CN209259888U

CN209259888U - 一种生活灰水处理系统

Info

Publication number: CN209259888U
Application number: CN201821819112.XU
Authority: CN
Inventors: 汪龙眠; 周颖; 彭福全; 徐问问; 张毅敏; 朱月明; 许雪婷; 徐斌
Original assignee: Nanjing Institute of Environmental Sciences MEP
Current assignee: Nanjing Institute of Environmental Sciences MEP
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-08-16
Anticipated expiration: 2028-11-06

Abstract

本实用新型公开了一种生活灰水处理系统，属于灰水处理领域。它包括生活墙装置，生活墙装置内设有植物层、水洗砂层、粗砂层、砾石层以及多孔水平板，通过植物层以及大‑中‑小滤料的分布组合，可以提升对灰水的净化效果；多孔水平板下部为倒梯形，位于生活墙装置底部，其孔隙度大于95％，可以有效的将悬浮物拦截在系统之外，防止系统堵塞。本实用新型所提供的灰水处理系统，具有占地面积小、成本低、结构简单、设计合理、易于制造、操作方便以及净化效果好的优点，在实际应用中，可以将生活墙装置设置在建筑物一侧，并充分考虑周边环境实际特点。

Description

一种生活灰水处理系统

技术领域

本实用新型属于灰水处理领域，更具体地说，涉及一种生活灰水处理系统，对城镇及农村生活灰水进行处理。

背景技术

目前，我国人口增加快速，淡水资源的质量和数量下降快速，水资源分布与人口和经济布局极不匹配，居民用水的供应压力日益增大。污水回用既能减少污染排放，减轻水体污染，也是解决我国居民生活和工业用水短缺的重要手段。而根据最新统计数据显示，我国污水的回收循环利用率极低，仅占其总量的7.2％。因此，加强污水净化再利用的研究就显得尤为重要。

在各类污水中，生活污水排放率占污水总量的55％左右，按照污水污染程度的轻重以及来源的不同，可将生活污水划分为四个类别：黑水、黄水、褐水和灰水。生活灰水主要是指生活中排放的厨房废水、洗涤废水以及洗浴废水，在生活污水中所占的比例高达50％～80％。与生活黑水、黄水以及褐水的水质相比，灰水的污染程度相对较轻，仅含有少量的致病细菌、病原体以及碳、氮、磷等污染物，具有回用处理价值高，公众易接受等特点，是最具发展潜力的回用水源之一，因此对灰水的处理研究受到了国内外研究人员的广泛关注。

目前，灰水处理技术主要包括物理法、化学法以及生物法。物理法主要包括粗砂、土壤过滤和膜过滤，后续进行消毒处理。但是，单独的物理处理技术处理过后的水，其内有机物浓度和悬浮物浓度均不满足回用的标准。比如，March等人(Experiences ongreywater reuse for toilet flushing in a hote[J],Desalination,2004,164(3):241-247)利用尼龙材料的过滤装置与沉淀和消毒工艺联用，对洗澡灰水进行了处理，洗澡灰水中的化学需氧量(COD)、浊度、固体悬浮物浓度(SS)和总氮(TN)从171mg/L、20NTU、44mg/L和11.4mg/L分别降至78mg/L、 16.5NTU、18.6mg/L和7.1mg/L，其相应的去除率仅为54％、17.5％、57.8％和36.8％，去除率极低。灰水的化学处理方法包括混凝、光催化氧化、离子交换和颗粒活性炭处理，化学处理方法具有系统可控、更加智能化等优势，与其他技术联用更是进一步提升了净化水体的水质，但化学试剂的引入往往会带来二次污染。如中国专利，申请号：201711058783.9，申请日：2017.11.01，的发明专利公布了一种生活污水处理剂，由河沙、黏土、硅藻土、三氯化铁、活性炭、二氧化硅、岩砂晶以及草木灰组成，用以处理浓度较高的生活污水，能够起到抑制藻类生长的效果，但是容易引进其他污染源，造成水质的二次污染。处理生活灰水的生物法包括：生物转盘法，序批式反应器，升流式厌氧污泥床，构建湿地处理以及膜生物反应器。如中国专利，申请号：CN201320372762.5，申请日：2013.06.26，的实用新型专利公开了一种纤毛生物转盘、污水处理装置和污水处理系统，该纤毛生物转盘盘片内层为支撑材料，外层固定纤毛材料，该污水处理装置分为多级，每级包括多个生物转盘组，转盘组的每个盘片之间呈间隔相互连接，配有相应的上游、下游设备，该实用新型所用的纤毛生物转盘比表面积大，挂膜性能高，对生活灰水处理效率较高，其不足之处在于：由于生活灰水污染物浓度较低，有机物含量较少，缺乏营养元素和微量元素，挂膜性能较差，需要外加营养物质，容易造成水体的二次污染。

