CN101700953A - 单体分散型城市污水源头环卫处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单体分散型城市污水源头环卫处理系统，属城市污水环卫处理技术领域，技术方案包括与楼房下水道相连接的粪便污水收集分离装置，二次分离计量暂存器，低温热解灭菌仓，污水纳米除臭综合处理机构，多级污水分解清理箱，物料箱和自动化控制系统，粪便污水通过粪便污水收集分离装置和二次分离计量暂存器的固液分离，粪便污泥进入低温热解灭菌仓干燥灭菌，分离污水进入多级污水分解清理箱净化灭菌，产生的污气由纳米除臭综合处理机构净化除臭，其特征是，把城市粪便污水直接源头处理，不进入污水处理厂，使粪便污泥在短时间内成为无菌无卵的干燥有机肥，回收利用，服务于绿色农业生产。本发明适合城市楼房下水道粪便污水的直接处理。

Description

单体分散型城市污水源头环卫处理系统

技术领域

一种单体分散型城市污水源头环卫处理系统，属城市污水环卫处理技术领域。

技术背景

目前，我国每年都有上千万人口进入城市，我们用几年时间在城市化道路上走过的路程是西方国家用几十年才能达到的程度。由于缺乏长期科学合理的规划而仓促建设，致使一些地区的城市建设往往注重地面之上而忽略地面以下，虽然看上去高楼挺立，但在基础设施、城市管网建设等方面却远远落后于城市发展的速度。中国污水处理厂的建设只是近三十年的事情，采用的处理方法也比较简单。基本方式是污水通过下水管道进入污水处理后，运用物理、化学处理设施，将污水中的杂物用格栅等传统方法进行截流，再经絮凝沉淀等工艺来分离处理，沉淀后的污泥进行填埋、堆肥或焚烧。近几年，生化处理的方法也在应用于污水处理中，在技术上有了很大进步。但从整体上看，工艺技术和装备水平仍比较落后，缺乏资源高效利用和循环利用的共性和关键技术。特别是引进国外传统污水末端集中处理模式有较大的局限性，问题很多，已显示出不适应现代城市建设环境要求。

传统城市污水末端集中处理模式主要存在以下缺陷：

1、城市生活污水中的各种洗涤污水，粪便污水等连同各种致病菌经历混合、稀释、转移输送，固液分离，进入地表水体和产生污泥，研究表明，即使最现代化的污水处理厂，其出水水质与地表水水质要求仍相差很远，需要用大量的水来稀释才有可能对环境不造成污染。

2、污水的大水量、长距离输送是末端集中处理模式中最重要的费用组成，是几代人不断建设不断积累的结果。从20世纪70年代开始，欧洲经济发达国家历史上修建的污水管网逐步进入翻修扩展器，污水管网对他们同样是一个巨大的经济负担。由于没有新的技术支撑，只有承受这种压力，恢复修补古老的设计，而发展中国家在城市人口快速发展的进程中很难效仿、且不应效仿这种模式。

3、污染物的分离浓缩和降解是污水处理中两大基本过程，但传统的排水模式是将污染物和营养盐首先进行上百倍的稀释才能输送，经远距离输送集中污水处理厂之后，再消耗大量的能量来进行分离。

4、即便在各个环节操作均能达到较高水平，最后的污泥问题仍是污水处理中一大难题。混合的污水成份复杂，复杂成份最终组成了污泥，从技术和管理上难以实现成份复杂的污泥作为肥料返田，对污泥处置的费用已经达到和超过污水处理本身，并且呈现继续上升趋势。

5、违背生态循环原则，截断了原有的“粮食→人居→废物→土地的物质自然正常的循环。过去的40年中，世界人口增加了一倍，而化肥的产量增加了10倍。城市拥有的大量的粪便有机肥却白白浪费，不但不能利用，而且需花费大笔用进行处置。处置不好，如现行的填埋，焚烧等办法，对现在和将来的环境都有危害。

事实证明，传统的污水末端集中处理模式，是早期人类科技不发达时期造成的历史性错误模式。尽管历史悠久，技术成熟，世界上所有国家包括经济发达国家都在应用，但终归逃脱不掉最终被淘汰的命运。特别不应该是我国城市建设污水处理唯一的选择，我们应该把目光放在更科学、更先进、更实用的处理方式上，在源头进行单体分散型的环卫处理。

