CN112408696A - 公厕污水零排放处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体公开了一种公厕污水零排放处理方法，其步骤包括S10：公厕污水流经粗格栅进行初筛，经过初筛的公厕污水进入废水调节池；S20：废水调节池内的公厕污水进入气浮池进行气浮工艺处理；S30：自气浮池流出的公厕污水进入A/O池，运用缺氧好氧活性污泥法工艺对公厕污水进行生化处理；S40：自A/O池流出的公厕污水进入MBR处理系统进行过滤处理；S50：将MBR产水箱中的原水接入电渗析装置，进行电渗析循环脱盐处理，原水经过电渗析循环脱盐处理后形成中水，中水返回公厕进行作为冲洗水循环再利用，电渗析循环脱盐处理后形成的浓缩液进入晾晒池制盐，从而实现了公厕污水零排放并循环再利用处理。

Description

公厕污水零排放处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种公厕污水零排放处理方法。
背景技术
近年来，随着国民经济的快速发展，越来越多的国人选择出门旅游。我国国内旅游、入境旅游、出境旅游市场规模均居世界前列，已经迈入旅游大国行列。厕所是旅游必不可少的基本设施，也是文明的重要窗口，是一个国家和地区文明程度的重要体现。
作为年接待游客超过37亿人次的旅游大国，厕所无论如何都不是一件小事。要真正让广大游客游得放心、游得舒心、游得开心，在旅游过程中发现美、享受美、传播美，首先就要解决厕所问题。要将旅游业培育成为让人民群众更加满意的现代服务业，要把我国真正建成世界旅游强国，就必须从厕所这类基础的事情抓起。
由于国内水资源的匮乏，并且水污染越来越严重，使得污水处理系统得到广泛应用。而对于处理不同的污水所使用的污水处理系统也不相同。所以需要根据各种污水的特点设计相应的污水处理系统。目前，现有的污水处理系统对于公厕污水的处理效果差，难以达到排放标准。
冲厕污水作为生活污水的主要组成部分已越来越受到人们的重视。传统的水冲式厕所几乎都是利用清洁水，每次用水6～10L，实际是用98％的水稀释了2％的粪便，换句话说，就是2％的粪便污染了98％的水。冲厕污水如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。
目前国内外常见公厕污水处理工艺主要有厌氧处理、好氧处理、化学法、高温高压处理法(湿式氧化法)。经过多年建设，我国旅游公共服务设施有很大改观，但与游客要求和国际旅游标准还有很大差距。旅游厕所问题还很突出。厕所废水的处理依然采用传统工艺，占地大，味道臭。
因此，只有突破传统冲水式厕所的局限性，开发循环水冲洗生态厕所，实现冲厕污水的源头治理和资源化，才能满足人们生活水平日益提高和经济发展的需求。想要实现此种零排放概念水资源的循环利用，就需要解决废水处理过程中无限循环富集的盐份无法去除的问题，富集的盐分不去除，会致使污水生化处理的效果越来越差，最终回用水依然难以达到标准。所以解决盐分在公厕污水处理中的富集，即去除生化处理出水中的盐分，是一个至关重要的问题。
目前含盐水脱盐的主要工艺除电渗析(ED)技术外还有有反渗透(RO)技术、牒管式反渗透技术(DTRO)、与正渗透(FO)等。
反渗透(RO)技术是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。而反渗透最大的问题在于后期的运行中容易出现各种无机物、有机物污堵和结垢的问题，过滤器和膜分离浓缩反洗和化学清洗频繁。需要加入大量的酸或阻垢剂等药品，药剂使用量大，后期人工运行维护繁琐，运行成本高，且最终浓缩倍率不高，回收率低。
牒管式反渗透技术(DTRO)是在传统反渗透技术基础上研发出的一种新的反渗透脱盐技术，虽然提高了传统反渗透的回收率。和传统的反渗透技术一样，容易出现各种无机物、有机物污堵和结垢的问题，经常反洗的繁琐操作，清洗非常困难，造成设备维护成本高。