湿地处理系统运行成本低、便于维护，同时兼具工艺效能高以及观赏性，被认为是一种友好经济的灰水处理工艺，但由于其占地面积大，实际应用受到了一定的限制。如中国专利，申请号：CN200910250342.8，申请日：20091204，的发明专利公开了一种集成的灰水处理方法及系统，该集成的灰水处理方法包括收集调节步骤、生物氧化处理、固液分离步骤、连续流砂过滤深度处理步骤以及消毒步骤，从固液分离区经过初步过滤的水通过连续流动砂滤器底部的进水布水管均匀配水，并沿着砂滤层向上流动，在砂水接触过程中细小的悬浮物等被拦截，清水穿过砂滤层后在滤器上部汇集并通过清水管自流进入回用水单元；深度处理单元的出水通过投加消毒剂来杀灭其中的微生物。该发明将收集、处理和回用融合在同一个处理系统，处理的难度低，投资费用少，污染物去除效果大幅度提高。其不足之处在于装置易堵塞，建造规模较大，管理步骤较多，较复杂，不适合企业、小型居民区以及分散的农村家庭住户。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有灰水处理装置易堵塞，净化处理效果差，易产生二次污染，占地面积大，不适于在密集的城镇地区和分散的农村地区应用以及在处理过程中因过度饱和的厌氧状态致使出水水体发黑发臭等问题，本实用新型提供一种集集水、净化处理、消毒为一体的生活灰水处理系统，在底部设置多孔水平板，并利用植物以及大-中-小滤料的分布组合，确保了对灰水的净化效果，避免下层过度饱和的厌氧状态，提高周围复氧环境，具有低成本，低维护，占地面积小、应用灵活以及净化效果好的优势。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种生活灰水处理系统，包括集水井、消毒池和生活墙装置；集水井通过管道与生活墙装置底部的进水口连接；消毒池通过管道与生活墙装置底部的出水口连接；集水井与生活墙装置的连接管道上安装有蠕动泵；消毒池与生活墙装置的连接管道上设有出水开关；生活墙装置设置在建筑物一侧，其内从上到下包括植物、布水区、滤料区以及饱和区；滤料区上层为水洗砂层，中层为粗砂层，下层为砾石层；饱和区内填充有多孔水平板，多孔水平板上部侧壁与生活墙装置内侧壁契合，下部侧壁与生活墙装置内侧壁留有空隙；所述生活墙装置底部的进水口以及出水口分别位于饱和区相对的两侧。

优选地，所述植物包括观赏性花草或藤蔓植物，种植密度为5～20株/m²；所述观赏性花草包括金银花、百合、芦苇、鹤望兰以及莎草等；所述藤蔓植物包括葡萄藤、爬山虎、常春藤以及吊藤莓等。

优选地，所述水洗砂层厚度为43～62cm，水洗砂粒径为2～4mm；粗砂层厚度为5～12cm，粗砂粒径为3～7mm；砾石层厚度为5～12cm，砾石粒径为6～12mm。滤料也可以换成其他的滤料，如陶粒、珍珠岩或多种混合物等。同时在系统运行初期时，上部8～14cm的水洗砂与土壤混合以支持植物生长。

优选地，所述多孔水平板底面与生活墙装置底面紧密接触，高度为12～20cm，孔隙度＞95％，出水一侧设置有过滤网，以防较大颗粒物流出，避免混合污染。。

优选地，所述多孔水平板内部孔径为纵向垂直分布。

优选地，所述多孔水平板内部孔径为倾斜分布。

优选地，所述多孔水平板内部通孔具有一定的弧度。

优选地，所述生活墙装置上部还留有2～4cm的超高以及7～15cm的布水区。

优选地，所述集水井与生活墙装置的连接管道上还设有定时器，所述定时器规格为德力西KG316TS型。

优选地，所述消毒池与生活墙装置的连接管道上设有出水开关。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型所提供的生活墙灰水处理系统，设有集水井，方便灰水的收集待用；生活墙装置内设有植物以及大-中-小的滤料层(水洗砂层、粗砂层、砾石层)，植物本身对污染物进行吸收净化的同时，其根部会聚集大量微生物，根际微生物会促进植物的营养循环、生长代谢、根部环境的维持以及有害污染物的降解，极大的提高水体净化能力，同时，大-中- 小的滤料层及其内附着微生物的截留过滤、生物降解等作用进一步提高了水体污染物的去除效果，通过植物以及滤料层的协同作用可以极大的提高系统对污水的净化效果；

