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多级灰水处理系统的制作方法

多级灰水处理系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年5月24日提交的美国临时专利申请no.63/192,425(案卷号010222-21020a-us)和于2022年5月13日提交的美国国家专利申请no.17/743,808的优先权，该临时申请的全部内容在此通过参引并入本文。
技术领域
3.本技术总体上涉及室内环境中的水节约和循环。

背景技术：

4.耗水是日益严重的问题。根据最近的报道，大约25年后，淡水可能会变得非常稀缺。一些预测指出，到2040年，全世界的人口可能会遭受水短缺或在其他方面受到不利影响。随着人口不断增长，也存在对商品的持续需求，这些商品需要水来制造。这种工业实践特别地在干旱和全球湖泊、河流和海洋持续污染的情况下只会继续加剧迫在眉睫的短缺的可能性。
5.根据环境保护署(epa)，美国家庭平均每天使用大约870升水。除非对沐浴、洗衣和清洁的日常习惯做出重大改变，否则将消费量减少到这一水平的一小部分可能需要生活方式的巨大改变。因此，提出了一种能够实施到任何结构中以通过循环来执行水节约的方法和设备。
附图说明
6.根据示例性实施方式，本文中参照以下附图描述示例性实施方式。
7.图1图示了示例多级灰水处理系统。
8.图2图示了示例流体动力离心分离装置。
9.图3图示了示例泡沫分馏装置。
10.图4图示了示例膜生物反应器装置。
11.图5图示了示例超声空化装置。
12.图6图示了另一个示例超声空化装置。
13.图7图示了示例冲击电渗析装置。
14.图8图示了示例水通道蛋白过滤器。
15.图9图示了示例碳纳米管过滤器。
16.图10图示了另一个示例多级灰水处理系统。
17.图11图示了多级灰水处理系统的附加或替代级的示例。
18.图12图示了包括一个或更多个旁路的另一示例多级灰水处理系统。
19.图13图示了包括一个或更多个中间和/或初级装置的另一个示例多级灰水处理系统。
20.图14图示了用于多级灰水处理系统的示例控制器。
21.图15图示了多级灰水处理系统的控制器的流程图。
具体实施方式
22.进水和出水取决于通常称为管路系统的一系列管道，并且在安装时根据建筑规范的特定方面进行管理。建筑检查员参考建筑规范以确保建筑质量。管路系统规范涉及与建筑相关的三种不同类型的水：饮用水、灰水(灰水)和黑水(黑水)。在建筑期间，饮用水在安全输送方面具有最高优先级，而通常称为灰水的家庭废水可能由家庭在做家务时比如在洗碗、洗衣服、刷牙、洗澡、淋浴时产生，或者是与马桶或小便池没有直接关系的任何用水。以下实施方式介绍了多级灰水处理系统，该多级灰水处理系统包括流体动力离心分离、泡沫分馏、膜生物反应器或超声空化以及本文中描述的其他装置或过程中的一者或更多者。
23.在离开灰水处理系统之后，水返回至诸如马桶或灌溉系统之类的一个或更多个器具以供重复使用。一个或更多个马桶和/或灌溉系统消耗的所有或基本上所有的水可以完全由灰水系统供应。
24.图1图示了示例多级灰水处理系统。该系统可以包括流体动力离心分离装置110、泡沫分馏装置120、膜生物反应器130和超声空化装置140。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
25.灰水系统可以安装在家庭或建筑物中的多个位置中。可以使用模块化柔性框架将系统安装在壁或地板中。灰水系统可以安装在独立框架中(例如，安装在地下室或杂物间中)。灰水系统可以包括附加部件，比如管、管道、适配器、三通、弯头和水分离装置和接头。管路系统可以包括淡水和灰水的平行供应和排水管线。本文中描述的任何灰水系统可以包括位于处理装置上游的管路系统部件，包括污物过滤器、计数器、冲洗过滤器、压力换能器、主过滤器和/或水软化器。
26.灰水处理系统可以包括一个或更多个箱。例如，贮槽105可以连接至用于从耗水装置(排水装置)收集未处理灰水的一个或更多个装置101。另外或替代性地，已处理水箱102可以收集来自灰水系统的已处理水。贮槽105和已处理水箱102中的两者或任一者可以集成在灰水系统的壳体内或者位于灰水系统的外部。
27.可以是灰水产生装置的一个或更多个装置101具有连接至贮槽105的排水管或其他管路系统。装置101可以包括不同层级的灰水产生装置。如本文中描述的，不同层级的灰水装置可以与不同级的灰水处理系统相关联或与灰水处理系统的级的不同子集相关联。第一层级的装置可以包括淋浴器、水槽或产生水但可能不包括大量固体或油的其他装置。第二层级的装置可以包括洗碗机、洗衣机或可能具有大量微粒的其他装置。示例微粒可以包括食物、肥皂和其他化学品。其他装置例如黑水装置(例如，马桶、垃圾处理器)不会包括在装置101中。替代性地，可以定义第三层级的装置(例如，马桶、垃圾处理器)。
