CN101063314A - 楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺。该工艺通过泡沫封堵和水冲两用式马桶和新型室内供排管网和其污水箱共同作用而大幅度节约自来水；其二，通过新型产肥净化厌氧设备取代传统化粪池处理楼宇生活污水并产优质有机肥以实现减排楼宇污水排放；其三，通过收集加工有机肥促进农业向有机化发展。本发明同时公开了室内污水箱的构造图和楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺流程图。
Description
技术领域：
本发明涉及楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺及其相关配套装置，主要指：泡沫封堵和水冲两用式节水马桶，楼宇室内新型供排管网及其自备和下载废水箱、一种新型厌氧产肥装置和有机液肥的浓缩和干燥装置和连接上述各装置的一系列管网。上述工艺及其相关装置都是目前最先进的设备，有些是世界领先的技术和设备，且上述设备有些在现实中已得到应用，有些则在市场化前期，但都走出了中试阶段，各种技术和设备的工艺水平基本上是可靠的。而由上述各种技术、设备构成的楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺则是对上述各种单元技术和设备的综合利用，作为一个工艺整体，该工艺发明无疑是先进的并贮藏着巨大的产能。
背景技术：
水资源是人类赖以生存和发展的基础。随着我国城镇化水平的加快，水变得越来越紧张，节水问题成了大问题。而正在迈向小康的人们却每天都在消耗掉大量的食品、水及动植物蛋白，且消耗总量呈不断上升势头；上述有机物在提供给人类生存能量的同时，其排泄系统每天又源源不断地产生了大量的有机排泄物，节水又须治污、既节了水又有利于改善环境，这也是个大问题。上述有机排泄物完全可以通过集成创新技术就地被转化成可再生利用的有机肥料，但却受制于目前尚未出现既节水治污、又产肥净化和减排城镇污水的可靠的新工艺、新方法；这也是循环经济和科学发展观所要求的、需要人们深入探讨和必须尽快克服的大问题。
为此，市场上已出现了中水回用技术等对节水治污都有相当作用的好技术、好产品，但中水技术的推广和应用在当初却遇到了强大的阻力，其根源在于人们的守旧观念太强，而创新和接受新事物、新技术的观念则太弱。但中水也确实存在“中水不中用”的问题，中水可能最适用于对工业污水的处理和回用(据《中国环境报》)，但在城镇生活用水、节水领域以及有机污水肥料化、治理减排生活污水排放量而相应减轻城镇供排管网和污水处理厂负荷、进而大幅度降低公共财政在环保领域的支出及促进农业有机化发展等方面，本发明工艺及其相关设施则比中水或其它工艺和产品，有着更现实、更实用和更经济的诸多优越性和易操作性。
发明内容：
本发明的目的在于提供城镇楼宇如何实现节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化的先进工艺。
本发明的目的是同时提供用于实现贮存、溢流和冲洗排污管道功能的废水自备和下载废水箱及其室内相互配套的新型供排管网。
本发明总体上是通过以下工艺过程实现：节水、产肥净化和减排生活污水和促进农业有机化的发展等五个工艺步骤；其相关配套设备和工艺也一同说明如下：
(1)节水工艺---泡沫封堵和水冲两用式节水马桶与新型室内管网及配套废水箱相结合
节水通过两个环节完成，其一，楼宇室内选用目前在世界上领先的泡沫封堵和水冲两用式节水马桶，通过马桶本身的泡沫封堵功能以实现封堵排污管网臭味上溢问题，而泡沫封堵用水量只相当于抽水马桶的1/100；在此前提下，其二，结合楼宇部分用户的马桶排污口位置离排污主管道直线距离在20cm---300cm之间的实际情况，在原来只有一个主排污下通道和一个室内横式收集生活污水管道的基础上，为保证部分用户(指马桶排污口位置离主排污管道直线距离在40cm以上的用户)的实际排污需求，又增设了一个连接上下楼层用户之间，只用于接纳上层部分生活废水和便于既能收集自身生活废水，多余部分又能被再下一层用户所循环使用的下载和自备废水箱，目的是绝对保证该下载和自备废水箱始终都存有足量的循环生活废水以随时用来冲刷马桶底部滞留在排污支管道中的排泄物，因此该措施完全可以保证用户在任何时间和情况如厕时，排泄物都可被即时冲刷至室内主排污管道；特殊情况下，自备废水箱配套的备用自来水和两用式马桶自备的自来水存水箱都可以解燃眉之急。
