CN1422812A - 污水处理及中水制备装置 - Google Patents

Abstract

一种污水处理及中水制备装置,涉及污水处理和中水制备技术。它能够对污水进行多方式、多级次分离处理,污物和多余水自行排放,对系统进行自动清洗,中水传输方便,可以自动补水,而且污水净化效果好,污水及中水传输距离短,制水量可自行调节。它由污水处理单元、贮水及输水单元和控制装置等构成。其中,污水处理单元是一只具有多个分隔空间并在不同高度依次连通的容器,且在容器上设有污水进口、溢水口、阻水板、过滤器、排污阀以及中水出口。可以用于家庭、楼宇、社区以及宾馆、饭店等场所的污水处理及制备中水,用来冲厕、浇花、洗车及公共环境的景观用水等,从而可以节约大量可饮用水。干旱及缺水的地区推广、使用该装置,具有重大的社会和经济效益。

Description

污水处理及中水制备装置

一、技术领域：本发明涉及一种水资源的综合利用技术，特别是一种污水处理及中水制备装置。

二、背景技术：在人们的生活中，每天都要消耗大量的水。然而，其中用于饮用的水却是很有限的，绝大部分则消耗在清洗用途上。由于没有经济的处理手段，无论这些清洗水的脏污程度如何，都只能直接排放到下水通道，得不到利用。同时，在一些对水的洁净度要求不高的场合又由于没有经济水源，只能使用宝贵的可饮用水，造成极大的水资源浪费。

面对世界性淡水资源的日益紧缺，社会各界都在大力倡导节约用水。对污水进行净化处理，综合开发中水资源则是一种积极、有效的节水方法。经过净化的中水用于冲厕、浇花、洗车、公共场所的景观用水以及其他更加广泛的用途，可以节约大量的淡水资源。

但是，目前常见的污水处理和中水制备的方法大多是建造大型污水处理厂或污水处理装置，而没有适用于社区、楼宇乃至家庭的污水处理设备。这些设施需要对污水进行完全的除污、净化处理，因而存在污水和中水传输量大、污水成分复杂、浊度高、处理工序复杂、场区占地面积大、生产成本高等诸多问题。并且，由于社会还没有形成规模的中水传输系统，中水输送非常困难，使其不能得到充分利用。如果建设这样的传输系统，需要巨大的前期投资和运行费用；

而ZL 95221918.2公开的一种用于家庭的简易污水处理设备——《废水替代净水冲厕的自控装置》，只是将生活废水进行简单的过滤，存入贮水容器，再通过活动开关控制的水泵将废水输送到便器冲水箱，用于冲洗便厕。这种装置尽管比较简单，易于实现，但存在如下问题：

1.被处理水未经过较彻底的除污处理，水质低下；

2.长时间存放会导致有机物变质、腐败，产生臭味；

3.视觉效果差，使用者易产生不良感觉；

4.滤出污物未提出处理方案(推想为人工清除)，用户使用麻烦；

5.蓄水不足时，会出现无冲洗水情况，影响用户正常使用；

6.不利于规模化生产，生产成本高。

三、发明内容：

发明目的：本发明旨在设计一种污水处理及中水制备装置。它能够对被收集污水进行漂浮、沉淀、过滤等多方式、多级次的分离处理，污物和多余水能够自行排放，中水用管路传输且可自动补水，而且具有净化程度高、污水及净化水传输距离短、制水量可以根据使用量的大小自行调节、设备结构及工艺流程简单、便于规模化生产、性能价格比高等特点。

本发明的污水处理及中水制备装置包括污水处理单元、贮水及输水单元和控制装置。如图1所示。

污水处理单元是一只具有多个功能分隔空间并在不同高度相互连通的容器，且在容器上设有污水进口、溢水口、阻水板、过滤器、排污阀以及中水出口。

容器用隔板分为多个空间：壁板A与隔板B之间为第一空间；隔板B与隔板C之间为第二空间；隔板C与隔板D之间为第三空间；隔板D与壁板E之间为第四空间。

各壁板和隔板根据各空间的功能设置了不同高度的开口。其中，隔板B下部设有开口，连通第一和第二空间，且在下部连通空间可以设置网状隔栅；其上部也可以设有开口；隔板C中部设有开口，在开口处设有阻水板；隔板D上部设有开口；第四空间设有中水出口。

