专利名称：一种分散式生活污水源头分离处理并资源化方法
技术领域：
本发明涉及环保技术领域，是一种分散式生活污水源头分离处理并资源化方法， 对水污染进行控制，能对分散式生活污水进行源头分离、处理并资源化，可有效节约用水 量，使处理后的生活污水达到回用标准。
背景技术：
多年来，我国环境保护工作的重心一直是城市，农村和分散居住地区的环境污染 问题是目前污染控制领域的盲点或死角。我国农村普遍存在污水收集管网不健全，污水处 理设施不完善的特点，粪便污水及其他生活用水未经妥善处理，随意排放或渗入地下，污染 环境；雨季雨污合流，进入河道，对水环境造成危害。当前对于分散式污水处理主要采用土地处理系统及集成化小型污水处理装置。 如中国专利一种分散污水的就地生态净化方法(200710023435. 8)、处理生活污水的高 负荷毛细管渗滤沟系统(200810018744. 0)、处理农村分散污水的高负荷蚯蚓生物滤池 (200810201392. 2)、利用高负荷蚯蚓生物滤池处理农村分散污水的方法(200810201394. 1) 等。其特点是将农村生活污水收集起来进入土地处理系统或生物滤池等小型处理装置，达 到处理污水的目的。但是这些技术因为将黑水(人粪尿)及灰水(洗浴用水、厨房用水) 混合收集后处理，存在一些弊端1、由于污水来源复杂，污水混合收集使得污水水质变动较 大，影响系统运行稳定性。2、黑水的有机负荷和病原菌负荷均较高，与灰水混合增加了污水 处理的负担，也使得黑水中的营养物质难以回收。3、黑水灰水混合处理使得污泥量增加，处 置、维护不便，难以长效运行。4、上述技术仍停留在对污水的污染控制层面上，未实现生活 污水中营养物质的循环利用及出水回用。由以上可知，从提高处理效率的角度出发，黑水、 灰水分开处理必然具有工艺简单、投资省、运行费用低的优点。因此开发能够实现从生活污 水源头分离、处理到资源化的系统工艺对于我国广大农村的分散式生活污水控制与水资源 有效利用具有应用和推广价值。
发明内容
本发明的目的是公开一种分散式生活污水源头分离处理并资源化方法，以解决我 国广大农村分散式生活污水的处理、控制与水资源有效再利用的问题，并改善人居环境。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是一种分散式生活污水源头分离处理并资源化方法，其包括步骤A)设置真空节水马桶，或将原有的传统抽水马桶更换成真空节水马桶；B)在真空节水马桶出口连接铺设黑水管路；C)黑水管路中顺序设置真空罐、真空泵、黑水箱；黑水箱顶部设置臭气过滤器；D)真空节水马桶水源控制阀和真空泵共用照明电源供电；E)收集的黑水送入黑水箱发酵后，作为肥料使用；F)建造灰水收集管路，收集的灰水送入灰水处理系统，经初步沉淀后，由湿地自然达到回用标准，做中水使用。所述的方法，其所述黑水管路，采用管径50mm的PTO管，整个管路采用热熔接；灰 水收集管路，采用管径50mm的PVC管。所述的方法，其所述真空泵，为ZCTB750A型真空泵。所述的方法，其所述灰水处理系统，包括二种形式A)含有预处理池和复合介质湿地；预处理池包括格栅井、初沉池；格栅井上装有 吸油棉，格栅井内设细格栅，格栅间距3 5mm，经过细格栅的出水由上部进入初沉池，初沉 池底部有潜水泵，潜水泵通过液位开关控制启动；潜水泵将超过设定水位的静置水抽送至复合介质湿地，复合介质湿地为垂直流渗 滤湿地，自然过滤；在距复合介质湿地上表面20 40cm处水平设置布水管，布水管纵向贯通复合介 质湿地，其入口与潜水泵出水管相连通；布水管管径50mm，每隔800mm设有正交的支管，支 管管径25mm，支管下侧均布通孔，支管横向贯通复合介质湿地；复合介质湿地底部设有集 水管，管径100mm，上侧均布通孔，纵向贯通复合介质湿地，集水管出水口设有调节水位的阀 门；B)含有预处理池、潜流人工湿地和集水井；预处理池包括格栅井、隔油池，上有盖 