综上所述，由于节水器具和室内管网及其配套废水箱的结合使用，尤其是泡沫封堵和水冲两用式节水马桶的使用，使得该生活废水收集、贮存、排放问题都可以在封闭管网中直接进行，而不需对废水进行任何处理。该结合工艺也使市场上出现的先对排放的生活废水进行中水处理或直接将废水导入马桶主体下半部废水箱后又必须再经过马桶主体才能实现冲刷排泄物的工艺设计，要简单方便、实用和卫生得多。因此，以上述结合工艺来改造用户室内废水管网并以泡沫封堵和水冲两用式节水马桶来更换单一功能的抽水马桶，人们的观念也容易接受。客观上，通过中试证明：直接用循环生活废水冲刷排污支管道中排泄物的工艺十分可行；经济上，与使用抽水马桶相比，由于本工艺使用了泡沫封堵和水冲两用式节水马桶，户均用水即可节约近1/3-1/2的自来水；在潜意识上，人们对节水管网和卫生洁具必须干净的卫生要求也完全能够满足。上述工艺的推广，将使社区、楼宇通过对排放后的生活污水再处理后再铺设回用管道、且只用作冲厕的中水及中水处理工艺变得无任何存在意义，故而本工艺发明具有更大和更现实的社会和经济意义。
(2)产肥净化和减排楼宇生活污水工艺——新型厌氧产有机肥装置及其配套设施
作为接纳楼宇生活废水和生活污水的传统化粪池，客观上只是将上述污水及粪便进行了初步厌氧处理，但达不到排放标准，还需进污水处理厂再处理。改造并替代传统化粪池，并使生活污水中的有机成分一出楼宇即能变成高效有机肥，可从源头上大大净化生活污水。通过中水贮存池的部分截留，被肥料化后的排放中水可就地满足浇灌庭院植被等的用水要求，因此生活污水和废水排向排污管网的总量则相应减少，其纯净度也高，接近《生活杂用水标准》。这正是本发明的重要工序之一。以下是对该工序的主要工艺流程及其配套设施的简单说明：
工艺流程及其配套设施
根据新编《建筑给排水设计规范》(征求意见稿)中有关小区污水处理的内容，本工艺流程破解了传统化粪池流动性、封闭性、保温性差而导致厌氧环境不能使粪便及其它有机物高温发酵、仅仅起到沉淀、化粪作用，而无害化、资源化的治污能力不足的难题，相应采用了能够改造并替代传统化粪池的可直接将粪便污水和生活废水中的有机物就地转化成液态有机肥的有机肥厌氧生产装置。该装置包括沉淀池、厌氧池、液肥池、中水池及连接上述装置的一系列管道等。考虑到楼宇生活废水尤其是居民楼的污水中的含食用油成份，也相应配置了人工除油的隔油池。考虑到污水中夹带的其它沉淀物，也相应增加了沉淀池部分的容积，有些地方排污温度高于35℃以上时，本工艺设置的产肥厌氧装置中所附设的加温装置则不起作用，温度低于35℃时，装置中开启加温设施。通过以上工艺流程处理的生活废水和粪便污水即可实现有机污水的资源化；有机肥料化后排放的中水也接近《生活杂用水标准》的要求，可就地用于绿化，因节水而减排了1/3-1/2的生活废水和污水，城市的污水处理厂的处理负荷也相应减轻。另外，沼气部分可收集起来另作它用，或直接用于对产肥厌氧装置的加温能源。
事实上，利用上述有机肥生产装置产出的只是液态有机肥，其有机肥主要成份氮(N)在1200-1700mg/L，有效总磷(P)35-87mg/L，有效总钾(K)352-411mg/L，微生物指标为菌落总数(CFV/L)在11×107-3×108之间左右，粪大肠菌群(mpN/100ml)大于0.00111(以上检测报告数据为云南省农业科学院植保土肥测试分析中心分别于03年8月15日、04年1月19日出具的液态肥测试报告，微生物指标则是云南省疾病预防控制中心03年6月4日的化验数据)。除上述数据外的其它设备如泡沫封堵马桶等相关设备的检测检验报告，也都获得了认可和批准。
根据云南师大2002年2月26日出具的常温厌氧消化工程治理医院污水的环保卫生指标检验结果表明：达标排放的污水COD在25.8-128mg/L之间，粪大肠菌10-3-10-1之间，NH3-N在0.10-46.2mg/L之间，SS在15.2-96.8之间，PH值为7.28-8.24之间，平均为7.50。
