專利名稱：家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種家庭生活污水回收利用的工藝方法，尤其是對家庭生活污水分質(zhì)收排、分級處理和分類循環(huán)回用的家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝。

背景技術：
我國人口眾多，人均淡水資源卻僅為世界人均數(shù)的四分之一。隨著人口和經(jīng)濟規(guī)模的日漸擴大及城鄉(xiāng)居民生活水平的不斷提高，用水需求量的增加與全球氣候變化及環(huán)境污染所帶來的淡水資源匱乏之間的矛盾越來越尖銳；特別在我國華北、西北地區(qū)及一些特大城市中，缺水乃至斷水時有發(fā)生，已經(jīng)明顯制約了居民的生活質(zhì)量的提高甚至嚴重威脅到居民的生存安全。因此，研究和推行科學、合理的家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝，對于提高城鄉(xiāng)居民的用水安全度和生活質(zhì)量，節(jié)約寶貴的水資源，削減污染排放總量和保持經(jīng)濟社會的健康發(fā)展，都具有不言而喻的重要意義。
現(xiàn)行的以中水回用為目的的生活污水循環(huán)回用技術，主要有集中處理(城市綜合污水處理廠)和分散處理(小區(qū)中水回用處理站)兩大類型，已經(jīng)并將持續(xù)發(fā)揮重要作用。但多年實踐顯示出這兩大類型的下述缺陷或不足第一，投資巨大，運行成本也居高不下；第二，處理深度僅達中水，制約了回用水的回用范圍；第三，由于原水包含了人體糞便排泄物，所形成的心理障礙極大限制了處理出水在家庭領域的使用；第四，投資主體僅為政府、社區(qū)或開發(fā)商，未能調(diào)動廣大城鄉(xiāng)居民的積極參與，從而遲滯了生活污水循環(huán)回用事業(yè)的發(fā)展。
在水污染日益嚴重、水資源日益匱乏的同時，二十世紀90年代至今，下列技術的長足發(fā)展為家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝的開發(fā)和完善提供了條件傳感和控制技術；工程塑料材料與加工技術；生物處理，尤其是接觸氧化處理技術；專屬工程菌工業(yè)化生產(chǎn)技術；膜處理技術等。其中，膜處理工藝的成熟和推廣運用，以及膜和膜處理設備的國產(chǎn)化及其使用壽命和性價比的顯著提高，對家庭生活污水深度處理工藝的推廣尤具重要的實用意義。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝。該處理工藝將家庭生活污水區(qū)分為濃水(首先是糞便水)和淡水(即優(yōu)質(zhì)雜排水)；而后對所收集的淡水進行接觸氧化處理；在此基礎上，對生物處理出水實行超濾膜處理，所得出水優(yōu)先用于沖廁及綠化和保潔等雜用；多余部分再作反滲透膜處理，所得出水可用于除飲用外的其他各項家用。濃水(含各級處理產(chǎn)生的污泥及濃水)則排入化糞池經(jīng)下水道送城市或小區(qū)污水處理廠(站)處置，其所得中水產(chǎn)品可回用于市政或小區(qū)公用工程；從而可逐步形成一個復蓋全社會的生活污水復式處理系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 處理工藝依序如下 分質(zhì)收、排在家庭排放的所有生活污水中，將廁所排放的糞便水和廚房排放污水中的含油濃水直接排入下水道交由城市污水處理廠處置；其余優(yōu)質(zhì)雜排水如廚房、沐浴、盥洗、洗衣、家庭保潔及綠化所排放的優(yōu)質(zhì)雜排水，則流經(jīng)分水器6，利用光電傳感系統(tǒng)控制，光電傳感系統(tǒng)由控制光源7、受光元件8、光電傳感器9組成；優(yōu)質(zhì)雜排水流經(jīng)分水器6時，通過調(diào)整驅動電流大小以控制光源7的光照度，當受光元件8的光照度因過水濁度大而低于設定的光臨界閾值，則濃水電磁閥11開啟、淡水電磁閥10關閉，將濃水排入下水道；反之，則淡水電磁閥10開啟，濃水電磁閥11關閉，將淡水收入集水箱12。
生物處理由提水射流泵17提供動力，將集水箱12中的原水經(jīng)止回閥13、調(diào)節(jié)閥14和流量計15提出，同時將接觸氧化室19的部分回流水經(jīng)調(diào)節(jié)閥16提出，兩路提出水經(jīng)射流器(18)吸入空氣后射入接觸氧化室(19)底部進行生物處理；生物處理系統(tǒng)由接觸氧化室19和二次沉淀室21及二者之間的水氣泥分離機構20按升流方式銜接而成；進入接觸氧化室19的含氧原水完成生物氧化后，出水經(jīng)由水氣泥分離機構20升流入二次沉淀室21完成沉淀；二次沉淀室21中形成的生物污泥絮團，則經(jīng)由水氣泥分離機構20下沉回流入接觸氧化室19繼續(xù)參與生物處理；接觸氧化室19產(chǎn)生的尾氣泡經(jīng)由尾氣管，與剩余污泥均從排污管排入化糞池經(jīng)下水道交由城市污水處理廠處置。