28.灰水处理系统可以将已处理水输出至已处理水箱102。已处理水箱102可以包括在灰水处理系统中。已处理水箱102可以是独立箱。已处理水箱102可以包括在使用已处理水的装置中。例如，一个或更多个装置101可以连接至已处理水箱102。在一些示例中，一个层级的装置连接至贮槽105，而另一层级的装置连接至已处理水箱102。例如，淋浴器可以连接至贮槽105以收集灰水，并且马桶可以连接至已处理水箱102以消耗已处理灰水。在一些示
例中，已处理水箱102被省去并且已处理水被直接施用至使用已处理水的装置。
29.图2图示了示例流体动力离心分离装置110。流体动力离心分离装置110可以包括一个或更多个进水口111和一个或更多个出口。碗状物108和碗状物罩114组合以形成一个或更多个腔室，所述一个或更多个腔室至少包括分配器116和盘堆115，以用于从通过进水口111输入至流体动力离心分离装置110的灰水中分离一种或更多种固体和/或一种或更多种液体。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
30.盘堆115和分配器116基于密度而将灰水的成分离分。如所示出的，流体动力离心分离装置110包括三个出口，这三个出口包括重质出口111、轻质出口112、悬浮固体输出口113。重质出口111可以对应于已处理水，该已处理水可以是灰水的具有第一(中等)密度范围(例如，950kg/m3至1100kg/m3)的成分。轻质出口112可以对应于油，该油可以是灰水的具有第二(低)密度范围(例如，750kg/m3至950kg/m3)的成分。悬浮的土壤输出物可以对应于水中的微粒(例如，食物或其他材料)，该微粒可以是灰水的具有第三(高)密度范围(例如，1200kg/m3或更大)的成分。然而，固体可以基于阻力(例如，阻力系数)而不是基于固体的密度而与灰水分离。因此，灰水可以基于第一原理(密度)从水中分离油并基于第二原理(阻力)从水中分离固体而分离成三种成分。这两种原理可以同时起作用。
31.分配器116可以包括由马达106驱动的一个或更多个泵。盘堆115可以形成多个成角度的碗状物，所述多个成角度的碗状物在回旋时以不同的直径分离不同密度的材料。流体动力离心分离装置110包括轴109，轴109联接至马达106并且配置成使盘堆115和/或分配器116的至少一部分旋转。马达106电连接至电源107并且可以通过如本文中描述的控制器来操作。可以使用任何数量的腔室并且任何数量的腔室由盘堆115中对应数量的盘实现。
32.流体动力离心分离装置110可以包括用于收集固体的一个或更多个腔室。腔室可以移除以将固体从流体动力离心分离装置110移除。可以提醒用户移除并清空腔室。腔室可以包括用于检测腔室中的固体量的传感器。传感器可以测量腔室的重量或腔室中的填充水平。传感器可以产生发送至控制器的数据或产生与流体动力离心分离装置110相关联的指示器。另外或替代性地，固体可以被运送至排水管以从流体动力离心分离装置110清空。固体可以被化学地改变或机械地改变(例如，用刀片粉碎)以便于排放。
33.图3图示了示例泡沫分馏装置120。泡沫分馏装置120可以包括液体池腔室126和泡沫腔室125。泡沫分馏装置120可以包括至少一个入口和至少一个出口。例如，如所图示的，灰水入口123可以接收来自贮槽105或灰水系统的另一级，比如流体动力离心分离装置110的灰水。此外，空气入口122可以向液体池腔室126提供气体(例如，空气)。泡沫出口121从泡沫腔室125中去除泡沫。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
34.泡沫分馏装置120配置成利用一个或更多个气泡127的表面上的吸附使悬浮或溶解的材料从灰水中起泡。吸附是固体分子粘附至气泡127的表面的过程。该过程可以在吸附剂的表面上形成薄膜。气泡127漂浮并穿过液体池腔126以漂浮在水上，从而形成泡沫。泡沫出口121可以包括用于去除泡沫的撇除器。泡沫出口121可以包括抽吸力(例如，真空压力)以去除泡沫。抽吸力可以由泵提供。抽吸力可以由灰水系统的另一级提供或与灰水系统的另一级共享。在一个示例中，流体动力离心分离装置110的泵为泡沫出口121提供真空压力。
35.图4图示了示例膜生物反应器装置130。膜生物反应器装置130可以包括至少一个入口和至少一个出口。例如，灰水入口131可以接收来自贮槽105或灰水系统的另一级比如
所图示的泡沫分馏装置120的灰水。膜生物反应器装置130包括一个或更多个膜133。图4中的示例图示了多个膜，例如第一膜133a、第二膜133b、第三膜133c和/或第四膜133d。邻近于每个膜或在膜之间形成有隔室。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