生活墙装置底部饱和区内填充有多孔水平板，利于水体的流动以及多孔水平板上部侧壁与生活墙装置内侧壁契合，下部侧壁与生活墙装置内侧壁留有空隙；即有利于水体的流动与气体的排放流动，避免下层过度饱和的厌氧状态，提高周围复氧环境，又可以提高装置空间利用率，多孔板底部与生活墙装底部无需预留空间，减小了装置体积；多孔水平板内部孔径为倾斜分布，且具有一定弧度，可以有效的将悬浮物(TSS)拦截在装置之外，防止装置堵塞；最后，通过消毒池的后续处理，更是进一步提升了净化水体的出水水质；

(2)本实用新型所提供的生活墙灰水处理系统，采用单级处理，并种植有观赏性花草或藤蔓；将生活墙装置设置在建筑物一侧，可以充分考虑周边环境实际特点，减少占地面积，最大程度上减少灰水处理的管理成本和建设成本；利用本实用新型系统进行生活灰水处理的方法，运行操作简单，处理效果好，对生活灰水中总悬浮物(TSS)、生化需氧量(BOD)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)以及总磷(TP)的去除率分别达到了94～96％、98～99％、 80～83％、85～88％以及53～56％；从可持续发展的角度来看，将生活污水中的灰水单独处理回用，是一种较前沿的污水处理概念，也是实现水资源循环利用、提高水资源利用率的重要途径；

(3)本实用新型所提供的生活灰水处理系统，结构简单，设计合理，易于制造，易于操作，所选材料成本低廉，净化效果显著，尤其适合密集的城镇地区和分散的农村地区，具有较大的市场前景和推广应用价值。

附图说明

图1为本实用新型中生活灰水处理系统的结构示意图；

图2为本实用新型中多孔水平板结构示意图；

图3为本实用新型中多孔水平板结构示意图；

图4为本实用新型中多孔水平板结构示意图；

图中：1、集水井；2、生活墙装置；3、消毒池；4、出水开关；5、植物；6、滤料区；7、水洗砂层；8、粗砂层；9、砾石层；10、多孔水平板；11、蠕动泵；12、定时器；13、建筑物；14、过滤网。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

如图1所示，一种生活灰水处理系统，包括集水井1、消毒池3、生活墙装置2；生活墙装置2设置在建筑物13一侧，其内从上到下包括植物5、滤料区6以及饱和区，生活墙装置 2底部还设有进水口以及出水口，分别位于饱和区相对的两侧壁；集水井1通过管道与生活墙装置2的进水口连接，消毒池3通过管道与生活墙装置2的出水口连接；集水井1与生活墙装置2的连接管道上安装有蠕动泵11以及定时器12(可以采用德力西KG316TS型定时器。)；消毒池3与生活墙装置2的连接管道上设有出水开关4。

生活墙装置2上层种植的植物5为金银花，种植密度为5株/m²；

滤料区6内上层为水洗砂层7厚度为43cm，水洗砂粒径为2～4mm；粗砂层厚度为5cm，粗砂粒径为3～7mm；砾石层厚度为5cm，砾石粒径为6～12mm。滤料也可以换成其他的滤料，如陶粒、珍珠岩或多种混合物等。同时在系统运行初期时，上部的水洗砂与土壤混合以支持植物生长。

饱和区内填充有多孔水平板10，多孔水平板10侧壁与生活墙装置2内侧壁契合，底部呈现为倒梯台状，出水一侧设置有过滤网14，以防较大颗粒物流出，避免混合污染，内部孔径为纵向垂直分布，高度为12cm，孔隙度＞95％，避免下层过度饱和的厌氧状态，提高周围复氧环境。