正渗透(FO)技术是水从较高水化学势(或较低渗透压)侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)—侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液(Feed solution)，另一种为具有较高渗透压的驱动溶液(Draw solution)，正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。正渗透是近些年开发出的一种新技术，尚未有成熟的应用案例，在正渗透技术中所必须的汲取液价格昂贵，后期的运维成本高，且正渗透技术复杂，对操作人员素质要求较高。正渗透作为一种新兴技术，尚不成熟，在正渗透过程中浓差极化现象严重，目前正渗透的通量较低，且正渗透膜的抗污染能力较弱。汲取液昂贵，后期的运维成本也较高。
现有的脱盐技术中反渗透(RO)与牒管式反渗透技术(DTRO)都拥有相似的缺点与问题，它们在后期运行中容易出现各种无机物、有机物污堵和结垢的问题，过滤器和膜分离浓缩反洗和化学清洗频繁，需要加入大量的酸或阻垢剂等药品，药剂使用量大。后期人工运行维护繁琐，运行成本高。且最终浓缩倍率不高，回收率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何解决公厕污水处理后零排放并循环利用。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种公厕污水零排放处理方法，至少包括以下步骤：
S10：公厕污水流经粗格栅进行初筛，被粗格栅截留的悬浮物进入渣斗，经过初筛的公厕污水进入废水调节池；
S20：使废水调节池内的公厕污水进入气浮池进行气浮工艺处理，气浮工艺产生的污泥进入渣斗，经过气浮处理的公厕污水自气浮池流出；
S30：自气浮池流出的公厕污水进入A/O池，运用缺氧好氧活性污泥法工艺对公厕污水进行生化处理，A/O池中产生的污泥进入渣斗，经过生化处理的公厕污水从A/O池流出；
S40：自A/O池流出的公厕污水进入MBR处理系统进行过滤处理，MBR处理系统中产生的污泥进入渣斗，经过过滤处理的公厕污水进入MBR产水箱；
S50：将MBR产水箱中的原水接入电渗析装置，进行电渗析循环脱盐处理，原水经过电渗析循环脱盐处理后形成中水，中水返回公厕进行作为冲洗水循环再利用，电渗析循环脱盐处理后形成的浓缩液进入晾晒池制盐。
一种优选的实施例，所述步骤S50中所使用的电渗析装置至少包括：
电渗析膜堆，所述MBR产水箱中的原水进入所述电渗析膜堆经过处理后回流至MBR产水箱，原水在所述MBR产水箱与所述电渗析膜堆之间形成第一循环过程；
浓缩液水箱，所述电渗析膜堆设置有浓缩液进水口和浓缩液出水口，所述浓缩液水箱设置有与所述浓缩液进水口连通的浓缩液出液口和与所述浓缩液出水口连通的浓缩液进液口，浓缩液在所述浓缩液水箱与电渗析膜堆之间形成第二循环过程；
极液水箱，所述电渗析膜堆设置有极液进水口以及极液出水口，所述极液水箱设置有与所述极液进水口连通的极液出液口以及与所述极液出水口连通的极液进液口，极液在所述极液水箱与电渗析膜堆之间形成第三循环过程。
一种优选的实施例，所述MBR产水箱与电渗析膜堆之间设置有精密过滤器，所述MBR产水箱中的原水通过精密过滤器后进入所述电渗析膜堆。
一种优选的实施例，所述浓缩液水箱设置有低液位监测装置、高液位监测装置以及超高液位监测装置。
一种优选的实施例，所述电渗析膜堆与MBR产水箱之间的管道设置有流量监测装置。
一种优选的实施例，所述极液水箱内的阴阳极液采用质量浓度为3％浓度的硝酸钠溶液。
一种优选的实施例，设置公厕污水在废水调节池中的停留时间为5～8h。
一种优选的实施例，所述渣斗中储存的污泥堆肥处理。
本实施例的公厕污水零排放处理方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)公厕污水依次经过预处理单元、生化处理单元、过滤单元以及除盐单元后，形成的中水可作为冲洗用水再次循环利用，形成的污泥用于堆肥，形成的浓缩液进行晒干制盐，从而实现了公厕污水零排放并循环再利用处理。
(2)在公厕污水处理工艺中，所使用的各处理单元均为现有成熟的技术，将现有成熟的污水处理技术进行重新组合形成了新的处理工艺，实现了公厕污水的零排放并循环再利用处理。
