一种同步卸污和预处理装置及方法与流程

本发明涉及列车污物和污水处理技术领域，尤其涉及一种同步卸污和预处理装置及方法。

背景技术：

旅客列车密闭式厕所采用改变了直排式厕所粪便污水的分散排放方式，但随之而来的是大量高浓度粪便污水的处理处置问题。动车集便粪污等污物有机物浓度高、氮元素含量高，磷形态复杂，因此少量粪便污水依然能够产生严重的环境污染问题。据统计分析，粪便污水污染物浓度普遍高于站区的其它污水，特别是氮元素比生活污水高十到二十倍，磷元素高近一百倍。粪便污水中，大便携带的污染物大约是小便的三到五倍，即粪便污水中污染物质主要来自于大便，污染主要是悬浮固体。

现有技术中，在化粪池中通过物理生化方式处理粪便污水，虽然能够降低集便污水的悬浮物，但是粪便污水在化粪池中长时间停留，含有大量污染物的粪便固体发生生化反应，在微生物的作用下粪便固体被分解，从而使得原本是粪便固体中的氮磷元素释放为溶解态。因此，化粪池的作用虽然能够降低粪便污水的悬浮物，但是大大增加了污水中溶解态的污染物浓度，导致后期污水处理难度增加；同时，固态物质中的营养元素大量流失，降低了固态物质资源化利用的肥效，造成资源浪费；此外，粪便污水中还含有如卫生纸等杂物，在污物的输送处理时给装置带来一定负担，影响了装置的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种同步卸污和预处理装置，对污物中的固体进行固液分离处理，延长装置的使用寿命，并降低污物的处理难度，实现污物中固体物质的资源利用。

本发明的第二个目的在于还提供一种同步卸污和预处理方法，对污物进行固液分离处理，降低污物的处理难度，实现污物中固体物质的资源利用。

为达第一个目的，本发明采用以下技术方案：

一种同步卸污和预处理装置，用于处理列车上的污物，污物包括粗大垃圾、悬浮污染物和液体污水，包括：

污物箱，用于存放列车上的污物；

第一分离单元，用于将污物箱里的粗大垃圾分离出来；

第一处理单元，用于处理分离出粗大垃圾后的混合污物，并使混合污物中的悬浮污染物生成固态物质；

第二分离单元，用于将在第一处理单元中生成的固态物质从混合污物中分离出来；

后处理单元，用于对从第二分离单元中分离出的固态物质和混合污物中剩余的液体污水进行处理。

可选地，还包括设置在第一分离单元后的第一动力单元，第一动力单元能提供动力将污物从污物箱输送至第一分离单元。

可选地，第一动力单元包括真空机组，真空机组为第一分离单元提供负压环境以输送污物。

可选地，第一处理单元包括絮凝调理机，向絮凝调理机内加入调理剂使混合污物中的悬浮污染物生成固态物质。

可选地，絮凝调理机内设置有搅拌件，搅拌件用于搅拌混合污物和调理剂。

可选地，调理剂至少包括：

第一调理剂，用于与混合污物中的悬浮污染物生成固体悬浮颗粒；

第二调理剂，用于与固体悬浮颗粒反应生成固态物质。

可选地，第一处理单元还包括用于储存混合污物的储存箱，储存箱设置于絮凝调理机和第一分离单元之间。

可选地，后处理单元包括：

固体处理组件，用于收集并处理固态物质；

液体处理组件，用于收集并处理液体污水。

可选地，第二分离单元包括固液分离器，固液分离器能分离出混合污物中的固态物质。

为达第二个目的，本发明采用以下技术方案：

一种同步卸污和预处理方法，包括以下步骤：

污物箱中存放列车上的污物，将污物中的粗大垃圾分离出来；

使分离出粗大垃圾后的混合污物中的悬浮污染物生成固态物质；

将固态物质从混合污物中分离出来；

对固态物质和混合污物中剩余的液体污水分别进行处理。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种列车同步卸污和预处理装置，通过第二分离单元将反应生成的固态物质从混合污物中分离出来，使固态物质不经化粪池，避免在化粪池中部分固态物质会发生反应转化为溶解态，降低了液态物质的污染浓度和污物处理难度；经过对污物进行第一分离单元和第二分离单元两级固液分离处理，减少后续污物输送中粗大垃圾和固态物质对装置的损耗，延长了装置的使用寿命；对固态物质和剩余物质分别进行处理，降低了后续污水处理难度，同时污物中的大部分碳氮磷等营养元素以固态物质形式存在，经分离回收能避免营养元素的流失，实现了固体资源利用。

本发明提供的列车同步卸污和预处理装置的处理方法，先将污物箱中污物中的粗大垃圾进行分离，对混合污物处理生成固态物质后，对固态物质进一步分离；经过两级固液分离，降低了污物处理难度，实现了固体资源利用。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式提供的同步卸污和预处理装置的结构示意图；

图2是本发明的具体实施方式提供的同步卸污和预处理方法的流程图。

图中：

1-污物箱；2-第一分离单元；4-第二分离单元；6-收集箱；7-第一动力单元；

31-储存箱；32-第一调理剂；33-第二调理剂；34-第三调理剂；35-絮凝调理机；36-搅拌件；

51-固体处理组件；52-液体处理组件；53-气体处理组件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

