CN111592141A - 一种无排放自净式循环水冲厕所 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无排放自净式循环水冲厕所，属于污水处理技术领域。该厕所包括坐便器、洗手池、冲厕水循环处理系统、洗手水循环处理系和气体净化装置，冲厕水循环处理系统用于对坐便器内形成的冲厕污水进行循环处理，其包括通过管道依次连通的污水预处理室、污水再生室、分离纯化室、离子平衡装置、污泥消解装置和消毒池，洗手水循环系统用于对洗手池内形成的洗手污水进行循环处理，其包括通过管道依次连通的洗手水净化室、洗手水消毒室和洗手水储水室，气体净化装置用于对前端厕所内的空气和后端水循环处理系统中的尾气进行净化处理。本发明厕所高度节水，不仅能长期稳定地提供冲洗水和洗手水还可以解决冲厕污水循环使用过程中离子累积的问题。

Description

一种无排放自净式循环水冲厕所

技术领域

本发明涉及一种水冲厕所，具体涉及一种无排放自净式循环水冲厕所，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着人类文明的进步和居民生活水平的提高，广大城市和农村地区均对厕所具有重大的需求。其中水冲厕所因具有清洁方便和干净卫生等优点可大幅改善如厕环境，是目前较为重要的一种厕所形式。传统的水冲式厕所一般均是利用清洁水，每次用水6～10L，用98％的水稀释了2％的粪便，即2％的粪便污染了98％的水。冲厕污水若未经妥善处理不仅恶臭难闻，而且招致蝇虫大量滋生；粪便达不到无害化，极易导致肠道传染病及寄生虫病的传播。特别是农村地区，由此产生的生活污水是重要的处理难题。此外，我国多数地区处于缺水状态，这一现实问题严重束缚了传统水冲厕所的应用；一些特殊地区，如旅游风景区或高速服务区等，由于缺少投资极大的上下水道设施而限制了水冲厕所的建设；一些饮用水源保护区和自然保护区等环境敏感区对污染因子和生态影响因子有极高的要求，更加限制了传统水冲厕所的广泛应用。因此，急需突破传统冲水厕所的局限，开发一种集节约用水、免排放、无害化和资源化多种功能的新型水冲厕所。

公开号为CN110624312A的发明专利公开了一种环保节能型移动厕所用循环利用水装置，该装置可以实现粪便→废水→净水的循环利用，但是该装置未解决多余污泥的处置、离子积累影响生物活性等问题，且该装置仅存在冲厕水的循环使用，缺乏对洗手水的循环利用，限制了循环水冲厕所的推广和市场前景。公开号为CN110590053A的发明专利公开了一种厕所高效污水处理及循环利用系统，该系统可以将含粪尿的冲厕污水经生物处理单元和过滤塔装置过滤后用于冲厕，但是该系统在工作时需要首先对冲厕污水中的固体物质进行截留，循环处理一段时间后，截留在筛板上的固体物质会堵塞筛板影响系统的正常运行，不仅需要定期对筛板进行清理，操作麻烦，而且还需要对固体废弃物进行额外的处置，增加系统的运行维护成本。此外，粪尿中的盐分还会残留在系统中并经过循环不断累积，影响生物处理单元的正常运行，而且该系统也存在缺乏对洗手水的循环利用的问题。公开号为CN 209568516U的实用新型专利提供洗手水的同时，再将洗手污水用于冲厕后进入水循环处理系环，但该方式难以保证洗手污水满足《生活杂用水水质标准》(CJ/T 48—1999)中“厕所便器冲洗”的相关要求。并且，该洗手水处理方式也增加了用厕高峰阶段等特殊情况下的用水压力，且与污浊的冲厕水混合后恶化了洗手污水水质，增加了洗手污水处理成本和降低了洗手水的产水效率。此外，该专利仍未考虑离子累积问题，无法避免厕所系统长期运行后生物失活的缺陷，更未考虑污泥累积问题以及之后的存储和处理。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种无排放自净式循环水冲厕所，该厕所含有两套独立的冲厕污水处理系统和洗手水处理系统，将“轻污染”的洗手污水与“重污染”的冲厕污水分开处理，可以提高净水效率、降低运行成本，并长期稳定地提供冲洗水和洗手水；该厕所还可以解决冲厕污水循环使用过程中阴阳离子累积以及污泥积累的问题，保证生物处理单元长期稳定运行，该厕所在运行时全程无废水排放且能实现固体污泥废弃物的再利用，变废为宝。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种无排放自净式循环水冲厕所，包括前端厕所、后端水处理循环系统和气体净化装置；所述前端厕所包括坐便器和洗手池；所述后端水循环处理系统包括冲厕水循环处理系统和洗手水循环处理系；所述冲厕水循环处理系统用于对坐便器内形成的冲厕污水进行循环处理，冲厕水循环处理系统包括通过管道依次连通的生物处理单元、分离纯化室、离子平衡装置和消毒池，所述生物处理单元包括相连通的污水预处理室和污水再生室，污水预处理室对从坐便器流入的冲厕污水进行水解酸化，经污水预处理室处理后的冲厕污水进入污水再生室进行脱碳除氮，所述分离纯化室对经污水再生室处理后的冲厕污水进行固液分离和纯化，分离出的液体进入离子平衡装置进行阴阳离子的平衡处理，所述消毒池对经离子平衡装置处理后的冲厕污水进行臭氧消毒及存储；所述洗手水循环处理系统用于对洗手池内形成的洗手污水进行循环处理，洗手水循环系统包括通过管道依次连通的洗手水净化室、洗手水消毒室和洗手水储水室，洗手水净化室与洗手池下端相连通，洗手水净化室对从洗手池流入的洗手污水进行净化处理，经洗手水净化室处理后的洗手水进入洗手水消毒室，洗手水消毒室对洗手水进行臭氧消毒及脱色，经洗手水消毒室处理后的洗手水存储于洗手水储水室内，洗手水储水室与设于洗手池上的水龙头通过管道相连通；所述气体净化装置用于对前端厕所内的空气和后端水循环处理系统中的尾气进行净化处理。

