循环水冲洗生态厕所及其污水处理方法.pdf

本发明公开了一种循环水冲洗生态厕所，其结构是高位水箱通过水管依次与座便器、搅拌粉碎装置、固液分离装置、厌氧反应装置、兼氧反应装置、好氧反应装置和臭氧消毒装置连接，臭氧消毒装置再通过水泵与高位水箱连接。本发明的优点是：突破了厕所对水的依赖性以及其它类型的生态厕所污染物需异地无害化处理的局限性；克服了目前应用较广泛的生态无水收集型厕所的运输、收集、包装材料的二次污染的潜在缺陷；提高了粪便的原位处理效率和无害化处理程度；拓展了生态厕所的理念和应用领域；充分利用了排泄物中丰富的微生物资源，强化其功能消化效果；提高了人性化设计程度，更新了生态卫生单元的新观念。

1、  一种循环水冲洗生态厕所，其特征在于高位水箱(1)通过水管依次与座便器(2)、搅拌粉碎装置(3)、固液分离装置(4)、厌氧反应装置(5)、兼氧反应装置(6)、好氧反应装置(7)和臭氧消毒装置(8)连接，臭氧消毒装置(8)再通过水泵与高位水箱(1)连接。

2、  根据权利要求1所述的循环水冲洗生态厕所，其特征在于固液分离装置(4)与过滤干燥装置(9)连接。

3、  根据权利要求1所述的循环水冲洗生态厕所，其特征在于搅拌粉碎装置(3)通过格栅(10)与固液分离装置(4)连接。

4、  根据权利要求1所述的循环水冲洗生态厕所，其特征在于固液分离装置(4)通过进水导流板(11)与厌氧反应装置(5)连接，厌氧反应装置(5)通过出水导流板(12)与兼氧反应装置(6)连接。

5、  根据权利要求1所述的循环水冲洗生态厕所，其特征在于兼氧反应装置(6)通过出水导流板(13)与好氧反应装置(7)连接。

6、  根据权利要求1所述的循环水冲洗生态厕所，其特征在于好氧反应装置(7)通过出水导流板(14)与臭氧消毒装置(8)连接。

7、  权利要求1所述的循环水冲洗生态厕所的污水处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)高位水箱(1)中的水将座便器(2)中的粪便污水冲到搅拌粉碎装置(3)中进行机械粉碎；
(2)经粉碎后的污水进入固液分离装置(4)进行固液分离，粪便污泥沉淀至底部的污泥口，上清液溢流依此进入厌氧反应装置(5)、兼氧反应装置(6)和好氧反应装置(7)进行生物处理；
(3)经生物处理后的水进入臭氧消毒装置(8)进行消毒、杀菌处理；
(4)从臭氧消毒装置(8)出来的水泵回到高位水箱(1)中。

8、  根据权利要求7所述的循环水冲洗生态厕所的污水处理方法，其特征在于在(2)中，从固液分离装置(4)的污泥口中出来的粪便污泥泵入过滤干燥装置(9)中进行加热烘干，滤液则返回固液分离装置(4)。

9、  根据权利要求7所述的循环水冲洗生态厕所的污水处理方法，其特征在于在(2)中，从固液分离装置(4)出来的上清液通过导流板(11)从厌氧反应装置(5)的底部进入厌氧反应装置(5)的污水层。

10、  根据权利要求7或9所述的循环水冲洗生态厕所的污水处理方法，其特征在于在(2)中，厌氧反应装置(5)由独立的反应室串联组成，污水在导流板(11)的引导下，依次通过各个反应室。