超濾處理成C類凈水生物處理系統(tǒng)的出水由超濾水泵22泵入超濾器23完成超濾膜處理，其出水即為C類凈水，加入O3，再注入C類凈水箱29；O3由O3發(fā)生器24產(chǎn)生，再經(jīng)調(diào)節(jié)閥25、止回閥26進入C類凈水中；C類凈水箱設計為高位水箱，以增大水壓，C類凈水優(yōu)先回用于沖廁和綠化；多余的C類凈水供生產(chǎn)B類凈水用；超濾器23產(chǎn)生的濃水則從排污管排入化糞池經(jīng)下水道交由城市污水處理廠處置。
反滲透處理成B類凈水反滲透泵27將C類凈水箱29中多余的C類凈水泵入反滲透器28完成反滲透膜處理，其出水即為B類凈水，注入B類凈水箱30；B類凈水箱設計為高位水箱，以增大水壓；B類凈水可回用于沐浴、盥洗和洗衣；不足部分由自來水系統(tǒng)經(jīng)由調(diào)節(jié)閥2和止回閥3補充；反滲透器28產(chǎn)生的濃水則從排污管排入化糞池經(jīng)下水道交由城市污水處理廠處置。
本發(fā)明將家庭生活排水(原水)按其污染物濃度高低劃分為濃水、淡水兩種，濃水排入化糞池經(jīng)下水道送城市污水處理廠處置，淡水(優(yōu)質(zhì)雜排水)收集后經(jīng)處理供循環(huán)回用。將家庭生活用水按其衛(wèi)生安全標準劃分為A類(飲用水)、B類(直接或間接與人體接觸的優(yōu)質(zhì)水)和C類(生活雜用水)三類，從而建立不同的供水或循環(huán)回用水水源。根據(jù)上述劃分的原水種別和用水類別，設計了外排(D類)、在生物處理基礎上進行的超濾膜處理(產(chǎn)生C類水)和在超濾膜處理基礎上進行的反滲透膜處理(產(chǎn)生B類水)三級處理工藝。由以上原水兩種、用水三類、處理三級構成本工藝的完整體系。
本發(fā)明分以下兩次按水質(zhì)對原水進行排放和收集首先，將廁所產(chǎn)生的糞便水(沖廁水)和廚房排水中的濃水(手動閥4控制)直接經(jīng)排污管排入化糞池；其次，在其余原水流經(jīng)分水器6時，根據(jù)此類原水污染物濃度與其濁度正相關的規(guī)律，通過驅動電流大小的調(diào)整以控制光源7的光照度，致使受光元件8的光照度因過水濁度大而低于設定的光臨界閾值，則濃水電磁閥11開啟、淡水電磁閥10關閉，將濃水排入下水道；反之，則淡水電磁閥10開啟，濃水電磁閥11關閉，將淡水收入集水箱11。
本發(fā)明為適應在家庭用水中心即衛(wèi)生間內(nèi)安設相應處理裝置的需要，將生物處理工藝設計為升流式，而用水氣泥分離機構20完成處理水由接觸氧化室19升流入二次沉淀室21、污泥由二次沉淀室21降流入接觸氧化室19的工藝運行，并利用排氣管將封閉容器接觸氧化室19曝氣中產(chǎn)生的尾氣排空。
本發(fā)明在完成生物處理使出水達《污水綜合排放標準》一級的基礎上，為滿足C類用水(廁所和其他)的水質(zhì)需求設計了超濾膜處理工藝；又在超濾膜處理基礎上，為滿足B類用水(沐浴、盥洗和洗衣)的水質(zhì)需求設計了反滲透膜處理工藝；從而實現(xiàn)按不同水質(zhì)要求進行分級處理的目的。
本工藝發(fā)明針對不同水質(zhì)用水設計了相應的貯水、輸送系統(tǒng)超濾處理產(chǎn)生的C類水貯存于C類凈水箱(高位水箱)，優(yōu)先回用于廁所和其他，多余部分供應反滲透處理所用；反滲透處理產(chǎn)生的B類水貯存于B類凈水箱(高位水箱)，回用于沐浴、盥洗和洗衣，不足部分以自來水補充；自來水僅用于廚房和補充B類凈水箱。
本發(fā)明的有益效果是由于適應了循環(huán)回用水資源和減少污染排放量的客觀需求，本工藝發(fā)明投入生產(chǎn)和使用后將產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益 1、本工藝發(fā)明所采用的生物處理技術、膜處理技術和傳感、控制技術，均為成熟、先進技術，且解決了家庭用戶循環(huán)回用水的心理障礙問題，易于開發(fā)和推廣。
2、本工藝發(fā)明如推廣至3000萬人使用，每年可減排BOD5約10.5萬噸，減排SS約9.3萬噸，節(jié)約凈水約9億m3。
3、本工藝發(fā)明創(chuàng)立了分級處理和分類供水工藝，可以更合理的節(jié)約循環(huán)用水處理所需的能源和費用每立方米C類水(超濾出水)耗電約0.5kwh，每立方米B類水(反滲透出水)耗電約1kwh；綜合處理費用(含折舊)為2.30元/m3C類水-3.00元/m3B類水，均屬較為經(jīng)濟合理。
4、本工藝發(fā)明的推廣使用，可使家庭生活污水循環(huán)回用和小區(qū)污水處理、城市污水處理相互配套、補充，形成一個復蓋全社會的生活污水復式處理體系。并可催生一個新型產(chǎn)業(yè)。