发明内容：

本发明提供了一种单体分散型城市污水源头环卫处置系统，小型规格以楼房的一个单元为处理单位，中型规格以一栋楼为处理单位，大型规格以一个生活小区为处理单位。处理方式是在粪便污水排放后，立即进行环卫处理，不与洗涤污水混合，粪便污泥不进入地下管网。使粪便污泥在短时间内成为无菌无卵的干燥有机肥，资源回收利用，服务于农业生产。污水处理后达到中水程度，一部分循环系统利用，一部分排入下水管道，无污染排放。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

单体分散型城市污水源头环卫处置系统，它包括粪便污水收集分离装置、二次分离计量暂存器、低温热解灭菌仓、污气纳米除臭综合处理机构、多级污水分解清理箱、物料箱和自动化控制系统。

粪便污水收集分离装置，上面的粪便污水入口承接楼房卫生间，从最高层到最低层通过下水管道在地下室对粪便污水进行收集分离。新建筑直接设计成为一体，旧建筑通过改造进行连接也不复杂。装置下面有二个出口，一个出口与二次分离计量暂存器相连接，另一个出口与多级污水分解清理箱连接。粪便污水收集分离装置呈圆筒状，由内外两层构成。内层为倒置的伞形，内层布满长条形和圆形的筛孔。外层的底部呈斜面状，斜面的低点设污水出口，污水经分离后进入两层之间的夹层，由污水出口流入多级污水分解清理箱。分离后的粪便污泥一号阀门打开落入二次分离计量暂存器中。

二次分离计量暂存器，是兼有分离功能和计量功能的容器，因暂存的时间相应长一些，再次沉淀分离会使第一次分离后的粪便污泥的含水量进一步减少，有利于干燥时间缩短。同时，由于容量大，可以缓解整栋楼房在同一时间内连续如厕热解速度的压力。为增加容积，两层结构的内层设计为弧形，筛孔为长条形和圆形。计量器安装在暂存器的下部，达到规定的计量标准，二号阀门打开，二次分离后的粪便污泥落入低温热解灭菌仓内。外层的底部呈斜面状，二次分离的污水由斜面低处的污水出口进入多级污水分解清理箱内。

低温热解灭菌仓由热解仓箱体、热解锅、加热器、搅拌粉碎刀、三号阀门构成。热解仓箱体呈方形，上方有粪便污泥入口，干燥污气出口。热解仓箱体中央安装热解锅，热解锅外部和底部安装加热器，加热方式为三种热源：微波能、电磁能和红外线。热解锅中安装搅拌粉碎刀，搅拌的作用一是使被加热物受热均匀，加快水份蒸发；二是使包裹在粪便污泥中的病原微生物完全暴露在灭活环境之中，迅速达到热平衡促进病原微生物彻底死亡。粉碎的作用是将粪便污泥中较硬的物质加以粉碎，使水份匀速蒸发。热解锅中的粪便污泥达到干燥要求成为干燥物，所含病原微生物不超过国家相关标准，三号阀门打开由输送管进入物料箱。

污气纳米除臭综合处理机构，包括纳米净化板、紫外光灯、浸渍碳隔离层、除臭反应器和引风机。处理机构设有污气入口，净化气出口，冷凝水出口。低温热解灭菌仓产生的污气首先进入多级污水分解清理箱进行冷却、除尘净化，然后进入污气纳米除臭综合处理机构。污气经纳米净化板净化，在紫外光灯大量携能光量子的轰击下，恶臭物质分子的结合键断裂而分解，使恶臭气体中的主要成分硫化氢和氨的浓度降低，再经浸渍碳的吸附，最后与净化气出口连接的除臭反应器处理，除臭反应器分成若干节，节与节之间设反应盘，使残余的臭味得到彻底去除。引风机最终输出的气体，达到国家气体排放标准，对大气不产生污染。

