公布日:2023.03.07
申請日:2022.11.17
分類號:C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/50(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/40(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種零排放資源化的污水收集系統(tǒng)及方法,包括負壓收集組件、負壓輸送管道、真空泵房、灰水生化處理組件以及黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;負壓收集組件包括第一負壓黑水收集組件和第一負壓灰水收集組件,負壓輸送管道包括灰水負壓輸送管道和黑水負壓輸送管道,真空泵房包括第二負壓黑水收集組件、第二負壓灰水收集組件;灰水經(jīng)過第一負壓灰水收集組件、灰水負壓輸送管道、第二負壓灰水收集組件進入灰水生化處理組件,黑水經(jīng)過第一負壓黑水收集組件、黑水負壓輸送管道、第二負壓黑水收集組件進入黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件。本發(fā)明可以從源頭對黑水、灰水進行分離,實現(xiàn)農(nóng)村污水全收集、全處理、零排放、資源化、可持續(xù)的治理。
權(quán)利要求書
1.一種零排放資源化的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,包括:負壓收集組件、負壓輸送管道、真空泵房、灰水生化處理組件以及黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;負壓收集組件包括第一負壓黑水收集組件和第一負壓灰水收集組件,負壓輸送管道包括灰水負壓輸送管道和黑水負壓輸送管道,真空泵房包括第二負壓黑水收集組件、第二負壓灰水收集組件和除臭組件;灰水依次經(jīng)過第一負壓灰水收集組件、灰水負壓輸送管道、第二負壓灰水收集組件進入灰水生化處理組件,黑水依次經(jīng)過第一負壓黑水收集組件、黑水負壓輸送管道、第二負壓黑水收集組件進入黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;其中,第一負壓灰水收集組件包括室外地埋灰水儲罐,室外地埋灰水儲罐內(nèi)設(shè)有通過吊環(huán)與儲罐側(cè)壁掛鉤連接的柵渣提籃,柵渣提籃用于攔截灰水中的雜質(zhì);灰水生化處理組件與黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件之間連通,灰水生化處理組件的污泥排至黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件,黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件的上清液排至灰水生化處理組件。
2.如權(quán)利要求1所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,第一負壓灰水收集組件還包括灰水真空收集器,灰水真空收集器包括控制柜和真空閥;室外地埋灰水儲罐的上端設(shè)有檢修口,檢修口上設(shè)有與室外地埋灰水儲罐平齊的井蓋,掛鉤分布在檢修口的兩側(cè)側(cè)壁上;柵渣提籃懸掛設(shè)置在室外地埋灰水儲罐的前端,柵渣提籃的柵間隙≤5mm,室外地埋灰水儲罐內(nèi)還設(shè)有浮球桿,浮球桿的桿部穿過室外地埋灰水儲罐露出,浮球桿的浮球部浮在室外地埋灰水儲罐內(nèi)的灰水液面上,桿部的上部與下部涂覆不同的顏色;室外地埋灰水儲罐的末端設(shè)有集水坑,灰水負壓輸送管道的入口端伸入集水坑,且設(shè)置含過濾篩網(wǎng)的吸水喇叭口及支架,灰水負壓輸送管道的出口端連接灰水真空收集器,若桿部的下部穿過室外地埋灰水儲罐露出,控制柜控制真空閥通過吸水喇叭口將室外地埋灰水儲罐的灰水抽入第二負壓灰水收集組件。
3.如權(quán)利要求1所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,負壓輸送管道依次設(shè)有戶外閥門井、提升檢修井及末端檢修井,兩相鄰的提升檢修井之間的距離≤400m。