作为优选方案，所述冲厕水循环处理系统还包括污泥消解存储室，污泥消解存储室用于消解并存储固液分离出的固体和生物处理单元产生的剩余活性污泥，以便于污泥中碳元素的再次利用和污泥的氮、磷资源化。

作为优选方案，所述冲厕水循环处理系统还包括高效粉碎装置，高效粉碎装置设于坐便器下端与污水预处理室之间的管道上。

作为优选方案，所述冲厕水循环处理系统还包括深度处理室，深度处理室采用MBR膜生物反应器，深度处理室设于分离纯化室与低负荷离子平衡装置之间的管道上。

作为优选方案，所述冲厕水循环处理系统还包括太阳能干化装置，太阳能干化装置通过管道与离子平衡装置相连通。作为优选方案，所述洗手水循环处理系统还包括雨水存储装置和液位监测装置，雨水存储装置通过雨水管道与洗手水净化室相连通，雨水管道上设有与控制系统电连接的洗手水补充阀门，液位监测装置与控制系统电连接，用于监测洗手水净化室内液面高度，当液位监测装置监测到洗手水净化室内液面低于设定高度时，液位监测装置将信号发送给控制系统，控制系统发出指令，控制洗手水补充阀门开启，雨水存储装置内的雨水流入洗手水净化室内以补充消耗的洗手水，当洗手水净化室内液面高于设定高度后洗手水补充阀门关闭，雨水存储装置内的雨水不再流入洗手水净化室。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

附图标记：

11.坐便器 12.洗手池 13.水龙头 21.高效粉碎装置 22.污水预处理室 23.污水再生室 24.分离纯化室 25.深度处理室 26.离子平衡装置 27.消毒池 28.太阳能干化装置 29.污泥消解存储室 31.洗手水净化室 32.洗手水消毒室 33.洗手水储水室 34.雨水存储装置 35.液位监测装置 36.洗手水补充阀门 40.气体净化装置

具体实施方式

结合图1，详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。

如图1所示，一种无排放自净式循环水冲厕所，包括前端厕所、后端水处理循环系统和气体净化装置40；

所述前端厕所包括坐便器11和洗手池12；

所述后端水循环处理系统包括冲厕水循环处理系统和洗手水循环处理系统；

所述冲厕水循环处理系统用于对坐便器11内形成的冲厕污水进行循环处理，冲厕水循环处理系统包括通过管道依次连通的高效粉碎装置21、生物处理单元、分离纯化室24、深度处理室25、离子平衡装置26、消毒池27，以及太阳能干化装置28、污泥消解存储室29，所述高效粉碎装置21用于对从坐便器11流入的冲厕污水进行粉碎，所述生物处理单元包括相连通的污水预处理室22和污水再生室23，经粉碎处理后的冲厕污水进入污水预处理室22进行水解酸化，经污水预处理室22处理后的冲厕污水进入污水再生室23进行脱碳除氮，其中，生物处理单元所产生的剩余活性污泥排入污泥消解存储室进行消解和存储；所述分离纯化室24对经污水再生室23处理后的冲厕污水进行固液分离和纯化，分离出的固体排入污泥消解存储室29进行消解和存储，分离出的液体进入深度处理室25，所述深度处理室25采用MBR膜生物反应器，经MBR膜生物反应器净化处理后的冲厕污水进入所述离子平衡装置26进行离子平衡处理，所述消毒池27对经离子平衡装置26处理后的冲厕污水进行臭氧消毒及存储，所述太阳能干化装置28通过管道与离子平衡装置26相连通，太阳能干化装置28对经离子平衡装置26后形成的浓盐水进行干化消纳；