(3)率先在公厕污水零排放处理工艺中采用电渗析技术去除公厕污水生化处理并再循环利用过程中的富集盐分，解决富集盐分造成降低生化处理的效果问题。
(4)电渗析脱盐浓缩过程为电场驱动，其进水要求相对较低,预处理过程简单，在保证进水条件下，膜使用寿命可达5年以上，同时可进行拆解离线清洗，使用寿命长。
(5)电渗析脱盐跟一般脱盐技术相比，可以避免或减少向废水中加酸或阻垢剂等药品，降低了后期的运行维护成本，是一种新颖的环境友好型水处理技术。
附图说明
图1为本实施例公厕污水零排放处理方法的工艺流程图；
图2为本实施例公厕污水零排放处理方法中所使用的小型电渗析装置的结构示意图；
图3为图2所示小型电渗析装置的A-A剖视结构示意图；
图4为为图2所示小型电渗析装置的B-B剖视结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例的一种公厕污水零排放处理方法，如图1所示的工艺流程图，其包括以下步骤：
S10：公厕污水流经粗格栅进行初筛，被粗格栅截留的悬浮物进入渣斗，经过初筛的公厕污水进入废水调节池。
该步骤S10中，携带屎尿的公厕污水经过收集汇总管路以重力自流的方式流经粗格栅。其中，公厕污水属于典型的粪便污水，其中含有较高的COD、N、P量和病原菌，而粪便中的有机物和营养物质浓度更高。根据化学分析，人粪中N、P、K的含量分别为1％、0.5％、0.37％，有机质含量为2％，有机质的主要成分是纤维素、半纤维素、蛋白质及其分解物，含水量为70～80％；人尿中N、P、K含量分别为0.5％、0.13％、0.19％，尿素的含量为1～2％，含水量为95％。
粗格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。粗格栅是由一组或多组相互平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
当然，粗格栅也可以用具有类似过滤阻隔效果的其他结构代替。被粗格栅拦截的粗大悬浮物及杂质(湿污泥1)进入渣斗，用于外送堆肥处理。
S20：使废水调节池内的公厕污水进入气浮池进行气浮工艺处理，气浮工艺产生的污泥进入渣斗，经过气浮处理的公厕污水自气浮池流出。
在该步骤S20中，公厕污水在污水调节池内停留一定的时间，例如5～8h，作为优选，本实施例中设置为停留6h。污水调节池起缓冲作用，用于缓冲储存不均匀的进水量，保证后续系统的进水水力负荷。
该步骤S20中，气浮工艺为现有污水处理的成熟工艺，气浮工艺是一项从水及废水中高效快速的分离固体颗粒的工艺方法。其工作原理是处理过的部分废水循环流入溶气罐，在加压空气状态下，空气过饱和溶解，然后在气浮池的入口处与加入絮凝剂的原水混合，由于压力减小，过饱和的空气释放出来，形成了微小气泡，迅速附着在悬浮物上，将它提升至气浮池的表面。从而形成了很容易去除的污泥浮层，较重的固体物质沉淀在池底，也被去除。
污泥浮层以及池底内的湿污泥2进入渣斗，外送堆肥处理。
S30：自气浮池溢流流出的公厕污水以重力自流的方式进入A/O池，运用缺氧好氧活性污泥法工艺对公厕污水进行生化处理，A/O池中产生的湿污泥3进入渣斗并外送堆肥处理，经过生化处理的公厕污水从A/O池流出。
该步骤S30中，A/O缺氧好氧活性污泥法工艺同样为现有污水生化处理的成熟工艺，该工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段的溶解氧DO不大于0.2mg/L，O段的溶解氧DO＝2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异养菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
S40：自A/O池溢流流出的公厕污水进入MBR处理系统进行过滤处理，MBR处理系统中产生的湿污泥4进入渣斗并外送堆肥处理，经过过滤处理的公厕污水进入MBR产水箱。
