CN105254128B - 一种外置式处理列车卫生间污水的装置、方法及列车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外置式处理列车卫生间污水的装置、方法及列车。装置部分包括置于列车卫生间外的壳体；壳体内部具有一次处理室及二次处理室，二次处理室的底部与一次处理室相连通；一次处理室的顶部设有进污口；所述一次处理室内设有过滤层，过滤层与一次处理室底部的空间被活性炭填料填充，活性炭填料上附着有厌氧微生物；所述二次处理室内部设有穿孔曝气管及液位检测阀，并悬挂有填料，填料上附着有好氧微生物；二次处理室外侧设有消毒器；污水从进污口进入，在一次处理室和二次处理室分别进行一次处理和二次处理，然后流至消毒器进行消毒，消毒后的污水排至路轨。

Description

一种外置式处理列车卫生间污水的装置、方法及列车

技术领域

本发明涉及铁路设备相关技术领域，具体的说，是涉及一种外置式处理列车卫生间污水的装置、方法及列车。

背景技术

长期以来，我国列车采用“直排式”卫生间，列车运行中飞溅出大量的粪便抛洒在铁路沿线，不仅污染沿线铁路设施和环境，而且危害沿线周边民众的身体健康。

为保护铁路沿线的生态环境，铁路部门对列车卫生间进行绿色“革命”。2003年“非典”后，旅客列车开始试装“密闭式”真空集便器，2004年起在新造客车上批量装用。2012年起，对既有25型客车开始加装真空集便器。

国内高铁开通时，动车组均装备了此装备。这不仅解决了沿途遗散污染问题，还为乘客创造了良好的乘车环境。

然而“密闭式”真空集便器也存在自身的缺陷：污水箱容积有限，需在较短时间内进行排空卸污，且在车站或客车所(动车所)须配套建设卸污设备及污水处理设施。

因此，该模式导致一系列、大规模的基础设施建设，且在后期运营中，需要大量的人力、物力和财力。

对于车辆站段、车库或车辆整容所等运营单位来说，面临着后勤保障能力要求高、维护使用成本大等一系列问题。因此，将列车卫生间污水随车运行处理的方式是避免一次投资、后期维护及管理等方面的缺陷。

现有技术中，已经存在部分关于卫生间处理设备相关技术的研究。例如：

专利号CN2014107238078、专利号CN2003101059979和专利号CN2003201098589均涉及列车卫生间污水处理装置，上述三种专利所提供的装置均属于安装于车厢内部的处理设备，会占用有效的车厢空间，且不清楚动力来源。专利号CN2011203198321的方案是涉及是机车整体化卫生间的实用新型，包括真空集便系统、生化处理系统和带监控显示屏的智能控制器，未涉及卫生间污水处理的研究。

综上所述，如何设计一种装置，既不占用列车车厢空间，又能满足列车化运行环境，且无需额外添加动力就能保证自身的运行，是本领域技术人员所亟需解决的。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种外置式处理列车卫生间污水的装置、方法及列车。本装置通过设计全新的结构，使其能够外挂于车厢外部，不占用车内空间。并利用车上既有的压缩空气源及电源作为动力能源便可实现随车对卫生间收集的污水进行净化及卫生化处理。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种外置式处理列车卫生间污水的装置，包括：

置于列车卫生间外的壳体；

壳体内部具有一次处理室及二次处理室，二次处理室的底部与一次处理室相连通；

一次处理室的顶部设有进污口；

所述一次处理室内设有过滤层，过滤层与一次处理室底部的空间被活性炭填料填充，活性炭填料上附着有厌氧微生物；

所述二次处理室内部设有穿孔曝气管及液位检测阀，并设置有填料，填料上附着有好氧微生物；二次处理室外侧设有消毒器；

污水从进污口进入，在一次处理室和二次处理室分别进行一次处理和二次处理，然后流至消毒器进行消毒，消毒后的污水排至路轨。

优选的，所述一次处理室的侧壁自上之下依次与反洗排污口、清水反洗口和反洗用压风口相连通。

优选的，所述一次处理室、二次处理室和消毒器的底部分别与防冻排空阀相连通。

优选的，所有的防冻排空阀均通过电磁阀岛实现各自的开闭；

列车上的压缩空气经减压后输送至电磁阀岛。

优选的，所述进污口依次与正吹排泄阀、真空收集箱和真空排泄阀连通，真空排泄阀将列车集便器中的污水吸入真空收集箱；

列车上的压缩空气进行正压吹扫真空收集箱，实现真空收集箱内污水的清理。

优选的，所述过滤层为倾斜设置，来增大对污水的过滤面积。

优选的，所述电磁阀岛包括多个并联的电磁阀，所有的电磁阀分别与一级减压过滤阀相连通，并被压力开关控制压缩空气通断。

优选的，所述壳体上设有承载件；承载件为固定连接于壳体顶部的吊耳、固定连接于壳体侧壁的悬挂架或固定连接于壳体底部的支撑板。

在提供装置方案的同时，本发明还提供了一种列车，该列车包括车厢，车厢内具有卫生间，卫生间具有集便器，所述车厢外具有上述的外置式处理列车卫生间污水的装置，且集便器与一次处理室相连通。

