大约50％体积的化学选择性聚合体76。化学选择性聚合体76在浸油时膨胀，并最终填满媒介袋过滤器70的内部。媒介袋过滤器70包括拉手72，用于将媒介袋过滤器70从封装式化学选择性聚合体26中拉出。袋74的合适材料为加利福尼亚州(California)的蒙特利公园市(Monterey Park)的塞发(Sefar)制造的产品序列号为07/950/58的产品。合适的化学选择性聚合体为由亚利桑那州(Arizona)的斯科特斯戴尔市(Scottsdale)的AbTech制造的Smart(聪明海绵)材料或SmartPlus ACX10N/55-Plus4材料。SmartPlus材料包括永久性地以化学方式结合于Smart聚合体表面的杀菌剂，该杀菌剂在接触细菌时将其杀灭。由于永久性结合，所以杀菌剂是活性的但不会被滤去或泄漏，从而避免了下游的毒性问题。
以下文献中描述了Smart材料及类似材料：
美国专利No.7,125,823，“制造双作用净化介质的方法(Methodsfor Making Dual-action Decontamination Media)”；
美国专利No.6,541,569，“用于环境补救的聚合体合金、形态组织和材料(Polymer Alloys，Morphology and Materials for EnvironmentalRemediation)”；
美国专利No.6,344,519，“改善水碳氢化合物溢出的系统(Systemsfor Ameliorating Aqueous Hydrocarbon Spills)”；
美国专利No.6,143,172，“改善海水和陆地水中的碳氢化合物溢出的方法(Methods for Ameliorating Hydrocarbon Spills in Marine andInland Waters)”；以及
美国专利No.6,099,723，“过滤碳氢化合物溢出截水沟系统(Catchbasin Systems for filtering Hydrocarbon Spills)”；
此处通过参引而结合专利′823，′569，′519，′172以及′723的全部内容。
图9A示出了用于将杆26定位在FDC13中以保持瓣阀打开的杆适配器77的前视图，图9B示出了杆适配器77的侧视图，而图10示出了附接于杆适配器77的杆26。螺母或耦接件79直接附接于垫圈73，其中垫圈73定位在附接于FDC13的配件之间，以保持瓣阀打开。杆适配器77可以布置在连接于FDC13的任何软管或任何其它附接件与FDC13之间，并且优选地保持在软管端部16a与FDC出口14之间的适当位置。当就位时，杆26进入FDC13并保持瓣阀打开。杆26优选地为全螺纹杆。
图11描述了根据本发明的用于容纳和运输废水的方法。该方法包括：在步骤80，将透明橡胶软管的第一端连接于水泵接合器(FDC)；在步骤82，将软管的第二端连接于过滤套件，该过滤套件依次包括粗滤器、过滤器、以及封装式化学选择性聚合体；在步骤84，定位过滤系统排水软管以将水排入暴雨下水道和/或园林景观中；在步骤86，将来自FDC的废水流通过透明软管释放到过滤套件；在步骤88，观察穿过透明软管的废水流；在步骤90，使废水流继续流动，直到在透明软管中观察到清洁流；以及在步骤92，当观察到清洁流时，切断来自FDC的废水流。
工业实用性
本发明可以应用于在喷水器系统的周期性测试中，容纳、过滤和排放来自于喷水器系统的淤滞、受污染和/或沾污的水的领域。
发明范围
虽然已经通过本发明的具体实施方式和应用描述了此处公开的本发明，但是对于本领域技术人员，能够在不偏离权利要求所阐述的本发明的范围的情况下，对本发明的实施方式和应用做出多种变型和改型。