板；格栅井内设细格栅，格栅间距3 5mm，经过细格栅的出水由上部进入隔油池，隔油池池 中上部有数块垂直设置的挡板，挡板横向贯通隔油池池体；隔油池溢出的静置水漫过池壁 进入潜流人工湿地，潜流人工湿地为水平流潜流湿地，自然过滤；在距潜流人工湿地上表面20 50cm处水平设置布水管，管径为100mm，下侧有通 孔，布水管位于湿地上游，横向贯通潜流人工湿地；潜流人工湿地下游底部设集水管，管径 100mm,上侧有通孔，横向贯通潜流人工湿地，且集水管一端伸出潜流人工湿地与集水井相 通，出水进入集水井中。所述的方法，其所述复合介质湿地，其填料是由砾石，碎石，粗砂，木屑，石膏粉，人 工土其中之一或几种混合而成。所述的方法，其所述湿地表面的植被，为黄杨、月季、美人蕉。本发明的有益效果是1、有效节约用水量；2、控制生活污水污染的同时实现水资 源和营养物质的闭合循环；3、而且整个系统建设费用低，施工方便，占地面积小，运行费用 低，维护简单。
图1A为谭荡村新居民楼分散式生活污水源头分离及黑水处理系统正视图；图1B、为灰水处理系统正视图；图2为灰水处理系统俯视图；图3为图2中复合介质湿地A-A剖面图；图4A为东青村老居民楼分散式生活污水源头分离、处理及资源化工程系统正视 图；图4B为灰水处理系统正视图；图5为灰水处理系统俯视4
图6为图5中潜流人工湿地A-A剖面图。
具体实施例方式现今我国许多村镇没有污水处理设施或设施落后，村镇生活污水的污染问题一直 没有得到有效控制。本发明方法根据当前实际情况及生活污水的来源与特点设计了一套分 散式污水源头分离处理工艺系统。其原理是利用真空集便器实现黑水、灰水分离收集，对黑 水、灰水分别进行处理，循环利用黑水中的营养成分，同时使处理后的灰水达到回用标准。本发明的一种分散式生活污水源头分离处理并资源化方法，由三个系统组成1生活污水源头分离收集系统村镇居民生活用水由两套管路收集，一套管路收 集黑水，是利用真空集便器产生的真空负压对黑水进行收集，每次冲洗耗水量仅为传统抽 水马桶的十分之一，约为0. 5升(传统厕所5-6L/次)，可有效节约用水量，同时大大减少黑 水量，而且所用管路管径仅为50cm，施工非常方便。而另一套管路系统则收集灰水。从而实 现黑水、灰水的分离收集。2、黑水灰水处理系统真空集便器收集的黑水进入发酵罐发酵，待发酵后可作为 有机肥料农用。而收集的灰水进入灰水处理系统，该系统由预处理和土地处理系统(如湿 地，氧化塘等)组成。由于系统进水为灰水，有机负荷比混合污水小得多，因此土地处理系 统面积亦可大幅度减少。3、黑水、灰水资源化系统经处理的黑水、灰水均可实现资源化再利用。黑水发酵 成熟后可作为有机肥，处理后的灰水可达到回用标准，因此均可在农田、菜地、花园等实现 循环再利用。为了更详细地介绍本发明技术，下面结合实施例子来说明实施例1 现将本发明的一种分散式生活污水源头分离处理及资源化方法，应用于江苏省常 熟市辛庄镇谭荡村一农户。该农户四口人，新房为三层楼房，每层楼都安装有传统抽水马 桶。房前有花坛和鱼塘，房后有花园及菜地。产生的所有污水进入下水道未经任何处理直 排旁边的沟渠。首先，将该农户的抽水马桶更换为真空节水马桶，铺设黑水收集管路。原有的污水 管用作灰水收集管路。这样便可实现黑水，灰水分离收集。其次，经源头分离的生活污水进 入黑水、灰水处理系统分别进行处理。处理后的黑水、灰水回用于菜地，花园，实现生活污水 的资源化。整个系统实现了污水中营养物质的闭合循环，控制了生活污水对环境的污染。谭荡村新居民楼的分散式生活污水源头分离处理并资源化方法的工程系统图，如 图1A、图1B、2、3所示。其中，真空节水马桶1，真空罐2，真空泵3，黑水箱4，臭气过滤器5，细 格栅6，吸油棉7，格栅井8，初沉池9，潜水泵10，复合介质湿地11，布水干管(管径50mmPPR 穿孔管)12，布水支管(管径为25mmPra穿孔管)13，排水管(管径100mm的PVC穿孔管)14， 出水管(管径100PVC管)15，无纺布16。