CN105884099B - 一种用于营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水污染控制领域，特别涉及一种用于营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置，其特征是：由光催化处理单元、电催化处理单元、静沉分离单元、产能单元、储能单元五部分组成，光催化处理单元执行杀菌和预氧化处理，电催化处理单元执行深度氧化，静沉分离单元对颗粒物和电聚合产物等固相物静沉分离，太阳能电池板可提供电催化和自吸泵的电能，多余能量储存于储能单元中的蓄电池组中。该装置结构紧凑，自持力强，能耗低，便于转移，可用于小区、加油站、驻地等设施的沐浴废水处理，特别适用于供电条件和给排水条件不佳，常驻人员较少的野外营地沐浴废水的处理和回收。
Description
技术领域
本发明属污水处理技术领域，具体涉及一种用于营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置。
背景技术
淋浴废水是一种较清洁的废水，这种废水不同于城市的生活污水，其中BOD、COD含量较低，几乎不含重金属，盐的浓度较低，主要污染物质可能包括：阴离子表面活性剂、浊度、悬浮颗粒物、氨氮和细菌总数等。淋浴废水具有用量大、时效性强、地域分布不均、与人群关系密切等特点。按照《城市污水再利用城市杂用水水质标准》(GBT18920-2002)，此类废水应进行适当处理，达到COD小于50mg/L，BOD小于50/mg L，LAS小于1.0mg/L，色度低于30度，浊度低于5NTU的标准。
目前城市中的淋浴废水通常与生活污水一起汇入市政污水官网统一处理。然而在远离城市的生活区和营地，如偏远小区、校园、船和海运平台、岛屿、研究基地、军事驻地、农业或工业作业点等，其生活区的淋浴废水无法汇入城市污水处理系统。这些淋浴废水的随意排放，不但污染了周围环境，还会影响附近的生态平衡，因此被广泛关注，并开发相应技术对其进行处理。
Leffler等设计了一种使用空气和电产生反应性气态氧和氮离子活性基团用于处理淋浴废水的方法；Mehl等发明了一种以电絮凝、自旋磁性介质过滤器、紫外杀菌和絮凝沉淀来进行废水处理的系统。这两种方法基于高级氧化和紫外杀菌技术，可实现淋浴废水的深度净化，但所需配套设施复杂，安置条件不易满足。专利(ZL201610062841.4)公开了一种将加热后的淋浴废水通过反渗透膜，再次过滤去除溶于水的杂质，灭菌消毒的方法，然而反渗透膜技术的产水率较低，无法实现废水的完整回用；专利ZL201210101912.9，公开了一种智能型浴室废水循环利用系统，通过在浴室铺设U型管道，淋浴区的出水口连接U型管道，U型管道的出口接下水管到楼下的水箱中供楼下马桶用水，这种方法只是对淋浴废水进行降级使用，并未实现废水的可持续性循环利用。文献《生物膜法对淋浴废水中表面活性剂和氮氮去除效果试验研究》提出了一种以生物膜接触氧化技术完整处理淋浴废水的方法，然而，该方法是基于生化水处理技术实现的，而生化反应水力停留时间长，装置预热期长，设备占地面积大，并不适合作为野外营地的废水处理。
此外，目前开发的多种淋浴废水的处理装置较少考虑野外营地的实际条件，比如供电供水困难，营地经常迁移、处理水量不稳定连续等。随着我国技术输出的增加，野外营地数量逐渐增多，生活污水产生量大幅增加，对所在国家地区的环境污染造成了较大的负担，为减少环境污染，提高我野外营地的形象，有必要开发新的水处理设备以有效处理野外营地生活污水。
发明内容
本发明是鉴于现有技术中存在的上述问题而做出的，本发明的目的在于提供一种用于营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置。
为了实现上述目的，本发明涉及一种用于营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置，其特征为：该装置由光催化处理单元、电催化处理单元、静沉分离单元、供电单元四部分组成，光催化处理单元包括石英罩板、光催化活性膜、光催化折流挡板；电催化处理单元包括电催化阳极板、电催化阴极板、电催化折流挡板；静沉分离单元包括静沉池和沉淀斜管；供电单元包括太阳能电池和蓄电池组。
