脂肪、油和油脂收集的制作方法

1.本发明总体上涉及从废水中去除食物制备污染物。更具体地，本发明涉及从废水网络中的有问题区域收集和去除废水脂肪、油和油脂(此后称为“fog”)，fog倾向于从该有问题区域收集。


背景技术：

2.废水fog例如由食物废料中的肉类脂肪、食用油、猪油、黄油、肉汁和食品产生。来自食物来源和食物服务设施(例如餐馆、加工厂、工厂、美食广场和酒店)的废水通常被称为“灰水(greywater)”。术语“灰水”、“废水”和“污水”在本文中可以基本上互换使用。
3.当灰水通过下水道系统时，fog积聚在管道内，最终限制流动，可能导致未处理的废水返回到企业和家庭中，导致高的清洁和恢复成本以及罚金。当排放到化粪池系统和排水场中时，fog可能导致故障，从而导致更频繁的罐泵出和其他费用。此外，检修孔可能溢出到公园、庭院、街道和雨水渠中，使废水污染当地水，包括饮用水。
4.暴露于未经处理的废水造成公共健康危害。每年，社区都会花大量的钱去疏通或更换油脂堵塞的管道，修理泵站，清理昂贵且非法的废水溢出物。如果堵塞可归因于特定企业，则这些社区可向企业收取污水管道修理和溢出清理的费用。此外，如果企业超过规定的排放限制，则社区往往向废水账单中添加附加费。这些费用可能会很大。
5.作为响应，企业试图通过使用例如油脂捕集器来减少他们的fog排放。然而，连续泵送油脂捕集器通常是不实际的。即使在每月或每周的基础上泵送油脂捕集器，在该时间内，大部分油脂将分解并变成腐化物。油脂不仅具有令人不快的气味，而且它会下沉并从润滑脂捕集器中流出，从而在当地下水道工厂处增加bod(生化需氧量)和cod(化学需氧量)，或者污染和淤塞沙丘或现场系统的领域。
6.发明人期望一种可用于从污水中收集fog的fog收集器。


技术实现要素：

7.根据本发明的一个方面，提供了一种fog收集器，其包括：
8.至少一个浮动构件，其操作地配置为在污水容纳区中浮动；
9.至少一个加热装置，所述至少一个加热装置被配置成加温或加热所述污水容纳区中的污水，从而至少部分地液化所述污水中的fog；以及
10.收集装置，所述收集装置被配置成将包括所述液化的fog的所述加温污水中的至少一些从所述污水容纳区抽吸出来，以用于进一步处理、加工和/或分离。
11.在使用中，fog收集器可被配置成至少部分地浸没在污水中。浮动构件可以是或可以包括位于收集器的可操作上部区域中的基本上柱形的浮动隔室。
12.所述fog收集器可以可移除地插入到污水容纳区中。浮动装置可以固定到悬浮装置，收集器通过该悬浮装置操作地悬浮在污水容纳区中。悬挂装置可包括在所述fog收集器顶部的多个孔眼。
13.加热装置可以被配置为加热污水的至少一个表面层。加热装置可以包括从浮动构件悬垂(depend)的加热元件。加热元件可以是电加热元件。
14.污水容纳区可以是地下区。污水容纳区可以由泵站、湿井、沉降罐、商业油脂捕集器或污水处理厂限定。
15.所述收集装置可以被配置为将fog和水抽吸或泵出污水容纳区，例如抽吸或泵送到地上设备。收集装置可包括漏斗、抽吸撇渣箱、柔性软管、入口管和用于从污水容纳区移除污水的泵中的一个或多个。
16.所述收集装置可被配置成联接到fog处理、加工和/或分离设备，使得收集装置可操作地将fog废料抽吸或泵送到该设备。收集装置的入口管或软管的出口可以操作地联接到fog设备的入口。
17.所述fog收集器可包括布置成多个组的多个浮动构件和多个加热装置，其中每个组包括耦接到至少一个加热装置的至少一个浮动构件。
18.所述fog收集器可包括流体入口，该流体入口被配置为将至少比污水更清洁的流体朝向收集装置引导。流体入口可被配置为接收温热流体并引导温热流体围绕收集装置，从而进一步使污水加温并使fog液化。该流体入口可被配置成引导该流体围绕该收集装置，从而清洁或冲洗该收集装置。
19.所述收集装置可包括堰、撇渣器或溢流装置，以从污水容纳区吸入液化的fog。收集装置可包括具有上唇缘的漏斗，其中漏斗的上唇缘用作堰或溢流装置，并且漏斗将液化的fog朝向出口引导。
20.所述fog收集器可包括至少一个机械过滤器。所述fog收集器可以包括多个机械过滤器。所述fog收集器可以包括不同等级的至少两个机械过滤器，包括按顺序布置的较粗过滤器和较细过滤器。所述fog收集器可包括围绕所述至少一个浮动构件、所述至少一个加热装置和所述收集装置的外部网外壳的形式的机械过滤器。所述fog收集器可包括围绕收集装置的网或穿孔壁的形式的内部机械过滤器。