36.膜生物反应器装置130可以包括一种或更多种活有机体。例如，细菌可以添加至膜生物反应器装置130。细菌可能能够消耗灰水的一种或更多种成分。细菌可以附着至灰水的成分。细菌可以靶向其他活有机体，比如病毒。细菌可以配置成破坏或杀死病毒。
37.在一个膜133的示例中，膜133可以包括具有预定尺寸的孔隙。孔隙尺寸可以足够小，使得某些细菌不能通过。当细菌附着或粘附至灰水的成分时，这些成分也被阻止穿过膜133。
38.在多个膜133的示例中，膜133形成多个池或隔室。每个膜133包括具有不同尺寸的孔隙134。此外或替代性地，每个膜可以具有不同的厚度。孔隙尺寸和/或膜厚度可以控制可以穿过膜的颗粒的尺寸。隔室可以包括不同尺寸的细菌。
39.在一些示例中，细菌被选择成靶向灰水的某些成分。膜孔隙尺寸可以被选择成将细菌保持在它们各自的池中。例如，细菌136可能过大而不能穿过膜133a的孔隙，而细菌135小到足以穿过膜133a的孔隙但不能穿过膜133b的孔隙。
40.图5图示了示例超声空化装置140。超声空化装置140可以包括至少具有灰水入口141和已处理水出口142的箱143。例如，灰水入口141可以接收来自贮槽105或灰水系统的另一级比如所图示的膜生物反应器装置130的灰水。一个或更多个换能器144可以安装在箱143上。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
41.换能器144可以是在箱143的水中产生高能波的超声换能器。这些波可以处于大于人类听觉范围的预定频率范围。示例频率包括20khz至60khz的范围。可以为特定实现形式选择特定频率或其他频率范围(例如，频率范围可以取决于灰水系统的其他级，频率范围可以取决于灰水的类型，或者频率范围可以取决于灰水的成分)。
42.高能波在分子水平上引起压缩和膨胀并引起气泡的产生。随着更多能量施加至气泡，超声空化装置140可以使气泡内爆并释放能量。能量可以应用于灰水的在附近的任何成分，比如细菌。该能量可以使细菌分解成惰性颗粒和/或进一步分解成细胞外聚合物。能量可以引起灰水中的局部温度峰值。
43.联接至容器143的换能器144的数量可以变化。换能器144可以围绕箱布置在特定高度处。圆形箱可以具有围绕半径的设定数量的换能器144。正方形、矩形或其他多边形箱可以在每个面上包括换能器144。换能器可以设置在不同高度处。
44.控制器400可以通过线缆148向换能器144提供电力。控制器400可以配置成根据设定模式来开启和关闭换能器144。控制器400可能能够选择换能器144的频率。控制器400可以接收用户对换能器144的占空比或频率的选择。足以将高细菌灰水转化为可用于非饮用目的的示例占空比可以是30分钟至60分钟。
45.图6图示了另一个示例超声空化装置145。超声空化装置145可以包括与关于图5描述的部件基本上相同的部件。超声空化装置145可以包括悬置在箱143的中间或基本上悬置在箱143的中间的换能器组件146。换能器组件146可以附接至一个或更多个系绳147。系绳147可以包括通过粘合剂或紧固件联接至箱的壁的线缆、绳索或其他延伸构件。系绳147中的至少一个系绳可以包括用于向换能器组件146提供电力和/或控制信号的线缆148。换能
器组件146可以包括指向箱143的不同部分的任何数量的换能器144。可以包括另外的、不同的或更少的部件。
46.图7图示了示例冲击电渗析装置150。冲击电渗析装置150可以包括阳极151、贮存器152、多孔腔室153和阴极154。阳极151、阴极154或者阳极151和阴极154两者可以连接至电源，使得电流通过冲击电渗析装置150而流动通过阳极152，然后在阴极154处离开。冲击电渗析装置150可以称为冲击ed电池。冲击电渗析装置150可以是圆柱形或盘形的。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
47.冲击电渗析装置150使用电场来执行过滤、消毒和/或脱盐。在阳极151与阴极154之间产生的电场穿过多孔腔室152。水(例如，受污染水)流动通过入口，通过贮存器152和多孔腔室153，并且最终到达出口。在多孔腔室153与贮存器152之间可能存在漏膜。漏膜可以是双层膜。多孔腔室153可以由可以称为玻璃熔块的小玻璃颗粒形成。
48.当电流通过时，形成离子耗尽区。臭氧耗尽区可以位于多孔腔室152中的阴极154附近。随着电压增大，以及电场的量级增大，阴极154附近的浓度接近于零。金属离子被耗尽并将供给流分离成盐水部分和淡水部分。这两部分可以是在多孔腔室152中分离的流。例如，盐水流可以位于多孔腔室152的顶部处，并且淡水流可以流动至多孔腔室152的底部，从而允许容易从出口分配。