光催化单元为一扁平透明箱体，位于装置最外侧，太阳能电池板之下，与水平面成60度角，可以接受石英罩板透过的太阳光进行光催化水处理操作；电催化单元置于光催化单元之后，光催化膜下，为一扁平密封箱体，两侧放置电催化阳极板和电催化阴极板，两块极板分别于蓄电池组的正极和负极连接，执行电催化操作；光催化和电催化单元内均设有折流挡板，以延长废水的停留时间；静沉分离单元置于电催化单元之后，可接受电催化单元溢流而来的处理后废水，并在底部的沉淀斜管中沉降分理出悬浮颗粒物；供电单元位于装置顶部，太阳能电池板与石英罩板平行，为整个系统供电，多余电能则储藏于蓄电池组中。
沐浴废水首先经格栅去除毛发、大颗粒悬浮物，进入砂滤去除细微颗粒悬浮物和少量浮沫后，由自吸泵注入带石英罩板、光催化活性膜和折流挡板的光催化处理单元顶端，在太阳光照射下，光催化活性膜可激发产生羟基自由基、单线态氧、超氧离子等氧化性自由基，杀灭水中微生物(消除90％以上微生物)并对水中的有机污染物进行预氧化处理(削减COD30～40％，BOD 60～80％)，初步处理后的废水自底部溢流至带有电催化阳极板、电催化阴极板和折流挡板的电催化处理单元，在电催化处理单元中，阴阳两极在电场作用下，分别产生还原性和氧化性自由基，高效分解水中的难降解有机污染物(削减剩余COD和BOD)，自电催化处理单元顶端溢出并汇入到带静沉池和沉淀斜管的静沉分离单元，颗粒物和电聚合产物等固相物静沉分离，上清液自静沉系统抽出，一部分排出系统，一部分回流至自吸泵入口，循环处理以延长废水停留时间，提高处理效率；自吸泵用电和电催化处理单元消耗的电能有产能单元中的太阳能电池板提供，多余能量储存于储能单元中的蓄电池组中，以便于该装置在夜间和低日照气象条件下连续运行。
本发明的有益效果如下：
1、该装置具有较高的自持力，太阳能发电系统可持续供给500W以上的电能，维持整套装置的稳定运行；
2、该装置具有稳定的处理效率，采取格栅、砂滤、斜管沉淀曝气、光催化、电催化连用的运行方式，可高效去除水中的悬浮颗粒物、氨氮、COD等污染物；
3、该装置具有较强的杀菌能力，考虑到驻地卫生条件较差，以光催化+电催化协同处理，可对水中的细菌、霉菌、病毒、隐孢子虫等有害微生物起到较强的杀灭作用；
4、该装置具有维护需求较低，无需药剂添加，考虑到营地驻地一般经济条件较差，因此在本方案中并未考虑需要大量药剂投加的混凝、加氯、生化法。光催化膜材料和电催化膜材料可连续使用10年以上，太阳能电池板寿命可达15～20年，除需要定期清洗沉渣外，不需要专人维护。
5、设备轻巧，便于运输，整套装置折叠状态占地面积极小，整体重量不超过50公斤，便于集装箱托运，货运，并可人力或畜力托运。
6、该装置启动灵活，无需预热，无需专业人员维护，与传统的生化反应不同，整套装置不需接种并驯化微生物或定期调整药剂配方，即开即停，连续运行。
7、该装置具有额外的电能储备，太阳能发电系统可以作为额外的驻地电能储备系统。
附图说明
为更清楚地说明本发明的具体实施方式，下面对具体实施方式部分的描述中使用到的附图作简单说明。
图1为营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置示意图，其中，附图标记说明如下：1、进水管；2、自吸泵；3、石英罩板；4、光催化折流挡板；5、光催化活性膜；6、电催化阳极板；7、电催化阴极板；8、电催化折流挡板；9、溢流管；10、静沉池；11、沉淀斜管；12、出水管；13、回流管；14、太阳能电池板；15、蓄电池组。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体的实施方式进行详细描述。
如图1所示，一种用于营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置，其特征在于：该装置由光催化处理单元、电催化处理单元、静沉分离单元、供电单元四部分组成，光催化处理单元包括石英罩板(3)、光催化活性膜(5)、光催化折流挡板(4)；电催化处理单元包括电催化阳极板(6)、电催化阴极板(7)、电催化折流挡板(8)；静沉分离单元包括静沉池(10)和沉淀斜管(11)；供电单元包括太阳能电池板(14)和蓄电池组(15)，其余部件，包括进水管(1)、自吸泵(2)、溢流管(9)、出水管(12)回流管(14)则起到连续输送废水的作用。
