申請(qǐng)日2015.09.14
公開(kāi)(公告)日2015.12.23
IPC分類號(hào)E03C1/12; F03B13/00; E03B3/02; E03C1/122
摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，高層建筑樓頂處置放雨水存儲(chǔ)箱，雨水存儲(chǔ)箱經(jīng)底部開(kāi)有的總清洗口連接從上到下垂直的總清洗管的頂部、經(jīng)底部開(kāi)有的排水口連接垂直的第一級(jí)污水收集管頂部;在雨水存儲(chǔ)箱下方由上至下依序地設(shè)置各級(jí)污水收集管、各級(jí)水箱和各級(jí)水箱排水管，每級(jí)水箱排水管均串接在前、后兩級(jí)水箱之間，除最頂部的第一級(jí)污水收集管頂部連接雨水存儲(chǔ)箱外，其余的各級(jí)污水收集管的頂口均封閉、底部均連接同級(jí)的水箱頂部，每級(jí)水箱的底部都經(jīng)排污口連接總排污管、都經(jīng)排水口連接同級(jí)水箱排水管的頂部入口;本發(fā)明同時(shí)利用高層建筑物生活污水和高層建筑物樓頂收集的雨水進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)兩種水能量互補(bǔ)。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.一種高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)，高層建筑具有一個(gè)從頂部至底部的垂 直的總排污管(9)，其特征是：高層建筑的所有住戶生活污水排放管由上至下分為若干 級(jí)，每級(jí)污水排放管由多層住戶生活污水排放管組成，每級(jí)中的各層住戶生活污水排放管直 接連接且連通總排污管(9);高層建筑樓頂處置放雨水存儲(chǔ)箱(6)，雨水存儲(chǔ)箱(6)內(nèi) 設(shè)置雨水存儲(chǔ)箱水位傳感器(7)，雨水存儲(chǔ)箱(6)頂部開(kāi)有雨水收集口(3)和連接供水 管(4)的供水口，供水管(4)上設(shè)置供水電動(dòng)閥(5);雨水存儲(chǔ)箱(6)經(jīng)底部開(kāi)有的總 清洗口連接從上到下垂直的總清洗管(12)的頂部、經(jīng)底部開(kāi)有的排水口連接垂直的第一級(jí) 污水收集管(13)頂部;在總清洗口處設(shè)置總清洗管電動(dòng)閥(2)，在排水口處設(shè)置雨水存 儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥(8)，總清洗管(12)的底口封閉;在雨水存儲(chǔ)箱(6)下方由上至下依序 地設(shè)置各級(jí)污水收集管、各級(jí)水箱和各級(jí)水箱排水管，每級(jí)水箱排水管均串接在前、后兩級(jí) 水箱之間，除最頂部的第一級(jí)污水收集管頂部連接雨水存儲(chǔ)箱(6)外，其余的各級(jí)污水收 集管的頂口均封閉、底部均連接同級(jí)的水箱頂部;每級(jí)水箱中均設(shè)有水箱水位傳感器和污泥 密度傳感器，每級(jí)水箱的底部都經(jīng)排污口連接總排污管(9)、都經(jīng)排水口連接同級(jí)水箱排 水管的頂部入口，所述排污口處裝有水箱排污電動(dòng)閥，所述排水口處裝有水箱排水電動(dòng)閥; 每級(jí)水箱排水管的底部均裝有一個(gè)發(fā)電機(jī)，所有的發(fā)電機(jī)并聯(lián)蓄電池的輸入端;所述雨水存 儲(chǔ)箱水位傳感器(7)、雨水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥(8)、供水電動(dòng)閥(5)、總清洗管電動(dòng)閥 (2)、水箱排污電動(dòng)閥、水箱排水電動(dòng)閥、水箱水位傳感器和污泥密度傳感器均經(jīng)控制線 連接控制器(62)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：每級(jí)水箱 內(nèi)腔的上部均裝有水箱過(guò)濾篩和水箱過(guò)濾篩噴嘴，水箱過(guò)濾噴嘴位于水箱過(guò)濾篩的中上部， 水箱過(guò)濾篩的入口連接同級(jí)的污水收集管的底部，水箱過(guò)濾篩的出口經(jīng)過(guò)濾篩排污管連接總 排污管(9)，水箱過(guò)濾篩噴嘴經(jīng)同級(jí)的水箱清洗管與總清洗管(12)連接，在水箱清洗管 上設(shè)置水箱清洗管電動(dòng)閥，該水箱清洗管電動(dòng)閥經(jīng)控制線連接控制器(62)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：最后一級(jí) 水箱排水管(55)的出口處經(jīng)處理后的生活污水直接排放管(51)連接污物收集池(52)， 處理后的生活污水直接排放管(51)上裝有污物收集池沖洗電動(dòng)閥(53)，污物收集池沖洗 電動(dòng)閥(53)經(jīng)控制線連接控制器(62)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)，其特征是：總排污管 (9)的底部連接污物收集池(52)，總排污管(9)的頂部設(shè)置自動(dòng)排氣閥(10)。