旅客列车密闭式厕所采用集中收集污物并处理的方式，污物中包括粗大垃圾和混合污物，混合污物包括悬浮污染物和液体污水，污物处理时，粗大垃圾会给设备带来沉重的负担，影响使用寿命；悬浮污染物中有机物浓度高、氮磷元素含量高，在微生物的作用下粪便固体被分解，从而使得原本是固体中的氮磷元素释放为溶解态到污水中，因此少量粪便污水依然能够产生严重的环境污染问题；同时氮磷等营养元素大量流失，降低了固态物质资源化利用的肥效，造成资源浪费。

为解决上述问题，本实施例提供了一种同步卸污和预处理装置，用于处理列车上的污物，如图1所示，包括污物箱1、第一分离单元2、第一处理单元、第二分离单元4和后处理单元，其中，污物箱1用于存放列车上的污物；第一分离单元2用于将污物箱1里的粗大垃圾分离出来；第一处理单元用于处理分离出粗大垃圾后的混合污物，并使混合污物中的悬浮污染物生成固态物质，通过第二分离单元4将反应生成的固态物质从混合污物中分离出来，使固态物质不经化粪池，避免在化粪池中部分固态物质会发生反应转化为溶解态，降低了液体污水的污染浓度和污物处理难度；第二分离单元4用于将在第一处理单元中生成的固态物质从混合污物中分离出来，经过对污物进行第一分离单元2和第二分离单元4两级固液分离处理，减少后续污物输送中粗大垃圾和固态物质对设备的损耗，延长了设备的使用寿命；后处理单元用于对从第二分离单元4中分离出的固态物质和混合污物中剩余的液体污水进行处理，降低了后续污水处理难度，同时污物中的大部分碳氮磷等营养元素以固态物质形式存在，经分离回收能避免营养元素的流失，实现了固体资源利用。

可选地，后处理单元包括固体处理组件51和液体处理组件52。其中，固体处理组件51用于收集并处理固态物质；具体地，固液分离下来的固态物质经过脱水进一步去除固态物质中的水分，使固态物质运作为固体有机肥加工的原料。由于混合污物在发生生化反应之前即实现了固液分离，悬浮固体中的碳氮磷等营养元素一直以固体形式存在，最大可能的避免流失，因此经过固液分离和粪便脱水干化后形成的固体保存有最多的营养元素，具有最大的肥效，卖给有机肥加工厂，经过好氧堆肥生产有机肥料，产生经济效益。

液体处理组件52用于收集并处理液体污水，具体地，由于经第二分离单元4分离出的固态物质后，剩余的液态物质中污染物质浓度得到大幅度减少成为低浓度污水，即可利用微生物的氧化作用、硝化作用、反硝化作用等一系列生化反应去除剩余较高浓度的氮磷元素污染物，处理后的污水即可混合排放。

可选地，列车污物处理装置还包括设置在第一分离单元2后的第一动力单元7，第一动力单元7能提供动力将污物从污物箱1输送至第一分离单元2。本实施例中，第一动力单元7包括真空机组，真空机组为第一分离单元2提供负压环境以输送污物；可选地，真空机组为凸轮泵，其具有耐磨损、耐腐蚀和通过性强等优点，适用于输送混合污物。可选地，第一分离单元为垃圾分离器，垃圾分离器上可设置滤网结构等，污物流经滤网时时粗大垃圾与混合污物分离开；可选地，滤网网孔的大小可根据实际需求进行设置，以分离出所要求大小的粗大垃圾。

可选地，污物箱1和第一分离单元2之间设置有连接管，粗大垃圾在经过连接管的过程中，通过第一动力单元7的动力作用和连接管的挤压作用，能使粗大垃圾中易粉碎的粗大垃圾粉碎为小颗粒，在经过第一分离单元2时，未被粉碎的粗大垃圾被分离出来并排放到收集箱6中，被粉碎的小颗粒随剩余的混合污物一起被排放到第一处理单元中进行处理。

继续参照图1，第一处理单元包括絮凝调理机35，向絮凝调理机35内加入调理剂使混合污物中的悬浮污染物生成固态物质，以便于后续分离。

可选地，絮凝调理机35内设置有搅拌件36，搅拌件36用于搅拌混合污物和调理剂，使其充分混合并反应。可选地，调理剂至少包括第一调理剂32和第二调理剂33，其中，第一调理剂32用于与混合污物中的悬浮污染物生成固体悬浮颗粒；第二调理剂33用于与固体悬浮颗粒反应生成固态物质。具体地，按实际悬浮污染物中溶解态磷的含量加入一定量的第一调理剂32，搅拌件36使混合污物与调理剂充分反应，随后加入一定量的第二调理剂33，将反应生成的及原有的固体悬浮颗粒絮凝为易于分离的固态物质，搅拌件36继续搅拌使其充分混合，悬浮固体颗粒充分接触搅拌时间不宜过长，保证其与第二调理剂33充分混合即可，避免生成的固体物质再次溶解，之后静置一定时间。