图中地面标高为0. 000。1、整个工程系统由生活污水源头分离收集系统，黑水灰水处理系统，黑水灰水资 源化系统组成。其中，真空节水马桶1、真空罐2、真空泵3及黑水、灰水收集管路组成污水源 头分离收集系统。黑水箱4、臭气过滤器5、细格栅6，吸油棉7，格栅井8，初沉池9，潜水泵 10，复合介质湿地11，布水干管(管径50mmPPR穿孔管)12，布水支管(管径为25mmPra穿孔管)13，排水管(管径100mm的PVC穿孔管)14，出水管(管径100PVC管)15组成黑水、 灰水处理系统。2、生活污水源头分离收集系统将原有的传统抽水马桶更换成真空节水马桶1。 在真空节水马桶1下部铺设黑水管路，采用管径50mm的PH 管，整个管路采用热熔接。原 有的PVC管路作为洗浴用水等灰水的收集管路。在该农户原有的发电机房安装真空罐2、 ZCTB750A型真空泵3、黑水箱4、臭气过滤器5等。真空泵3及真空罐2用膨胀螺丝固定于 地面。该系统中，真空泵3只对真空罐2作用，不管哪个马桶启动，只要管路上的真空达到 就启动，而管路里的真空取决于真空罐2。系统工作电源220VAC ；电机功率750W ；冲洗耗 水量0. 51/次(传统厕所12L/次)；冲洗耗电量0. 003Kw h/次；待机耗电量0 ；冲洗 工作时间10s/次；工作真空度/最大真空度_40 -80Kpa八3、黑水、灰水处理系统收集的黑水进入黑水箱4发酵，产生的臭气可由臭气过滤 器5处理。而灰水处理系统由细格栅6，吸油棉7，格栅井8，初沉池9，潜水泵10，复合介质 湿地11，布水干管(管径50mmPra穿孔管)12，布水支管(管径为25mmPra穿孔管)13，排水 管(管径100mm的PVC穿孔管)14，出水管(管径100PVC管)15组成。格栅井8深0. 8m， 长0. 5m,宽0. 8m，格栅井内细格栅6的格栅间距3mm。格栅井上安装有吸油棉7，吸收灰水 中的油污。经过细格栅6的出水进入初沉池9。初沉池9深0. 8m，长lm，宽0. 8m，池底部安 装有潜水泵10，设有液位开关，通过液位开关控制潜水泵10的启动。格栅井8及初沉池9 墙体采用砖砌结构(240墙)，砖墙用水泥砂浆抹面，用钢筋混泥土预制板盖顶。在该农户原 花坛所在地，建设复合介质湿地11，为垂直流渗滤湿地，长8m，宽lm，深1.4m。地面以下部 分深lm，地面以上部分0. 4m。垂直流人工湿地墙体采用砖砌成(240墙)，池底采用混凝土 (50标号)(厚100mm)铺底，并用水泥砂浆抹平。湿地介质从上到下依次为(见图1、3)泥 土层(20cm)，砾石层(20cm)，碎石层(20cm)，改良土壤层(60cm)，砾石层(20cm)。其中砾 石粒径8 16mm，碎石粒径4 8mm。改良土壤层由粗砂，木屑，石膏粉及当地土壤混合而 成。布水管设于上层砾石层内，管径为50mm，每隔800mm设有管径25mm的支管。支管底部 每隔50mm有孔径为5mm的小孔。在下部砾石层埋设集水管，集水管不设支管，集水管为管 径100mm的PVC管，管上打孔，孔径15mm，孔心间距150mm，用PVC90。弯头将集水管与出水 管相接，出水管的末端用弯头接上用于调节水位的阀门。湿地种植黄杨，月季。4、资源化系统黑水经处理后将作为肥料施用于该农户花园、菜地。施用时只需调 整真空泵3的设置即可实现半自动化。灰水经处理后一方面可以补给鱼塘水，另一方面是 作为花坛、花园及菜地的灌溉用水。实施例2 将本发明的一种分散式生活污水源头分离处理及资源化方法，应用于江苏省常熟 市虞山镇冬青村一农户。该农户一家六口人，为多年以前建的二层楼房，无抽水马桶及蹲便 器等卫生设施及管网。房后有菜地、化粪池。首先改善该农户的卫生设施，在该农户一层及 二层均安装上真空节水马桶，同时铺设黑水管网及灰水管网。黑水通过真空节水马桶收集， 排入改造过的化粪池，然后施用于菜地。