5.一種如權(quán)利要求1所述高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，其特征 是具有以下步驟：
A、雨水存儲(chǔ)箱水位傳感器(7)檢測(cè)水位超過(guò)雨水存儲(chǔ)箱(6)總水位的90%時(shí)，控制 器(62)控制雨水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥(8)打開(kāi)，雨水存儲(chǔ)箱(6)排出的水經(jīng)第一級(jí)污水收 集管(13)進(jìn)入第一級(jí)水箱(19)，直到雨水存儲(chǔ)水箱(6)水位不高于90%，關(guān)閉雨水存 儲(chǔ)排水電動(dòng)閥(8);當(dāng)水位低于30%時(shí)，控制器(62)控制供水電動(dòng)閥(5)打開(kāi)，供水管 進(jìn)水，直至雨水存儲(chǔ)水箱(6)中的水位保持在30%，關(guān)閉供水電動(dòng)閥(5);
B、當(dāng)上一級(jí)水箱水位傳感器檢測(cè)到所在水箱的水位達(dá)到所在水箱總水位的30%時(shí)，控 制器(62)控制上一級(jí)水箱排水電動(dòng)閥打開(kāi)，使上一級(jí)水箱的水經(jīng)上一級(jí)水箱排水管進(jìn)入下 一級(jí)水箱中，上一級(jí)發(fā)電機(jī)發(fā)電;
C、當(dāng)污泥密度傳感器檢測(cè)到所在水箱的污泥密度大于水密度2倍時(shí)，控制器(62)控 制所在水箱排污電動(dòng)閥打開(kāi)，將污泥排入總排污管(9)中，同時(shí)控制器(62)控制雨水存 儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥(8)打開(kāi)，雨水經(jīng)雨水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥(8)、第一級(jí)污水收集管(13) 后進(jìn)入第一級(jí)水箱中對(duì)總排污管(9)自動(dòng)沖洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征是：每級(jí)水箱內(nèi)腔的上部均裝有水箱過(guò)濾 篩和水箱過(guò)濾篩噴嘴，水箱過(guò)濾篩噴嘴經(jīng)同級(jí)的水箱清洗管與總清洗管(12)連接，在水箱 清洗管上設(shè)置水箱清洗管電動(dòng)閥，當(dāng)雨水存儲(chǔ)箱水位傳感器(7)檢測(cè)到雨水存儲(chǔ)箱(6)中 的水位在30%-90%之間時(shí)，控制器(62)控制雨水存儲(chǔ)水箱排水電動(dòng)閥(8)、總清洗管電 動(dòng)閥(2)、水箱清洗管電動(dòng)閥打開(kāi)，雨水存儲(chǔ)箱(6)排出的水經(jīng)過(guò)濾篩噴嘴對(duì)水箱過(guò)濾篩 進(jìn)行沖洗，沖洗水經(jīng)過(guò)濾篩排污管進(jìn)入總排污管(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征是：最后一級(jí)水箱排水管(55)的出口處 經(jīng)處理后的生活污水直接排放管(51)連接污物收集池(52)，處理后的生活污水直接排放 管(51)上裝有污物收集池沖洗電動(dòng)閥(53)，污物收集池(52)的出口側(cè)裝有污物收集池 清理電動(dòng)閥(57)，污物收集池沖洗電動(dòng)閥(53)和污物收集池清理電動(dòng)閥(57)均通過(guò)控 制線連接于控制器(62)，控制器(62)控制污物收集池清理電動(dòng)閥(57)打開(kāi)，并控制污 物收集池清理電動(dòng)機(jī)(59)驅(qū)動(dòng)污物收集池清理推桿(58)來(lái)回清理污物收集池(52)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征是：控制器(62)控制污物收集池沖洗電 動(dòng)閥(53)打開(kāi)，生活污水經(jīng)生活污水直接排放管(51)、污物收集池沖洗電動(dòng)閥(53)進(jìn) 入污物收集池(52)中沖洗污物收集池(52)。