在该步骤S40中，膜生物反应器(Membrane Bioreactor MBR)是一种现有成熟污水处理工艺，其将高效膜分离技术与传统的活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它用膜组件代替传统活性污泥法中的二沉池，截留生物系统的大量微生物菌群，促使系统的微生物菌群数量和生物种类的聚增，提高了污水处理能力和效率，从而使系统出水水质和容积负荷都得到了大幅度的提高。
该MBR处理系统过滤处理后的污水通过提升泵进入MBR产水箱，MBR产水箱起到废水缓冲暂存的作用，MBR产水箱中的水有较多的盐分离子。该MBR产水箱种储存的原水浊度小于1NTU。
S50：将MBR产水箱中的原水接入电渗析装置，进行电渗析循环脱盐处理，原水经过电渗析循环脱盐处理后形成中水，中水通过提升泵返回公厕作为冲洗水循环再利用，电渗析循环脱盐处理后形成的浓缩液进入晾晒池制盐。
该步骤S50中使用的电渗析装置如图2-4所示，包括电渗析膜堆10、浓缩液水箱20、极液水箱30以及控制/电源柜40。
其中，MBR产水箱设置有原水进水通道、中水出水通道、原水出水通道以及回流进水通道。
本实施例中，其中电渗析膜堆10中设置交错排列的阴、阳离子交换膜，膜片中间设置隔板，从而行成数十个腔室。阴离子交换膜只允许阴离子通过而截留阳离子，阳离子交换膜只允许阳离子通过而截留阴离子。由于电渗析膜堆属于现有技术，对其具体结构在本实施例中不做详细说明。
本实施例中，浓缩液水箱20中在初始状态补充适量原水作为初始的浓缩液。极液水箱30中配置有质量浓度为3％浓度的硝酸钠溶液作为阴阳同用极液。
本实施例，电渗析膜堆10设置有与所述MBR产水箱的原水出水通道连通的循环进水口以及与所述MBR产水箱的回流进水通道连通的循环出水口。在通过控制/电源柜40启动系统后，脱盐液循环泵61将MBR产水箱中的原水自原水出水通道提升至循环进水口，电渗析膜堆循环出水自循环出水口回流至MBR产水箱，如此在电渗析膜堆10与MBR产水箱之间形成第一循环过程。
作为优选，本实施例中，在电渗析膜堆10的循环进水口与MBR产水箱的原水出水通道之间设置了精密过滤器50，原水首先通过精密过滤器50再进入电渗析膜堆10。
本实施例中，电渗析膜堆10还设置有浓缩液进水口和浓缩液出水口，相应的，所述浓缩液水箱20设置有与所述浓缩液进水口连通的浓缩液出液口和与所述浓缩液出水口连通的浓缩液进液口。浓缩液循环泵62将浓缩液水箱20中的浓缩液自浓缩液出液口提升至电渗析膜堆10的浓缩液进水口，电渗析膜堆10的浓缩液出液自浓缩液出水口回流至浓缩液水箱20，如此在电渗析膜堆10与浓缩液水箱20之间形成第二循环过程。
本实施例中，电渗析膜堆10还设置有极液进水口以及极液出水口，相应的，所述极液水箱30设置有与所述极液进水口连通的极液出液口以及与所述极液出水口连通的极液进液口。极液循环泵63将极液自极液水箱30的极液出液口提升至电渗析膜堆10的极液进水口，电渗析膜堆10的极液出液自极液出水口回流至极液水箱30的极液进液口，如此在电渗析膜堆10与极液水箱30之间形成第三循环过程。
本实施例中，控制/电源柜40的直流电源输出并接入电渗析膜堆10后，第一循环过程中脱盐液中的阴、阳盐分离子，在直流电源的作用下，分别向第二循环过程中的浓缩液侧迁移。在反复循环处理的过程中，使原水中的盐分得以去除，经过除盐处理的中水即可循环作为厕所的冲用洗水循环再利用。
本实施例中，所述浓缩液水箱20还设置有浓缩液外排口，所述浓缩液外排口处设置有浓缩液外排泵64。
本实施例中，所述浓缩液水箱20设置有低液位监测装置、高液位监测装置以及超高液位监测装置。作为优选，本实施例中，液位监测装置采用液位开关。当高液位监测装置监测到浓缩液水箱20中的浓缩液上升至高液位时，浓缩液外排泵64启动开始外排浓缩液，浓缩液外排至浓盐水晾晒池，蒸干制盐。当低液位监测装置监测到浓缩液液位降低至低液位时，浓缩液外排泵64停止。若超高液位监测装置监测到浓缩液液位持续上涨至超高液位时，小型电渗析装置显示超高液位并报警整体停机。
本实施例中，所述电渗析膜堆与MBR产水箱之间的管道设置有流量监测装置。作为优选，该流量监测装置采用面积式流量计并配套磁力流量开关，在循环除盐过程中，当面积式流量计浮子达不到设定流量时，电渗析装置显示脱盐液循环流量低并报警整体停机。
本实施例的公厕污水零排放处理方法，拟应用于某地公厕零排放处理工程，其中电渗析装置的详细配置如下：
