申请日2010.05.20
公开(公告)日2010.09.15
IPC分类号C02F9/14
摘要
列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置及其处理方法，涉及污水一体化处理，特别适用于列车密闭式厕所集便器的粪便污水处理。该发明针对旅客列车密闭式厕所集便器粪便污水处理工艺复杂、费用高、难以达标排放的问题。该发明是将电辅助氧化处理、内循环缺氧生物处理和电催化耦合曝气生物接触池集成为一体，使粪便污水先通过电辅助氧化池的“电化学燃烧”，使有机物矿化;后出水进内循环缺氧生物处理实现脱氮;其出水通过电催化耦合曝气生物接触池的生物降解，去除有机物COD、NH3-N;最后出水经臭氧消毒，达到GB8978-1996的一级排放标准。用于处理城市粪便污水、高浓度有机废水，旅客列车密闭式厕所集便器粪便污水的处理。
权利要求书
1.一种列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置，其特征在于：
1.1处理装置的流程
首先将粪便储存于粪便储存箱(1)中，然后通过潜污泵(2)将粪便污水送入电辅助氧化池(4)内;粪便污水自下而上通过电辅助氧化池(4)，再由三角堰出水墙(5)进入内循环缺氧生物池(6);污水自上而下通过内循环缺氧生物池(6)，再由内循环缺氧生物池(6)底部的管道收集系统(23)、循环泵(7)及布水管(24)将污水一部分送入电催化耦合曝气生物接触池(8)，另一部分又回到内循环缺氧生物池(6);污水通过电催化耦合曝气生物接触池(8)由出水管与清水储存箱(12)连接，最后将处理后的污水再经由清水泵(14)、臭氧发生器(15)、溶气罐(16)组成的消毒系统消毒处理后储存在清水储存箱(12)中，由排水管(13)外排;
内循环缺氧生物池(6)和电催化耦合曝气生物接触池(8)产生的污泥经排泥管(11)排入污泥浓缩池处理;
1.2处理装置的内部结构
粪便储存箱(1)中的网孔隔板(21)是为了阻挡污水中大的悬浮物，以防止潜污泵(2)堵塞而设置的;当粪便储存箱(1)中的悬浮物量较多时，打开箱盖(19)，将悬浮物清理出去，以减小网孔隔板(21)的阻力;
恒流稳压电源(3)是为电辅助氧化池(4)的正常运行提供电源;恒流稳压电源(3)将电压调整为15V;
电辅助氧化池(4)内有催化钛基质正负电极(17);正负电极(17)排列在电辅助氧化池(4)内，污水在极板间流动;
电催化耦合曝气生物接触池(8)由曝气机(10)、生化稳压电源(9)、催化碳纤维基质生物电极(18)及电极接线板(20)组成;曝气机(10)为(8)提供气水比为5∶1的流量;生化稳压电源(9)是为(8)的正常运行提供电源;生化稳压电源(9)将电压调整为2.2V;电催化耦合曝气生物接触池(8)内有催化碳纤维基质生物电极(18)排列在(8)内，污水在极板间流动;
清水储存箱(12)中溢流隔板(22)是为了减小电催化耦合曝气生物接触池(8)出水的动能，并能使出水中的悬浮物沉淀下来;
由清水泵(14)、臭氧发生器(15)、溶气罐(16)组成消毒;臭氧发生器(15)所产生的臭氧，通过清水泵(14)的泵前吸水管进入管道，然后并联进入溶气罐(16)中。
2.根据权利要求1所述的一种列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置，其特征在于：所述的电辅助氧化池(4)由箱体、恒流稳压电源(3)、催化钛基质电极(17)组成;其催化钛基质电极(17)为复合催化电极。
3.根据权利要求1所述的一种列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置，其特征在于：所述的内循环缺氧生物池(6)由池体、池内生物载体、池体底部的污水管道收集系统(23)以及循环泵(7)组成;其中池内生物载体是由多孔生物棉制成;池底污水管道收集系统(23)是由不锈钢或塑料穿孔管制成;循环泵(7)通过管道收集将污水送入电催化耦合曝气生物接触池(8)和重新回到内循环缺氧生物池(6)。
4.根据权利要求1所述的一种列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置，其特征在于：所述的电催化耦合曝气生物接触池(8)是由催化碳纤维基质生物电极(18)、生化稳压电源(9)、曝气机(10)组成。
5.根据权利要求1所述的一种列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置，其特征在于：所述的由清水泵(14)、臭氧发生器(15)、溶气罐(16)组成的消毒系统;臭氧发生器(15)所产生的臭氧，通过清水泵(14)的泵前吸水管进入管道，然后分两路并联进入溶气罐(16)中进行气水混合，实现高效消毒。
6.基于权利要求1所述装置的列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一，储存在粪便污水储存箱(1)中的粪便污水由污水泵(2)泵入电辅助氧化池(4)，恒流稳压电源(3)为催化钛基质电极(17)提供15V电压，粪便污水在电辅助氧化池(4)中作用1h-2h之后，经过三角堰出水墙(5)进入内循环缺氧生物池(6);
步骤二，进入内循环缺氧生物池(6)的粪便污水，通过循环泵(7)的不断循环，使污水在内循环缺氧生物池(6)内的作用时间6h以上;
步骤三，经步骤二的处理的粪便污水经内循环泵(7)部分进入电催化耦合曝气生物接触池(8)，粪便污水在电催化耦合曝气生物接触池(8)中，通过曝气(10)和对催化碳纤维基质生物电极(18)外加电压2.2V的共同作用，粪便污水中的污染物得到彻底降解，其出水进入清水储存箱(12);
