CN219603413U - 循环水冲无下水道一体化生态厕所系统 - Google Patents
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- Sanitary Device For Flush Toilet (AREA)
Abstract
本实用新型属于污水处理技术领域，公开了一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，循环水冲无下水道一体化生态厕所系统为整套可移动装备，包括：厕所主体和污水处理系统；污水处理系统与厕所主体连通；厕所主体包括便池和冲水器；污水处理系统包括依次连通的原液池、调节池、厌氧折流板反应池、厌氧膜生物池、生物滤池、中水消毒池，压力水罐，所述压力水罐与冲水器连通；厌氧膜生物池包括：膜生物反应器本体，膜生物反应器本体上设有进水口和出水口；膜生物反应器本体内设有带有厌氧膜的阴极，阴极两侧设有阳极；阳极和阴极之间形成电场。本实用新型解决了旅游景区、公路服务区和采油平台等场景使用厕所时无供水、无下水、粪污抽吸难等问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统。
背景技术
本实用新型对于背景技术的描述属于与本实用新型相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本实用新型的实用新型内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本实用新型在首次提出申请的申请日的现有技术。
针对水资源匮乏、生态敏感、厕所临时搭建需求以及分散式村落等地区，为实现冲厕污水的源头治理和零排放等环保要求，持续开发了不对环境造成污染，强调污染物净化与资源循环利用的生态厕所。大部分循环水冲式生态厕所以复合生物处理单元为核心，在黑水、灰水源分离后，通过高效生物处理与消毒设施联合利用，从而达到黑水污染物的高效处理，处理水质达到冲厕用水标准，实现从源头治理并资源化的目标。该类厕所系统从污水原位收集、固液分离、生物降解、污水净化与消毒，从而实现再循环使用，突破了传统水冲式厕所对清水的依赖，满足生态环境可持续发展的要求。但厕所仍需定期补水和清污，且污染物浓度会随厕所的运行逐步增高，导致其后期处理难度大、处理效果不理想等问题。基于粪污深度处理的循环水冲厕所的研究主要聚焦在膜生物反应器、厌氧膜生物反应器等技术的利用，处理高浓度生活污水。
厌氧膜生物反应器(AnMBR)是将膜分离技术与厌氧生物处理技术相结合，产生了一种更高效、低能耗、易控制与启动的新型厌氧生物处理技术。AnMBR结合了膜分离技术与厌氧生物处理的优势，一方面膜自身良好的截留作用避免了厌氧污泥的流失，从而在反应器内有充足的厌氧微生物来确保处理效果的稳定性，同时厌氧出水的水质进一步改善。另一方面，又兼具厌氧生物技术的高负荷、低能耗和可回收沼气能源等优点。然而AnMBR在运行过程容易出现膜污染问题，膜污染是AnMBR在实际应用中的主要缺点之一，会使膜的渗透通量下降，膜的反复清洗和更换会带来更高的运行成本。因此，如何缓解AnMBR中的膜污染是亟需解决的关键问题。未来的基于粪污深度处理的循环水冲厕所技术研究方向将聚焦厌氧膜生物反应器(AnMBR)，重点突破膜生物反应器运行过程生物污染的控制和盐的积累。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的是提供一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，以解决旅游景区、公路服务区和采油平台等场景使用厕所时无供水、无下水、粪污抽吸难等问题。
本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统为整套可移动装备，包括：厕所主体和污水处理系统；所述的污水处理系统与厕所主体连通；
所述的厕所主体包括便池和冲水器；
所述的污水处理系统包括依次连通的原液池、调节池、厌氧折流板反应池、厌氧膜生物池、生物滤池、中水消毒池，压力水罐，所述压力水罐与所述的冲水器连通。
进一步的，所述的原液池上方设置溢流口，溢流口处设置滤网，所述的原液池中置有蚝壳和高效微生物菌剂。
进一步的，所述的溢流口通过连通管道与所述的调节池连通，所述的调节池用于调节进水水质水量；所述的调节池与厌氧折流板反应池之间设有提升泵。
进一步的，厌氧折流板反应池包括与提升泵连接一侧的水解酸化池和另一侧的沉淀池，所述的水解酸化池内有厌氧活性污泥且富含产酸菌，沉淀池上方设置溢流口，溢流口与厌氧膜生物池相连。
进一步的，厌氧膜生物池包括：膜生物反应器本体，所述的膜生物反应器本体上设有进水口和出水口；所述的膜生物反应器本体内设有带有厌氧膜的阴极，所述的阴极两侧设有阳极；所述的阳极和阴极之间形成电场
进一步的，低压厌氧膜生物池外部包覆绝热层，保证反应池内部温度为恒温，阴极和阳极外加电压1.0V，停留时间12h。