1)电渗析撬装型号：JRDCH-0-20型电渗析撬装装置
电渗析膜堆型号：CH-0型
嵌入膜对数：20对
阴离子交换膜：AMV(标准均相膜)
阳离子交换膜：CMV(标准均相膜)
膜片尺寸：160mm×280mm
单片膜有效面积：0.021m2
总有效面积：0.84m2
阳极板材质：镀铱钛板
阴极板材质：SUS316
整流器：DC30V×10A
2)水泵规格
循环泵：3台，1m3/h，浓水循环、淡水循环、极水循环
外排泵：1台，1m3/h，浓水外送
3)水箱
容量：浓缩液水箱68L，极液水箱35L
材质：PP
4)撬装框架
尺寸：长1200mm×宽400mm×高1600mm
材质：304不锈钢
接口：原水进水管口DN15，脱盐液回水管口DN15，浓缩液外排管口DN15，系统放空管口DN15。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S10：公厕污水流经粗格栅进行初筛，被粗格栅截留的悬浮物进入渣斗，经过初筛的公厕污水进入废水调节池；
S20：使废水调节池内的公厕污水进入气浮池进行气浮工艺处理，气浮工艺产生的污泥进入渣斗，经过气浮处理的公厕污水自气浮池流出；
S30：自气浮池流出的公厕污水进入A/O池，运用缺氧好氧活性污泥法工艺对公厕污水进行生化处理，A/O池中产生的污泥进入渣斗，经过生化处理的公厕污水从A/O池流出；
S40：自A/O池流出的公厕污水进入MBR处理系统进行过滤处理，MBR处理系统中产生的污泥进入渣斗，经过过滤处理的公厕污水进入MBR产水箱；
S50：将MBR产水箱中的原水接入电渗析装置，进行电渗析循环脱盐处理，原水经过电渗析循环脱盐处理后形成中水，中水返回公厕进行作为冲洗水循环再利用，电渗析循环脱盐处理后形成的浓缩液进入晾晒池制盐。
2.按照权利要求1所述的种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，所述步骤S50中所使用的电渗析装置至少包括：
电渗析膜堆，所述MBR产水箱中的原水进入所述电渗析膜堆经过处理后回流至MBR产水箱，原水在所述MBR产水箱与所述电渗析膜堆之间形成第一循环过程；
浓缩液水箱，所述电渗析膜堆设置有浓缩液进水口和浓缩液出水口，所述浓缩液水箱设置有与所述浓缩液进水口连通的浓缩液出液口和与所述浓缩液出水口连通的浓缩液进液口，浓缩液在所述浓缩液水箱与电渗析膜堆之间形成第二循环过程；
极液水箱，所述电渗析膜堆设置有极液进水口以及极液出水口，所述极液水箱设置有与所述极液进水口连通的极液出液口以及与所述极液出水口连通的极液进液口，极液在所述极液水箱与电渗析膜堆之间形成第三循环过程。
3.按照权利要求2所述的种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，所述MBR产水箱与电渗析膜堆之间设置有精密过滤器，所述MBR产水箱中的原水通过精密过滤器后进入所述电渗析膜堆。
4.按照权利要求2所述的种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，所述浓缩液水箱设置有低液位监测装置、高液位监测装置以及超高液位监测装置。
5.按照权利要求2所述的种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，所述电渗析膜堆与MBR产水箱之间的管道设置有流量监测装置。
6.按照权利要求2所述的种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，所述极液水箱内的阴阳极液采用质量浓度为3％浓度的硝酸钠溶液。
7.按照权利要求1-6任一项所述的种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，设置公厕污水在废水调节池中的停留时间为5～8h。
8.按照权利要求1-6任一项所述的种公厕污水零排放处理方法，其特征在于，所述渣斗中储存的污泥堆肥处理。
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