下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1為家庭生活污水分類、水質(zhì)與處理、循環(huán)回用/外排去向示意圖； 圖2為本發(fā)明工藝流程圖。
圖中

為污水走向

為污泥或濃水走向

為空氣或尾氣走向

為自來水(A類水)走向

為反滲透出水(B類水)走向

為超濾出水(C類水)走向 △表示污染物為中、高濃度

表示污染物為低濃度

表示污染物為微量濃度

表示可供增選的工藝 1.自來水給水調(diào)節(jié)閥，2.自來水補水調(diào)節(jié)閥，3.自來水補水止回閥，4.廚房含油濃水外排閥，5.廚房污水內(nèi)排閥，6.分水器，7.光源，8.受光元件，9.光電傳感器，10.淡水電磁閥，11.濃水電磁閥，12.集水箱，13.提水止回閥，14.提水調(diào)節(jié)閥，15.提水流量計，16.回流水調(diào)節(jié)閥，17.提水射流泵，18.射流器，19.接觸氧化室，20.水氣泥分離機構，21.二次沉淀室，22.超濾水泵，23.超濾器，24.O3發(fā)生器，25.O3調(diào)節(jié)閥，26.管道止回閥，27.反滲透水泵，28.反滲透器，29.C類凈水箱，30.B類凈水箱。
圖1顯示了對家庭生活排水按污染物濃度進行的分類以及濃水和淡水各自的污染物濃度狀況；顯示了對家庭生活用水進行的分類以及各類水的水質(zhì)要求；并顯示了原水處理的工藝流向和各類供水的走向。該圖為本工藝發(fā)明提供了水質(zhì)分類、分級依據(jù)和設計基礎。
下表根據(jù)《城市居民生活用水量標準》(GB/T50331-2002)及相關資料對家庭生活污水水量和水質(zhì)作一簡要分析
其中給水量采用了《城市居民生活用水量標準》表4數(shù)據(jù)。該《標準》指出該水量值僅是“必不可少的水量消耗，所以調(diào)查值相對較低”。
分析表明(1)本工藝發(fā)明所設計的排放濃水之后收集的淡水，其有機物、懸浮物濃度僅為綜合污水濃度的50％左右；且因糞便水全部排除，廚房含油(及LAS)濃水也被排除，故所收淡水中基本不含N、P等污染物，從而可從根本上顯著降低循環(huán)回用的處理難度，確保回用水的品質(zhì)。(2)本工藝發(fā)明所設計的主要排放對象，應該是含COD、BOD、NH3-N和總P都較高的糞便水、廚房含油污水，以及含陰離子表面活性劑(LAS)高的沐浴、洗衣濃水。(3)一般情況下，本工藝發(fā)明所生產(chǎn)的回用水可滿足家庭用水中除飲用水之外其他各類用水80％以上的用量需求。(4)顯而易見的是，由于將糞便水排除在家庭用水回收范圍之外，家庭用水領域中使用回用水的心理障礙可得以基本消除。
圖2顯示了本工藝發(fā)明的處理工藝流程。
家庭生活污水中優(yōu)質(zhì)雜排水的主要部分廚房、沐浴和洗衣污水，由于固體懸浮物和膠體物的存在，其污染物濃度與濁度之間呈明顯的正相關關系。故在把廁所糞便水和廚房含油濃水直接外排后，其余污水仍可依據(jù)其濁度高低實行排、收。當原水進入分水器后，過水濁度的大小導致受光元件所受光照度低于或高于光臨界閥值，從而通過光電傳感器9控制淡水電磁閥10或濃水電磁閥11的啟、閉，實現(xiàn)對濃、淡水的排、收。