附图说明：
图1是自备废水箱结构图；
图2是下载废水箱结构图；
图3是楼宇室内废水供排管网；
图4是楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺流程图。
其中，图3中数字表示为：
1、洗漱废水和厨房废水；2、洗衣和浴盆废水；3、集废水管；4、自备废水箱；5、泡沫和水冲两用马桶；6、室内排污支管；7、室内排污主管道。
图4中数字表示为：
1、顶层用户生活废水；2、自备废水箱；3、自备废水箱溢流管；4、室内支排污管道；5、室内主排污管道；6、下层用户下载废水箱；7、隔油池；8、沉淀池；9、有机肥生产装置；10、沼气池及沼气炉；11、热循环管；12、液态有机肥贮存箱；13、中水；14、粮食；15、有机蔬菜；16、树木；17、花卉；18、草坪；19、城镇排污网。
具体实施方式：
图4为楼字节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺流程图，其具体实施方式如下：
下面结合附图3阐述本发明提出的楼宇室内废水供排管网工艺流程，包括以下步骤：
1、安装收集洗衣厨房废水的废水管。
2、马桶下排污口上方设置自备废水箱。
3、在顶层以下用户都设置一套下载废水箱。
4、封闭自备废水箱废水排放口与室内排污支管上接口处。
5、封闭下载废水箱与室内排污支管上接口处。
6、室内配套采用泡沫封堵和水冲两用式节水马桶。
以上楼宇室内废水供排管网流程为：
顶层用户1、2经3进入4，再经6及5底部进入7，其中4中多余废水进入下层用户8中，下层用户1、2经3进入4，8中废水经6及5底部进入7，其中4中多余废水进入再下层用户8中，以此逐步往下层用户循环进行。
附图4的工艺流程包括以下步骤：
1、增设楼宇室内生活废水供排管网(按图3中的工艺流程)。
2、在楼宇地面增设替代化粪池并能产液态生态有机肥的厌氧装置、及其配套设施。
3、增设液态有机肥贮存输送设施，以满足农业有机化生产之需。
附图4的工艺流程如下：
如图所示，楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺流程，共包括两个主要工段并分为1-19个工序。
第一工段 楼宇室内生活废水供排管网
第二工段 楼宇室外地面有机液肥生产系统
第一工段的工艺流程为
楼宇顶层用户生活废水去向1，在本发明管网以前，一般都是通过室内支排污管被直排进室内主排污管道中，管道走向及地漏位置都是顺应抽水马桶顺利排污和方便室内排水而设计，为配合本发明采用的泡沫封堵和水冲两用式节水马桶能够被社会接受和产业化，更为节水作贡献，本工艺发明则相应增设了生活废水自动收集装置——自备废水箱2，该箱溢流部分通过溢流管子3，又被顶层以下用户的下载废水箱5所贮备；当自备废水箱2被贮满时，其溢流部分，又自动落入下层下载废水箱5中；自备和下载废水箱共两个主要功能：一方面，冲刷净滞留管道内排泄物，同时又为下层用户收集并提供溢流废水，从而实现废水的最大利用率；最终确保泡沫封堵和水冲两用式节水马桶能够大幅度节约自来水。
被排进室内主排污管网的各楼层生活污水又最终经过本发明工艺第二个工段——楼宇室外地面有机液肥生产系统
该系统运行工艺流程是：
隔油池7隔油后，又通过沉淀池8流到液态有机肥厌氧生产装置9中，含粪尿等的有机废水通过厌氧装置9进行液态肥料化生产(一定的温度下：如40℃以上—可通过沼气加热循环系统和11加温)，尔后，液态有机肥被送入贮存箱12中；装置9在生产液态有机肥后副产的较干净的中水13，一部分可被用来浇灌树木16、花卉17和草坪18，另一部分则被减排到城镇排污网19中，而贮存箱12中的液态有机肥，一部分在按比例被兑水后，可直接用来培植有机蔬菜15或粮食作物14，另一部分可以作为专业有机肥生产厂家的主要原材料使用；如与被粉碎的桔杆等混合，可制成各种形态的有机肥，如有利于运输和贮存的粉状或颗粒状有机固态肥。
以下为图4的两工段及其工艺流程的数字化表示：
1进入2经4至6；2经3进入5经4至6；