49.电场可以在包括水的多孔腔室153内部产生冲击波。随着电压的增大和电场强度的增大，会有特定的电压或电流引起冲击波。冲击波可以将盐水流和淡水流急剧分开，使得简单的屏障可以将流分开并分离淡水。
50.如本文中描述的控制器可以配置成控制冲击电渗析装置150。控制器可以接通阳极151和阴极154的电源。控制器可以设定电压差或电场梯度以用于冲击电渗析装置150。控制器可以接收输入(例如，传感器数据)并从输入中选择电压差。例如，传感器数据可以指示不同程度的污染、或特定的灰水源比如具体器具。传感器数据可以指示灰水的流速或累积流量。控制器然后可以基于水源和/或流量为冲击电渗析装置150选择电压差。
51.控制器还可以控制用于冲击电渗析装置150的出口的阀或机械分隔器155。阀或机械分隔器155可以被致动(例如，通过马达、螺线管或其他致动器)以允许淡水通过出口分配。分隔器155可以延伸到多孔腔室152中以将盐水流与淡水流分开。阀可以打开和关闭出口，使得可以分配淡水。
52.图8图示了可以被称为水通道的示例水通道蛋白过滤器160。水通道蛋白过滤器160可以包括膜161和支撑基底162。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
53.膜161可以由活材料重构。膜161可以包括配置成对水进行过滤的一种或更多种水通道蛋白。具体地，水通道蛋白可以促进水流动通过膜161。膜161可以模拟活细胞的外部，以有效地促进水通过细胞边界的运输，同时阻断其他物质。
54.图9图示了示例碳纳米管过滤器170。过滤器170的视图取自于俯视立体图(例如，在水流方向上)。横截面图a-a图示了水流方向。碳纳米管过滤器170可以包括过滤层171和阻挡层172。阻挡层172可以包括其他过滤器。碳纳米管可以以模拟或模仿水通道蛋白的操作的方式制造。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
55.过滤层171可以包括呈预定图案的碳纳米管布置。过滤层171可以与阻挡层172一起布置在水流中以迫使部分水流通过过滤层171。
56.过滤层171可以是0.3到0.8纳米宽并且配置成过滤掉所有离子，从而仅允许水分子通过。过滤层171可以配置为各种尺寸和图案，以执行油水分离、悬浮固体去除、或溶解固体去除。过滤层171也可以执行消毒。
57.图10图示了另一个示例多级灰水处理系统200。图11图示了用于多级灰水处理系统的附加或替代级的示例。也就是说，图11中的级可以与图10中的各个级互换，如下文所描述的。多级灰水处理系统200可以包括所示数量的级/装置或按任何顺序的任何数量的级/装置。多级灰水处理系统200可以包括油水分离装置210、悬浮固体去除装置211、溶解固体去除装置212、生物处理装置213和消毒装置214。
58.油水分离装置210和悬浮固体去除装置211中的任一者或两者可以实施为至少一个分离级，所述至少一个分离级配置成将来自一个或更多个排水装置的水分离成包括第一中间灰水的至少三种输出。悬浮固体去除装置211是至少一个固体去除级，所述至少一个固体去除级配置成接收第一中间灰水并将来自第一中间灰水的固体溶解以输出第二中间灰水。
59.分离级的示例包括流体动力离心分离装置110、电凝装置410、溶解空气浮选装置412或其他示例。
60.电凝装置410可以配置成向灰水施加电荷。电荷使水中的颗粒带电。带电颗粒形成团块，该团块在不过滤的情况下有效地去除悬浮固体和/或破坏乳液比如油并且氧化某些金属或其他颗粒。电凝装置410可以执行电浮选。
61.溶解空气浮选装置412配置成通过插入气泡作为输送表面而从灰水分离微粒物质。气泡可以在特定方向上朝向输水表面移动，该输水表面可以与重力方向相反或基本上相反。
62.另一个示例分离装置可以包括使用半透膜从灰水中分离溶质的正向渗透。跨膜的渗透压可以由膜的一个侧部上的高浓度溶液到膜的另一侧部上的低浓度溶液引起。
63.溶解固体去除装置212可以包括泡沫分馏装置120装置、电凝装置410、溶解空气浮选装置412或本文中描述的其他装置。
64.生物处理装置213是至少一个生物处理级，所述至少一个生物处理级配置成接收包括生物反应的第二中间灰水。生物处理级的示例可以包括膜生物反应器130、膜充气生物薄膜反应器411或其他示例。
65.膜充气生物薄膜反应器411可以包括透气膜。气体可以通过膜提供给生物薄膜。生物薄膜能够氧化灰水中的颗粒。
