CN109928498B - 一种基于黑灰分流的生活污水综合利用*** - Google Patents
一种基于黑灰分流的生活污水综合利用*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种基于黑灰分流的生活污水综合利用***，其包括通过厌氧发酵池、甲烷气囊以及水箱；所述厌氧发酵池设有搅拌装置，所述搅拌装置的搅拌叶轮设置在厌氧发酵池的内部，所述搅拌叶轮通过搅拌轴连接厌氧发酵池外部的动力机构，所述厌氧发酵池通过中水管道I接出；所述水箱位置高于厌氧发酵池，水箱底部设有动力管道，动力管道连接动力机构，通过动力管道内的水流推动动力机构，动力机构带动搅拌叶轮工作；所述甲烷气囊内的甲烷用于燃气热水器，本发明的生活污水综合利用***中的厌氧发酵池还有效利用了灰水的重力势能，通过灰水的流动为厌氧发酵池的搅拌提供动能，该***减少了外部能源的输入，减少了能源的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种基于黑灰分流的生活污水综合利用***。
背景技术
生活污水中含有大量热能，目前对于生活污水的处理，大多是输送至污水处理厂进行集中处理后排放，少部分污水在进行简单的处理后循环使用，这一样不仅仅会造成污水能源的消耗与浪费，还存在着污水处理难，污水处理厂运行成本高的问题。
随着生活水准的提高，建筑设施越来越完善，为对生活污水的进行分类处理，目前已有部分建筑实现生活污水的黑灰分流，即建筑内的排水采用黑水（粪便污水）和灰水（洗浴污水）分开收集利用的模式，进而对两类污水分开处理。黑水主要为粪便污水，需要将其运输至特定区域，然后集中处理，成本较高。
发明内容
为解决上述问题本发明提供一种基于黑灰分流的生活污水综合利用***，该***可就近处理黑水，并将黑水中的能源进行转化并利用。
一种基于黑灰分流的生活污水综合利用***，包括通过黑水管道与坐便器连通的厌氧发酵池、通过甲烷管道连接在厌氧发酵池和燃气热水器连通的甲烷气囊以及通过灰水管道收集淋浴灰水的水箱；所述厌氧发酵池设有搅拌装置，所述搅拌装置的搅拌叶轮设置在厌氧发酵池的内部，所述搅拌叶轮通过搅拌轴连接厌氧发酵池外部的动力机构，所述厌氧发酵池通过中水管道I将发酵后的黑水接出；所述水箱位置高于厌氧发酵池，水箱底部设有动力管道，动力管道连接所述动力机构，通过动力管道内的水流推动动力机构，动力机构带动搅拌叶轮工作；所述甲烷气囊内的甲烷用于燃气热水器。
优选的，所述动力机构包括内置动力叶轮的叶轮盒，所述动力叶轮连接所述搅拌轴，所述搅拌轴与叶轮盒顶面密封配合，穿出叶轮盒外；所述叶轮盒圆周面上的相对位置设有进水口与出水口，进水口与出水口相对于叶轮盒径向倾斜设置，且出水口与进水口的倾斜方向相反，所述动力管道接入所述进水口，所述出水口通过中水管道II将水流接出。
上述水流通过进水口进入叶轮盒，并沿进水口的方向冲击呈径向的动力叶轮叶片，使动力叶轮呈顺时针或逆时针转动，动力叶轮转动带动搅拌轴转动，进而带动搅拌叶轮转动，实现厌氧发酵池的搅拌；动力叶轮转动的同时，水流螺旋上升，并随出水口流入中水管道II。
优选的，所述动力管道和进水口之间还设有渐缩管。
优选的，所述渐缩管与进水口之间还设有用于滤除颗粒杂质的滤网。
优选的，所述灰水管道上接入有用于判定和分离灰水管道中冷、热水流的冷热分离器，灰水经冷热分离器分成冷热两路，分离出的冷水通过冷水管道冷水接入水箱，分离出的热水通过热水管道将热水接入污水源热泵，热水接入污水源热泵后通过中水管道III接出；所述污水源热泵连接燃气热水器的给水管道连接，工作时吸收热水中的热量传给燃气热水器的进水，预热燃气热水器的进水。