4.如權(quán)利要求1所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,第二負壓灰水收集組件還包括真空灰水儲罐、泄壓罐、空氣真空泵、排污泵、控制閥及止回閥;負壓輸送管道的末端與真空灰水儲罐的側(cè)面上部連通,真空灰水儲罐的頂部連接吸氣管道的一端,吸氣管道的另一端連接空氣真空泵的進氣端,空氣真空泵的出氣端連接排氣管道的一端,排氣管道的另一端連接泄壓罐的頂部,泄壓罐的頂部還連接收集臭氣管道的一端,收集臭氣管道的另一端連接除臭組件;泄壓罐的底部連接真空泵供水管道的一端,真空泵供水管道的另一端連接空氣真空泵,泄壓罐的側(cè)壁連接溢流管道的一端,溢流管道的另一端連接灰水生化處理組件,泄壓罐的下部設(shè)有可進行補水的補水口;真空灰水儲罐的底部通過吸水管連接排污泵,排污泵將真空灰水儲罐內(nèi)的灰水輸送至灰水生化處理組件;其中,真空灰水儲罐的壓力承受范圍為-0.1MPa-1.0MPa,真空灰水儲罐的灰水容量不超過總?cè)莘e的1/2。
5.如權(quán)利要求1所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件包括預(yù)處理組件、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器、沼氣收集與凈化組件及沼渣有機肥制備組件,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣進入沼氣收集與凈化組件,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的末端與沼渣有機肥制備組件連接,預(yù)處理組件包括前置垃圾破碎設(shè)備、油水分離設(shè)備及除砂設(shè)備;灰水生化處理組件包括依次連通的調(diào)節(jié)水罐、厭氧池、缺氧池、好氧池、MBR膜池、清水罐和尾水泵,還包括加藥組件、鼓風(fēng)機和排泥泵,加藥組件將消毒劑投加至清水罐,將除磷藥劑投加至MBR膜池,鼓風(fēng)機用于對好氧池和MBR膜池曝氣;排泥泵通過吸泥管與MBR膜池末端的沉泥區(qū)相連,將MBR膜池中的污泥排入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器中,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器與調(diào)節(jié)水罐連通,用于將上清液排入調(diào)節(jié)水罐。
6.如權(quán)利要求5所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器包括進料井、黑水進水管、厭氧發(fā)酵池及出料井,進料井兩側(cè)設(shè)有電機檢修井,進料井內(nèi)設(shè)有破碎攪拌器,破碎攪拌器的驅(qū)動電機設(shè)置于電機檢修井內(nèi),進料井底部通過進料管道與厭氧發(fā)酵池的一側(cè)連通,進料管道與水平方向的夾角為30-50°,進料管道的直徑≥300mm;黑水進水管的管徑≥100mm,黑水進水管與厭氧發(fā)酵池的底部連通,并沿厭氧發(fā)酵池的內(nèi)底面延伸,黑水進水管的中心軸線與厭氧發(fā)酵池的內(nèi)底面的距離為200-300mm,黑水進水管位于厭氧發(fā)酵池內(nèi)的部分沿其軸向分布若干對配水孔,同一對配水孔位于同一徑向截面上,每個配水孔沿40-50°朝向厭氧發(fā)酵池的內(nèi)底面,配水孔的孔徑為15-25mm;厭氧發(fā)酵池的另一側(cè)通過出料管道連通出料井,出料管道與水平方向的夾角為10-20°,出料管道的管徑≥300mm。
7.如權(quán)利要求6所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,厭氧發(fā)酵池的上部為方形固液氣分離區(qū)、下部為方形反應(yīng)區(qū),且上部呈倒錐形,上部懸掛錐形導(dǎo)氣筒,錐形導(dǎo)氣筒通過徑向穿設(shè)的膨脹螺栓與厭氧發(fā)酵池的上部固定,厭氧發(fā)酵池的上部與錐形導(dǎo)氣筒的外側(cè)轉(zhuǎn)角處通過焊接固定,錐形導(dǎo)氣筒連通沼氣收集與凈化組件;方形反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有傾斜安裝的雙槳葉攪拌器,雙槳葉攪拌器與水平方向的夾角為20-30°,雙槳葉攪拌器由預(yù)埋在厭氧發(fā)酵池內(nèi)外壁的埋鐵固定;方形固液分離區(qū)設(shè)有出水三角堰和圍繞出水三角堰設(shè)置的出水渠,上清液通過出水三角堰流入出水渠,通過出水渠底部的排放管流至調(diào)節(jié)水罐,出水三角堰的內(nèi)壁下方設(shè)置擋渣裙板,擋渣裙板與豎直方向的夾角為40-60°,擋渣裙板上端通過預(yù)埋在厭氧發(fā)酵池內(nèi)壁的L型螺桿固定連接,擋渣裙板下端搭在橫向支撐桿的內(nèi)端,橫向支撐桿的外端與厭氧發(fā)酵池的內(nèi)壁固定,L型螺桿和橫向支撐桿的外端均固定有預(yù)埋于厭氧發(fā)酵池內(nèi)壁的預(yù)埋鐵。