一种利用上述的装置进行列车卫生间污水处理的方法，主要包括如下步骤：

A、污水从列车卫生间流入一次处理室，固体大颗粒物被过滤层过滤截留，过滤后的污水流动至一次处理室下部，污染物质被活性炭填料吸附，而后被厌氧微生物分解，分解过程中厌氧微生物又再生活性炭的吸附性，使吸附与厌氧分解互补；

B、厌氧分解结束后污水流至二次处理室进行好氧分解与曝气处理，形成下层污水与上清液；

C、上清液流入消毒器进行消毒；

D、消毒结束后的上清液被排放。

本发明的有益效果是：

(1)本方法克服了“密闭式”真空集便器、地面卸污设施及集中处理列车卫生间污水方式的投资大、占地多及后期维护费用高等缺点。

(2)本方法采用车载式列车卫生间污水处理，在技术范畴上属于分散式处理技术，较传统的直接排放和密闭收集集中处理技术有显著的技术优点。

(3)外置式列车卫生间污水处理装置既不占用列车车厢空间又不添加额外动力，使用列车内部既有动力能源实现自身的运行，很好的克服了当前列车排水模式的弊端。

(4)本方法对污水进行卫生化处理，直接排放路轨，不会带来对沿途居民、维修工人及居住区域等带来疾病、治病菌的传染，具有显著的环保卫生效益。

(5)本方法及装置不会改变列车主体结构和强度，对于已安装真空便器的列车，在不进行大改动前提下，即可实现与列车卫生间对接，因此有利于装车推广应用。

(6)本方法及装置结构简单、安装方便，占用空间小，运行及维护成本低，市场前景广阔。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1、一级过滤减压阀，2、压力开关，3、电磁阀，4、电磁阀岛，5、两位五通电磁阀，6、两位五通电磁阀，7、两位五通电磁阀，8、两位五通电磁阀，9、两位五通电磁阀，10、二级过滤减压阀，11、集便器，12、真空排泄阀，13、真空收集箱，14、正吹排泄阀，15、一次处理室，16、二次处理室，17、穿孔曝气管，18、95％液位检测阀，19、60％液位检测阀，20、高液位检测阀，21、低液位检测阀，22、消毒电控箱，23、消毒器，24、连通阀门，25、防冻排空阀，26、防冻排空阀，27、进口阀，28、防冻排空阀，29、反洗用压风口，30、清水反洗口，31、反洗排污口，32、吊耳，33、过滤层，34、活性炭填料；

图中虚线表示压缩空气，实线表示水。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例：一种外置式处理列车卫生间污水的装置，其结构如图1所示，包括：壳体；

壳体内部具有一次处理室15及二次处理室16，二次处理室16的底部通过管路与一次处理室15相连通；

所述一次处理室15的顶部设有进污口及吊耳32；二次处理室16的顶部也设有吊耳32；

一次处理室内倾斜设有过滤层33，过滤层33下方设有活性炭填料34。活性炭填料34将一次处理室15与过滤层33之间的空间填充，同时为厌氧微生物提供附着载体。

活性炭填料34外加附着微生物的技术特征与现有技术生物活性炭法中的物质相同。

一次处理室15由上下两层组成，上层为网状纤维材料填充而成，下层为活性炭堆填而成，上下层的分界面布设有反清洗穿孔水管，且在一次处理室15端面设置一个清水反洗口30；一次处理室底部设置反清洗时用的高压风穿孔管(穿孔管与反洗用压风口29连通)，且在一次处理室15端面设置一个反清洗用压风口29；一次处理室15上部设置一个反洗排污口31。

二次处理室16内部设置悬挂式填料，为微生物提供附着载体，来提高污水处理效果。

悬挂式填料与现有技术中附载有好氧微生物的多孔悬浮球填料相同。

二次处理室16侧壁设有95％液位检测阀18和60％液位检测阀19，底部设有穿孔曝气管17，穿孔曝气管17与二级过滤减压阀10连通，获得压缩空气，为二次处理室16内提供鼓风曝气充氧。

二次处理室16一侧设有消毒器23。

二次处理室16内曝气间歇运行。在停曝静止后，二次处理室16与消毒器23由管道及阀门连通，上清液自流入消毒器，在消毒器23内进行加热至81摄氏度，维持加热12到20分钟，冷却后外排。