本实施例中灰水处理系统的工作原理为：集水井1用于收集需要处理的生活灰水，蠕动泵11开启，调节它的转速来控制进水速率，(预先对定时器12进行开关时间设定，使其进入定时模式)，集水井1中的生活灰水在蠕动泵11的驱动作用下进入生活墙装置2中，进入生活墙装置2的待净化灰水依次经过多孔水平板10、砾石层9、粗砂层8以及水洗砂层7后进入布水区，当达到设定时间后，定时器12自动控制蠕动泵11关闭，停止进水，生活墙装置 2内的灰水在植物5以及滤料区6的协同作用下进行循环净化。净化完成后，打开出水开关4，生活墙装置2内的水体通过进入消毒池3，进行进一步消毒净化。

本实施例中，在系统正式运行前，将植物5转移到生活墙装置2中，用自来水浇灌，并定期补充营养液，持续10天。进水水力负荷范围为55～110mm/d，pH范围为6.5～9.3，总悬浮物(TSS)浓度范围为50～400mg/L，生化需氧量(BOD)浓度范围为50～800mg/L，总有机碳(TOC)浓度范围为30～100mg/L，总氮(TN)浓度范围为5～100mg/L，总磷(TP) 浓度范围为1～150mg/L。系统每周进水5天，休息2天。

此系统连续运行3个月对洗浴灰水进行了净化，每隔3天对出水水质进行监测，最终的处理效果如表1所示，对灰水中的TSS、BOD、TOC以及TN均有较高的去除效果，对TP 也保持了较高的去除率。

表1实施例1中某洗浴灰水的进水与出水水质测试指标情况

测试指标

pH

TSS(mg/L)

BOD(mg/L)

TOC(mg/L)

TN(mg/L)

TP(mg/L)

进水水质

6.5～9.3

50～200

50～150

30～80

10～20

1～4

出水水质

7.4～7.9

2～12

1～3

5～16

2～15

0.4～1.9

去除率

—

94～96％

98～99％

80～83％

85～88％

53～56％

实施例2

本实施例在实施例1的基础上对灰水处理系统进行了进一步优化，其中不同之处在于，所处理灰水种类为洗衣灰水，种植植物5为观赏性葡萄藤，种植密度为20株/m²，利用建筑物13墙体使根系生长和攀缘。

滤料区6内上层为水洗砂层7厚度为62cm，水洗砂粒径为2.5～3mm；粗砂层厚度为12cm，粗砂粒径为4～5mm；砾石层厚度为12cm，砾石粒径为8～10mm。

多孔水平板10高度为20cm，内部孔径倾斜分布；其他部分同实施例1。

本实施例中进水水力负荷为70mm/d，pH范围为8.3～9.3，总悬浮物(TSS)浓度范围为 180～310mg/L，生化需氧量(BOD)浓度范围为80～450mg/L，总有机碳(TOC)浓度范围为20～60mg/L，总氮(TN)浓度范围为5～15mg/L，总磷(TP)浓度范围为10～100mg/L。

此系统连续运行2个月对洗衣灰水进行了净化，每隔5天对出水水质进行监测，最终的处理效果如表2所示，对灰水中的TSS、BOD、TOC以及TN均有较高的去除效果，对TP 也保持了较高的去除率。

表2实施例2中某洗衣灰水的进水与出水水质测试指标情况

测试指标

pH

TSS(mg/L)

BOD(mg/L)

TOC(mg/L)

TN(mg/L)

TP(mg/L)

进水水质

8.3～9.3

180～310

80～450

20～60

5～15

10～100

出水水质

8.7～9.4

9～25

2～18

3～10

0.5～1.7

6～66

去除率

—

92～95％

96～98％

84～86％

89～91％

34～44％

实施例3

本实施例在实施例2的基础上对灰水处理系统进行了进一步优化，其中不同之处在于，所处理灰水种类为厨房灰水，种植的植物5为百合，种植密度为9株/m²；

滤料区6内上层为水洗砂层7厚度为53cm，水洗砂粒径为3～3.5mm；粗砂层厚度为8cm，粗砂粒径为3.8～6mm；砾石层厚度为7cm，砾石粒径为9～11mm。

多孔水平板10内部通孔具有一定的弧度，高度为16cm；其他部分同实施例1。

本实施例中进水水力负荷为85mm/d，pH范围为6.5～8.3，总悬浮物(TSS)浓度范围为 150～400mg/L，生化需氧量(BOD)浓度范围为450～800mg/L，总有机碳(TOC)浓度范围为40～100mg/L，总氮(TN)浓度范围为50～100mg/L，总磷(TP)浓度范围为20～150mg/L。

