一种“低碳、零排”无下水道厕所系统
- 国知局
- 2025-01-10 13:17:45
本发明属于污水处理,具体涉及一种“低碳、零排”无下水道厕所系统。
背景技术:
1、厕所是日常生活中最重要和最普遍的卫生设施。在我国乡村振兴和美丽乡村建设中,户厕改造已经成为高品质地实现全面小康的重要衡量指标之一,但是,没有市政下水道的农村、散落农户、公园、景区、农场、林场和草场等场所的厕所需求仍然存在巨大的缺口,无法有效满足人民群众卫生、舒适、便利的如厕需求。
2、当前广泛使用的无下水道旱厕通常臭味冲天,蚊蝇滋生,甚至容易造成疾病传播,严重威胁着环境卫生和人民健康;而旱厕粪污无序堆放容易产生co2、ch4等温室气体,不利于全球“双碳”目标的达成。旱厕堆肥虽然可以提升粪污资源化利用效率,但是卫生问题通常也不易解决。冲水式厕所常被用来进行旱厕低成本改造,但是一方面需要大量的水进行冲洗,极大地浪费了水资源;另一方面,冲水带来大量污水,因为水量过大,已经不适宜旱厕的堆肥处理,而缺乏市政管道意味着缺乏污水处理设施,带来严重的潜在污染问题。水冲厕改造中可以增加污水处理设施,好氧污水处理会导致氮磷等资源的损失,有机物处理后氧化为co2,并且污水处理存在能源消耗,这是不可持续的粪污管理模式。虽然粪污厌氧处理可以产沼气,但也存在沼气管理、利用难度大的问题,沼气逃逸也会带来碳排放问题,缺乏相应评估。不管是好氧处理还是厌氧处理都会带来碳排放问题。
3、而无下水道卫生系统重视资源化处理技术,可以将人体废物转化为有机肥料或能源,实现资源的回收利用,减少废物的排放,符合国家绿色低碳的要求与战略,对于减轻水体污染,保护环境发挥重要作用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,以实现尿液和粪便的资源化处理。
2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,包括:
3、源分离生态厕所,将尿液、粪便从源头上分离出来;
4、预处理装置,进料口与所述源分离生态厕所的尿液排污口相连通,并用于对所述源分离尿液进行加药、搅拌及静置沉淀处理;
5、太阳能集热器,进料口与所述预处理装置的出料口相连通,并利用太阳能加热所述预处理装置内的所述尿液;
6、第一容器,进料口与所述太阳能集热器的出料口相连通;
7、膜蒸馏装置,用于对加热后的尿液进行蒸馏,以使尿液形成浓缩液及馏出液,所述膜蒸馏装置包括尿液进入口、浓缩液排出口及馏出液排出口,所述尿液进入口与所述第一容器的出料口相连通,所述浓缩液排出口与所述第一容器的进料口相连通;
8、粪污收集罐,进料口与所述源分离生态厕所的粪便排污口相连通,并用于收集储存源分离粪便;
9、生物絮凝池,进料口与所述粪污收集罐的出料口相连通,用于将所述源分离粪便进行固液分离;
10、储料罐,进料口与所述生物絮凝池的出料口相连通,用于储存所述生物絮凝池的所述浓液;
11、反应器,进料口与所述储料罐的出料口相连通,用于预加热所述浓液并产生水热反应;
12、产物分离单元,进料口与所述反应器的出料口相连通,用于分离所述水热反应产物。
13、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,所述预处理装置包括搅拌机构及ph值检测装置;
14、所述搅拌机构用于搅拌所述尿液;
15、所述ph值检测装置用于检测所述尿液的酸碱度。
16、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,所述预处理装置还包括相互连通的尿液稳定容器及沉淀容器;
17、所述尿液稳定容器设置有加药口,以通过所述加药口向所述尿液稳定容器内添加稳定剂,所述搅拌机构及所述ph值检测装置均设置于所述尿液稳定容器;
18、所述沉淀容器用于供尿液静置沉淀,所述沉淀容器的出料口与所述太阳能集热器的进料口连通。
