CN101792240B - 一种列车粪污水回收处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车粪污水回收处理系统，它包括内箱和外箱，内箱与外箱之间设置有保温层和伴热装置；内箱中设置有多个隔板，将其分隔成固液分离室、第一厌氧室、第二厌氧室、第一好氧室、第二好氧室和第三好氧室；各隔板的一端布满穿孔，且依隔板的排列顺序，穿孔在所述隔板上的位置上、下交错，以在液体流路上形成曲折回路；固液分离室内设置有排污管和通气管；第一厌氧室和第二厌氧室内放置有若干生物填料，且第一厌氧室的顶部设置有菌种注入口；第一、二、三好氧室中均设置有曝气管，且每根曝气管设置有若干小孔，每一曝气管连接气泵；第一好氧室内设置有加热器和温度传感器，第三好氧室中设置有液位传感器和若干膜组件，各膜组件的一端并联连接出水管，另一端并联连接支撑管，出水管并联自吸泵和反冲泵，自吸泵和反冲泵均连接列车上的中水箱；加热器、温度传感器、液位感应器、自吸泵、反冲泵、气泵均电连接CPU。本发明可以广泛应用在不同的列车上。

Description

一种列车粪污水回收处理系统

技术领域

本发明涉及一种污水回收处理系统，特别是关于一种列车粪污水回收处理系统。

背景技术

列车粪污水不仅COD(chemical oxygen demand，化学需氧量)含量很高，而且氨氮含量也很高，其污染物浓度比普通粪污水高很多。如此重污染的列车粪污水都是通过管道，直接排放到铁路上。这不仅会严重地腐蚀铁轨，缩短铁轨的使用寿命，而且还会对粪污水排放地的环境造成污染。此外，尽管单次冲厕用水量不大，但都是一次使用，高频率的冲厕也会造成巨大水资源的浪费。

目前，随着人们环保意识的增强，列车上粪污水的处理方式由原先的直排式逐步向收集型转变。现有的收集型处理方式包括以下几种：比如现有的真空抽吸式、化学消毒式和生物处理与化学消毒相结合的方式。尽管真空抽吸式较为环保，但是系统维护复杂，而且造价高昂，还经常出现堵塞、漏气等现象。后两种处理方式都需要通过化学消毒，再直排出去，排放出去的产物势必造成二次环境污染。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种经济，环保，高效而且能够实现水资源循环利用的列车粪污水回收处理系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：它包括封闭的内箱和外箱，所述内箱与外箱之间设置有保温层和伴热装置；所述内箱中设置有多个隔板，将其分隔成一固液分离室、第一厌氧室、第二厌氧室、第一好氧室、第二好氧室和第三好氧室；所述各隔板的一端布满穿孔，且依所述隔板的排列顺序，所述穿孔在所述隔板上的位置上、下交错，以在液体流路上形成一曲折回路；所述固液分离室内设置有与外界连通的一排污管和一通气管；所述第一厌氧室和第二厌氧室内放置有若干生物填料，且所述第一厌氧室的顶部设置有一菌种注入口；所述第一、二、三好氧室中均设置有曝气管，且每根所述曝气管设置有若干出气口向下的小孔，且每一所述曝气管连接一气泵；所述第一好氧室内设置有一加热器和一温度传感器，所述第三好氧室中设置有一液位传感器和若干膜组件，每一所述膜组件由若干束膜生物反应器组成，各所述膜组件的一端并联连接一出水管，各所述膜组件的另一端并联连接一支撑管，所述出水管并联连接一自吸泵和一反冲泵，所述自吸泵和反冲泵均通过管路连接列车上的中水箱；所述加热器、温度传感器、液位感应器、自吸泵、反冲泵、气泵均电连接一预设有曝气量、温度、液位阈值和所述反冲泵的工作时间的CPU。

所述第三好氧室与所述第一厌氧室下部通过一管路连通，该管路上设置有一与所述CPU电连接的计量泵，以按照一回流比例将所述第三好氧室中的絮状沉淀物回流至所述第一厌氧室，所述回流比预设在所述CPU中。