66.包括消毒装置214的至少一个消毒级配置成接收第三中间灰水并对第三中间灰水进行消毒。消毒装置214可以配置成向灰水施加诸如化学物质或气体之类的物质以从灰水中消除细菌或其他活有机体。消毒装置214可以配置成向灰水施加诸如光或其他信号之类的能量以从灰水中消除细菌或其他活有机体。消毒装置214可以包括超声空化装置140、氯装置414、紫外线c发光二极管(led)装置415、臭氧发生器416、电解水发生器(其也可以称为电氯化装置)417或其他示例。超声空化装置140还可以执行消毒。
67.氯装置414可以通过将预定量的氯或其他化学物质释放到灰水中来对灰水进行消毒。紫外线c led装置415产生可以使灰水中的一种或更多种生物失活的紫外线。臭氧发生器416配置成在灰水中产生o3或臭氧气体。臭氧气体可与灰水中的细菌、有机材料或其他污
染物发生反应或氧化。
68.电解水发生器417可以包括一个或更多个水腔室，所述一个或更多个水腔室包括具有预定浓度的盐溶液。盐溶液通过形成离子并将离子分离成具有相反极性或电荷的溶液的电解槽。带电的水是消毒剂。
69.其他装置可以包括以下各者中的一者或更多者：密度分离、无动力流体动力离心分离、粗滤/碳过滤器/膜/微滤/纳滤、净化/絮凝、顺序间歇式反应器、化粪池处理、移动床生物反应器、充气、过氧化氢和/或高级氧化工艺。
70.在由灰水系统200处理之后，所得灰水在经过至少一个分离级、至少一个固体去除级、至少一个生物处理级和至少一个消毒级之后被提供给至少一个循环水消耗装置。可以使用其他顺序或组合。
71.例如，表1列出了(在水平顶行上)本文中描述的每个水处理装置。在随后的行中提供了标记为1-146的实施方式(emb.)列表。行中的“x”表示每个实施方式中包括的级或装置。对于灰水系统中的水的流动顺序而言，级可以按从左到右的顺序布置。可以使用任何顺序。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
72.73.74.75.[0076][0077]
表1
[0078]
表1可以如图12所示实施为包括多个级(第一级310、第二级320和任何数量的由第n级330表示的附加级)的另一示例多级灰水处理系统301。在级之前、在级之后或在级之间具有一个或更多个旁路装置311。旁路装置311可以包括阀、分流器或用于选择性地控制级之间的水流的另一机构。一个或更多个级可以包括传感器321。可以包括附加的、不同的或更少的部件。
[0079]
控制器400配置成接收用户选择或传感器数据并且作为响应而确定一个或更多个旁路命令。传感器321可以是相同或不同类型的传感器。一个或更多个传感器321可以是液位传感器。控制器400可以分析来自一个或更多个传感器321的传感器数据以确定相关装置
中是否存在故障。控制器400可以分析来自一个或更多个传感器321的传感器数据以确定相关装置中是否存在水位高于预定水位(例如，满箱条件)的箱。响应于这些条件中的一个或更多个条件，控制器400可以生成致动旁路311以避开与满箱条件或故障相关联的级/装置的命令。
[0080]
传感器321可以是检测装置的箱中的水位的压力传感器。传感器321可以是温度传感器。在一个示例中，监测生物反应器的温度以确保细菌具有适当的生存条件。在一个示例中，监测泡沫分馏装置中的泡沫的温度以将温度保持在预定范围内。控制器400可以提供打开和关闭加热器以调节温度的命令。传感器312可以包括可滑动地安装在轴上的浮动水平仪。水平仪的位置可以通过运动传感器、图像传感器或距离传感器来检测。另外或替代性地，当箱中的水位低于预定水位时，可以打开阀以允许淡水添加至灰水箱，使得有足够的水用于与装置相关联的过程。
[0081]
传感器321可以配置成检测来自处理系统的已处理灰水的特性。该特性可以是水的透明度、水的浊度、水的ph值、生物需氧量、生化需氧量(bod)、总悬浮固体(tss)、粪便大肠菌含量、大肠杆菌含量或余氯的任意组合。
[0082]
控制电路或控制器400可以将已处理灰水的特性与阈值进行比较。包括反馈路径的反馈系统配置成响应于已处理灰水的特性而将有威胁的灰水返回到处理装置或另一个处理装置。也就是说，如果不满足灰水特性的一项或更多项标准，则将已处理水反馈到处理系统进行额外处理。
[0083]
表1可以如图13所示实施为具有两个级的另一个示例多级灰水处理系统100。也可以包括一个或更多个初步或中间级。
[0084]
灰水系统可以包括从盥洗盆/浴室装置221通过初步水储存器324、预处理装置325、第一处理级310、中间处理装置326、第二处理级320和到达灰水储存器328之前的另一个中间处理装置327提供互连装置的流动回路或回路。灰水储存器328可以根据需要向盥洗盆/浴室装置221和马桶/净身盆322提供水。被视为黑水的水或者直接从马桶/净身盆322或者从排出废物的一个或更多个级(例如，如图13所示，这包括第一级310和中间处理装置326)行进至下水道323。
[0085]