污水进口设在第一空间，与用水器具的排水口连接。在其前端可以设有粗过滤器和水泵。

溢水口设在第一空间上部或第一与第二空间连通部位上部，通过管路与排污管路连接。可以在壁板A上部设置溢水口，在容器外部用管路与排污管路连通；也可以在上述空间内部设置排水管，上端口设在上述空间上部相应位置，下端口由容器底部开孔穿出，与排污管路连接。

过滤器设在第三空间，隔板C与隔板D的开口之间。它可以是平板式过滤器或其他型式的过滤器。过滤器的输入端设在下部，输出端设在上部，采用反向渗透方法，即被处理水由滤器下部向上部渗透。

在中水出口后面也可以设置其他型式的过滤装置，如微滤或超滤装置。

在第一空间与第二空间的连通部位底部以及第三、第四空间底部均设有排污口，通过排污阀与排污管路连接。可以将其中数个空间底部连通，用一只排污阀与排污管路连接；也可以将溢水管的下端口与排污阀组合在一起，通过底部的同一个开孔排放。

以上功能空间可以连成一体，形成一体式结构，也可以是分体式结构，即由一组具有独立或组合功能空间的容器替代上述各容器空间，并按上述方式或通过管路和水泵相互连通；而每一个功能空间也可以由多只容器连通而成。

贮水及输水单元包括贮水容器和输水管路以及补水装置。本装置可以用污水处理单元的第四空间作为贮水容器，也可以单独设置大容量贮水容器以及用于公共中水供给系统的高位贮水容器或其他高位供水设施，用输送管路与污水处理单元连通；而贮水容器与供水管网连通，构成供水系统。

中水出口处可以设置补水阀与自来水管路连通，并且在中水出口侧同时应设置一只单向止回阀。

控制装置包括排污阀、补水阀和用来控制阀门及水泵等装置工作状态转换的自动控制器件。它们可以是电气的或机械的。

自动控制器件一般可以设有低水位检测点和高水位检测点。对于电气控制的继电接触式电路，低水位检测点的可以设置两组触点：常闭触点为补水阀的控制开关；常开触点为水泵缺水停泵的控制元件；高水位检测点的继电器设置一组常开触点，为自动排污阀的控制开关。如果装置单独设置贮水容器，也需要安装相应的水位继电器来控制阀门的启闭和水泵的运转。

装置的工作过程如下：

污水通过污水处理单元的污水进口进入第一空间，且随被处理水的增加，水位逐渐升高；比重较大的物质将沉积在第一与第二空间的连通部位；两空间上部被隔板B分隔，比重较小的物质(漂浮物)则被其阻挡，存留在第一空间。隔板B起到漂浮分离作用，同时减弱了水流对下一级空间的扰动。

第二空间为沉淀及二级漂浮分离空间。比重较大的物质在此沉积，且进入第二空间的少量漂浮物可得到进一步分离；

第一与第二连通空间底部的网状隔栅可以减弱水流对沉积物的扰动，而不影响沉积物沉落其中。

隔板C在中部开口，被处理水由此进入下一空间，并在该空间继续沉淀；开口处的阻水板可以阻止少量漂浮物进入第三空间。

隔板D在上部开口，被处理水只有升高到一定水位才能通过。

过滤装置用于去除被处理水中较微细的悬浮物质。本发明的过滤器采用反向渗透方法，即被处理水由滤器下部向上部渗透。其优点是可以减少污物在滤器上的存留，且排放污水时能利用上部空间贮存的净化水对滤器进行反向冲洗，清除附着于滤芯上的污物。

为了得到更加清洁的中水，可以再增设一级微滤或超滤装置，对中水进行更精细的过滤。

当贮水空间水位逐渐升高，超过隔板D开口高度时，各空间的水位将自动趋平，且随水的增加进一步提高。水位超过溢水口时，多余水将溢出，漂浮物亦将随同排出。如隔板B顶部连通，第二空间漂浮物可以同样排出。

为避免沉淀物长时间存放，产生异味，可根据需要开启排污阀，排放部分或全部积水。沉淀物也将一同排出，并对容器进行自动冲洗，保持了箱体内的清洁和水质的新鲜。

为充分利用污水并及时排放污物，可设计为两种排污形式：

1.污水量不充裕或没有稳定水源时，采用手动或程序控制排放方式，即适时人工开启排污阀或设置自动控制程序，控制被处理水的排放。其优点在于可最大限度利用被处理水。

2.污水水源较充足时，采用自动控制排放方式，即每当贮水空间贮满水后，用电磁阀或其他装置开启排污阀，排放部分或全部积水，然后重新蓄水。其优点在于可以保持处理器内水质的新鲜。