說(shuō)明書(shū)
高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于7～10層以上的高層建筑節(jié)能技術(shù)以及生活污水的處理領(lǐng)域，尤其涉及高層 建筑生活污水的分離系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)
隨著城市人口的不斷增加和人類對(duì)生活質(zhì)量要求的日益提高，土地資源的利用、能源的 需求和環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題已越來(lái)越受到世界各國(guó)的廣泛重視。高層建筑以其能有效緩解建設(shè)用 地、綜合能力強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)而成為當(dāng)前乃至未來(lái)城市建筑的重要組成部分和重要發(fā)展方向。 但高層建筑居住人口密度大、消耗的能源多，且產(chǎn)生的生活污水量十分巨大�，F(xiàn)有高層建筑 的生活污水往往被直接排放到公共污水管道中，這不僅浪費(fèi)了高層建筑生活污水所蘊(yùn)含的大 量機(jī)械能，而且也浪費(fèi)了生活污水中的大量有機(jī)肥料，加重了污水處理廠的工作，很容易對(duì) 周邊環(huán)境造成污染。
高層建筑排放的生活污水一般是高層建筑住戶使用的所有生活用水，就現(xiàn)有排放量方式 來(lái)看，充分利用這些污水的機(jī)械能，將其轉(zhuǎn)化為電能，則對(duì)于高層建筑的節(jié)能效益是相當(dāng)可 觀的。高層建筑的樓頂往往占很大的面積，將樓頂?shù)挠晁占饋?lái)并與高層建筑生活污水一 起發(fā)電，不僅能增加高層生活污水發(fā)電量，也會(huì)產(chǎn)生更好的效果。經(jīng)查閱資料，已有利用高 層建筑生活污水排放系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電的文獻(xiàn)，例如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110246587、名稱為 “一種高層建筑污水勢(shì)能回收系統(tǒng)”公開(kāi)的系統(tǒng)中，包括了出水設(shè)備、渦輪發(fā)電機(jī)以及控制 器等，渦輪發(fā)電機(jī)位于高層建筑的底部實(shí)現(xiàn)了高層建筑生活污水發(fā)電的目的，但該系統(tǒng)難以 實(shí)現(xiàn)高層建筑生活污水的連續(xù)發(fā)電，并且沒(méi)有考慮生活污水的分離以及發(fā)電系統(tǒng)管道的清洗 等問(wèn)題;中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110307928、名稱為“一種高層建筑廢水能量利用裝置”所 公開(kāi)的裝置，采用了固液分離裝置、分區(qū)蓄水裝置、水位自動(dòng)控制快開(kāi)裝置以及發(fā)電裝置實(shí) 現(xiàn)了高層建筑廢水少量分散間斷排放發(fā)電的不連續(xù)和生活污水的分離問(wèn)題，但實(shí)際高層建筑 的生活廢水排量具有隨機(jī)性，僅依靠存儲(chǔ)生活污水進(jìn)行發(fā)電是難以徹底實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā) 電，而且該裝置也沒(méi)有考慮發(fā)電系統(tǒng)清洗、污物分離后的有機(jī)肥料處理問(wèn)題。由此可知，這 些已公開(kāi)的技術(shù)存在以下問(wèn)題：
1、主要是以未經(jīng)分離的生活污水直接發(fā)電，由于生活污水是不連續(xù)的，直接利用，會(huì) 出現(xiàn)發(fā)電電流不穩(wěn)定、發(fā)電品質(zhì)差的問(wèn)題，難以保證長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，而且大多數(shù)發(fā) 電系統(tǒng)都沒(méi)考慮利用高層樓頂雨水的機(jī)械能以及將相對(duì)清潔的雨水作為系統(tǒng)沖洗的水源。
2、雖然將生活污水中的固態(tài)、半固態(tài)污物進(jìn)行了分離，但分離后的污物又直接排放到 公共污水管道中，極大的浪費(fèi)了有機(jī)肥料并增加了污水處理廠的工作量。