所述固液分离室中设置有一筛网，所述筛网靠近所述第一厌氧室设置。

还包括一报警提示设备和一显示设备，均电连接所述CPU。

还包括一紫外消毒设备，所述紫外消毒设备设置在所述中水箱内。

所述固液分离室的排污管上设置有一球阀和一快速接头。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明是将具有与列车上一厕所便位连通的固液分离室、第一厌氧室、第二厌氧室、第一好氧室、第二好氧室和第三好氧室的箱体连接在列车的底部，在第一好氧室上设置有加热器、温度传感器，在第三好氧室中设置有液位感应器和若干吸水过滤用的膜组件，膜组件的出水管通过两条并排的管道和一电磁阀连通车厢上的一中水箱，一管道上分别设置有自吸泵，第一、二、三好氧室中分别设置有曝气管，均与气泵连接，因此粪污水从粪便池流入固液分离室内，经固液分离后进入第一、二厌氧室进行厌氧生物处理，再依次进入第一、二、三好氧室进行好氧生物处理，之后通过自吸泵将膜组件处理好的水吸入中水箱中作为储备冲厕水，从而不仅可以实现水资源循环利用，而且环保并高效，还节约水资源。2、由于本发明的第一厌氧室与第三好氧室连通，且连通管道上设置有计量泵，计量泵可以按照设定的回流比将尚未彻底处理完的沉淀物抽至第一厌氧室中，继续对沉淀物进行厌氧和好氧生物处理，使自吸泵吸入中水箱内的水更为符合国家卫生标准。3、由于本发明的加热器、温度传感器、液位感应器、电磁阀、自吸泵、反冲泵、气泵、计量泵均电连接一设定有回流比、曝气量、温度、液位阈值和反冲泵的工作时间的CPU，因此实现了全自动化控制，操作简单、高效。4、由于本发明在第三好氧室中设置了由MBR构成的膜组件，MBR的过滤效果佳，能将经过厌氧和好氧生物处理的污水，再次经过过滤，使得输送给中水箱的水更为洁净、卫生。5、由于本发明还设置有反冲泵，利用反冲泵可以对MBR进行冲洗，防止固体小颗粒堵塞住MBR。6、由于本发明的固液分离室与第一厌氧室之间的隔板上部布满小孔，第一厌氧室与第二厌氧室之间的隔板下部布满小孔，第二厌氧室与第一好氧室之间的隔板上部布满小孔，第一好氧室与第二好氧室之间的隔板下部布满小孔，第二好氧室与第三好氧室之间的隔板的上部布满小孔，因此使进入的液体形成一回转曲折的通路，可以在体积较小的箱体内增大液体的流程，更充分有效地使液体进行生物反应。7、由于本发明还包括一紫外消毒设备，因此可以对中水箱中储存的水消毒，使冲厕水进一步洁净、卫生。8、由于本发明还可以设置一固液分离室，使该固液分离室与车厢上另一厕所便位连通，二固液分离室在箱体两端对称设置，且二固液分离室的上部和下部分别通过管道连通，共用第一、二厌氧室和第一、二、三好氧室，从而可以进一步降低成本。9、由于本发明的固液分离室中设置有排污管和通气孔，且排污管上设置有快速接头，因此可以更为快捷地与运粪车的进口相连。10、由于本发明还包括报警提示设备，因此一旦出现故障，报警提示单元可以及时提供报警信息。11、由于本发明还包括显示设备，因此可以实时显示本发明的工况信息。本发明经济，环保，高效而且能够实现水资源循环利用，可以广泛应用在不同的列车上。

附图说明

图1是本发明一实施例的截面示意图

图2是本发明另一实施例的截面示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括一封闭的内箱1和一设置在内箱1外面的封闭的外箱2，内箱1和外箱2可以为矩形，且均采用不锈钢材料制成。由于内箱1内需要进行生物反应，因此内箱1的厚度大于外箱2。内箱1与外箱2之间设置有耐高温的保温层3，保温层3可以采用耐高温的胶垫，但不限于此。内箱1底部与保温层3之间设置有通电伴热装置4，伴热装置4为本领域的常用设备，其温度限值可以预先设定好，并贴近内箱1底部设置在保温层3内。在内箱1中沿其长度方向间隔设置有若干隔板5，将内箱1分隔成多个空间，第一个空间作为固液分离室6，第二个和第三个空间作为第一厌氧室7、第二厌氧室8，后面的几个空间作为第一好氧室9、第二好氧室10和第三好氧室11。

在固液分离室6靠近第一厌氧室7处设置有一筛网12，以将液体和体积较大的固体物质(比如：手纸等)分隔开，使固体物质仍然保留在固液分离室6中。固液分离室6内设置有一排污管61，其贯穿外箱2，排污管61的孔径较大，可以方便体积较大的固体物质从排污管61中排出。在排污管61上可以设置有一球阀62，排污管61的端口可以设置一快速接头63，以方便与运粪车上的进口相连接。固液分离室6上设置有一与外界相通的通气管64，以保持固液分离室6处于常压状态。固液分离室6与第一厌氧室7之间的隔板5上部布满了小孔，液体可以从隔板5上部的小孔进入第一厌氧室7。

本发明第一厌氧室7与第二厌氧室8之间的隔板5下部布满小孔，液体只能从隔板5下部的小孔进入第二厌氧室8，在第一厌氧室7与第二厌氧室8内均放置有若干生物填料13，用于菌种着床，生物填料13在封装内、外箱1、2时放入。第一厌氧室7的顶部设置有一菌种注入口71，且菌种注入口71通过管道72贯穿外箱2的顶部。第二厌氧室8与第一好氧室9之间的隔板5上部布满小孔，液体只能从隔板5上部的小孔进入第一好氧室9。