初步水储存器324可以包括装有从盥洗盆/浴室装置321收集的水的箱。初步水储存器324可以包括泵以迫使水进入后续级。初步水储存器324可以利用重力迫使水进入后续级。
[0086]
预处理装置325可以包括筛分、过滤或其他过程以准备用于第一处理级310的水。预处理装置325可以包括用于从水中去除大的粗糙物体的装置。大的粗糙物体可以包括头发、棉绒、沙子、金属和/或塑料。预处理装置325可以包括网、筛网或其他类型的过滤器。
[0087]
第一处理级310可以包括分离级。来自分离级的废物(例如，去除的固体)可以提供给下水道323。第一处理级310可以包括流体动力离心分离装置110、泡沫分馏装置120、膜生物反应器装置130、超声空化装置140、流体动力离心分离装置110、电凝装置410、溶解空气浮选装置412、超声空化装置145或水通道蛋白过滤器160。第一处理级310可以包括离心泵。
[0088]
中间处理装置326可以包括用于第一处理级的输出的附加过滤器。中间处理装置326可以包括筛分、过滤或其他过程以准备用于第二处理级320的水。预处理装置325可以包括用于去除可能已经通过第一处理级310的非常细小的物体或其他污染物的装置。
[0089]
第二处理级320可以包括臭氧、冲击电渗析150、uv消毒、电解水、超声空化装置145或如本文中描述的另一装置。
[0090]
中间处理装置327可以包括将固体或其他污染物分离至从第一级310输出的水的附加的过滤或离心装置。这些材料可以通过一个或更多个卫生洁具被推动至下水道323。
[0091]
灰水储存器328可以包括由第一处理级310和第二处理级320处理的循环水。灰水储存器328可以包括泵或其他加压机构以将来自灰水储存器328的循环水提供给盥洗盆/浴室321或马桶/净身盆322。
[0092]
图14图示了用于多级灰水处理系统的示例控制器。控制器400可以包括处理器300、存储器352和用于与装置或互联网和/或其他网络346接口的通信接口353。除了通信接口353之外，传感器接口可以配置成接收来自本文中描述的传感器的数据或来自任何来源的数据，以用于分析水特性或本文中描述的器具的操作。控制系统400的部件可以使用总线348进行通信。控制系统400可以连接至工作站或另一个外部装置(例如，控制面板)和/或用于接收用户输入、系统特性和本文中描述的任何值的数据库。
[0093]
可选地，控制系统400可以包括输入装置355和/或与任何传感器通信的感测电路。感测电路接收来自如上所述的传感器测量值。输入装置355可以包括开关150、触摸屏、键盘、用于语音输入的麦克风、用于手势输入的相机、和/或其他机构。
[0094]
可选地，控制系统400可以包括用于接收和读取具有指令342的非暂时性计算机介质341的驱动单元340。可以包括附加的、不同的或更少的部件。处理器300配置成执行存储在存储器352中的指令342，以用于执行本文中描述的算法。显示器350可以与用户输入装置355结合。
[0095]
图15图示了多级灰水处理系统的控制器的流程图。流程图的动作可以由控制系统400、网络装置或服务器的任意组合来执行。一个或更多个动作的一部分可以由器具执行。另外，可以包括附加的、不同的或更少的动作。
[0096]
在动作s100中，从第一耗水装置接收水。一个或更多个阀、泵或卫生洁具可以将水从第一耗水装置引导至灰水系统的后续级。耗水器具可以包括排出油和固体的至少一种器具，比如垃圾处理器、洗衣机或洗碗机。
[0097]
在动作s101中，对水执行第一级、例如油分离。油分离可以通过流体动力离心分离装置110、泡沫分馏装置120、超声空化装置140、冲击电渗析装置150或其他装置来执行。在动作s103中，对水执行第二级、例如固体分离。固体分离可以通过与油分离相同的装置进行。
[0098]
在动作s105中，对水上的水进行第三级、例如生物处理。生物处理级的示例可以包括膜生物反应器130、膜充气生物薄膜反应器411或其他示例。在一些实施方式中可以省去生物处理。
[0099]
在动作s107中，对水执行第四级、例如消毒。消毒级的示例包括臭氧、紫外线和碳纳米管消毒。
[0100]
在动作s110中，通过动作s101、s103、s105和s107的任意组合，将已处理水提供给第二耗水装置。
[0101]
控制器400(例如，通过处理器300)接收用于灰水装置的特性的传感器数据。灰水装置可以是箱，并且传感器数据可以描述箱中的水位。灰水源可以是箱，并且传感器数据可
以描述箱中的水的品质。示例品质测量可以包括生物材料的水平、污染物的水平、浊度或本文中描述的任何示例。灰水源可以是来自灰水处理系统的管或管道，并且传感器数据可以描述流动通过管或管道的灰水的品质。灰水源可以是耗水器具箱，并且传感器数据可以描述从耗水装置输出的水的量或品质。传感器数据或传感器数据的统计参数可以显示在显示器350上或通过通信接口353发送给用户或中心位置。