循环水冲洗生态厕所及其污水处理方法
一、技术领域
本发明属于污水处理及回用装置，特别是一种对粪便污水进行处理的循环水冲洗生态厕所。
二、背景技术
据联合国有关资料统计，目前全球有约1.3亿人得不到安全的饮用水，26亿人未能使用安全的卫生设施，其主要原因在于水资源的严重匮乏，且呈越来越严重的趋势。寻求从根本上解决水危机的方法是国际社会所面临最具挑战的任务之一。我国是世界缺水国家之一，人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4，水资源的短缺和污染问题已严重影响了我国国民经济建设和人们的正常生活。厕所冲洗用水既是生活用水中的重要组成部分，其污水又是生活污水的重要来源之一。冲厕污水如未经妥善处理，不仅恶臭难闻，而且招致苍蝇大量滋生，极易导致肠道传染病及寄生虫病的传播。根据全国爱国卫生委员会的统计数字，在我国的农村地区，截止2000年底，卫生厕所普及率不到45％，粪便无害化处理率极低，仅为31.22％。据国家卫生部门调查，我国因粪便处理不当引起的疾病有20多种，全国传染病发病总数的70％左右为肠道传染病，寄生虫病感染人数高达5亿，占世界总发病人数的三分之一。
目前国内外粪便污水处理技术主要有化粪池处理、高温堆肥处理、城市污水处理厂集中处理、焚烧处理、膜生物技术处理等，但这些处理方法都不能达到既节水，又能有效处理污水的目的。现有的水冲式厕所几乎都是利用清洁水冲洗，每次用水6～10升，这实际上是用98％的水稀释2％的粪便。换句话说，就是2％的粪便污染了98％的水。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种既能对粪便污水进行高效无害化处理，又能使处理后的污水循环使用的循环水冲洗生态厕所。
本发明所述的技术方案是：
一种循环水冲洗生态厕所，其特征在于高位水箱通过水管依次与座便器、搅拌粉碎装置、固液分离装置、厌氧反应装置、兼氧反应装置、好氧反应装置和臭氧消毒装置连接，臭氧消毒装置再通过水泵与高位水箱连接。
所述的固液分离装置与过滤干燥装置连接，以便对粪便的收集、运输和利用。
所述的搅拌粉碎装置通过格栅与固液分离装置连接。
为提高生物处理效果，所述的固液分离装置通过进水导流板与厌氧反应装置连接，厌氧反应装置通过出水导流板与兼氧反应装置连接，兼氧反应装置通过出水导流板与好氧反应装置连接，好氧反应装置通过出水导流板与臭氧消毒装置连接。
本发明所述的循环水冲洗生态厕所的污水循环处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1、高位水箱中的水将座便器中的粪便污水冲到搅拌粉碎装置中进行机械粉碎；
2、经粉碎后的污水进入固液分离装置进行固液分离，粪便污泥沉淀至底部的污泥口，上清液溢流依此进入厌氧反应装置、兼氧反应装置和好氧反应装置进行生物处理；
3、经生物处理后的水进入臭氧消毒装置进行消毒、杀菌处理；
4、从臭氧消毒装置出来的水泵回到高位水箱中。
在上述的污水循环处理方法中，从固液分离装置的污泥口中出来的粪便污泥泵入过滤干燥装置中进行加热烘干，滤液则返回固液分离装置。
在上述的污水循环处理方法中，从固液分离装置出来的上清液通过导流板从厌氧反应装置的底部进入厌氧反应装置的污水层。所述的厌氧反应装置由独立的反应室串联组成，污水在导流板的引导下，依次通过各个反应室。
本发明是以复合生物水处理技术为核心，对粪便进行无害化处理，长时间间隔收集(如清理间隔期约90～180天)、干燥后转化成有机肥；对尿液进行转化、分解、净化、消毒，达到中水循环回用标准，实现循环冲洗目的。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、从粪便粉碎、固液分离、生物降解、净化消毒到再循环使用，在时间和空间上实现了连续的、完整的系统处理，突破了厕所对水的依赖性以及其它类型的生态厕所污染物需异地无害化处理的局限性，达到了绿色环保厕所的要求；2、克服了目前应用较广泛的生态无水收集型厕所的运输、收集、包装材料的二次污染的潜在缺陷；3、提高了粪便的原位处理效率和无害化处理程度；4、拓展了生态厕所的理念和应用领域(如特殊的行业和要地、长距离移动、严重缺水区域、局部特殊工作区域等)；5、充分利用了排泄物中丰富的微生物资源，强化其功能消化效果；6、提高了人性化设计程度，更新了生态卫生单元的新观念；7、本发明所述厕所占地空间小，其中以单厕位为例，占地仅1.2m²，生物处理单元有效空间仅需0.6m³。本发明特别适用于名胜景点、地铁、公交车站、大型购物中心、大型临时集会场所、公园、医院、放射性工作环境等场合。