上述冷热分离器为温控阀，当灰水管道中的水为热水时，通过阀门的开闭，控制水流流向热水管，若为冷水时，控制水流流向冷水管。当上述冷水管位于热水管下方时，温控阀安装于热水管道和冷水管道连接处，具体安装在冷水管道，温控阀门检测到水流的水温高于阈值，阀门处于关闭状态，当水流温度低于阈值时，温控阀打开，重力作用水流沿冷水管道流入水箱。
优选的，所述厌氧发酵池包括池体和池盖，所述池盖上可拆卸式固定连接有伸入池体的滤芯式填料装置，所述滤芯式填料装置内由内向外填充有石灰、植物碳源、硝酸盐和动物粪便四层材料。
上述滤芯式填料装置中填充的石灰可调节黑水的pH，使其维持在弱碱环境；其中填充的植物碳源选自枯树叶和玉米秸秆，植物碳源可为发酵过程提供碳源；其中填充的硝酸铵为发酵过程提供氮源，其中填充的动物粪便可进一步提高厌氧发酵的效率。
作为优选方案，上述池盖上设有通孔，上述滤芯式填料装置呈圆筒状，顶面上设有开口，开口周围设有可通过通孔卡接在池盖上的卡扣，开口上设有用于密封滤芯式填料装置的塞子。使用一段时间后，当需要添加材料是可直接打开塞子，向其中直接添加；当需要清除滤芯式填料装置中的残渣时，可取下塞子，向内捏住开口，即可取下滤芯式填料装置，直接倒出装置中的残渣。
优选的，所述池体的设有内壁和外壁，内壁和外壁之间布有加热烟气管道，所述加热烟气管道与燃气热水器的烟气管道接通。
燃气热水器工作时，产生高温烟气，高温烟气随燃气热水器的烟气管道通入加热烟气管道，为厌氧发酵池提供热量，促进厌氧发酵池的发酵过程。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的生活污水综合利用***不仅能就近通过厌氧发酵作用处理黑水，减轻污水处理的负担，还能将发酵所得甲烷气体直接用于燃气热水器，大大减少了能源运输所产生的损耗；厌氧发酵池还有效利用了灰水的重力势能，通过灰水的流动为厌氧发酵池的搅拌提供动能，该***尽可能的减少了外部能源的输入，尽可能的运用自身的能源实现***的运行，减少了能源的消耗。
（2）本发明中的厌氧发酵池还有效利用了燃气热水器工作时产生的高温烟气中的热能，该热能有效维持厌氧发酵池所必需的反应环境，从而解决了烟气随意排放所造成的大气污染问题。
（3）本发明中的冷热分离器有效分离了灰水中的冷水和热水（淋浴废水），并通过将热水和淋浴用水进水接入污水源热泵，利用热水加热淋浴用水。
附图说明
图 1是本发明的生活污水综合利用***的结构示意图；
图2是本发明的厌氧发酵池的结构示意图；
图3是本发明的叶轮盒的进水口和出水口示意图；
图4是本发明的冷热分离器的结构示意图；
图5是本发明的污水源热泵的结构示意图。
其中，1-厌氧发酵池，101-黑水管道，102-中水管道I，103-池体，104-池盖，105-通孔，106-搅拌叶轮，107-搅拌轴，108-滤芯式填料装置，109-开口，110-卡扣，111-塞子，112-外壁，113-内壁，2-甲烷气囊，21-甲烷管道，22-烟气管道，3-冷热分离器，31-灰水管道，32-冷水管道，33-热水管道，34-温控阀，4-水箱，41-动力管道，42-渐缩管，43-动力机构，431-叶轮盒，432-动力叶轮，433-进水口，434-出水口，435-滤网，44-中水管道II，5-污水热源泵，51-中水管道III，52-给水管道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的生活污水综合利用***进行进一步的说明。
实施例1