21.所述fog收集器可包括支撑装置，以相对于收集装置支撑至少一个浮动构件。支撑装置可以是可调节支架的形式，从而调节至少一个浮动构件相对于收集装置的空间关系。
22.所述至少一个加热装置可以由所述至少一个浮动构件支撑并且从所述至少一个浮动构件操作地向下突出。
23.本发明扩展到一种fog处理系统，包括：
24.限定污水容纳区的贮存器；以及
25.如上所定义的fog收集器，在贮存器中设置在污水容纳区中。
26.所述fog处理系统可包括与收集装置流体流动连通的fog处理器。
27.本发明扩展到一种使用如上定义的fog收集器收集fog的方法，该方法包括：
28.将所述fog收集器设置在所述污水容纳区中，所述至少一个浮动构件使所述fog收集器漂浮；
29.启动所述至少一个加热装置，从而对所述污水容纳区中的污水进行加温并至少部分地液化所述污水中的fog；以及
30.通过所述收集装置将所述液化的fog从所述污水容纳区中抽吸出来，以用于进一步处理、加工和/或分离。
31.所述收集器还可以包括污水返回装置。污水返回装置可包括返回管，该返回管被配置为将经处理的污水从fog设备排放回污水容纳区。
附图说明
32.现在将参考附图通过示例的方式进一步描述本发明。
33.在附图中：
34.图1示出了根据本发明的fog收集器的示意性平面图；
35.图2示出了图1的fog收集器的示意性侧视图；
36.图3示出了图1的fog收集器通过平面a
‑
a的示意性剖视图；
37.图4示出了图1的fog收集器在使用中的示意性平面图；
38.图5示出了图3的fog收集器在使用中的示意性剖视图；
39.图6示出了图5的fog收集器在使用中的另一示意性剖视图；
40.图7示出了设置在污水贮存器中的图1的fog收集器的示意性侧视图；
41.图8示出了根据本发明的fog收集器的第二实施例的更具技术性的平面图；
42.图9示出了图8的fog收集器通过平面b
‑
b的剖视图；
43.图10示出了图8的fog收集器的三维视图；
44.图11示出了图8的fog收集器的侧视图；
45.图12示出了图8的fog收集器的三维分解图；
46.图13示出了图8的fog收集器的入口管的放大视图；
47.图14示出了图8的fog收集器的收集装置的平面图；
48.图15示出了图14的收集装置的三维视图；以及
49.图16示出了图14的收集装置的分解图。
具体实施方式
50.提供本发明的示例实施例的以下描述作为本发明的实现教导。相关领域的技术人员将认识到，可以对所描述的示例实施例进行改变，同时仍然获得本发明的有益结果。还将显而易见的是，通过选择示例实施例的一些特征而不利用其他特征，可以获得本发明的一些期望的益处。因此，本领域技术人员将认识到，对示例实施例的修改和调整是可能的，并且在某些情况下甚至是期望的，并且是本发明的一部分。因此，示例实施例的以下描述是作为本发明的原理的说明而提供的，而不是对其的限制。
51.图1
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6示出了根据本发明的fog收集器100的第一实施例。图1
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3单独示出了fog收集器100，并且将主要用于描述其结构特征，而图4
‑
7示出了使用中的fog收集器100，并且将用于描述更多功能方面。图8
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16示出了fog收集器100'的第二实施例。实施例100、100'中的类似特征由相同的附图标记表示，或者在第一实施例中不具有撇号(例如，100)或者在第二实施例中具有撇号(例如，100')。
52.fog收集器100具有至少一个浮动构件110。在该示例中，fog收集器100具有浮子或浮力元件形式的三个浮动构件110。每个浮子100可以是轻质材料，例如聚苯乙烯，和/或中空材料，例如填充有空气的密封塑料外壳。浮子110的密度小于它们将漂浮在其中的污水，并且它们不仅漂浮在污水中，而且它们支撑fog收集器100的其余部件。
53.浮子110的具体数量和配置可以是设计选择。在该示例中，存在三个浮子100，但是可以存在更多或更少的浮子。代替离散的浮子100，可以存在更大的或连接的浮子，例如一个大的环形浮子。
54.fog收集器100具有至少一个加热装置112，其配置为加热污水，从而至少部分地液化污水中的fog。在该示例中，加热装置100包括三个分立的加热器112，每个加热器112与浮子相关联。同样，加热器112的数量和配置可以是设计偏好的问题。在使用中，每个浮子110像环形套筒一样围绕相关联的加热器112(参见图1)，而每个加热元件112从浮子向下突出(参见图2