四、附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明地生态厕所的结构示意图。
图3是本发明的生态厕所的生物处理单元的结构示意图。
五、具体实施方式
如图所示，本发明设计的循环水冲洗生态厕所，包括：1-高位水箱、2-座便器、3-搅拌粉碎装置、4-固液分离装置、5-厌氧反应装置、6-兼氧反应装置、7-好氧反应装置、8-臭氧消毒装置和9-过滤干燥装置。
其污水循环处理方法是：首先高位水箱1中储备的循环用水通过座便器2进入生态厕所生物处理单元中的机械搅拌粉碎装置3，在机械搅拌的作用下强化了粪便污水的粉碎效果。机械搅拌粉碎装置3通过减速电机带动的垂直安装的搅拌叶片来实现其功能的，搅拌速度控制在100-500rpm之间。同时，粪便污水的主要污染物，其中包括人所摄取的植物纤维、梗结缔组织、软骨等经消化后残留在胃、肠中的残渣以及大量可溶性的有机物、氯化物、磷酸、硫酸、碳酸盐、尿素和病原菌、寄生虫卵等在机械搅拌粉碎装置3中得到有效的发酵、生物降解和消毒。机械搅拌粉碎装置3大大缩小了粪便污水的固液比，污水中只有极少部分不可生物降解的物质以固态形式存在，接着粪便污水通过格栅10进入固液分离装置4。在固液分离装置4中，粪便污泥在重力的作用下得到有效沉淀分离，浓缩至固液分离装置4底部的污泥斗；上清液溢流进入厌氧反应装置5中，污泥斗中的污泥则泵入过滤干燥装置9。在过滤干燥装置9中，滤料上的污泥加热烘干，滤液则返回固液分离装置4中。
固液分离装置4中的上清液通过进水导流板11溢流进入厌氧反应装置5，导流板11使污水从厌氧反应装置5底部均匀进入污泥层，促进了泥水混合效果，强化了污水与厌氧微生物间的传质效果。厌氧反应装置5由几个反应室串联组成，污水在导流板引导下，依次通过各个反应室，进水中的可溶性有机物与微生物充分接触而得以降解去除。厌氧反应装置5内部形成独立的反应室，能够培养出耐冲击负荷能力强的厌氧微生物。反应器具备良好的截留污泥的性能，截留了几乎所有的微生物，保证拥有足够的生物量，污泥能够与进水充分混合接触。污水中大部分的可溶性有机物在该反应器中被微生物降解，部分难溶有机物通过水解转化为可溶性有机物，在后续单元中得到处理。厌氧反应装置5的反应温度基本维持在25-30℃范围内，pH控制在6.5-8.0之间，接种微生物为工业污水处理厂厌氧颗粒污泥。
厌氧反应装置5的出水仍含有一定浓度的氨氮，通过出水导流板12进入兼氧反应装置6后，通过同步硝化反硝化作用转化为氮气由系统排气管路排出系统。在兼氧反应装置6中装有高效生物载体填料，通过调节曝气量来控制系统溶解氧浓度，由于氧扩散的限制，在高效生物载体填料表面附着的微生物絮体内产生了溶解氧浓度梯度。微生物絮体的外表面溶解氧较高，以好氧菌、硝化菌为主；深入絮体内部，氧传递受阻及外部氧的大量消耗，产生缺氧区，反硝化菌占优势。将兼氧反应装置6内溶解氧浓度控制在较低水平，将可能提高缺氧、厌氧微环境所占比例，从而促进反硝化作用。当曝气不均匀时，则容易出现较大比例的局部缺氧微环境。而某一好氧微环境，由于好氧菌的剧烈活动也可变成缺氧环境，产生反硝化作用。因此，在兼氧反应装置6内，通过控制系统溶解氧浓度，为同步硝化反硝化创造条件，实现氨氮的有效去除。
兼氧反应装置6出水经过兼氧出水导流板13进入好氧反应装置7，好氧反应装置7采用高效好氧接触氧化法，同样装有高效生物载体填料，微生物以固定化的形式附着生长在高效生物载体填料表面，填料拥有较大比表面积，可以截流更多的好氧微生物，延长了好氧微生物停留时间，减少剩余污泥产量，提高了系统耐冲击负荷能力，强化了系统对有机物和氨氮的去除，保证出水水质。
为了保证回用水的生物安全性，系统最后设置臭氧消毒装置8，好氧反应装置7出水经过好氧单元出水导流板14进入臭氧消毒装置8，在该装置中利用臭氧O₃强氧化性消灭水体中残留的细菌、病毒等微生物。臭氧是氧的同素异构体，其分子由三个氧原子组成，臭氧能直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遇到破坏。臭氧还可以渗透细胞膜组织、侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡。并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热原(内毒素)等溶解变性死亡。与常规消毒灭茵方法相比，臭氧消毒灭菌方法具有高效、操作方便、不产生二次污染和经济实惠等特点。
针对特殊行业，在处理流程末端还可以增设放射性富集吸附、超滤等强化处理装置，充分保证回用水的安全性。
最后，从臭氧消毒装置8出来的水通过泵进入高位水箱1备用。