專利名稱：糞便污水的真空收集與真空處理工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種糞便污水的收集與處理的工藝及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
人類(lèi)排泄物如果不加以衛(wèi)生地處置，不僅會(huì)污染水體、土壤和食品，還 會(huì)導(dǎo)致多種寄生蟲(chóng)病、傳染病毒和有害病菌的傳播。
2008年3月20日，在第十六個(gè)"世界水日"前夕，聯(lián)合國(guó)和世界衛(wèi)生組 織發(fā)布了有關(guān)"涉水衛(wèi)生"的報(bào)告。報(bào)告說(shuō)，全球約有2/5 (26億)的人沒(méi)有 條件使用清潔廁所，其中包括9.8億名兒童。在非洲，這一比例為3/5。惡劣 的衛(wèi)生設(shè)施不僅會(huì)增加感染痢疾等疾病的幾率，也為婦女兒童帶來(lái)安全隱患。 世界衛(wèi)生組織總干事戴維 海曼說(shuō)"每年約有1500萬(wàn)人死于傳染病。如果 我們擁有良好的供水和衛(wèi)生設(shè)施，可立即將這一數(shù)字減少200萬(wàn)"。
公廁是人類(lèi)的排泄物的主要集中地，同時(shí)也是蚊蠅孳生地，多種寄生蟲(chóng) 病、傳染病病毒和有害病菌的主要傳播場(chǎng)所和人類(lèi)環(huán)境的污染源之一。
公廁的糞便污水的收集與處置， 一直是城市發(fā)展的一大難題。在我國(guó)， 城鎮(zhèn)糞便污水曾經(jīng)是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)肥料。改革開(kāi)放以后，隨著人們生活水 平的提高， 一方面，城鎮(zhèn)糞便污水中的固含量(肥分)大幅降低、難降解生 活垃圾含量越來(lái)越多；另一方面，干凈、貯存和使用方便的農(nóng)用化肥日益普 及，農(nóng)村的農(nóng)民現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始拒絕使用城鎮(zhèn)糞便污水作為農(nóng)用肥料。隨著我 國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)糞便污水處理的壓力越來(lái)越大。在國(guó)際上，城市 糞便污水的收集與處置的方式，大致可分為歐美模式、日本模式和發(fā)展中國(guó) 家模式。歐美模式是以城市排水管網(wǎng)和污水處理廠作為糞便污水的收集與處 置場(chǎng)所，我國(guó)少數(shù)沿海發(fā)達(dá)的中等城市(如深圳、珠海等)也采用這種糞便 污水與城市污水合并收集與處置的高成本模式。日本模式是除糞便污水合并 收集與處置之外，還采用車(chē)輛收集集中處理和現(xiàn)場(chǎng)凈化池分散處理相結(jié)合的 糞便單獨(dú)處理的中等成本模式，我國(guó)少數(shù)沿海發(fā)達(dá)的特大型城市(如上海、 廣州等)則采用這種模式。發(fā)展中國(guó)家模式則是多樣化的糞便處理系統(tǒng)的低 成本模式。
從城市發(fā)展、公共衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)看，理想的公廁糞便污水的 收集與處置，應(yīng)當(dāng)是減量或就地處置、節(jié)水型、無(wú)害化、資源化及環(huán)保化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)糞便污水就地?zé)o害化處理的真 空收集與真空處理工藝及其設(shè)備，糞便污水不進(jìn)入化糞池或下水道，從而減 輕日益增加的城鎮(zhèn)生活污水排放和處理的壓力，減少對(duì)地下及地表水的污染 威脅。
為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)內(nèi)容糞便污水的真空收集與真空處理工 藝，其步驟如下用二個(gè)真空罐對(duì)糞便污水進(jìn)行真空收集、真空處理，所述 的二個(gè)真空罐既是真空收集罐，又是真空處理罐，兩者相互切換分別處于不 同的工作狀態(tài)，使真空收集和處理不間斷，保證了24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行；處于真 空收集狀態(tài)的真空罐不斷收集糞便污水，同時(shí)回收利用另一個(gè)真空罐在真空 處理產(chǎn)出蒸餾水時(shí)的冷凝熱，用于對(duì)糞便污水的預(yù)加熱和預(yù)脫氣，以節(jié)約能 源，減少運(yùn)行的工藝時(shí)間，降低運(yùn)行費(fèi)用；蒸餾水經(jīng)過(guò)物理吸附劑的處理， 用于廁所的沖洗、清潔用水和真空罐用水，達(dá)到自給自足，無(wú)須外接水源補(bǔ)充，節(jié)約淡水資源。