进一步的，厌氧膜生物池中，厌氧膜生物池中构建一种三明治型膜组件，膜组件在作为过滤介质的同时，通过覆盖层钛网还作为阴极材料，另外通过布置碳毡做为阳极电极，使电场介于膜和阳极之间；厌氧膜生物反应器本体内温度35℃，阴极和阳极外加电压1.0V，停留时间12h。
进一步的，生物滤池内悬挂设置复合材料与聚氨酯填料，比表面积不小于99m2/m3，填充率≥50％，生物滤池中填充5层滤料，每层滤料由过滤网隔开，生物滤池上部开孔，底部为过滤网，底部均匀布设5道曝气管，进水管深入底部300mm处。
进一步的，中水消毒池顶部设置有紫外线杀菌灯，配套设置光触媒催化板。
本实用新型实施例具有如下有益效果：
本实用新型的可以有效降低膜污染，延长使用寿命，降低配件替换频率，提高粪便原位处理与无害化处理程度，实现冲厕用水资源循环目标。
附图说明
图1为本实用新型一种厌氧膜净化式循环水冲厕所平面布局图；
图2为本实用新型一种厌氧膜净化式循环水冲厕所系统的流程图；
图3为厌氧膜生物池局部放大示意图。
图中：1-冲水器，2-便池，3-原液箱，4-调节池，5-提升泵，6-厌氧折流板反应池，7-厌氧膜生物池(AnMBR)，8-生物滤池，9-中水消毒池，其中7-厌氧膜生物池的详细构造包括：71-池体，72-阴极，721-膜压力计，73-阳极，731-电线，74-进水口，75-出水口，721-厌氧膜，76-出气孔，77-电源，78-电阻。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请进行进一步的介绍。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。不同实施例之间可以替换或者合并组合，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。
针对旅游景区、公路服务区和采油平台等场景，无供水、无下水、粪污抽吸难等问题，以低压厌氧膜生物净化器(AnEMBR)为核心，耦合预处理、低压电场、厌氧生物反应、膜生物反应器、深度处理和消毒等单元，集成循环水冲式厕所系统技术提高污水处理回用工艺的性能和节水效率，实现污水零排放，冲水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2020)冲厕水质要求，节能省电，1-2年维护清理一次，50人次每天两坑位一体化循环水冲厕所年可节约用水110吨。
一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，包括厌氧消化、低压场厌氧膜生物处理、生物滤池、消毒处理环节。厌氧消化处理环节中，通过中间设置折流板对固体生物的截留能力强，保障在较短的水力停留时间维持更高的COD运行负荷和延长污泥停留时间。厌氧膜生物处理环节利用低压电场，使呈负电性的胶体和悬浮颗粒在电场力驱动下远离厌氧膜，减缓混合污水中膜污染物质向膜面和膜孔的运动和积累，实现减缓膜污染的目的。生物滤池环节，可通过滤料物理截留大颗粒物质，在生物滤池中通过曝气，可有效去除氨氮与COD等污染物质。消毒环节可有效对残留在中水的细菌进行杀菌，满足冲厕水质要求。本厌氧膜净化式循环水冲厕所系统可有效延长膜使用时间、实现污水零排放、提高污水处理回用工艺的性能和节水效率，避免了污水外排造成的环境污染问题。
如图1-3所示，一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，包括厕所主体中在使用过程中产生厕所废水经便器后依次通过原液箱、调节池、经提升泵提升至厌氧折流板反应池、后途径厌氧膜池、生物滤池、中水消毒池，完成厕所废水污染物削减与水质净化消毒，达到循环利用效果，完成厕所废水零排放的目标。首先中水消毒池9中的中水经冲水器2流入便池1中，产生厕所废水与粪便从便池流入原液箱3。
在原液箱3上方设置溢流口，并设有滤网完成固液分离，防止大块杂质堵塞管道。被分离的大块杂质停留在原液箱内，放置蚝壳与高效微生物菌剂，主要成分为硝化细菌、反硝化细菌、厌氧菌种、厌氧氨氧化菌，蚝壳利于附着高效微生物，在原液箱中完成粪便有机物的高效降解，并将大分子有机物转化为小分子有机物，有利于下一步有机物的去除，完成原位消解。
厕所废水经原液箱中的溢流口流入调节池4，调节池具有平衡水质的作用。厕所废水在调节池中经提升泵5提升至厌氧折流板反应池6中。调节池设置停留时间为12h，经由调节池调节进水水质水量，有利于后续生物处理的进行。利用提升泵提升入厌氧折流板反应池中。
厌氧折流板反应池中间由1处隔板均匀隔开，挡板在底部固定，挡板顶端与化粪池顶部有400mm距离，挡板均无缝焊接。由隔板分隔为水解酸化池和沉淀池。水解酸化池上方设置溢流口，与溢流口相通的连通管道与沉淀池相连。污水通过提升泵经过进水管进入水解反应池，在水力流动混合作用下，有机污染物被厌氧活性污泥中的产酸菌作用下水解酸化，酸化后的污水进入沉淀池，经过沉淀后从沉淀池上方出口排出至厌氧膜生物池中。