所述洗手水循环处理系统用于对洗手池12内形成的洗手污水进行循环处理，洗手水循环系统包括通过管道依次连通的洗手水净化室31、洗手水消毒室32和洗手水储水室33，洗手水净化室31与洗手池12下端相连通，洗手水净化室31对从洗手池12流入的洗手污水进行净化处理，经洗手水净化室31处理后的洗手水进入洗手水消毒室32，洗手水消毒室32对洗手水进行臭氧消毒及脱色，经洗手水消毒室32处理后的洗手水存储于洗手水储水室33内，洗手水储水室33与设于洗手池12上的水龙头通过管道相连通；其中，为了保证洗手水的长期持续供给，所述洗手水循环处理系统还包括雨水存储装置34和液位监测装置35，雨水存储装置34通过雨水管道与洗手水净化室31相连通，雨水管道上设有与控制系统电连接的洗手水补充阀门36，液位监测装置35与控制系统(图中未示出)电连接，用于监测洗手水净化室31内液面高度，当液位监测装置35监测到洗手水净化室31内液面低于设定高度时，液位监测装置35将信号发送给控制系统，控制系统发出指令，控制洗手水补充阀门36开启，雨水存储装置34内的雨水流入洗手水净化室31内以补充消耗的洗手水，当洗手水净化室31内液面高于设定高度后洗手水补充阀门36关闭，雨水存储装置34内的雨水不再流入洗手水净化室31；

所述气体净化装置40用于对前端厕所内的空气和后端水循环处理系统中的尾气进行净化处理。

本发明厕所的运行过程如下：

当使用者使用完坐便器11后，消毒池27内的水流进入坐便器11内与坐便器11内的粪尿形成冲厕污水，在水流的水力及冲厕污水的重力作用下冲厕污水进入高效粉碎装置21中进行粉碎，经粉碎处理后的冲厕污水在提升泵的作用下进入污水预处理室22进行水解酸化，以提高冲厕污水的可生化降解性，经污水预处理室22处理后的污水流入污水再生室23，在微生物的作用下逐步脱碳除氮，以提高污水的生物稳定性，经污水再生室23处理后的冲厕污水进入分离纯化室24进行固液分离和纯化，生物处理单元所产生的剩余活性污泥和分离纯化室分离出的固体(污泥)排入污泥消解存储室29内进行臭氧消解并存储再利用，其中，污泥消解存储室29内经臭氧消解后的部分污泥可作为污水再生室23的碳源，剩余部分污泥可作为有机肥的优质原料，分离出的液体经MBR膜生物反应器净化2理后流入离子平衡装置26进行离子平衡处理，以削减和平衡冲厕污水中的离子浓度，经处理后的冲厕污水进入消毒池27进行臭氧消毒并存储以用于循环冲厕，形成的浓盐水在太阳能干化装置28的作用下干化获得无杂质的无机盐；

打开水龙头13，洗手水储水室33内的水流进入洗手池12内对人手冲洗后形成洗手污水，在泵的作用下，洗手污水先经洗手净化室进行净化处理，然后再流至洗手水消毒室32进行臭氧消毒和脱色，经洗手水消毒室32处理后的出水流入洗手水储水室33内进行储存，以用于循环洗手。

在厕所的运行过程中，前端厕所内的空气和后端水循环处理系统中产生的尾气均通过气体净化装置40净化处理后排放。

综上所述，本发明具有以下优点：

(1)本发明厕所根据冲厕污水和洗手水进水性质和出水水质指标的显著差别，设置有两套独立的污水处理系统(冲厕水循环处理系统和洗手水循环处理系统)，不仅可以提高净水效率、降低运行成本，还能长期稳定地提供冲洗水和洗手水。

(2)当采用含有生物处理单元的冲厕污水处理系统对含粪尿的冲厕污水进行循环处理时，粪尿中的盐分会残留在系统中并经过循环不断累积，影响生物处理单元的正常运行，本发明通过在冲厕污水处理系统中设置与生物处理单元相配合的离子平衡装置26，可以解决冲厕污水循环使用过程中盐分的累积，避免循环水中盐分对微生物的抑制作用，保证生物处理系统长期稳定运行。此外，通过设置与离子平衡装置26相配合的太阳能干化装置28，可对经离子平衡装置处理形成的浓盐水进行消纳，既可以避免高浓度盐水的排放，又可以减少电能消耗，也无需额外腔室持续收集和储存。