多级污水分解清理箱，清理箱上设置污气出气、污水入口、过滤器污水出口和中水益流口。内设一级过滤器、二级过滤器、水浸紫外无菌灯、异味清除器。由粪便污水收集分离装置、二次分离计量暂存器所分离的污水和污气纳米除臭综合处理机构产生的冷凝水均通过污水管进入多级污水分解清理箱。经过一级过滤器和二级过滤器的双重过滤，再经过水浸紫外灭菌灯的灭菌处理和异味清除器对异味的分解，进入箱内的污水达到了中水程度。一部分循环利用对粪便污水收集分离装置的筛孔和二次分离计量暂存器筛孔进行反冲洗，对一级过滤器过滤网和二级过滤器过滤网进行反冲洗。其余部分通过中水溢流口排入下水道。排走的中水符合国家排放要求，对环境不造成污染。一、二级过滤器产生的过滤渣污水，由污水泵抽出输送到粪便污水收集分离装置再次进行分离。

物料箱上部的输送管，与低温热解灭菌仓三号阀门相连接。物料箱下部设有滑槽滑道和重量感应器，箱外安装报警器，报警器与重量感应器相连，重量感应器测定箱内的干燥物达到标定重量，报警器则鸣响。

自动化控制系统控制的部位有：粪便污水收集分离装置的一号阀门，二次分离计量暂存器的二号阀门，低温热解灭菌仓的三号阀门，搅拌粉碎刀电动机，热解锅加热器，污气纳米除臭综合处理机构的紫外灯、引风机，多级污水分解清理箱的水浸紫外灭菌灯异味清除器、高压水泵、污水泵、物料箱的重量感应器、自动封口器、报警器。

本发明单体分散型城市污水源头环卫处理系统的有益效果在于：

1、从根本上彻底改变了传统城市污水末端集中处理模式。，

2、城市的粪便污水不用远距离转移输送到污水处理厂处理，节约大量因此而付出的建设费用和运行费用。

3、对粪便污水单独源头处理，可有效减少其他废水的污染负荷，降低由粪便污水传播疾病的几率。

4、粪便的量与污水处理厂污泥的量相当，解决了污泥处理这一世界性难题。

5、实现了“减量化、无害化、资源化”的目标、粪便干燥物中没有其它复杂成分，回收返田，有利于绿色农业的发展。

6、自动化程度高，操作简便，易于推广普及。

7、制造成本低、投资小、效率高。

8、对粪便污水处理后的最终产物为三部分：灭菌除臭后的气体附和排放要求，对大气没有污染；灭菌除味后的污水达到中水程度，可以循环利用也可以安全排放；灭菌干燥后的粪便干燥物回收返田，作为有机肥创造价值。三部分产物均为无害化产物，对人类健康和生态环境没有不利影响。

附图说明：

图1为本发明整体安装示意图；

图2为反冲洗器装配示意图；

图3为除臭反应器示意图；

图4为分离装置筛孔示意图；

图5为物料箱示意图；

图6为阀门开关齿轮齿条示意图；

图7为图的俯视图；

图8为过滤器剖面示意图；

图9为图8的俯视图。

对各幅附图中的标示说明如下：(1)粪便污水入口、(2)过滤渣污水入口、(3)粪便污水收集分离装置、(4)第一反冲洗器、(5)一号阀门、(6)第一粪便污泥出口、(7)二次分离计量暂存器、(8)暂存器筛、(9)二号阀门、(10)第二粪便污泥出口、(11)计量器、(12)热解仓壳体、(13)热解锅、(14)加热器、(15)搅拌粉碎刀、(16)三号阀门、(17)物料箱、(18)分离装置污水出口、(19)污气箱污气入口、(20)紫外光灯、(21)纳米净化板、(22)污气纳米除臭综合处理机构、(23)浸渍碳隔离层、(24)净化气出口、(25)引风机、(26)暂存器污水出口、(27)冷凝水出口、(28)电动机、(29)第二反冲洗器、(30)热解仓污气出口、(31)污水管、(32)清理箱污水入口、(33)清理箱污气出口、(34)反冲洗水管、(35)中水溢流口、(36)反冲洗水出口、(37)高压水泵、(38)过滤渣污水出口、(39)污水泵、(40)异味清除器、(41)轴承座、(42)第一过滤器、(43)搅拌粉碎刀中轴、(44)水浸紫外灭菌灯、(45)第二过滤器、(46)分离装置筛、(47)自动控制盘、(48)筛上框、(49)筛下框、(50)再反应盘、(51)除臭反应器、(52)活接、(53)筛孔、(54)重量减应器、(55)滑槽滑道、(56)报警器、(57)齿轮、(58)齿条、(59)固定孔、(60)过滤器支架、(61)过滤器反冲洗器、(62)细过滤网、(63)粗过滤网、(64)装置外壳、(65)多级污水分解清理箱、(66)暂存器外壳、(67)低温热解灭菌仓、(68)污气管、(69)输送管、(70)单极磁除垢器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明：