此系统连续运行3个月对厨房灰水进行了净化，每隔5天对出水水质进行监测，处理效果如表3所示，对灰水中的TSS、BOD、TOC以及TN均有较高的去除效果，对TP也保持了较高的去除率。

表3实施例3中某厨房灰水的进水与出水水质测试指标情况

测试指标

pH

TSS(mg/L)

BOD(mg/L)

TOC(mg/L)

TN(mg/L)

TP(mg/L)

进水水质

6.5～8.3

150～400

450～800

40～100

50～100

20～150

出水水质

6.8～8.6

15～64

5～16

6～18

2～10

10～75

去除率

—

84～90％

98～99％

82～85％

90～94％

50～54％

实施例4

本实施例在实施例1的基础上对灰水处理系统进行了进一步优化，其中不同之处在于，所处理灰水种类为人工灰水，种植的植物5为鹤望兰，种植密度为12株/m²，其他部分同实施例1。

本实施例中进水灰水水力负荷为100mm/d，pH范围为7.2～7.8，总悬浮物(TSS)浓度范围为70～120mg/L，生化需氧量(BOD)浓度范围为104～270mg/L，总有机碳(TOC)浓度范围为30～60mg/L，总氮(TN)浓度范围为5～12mg/L，总磷(TP)浓度范围为2～4mg/L。

此系统连续运行2个月对人工灰水进行了净化，每隔5天对出水水质进行监测，处理效果如表4所示。

表4实施例4中某人工灰水的进水与出水水质测试指标情况

测试指标

pH

TSS(mg/L)

BOD(mg/L)

TOC(mg/L)

TN(mg/L)

TP(mg/L)

进水水质

7.2～7.8

70～120

104～270

30～60

5～12

2～4

出水水质

7.3～8.1

3～9

2～5

4～9

2～3

1～3

去除率

—

92～95％

97～98％

85～86％

60～75％

25～50％

对灰水中的TSS、BOD、TOC以及TN均有较高的去除效果，对TP也保持了较高的去除率。

Claims

1.一种生活灰水处理系统，包括集水井(1)和消毒池(3)，其特征在于：还包括生活墙装置(2)；所述集水井(1)通过管道与生活墙装置(2)底部的进水口连接；所述消毒池(3)通过管道与生活墙装置(2)底部的出水口连接；

所述生活墙装置(2)设置在建筑物(13)一侧，生活墙装置(2)从上到下包括植物(5)、布水区、滤料区(6)以及饱和区；底部的进水口以及出水口分别位于饱和区相对的两侧；

所述饱和区内填充有多孔水平板(10)，所述的多孔水平板(10)上部侧壁与生活墙装置(2)内侧壁契合，下部侧壁与生活墙装置(2)内侧壁留有空隙。

2.根据权利要求1所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述集水井(1)与生活墙装置(2)的连接管道上安装有蠕动泵(11)；所述消毒池(3)与生活墙装置(2)的连接管道上设有出水开关(4)。

3.根据权利要求1所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述植物(5)种植于滤料区(6)，包括金银花、百合、芦苇、鹤望兰、莎草在内的花草以及葡萄藤、爬山虎、常春藤、吊藤莓在内的藤蔓植物，种植密度为5～20株/m²。

4.根据权利要求1或2所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述滤料区(6)上层为混有土壤的水洗砂层(7)，填充厚度为43～62cm，水洗砂颗粒粒径为2～4mm；中层为粒径3～7mm的粗砂层(8)，填充厚度为5～12cm；下层为粒径6～12mm的砾石层(9)，填充厚度为5～12cm。

5.根据权利要求1所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述多孔水平板(10)底面与生活墙装置(2)底面紧密接触，高度为12～20cm，孔隙度＞95％，出水一侧设置有过滤网(14)，以防较大颗粒物流出，避免混合污染。

6.根据权利要求1或5所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述多孔水平板(10)内部通孔为纵向垂直分布。

7.根据权利要求1或5所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述多孔水平板(10)内部通孔为倾斜分布。

8.根据权利要求7所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述多孔水平板(10)内部通孔具有一定的弧度。

9.根据权利要求1所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述生活墙装置(2)上部还留有2～4cm的超高以及7～15cm的布水区。

10.根据权利要求1所述的一种生活灰水处理系统，其特征在于：所述集水井(1)与生活墙装置(2)的连接管道上还设有定时器(12)，所述定时器(12)规格为德力西KG316TS型定时器。