‑
3)以与污水直接接触。浮子110和加热器112成对布置。
55.在该配置中，加热器112不需要显著煮沸或加热污水。加热器112被配置成将污水加热或仅温热至约40
‑
50℃的温度。该温度可以根据待收集的fog的具体类型或组成而变化，但是这种中等温度通常足以液化大多数类型的fog。加热器112可以包括由电力供电以产生热量的电阻元件。
56.fog收集器100具有收集装置114，收集装置配置为吸入包括液化fog的至少一些加温的污水。在该示例中，收集装置114呈漏斗114的形式(并且还被称为漏斗)。漏斗114具有锥形或截头锥形主体118，其可操作地向下逐渐变细。漏斗114在其上端具有上唇缘116，该上唇缘用作堰或溢流口，从而允许污水的顶层(其通常主要是液化fog)流过唇缘116进入漏斗114的主体118，然后污水被漏斗114引导到出口。
57.网壁或筛网122设置在漏斗114的边缘116周围。网壁122是环形的，并且用作污水溢出由边缘116提供的堰的筛网或筛子(下面进一步描述)。因此，网壁122可以用作机械过滤器。
58.fog收集器100具有网外壳130，网外壳围绕并包围大多数其他部件，包括浮子110、加热器112和漏斗114。网外壳的形状可以是设计选择。在该示例中，考虑到存在三个浮子和加热器对110、112，网外壳130是三叶形状，以便以相当材料有效的方式容纳其他部件，同时提供良好的表面积，并且将漏斗114暴露于周围污水。
59.提供支架或框架128形式的支撑装置，以相对于彼此定位和支撑各种部件。框架128的元件从漏斗114向外辐射到浮子/加热器对110、112和网外壳130。支架128可以是可调节的，例如，以调节浮子/加热器对110、112相对于漏斗114的间隔。此外，框架128可以允许拆卸fog收集器100，以用于进行维护、清洁、修理等，或者用于更换部件，例如，以安装更高容量的加热器。
60.网外壳130可以具有比网壁122更粗糙的等级。因此，fog收集器100可以提供各种等级或水平的筛选，从而最大化fog收集并最小化固体或其他碎屑的堵塞。因此，网外壳130和/或网壁122可以用作机械过滤器。
61.fog收集器100具有入口160(为了便于说明，图1中未示出)，其可用于接收冲洗液体。这在图4
‑
7中进一步详细描述。
62.图4
‑
6示出了使用中的fog收集器100，图7示出了包含fog收集器100的fog系统200。fog收集器100旨在放置在污水容纳区中。污水容纳区可以是如图7所示的大存储罐或贮存器202的存储腔。在替代实施例中，污水容纳区可以在油脂捕集器的内部区域中；换句话说，fog收集器100可以被配置为直接放置在污水和fog产生的位置。
63.在使用中，污水容纳区包含包括一定比例的fog152的一般污水150。污水可以由家
庭或工业过程产生。污水可能由食物制备、废物处理等产生。无论污水的来源如何，它都含有一定比例的fog152。污水的其余部分可以主要是水(例如灰水或棕水)，并且可以包括不是fog的固体或颗粒碎屑。fog152通常比水密度小，因此倾向于漂浮在污水150中。正是这个原理被本发明所利用。(尽管示出为污水150顶上的相对薄的层，但fog152实际上至少最初可包括污水150的大部分。污水150的预筛选越好，污水150中的fog152将越多)。
64.当fog收集器100放置在污水容纳区中时，由于浮子112的存在和作用，fog收集器倾向于漂浮。fog收集器100可以被配置为稍微大于中性浮力，使得它漂浮在污水中，但不会从其表面突出太多。
65.通常，在室温下，fog是固体或高粘性液体。它可能没有足够程度的流动性来与堰配合。因此，加热器112通电。fog收集器100包括连接到加热器112的电气系统，在图4中示出为插头和电线组合140。因此，电力被输送到加热器112，并且它们开始升温，并使周围的污水150升温。电气系统可以包括恒温器以控制加热器112，使得污水150被加热到40
‑
50℃，然后保持在该温度。由于fog收集器100旨在至少部分地用于环境友好的功能，因此电输入功率中的一些或全部可以从太阳能电池板获得。在图4
‑
6中示意性地示出了从加热器112中的一个加热器辐射的热波。
66.随着污水150升温，fog152液化。与水相比，它仍然可以是相对粘性的流体，但是变得足够可流动以与堰配合并在其上流动。然后，液化fog152可以相对自由地流过网外壳130。粗颗粒碎屑被网外壳130筛出，从而仅允许fog152和更细的颗粒碎屑通过其中。