实施例一

如图1、图2、图4所示，粪便污水入口1上端与楼房下水管道相接，粪便污水入口1下端与粪便污水收集分离装置3相通，粪便污水收集分离装置3中安装分离装置筛46，筛面布满筛孔53，分离装置筛46由筛上框48和筛下框49固定，分离装置筛46与装置外壳64形成夹层，装置外壳64的底面呈斜面状，斜面的低处设置分离装置污水口18，与污水管引相通，污水管引连接清理箱污水入口32，分离后的污水进入多级污水分解清理箱65，粪便污水收集分离装置3的底部设置一号阀门5，与第一粪便污泥出口6相通，一号阀门5打开，分离后的粪便污泥落入二次分离计量暂存器7，分离装置筛46的外围，安装第一反冲洗器4，定时对筛孔53进行反冲洗。

实施例二

在实施例一的基础上，如图1、图6、图7所示，二次分离计量暂存器7与第一粪便污泥出口6相连接，二次分离计量暂存器7中安装暂存器筛8、第二反冲洗器29，底部安装二号阀门9，与第二粪便污泥出口10相通，二次分离计量暂存器7底部安装计量器11，一号阀门5、二号阀门9和三号阀门16的开关方式相同，由齿轮57和齿条58组成，通过固定孔59用螺栓固定，暂存器外壳66底部斜面低处设置暂存器污水出口26，与污水管31相通，存储的粪便污泥达到计量器11设定的标准，二号阀门9打开，粪便污泥落入低温热解灭菌仓67中。

实施例三

在试验例一、例二的基础上，如图1所示，低温热解灭菌仓67与第二粪便污泥出口10相连接。热解仓壳体12中安装热解锅13，热解锅13的外面和底部安装加热器14，加热方式有三种热源：微波能、电磁能和红外线，热解锅13里面安装搅拌粉碎刀15，由搅拌粉碎刀中轴43固定，由电动机28驱动，搅拌粉碎刀中轴43下端安装承座41，热解仓壳体12上部设置热解仓污气出口30与污气管68相通，低温热解灭菌仓67底部设置三号阀门16，热解锅13的粪便污泥达到干燥要求，三号阀门16打开，干燥物经输送管69进入储物箱17。

实施例四

在实施例一、例二、例三的基础上，如图1、图3所示，低温热解灭菌仓67进行粪便污泥干燥时产生的污气由热解仓污气出口30通过污气管68，进入多级污水分解清理箱65，进行冷却、除尘净化后，由清理箱污气出口33到达污气箱污气入口19。污气纳米除臭综合处理机构22中安装多层纳米净化板21，在纳米净化板21之间安装多根紫外光灯20，在最后一个单元设置浸渍碳隔离层23，连接净化气出口24，通过引风机25把初步净化的气体引入除臭反应器51进行再次净化，除臭反应器51分成若干节，按节数设置再反应盘50，节与节之间用活接52连接，以利清理维修，在污气纳米除臭综合处理机构的底部，设置冷凝水出口27，与污水管31相通。