参见图1，一种基于黑灰分流的生活污水综合利用***，包括通过黑水管道101与坐便器连通的厌氧发酵池1、通过甲烷管道21连接在厌氧发酵池1和燃气热水器连通的甲烷气囊2以及通过灰水管道31收集淋浴灰水的水箱4；所述厌氧发酵池1内部设有搅拌装置，所述搅拌装置的搅拌叶轮106设置在厌氧发酵池1的内部，所述搅拌叶轮43通过搅拌轴107连接厌氧发酵池1外部的动力机构43，所述厌氧发酵池1通过中水管道I 102将发酵后的黑水接出；所述水箱4位置高于厌氧发酵池1，水箱4底部设有动力管道41，动力管道41连接所述动力机构43，通过动力管道41内的水流推动动力机构43，动力机构43带动搅拌叶轮106所述甲烷气囊2的甲烷用于燃气热水器；所述动力管道41水口之间还设有渐缩管42；所述灰水管道31上接入有用于判定和分离灰水管道31中冷、热水流的冷热分离器3，灰水经冷热分离器3分成冷热两路，分离出的冷水通过冷水管道32冷水接入水箱，分离出的热水通过热水管道32将热水接入污水源热泵5，热水接入污水源热泵5后通过中水管道III 51接出；所述污水源热泵5连接燃气热水器的给水管道52连接，工作时吸收热水中的热量传给燃气热水器的进水，预热燃气热水器的进水。
参见图2，所述厌氧发酵池1包括池体103和池盖104，所述池盖104上可拆卸式固定连接有伸入池体的滤芯式填料装置108，所述滤芯式填料装置108内由内向外填充有石灰、植物碳源、硝酸盐和动物粪便四层材料；所述池体的设有内壁112和外壁113，内壁112和外壁113之间布有加热烟气管道，所述加热烟气管道与燃气热水器的烟气管道22接通；参见图2，池盖104上可拆卸的连接有滤芯式填料装置108中连接方式的优选方案如图2中所示，在池盖104上设有通孔105，所述滤芯式填料装置108呈圆筒状，顶面上设有开口109，开口109周围设有可通过通孔105卡接在池盖104上的卡扣110，开口109上设有用于密封滤芯式填料装置108的塞子。这样的设置使得在使用一段时间后，当需要添加材料是可直接打开塞子111，可直接添加；当需要清除滤芯式填料装置108中的残渣时，取下塞子，向内捏住开口109，即可取下滤芯式填料装置108，直接倒出装置中的残渣。上述加热燃气管道铺设在内壁113和外壁112之间，为保证最大的加热效率，可将其缠绕在内壁113上，尽可能加大与内壁113的接触面积。
上述滤芯式填料装置108中填充的石灰可调节黑水的pH，使其维持在弱碱环境；其中填充的植物碳源选自枯树叶和玉米秸秆，植物碳源可为发酵过程提供碳源；其中填充的硝酸铵为发酵过程提供氮源，其中填充的动物粪便可进一步提高厌氧发酵的效率。
参见图2，上述动力机构43的优选的方案为：所述动力机构43包括内置动力叶轮432的叶轮盒，所述动力叶轮432连接所述搅拌轴107，所述搅拌轴107与叶轮盒431顶面密封配合，穿出叶轮盒431外；所述叶轮盒431圆周面上的相对位置设有进水口433与出水口434，进水口433与出水口434相对于叶轮盒431径向倾斜设置，且出水口434与进水口433的倾斜方向相反，所述动力管道41接入所述进水口433，所述出水口434通过中水管道II 44将水流接出。其中，叶轮盒431的进水口433和出水口434的设置分别如图3左图和右图的所示，两者的倾斜方向相反，叶轮盒进水口433的个数和径向倾斜的角度都可根据实际需求设定，需要保证所有进水口433的冲击叶轮方向均一致，共同推动叶轮的转动。
参见图4，其为本***中冷热分离器3的优选方案，采用温控阀作为冷热分离器3，当上述冷水管位于热水管下方时，温控阀安装于热水管道和冷水管道连接处，具体安装在冷水管道，温控阀门检测到水流的水温高于阈值，阀门处于关闭状态，当水流温度低于阈值时，温控阀打开，重力作用水流沿冷水管道流入水箱。这样仅需使用单个温控阀即可实现对冷热水的分离。