67.然后，液化的fog152可以流过更细的网壁122。网壁122用于将更细的颗粒碎屑过滤到可接受的程度，使得只有fog152和微小的颗粒碎屑可以流过漏斗114的边缘116。fog收集器100的浮力被配置为使得漏斗114的边缘116在污水150的表面下方，但在fog152的下边界上方。换句话说，边缘118设置在fog层中。
68.这允许溢流作用仅或至少主要地排出fog152，并将污水150的其余部分留在污水容纳区中。然后，溢出的fog154(参见图5)通过重力被漏斗114的锥形主体116向下引导并通过出口导管或管120形式的出口。图4中的实线箭头也示出了该过程。如果需要，可以提供额外的泵送装置。出口导管120可以将fog引导到fog加工或处理装置。
69.fog收集器100的另一个有用特征是提供包括流体入口管或导管160的收集器入口。在本文中，“入口”是相对于fog收集器100整体而言的，意味着它被配置为将流体供应输送到fog收集器100中。入口管160可以终止于设置在网壁122内并且朝向网壁122向外指向的管道或喷嘴162的布置。入口管160可以朝向网壁122输送冲洗液体164，以移除或冲洗卡到网壁122的外表面的任何碎屑。
70.根据所提供的冲洗液体164的量，冲洗液体164也可以通过网外壳130被推出fog收集器100，从而也可以冲洗卡到网外壳130的外表面的任何碎屑。冲洗液体164然后将形成污水150的一部分。冲洗液体164可以是清洁水，但不是必须的。冲洗液体164应该比普通污水150更清洁才能有效，但可以是棕色水或灰水，甚至是作为fog收集器100上游或下游的过程的一部分提取的废水。
71.冲洗液体164的提供可以是周期性的。它可以以定时间隔(例如，每10分钟或每小时)循环地提供。相反，它可以响应于像网壁122或网外壳130的堵塞程度之类的事件或响应于溢出的fog154的流速下降到低于某个阈值而提供。
72.冲洗液体164可以是温热的，例如，与由加热器112维持的温度类似的温度。这可以有助于加热污水150并减少加热器112的功率使用。一些冲洗液体164可能无意中落入漏斗114中并经由出口导管120被引导，但这是可接受的。
73.图7示出了包含fog收集器100的fog系统200。贮存器200具有配置成用污水填充贮存器202内的污水容纳区的污水入口管204。优选地，污水150已经被预筛选以去除大的颗粒碎屑。因此，fog系统200可以提供三级机械过滤：(1)用于过滤大颗粒碎屑的预筛选阶段，(2)用于过滤中等颗粒碎屑的网外壳130，以及(3)用于过滤细颗粒碎屑的网壁122。污水入口管204可以位于贮存器或贮槽202的中间，或者进入浮动式fog收集器100上方的顶部。它可以取决于在填充储存器202时储存器中的液位。
74.可选地，但有用地，污水可以在输送到贮存器202中之前被“按压”以去除过量的水。申请人了解螺旋系统(例如，使用阿基米德式螺旋抽水机)来挤压污水以挤出尽可能多的水。这种系统可以在入口管204的上游使用，以使污水150中的fog152的量最大化。
75.贮存器200可包括排水出口208，用于排出已从其中去除fog152的剩余污水210。该剩余污水210可以主要是水(例如，无fog灰水)。排水出口208可以将剩余污水210引导至废水处理厂、灰水灌溉系统或生物燃料厂。
76.从人造贮槽或油脂捕集器的基部排出的废水可能包括生物有机废物颗粒。当将污水150引入贮存器202中时，其将由fog152和悬浮的有机固体颗粒组成。fog152和这些颗粒最初可以漂浮。一旦fog152被加热并且它和水被抽吸通过网外壳130以循环通过系统，它就与这些小的有机固体分离，然后它们沉降到贮存器202的底部。当储存器202排水时，可以使用筛网或阿基米德驱动器将有机固体与水分离。然后可以将筛选和脱水的有机固体用作沼气生产的原料或堆肥。
77.系统200的进步是在贮槽202内添加柱形堰或使用基于柱形的贮槽(锥形罐)；这可以将所有有机废物颗粒引导到贮槽202的基部。排水出口208可以设置在贮槽202的底部，并且当打开排水出口208时，水压可以首先“泵出”沉降的有机废物，从而冲洗系统200。这可以通过在排水出口208中包括电磁阀来自动化。