3、由于沒(méi)有涉及排污管道的清洗和清理，排污管道中的污物極容易粘黏在管道壁上， 導(dǎo)致管徑變小、發(fā)電機(jī)發(fā)電量減小，進(jìn)而降低了發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)械效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決已有高層建筑的生活污水發(fā)電系統(tǒng)存在的上述問(wèn)題，提供一種 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能連續(xù)發(fā)電且發(fā)電穩(wěn)定、能量轉(zhuǎn)化效率較高的高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電 系統(tǒng)，同時(shí)，本發(fā)明還提供了該系統(tǒng)的控制方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)采用的技術(shù)方案是：高 層建筑具有一個(gè)從頂部至底部的垂直安裝的總排污管，高層建筑的所有住戶生活污水排放管 由上至下分為若干級(jí)，每級(jí)污水排放管由多層住戶生活污水排放管組成，每級(jí)中的各層住戶 生活污水排放管直接連接且連通總排污管;高層建筑樓頂處置放雨水存儲(chǔ)箱，雨水存儲(chǔ)箱內(nèi) 設(shè)置雨水存儲(chǔ)箱水位傳感器，雨水存儲(chǔ)箱頂部開(kāi)有雨水收集口和連接供水管的供水口，供水 管上設(shè)置供水電動(dòng)閥;雨水存儲(chǔ)箱經(jīng)底部開(kāi)有的總清洗口連接從上到下垂直的總清洗管的頂 部、經(jīng)底部開(kāi)有的排水口連接垂直的第一級(jí)污水收集管頂部;在總清洗口處設(shè)置總清洗管電 動(dòng)閥，在排水口處設(shè)置雨水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥，總清洗管的底口封閉;在雨水存儲(chǔ)箱下方由 上至下依序地設(shè)置各級(jí)污水收集管、各級(jí)水箱和各級(jí)水箱排水管，每級(jí)水箱排水管均串接在 前、后兩級(jí)水箱之間，除最頂部的第一級(jí)污水收集管頂部連接雨水存儲(chǔ)箱外，其余的各級(jí)污 水收集管的頂口均封閉、底部均連接同級(jí)的水箱頂部;每級(jí)水箱中均設(shè)有水箱水位傳感器和 污泥密度傳感器，每級(jí)水箱的底部都經(jīng)排污口連接總排污管、都經(jīng)排水口連接同級(jí)水箱排水 管的頂部入口，所述排污口處裝有水箱排污電動(dòng)閥，所述排水口處裝有水箱排水電動(dòng)閥;每 級(jí)水箱排水管的底部均裝有一個(gè)發(fā)電機(jī)，所有的發(fā)電機(jī)并聯(lián)蓄電池的輸入端;所述雨水存儲(chǔ) 箱水位傳感器、雨水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥、供水電動(dòng)閥、總清洗管電動(dòng)閥、水箱排污電動(dòng)閥、 水箱排水電動(dòng)閥、水箱水位傳感器和污泥密度傳感器均經(jīng)控制線連接控制器。
進(jìn)一步地，每級(jí)水箱內(nèi)腔的上部均裝有水箱過(guò)濾篩和水箱過(guò)濾篩噴嘴，水箱過(guò)濾噴嘴 位于水箱過(guò)濾篩的中上部，水箱過(guò)濾篩的入口連接同級(jí)的污水收集管的底部，水箱過(guò)濾篩的 出口經(jīng)過(guò)濾篩排污管連接總排污管，水箱過(guò)濾篩噴嘴經(jīng)同級(jí)的水箱清洗管與總清洗管連接， 在水箱清洗管上設(shè)置水箱清洗管電動(dòng)閥，該水箱清洗管電動(dòng)閥經(jīng)控制線連接控制器。
最后一級(jí)水箱排水管的出口處經(jīng)處理后的生活污水直接排放管連接污物收集池，生活污 水直接排放管上裝有污物收集池沖洗電動(dòng)閥，污物收集池沖洗電動(dòng)閥經(jīng)控制線連接控制器。
本發(fā)明高層建筑的生活污水分離分級(jí)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法采用的技術(shù)方案：具有以下 步驟：
A、雨水存儲(chǔ)箱水位傳感器檢測(cè)水位超過(guò)雨水存儲(chǔ)箱總水位的90%時(shí)，控制器控制雨 水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥打開(kāi)，雨水存儲(chǔ)箱排出的水經(jīng)第一級(jí)污水收集管進(jìn)入第一級(jí)水箱，直到 雨水存儲(chǔ)水箱水位不高于90%，關(guān)閉雨水存儲(chǔ)排水電動(dòng)閥;當(dāng)水位低于30%時(shí)，控制器控 制供水電動(dòng)閥打開(kāi)，供水管進(jìn)水，直至雨水存儲(chǔ)水箱中的水位保持在30%，關(guān)閉供水電動(dòng) 閥;