参见图5，其为本***中使用的一种污水源热泵5的原理示意图，污水源热泵5可通过热泵机组实现对热能的传导，将淋浴废水（灰水）中的热水能源传给淋浴用水的进水，对将进入燃气热水器的进水进行预热，实现能量利用的最大化。
本发明的生活污水综合利用***在实际使用中可将厌氧发酵池1置于地面之下，收集建筑内的黑水，并通过厌氧发酵池1对黑水进行发酵，发酵产生的甲烷气体用于燃气热水器的燃烧供热，也用于燃气锅炉的燃烧供热；本发明的***还通过水箱收集淋浴废水（灰水）中的冷水，并通过冷水的冲击动力机构实现对厌氧发酵池1的搅拌，促进发酵过程，更高效地处理黑水，而通过污水源热泵5利用淋浴废水（灰水）中热水的热能，使用该热能预热淋浴用水，尽可能回收淋浴废水中的热能；本发明中，燃气热水器或锅炉等工作时产生的高温烟气被用于维持厌氧发酵池1的温度，加快发酵过程；本发明中的滤芯式填料装置108，与传统的厌氧发酵相比，可原位调节黑水pH，同时为发酵提供碳源、氮源和磷源等发酵所必须的调节剂，也有效的避免了这些调节剂对管道等的堵塞问题。本发明的生活综合污水利用***结构简单，实用性强，可直接利用于黑灰分离的建筑，尽可能实现节能减排。
Claims (5)
1.一种基于黑灰分流的生活污水综合利用***，包括通过黑水管道与坐便器连通的厌氧发酵池、通过甲烷管道连接在厌氧发酵池和燃气热水器之间的甲烷气囊以及通过灰水管道收集淋浴灰水的水箱；其特征在于，所述厌氧发酵池设有搅拌装置，所述搅拌装置的搅拌叶轮设置在厌氧发酵池的内部，所述搅拌叶轮通过搅拌轴连接厌氧发酵池外部的动力机构，所述厌氧发酵池通过中水管道I将发酵后的黑水接出；所述水箱位置高于厌氧发酵池，水箱底部设有动力管道，动力管道连接所述动力机构，通过动力管道内的水流推动动力机构，动力机构带动搅拌叶轮工作；所述甲烷气囊内的甲烷用于燃气热水器；所述厌氧发酵池的池体设有内壁和外壁，内壁和外壁之间布有加热烟气管道，所述加热烟气管道与燃气热水器的烟气管道接通；
所述动力机构包括内置动力叶轮的叶轮盒，所述动力叶轮连接所述搅拌轴，所述搅拌轴与叶轮盒顶面密封配合，穿出叶轮盒外；所述叶轮盒圆周面上的相对位置设有进水口与出水口，进水口与出水口相对于叶轮盒径向倾斜设置，且出水口与进水口的倾斜方向相反，所述动力管道接入所述进水口，所述出水口通过中水管道II将水流接出；
所述灰水管道上接入有用于判定和分离灰水管道中冷、热水流的冷热分离器，灰水经冷热分离器分成冷热两路，分离出的冷水通过冷水管道接入水箱，分离出的热水通过热水管道将热水接入污水源热泵，热水接入污水源热泵后通过中水管道III接出；所述污水源热泵与燃气热水器的给水管道连接，工作时吸收热水中的热量传给燃气热水器的进水，预热燃气热水器的进水。
2.根据权利要求1所述的基于黑灰分流的生活污水综合利用***，其特征在于，所述动力管道和进水口之间还设有渐缩管。
3.根据权利要求2所述的基于黑灰分流的生活污水综合利用***，其特征在于，所述渐缩管与进水口之间还设有用于滤除颗粒杂质的滤网。
4.根据权利要求1所述的基于黑灰分流的生活污水综合利用***，其特征在于，所述厌氧发酵池包括池体和池盖，所述池盖上可拆卸式固定连接有伸入池体的滤芯式填料装置，所述滤芯式填料装置内由内向外填充有石灰、植物碳源、硝酸盐和动物粪便四层材料。
5.根据权利要求4所述的基于黑灰分流的生活污水综合利用***，其特征在于，所述池盖上设有通孔，所述滤芯式填料装置呈圆筒状，顶面上设有开口，开口上设有可通过通孔卡接在池盖上的卡扣，开口上设有用于密封滤芯式填料装置的塞子。
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