本发明的第一好氧室9与第二好氧室10之间的隔板5下部布满小孔，第二好氧室10与第三好氧室11之间的隔板5的上部布满小孔，从而使进入的液体形成一回转曲折的通路。第一、二、三好氧室9、10、11中均设置有曝气管14，且每一根曝气管14上均设置有若干出气口向下的小孔，从而能够与第一、二、三好氧室9、10、11内的气体与液体充分结合，利于生物反应的顺利进行。每一根曝气管14贯穿其所对应的好氧室和外箱2的箱壁，且并联连接一气泵15。

第一好氧室9内设置有一加热器91和一温度传感器92，用于控制生物反应的温度。第三好氧室11中设置有若干膜组件16，每一膜组件16由若干束MBR(MembraneBio-Reactor，膜生物反应器)组成。各膜组件16的一端并联连接一出水管17，各膜组件16的另一端并联连接一支撑管18。出水管17通过两条并排的管路19和一三位二通的电磁阀20连接列车21上的一中水箱211。其中一条管路19上设置有一自吸泵22，启动自吸泵22可以将膜组件16中的水吸入并储存在中水箱211中；另一条管路19上设置有一反冲泵23，可以间隙地利用中水箱211内的水来冲洗各MBR，防止固体小颗粒堵塞住MBR。中水箱211中设置有一紫外消毒设备212，对中水箱211中储存的水进行紫外消毒。本实施例中的紫外消毒设备212可以是本领域中的各种常用设备。

第三好氧室11中还设置有一液位感应器111，用于实时监测内箱1中的液位情况。第三好氧室11与第一厌氧室7的下部通过管路24连通，管路24贯穿外箱2，部分外露在外箱2外。露在外箱2外的管路24上设置有的一计量泵25，计量泵25按照设定的回流比例将第三好氧室11中的絮状沉淀物回流至第一厌氧室7中，继续进行厌氧、好氧的生化处理，外露的管路24和计量泵25可以设置独立的保温体，如果计量泵25设置在列车的车厢内，也可以不做保温设置。

上述实施例中，伴热装置4、加热器91、温度传感器92、气泵15、电磁阀20、自吸泵22、反冲泵23、液位感应器111和计量泵25均电连接一CPU，CPU中预先设置有回流比、曝气量、温度、液位阈值和反冲泵23的工作时间，且CPU可以设置在列车21上的操纵台上。

上述各实施例中，还可以包括一报警提示设备26，其电连接CPU。报警提示设备26采用声音、灯光提示装置，灯光提示装置可以采用不同颜色的发光二极管等。

上述各实施例中，还可以包括一显示设备27，用于实时显示内箱1的工况。内箱1的工况包括伴热装置4加热温度、温度传感器92采集到的液体温度、气泵15的曝气量、电磁阀20的开启状态、自吸泵22和反冲泵23的开启状态、液位感应器111采集的液位信息和计量泵25的回流沉淀物的量。

上述各实施例中，报警提示设备26和显示设备27均可以设置在列车21上的操纵台上，便于观察。

如图2所示，上述各实施例中，在外箱2中沿内箱1的长度方向上，第三好氧室11的外端还设置有一固液分离室6′，该固液分离室6′与列车21上该节车厢的另一厕所便位213′连通，厕所便位213′与中水箱211之间设置有一阀门214′。固液分离室6′中设置有一筛网12′，筛网12′靠近第三好氧室11设置，且固液分离室6′上也设置有一排污管61′，排污管61′上也设置有一球阀62′，排污管61′的端口也设置有一快速接头63′。固液分离室6′上也设置有一与外界相通的通气管64′。两个固液分离室6与6′、排污管61与61′、球阀62与62′、通气管64与64′以及快速接头63与63′的作用分别相同，在此不再赘述。两固液分离室6与6′上部通过一管道28相连通，使两固液分离室6与6′分离出的液体全部进入同一个第一厌氧室7。两固液分离室6与6′下部通过一管道29相连通，可以通过一个固液分离室6上设置的排污管将内箱1底部的固体物质抽出、排空。管道28、29的设置可以都贯穿各隔板5和筛网12、12′。

上述各实施例中，在外箱2的顶部还固定连接有两钢挂件30，用于将本发明悬挂在列车21的底部。

上述各实施例中，设置在第一、二厌氧室7、8的菌种可以是现有技术中的已知菌种，也可以是专门研制的菌种，此非本发明需要解决的问题，故在此不再赘述。

本发明使用时，它包括如下步骤：

1)放入菌种和设定参数：列车21开动前，通过菌种注入口71向第一厌氧室7内放入菌种，并将调试好的回流比、曝气量、温度、液位阈值和反冲泵23的工作时间均预设在CPU中。