二次处理室16底部设置的穿孔曝气管17，用于二次处理室16的鼓风曝气，进行好氧生化处理；上下设有支架，用来悬挂填料，为净化水的微生物提供栖息场所；两个检测阀用于设备自动运行。

作为另一种方式，也可以在二次处理室16内部填充填料，填料上附着微生物。

所述一次处理室15和二次处理室16均与防冻排空阀25相连通，消毒器23与防冻排空阀26相连通。

消毒器23置一个高液位检测阀20和一个低液位检测阀21，内部设置有加热电阻，用于对水体进行升温加热消毒，单元外部做隔热处理，保证消毒单元壳体温度与环境温度一致。设有管道及阀门与二次处理室16相通，底部设有排放管道及阀门；消毒单元固定于一次处理室和二次处理室的壳体上。

消毒器23的运转，由消毒电控箱22控制。消毒电控箱22主要用于对加热消毒的控制，将进入消毒单元的污水加热至81摄氏度，并保持该温度持续一个设定的时间段，保证对污水的消毒效果，其整体固定于消毒单元的外壳上。

作为另一种方案，消毒器23也可以是紫外线消毒器或其他能够对上清液进行消毒的常见装置。

所有的防冻排空阀均通过电磁阀岛4实现各自的开闭。具体来说，电磁阀岛4包括两位五通电磁阀5、两位五通电磁阀6，两位五通电磁阀7，两位五通电磁阀8和两位五通电磁阀9。

两位五通电磁阀5控制连通阀门24(连通阀门24与一次处理室15顶部相连通)，两位五通电磁阀6控制防冻排空阀25，两位五通电磁阀7控制防冻排空阀26，两位五通电磁阀8控制进口阀27(进口阀27用于连通二次处理室16及消毒器23)。

所述排污口依次与正吹排泄阀14、真空收集箱13、真空排泄阀12和集便器11相连通；列车上的压缩空气经电磁阀3后正压吹扫真空收集箱13，实现真空收集箱内污水的清理。

二级过滤减压阀10与一级减压过滤阀1相连通，一级减压过滤阀1接受列车上的压缩空气。

所述电磁阀3和电磁阀岛4均与一级减压过滤阀1相连通。

所述电磁阀岛4、电磁阀3和二级过滤减压阀10被压力开关2控制压缩空气流量。

列车源气源一般为8-10Bar，首先经过一级过滤减压阀1，将压力转换为6Bar左右提供给电磁阀岛4和二级过滤减压阀10，电磁阀岛4中每个电磁阀分别对应一个气动阀门，用来驱动阀门的启闭。压力开关2设置压力为5Bar，当低于此值时发出报警，提示压缩空气不正常，不能保证设备正常运行；经过一级过减压后的压缩空气再经过二级过滤减压，将压力转换为0.5-1Bar，该路气体直接与二次处理室16底部设置的穿孔曝气管17连通，用于该室的鼓风曝气。上述全部元件集中于一个模块上，组成气路单元模块，固定于设备壳体上。

在提供污水处理装置的同时，本实施例还提供了一种列车，该列车包括车厢，车厢内具有卫生间，车厢外具有上述外置式处理列车卫生间污水的装置。

同时，本实施例还提供了一种利用上述装置进行列车卫生间污水处理的方法，其过程为：

列车真空卫生间将收集的污水集中在真空收集箱13内，真空收集箱13由管道及阀门与一次处理室15连通，当连通的阀门打开时，真空收集箱13连通压缩空气的电磁阀3同时打开，在压缩空气的正压作用下，将真空收集箱13内的污水压入一次处理室15。一次处理室15上层网状纤维材料首先对来水中的大颗粒物质、毛发、固体颗粒或长纤维物质等进行截留，依靠重力流入下层的活性炭填料层，首先活性炭吸附污水中的污染物质，然后附着在活性炭上的厌氧微生物对吸附的物质进行分解，同时又将再生活性炭的吸附功能。

经过一次处理室15处理后的污水流经一次处理室与二次处理室16的连通管道及阀门进入二次处理室16。在该室内污水与悬挂填料上的微生物在好氧的环境下进行接触反应，对污水进行好氧分解。利用列车上压缩空气对该区进行曝气，通过穿孔曝气管17将空气均匀扩散到好氧生物氧化区。

在二次处理室16内当处于95％的液位时，可控制停止曝气并进行上清液澄清，随后由电磁阀8控制消毒器进口阀27开启，上清液流入消毒器23，当处于高液位时，关闭消毒器进口阀27，开始对污水进行加热至81摄氏度，并维持12-20分钟后，由电磁阀9控制开启防冻排空阀28，将消毒后污水排放，当液位处于低液位时，关闭防冻排放阀28。