6进入7至8进入9；9中沼气进入10至11再循环回9；
9中处理后13分别进入16、17、18、19；9中有机肥进入12再至14、15。
综上为本工艺发明——楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺的全部表述。
Claims (6)
1、楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺包括：泡沫封堵和水冲两用式马桶，楼宇室内新型供排管网及其自备废水箱、下载废水箱及新型厌氧有机肥料生产设备及其液态有机肥贮存装置、有机固态肥干燥装置和中水贮存及排放装置等一系列设备构成。其特征在于：将节水主体---泡沫封堵和水冲两用式节水马桶和楼宇室内生活废水贮存箱相结合，先达到最大程度节约自来水用量，而后通过改造传统化粪池将绝大部分生活污水中的有机成分通过新型厌氧有机肥料生产装置进一步转化成合格的液态有机肥，再通过液态有机肥贮存及输送管道及装置将其送至液态有机肥浓缩或固态有机肥生产装置，进一步将液态有机肥转换成便于贮藏、运输和附加值高的固态或浓缩有机肥，进而促进农业有机化和大幅度净化和减排城镇、楼宇生活污水，其特征是上述各个工序和装置的有机结合和合理化配置。
2、根据权利要求1所述的楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺，其特征在于：楼宇室内供排管网是一种新型室内供排管网，该新型供排管网是在上下楼层之间再增加一条封闭的废水管道，而原主、支排污管道位置不变，以用于吸纳各种生活废水，并同时增设与该管道相配套的自备废水箱和下载废水箱，以实现废水贮存和排放功能，从而确保上下楼层之间生活废水被充分利用。
3、根据权利要求1所述的楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺，其特征在于：该工艺中选用了泡沫封堵和水冲两用式节水马桶作为主要的节水设施从而使大幅度节约自来水成为可能，该节水马桶主要采用了纳米特制材料制成的管式发泡装置，从而解决了在任何介质作用下都能够正常发泡这一难题。
4、根据权利要求1所述的楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺，其特征在于：权利要求3中所述的泡沫封堵和水冲两用式节水马桶与室内自备废水箱和下载废水箱的有机结合，其特征在于自备或下载废水箱之纳废、溢流、排放是在全封闭管网中运行，并直接用于冲刷连接马桶底部的原排污支管道，而不需要对生活废水做任何处理；同时由于采用了目前世界上最先进的泡沫封堵和水冲两用式节水马桶与之配套，且废水不通过马桶内腔，故马桶内腔不会造成被二次污染，从而在真正意义上做到了利用原生活废水(不是再生中水)直接冲厕这一节水目标，既节约了宝贵的自来水又阻止了排污管道臭味的上溢。这在心理上也真正满足了人们对卫生间及其配套管网和洁具既节水又卫生的潜在要求。
5、根据权利要求4所述的室内自备废水箱和下载废水箱，其特征在于：
该自备废水箱和下载废水箱的内部结构都为“U”型，为便于维修都设计了活动盖板，不同的是自备废水箱配备了自来水接头，而下载废水箱却没有。自备废水箱和下载废水箱其特征还进一步在于：自备废水箱和下载废水箱统一在楼宇室内废水供排管网中使用。其工作原理是：该楼宇室内废水供排管网收集的生活废水先进入自备废水箱，溢流部分则进入下载废水箱，下载废水箱的溢流部分则直接通过室内排污支管而进入室内排污主管道。详见图3
6、根据权利要求1所述的楼宇节水、产肥净化并减排生活污水和促进农业有机化工艺，其特征在于：通过取代化粪池的新型厌氧装置将生活污水中的有机物变成无臭、无味的有机肥料，而剩余的较干净的中水被部分截留后首先用于花卉、植被的浇灌，其余的则减排到污水现主排污管道中去，从而真正实现一出楼宇，污水即能被净化、产肥，中水又被最大限度利用的初期目标，进而又通过有机肥促进农业的有机化发展，最终将城镇楼宇生活污水的处理工程变成循环经济的示范和环保亮点这一目标。
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