8.如權(quán)利要求1所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,第二負壓黑水收集組件包括真空泵、黑水緩沖箱及排放管路,黑水負壓輸送管道的末端與黑水緩沖箱的上部連接,真空泵安裝在黑水緩沖箱的頂部,并與排放管路連通,若黑水緩沖箱中的黑水達到閾值高度,真空泵將黑水通過排放管路排入黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件。
9.如權(quán)利要求8所述的污水收集處理系統(tǒng),其特征在于,黑水緩沖箱還在側(cè)壁上設(shè)置清掏口,清掏口的下方50-100mm處設(shè)置攔截篩網(wǎng),攔截篩網(wǎng)沿黑水緩沖箱的水平方向延伸。
10.一種零排放資源化的污水收集處理方法,其特征在于,采用如權(quán)利要求1-9任一所述的污水收集處理系統(tǒng),包括如下步驟:S1:真空泵房分別對灰水負壓輸送管道和黑水負壓輸送管道抽氣形成管道負壓;S2:灰水在重力的作用下流入第一負壓灰水收集組件,第一負壓灰水收集組件持續(xù)收集灰水達到第一預(yù)定閾值時,將灰水輸送至第二負壓灰水收集組件;黑水在第一負壓黑水收集組件的連續(xù)抽吸下進入第二負壓黑水收集組件;S3:第二負壓灰水收集組件持續(xù)收集灰水時,除臭組件持續(xù)收集第二負壓灰水收集組件排放的氣體,第二負壓灰水收集組件持續(xù)收集灰水達到第二預(yù)定閾值時,停止收集灰水并將灰水輸送至灰水生化處理組件,第二負壓灰水收集組件內(nèi)灰水排空時重復(fù)收集操作;第二負壓黑水收集組件持續(xù)收集黑水達到第三預(yù)定閾值時,將黑水輸送至黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;S4:灰水生化處理組件對灰水依次進行生化反應(yīng)、過濾和消毒處理,并將灰水生化處理組件剩余污泥排至黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件對黑水和/或灰水生化處理組件剩余污泥進行厭氧發(fā)酵,并將厭氧發(fā)酵形成的上清液排至灰水生化處理組件進行生化處理。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷,本發(fā)明提供了一種零排放資源化的污水收集處理系統(tǒng)及方法,通過設(shè)置負壓收集組件、負壓輸送管道、真空泵房、灰水生化處理組件以及黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件,并對負壓收集組件和真空泵房中的負壓灰水組件進行攔截雜質(zhì)和泄壓除臭等設(shè)計,同時將灰水生化處理組件與黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件進行連通一體化設(shè)計,可以從源頭實現(xiàn)對黑水和灰水全收集、全處理、零排放、資源化、可持續(xù)的治理,實現(xiàn)污水處理的零排放和資源化。
第一方面,本發(fā)明提供一種零排放資源化的污水收集處理系統(tǒng),包括:負壓收集組件、負壓輸送管道、真空泵房、灰水生化處理組件以及黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;
負壓收集組件包括第一負壓黑水收集組件和第一負壓灰水收集組件,負壓輸送管道包括灰水負壓輸送管道和黑水負壓輸送管道,真空泵房包括第二負壓黑水收集組件、第二負壓灰水收集組件和除臭組件;
灰水依次經(jīng)過第一負壓灰水收集組件、灰水負壓輸送管道、第二負壓灰水收集組件進入灰水生化處理組件,黑水依次經(jīng)過第一負壓黑水收集組件、黑水負壓輸送管道、第二負壓黑水收集組件進入黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;
其中,第一負壓灰水收集組件包括室外地埋灰水儲罐,室外地埋灰水儲罐內(nèi)設(shè)有通過吊環(huán)與儲罐側(cè)壁掛鉤連接的柵渣提籃,柵渣提籃用于攔截灰水中的雜質(zhì);
灰水生化處理組件與黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件之間連通,灰水生化處理組件的污泥排至黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件,黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件的上清液排至灰水生化處理組件。
進一步的,第一負壓灰水收集組件還包括灰水真空收集器,灰水真空收集器包括控制柜和真空閥;