[0102]
控制器400(例如，通过处理器300)可以将灰水源的特性与阈值进行比较。阈值可以是存储在存储器352中的预定值。阈值可以从外部装置通过网络346从通信接口353接收。外部装置可以是市政当局、中央控制器或用户装置(例如，移动电话)。阈值可以从用户输入装置355接收。阈值可以包括水的透明度、水的浊度、水的ph、生物需氧量、生化需氧量(bod)、总悬浮固体(tss)、粪便大肠菌含量、大肠杆菌含量或余氯中的一者或更多者的值。控制器400(例如，通过处理器300)基于比较而生成阀命令。阀命令可以指示阀打开、关闭或部分打开或关闭至另一个位置。该阀可以允许预定量的水进入灰水箱。该阀可以允许预定量的水从灰水箱中排出。该阀可以允许预定量的水离开耗水装置进入特定的灰水系统。该阀可以允许预定量的水从特定的灰水系统进入耗水装置。
[0103]
处理器300可以是通用或专用处理器、专用集成电路(asic)、一个或更多个可编程逻辑控制器(plc)、一个或更多个现场可编程门阵列(fpga)、一组处理部件、或其他合适的处理部件。处理器300配置成执行存储在存储器352中或从其他计算机可读介质(例如，嵌入式闪存、本地硬盘存储、本地rom、网络存储、远程服务器等)接收的计算机代码或指令。处理器300可以是诸如与网络、分布式处理或云计算相关联的单个装置或装置组合。
[0104]
存储器352可以包括用于存储数据和/或计算机代码以完成和/或促进本公开中描述的各种过程的一个或更多个装置(例如，存储器单元、存储器装置、存储装置等)。存储器352可以包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬盘驱动器存储、临时存储、非易失性存储器、闪存、光学存储器或用于存储软件对象和/或计算机指令的任何其他合适的存储器。存储器352可以包括用于支持本公开中描述的各种活动和信息结构的数据库组件、目标代码组件、脚本组件或任何其他类型的信息结构。存储器352可以经由处理电路可通信地连接至处理器300，并且可以包括用于执行(例如，由处理器300)本文中描述的一个或更多个过程的计算机代码。例如，存储器298可以包括图形、网页、html文件、xml文件、脚本代码、淋浴配置文件、或用于生成图形用户界面以供显示和/或用于解译用户界面输入以进行命令、控制或通信决断的其他资源。
[0105]
除了入口端口和出口端口之外，通信接口353可以包括任何可操作的连接。可操作的连接可以是其中可以发送和/或接收信号、物理通信和/或逻辑通信的连接。可操作的连接可以包括物理接口、电接口和/或数据接口。通信接口353可以连接至网络。网络可以包括有线网络(例如，以太网)、无线网络或其组合。无线网络可以是蜂窝电话网络、802.11、802.16、802.20或wimax网络、装置的蓝牙配对、或蓝牙网状网络。此外，网络可以是公共网络比如互联网、专用网络比如内联网、或其组合，并且可以利用现在可用或以后开发的各种网络协议，包括但不限于基于tcp/ip的网络协议。
[0106]
尽管计算机可读介质(例如，存储器352)被示出为单个介质，但是术语“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质比如集中式或分布式数据库、以及/或者存储一组或更多组指令的关联缓存和服务器。术语“计算机可读介质”还应当包括能够存储、编码或携带一
组指令以供处理器执行或者使计算机系统执行本文中公开的任何一种或更多种方法或操作的任何介质。
[0107]
在特定的非限制性示例性实施方式中，计算机可读介质可以包括固态存储器比如存储卡或者容纳一个或更多个非易失性只读存储器的其他封装。此外，计算机可读介质可以是随机存取存储器或其他易失性可重写存储器。此外，计算机可读介质可以包括磁光或光学介质比如磁盘或磁带或者其他存储装置以捕获载波信号比如通过传输介质传送的信号。或其他自包含信息档案或档案集的数字文件附件可以被认为是作为有形存储介质的分发介质。因此，本公开被认为包括其中可以存储数据或指令的计算机可读介质或分发介质以及其他等效物和后续介质中的任何一者或更多者。计算机可读介质可以是非临时性的，包括所有的有形计算机可读介质。
[0108]
在替代性实施方式中，可以构造专用硬件实现形式，比如专用集成电路、可编程逻辑阵列和其他硬件装置，以实现本文中描述的一种或更多种方法。可以包括各种实施方式的设备和系统的应用可以广泛地包括各种电子和计算机系统。本文中描述的一个或更多个实施方式可以使用两个或更多个特定的互连硬件模块或装置来实现功能，这些硬件模块或装置具有可以在模块之间并通过模块进行通信的相关的控制和数据信号，或者作为专用集成电路的一部分。因此，本系统涵盖软件、固件和硬件实现形式。