上述的糞便污水的真空收集與真空處理工藝，在真空收集糞便污水后， 先進(jìn)行真空-壓力消毒，消毒后再進(jìn)行真空蒸餾和真空干燥處理，經(jīng)真空處理 后的糞便作為有機(jī)肥或復(fù)合有機(jī)肥的原料。
上述的糞便污水的真空收集與真空處理工藝，真空-壓力消毒時(shí)的溫度在
115-125°C。
上述工藝所用的設(shè)備，其包括二個(gè)并聯(lián)的真空罐、安裝在真空罐底部的 排料閥和安裝在真空罐上的框式攪拌器，兩個(gè)真空罐各通過(guò)一物料輸入管路 與多個(gè)并聯(lián)的用于糞便污水輸入的真空闊門(mén)連接，所述的物料輸入管路中裝 有真空收集閥；兩個(gè)真空罐各通過(guò)一液態(tài)物料輸出管路與一蓄水池連接，所 述的液態(tài)物料輸出管路中依次裝有真空抽氣闊、熱回收換熱器和水冷卻換熱 器，熱回收換熱器和水冷卻換熱器并聯(lián)后與蓄水池連接?？蚴綌嚢杵鞑粌H可 以均勻罐內(nèi)溫度和強(qiáng)化傳熱，還可以防止液面起皮和罐內(nèi)結(jié)殼，還能在干燥 結(jié)束后幫助卸料。
上述工藝所用的設(shè)備，真空罐外有夾套，夾套內(nèi)放置導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油通 過(guò)一導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)加熱，真空罐上裝有溫度傳感器、真空傳感器和液位傳 感器。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1) 就地處置，無(wú)須再進(jìn)入城鎮(zhèn)生活污水處理中心，減少了城市和農(nóng)村生 活污水處理的壓力，避免了對(duì)地下及地表水產(chǎn)生污染威脅；
2) 對(duì)人類(lèi)排泄物進(jìn)行"真空一高溫消毒"，杜絕了各種寄生蟲(chóng)和病菌的
傳播；
3) 對(duì)"真空一高溫消毒"后的排泄物再進(jìn)行"真空蒸餾"，將蒸餾得到 的蒸餾水回收循環(huán)使用，公廁可以在沒(méi)有供水的地方正常運(yùn)行；
4) 將超過(guò)90%的水分蒸餾并干燥后，排泄物變成無(wú)病菌和寄生蟲(chóng)的干燥 有機(jī)肥原料，可以加以資源化利用；
5) 整個(gè)處理過(guò)程處于全封閉過(guò)程，處理過(guò)程中不用加入化學(xué)品，既無(wú)蚊 蠅孳生，又對(duì)周?chē)h(huán)境、水體、土壤無(wú)污染。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。 圖2為本發(fā)明的設(shè)備圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1-2所示，該工藝流程具有2臺(tái)性能參數(shù)完全相同的并聯(lián)的真空罐 Rl-l、 Rl-2，既是真空收集罐，又是真空處理罐，相互切換工作狀態(tài)。當(dāng)一 臺(tái)真空罐收集滿糞便污水后，立即關(guān)閉真空收集閥，進(jìn)入真空處理狀態(tài)；同 時(shí)，另一臺(tái)真空罐則立即開(kāi)通真空收集閥，投入到真空收集狀態(tài)。
真空罐底部裝有排料閥，真空罐上裝有框式攪拌器，兩個(gè)真空罐各通過(guò) 一物料輸入管路與多個(gè)并聯(lián)的用于糞便污水輸入的真空閥門(mén)連接，所述的物 料輸入管路中裝有真空收集閥；兩個(gè)真空罐各通過(guò)一液態(tài)物料輸出管路與一 蓄水池連接，所述的液態(tài)物料輸出管路中依次裝有真空抽氣閥、熱回收換熱 器和水冷換熱器，熱回收換熱器和水冷換熱器并聯(lián)后與蓄水池連接。
當(dāng)真空罐R1-1處于真空收集時(shí)(此時(shí)真空罐Rl-2處于真空處理狀態(tài))， 與真空罐R1-1相連接的真空抽氣閥F3-1開(kāi)通，真空罐R1-1底部的排料閥F4-l