室外地埋灰水儲罐的上端設(shè)有檢修口,檢修口上設(shè)有與室外地埋灰水儲罐平齊的井蓋,掛鉤分布在檢修口的兩側(cè)側(cè)壁上;
柵渣提籃懸掛設(shè)置在室外地埋灰水儲罐的前端,柵渣提籃的柵間隙≤5mm,室外地埋灰水儲罐內(nèi)還設(shè)有浮球桿,浮球桿的桿部穿過室外地埋灰水儲罐露出,浮球桿的浮球部浮在室外地埋灰水儲罐內(nèi)的灰水液面上,桿部的上部與下部涂覆不同的顏色;
室外地埋灰水儲罐的末端設(shè)有集水坑,灰水負壓輸送管道的入口端伸入集水坑,且設(shè)置含過濾篩網(wǎng)的吸水喇叭口及支架,灰水負壓輸送管道的出口端連接灰水真空收集器,若桿部的下部穿過室外地埋灰水儲罐露出,控制柜控制真空閥通過吸水喇叭口將室外地埋灰水儲罐的灰水抽入第二負壓灰水收集組件。
進一步的,負壓輸送管道依次設(shè)有戶外閥門井、提升檢修井及末端檢修井,兩相鄰的提升檢修井之間的距離≤400m。
進一步的,第二負壓灰水收集組件還包括真空灰水儲罐、泄壓罐、空氣真空泵、排污泵、控制閥及止回閥;
負壓輸送管道的末端與真空灰水儲罐的側(cè)面上部連通,真空灰水儲罐的頂部連接吸氣管道的一端,吸氣管道的另一端連接空氣真空泵的進氣端,空氣真空泵的出氣端連接排氣管道的一端,排氣管道的另一端連接泄壓罐的頂部,泄壓罐的頂部還連接收集臭氣管道的一端,收集臭氣管道的另一端連接除臭組件;
泄壓罐的底部連接真空泵供水管道的一端,真空泵供水管道的另一端連接空氣真空泵,泄壓罐的側(cè)壁連接溢流管道的一端,溢流管道的另一端連接灰水生化處理組件,泄壓罐的下部設(shè)有可進行補水的補水口;
真空灰水儲罐的底部通過吸水管連接排污泵,排污泵將真空灰水儲罐內(nèi)的灰水輸送至灰水生化處理組件;
其中,真空灰水儲罐的壓力承受范圍為-0.1MPa-1.0MPa,真空灰水儲罐的灰水容量不超過總?cè)莘e的1/2。
進一步的,黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件包括預(yù)處理組件、厭氧發(fā)酵反應(yīng)器、沼氣收集與凈化組件及沼渣有機肥制備組件,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣進入沼氣收集與凈化組件,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的末端與沼渣有機肥制備組件連接,預(yù)處理組件包括前置垃圾破碎設(shè)備、油水分離設(shè)備及除砂設(shè)備;
灰水生化處理組件包括依次連通的調(diào)節(jié)水罐、厭氧池、缺氧池、好氧池、MBR膜池、清水罐和尾水泵,還包括加藥組件、鼓風(fēng)機和排泥泵,加藥組件將消毒劑投加至清水罐,將除磷藥劑投加至MBR膜池,鼓風(fēng)機用于對好氧池和MBR膜池曝氣;
排泥泵通過吸泥管與MBR膜池末端的沉泥區(qū)相連,將MBR膜池中的剩余污泥排入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器中,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器與調(diào)節(jié)水罐連通,用于將上清液排入調(diào)節(jié)水罐。
進一步的,厭氧發(fā)酵反應(yīng)器包括進料井、黑水進水管、厭氧發(fā)酵池及出料井,進料井兩側(cè)設(shè)有電機檢修井,進料井內(nèi)設(shè)有破碎攪拌器,破碎攪拌器的驅(qū)動電機設(shè)置于電機檢修井內(nèi),進料井底部通過進料管道與厭氧發(fā)酵池的一側(cè)連通,進料管道與水平方向的夾角為30-50°,進料管道的直徑≥300mm,
黑水進水管的管徑≥100mm,黑水進水管與厭氧發(fā)酵池的底部連通,并沿厭氧發(fā)酵池的內(nèi)底面延伸,黑水進水管的中心軸線與厭氧發(fā)酵池的內(nèi)底面的距離為200-300mm,黑水進水管位于厭氧發(fā)酵池內(nèi)的部分沿其軸向分布若干對配水孔,同一對配水孔位于同一徑向截面上,每個配水孔沿40-50°朝向厭氧發(fā)酵池的內(nèi)底面,配水孔的孔徑為15-25mm;
厭氧發(fā)酵池的另一側(cè)通過出料管道連通出料井,出料管道與水平方向的夾角為10-20°,出料管道的管徑≥300mm。
進一步的,厭氧發(fā)酵池的上部為方形固液氣分離區(qū)、下部為方形反應(yīng)區(qū),且上部呈倒錐形,上部懸掛錐形導(dǎo)氣筒,錐形導(dǎo)氣筒通過徑向穿設(shè)的膨脹螺栓與厭氧發(fā)酵池的上部固定,厭氧發(fā)酵池的上部與錐形導(dǎo)氣筒的外側(cè)轉(zhuǎn)角處通過焊接固定,錐形導(dǎo)氣筒連通沼氣收集與凈化組件;