另外设有贮水容器的系统，应根据贮水容器的贮水情况控制排放。

当贮水容器水位过低，无法向用户提供中水时，可以转换补水阀，接入自来水向系统供水。单向止回阀用来防止自来水进入贮水容器。

自动控制器件主要用来控制阀门的启闭和水泵的起停。污水处理装置开始运行时，贮水空间水量不足，低水位继电器常闭触点处于闭合状态。如有自来水补水水源时，控制补水阀开启；

当水位逐步升高，超过低水位检测点，常闭触点断开，将补水电磁阀关闭，停止供应自来水；同时，处于断开状态的同组常开触点闭合，为水泵的工作提供了保证。如有用户需要供水，将水泵启动，则可以输出中水给用户。直到水位下降，再次低于低水位检测点，水泵将无法启动，补水阀重新接通自来水。

当水位升高，达到高水位检测点时，贮水容器贮存了足够用水，高水位继电器常开触点即闭合，打开排污阀，排放第一至第三空间的部分或全部积存水。沉淀物将一起排放，并对箱体进行清洗；经过一定时间的延迟，排污阀关闭，为恢复被处理水的储存做准备。

本发明的有益效果是：

1.经多级过滤、漂浮、沉淀处理，中水净化彻底，处理效果好，且不断流动、更新，不会产生腐臭气味和不良视觉效果；

2.可以根据用户需求决定滤清程度，能够满足不同水质要求；

3.污物和多余污水可以自动排放，无须人工清除；

4.在排放污水的同时，可以利用排放水对系统进行自动清洗，实现系统的基本免维护；

5.充分利用污水水源，且在污水不足时自动得到自来水的补充；

6.可根据用水需求进行设计装置规模，且可以方便地增减容量的大小；

7.装置可以根据用户需要自动调节制水量；

8.不需要设置长距离的中水输送通道。

9.充分利用现有下水管道，且减少了污水排出总量；

本发明可以用于家庭、楼宇、社区以及宾馆、饭店等不同场合、不同规模的污水处理及中水制备设施，从而可以节约大量可饮用水。在干旱及缺水的地区推广、使用该装置，具有重大的社会和经济效益。

四、附图说明

图1为污水处理及中水制备装置的示意图

图2为实施例中超滤装置部分的示意图

其中，1-用水器具排水口(含粗过滤器)；2-水泵；3-污水进口；4-污水处理单元；5-壁板A；6-隔板B；7-隔板C；8-隔板D；9-隔板E；10-第一空间；11-第二空间；12-第三空间；13-第四空间；14-溢水口；15-网状隔栅；16-阻水板；17-过滤器；18-自动控制器件；19-排污口；20-排污阀(自动)；21-排污阀(手动)；22-中水出口；23-输水管路；24-贮水容器；25-贮水容器出口；26-单向止回阀；27-自来水水源；28-补水阀；29-微滤/超滤装置；30-原水输入端；31-浓水输出端；32-高质中水输出端；33-冲洗水输入端；34-高质中水贮水容器。

五、实施例：楼宇/社区型污水处理及中水制备装置

本实施例中的污水处理单元结构与工作过程如前所述。主要区别在于设置了公共中水供给系统和微滤/超滤装置。

公共中水供给系统一般需要设置高位的贮水容器(或者其他高位供水装置)。并且，为了保证用水的质量，可以对中水进行更加精细的过滤，去除水中污物，成为高度净化的中水(以下称高质中水)。

贮水容器一般设置在系统中最高位置，通过输水管路和水泵与污水处理单元的中水出口连接，且同样需要设置自动控制器件，用于控制水泵的起停和阀门的转换。一般需要依次设置超低水位、低水位、高水位、超高水位等检测点。在水位达到每个不同的检测点时，自动控制器件工作状态将发生变化，从而控制装置的工作状态转换：