B、當(dāng)上一級(jí)水箱水位傳感器檢測(cè)到所在水箱的水位達(dá)到所在水箱總水位的30%時(shí)， 控制器控制上一級(jí)水箱排水電動(dòng)閥打開(kāi)，使上一級(jí)水箱的水經(jīng)上一級(jí)水箱排水管進(jìn)入下一級(jí) 水箱中，上一級(jí)發(fā)電機(jī)發(fā)電;
C、當(dāng)污泥密度傳感器檢測(cè)到所在水箱的污泥密度大于水密度2倍時(shí)，控制器控制所在 水箱排污電動(dòng)閥打開(kāi)，將污泥排入總排污管中，同時(shí)控制器控制雨水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥打 開(kāi)，雨水經(jīng)雨水存儲(chǔ)箱排水電動(dòng)閥、第一級(jí)污水收集管后進(jìn)入第一級(jí)水箱中對(duì)總排污管自動(dòng) 沖洗。
進(jìn)一步地，每級(jí)水箱內(nèi)腔的上部均裝有水箱過(guò)濾篩和水箱過(guò)濾篩噴嘴，水箱過(guò)濾篩噴嘴 經(jīng)同級(jí)的水箱清洗管與總清洗管連接，在水箱清洗管上設(shè)置水箱清洗管電動(dòng)閥，當(dāng)雨水存儲(chǔ) 箱水位傳感器檢測(cè)到雨水存儲(chǔ)箱中的水位在30%-90%之間時(shí)，控制器控制雨水存儲(chǔ)水箱排 水電動(dòng)閥、總清洗管電動(dòng)閥、水箱清洗管電動(dòng)閥打開(kāi)，雨水存儲(chǔ)箱排出的水經(jīng)過(guò)濾篩噴嘴對(duì) 水箱過(guò)濾篩進(jìn)行沖洗，沖洗水經(jīng)過(guò)濾篩排污管進(jìn)入總排污管。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，具有的有益效果是：
1)本發(fā)明不僅能有效利用高層建筑生活污水進(jìn)行發(fā)電，而且還通過(guò)生活污水的分級(jí)、 分離及其頂部收集的雨水有效利用進(jìn)行發(fā)電，即同時(shí)利用高層建筑物生活污水和高層建筑物 樓頂收集的雨水進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)兩種水能量互補(bǔ)，解決下水發(fā)電不連續(xù)、發(fā)電不穩(wěn)定的問(wèn) 題，獲得更大可用能量的效果。
2)本發(fā)明能對(duì)高層建筑生活污水中固態(tài)、半固態(tài)物質(zhì)進(jìn)行分離，可最大限度的降低城 市污水處理工作強(qiáng)度、充分利用分離出的有機(jī)肥料，進(jìn)而可以改善環(huán)境、提供大量的有機(jī)肥 料。本發(fā)明還具有自動(dòng)清洗、清理發(fā)電系統(tǒng)的能力，有效解決了系統(tǒng)堵塞等問(wèn)題，同時(shí)極大 的降低了因污物導(dǎo)致的管道堵塞、發(fā)電機(jī)卡死情況。
3)本發(fā)明對(duì)高層建筑生活污水進(jìn)行分級(jí)發(fā)電不僅可以更有效的利用高層建筑下水的能 量，極大的減少污物粘黏管道壁的距離，進(jìn)而提高了發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)械效率，而且能使不連續(xù) 的生活污水發(fā)電更為穩(wěn)定、提高發(fā)電品質(zhì)、降低發(fā)電過(guò)程中的噪聲，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)一組發(fā) 電單元出現(xiàn)問(wèn)題，其它發(fā)電單元依然可以正常發(fā)電，且更便于整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的檢修。
4)本發(fā)明設(shè)置的各級(jí)水箱，可以有效地沉淀、排放各級(jí)水箱過(guò)濾篩沒(méi)有分離的細(xì)小泥 狀污物，從而進(jìn)一步的凈化、分離生活污水。本發(fā)明系統(tǒng)中設(shè)置的清洗、清理功能不僅充分 利用了干凈的雨水和分離出的相對(duì)干凈的污水，也有效的降低因系統(tǒng)的堵塞問(wèn)題和清洗時(shí)用 水問(wèn)題，提高了高層建筑生活污水的利用率。