光催化单元为一斜置扁平透明箱体，位于装置最外侧，太阳能电池板(14)之下，与水平面成60度角，可以接受石英罩板(3)透过的太阳光进行光催化水处理操作；电催化单元置于光催化单元之后，光催化活性膜(5)下，为一斜置扁平密封箱体，两侧放置电催化阳极板(6)和电催化阴极板(7)，两块极板分别与蓄电池组(15)的正极和负极连接，执行电催化操作；光催化和电催化单元内均设有折流挡板(4)(8)，以延长废水的停留时间；静沉分离单元置于电催化单元之后，可接受电催化单元溢流而来的处理后废水，并在底部的沉淀斜管(11)中沉降分离出悬浮颗粒物；供电单元位于装置顶部，太阳能电池板(14)与石英罩板(3)平行，为整个系统供电，多余电能则储藏于蓄电池组(15)中。
以该装置处理沐浴废水，沐浴废水首先经格栅去除毛发、大颗粒悬浮物，进入砂滤去除细微颗粒悬浮物和少量浮沫后，由经进水管(1)由自吸泵(2)注入带石英罩板(3)、光催化折流挡板(4)和光催化活性膜(5)的光催化处理单元顶端对水中的有机污染物进行预氧化处理，初步处理后的废水自光催化处理单元底部溢流至带有电催化阳极板(6)、电催化阴极板(7)和电催化折流挡板(8)的电催化处理单元，削减剩余COD和BOD，而后自电催化处理单元顶端经溢流管(9)溢出，并汇入到带静沉池(10)和沉淀斜管(11)的静沉分离单元，颗粒物和电聚合产物等固相物静沉分离后，上清液自静沉单元中部抽出，一部分经出水管(12)排出系统，一部分自回流管(13)回流至自吸泵(2)入口以延长废水停留时间；自吸泵(2)用电和电催化处理单元消耗的电能由产能单元中的太阳能电池板(14)提供，多余能量储存于储能单元中的蓄电池组(15)中，以便于该装置在夜间和低日照气象条件下连续运行。
该装置适于处理BOD5在30～150mg/L，CODCr为50～250mg/L，SS为5～50mg/L，氨氮为0～15mg/L，PH为6～9，大肠菌群1.0×104个/L的废水。其中光催化活性膜(5)的活性组分是一种具有可见光吸收转化能力的铋镁复合氧化物，电催化阳极板(6)为形态稳定的钛基无定形氧化钛涂层极板，电催化阴极板(7)为镀铂钛板。
以上所述的具体实施方式仅用于具体说明本发明的精神，本发明的保护范围并不局限于此，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过变更、置换或变型的方式轻易做出其它的实施方式，这些其它的实施方式都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种用于营地沐浴废水处理及回用的便携式高级氧化装置，其特征在于：该装置由光催化处理单元、电催化处理单元、静沉分离单元、供电单元四部分组成，光催化处理单元包括石英罩板、光催化活性膜、光催化折流挡板；电催化处理单元包括电催化阳极板、电催化阴极板、电催化折流挡板；静沉分离单元包括静沉池和沉淀斜管；供电单元包括太阳能电池板和蓄电池组，光催化单元为一扁平透明箱体，位于装置最外侧，太阳能电池板之下，与水平面成60度角，可以接受石英罩板透过的太阳光进行光催化水处理操作；电催化单元置于光催化单元之后，光催化活性膜下，为一扁平密封箱体，两侧放置电催化阳极板和电催化阴极板，两块极板分别与蓄电池组的正极和负极连接，执行电催化操作；光催化和电催化单元内均设有折流挡板，以延长废水的停留时间；静沉分离单元置于电催化单元之后，可接受电催化单元溢流而来的处理后废水，并在底部的沉淀斜管中沉降分离出悬浮颗粒物；供电单元位于装置顶部，太阳能电池板与石英罩板平行，为整个系统供电，多余电能则储藏于蓄电池组中；
以该装置处理沐浴废水时，沐浴废水首先经格栅去除毛发、大颗粒悬浮物，进入砂滤去除细微颗粒悬浮物和少量浮沫后，经进水管由自吸泵注入光催化处理单元顶端对水中的有机污染物进行预氧化处理，初步处理后的废水自光催化处理单元底部溢流至电催化处理单元，削减剩余COD和BOD，而后自电催化处理单元顶端经溢流管溢出，并汇入到静沉分离单元，颗粒物和电聚合产物的固相物静沉分离后，上清液自静沉单元中部抽出，一部分经出水管排出系统，一部分自回流管回流至自吸泵入口，自吸泵用电和电催化处理单元消耗的电能由产能单元中的太阳能电池板提供，多余能量储存于储能单元中的蓄电池组中，以便于该装置在夜间和低日照气象条件下连续运行。
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