在贮水容器无水或水位低于低水位时，补水电磁阀打开，自来水通过管路补给系统用水；同时，接通水泵控制电路，水泵运转，开始向贮水容器贮水；水位超过超低水位，补水电磁阀关闭，自来水补水停止，并可以向用户提供中水；达到高水位时，水泵停止工作；随着用户用水，水位下降且达到低水位点，水泵又将自动启动，重新贮水；一旦中水水源不足，无法贮水，水位低于超低水位，补水阀将再次接通，用自来水补给系统用水，直至中水恢复供给；如因各种原因造成贮水容器内水位过高，存在溢出危险时，超高水位继电器动作，驱动报警电路，通知维修人员进行处理。而溢出水则可由溢出口排出。

无论是由贮水容器提供的中水还是由管路供给的自来水，均通过中水出口向用户供应清洁用水。单向止回阀用来防止自来水倒压，进入中水贮水容器。

采用微滤或超滤技术，可以进一步去除了水中微细杂质，使其成为高质中水。经上述处理的水，可以达到很高的纯净度，不会发生变质腐臭现象，可以用于更加广泛的场所。

实施例以管状中空纤维膜滤器为例，说明工作原理。

滤器的连接可以采取多种方式。本例中采用四端口连接方式说明工作原理。

如图2所示，将连接中水出口的水泵的输出端连接到一个(组)中空纤维膜滤器的径向上端口，作为原水输入端；相应下端口为浓水输出端，设置一只排污阀，与排污管路连接；轴向下端口作为高质中水输出端，连接到一个高质中水贮水容器；轴向上端口连接到具有一定压力的洁净水水源，作为冲洗水输入端，即形成一个过滤装置。

将中水由输入端引入，并施加一定压力，清液由中水输出端流出，即为高质中水。水泵输出压力应根据过滤器的有关参数选择。在水压压差合适时，可以省略水泵。

过滤后存留在滤器腔体中的杂质由浓水输出端连接的排污阀控制，适时进行排放，并且可以根据过滤器的脏污程度或者定时接入洁净水，对过滤器进行清洗，清通过滤器，提高其工作效率。

上述装置为一个比较完整的系统，可以用于需要较大用水量的楼宇、社区及其他场所。如在新建楼宇中应用该装置，在设计中应将便器污水与厨房洗涤水、卫生洗浴污水分别排放，并在底层或地下设置污水处理装置，适当位置设置容水器具；对于无法将便器污水与洗涤、卫浴污水分别排放的楼宇，可以采用家庭用小型污水处理及中水制备装置。

Claims (10)

1.一种污水处理及中水制备装置，包括污水处理单元、贮水及输水单元和控制装置，其特征在于：污水处理单元是一只具有多个功能分隔空间，各空间在不同高度相互连通的容器，且在容器上设有污水进口、溢水口、阻水板、过滤器、排污口及中水出口；贮水及输水单元包括贮水容器、输水管路及补水装置(含单向止回阀)；控制装置包括阀门及其控制阀门和水泵转换工作状态的自动控制器件。

2.根据权利要求1所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于污水处理单元内分隔为多个空间；容器的壁板和隔板上分别设有开口和其他部件：隔板B下部设有连通第一与第二空间的开口；隔板C中部设有开口和阻水板；隔板D上部设有开口；第一空间设有污水进口，与用水器具的排放口连接；第一空间上部设有溢水口；第三空间隔板C和隔板D的开口之间设有过滤器；第四空间设有中水出口；第一与第二空间连通部位底部以及第三、第四空间底部均设有排污口，通过排污阀与排污管道连接。

3.根据权利要求1所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于连通空间底部设有网状隔栅；

4.根据权利要求1所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于隔板B上部和下部分别设有连通第一与第二空间的开口；

5.根据权利要求1所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于过滤器的输入端设在下部，输出端设在上部，被处理水由滤器下部向上部渗透。

6.根据权利要求1所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于在中水出口后设置微滤/超滤装置。

7.根据权利要求2所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于可以将其中数个空间底部连通，用一只排污阀与排污管路连接。

8.根据权利要求2所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于可以将溢水管的下端口与排污阀组合在一起，通过容器底部的同一个开孔排放。

9.根据权利要求1所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于污水处理单元可以是分体式结构，即由一组具有独立或组合功能空间的容器组合；而每一个功能空间也可以由多只容器连通而成；各功能空间的容器可以通过管路和水泵相互连通。

10.根据权利要求1所述的污水处理及中水制备装置，其特征在于可以另外设置其他贮水容器及用于公共中水供给系统的高位供水设施，通过管路与供水管网连通，构成供水系统。

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