厌氧膜生物池中，主要包括厌氧膜池本体71，本体71上设有进水口74和出水口75；并设有带有厌氧膜721的阴极72，所述的阴极72两侧设有阳极73；阳极73和阴极72之间形成电场。厌氧膜生物池外壁包覆有保温层，保障废水中厌氧微生物处于活跃的中温范围(35-38℃)。电场系统中，阴极72内设置陶瓷平板膜组件，并在外包裹钛网；阳极73为碳毡。钛网具有电流效率高、优良的抗腐蚀性能、电极使用寿命长以及对介质不产生污染等优点。碳毡具有电化学性能稳定、电阻低、导电性良好等优点。所述的阴极72和阳极73分别通过到线与外部电源连接，阴极和阳极外加电压1.0V，停留时间12h。厌氧膜生物池的运行方式为恒通量运行，有利于膜污染控制，恒通量模式下可以较好地应对进水水力负荷的波动，此外通量的选择对于膜的长期稳定至关重要，在较高的通量下运行，会加速滤饼层的形成。在本实用新型中，阴极72的厌氧膜721上方设有压力表，用于监控厌氧膜的跨膜压差(TMP)变化；当TMP高于80kPa时，将膜组件取出，进行物理清洗和次氯酸钠溶液进行化学清洗以恢复膜过滤性能，较未加电场的厌氧膜清洗频率更低，可延长厌氧膜的使用周期1倍。具体运行工艺参数如下:运行温度为中温(35℃)，阴极和阳极外加电压1.0V，停留时间12h。结果表明当COD进水浓度约为400mg/L时，出水的COD相对来说较为稳定，AnMBR出水中COD浓度小于50.0mg/L，平均为45.0mg/L，满足了《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级标准，AnMBR装置对COD的平均去除率约为89％。厌氧膜生物池中，利用厕所污水中的胶体和悬浮颗粒物质大多带负电荷，当电场存在时，这些呈负电性物质能够在电场力驱动下做定向运动，能够使膜表面的污染物质在电场力的作用下远离膜面，同时减缓混合液中膜污染物质向膜面和膜孔的运动和积累，从实现到减缓膜污染的目的。厌氧膜生物池中构建一种三明治型膜组件，膜组件在作为过滤介质的同时，通过覆盖层钛网还作为阴极材料，另外通过布置碳毡做为阳极电极，使电场介于膜和阳极之间。厌氧膜生物反应器本体内温度35℃，阴极和阳极外加电压1.0V，停留时间12h。在1.0V电压下对生活污水的COD去除率可达93％以上，膜污染情况有很好的缓解。厌氧反应池进水口位于底部，进水口孔径及进水管管径90mm。厌氧膜生物池上方设置溢流口，与溢流口相通的连通管道与生物滤池相连。
厌氧膜生物池中的废水溢流入生物滤池8。生物滤池8中设置有进水管、出水管、滤料、曝气管。厕所污水经厌氧处理后，生化性能良好，生物群落完整。厕所污水通过生物滤池底部设置的进水管，自下而上流经滤料，在滤料上可快速形成挂膜，并在曝气的加持下，可以快速通过物理截留、生物膜净化等过程深度处理厕所废水。生物滤池中，生物滤池底部进水口孔径及进水管管径90mm，生物滤池填充5层滤料，每层高滤料由过滤网隔开，过滤网与箱体点焊固定。生物滤池上部开孔，底部为过滤网，底部均匀布设5道曝气管，进水管深入底部300mm处。进水管深入至底部处，生物滤池出水采用溢流出水口，生物滤池溢流口设置在生物滤池上方，与溢流口相通的连通管道自流进入中水消毒池。厕所污水井厌氧处理后，生化性能良好，生物群落完整，在生物滤池中可快速高效地完成挂膜过程。生物滤池增加曝气后，通过物理截留、生物作用，厕所各项污染物指标均能有效去除。曝气量基于气水比1:10，配套包括所有的空气管道系统、安装紧固件、UPVC管件。曝气池中通过均匀曝气，可稳定提供微生物所需氧气，生物接触氧化池中，可适当投加高效微生物菌，利用生物膜可将污水中大部分COD和NH4 +-N被去除，COD去除率为93％，NH4 +-N去除率为65％，氮元素以硝态氮的形式存在与污水中。废水经过设置在生物滤池上部的出水口流入中水消毒池9。
中水消毒池9中设置了紫外线消毒装置与光触媒催化板。光触媒催化板设置在平行水面方向，厕所废水浸没光触媒催化板。紫外线消毒装置设置在中水消毒池上方悬空，杀死水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体。经过紫外线消毒灯照射光触媒催化板，通过催化板产生的自由基，分解中水中少量的化学物质杂质，中水消毒池作为清水的储存池且兼具消毒池的作用。中水消毒池顶部设置有紫外线杀菌灯，可配套设置光触媒催化板，将紫外线杀菌灯放置在光触媒催化板的上方，紫外线杀菌灯的紫外线可同时起到杀死中水中细菌的同时，提高出水质量。中水消毒池上方出水口由提升泵将清水提升至压力罐。压力罐经连通管道与便器冲水箱进水口连接，清水作为冲厕用水使用。
本实用新型公开了一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，包括厕所废水依次通过厕所便器、原液箱、调节池、厌氧折流板反应池、厌氧生物膜净化池、生物滤池、中水消毒池，消毒净化后部分流入冲水箱中，经过了在原液池中固液分离，粪便等大颗粒杂质在原液池中原位消解，原液池中上层清液流入厌氧折流板反应池进行进一步水解酸化，废水流入厌氧生物膜池中进行厌氧消化，溢流废水流入生物滤池中进行过滤与生物分解、上层清液在中水消毒池中完成净化消毒，净化水流入冲厕器中可作为冲厕用水循环利用。本系统利用低电压场厌氧膜生物系统延长膜使用时间，原液箱中高效率微生物可完全消化污泥，无需抽吸粪便，低了厕所维护难度，利用本系统可达到厕所系统无上水、厕所废水无排放、周边环境无异味效果，可达成厕所污水原位收集与处理目标。