方形反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有傾斜安裝的雙槳葉攪拌器,雙槳葉攪拌器與水平方向的夾角為20-30°,雙槳葉攪拌器由預(yù)埋在厭氧發(fā)酵池內(nèi)外壁的埋鐵固定;
方形固液分離區(qū)設(shè)有出水三角堰和圍繞出水三角堰設(shè)置的出水渠,上清液通過出水三角堰流入出水渠,通過出水渠底部的排放管流至調(diào)節(jié)水罐,出水三角堰的內(nèi)壁下方設(shè)置擋渣裙板,擋渣裙板與豎直方向的夾角為40-60°,擋渣裙板上端通過預(yù)埋在厭氧發(fā)酵池內(nèi)壁的L型螺桿固定連接,擋渣裙板下端搭在橫向支撐桿的內(nèi)端,橫向支撐桿的外端與厭氧發(fā)酵池的內(nèi)壁固定,L型螺桿和橫向支撐桿的外端均固定有預(yù)埋于厭氧發(fā)酵池內(nèi)壁的預(yù)埋鐵。
進一步的,第二負壓黑水收集組件包括真空泵、黑水緩沖箱及排放管路,黑水負壓輸送管道的末端與黑水緩沖箱的上部連接,真空泵安裝在黑水緩沖箱的頂部,并與排放管路連通,若黑水緩沖箱中的黑水達到閾值高度,真空泵將黑水通過排放管路排入黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件。
進一步的,黑水緩沖箱還在側(cè)壁上設(shè)置清掏口,清掏口的下方50-1000mm處設(shè)置攔截篩網(wǎng),攔截篩網(wǎng)沿黑水緩沖箱的水平方向延伸。
第二方面,本發(fā)明還提供一種零排放資源化的污水收集處理方法,采用上述的污水收集處理系統(tǒng),包括如下步驟:
S1:真空泵房分別對灰水負壓輸送管道和黑水負壓輸送管道抽氣形成管道負壓;
S2:灰水在重力的作用下流入第一負壓灰水收集組件,第一負壓灰水收集組件持續(xù)收集灰水達到第一預(yù)定閾值時,將灰水輸送至第二負壓灰水收集組件;
黑水在第一負壓黑水收集組件的連續(xù)抽吸下進入第二負壓黑水收集組件;
S3:第二負壓灰水收集組件持續(xù)收集灰水時,除臭組件持續(xù)收集第二負壓灰水收集組件排放的氣體,第二負壓灰水收集組件持續(xù)收集灰水達到第二預(yù)定閾值時,停止收集灰水并將灰水輸送至灰水生化處理組件,第二負壓灰水收集組件內(nèi)灰水排空時重復(fù)收集操作;
第二負壓黑水收集組件持續(xù)收集黑水達到第三預(yù)定閾值時,將黑水輸送至黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;
S4:灰水生化處理組件對灰水依次進行生化反應(yīng)、過濾和消毒處理,并將灰水生化處理組件剩余污泥排至黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件;
黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件對黑水和/或灰水生化處理組件剩余污泥進行厭氧發(fā)酵,并將厭氧發(fā)酵形成的上清液排至灰水生化處理組件進行生化處理。
本發(fā)明提供的一種零排放資源化的污水收集處理系統(tǒng)及方法,至少包括如下有益效果:
(1)通過設(shè)置負壓收集組件、負壓輸送管道、真空泵房、灰水生化處理組件以及黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件,并對負壓收集組件和真空泵房中的負壓灰水組件進行攔截雜質(zhì)和泄壓除臭等設(shè)計,同時將灰水生化處理組件與黑水和生活垃圾協(xié)同處理組件進行連通一體化設(shè)計,可以從源頭實現(xiàn)對黑水和灰水全收集、全處理、零排放、資源化、可持續(xù)的治理,實現(xiàn)污水處理的零排放和資源化。
(2)采用抗沖擊、低維護的污水處理工藝,解決污水處理設(shè)施“用人難”、“穩(wěn)定難”、“找錢難”的問題。
(3)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器設(shè)有進料破碎攪拌器,解決了黑水中大塊垃圾對設(shè)備的堵塞及磨損,提高發(fā)酵效率;采用底部穿孔配水,自下而上進水方式,可提高固液接觸時間,提高發(fā)酵效率;同時采用斜向下40-50°配水,還可避免厭氧發(fā)酵反應(yīng)器底部淤積,提高容積利用率;傾斜設(shè)置雙槳葉攪拌器使固體有機物混合攪拌更均勻,同時攪拌產(chǎn)生的推力有利于物料從出料管道流出,實現(xiàn)低能耗自動化出料,減少人工清掏強度;厭氧發(fā)酵反應(yīng)器采用埋地設(shè)置即可減少地面構(gòu)筑物,提高美觀性,又可提高保溫效果,降低額外的外部耗能保溫,保證較高的發(fā)酵效率。
(發(fā)明人:侯鋒;高靖偉;江樂勇;韓磊;房勇;宋偉)