2)固液分离：摁下阀门214，列车21的一厕所便位213的粪污水流入固液分离室6内，液体部分通过穿孔隔板12流入第一厌氧室7内，粪污水中的体积较大的固体物质隔离在固液分离室6中。

3)厌氧生化处理：进入第一、二厌氧室7、8的液体经过厌氧和兼氧细菌的水解酸化作用，通过分子结构的改变(开环、断键、列解集团取代、还原等)，将粪污水中的大分子、难生物降解的有机物或有毒物，水解转化成小分子、易生物或无毒的溶解性有机物，之后自流进入第一好氧室9内。

4)好氧生化处理：CPU控制加热器91按照设定的温度对第一好氧室9内的液体进行加温；同时控制气泵15，按照设定的曝气量通过曝气管14往各好氧室9、10、11内曝气。经厌氧生化处理后的粪污水通过好氧生物分解转化，其中的剩余有机物降解为CO2、H₂O或合成微生物自身生长所需要的营养物质，降低了粪污水中的COD_Cr、BOD₅浓度。而且粪污水中的氨氮通过微生物的硝化作用，氧化成为硝酸盐氮。

5)回流控制：CPU控制计量泵25按照设定的回流比，将第三好氧室11尚未彻底处理完的沉淀物回抽至第一厌氧室7中，继续步骤3)和4)的操作。

6)储水：液位感应器111将采集的液位信息输送给CPU，由CPU来控制自吸泵22和其所在管路19上的电磁阀20，当液位高出设定液位时，开启自吸泵22和其所在管路19上的电磁阀20，自吸泵22将从膜组件16抽出的水，送入列车21上的中水箱211内，并通过紫外消毒设备212对水进行消毒，作为储备冲厕水用；当液位低于设定液位时，关闭自吸泵22和其所在管路19上的电磁阀20。

7)冲洗膜组件16：CPU开启反冲泵23和其所在管路19上的电磁阀20，利用中水箱211中的储备水，对膜组件16中的MBR进行冲洗。

8)回收固体废物：在固液分离室6中的固体物质隔离集中予以抽排，并处理。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：它包括封闭的内箱和外箱，所述内箱与外箱之间设置有保温层和伴热装置；所述内箱中设置有多个隔板，将其分隔成一固液分离室、第一厌氧室、第二厌氧室、第一好氧室、第二好氧室和第三好氧室；

所述各隔板的一端布满穿孔，且依所述隔板的排列顺序，所述穿孔在所述隔板上的位置上、下交错，以在液体流路上形成一曲折回路；

所述固液分离室内设置有与外界连通的一排污管和一通气管；

所述第一厌氧室和第二厌氧室内放置有若干生物填料，且所述第一厌氧室的顶部设置有一菌种注入口；

所述第一、二、三好氧室中均设置有曝气管，且每根所述曝气管设置有若干出气口向下的小孔，且每一所述曝气管连接一气泵；

所述第一好氧室内设置有一加热器和一温度传感器，所述第三好氧室中设置有一液位传感器和若干膜组件，每一所述膜组件由若干束膜生物反应器组成，各所述膜组件的一端并联连接一出水管，各所述膜组件的另一端并联连接一支撑管，所述出水管并联连接一自吸泵和一反冲泵，所述自吸泵和反冲泵均通过管路连接列车上的中水箱；

所述加热器、温度传感器、液位感应器、自吸泵、反冲泵、气泵均电连接一预设有曝气量、温度、液位阈值和所述反冲泵的工作时间的CPU；

所述第三好氧室与所述第一厌氧室下部通过一管路连通，该管路上设置有一与所述CPU电连接的计量泵，以按照一回流比例将所述第三好氧室中的絮状沉淀物回流至所述第一厌氧室，所述回流比预设在所述CPU中。

2.如权利要求1所述的一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：所述固液分离室中设置有一筛网，所述筛网靠近所述第一厌氧室设置。

3.如权利要求1或2所述的一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：还包括一报警提示设备和一显示设备，均电连接所述CPU。

4.如权利要求1或2所述的一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：还包括一紫外消毒设备，所述紫外消毒设备设置在所述中水箱内。

5.如权利要求3所述的一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：还包括一紫外消毒设备，所述紫外消毒设备设置在所述中水箱内。

6.如权利要求1或2或5所述的一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：所述固液分离室的排污管上设置有一球阀和一快速接头。

7.如权利要求3所述的一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：所述固液分离室的排污管上设置有一球阀和一快速接头。

8.如权利要求4所述的一种列车粪污水回收处理系统，其特征在于：所述固液分离室的排污管上设置有一球阀和一快速接头。

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