關(guān)閉，真空泵J3-1啟動(dòng)并通過(guò)真空泵J2-1的旁通口對(duì)真空罐R1-1抽氣。開(kāi) 始工作時(shí)，真空收集閥F2-l開(kāi)通，糞便污水從每具座便器(或蹲坑)、小便 器(或小便池)的排泄口連接著的真空閥門(mén)F1-1、 F1-2、…、F1-16、 F1-17 進(jìn)入物料輸入管道，并通過(guò)真空收集闊F2-l進(jìn)入真空罐Rl-l。此時(shí)真空罐 Rl-l內(nèi)設(shè)有的框式攪拌器Jl-l 一直連續(xù)不斷地低速均勻攪拌，真空罐Rl-l 的夾套中導(dǎo)熱油則通過(guò)熱油循環(huán)泵J4-1、閥門(mén)F9-1、熱回收換熱器R2-2，將 另一真空罐R1-2產(chǎn)生冷凝水時(shí)放出的冷凝熱源源不斷地傳遞給真空罐Rl-l 內(nèi)的糞便污水物料。真空罐R1-1—邊在不斷地收集糞便污水， 一邊對(duì)糞便污 水進(jìn)行預(yù)加熱和真空脫氣(即預(yù)脫氣)；真空脫氣時(shí)的水蒸汽在經(jīng)過(guò)水冷換熱 器R3-l時(shí)冷凝成蒸餾水，并通過(guò)閥門(mén)F5-l進(jìn)入蒸熘水儲(chǔ)存罐R4-l，真空脫 氣時(shí)的不可凝氣體則由真空泵J3-1排入R5-l汽水分離器進(jìn)一步汽水分離和 消聲降噪后，再排放至大氣。
此時(shí)真空罐R1-2處于真空處理狀態(tài)。糞便污水的真空處理包括高溫殺菌 消毒、真空蒸餾、真空干燥、排放干燥物料等4個(gè)工作階段。開(kāi)始工作時(shí)， 先進(jìn)行高溫殺菌消毒，真空收集閥F2-2關(guān)閉，排料閥F4-2處于關(guān)閉狀態(tài)， 真空抽氣閥F3-2關(guān)閉，真空罐Rl-2內(nèi)設(shè)有的框式攪拌器Jl-2 —直連續(xù)不斷 地低速均勻攪拌，真空罐R1-2的夾套中導(dǎo)熱油則通過(guò)導(dǎo)熱油循環(huán)泵J4-2、閥 門(mén)F8-2、導(dǎo)熱油加熱器R10不斷地加熱真空罐Rl-2內(nèi)的糞便污水物料，至 12(TC規(guī)定溫度并保持15分鐘殺菌消毒時(shí)間，消毒完畢后，打開(kāi)真空抽氣閥 門(mén)，將高壓蒸汽通過(guò)管道排入大氣，當(dāng)罐內(nèi)壓力達(dá)到正常大氣壓后，開(kāi)始對(duì) 罐內(nèi)抽真空，對(duì)真空罐Rl-2內(nèi)的糞便污水物料進(jìn)行真空蒸餾。真空蒸餾階段 時(shí)，框式攪拌器J1-2仍然一直連續(xù)不斷地低速均勻攪拌，與真空罐R1-2相 連接的真空抽氣閥F3-2開(kāi)通，真空罐Rl-2底部的排料閥F4-2關(guān)閉，真空泵
J3-2啟動(dòng)并通過(guò)J2-2的旁通口對(duì)真空罐Rl-2抽氣，與此同時(shí)，導(dǎo)熱油加熱
器R10進(jìn)入調(diào)功工作狀態(tài)只要罐內(nèi)溫度低于4(TC，加熱器加熱功率為最大；
若罐內(nèi)溫度達(dá)到8(TC，加熱器的加熱功率為零；在40 8(TC溫度區(qū)間范圍內(nèi)， 加熱器的加熱功率隨溫度線性變化。真空蒸餾時(shí)，水蒸汽先經(jīng)過(guò)熱回收換熱 器R2-2進(jìn)行冷凝，將產(chǎn)生蒸餾水時(shí)放出的冷凝熱源源不斷地傳遞給真空罐 Rl-l內(nèi)的糞便污水物料，再經(jīng)過(guò)水冷換熱器R3-2進(jìn)一步冷凝，上述2個(gè)換熱 器產(chǎn)生的蒸餾水通過(guò)閥門(mén)F5-2進(jìn)入蒸餾水儲(chǔ)存罐R4-2，真空蒸餾時(shí)的不可凝 氣體則由真空泵J3-2排入R5-2汽水分離器進(jìn)一步汽水分離和消聲降噪后， 再排放至大氣。在真空干燥階段，與真空蒸餾階段唯一不同的是高真空泵J2-2 開(kāi)始啟動(dòng)工作，真空罐Rl-2內(nèi)的真空度開(kāi)始不斷地提高，其它狀態(tài)均與真空 蒸餾相同。當(dāng)真空罐Rl-2內(nèi)壓力到達(dá)500Pa (3.75mmHg)以下，并且穩(wěn)定時(shí) 間超過(guò)2小時(shí)，則意味著真空處理結(jié)束。真空處理結(jié)束后，真空抽氣閥F3-2、 真空泵J2-2、 J3-2關(guān)閉，排料閥F4-2開(kāi)通，排料口自動(dòng)排料，直接排入真 空罐下方的貯料坑內(nèi)，以備人工裝包。