为保证混合污物在絮凝调理机35中停留时间稳定，可选地，第一处理单元还包括用于储存混合污物的储存箱31，储存箱31设置于絮凝调理机35和第一分离单元2之间，用于对混合污物的缓存，使混合污物在絮凝调理机35中充分反应后，再将储存箱31内的混合污物排放到絮凝调理机35中。具体地，混合污物在储存箱31中的停留时间为八小时左右，起到缓存作用，之后再将混合污物输送到絮凝调理机35中。可选地，装置中还包括第二动力单元，第二动力单元设置在絮凝调理机35后，为储存箱31中的混合污物提供动力输送到絮凝调理机中。

可选地，第一分离单元2、第一动力单元7、絮凝调理机35与储存箱31以、第二分离单元4及第二动力单元为一体化处理装置，其处理效果稳定，同时混合污物在储存箱31中的停留时间可通过调整第一动力单元和第二动力单元的运转速度进行控制，以便于处理不同混合污物时调整整个装置的处理效率。可选地，第一动力单元7对污物箱1中的污物抽吸过程可以间歇性进行，使储存箱31对混合污物进行缓存储存，及后续处理能够连续平稳进行。可选地，第二分离单元4包括固液分离器，固液分离器能分离出混合污物中的固态物质。

混合污物中包含大量的微生物，微生物能将有机物转化为甲烷气体等易燃易爆且带有臭味的气体。为减少臭气的产生，可选地，向储存箱31内加入第三调理剂34，用于对混合污物消毒和杀菌并生成气态物质。

可选地，后处理单元还包括气体处理组件53，气体处理组件53用于收集并处理气态物质，具体地，将已生成的气态物质密封收集，并传输至臭气收集处理，减少臭气中污染气体浓度后进行高空排放，保证了整个列车污物处理装置空间中没有任何异味，且减少臭气对装置产生的破坏，同时也便于维护检修。

本实施例还提供一种同步卸污和预处理方法，如图2所示，主要包括以下步骤：

步骤一、污物箱1中存放列车上的污物，将污物中的粗大垃圾分离出来，避免粗大垃圾对装置造成堵塞等，影响装置的使用寿命。

具体地，污物箱1中盛装列车上的污物，通过凸轮泵提供动力，将污物从污物箱中抽出；污物箱与垃圾分离器之间设有连接管，污物经连接管时，粗大垃圾中易粉碎的粗大垃圾粉碎为小颗粒；污物经垃圾分离器将未被粉碎的粗大垃圾分离到收集箱6中；从污物中分离出粗大垃圾后，垃圾分离器中剩下的混合污物进入到后续机构中。

步骤二、使分离出粗大垃圾后的混合污物中的悬浮污染物生成固态物质，保证营养元素以固态物质形式存在，经分离回收能避免营养元素的流失，提高了资源利用率。

具体地，混合污物从垃圾分离器流出后，进入到储存箱31，使混合污物在污物箱到絮凝调理机35之间得到缓存，保证后续处理能够平稳进行；可选地，向储存箱中加入第三调理剂34，使污物灭菌和杀毒，减少臭气的产生，同时通过液体处理组件53收集反应过程中产生的气态物质，并传输至臭气收集处理，减少臭气中污染气体浓度后进行高空排放，保证了整个列车污物处理装置空间中没有任何异味，且减少臭气对装置产生的破坏，同时也便于维护检修。可选地，第三调理剂34可使用次氯酸钠、消毒剂或石灰乳液等。

之后混合污物进入到絮凝调理机35中，向絮凝调理机35中加入调理剂，使混合污物中的悬浮污染物生成固态物质；可选地，根据实际悬浮污染物中溶解态磷的的含量加入一定量的第一调理剂32，随后再加入一定量的第二调理剂33，将反应生成的固体悬浮颗粒絮凝为固态物质，便于后续将固态物质分离，以减少营养成分的流失，以及减少液体污水污染浓度并降低污物处理难度。可选地，在混合污物反应过程中可进行搅拌，使其反应充分。可选地，第一调理剂32使用聚合硫酸铁或聚合氯化铝等絮凝剂等；可选地，第二调理剂33选用聚丙烯酰胺等助凝剂。

步骤三、将固态物质从混合污物中分离出来，避免固态物质转化为溶解态，降低污物处理难度，同时也能减少对装置运行压力，提高装置使用寿命。

具体地，混合污物经固液分离组件将固态物质分离出来，可选地，固态物质进入到固体处理组件51中；混合污物中剩下的液体污水经固液分离器进入到液体处理组件52中。

步骤四、对固态物质和混合污物中剩余的液体污水分别进行处理，从而实现物质的回收或排放。

具体地，固体处理组件51对固态物质经过脱水进一步去除固态物质中的水分，使固态物质运作为固体有机肥加工的原料；液体处理组件52对液体污水可利用微生物的氧化作用、硝化作用、反硝化作用等一系列生化反应去除剩余较高浓度的氮磷元素污染物，处理后的污水即可混合排放。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。