技术特征：

1.一种多级灰水处理系统，包括：至少一个分离级，所述至少一个分离级配置成将第一中间灰水与来自一个或更多个排水装置的微粒物质分离；至少一个固体去除级，所述至少一个固体去除级配置成接收所述第一中间灰水并将来自所述第一中间灰水的固体溶解以输出第二中间灰水；以及至少一个消毒级，所述至少一个消毒级配置成对所述第二中间灰水进行消毒，其中，来自所述至少一个消毒级的所得灰水在经过所述至少一个分离级、所述至少一个固体去除级和所述至少一个消毒级之后被提供给至少一个循环水消耗装置。2.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，还包括：至少一个生物处理级，所述至少一个生物处理级配置成接收第二中间灰水并在所述消毒级之前对水进行处理。3.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个消毒级包括超声空化，所述超声空化包括一个或更多个超声换能器，所述超声换能器配置成使所述中间灰水振动。4.根据权利要求3所述的多级灰水处理系统，其中，一个或更多个换能器通过线缆和/或系绳悬置在箱中。5.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个消毒级包括臭氧。6.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个消毒级包括紫外光源。7.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个消毒级包括电解水。8.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级包括至少三种输出，所述至少三种输出除了所述第一中间灰水之外还包括油相和悬浮固相。9.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级包括流体动力离心分离。10.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级、所述至少一个固体去除级和/或所述至少一个消毒级包括电凝。11.根据权利要求10所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个固体去除级包括电浮选。12.根据权利要求10所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级包括电浮选。13.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级和/或所述至少一个固体去除级包括溶解空气浮选。14.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级和/或所述至少一个固体去除级包括电氧化。15.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级和/或所述至少一个固体去除级包括电浮选。16.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级包括泡沫分馏。17.根据权利要求1所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个分离级包括流体动
力离心分离、电凝或溶解空气浮选。18.根据权利要求2所述的多级灰水处理系统，其中，所述至少一个生物处理包括膜反应器或膜充气生物薄膜反应器。19.一种用于对灰水进行处理的方法，所述方法包括：从第一耗水装置接收水；对水执行油或固体分离；对水执行生物处理；对水执行消毒；以及将已处理水提供给第二耗水装置。20.一种多级灰水处理系统，包括：至少一个分离级，所述至少一个分离级配置成将来自一个或更多个排水装置的水分离成包括中间灰水的至少三种输出；以及至少一个消毒级，所述至少一个消毒级配置成接收所述中间灰水并对所述中间灰水进行消毒以产生所得灰水，其中，所述所得灰水在经过所述至少一个分离级和所述至少一个消毒级之后被提供给至少一个循环水消耗装置。

技术总结

一种多级灰水处理系统，其包括至少一个分离级、至少一个固体去除级和至少一个消毒级。至少一个分离级配置成将来自一个或更多个排水装置的水分离成包括第一中间灰水的至少三种输出。至少一个固体去除级配置成接收第一中间灰水并将来自第一中间灰水中的固体溶解以输出第二中间灰水。至少一个消毒级配置成接收第二中间灰水。所得灰水可以在经过至少一个分离级、至少一个固体去除级和至少一个消毒级之后被提供给至少一个循环水消耗装置。后被提供给至少一个循环水消耗装置。后被提供给至少一个循环水消耗装置。