污水的生物處理(二級處理)是深度處理(如膜處理)的基礎處理。本發(fā)明采用的生物接觸氧化工藝，特別適合于低濃度優(yōu)質(zhì)雜排水的處理，啟動時只需投入一定量的處理生活污水的專屬工程菌，系統(tǒng)便可正常運行；在室溫條件下運行較短時間即可自行完成生物膜的培養(yǎng)；且此種工藝產(chǎn)泥量少，耐受停機間隔時間長，配以對系統(tǒng)開、停的自動化控制，可實現(xiàn)“傻瓜”式操作，是目前對家庭生活污水生物處理的首選工藝。為使相應的處理裝置適于在家庭用/排水中心衛(wèi)生間里安裝，本工藝發(fā)明按升流式設計生物處理工藝，利用介于接觸氧化室19和二次沉淀室21之間的水氣泥分離機構20實現(xiàn)處理水的升流和污泥絮團的降流(回流)，并使在封閉容器中曝氣產(chǎn)生的尾氣通過排氣管排空。
本發(fā)明采用超濾工藝對生物處理出水進行深度處理以生產(chǎn)C類凈水；采用反滲透工藝對超濾處理出水進行二次深度處理以生產(chǎn)B類凈水。在工藝設計中之所以未采用一般膜生物反應器(分置式MBR或一體式MBR)以膜處理替代二次沉淀室的做法，而是將超濾組件獨立置于二次沉淀室之后，是因為要(1)盡量降低膜污染，延長膜壽命，方便家庭用戶操作；(2)便于相應裝置的設計和日常維護。
隨著膜處理技術的迅速發(fā)展，運用于水處理的超濾或反滲透膜組件通量日益增大，壓降日益減小，其使用壽命、運行費用和性價比已達到可以進入家庭生活污水深度處理領域的程度。對生物處理排放液進行超濾處理后，除無機鹽和N、P等營養(yǎng)物脫除較少外，總懸浮固體和微生物污染物基本脫除，濁度、色度可降低至原水10％以內(nèi)，COD、BOD等也僅以微量存在，其水質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)行的《生活雜用水水質(zhì)標準》，完全可回用于沖廁、綠化、保潔等家用范圍。而超濾出水經(jīng)反滲透處理后，其出水除少數(shù)低分子有機物尚有殘存外，溶鹽、COD、BOD等可以基本乃至最后脫除，水質(zhì)已接近飲用水標準，完全可回用于家庭除飲用水外的各種用水所需。
為適應各取水點對各類水源分類使用的需要，除自來水供水管道外，本工藝發(fā)明設計了C類凈水箱29，連通廁所、綠化、保潔等取水點為其供水；設計了B類凈水箱30，連通沐浴、盥洗、洗衣等取水點為其供水；利用虹收原理，使C類凈水箱29當其貯水液位升高至設定高度時產(chǎn)生虹吸，將多余貯水供給反滲透組件進行處理；在B類凈水箱30設有自來水入口，當貯水不足時可補入自來水以滿足需要。
權利要求
1.一種家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝，其特征是處理工藝依序如下
分質(zhì)收、排在家庭排放的所有生活污水中，將廁所排放的糞便水和廚房排放污水中的含油濃水直接排入下水道交由城市污水處理廠處置；其余優(yōu)質(zhì)雜排水流經(jīng)分水器(6)，利用光電傳感系統(tǒng)控制，將濃水經(jīng)由濃水電磁閥(11)排入化糞池經(jīng)下水道交由城市污水處理廠處置，將優(yōu)質(zhì)雜排水經(jīng)由淡水電磁閥(10)排入集水箱(12)進行后續(xù)處理。
生物處理由提水射流泵(17)提供動力，將集水箱(12)中的原水經(jīng)止回閥(13)、調(diào)節(jié)閥(14)和流量計(15)提出，同時將接觸氧化室(19)的部分回流水經(jīng)調(diào)節(jié)閥(16)提出，兩路提出水經(jīng)射流器(18)吸入空氣后射入接觸氧化室(19)底部進行生物處理；生物處理系統(tǒng)由接觸氧化室(19)和二次沉淀室(21)及二者之間的水氣泥分離機構(20)按升流方式銜接而成；進入接觸氧化室(19)的含氧原水完成生物氧化后，出水經(jīng)由水氣泥分離機構(20)升流入二次沉淀室(21)完成沉淀；二次沉淀室(21)中形成的生物污泥絮團，則經(jīng)由水氣泥分離機構(20)下沉回流入接觸氧化室(19)繼續(xù)參與生物處理；接觸氧化室(19)產(chǎn)生的尾氣泡經(jīng)由尾氣管，與剩余污泥均從排污管排入化糞池經(jīng)下水道交由城市污水處理廠處置。