19、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,还包括第一水泵、过滤装置和第二水泵;
20、所述第一水泵的进料口与所述预处理装置的出料口连通,所述第一水泵的出料口与所述太阳能集热器的进料口连通;
21、所述过滤装置设置于所述第一水泵的出料口与所述太阳能集热器之间,以对所述第一水泵的出料口排出的所述尿液进行过滤;
22、所述第二水泵的进料口与所述第一容器的出料口连通。
23、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,还包括第二容器,所述第二容器的进料口与所述馏出液排出口相连通。
24、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,所述膜蒸馏装置包括直接接触式膜蒸馏器或者空气隙式膜蒸馏器;
25、所述直接接触式膜蒸馏器包括冷却液进入口和冷却液排出口,所述直接接触式膜蒸馏器的冷却液进入口与所述第二容器的出料口相连通,所述直接接触式膜蒸馏器的冷却液排出口构成所述馏出液排出口,并与所述第二容器的进料口相连通;
26、或者,所述空气隙式膜蒸馏器包括所述馏出液排出口、冷却液进入口和冷却液排出口,所述空气隙式膜蒸馏器的冷却液进入口与所述第二容器的出料口相连通,所述空气隙式膜蒸馏器的冷却液排出口与所述第二容器的进料口相连通。
27、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,还包括冷却器;
28、所述冷却器设置于所述直接接触式膜蒸馏器的冷却液进入口与所述第二容器之间,或者设置于所述空气隙式膜蒸馏器的冷却液进入口与所述第二容器之间,以用于对所述馏出液降温。
29、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,所述膜蒸馏装置包括气扫式膜蒸馏器和第一冷凝器;
30、所述气扫式膜蒸馏器包括吹扫气进气口和水蒸气排气口,所述吹扫气进气口用于与气源相连通,所述水蒸气排气口与所述第一冷凝器的进气口相连通,所述第一冷凝器的排液口构成所述馏出液排出口;
31、或者,所述膜蒸馏装置包括减压式膜蒸馏器和第二冷凝器;
32、所述减压式膜蒸馏器包括水蒸气排出口,所述水蒸气排出口与所述第二冷凝器连通,所述第二冷凝器的排气口用于与抽气装置相连通,所述第二冷凝器的排液口构成所述馏出液排出口。
33、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,所述反应器包括相互连通的预加热反应器和保温反应器;
34、所述预加热反应器的进料口与所述储料罐的出料口连通,用于预加热所述所述储料罐内的所述浓液;
35、所述保温反应器用于使加热后的所述浓液发生水热反应,所述保温反应器的出料口与所述产物分离单元的进料口连通。
36、根据本发明提供的一种“低碳、零排”无下水道厕所系统,还包括螺杆泵;
37、所述螺杆泵的进料口与所述储料罐的出料口连通,所述螺杆泵的出料口与所述反应器的进料口连通,用于将所述储料罐内的所述浓液导入至所述反应器内。
38、本发明的有益效果是:该种“低碳、零排”无下水道厕所系统具有低能耗、易维护、低成本等特点,可从源头上分离尿液和粪便,尿液处理后可达到卫生资源化利用要求,粪便固体有机质处理后可以用作土地肥料,从而实现厕所粪污资源化,可以为土壤提供肥力,解决土地贫瘠问题,节约肥料资源和用水量,具有非常显著的经济效益,更重要的是采用独立式无下水道厕所系统,可以大大减少市政管网建设需求的成套技术和关键设备,为满足我国无下水道场景中人民群众的厕所系统需求提供技术支撑。在环境效益上,该种生态环保厕所没有污染物排放,有助于化学需氧量cod、氮和磷的污染物削减,同时,可以降低传统旱厕或者水冲厕污水处理中的碳排放问题,改善人居环境卫生水平,服务人类健康。
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