在R卜l、 Rl-2真空收集與真空處理期間，水泵J6 —直定期地將蒸餾水 儲(chǔ)存罐R4-l和R4-2內(nèi)的蒸餾水輸送至封閉式蓄水池R8內(nèi)(蓄水池配有空氣 過(guò)濾器R9)，蓄水池R8的出水端連接著吸附式過(guò)濾器R7，以確保輸出的水質(zhì) 符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
另外，冷卻水塔R6、水泵J5、閥門(mén)F7-1和F7-2作為水冷換熱器R3-1、 R3-2的循環(huán)冷卻系統(tǒng)；導(dǎo)熱油膨脹罐Rll和空氣過(guò)濾器R12作為導(dǎo)熱油加熱 器的附件，以確保導(dǎo)熱油系統(tǒng)的正常工作；真空罐上還配備了相應(yīng)的溫度、 真空、液位傳感器，執(zhí)行元件，控制元件和完整的電氣控制設(shè)施。
權(quán)利要求
1、糞便污水的真空收集與真空處理工藝，其步驟如下用二個(gè)真空罐對(duì)糞便污水進(jìn)行真空收集、真空處理，所述的二個(gè)真空罐既是真空收集罐，又是真空處理罐，兩者相互切換分別處于不同的工作狀態(tài)；處于真空收集狀態(tài)的真空罐不斷收集糞便污水，同時(shí)回收利用另一個(gè)真空罐在真空處理產(chǎn)出蒸餾水時(shí)的冷凝熱，用于對(duì)糞便污水的預(yù)加熱和預(yù)脫氣，蒸餾水經(jīng)物理吸附劑處理，用于廁所的沖洗、清潔用水和真空罐用水。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的糞便污水的真空收集與真空處理工藝，其特征 在于在真空收集糞便污水后，先進(jìn)行真空-壓力消毒，消毒后再進(jìn)行真空蒸 餾和真空干燥處理，經(jīng)真空處理后的糞便作為有機(jī)肥或復(fù)合有機(jī)肥的原料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的糞便污水的真空收集與真空處理工藝，其特征 在于真空-壓力消毒時(shí)的溫度在115-125°C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述工藝所用的設(shè)備，其特征在于它包括二個(gè)并 聯(lián)的真空罐、安裝在真空罐底部的排料閥和安裝在真空罐上的框式攪拌器， 兩個(gè)真空罐各通過(guò)一物料輸入管路與多個(gè)并聯(lián)的用于糞便污水輸入的真空閥 門(mén)連接，所述的物料輸入管路中裝有真空收集閥；兩個(gè)真空罐各通過(guò)一液態(tài) 物料輸出管路與一蓄水池連接，所述的液態(tài)物料輸出管路中依次裝有真空抽 氣閥、熱回收換熱器和水冷換熱器，熱回收換熱器和水冷換熱器并聯(lián)后與蓄 水池連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于真空罐外有夾套，夾套內(nèi) 放置導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油通過(guò)熱油循環(huán)泵和導(dǎo)熱油加熱器加熱真空罐內(nèi)的糞便污 水，真空罐上裝有溫度傳感器、真空傳感器和液位傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種糞便污水的收集與處理的工藝及其設(shè)備。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)糞便污水處理的壓力越來(lái)越大。本發(fā)明采用二個(gè)真空罐對(duì)糞便污水進(jìn)行真空收集、真空處理，所述的二個(gè)真空罐既是真空收集罐，又是真空處理罐，兩者相互切換分別處于不同的工作狀態(tài)，使真空收集和處理不間斷；處于真空收集狀態(tài)的真空罐不斷收集糞便污水，同時(shí)回收利用另一個(gè)真空罐在真空處理產(chǎn)出蒸餾水時(shí)的冷凝熱，用于對(duì)糞便污水的預(yù)加熱和預(yù)脫氣，以節(jié)約能源，減少運(yùn)行的工藝時(shí)間，降低運(yùn)行費(fèi)用；蒸餾水經(jīng)過(guò)物理吸附劑的處理，用于廁所的沖洗、清潔用水和真空罐用水，達(dá)到自給自足，無(wú)須外接水源補(bǔ)充，節(jié)約淡水資源。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101357810SQ200810120440
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者周向陽(yáng), 蔡海濤 申請(qǐng)人:蔡海濤;周向陽(yáng)