超濾處理成C類凈水生物處理系統(tǒng)的出水由超濾水泵(22)泵入超濾器(23)完成超濾膜處理，其出水即為C類凈水，注入C類凈水箱(29)后優(yōu)先回用于沖廁和綠化；多余的C類凈水供生產(chǎn)B類凈水用；超濾器(23)產(chǎn)生的濃水則從排污管排入化糞池經(jīng)下水道交由城市污水處理廠處置。
反滲透處理成B類凈水反滲透泵(27)將C類凈水箱(29)中多余的C類凈水泵入反滲透器(28)完成反滲透膜處理，其出水即為B類凈水，注入B類凈水箱(30)后，回用于沐浴、盥洗和洗衣；不足部分由自來水系統(tǒng)經(jīng)由調(diào)節(jié)閥(2)和止回閥(3)補充；反滲透器(28)產(chǎn)生的濃水則從排污管排入化糞池經(jīng)下水道交由城市污水處理廠處置。
2.根據(jù)權利要求1所述的家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝，其特征是光電傳感系統(tǒng)由控制光源(7)、受光元件(8)、光電傳感器(9)組成；優(yōu)質(zhì)雜排水流經(jīng)分水器(6)時，通過調(diào)整驅動電流大小以控制光源(7)的光照度，當受光元件(8)的光照度因過水濁度大而低于設定的光臨界閾值，則濃水電磁閥(11)開啟、淡水電磁閥(10)關閉，將濃水排入下水道；反之，則淡水電磁閥(10)開啟，濃水電磁閥(11)關閉，將淡水收入集水箱(12)。
3.根據(jù)權利要求1所述的家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝，其特征是C類凈水箱和B類凈水箱均設計為高位水箱，高位水箱的水平高度高于用水點。
4.根據(jù)權利要求1所述的家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝，其特征是其余優(yōu)質(zhì)雜排水為廚房、沐浴、盥洗、洗衣、家庭保潔及綠化的低污染雜排水。
5.根據(jù)權利要求1所述的家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝，其特征是經(jīng)超濾處理的C類凈水，加入O3，再注入C類凈水箱(29)；O3由O3發(fā)生器(24)產(chǎn)生，再經(jīng)調(diào)節(jié)閥(25)、止回閥(26)進入C類凈水中。
全文摘要
一種家庭生活污水循環(huán)回用處理工藝，本發(fā)明處理工藝將家庭排放的生活污水分質(zhì)收排，將濃水直接排放，優(yōu)質(zhì)雜排水(淡水)經(jīng)生物處理，超濾處理成C類凈水，優(yōu)先回用于沖廁和綠化，剩余C類凈水再反滲透處理成B類凈水，供沐浴、盥洗和洗衣用。本發(fā)明對原水實行分質(zhì)收排、分級處理、分類回用，解決了家庭用戶循環(huán)回用水的心理障礙。經(jīng)核算，排放水回收利用成本經(jīng)濟合理，可充分調(diào)動廣大城鄉(xiāng)居民的積極參與熱情。
文檔編號C02F1/44GK101759332SQ20101004580
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月4日 優(yōu)先權日2010年1月4日
發(fā)明者黃永堅 申請人:黃永堅