78.出口管120可以将液化或排出的fog154引导到fog加工或处理装置(未示出)。入口管160可以提供从fog加工或处理装置获得的冲洗液体。因此，尽管任何连接的fog加工或处理装置的细节都在本说明书的范围之外，但是fog收集器100可以被配置为以圆环连接到fog加工或处理装置，使得fog收集器100将fog154输送到fog加工或处理装置并从其接收回冲洗液体164。
79.现在参考图8
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16，示出了fog收集器100'的第二实施例。在概念上，该第二实施例与第一实施例相同，但是其实现有结构差异。例如，浮子110'更远离收集装置114'间隔开。浮子110'安装在直立支撑轴111'上，并且高度可调节，以配置收集装置114'相对于污水150的表面水平浮动的高度。
80.框架128'的臂更发达且更长。加热器未示出，但可操作地容纳在隔室或桶113'内，隔室或桶设置在框架128'的每个臂上，刚好在浮子110'的径向内侧。出口管120'更多地示出为输出联接器120'，外部软管(未示出)可以连接到该输出联接器。
81.fog收集器100'的第二实施例中的更显著的结构差异是收集装置114'的构造。虽然收集装置114'总体上仍然是漏斗的形式，但是它不具有如fog收集器100的第一实施例中
的网壁122。相反，它具有盖装置119'，该盖装置包括柱形裙部和具有三个辐条的环形顶部件。穿孔或网状边缘延伸部122'(在图16中最佳地示出)同心地设置在漏斗主体118'周围并且联接到漏斗边缘116'。盖装置119'设置在漏斗主体118'和边缘延伸部122'的顶部上，使得裙部在漏斗主体118'上向下悬垂(depend)。
82.而且，在该第二实施例中，入口管160'被稍微不同地配置，并且可以更清楚地看到，特别是在图12
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13中。它包括中心入口管160'，其具有径向向外指向的三个喷嘴或分支162'。入口管160'容纳在设置在盖装置119'中的匹配孔内，并且通过盖装置119'牢固地保持就位。喷嘴162'朝向盖装置119'的裙部向外引导，该裙部将冲洗液体164'朝向边缘延伸部122'引导，从而冲走碎屑。
83.应该强调的一个方面是fog收集器100、100'被配置为操作的中等温度(在40
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50℃的范围内，但因此可以根据被处理的fog的具体组成适度地升高或降低)。这使得fog收集器100、100'节能；这通过fog收集器100、100'被配置为漂浮(作为浮动头)的事实得到增强，因为由加热器112递送的热量被递送到污水150的顶部。
84.因此，申请人在技术试验中发现，由于fog收集器100、100'的位置和热量的上升作用，fog收集器100、100'实际上不加热污水150的整个体积，而仅加热fog152所在的上层，或者至少更多地加热该上层。污水150的底部水平可以较冷，例如30
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40℃或甚至是室温。换句话说，可存在在污水150中形成的温度梯度，从污水150的底部到顶部的fog152增加。
85.这甚至通过引入(或者如果系统200被迂回地配置，则重新引入)也可以在40
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50℃的温度范围内的温热的冲洗液体164、164'来进一步增强。
86.申请人认为，如所例示的，本发明提供了一种有用的fog收集器100、100'，其具有许多益处：
87.它维护程度相对较低，因为其具有很少或没有移动部件。
88.它是自浮动装置，并且可以被认为是浮动头。
89.它是通用的，因为它可以放置在通用的污水贮存器或现有的油脂捕集器中。
90.它是相对节能的，因为它仅需要将污水150升温到约40
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50℃的中等温度并且不接近沸腾温度(例如，70
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100℃)。这降低了用于加热的启动和稳态能量需求。
91.入口管160允许冲洗，这减少了维护和清洁要求，因而减少了停机时间。
92.出口管120、120'和入口管160、160'可以连接到相同的fog加工或处理装置，从而形成圆形或循环系统，进一步提高效率。