(3)本发明通过在生物处理单元前设置高效粉碎装置21，可使冲厕污水中的固体大颗粒被粉碎成均匀的小颗粒后再进行生物处理，不仅能提高生物处理效果还能够避免管道堵塞。

(4)本发明采用雨水存储装置34收集和存储初期径流弃流后的雨水，可以补充缓慢消耗的洗手水，保证洗手水的长期持续供给。

(5)本发明采用臭氧对净化后的洗手水进行处理，不仅可以起到杀菌消毒的作用，而且水中微量存在的臭氧可以免除洗手液等清洁剂的使用。

(6)本发明采用气体净化装置40对前端厕所内空气和后端水循环处理系统中的尾气进行处理，可以提高厕所内空气品质，且对周围环境无污染影响。

(7)本发明厕所可以变废为宝，经固液分离纯化后进入污泥消解存储室29的污泥废弃物经臭氧消解后可作为生物处理单元(污水再生室23)的碳源或作为有机肥的优质原料，可实现污泥中碳元素的再次利用和污泥的氮磷资源化利用。

(8)本发明厕所高度节水，全程无废水排放，只需启动时一次性补水可长年循环使用，节水率90％，可广泛使用于缺水干旱区、高速服务区、环境敏感区、乡村旅游区等特殊地区。

(9)本发明正常使用无需特别维护，运行维护成本低；且本发明还可配备实时水质指标监测装置和水位报警装置并连接GPS通信模块，实现远程掌握系统运行情况。

(10)本发明厕所高度集成，可实现模块化制作，方便安装和拆解，便于运输工具运输。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无排放自净式循环水冲厕所，其特征在于，包括前端厕所、后端水处理循环系统和气体净化装置；所述前端厕所包括坐便器和洗手池；所述后端水循环处理系统包括冲厕水循环处理系统和洗手水循环处理系；所述冲厕水循环处理系统包括通过管道依次连通的生物处理单元、分离纯化室、离子平衡装置和消毒池，所述生物处理单元包括相连通的污水预处理室和污水再生室，污水预处理室对从坐便器流入的冲厕污水进行水解酸化，经污水预处理室处理后的冲厕污水进入污水再生室进行脱碳除氮，所述分离纯化室对经污水再生室处理后的冲厕污水进行固液分离和纯化，分离出的液体进入离子平衡装置进行离子平衡处理，所述消毒池对经离子平衡装置处理后的冲厕污水进行臭氧消毒及存储；所述洗手水循环处理系统用于对洗手池内形成的洗手污水进行循环处理，洗手水循环系统包括通过管道依次连通的洗手水净化室、洗手水消毒室和洗手水储水室，洗手水净化室与洗手池下端相连通，洗手水净化室对从洗手池流入的洗手污水进行净化处理，经洗手水净化室处理后的洗手水进入洗手水消毒室，洗手水消毒室对洗手水进行臭氧消毒及脱色，经洗手水消毒室处理后的洗手水存储于洗手水储水室内，洗手水储水室与设于洗手池上的水龙头通过管道相连通；所述气体净化装置用于对前端厕所内的空气和后端水循环处理系统中的尾气进行净化处理。

2.如权利要求1所述的循环水冲厕所，其特征在于，所述冲厕水循环处理系统还包括污泥消解存储室，污泥消解存储室用于消解并存储固液分离出的固体和生物处理单元产生的剩余活性污泥。

3.如权利要求1所述的循环水冲厕所，其特征在于，所述冲厕水循环处理系统还包括高效粉碎装置，高效粉碎装置设于坐便器下端与污水预处理室之间的管道上。

4.如权利要求1所述的循环水冲厕所，其特征在于，所述冲厕水循环处理系统还包括深度处理室，深度处理室采用MBR膜生物反应器，深度处理室设于分离纯化室与离子平衡装置之间的管道上。

5.如权利要求1所述的循环水冲厕所，其特征在于，所述冲厕水循环处理系统还包括太阳能干化装置，太阳能干化装置通过管道与离子平衡装置相连通。

6.如权利要求1所述的循环水冲厕所，其特征在于，所述洗手水循环处理系统还包括雨水存储装置和液位监测装置，雨水存储装置通过雨水管道与洗手水净化室相连通，雨水管道上设有与控制系统电连接的洗手水补充阀门，液位监测装置与控制系统电连接，用于监测洗手水净化室内液面高度，当液位监测装置监测到洗手水净化室内液面低于设定高度时，液位监测装置将信号发送给控制系统，控制系统发出指令，控制洗手水补充阀门开启，雨水存储装置内的雨水流入洗手水净化室内以补充消耗的洗手水，当洗手水净化室内液面高于设定高度后洗手水补充阀门关闭，雨水存储装置内的雨水不再流入洗手水净化室。

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