曝气方式采用间歇运行方式，在停曝期间，二次处理室16上层澄清液通过二次处理室16与消毒单元之间的连通管及阀门自流至消毒器23。消毒器23对污水进行加热至81摄氏度，并维持12-20分钟后，排放至路轨。

若设备停运长期不运行，可将一次处理室15、二次处理室16及消毒器23相连接的的防冻排空阀打开，将装置中的污水排空。装置在运行2-6个月(视实际使用情况)后，需对一次处理室15进行反冲清洗。反冲洗时，将外部水源接入清水反洗口30，同时将外部压缩空气源接入反洗用压风口29，对一次处理室15进行气水联合反洗，反洗污水由反洗用排污口29排出。反洗用排污口29可与专用真空抽吸设备连接，靠真空抽吸方式将反洗污水抽走转移并处理。

采用了上述结构后，本发明中，生化所需的气量由车内压缩空气提供，消毒器23所需电源由车内电源提供，压缩空气驱动各个阀门的启闭，来实现整个流程的工艺自动控制，无需额外提供动力，为已投入使用的列车升级和新列车建造提供了技术保障。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种外置式处理列车卫生间污水的装置，其特征在于，包括：

置于列车卫生间外的壳体；

壳体内部具有一次处理室及二次处理室，二次处理室的底部与一次处理室相连通； 一次处理室的顶部设有进污口；

所述一次处理室内设有过滤层，过滤层与一次处理室底部的空间被活性炭填料填充，活性炭填料上附着有厌氧微生物；

所述二次处理室内部设有穿孔曝气管及液位检测阀，并设置有填料，填料上附着有好氧微生物；二次处理室外侧设有消毒器；

污水从进污口进入，在一次处理室和二次处理室分别进行一次处理和二次处理，然后流至消毒器进行消毒，消毒后的污水排至路轨;

所述一次处理室、二次处理室和消毒器的底部分别与防冻排空阀相连通；

所有的防冻排空阀均通过电磁阀岛实现各自的开闭；列车上的压缩空气经减压后输送至电磁阀岛；

所述进污口依次与正吹排泄阀、真空收集箱和真空排泄阀连通，真空排泄阀将列车集便器中的污水吸入真空收集箱；

列车上的压缩空气进行正压吹扫真空收集箱，实现真空收集箱内污水的清理；

所述电磁阀岛包括多个并联的电磁阀，所有的电磁阀分别与一级减压过滤阀相连通，并被压力开关控制压缩空气通断；

二级过滤减压阀与一级减压过滤阀相连通，一级减压过滤阀接受列车上的压缩空气，二级过滤减压阀与二次处理室底部设置的穿孔曝气管连通，二级过滤减压阀被压力开关控制压缩空气流量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一次处理室的侧壁自上之下依次与反洗排污口、清水反洗口和反洗用压风口相连通。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过滤层为倾斜设置，来增大对污水的过滤面积。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体上设有承载件；

所述承载件为固定连接于壳体顶部的吊耳、固定连接于壳体侧壁的悬挂架或固定连接于壳体底部的支撑板。

5.一种列车，该列车包括车厢，车厢内具有卫生间，卫生间具有集便器，其特征在于，所述车厢外具有权利要求1或2或3或4任一项所述的外置式处理列车卫生间污水的装置，且集便器与一次处理室相连通。

6.一种利用权利要求1-4任一项所述的装置进行列车卫生间污水处理的方法，其特征在于，步骤如下：

A、污水从列车卫生间流入一次处理室，固体大颗粒物被过滤层过滤截留，过滤后的污水流动至一次处理室下部，污染物质被活性炭填料吸附，而后被厌氧微生物分解，分解过程中厌氧微生物又将活性炭的吸附性再生，使吸附与厌氧分解互补；

B、厌氧分解结束后污水流至二次处理室进行好氧分解与曝气处理，形成下层污水与上清液；

C、上清液流入消毒器进行消毒；

D、消毒结束后的上清液被排放；

当连通的阀门打开时，真空收集箱连通压缩空气的电磁阀同时打开，在压缩空气的正压作用下，将真空收集箱内的污水压入一次处理室，利用列车上压缩空气对二次处理室进行曝气，在二次处理室内当处于95%的液位时，可控制停止曝气并进行上清液澄清，随后由电磁阀岛中电磁阀控制消毒器进口阀开启，上清液流入消毒器，当处于高液位时，关闭消毒器进口阀，对污水进行加热，由电磁阀岛中电磁阀控制开启防冻排空阀，将消毒后污水排放，当液位处于低液位时，关闭防冻排放阀；若设备停运长期不运行，可将一次处理室、二次处理室及消毒器相连接的的防冻排空阀打开，将装置中的污水排空。