厨房用水，洗浴用水等灰水通过灰水管网收集进入 灰水处理系统处理后回用。冬青村老居民楼的分散式生活污水源头分离处理并资源化方法的工程系统图，如 图4A、图4B、图5、图6所示。其中，真空节水马桶1，真空罐2，真空泵3，黑水箱4，臭气过滤器5，细格栅6，格栅井，隔油挡板8，隔油池9，潜流人工湿地10，进水管11 (管径lOOmmPVC 管)，布水管12 (管径lOOmmPVC穿孔管)，集水管13 (管径lOOmmPVC穿孔管)，出水管14 (管 径lOOmmPVC管)，集水井15，图中地面标高为0. 000。1、整个工程系统由生活污水源头分离收集系统，黑水灰水处理系统，黑水灰水资 源化系统组成。其中，真空节水马桶1、真空罐2、真空泵3、及黑水、灰水收集管路组成污水 源头分离收集系统。黑水箱4，臭气过滤器5，细格栅6，格栅井，隔油挡板8，隔油池9，潜流 人工湿地10，进水管11 (管径lOOmmPVC管)，布水管12 (管径lOOmmPVC穿孔管)，集水管 13 (管径lOOmmPVC穿孔管)，出水管14 (管径lOOmmPVC管)，集水井15组成灰水处理系统。2、生活污水源头分离收集系统在该农户家安装真空节水马桶1，于真空节水马 桶1下部铺设黑水管路，采用管径50mm的PH 管，整个管路采用热熔接。同时在卫生间铺 设50mmPVC管路作为洗浴用水等灰水的收集管路。由于管径小，施工方便。在该农户菜地 一角建设简易机房(只需2m2)安装真空罐2、ZCTB750A型真空泵3。真空泵3及真空罐2 用膨胀螺丝固定于地面。该系统中，真空泵3只对真空罐2作用，不管哪个马桶启动，只要 管路上的真空达到就启动，而管路里的真空取决于真空罐2。系统工作电源220VAC ；电机 功率750W ；冲洗耗水量0. 5L/次(传统厕所12L/次)；冲洗耗电量0. 003Kw h/次；待 机耗电量0 ；冲洗工作时间10s/次；工作真空度/最大真空度_40 -80Kpa八3、黑水、灰水处理系统通过源头分离系统收集的黑水进入化粪池，待腐熟后施用 于菜地。而收集的灰水则进入灰水处理系统，该系统由细格栅6，格栅井，隔油挡板8，隔油 池9，潜流人工湿地10，进水管11 (管径lOOmmPVC管)，布水管12 (管径lOOmmPVC穿孔管)， 集水管13 (管径lOOmmPVC穿孔管)，出水管14 (管径lOOmmPVC管)，集水井15组成。格栅 井深0.6m，长0.6m，宽0.6m。格栅井中的细格栅6隔栅间距为3mm。经过细格栅6的出水 进入隔油池9。隔油池9深0. 6m，长lm，宽0. 6m，池中有58mmX40mmPVC挡板8两块。格栅 井7及隔油池9墙体采用砖砌结构(240墙)，砖墙用水泥砂浆抹面，用钢筋混泥土预制板盖 顶。在该农户老居民楼后荒废的地方，建设潜流人工湿地10及集水井15，潜流人工湿地10 为水平流潜流湿地，长2. 5m,宽2. 5m,深0. 8m。潜流人工湿地10墙体采用砖砌成(240墙)， 池底采用混凝土(50标号)(厚100mm)铺底，并用水泥砂浆抹平。潜流人工湿地10最上层 为20cm的泥土层，泥土层下面的湿地介质顺序由砾石、碎石及碎砖块组成(见图4、6)其中 砾石粒径8 16mm，碎石粒径4 8mm。砾石层主要起散水、集水及承托布水管12及集水 管13的作用。布水管12设于湿地前端砾石层内，管径为100mm，管底部打有孔径为15mm的 小孔，孔心间距为150mm，孔口垂直向下。在潜流人工湿地10后端底部砾石层埋设集水管 13，为管径100mm的PVC管，管上打孔，孔径15mm，孔心间距150mm，出水管14的末端用弯头 接一个可以调节水位的阀门，出水进入集水井15中。湿地植物为美人蕉。4、资源化系统黑水腐熟后将作为肥料施用于该农户菜地。施用时只需调整真空 泵设置即可实现半自动化。灰水经处理后作为菜地的灌溉用水。
权利要求