步骤四，进入清水储存箱(12)中的清水通过清水泵(14)、臭氧发生器(15)、溶气罐(16)进行消毒，由排水管(13)排出。
说明书
列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置及其处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水一体化处理装置，特别适用于列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置。
背景技术
为了保护铁路沿线的生态环境，世界多发达国家从20世纪70年代已开始在列车上大量安装集便器，用以收集旅客的排泄物，避免沿铁路随意排泄，同时在地面还建立了完善的粪便接收及处理设施。发达国家因城市污水管网及处理系统非常完善，人口相对较少，因此对收集粪便一般都是经简单处理后排至城市污水管网，输往城市污水处理厂与城市污水混合处理后排放，将集便器污水单独进行处理并直接排放的较少。虽有个别国家如日本、德国、韩国等采用了膜生物反应器、活性炭吸附、高温高压湿式氧化、电解气浮等方法处理集便器废水，但处理费用昂贵，管理复杂。
综合分析中国旅客列车密闭式厕所的集便器粪便污水水质BOD5浓度一般为2000～4500mg/L，CODCr为5000～8000mg/L之间，氨氮为800～1300mg/L，悬浮物SS为650～1500mg/L。对这一水质，目前，中国主要采取交由地方环卫部门外运处理。但由于外运费用较高，有的客站在客整所内修建污水处理站对集便器污水进行专门处理，一种方法是经简单沉淀处理后排入城市下水道汇至城市污水处理厂;另一种是粪便污水经简单处理不能汇入城市污水处理厂的，需要单独处理并达标排放。目前从单独处理的运行情况来看，其处理工艺复杂，运行状况较差，出水氨氮浓度较高，不能实现达标排放。
纵观对粪便污水处理的研究现状，集便器粪便污水直接处理目前还没有经济可行方法。随着中国铁路的高速发展，动车组的大量开行，将产生大量的动车集便器粪便污水，水质水量和以往相比变化很大，迫切需要针对当前中国旅客列车集便器粪便污水水质特点，针对中国粪便污水排放要求，开发新技术新设备。
发明内容
本发明是针对旅客列车密闭式厕所集便器粪便污水处理工艺复杂、处理费用高、难以达标排放等问题，提供列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置及其处理方法。
本发明的技术方案：
一种列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理装置及其处理方法，其特征在于：
1.1处理装置的流程
首先将粪便储存于粪便储存箱中，然后通过潜污泵将粪便污水送入电辅助氧化池内;粪便污水自下而上通过电辅助氧化池，再由三角堰出水墙进入内循环缺氧生物池;污水自上而下通过内循环缺氧生物池，再由内循环缺氧生物池底部的管道收集系统、循环泵及布水管将污水一部分送入电催化耦合曝气生物接触池，另一部分又回到内循环缺氧生物池;污水通过电催化耦合曝气生物接触池由出水管与清水储存箱连接，最后将处理后的污水再经由清水泵、臭氧发生器、溶气罐组成的消毒系统消毒处理后储存在清水储存箱中，由排水管外排;
内循环缺氧生物池和电催化耦合曝气生物接触池产生的污泥经排泥管排入污泥浓缩池处理;
1.2处理装置的内部结构
粪便储存箱中的网孔隔板是为了阻挡污水中大的悬浮物，以防止潜污泵堵塞而设置的;当粪便储存箱中的悬浮物量较多时，打开箱盖，将悬浮物清理出去，以减小网孔隔板的阻力;
恒流稳压电源是为电辅助氧化池的正常运行提供电源。恒流稳压电源电压调整为15V;
电辅助氧化池内有催化钛基质正负电极;正负电极排列在电辅助氧化池内，污水在极板间流动;
电催化耦合曝气生物接触池由曝气机、生化稳压电源、催化碳纤维基质生物电极及电极接线板组成;曝气机为提供气水比为5∶1的流量;生化稳压电源是为的正常运行提供电源;生化稳压电源电压调整为2.2V;电催化耦合曝气生物接触池内有催化碳纤维基质生物电极排列在内，污水在极板间流动;
清水储存箱中溢流隔板是为了减小电催化耦合曝气生物接触池出水的动能，并能使出水中的悬浮物沉淀下来;
由清水泵、臭氧发生器、溶气罐组成消毒;臭氧发生器所产生的臭氧，通过清水泵的泵前吸水管进入管道，然后并联进入溶气罐中。
基于上述装置的列车密闭式厕所集便器粪便污水一体化处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，储存在粪便污水储存箱中的粪便污水由污水泵泵入电辅助氧化池，恒流稳压电源为催化钛基质电极提供15V电压，粪便污水在电辅助氧化池中作用1h-2h之后，经过三角堰出水墙进入内循环缺氧生物池;
步骤二，进入内循环缺氧生物池的粪便污水，通过循环泵的不断循环，使污水在内循环缺氧生物池内的作用时间6h以上。
步骤三，经步骤二的处理的粪便污水经内循环泵部分进入电催化耦合曝气生物接触池，粪便污水在电催化耦合曝气生物接触池中，通过曝气和对催化碳纤维基质生物电极外加电压2.2V的共同作用，粪便污水中的污染物得到彻底降解，其出水进入清水储存箱;
步骤四，进入清水储存箱中的清水通过清水泵、臭氧发生器、溶气罐进行消毒，由排水管排出。
本发明的有益效果：
本发明处理效率高，结构紧凑，占地面积小，运行稳定，运行成本低，产泥量少，无二次污染，适应于不同水温不同海拔条件下高浓度粪便污水处理，可实现产业化，具有良好的市场前景和推广价值。
该发明对集便器粪便污水能高效、低耗、快速、便捷的达标处理。