实施例五

在实施例一、例二、例三、例四的基础上，如图1、图8、图9所示，多级污水分解清理箱65，设置清理箱污水入口32，清理箱污气出口33，污气管68，反冲洗水出口36，过滤渣污水出口38和中水溢流口35，多级污水分解清理箱65外安装高压水泵37，高压水泵37的入水口与反冲洗水出口36连接，出水口与反冲洗水管34连接，安装污水泵39，污水泵39的入水口连接第一过滤器42和第二过滤器45，过滤渣污水出口·38与过滤渣污水入口2连接，多级污水分解清理箱65安装异味清除器40起消除污水异味的作用，安装水浸紫外灭菌灯44起快速灭菌的作用，使经过第一过滤器42和第二过滤器45两次过滤的水进一步净化，第一过滤器42和第二过滤器45结构相同，由过滤器支架60、过滤器反冲洗器61，细过滤网62，粗过滤网63构成，在第一粪便污泥出口6的外侧安装单极磁除垢器70，使污水管31和多级污水分解清理箱65不结垢。

实施例六

在实施例四的基础上，如图1、图5所示，物料箱17，通过输送管69与低温热解灭菌仓67相接通，物料箱17中安装重量感应器54，底部安装滑槽滑道55，外部安报警器56，重量感应器测到物料箱17内干燥物重量达到设定标准，报警器即鸣响。

实施例七

在实施例一、例二、例三、三四、例五、例六的基础上，如图1所示，自动控制盘47的线路与单体分散型城市污水源头环卫处理系统的所有电器部分相连接，实行自动化控制。

Claims (5)

1.一种单体分散型城市污水源头环卫处理系统，包括粪便污水收集分离装置(3)、二次分离计量暂存器(7)、低温热解灭菌仓(67)、污气纳米除臭综合处理机构(22)、多级污水分解清理箱(65)、物料箱(17)、自动化控制盘(47)、其特征在于：粪便污水入口(1)与楼房下水管道相通，粪便污水收集分离装置(3)中安装分离装置筛(46)，第一反冲洗器(4)，粪便污水收集分离装置(3)通过第一粪便污泥出口(6)与二次分离计量暂存器(7)相通，二次分离计量暂存器(7)中安装暂存器筛(8)、第二反冲洗器(29)、计量器(11)，二次分离计量暂存器(7)通过第二粪便污泥出口(10)与低温热解灭菌仓(67)相通，热解仓壳体(12)内安装热解锅(13)，热解锅(13)外面和底部安装加热器(14)，加热方式有三种：微波能、电磁能和红外线，热解锅(13)中安装搅拌粉碎刀(15)，低温热解灭菌仓(67)通过输送管(69)与物料箱(17)相通，粪便污水收集分离装置(3)所分离的污水通过分离装置污水出口(18)、二次分离计量暂存器(7)所分离的污水通过暂存器污水出口(26)、污气纳米除臭综合处理机构(22)所产生的冷凝水通过冷凝水出口(27)全部与污水管(31)相通，经清理箱污水入口(32)进入多级污水分解清理箱(65)，多级污水分解清理箱(65)安装第一过滤器(42)、第二过滤器(45)、异味清除器(40)、水浸紫外灭菌灯(44)，安装高压水泵(37)、污水泵(39)，低温热解灭菌仓(67)产生的污气，通过热解仓污气出口(30)与污气管(68)相通，经多级污水分解清理箱(65)冷却除尘后，通过清理箱污气出口(33)与污气箱污气入口(19)相通，污气纳米除臭综合处理机构(22)中安装纳米净化板(21)、紫外光灯(20)、浸渍碳隔离层(23)，净化气出口(24)与除臭反应器(51)相通，单体分散型城市污水源头环卫处理系统的电器部分由自动控制盘(47)实行自动化控制。

2.根据权利要求1所述的单体分散型城市污水源头环卫处理系统，其特征在于，除臭反应器(51)由若干节组成，按节的数量设置反应盘(50)，节与节之间用活接(52)连接。

3.根据权利要求1所述的单体分散型城市污水源头环卫处理系统，其特征在于，第一过滤器(42)和第二过滤器(45)结构，由过滤器支架(60)、过滤器反冲洗器(61)、细过滤器网(62)、粗过滤器网(63)组成。

4.根据权利要求1所述的单体分散型城市污水源头环卫处理系统，其特征在于，分离装置筛(46)和暂存器筛(8)的筛孔(53)的形状为长条形和圆形。

5.根据权利要求1所述的单体分散型城市污水源头环卫处理系统，其特征在于，在第一粪便污泥出口(6)外面安装单极磁除垢器(70)，防止污水管(31)、多级污水分解清理箱(65)结垢。

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