所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，适用温度为10-45℃。
厕所主体包括厕所框架、厕所便器、厕所门、厕所指示灯。
所述原液池与所述厕所便器相连，用于储存冲厕污水。冲厕污水从冲水器经重力流入原液池。原液池上方设置溢流口，溢流口处设置滤网，与溢流口相通的连通管道相通。原液池中放入蚝壳和高效微生物菌剂，可快速降解粪便。
所述的连接管道外包覆有保温层，防止冬季水管冰冻。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上介绍仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统为整套可移动装备，包括：厕所主体和污水处理系统；所述的污水处理系统与厕所主体连通；
所述的厕所主体包括便池和冲水器；
所述的污水处理系统包括依次连通的原液池、调节池、厌氧折流板反应池、厌氧膜生物池、生物滤池、中水消毒池，压力水罐，所述压力水罐与所述的冲水器连通。
2.根据权利要求1所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，所述的原液池上方设置溢流口，溢流口处设置滤网，所述的原液池中置有蚝壳和高效微生物菌剂。
3.根据权利要求2所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，所述的溢流口通过连通管道与所述的调节池连通，所述的调节池用于调节进水水质水量；所述的调节池与厌氧折流板反应池之间设有提升泵。
4.根据权利要求3所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，厌氧折流板反应池包括与提升泵连接一侧的水解酸化池和另一侧的沉淀池，所述的水解酸化池内有厌氧活性污泥且富含产酸菌，沉淀池上方设置溢流口，溢流口与厌氧膜生物池相连。
5.根据权利要求4所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，厌氧膜生物池包括：膜生物反应器本体，所述的膜生物反应器本体上设有进水口和出水口；所述的膜生物反应器本体内设有带有厌氧膜的阴极，所述的阴极两侧设有阳极；所述的阳极和阴极之间形成电场。
6.根据权利要求1所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，低压厌氧膜生物池外部包覆绝热层，保证反应池内部温度为恒温，阴极和阳极外加电压1.0V，停留时间12h。
7.根据权利要求1所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，厌氧膜生物池中，厌氧膜生物池中构建一种三明治型膜组件，膜组件在作为过滤介质的同时，通过覆盖层钛网还作为阴极材料，另外通过布置碳毡做为阳极电极，使电场介于膜和阳极之间；厌氧膜生物反应器本体内温度35℃，阴极和阳极外加电压1.0V，停留时间12h。
8.根据权利要求1所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，生物滤池内悬挂设置复合材料与聚氨酯填料，比表面积不小于99m2/m3，填充率≥50％，生物滤池中填充5层滤料，每层滤料由过滤网隔开，生物滤池上部开孔，底部为过滤网，底部均匀布设5道曝气管，进水管深入底部300mm处。
9.根据权利要求1所述的循环水冲无下水道一体化生态厕所系统，其特征在于，中水消毒池顶部设置有紫外线杀菌灯，配套设置光触媒催化板。
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Cited By (2)
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| CN116693047A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-09-05 | 中国环境科学研究院 | 循环水冲无下水道一体化生态厕所系统 |
| WO2025102561A1 (zh) * | 2023-11-17 | 2025-05-22 | 大连理工大学 | 一种基于导电分离膜的电化学强化厌氧氨氧化膜生物反应器及其生物脱氮方法 |
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2023
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