一种分散式生活污水源头分离处理并资源化方法，其特征在于包括步骤A)设置真空节水马桶，或将原有的传统抽水马桶更换成真空节水马桶；B)在真空节水马桶出口连接铺设黑水管路；C)黑水管路中顺序设置真空罐、真空泵、黑水箱；黑水箱顶部设置臭气过滤器；D)真空节水马桶水源控制阀和真空泵共用照明电源供电；E)收集的黑水送入黑水箱发酵后，作为肥料使用；F)建造灰水收集管路，收集的灰水送入灰水处理系统，经初步沉淀后，由湿地自然过滤，湿地表面栽培植被，经处理后的灰水可达到回用标准，做中水使用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述黑水管路，采用管径50mm的PTO管，整 个管路采用热熔接；灰水收集管路，采用管径50mm的PVC管。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述真空泵，为ZCTB750A型真空泵。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述灰水处理系统，包括二种形式A)含有预处理池和复合介质湿地；预处理池包括格栅井、初沉池；格栅井上装有吸油 棉，格栅井内设细格栅，格栅间距3 5mm，经过细格栅的出水由上部进入初沉池，初沉池底 部有潜水泵，潜水泵通过液位开关控制启动；潜水泵将超过设定水位的静置水抽送至复合介质湿地，复合介质湿地为垂直流渗滤湿 地，自然过滤；在距复合介质湿地上表面20 40cm处水平设置布水管，布水管纵向贯通复合介质湿 地，其入口与潜水泵出水管相连通；布水管管径50mm，每隔800mm设有正交的支管，支管管 径25mm，支管下侧均布通孔，支管横向贯通复合介质湿地；复合介质湿地底部设有集水管， 管径100mm，上侧均布通孔，纵向贯通复合介质湿地，集水管出水口设有调节水位的阀门；B)含有预处理池、潜流人工湿地和集水井；预处理池包括格栅井、隔油池，上有盖板； 格栅井内设细格栅，格栅间距3 5mm，经过细格栅的出水由上部进入隔油池，隔油池池中 上部有多数块垂直设置的挡板，挡板横向贯通隔油池池体；隔油池溢出的静置水漫过池壁 进入潜流人工湿地，潜流人工湿地为水平流潜流湿地，自然过滤；在距潜流人工湿地上表面20 50cm处水平设置布水管，管径为100mm，下侧有通 孔，布水管位于湿地上游，横向贯通潜流人工湿地；潜流人工湿地下游底部设集水管，管径 100mm，上侧有通孔，横向贯通潜流人工湿地，且集水管一端伸出潜流人工湿地与集水井相 通，出水进入集水井中。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于所述复合介质湿地，其填料是由砾石， 碎石，粗砂，木屑，石膏粉，人工土其中之一或几种混合而成。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述湿地表面的植被，为黄杨、月季或美人蕉。
全文摘要
本发明公开了一种分散式生活污水源头分离处理并资源化方法，涉及环保技术，其使用黑水灰水分离收集系统-黑水灰水处理系统-黑水灰水资源化利用系统。其中，黑水系统工艺是黑水-真空节水厕所-真空泵-真空罐-黑水收集箱-发酵-资源化；灰水系统工艺是灰水-预处理-土地处理系统-出水-回用。本发明方法利用分散式生活污水在源头分离、处理及资源化，不但可节约用水量，解决村镇分散式生活污水的随意排放问题、改善环境，实现生活污水的循环利用，而且建设费用低，施工简便，占地面积小，运行费用低，维护简单，具有很强的实用和推广价值。
文档编号E03D11/02GK101928093SQ20091008788
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月24日 优先权日2009年6月24日
发明者刘宇奇, 朱春游, 胡正义 申请人:中国科学院研究生院