[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101195501A
[43]公开日2008年6月11日
[21]申请号200710124877.1[22]申请日2007.12.11
[21]申请号200710124877.1
[71]申请人深圳市龙澄高科技环保有限公司
地址518057广东省深圳市南山区高新区南区深
圳市数字技术园A1栋3楼A－1区
[72]发明人张涉 马辉文 黄卓 孟丽娜 汪春霞 李
欣 陆晓春 杨先明 季伟 汪晓惠 许林
华 [51]Int.CI.C02F 1/461 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明提供了一种粪便污水的脱方法与装置。
该装置由自动给盐装置、阴阳电极和直流电源组成，
安装于净化后的粪便污水的出水管道上，并通过导
线将直流电源与上水泵电源控制装置连接，实现脱
理实现了电解-氧化脱-还原这一循环过程，对粪
便污水的度去除率可达99％以上。脱装置结构
紧凑、能耗低、性能优异，可与污水处理及中水回
用系统配套使用。该脱装置既可以应用于生物环
保厕所的循环水处理，也可以应用到小区中水回用
和污水处理厂的水回用系统中，还可以应用于大型
空调循环水的脱和杀菌杀灭藻类，以降低空调的
能耗，在污水处理及中水回用领域有着广阔的应用
前景。
200710124877.1权 利 要 求 书第1/1页
1.一种粪便污水的脱装置，其特征在于：所述的脱装置由自动给盐装置，阴阳电极和直流电源组成；所述的脱装置安装于净化后的粪便污水的出水管道上；所述的直流电源与上水泵电源控制装置连接，以使脱过程与给水过程同步进行。
2.一种粪便污水的脱方法，其特征在于：所述的脱方法为电解脱的方法，使用直流电通过电极对粪便污水实施电解作用，产生的NaClO将粪便污水中的尿胆素和粪胆素氧化脱，并自身还原成NaCl重新进入水中，这样周而复始地进行电解—氧化脱—还原过程，便可进行脱。
3.根据权力要求书1-2所述的方法与装置，其特征在于：所述的自动给盐装置可以根据污水中NaCl的含量进行自动补给浓食盐溶液；所述的自动给盐装置中补给的物料包括工业食盐水或海水；所述的自动给盐装置向粪便污水中进行NaCl的补给，其终浓度应达到0.8％-3.0％。
4.根据权力要求书1-3所述的方法与装置，其特征在于：所述的阳极用石墨或涂有TiO2-RuO2涂层的钛制成；所述的阴极由不锈钢、铁、铜或者铜合金制成；所述的电解装置中的电极由一个阳极板和一个或两个阴极板构成，阳极和阴极相对平行设置。
200710124877.1说 明 书第1/6页
一种粪便污水的脱方法及装置
技术领域
本发明涉及一种污水的脱方法及装置，具体地说涉及一种去除粪便污水中尿胆素和粪胆素的方法及装置，属于城市有机污水处理的技术领域。
背景技术
当今世界各国解决缺水问题时，城市污水被选为可靠且可以重复利用的第二水源。城市污水的回用就是将城市居民生活及生产中使用过的水经过处理后再生利用的过程。多年来，城市污水回用一直是国内外污水处理领域研究的重点。中水的开发与回用技术近期在国外得到了迅速发展，尤其在美国、以列、日本等国家得到了广泛的应用。我国是一个缺水问题比较突出的国家，据统计，全国669个城市中，400个城市常年供水不足，其中110个城市严重缺水。因此，中水回用亦受到了各级政府及有关部门的重视并做了大量技术研究和实践工作。
为推动城市污水的综合利用，缓解我国水资源紧缺的现状，国家建设部发布的《城市中水设施管理暂行办法》规定，“凡水资源开发程度和水体自净能力基本达到资源可以承受能力地区的城市，应当建设中水设施”。目前，许多城市都已经达到了水资源利用的饱和状态，急需规划建设符合国家要求的中水回用设施，以中水代替上水来进行厕所冲洗、绿地与树木浇灌、道路清洁、车辆冲洗、基建施工、喷水池以及其他一些可以接受其水质标准的用水，促进节约用水，减轻城市用水负担。
高浓度有机污染废水特别是粪便污水一直是污水治理和中水回用中的技术难点问题，长期受到人们的关注。目前，国内进行粪便污水中水回用研究的公司有4～5家，这些公司的产品从处理效果上看，即使使用了中空纤维膜生物反应器的高效生化水处理技术，也存在着回用水带的问题。出水度高已经成为粪便污水回用领域的瓶颈问题，能否到一种简便、高效、对系统的正常运行影响小的脱方法，成为亟待解决的一个关键技术问题。
生理学研究表明，造成粪便和尿液颜的主要物质为人体排泄的胆素。胆素是血红素内铁卟啉化合物的分解代谢产物，包括胆红素、胆绿素、胆素原和胆素(b i l i n)等化合物。尿胆素和粪胆素是胆素在肠道细菌的作用下的转化产物，它们使粪便污水的颜呈现出黄棕。
传统的脱方法主要包括絮凝法、吸附法、过滤法、活性炭法、过氧化氢氧化法、紫外光催化氧化法、超声波催化氧化法和臭氧氧化法。其中，絮凝法、吸附法和过滤法的处理效
果较差，一般无法达到中水出水度的要求；活性炭法是比较有效、安全的方法，但是用活性炭法对粪便污水进行脱处理时，需要设置较大面积的活性炭层，从而会导致需要花费较大的成本费用。根据文献(S c r e e n i n g o f c h e m i c a l o x i d a t i o n p r o c e s s e s a n d o t h e r m e t h o d s f o r decolorization of urine for its re-use as toilet-flush liquid in ecological sanitation systems)报道，过氧化氢氧化法、紫外光催化氧化法和超声波催化氧化法对粪便污水中的尿胆素和粪胆素的脱效果也不大，
只有臭氧氧化法具有较好的脱能力，但是该方法稳定性较差，在臭氧氧化脱过程中，呈物质大部分以氧化态形式存在于水中，经过一段时间后可能会恢复原，所以单独采用此法脱并不理想，需要与过氧化氢联合使用，才会获得较好的脱效果，该方法脱过程比较复杂，费用偏高，仅适用于小水量污水处理，难于大面积推广。
目前，针对如何除去胆素的研究还很少。专利U S 4593073中提到了一种结合有精氨酸和赖氨酸多肽合成树脂可以吸附胆素尤其是胆红素。该树脂可以有效吸附胆红素，但是其造价昂贵，主要应用于医疗领域中。若将此种合成树脂推广应用于粪便污水脱处理，不仅需要较高的成本，还需要定期对树脂表面的吸附物质进行清理，消耗大量财力和物力，因此阻碍了这种合成树脂在粪便污水脱处理上的使用。专利“循环式水洗型厕所用循环水脱装置及方法”(公开号C N 1730400A)则是采用过滤脱槽对循环水进行脱处理，该过滤脱槽由过滤部和脱部两部分组成，循环水首先进入过滤部，过滤除去其中的固体成分，然后进入其下方的脱部，与排气管中吹出的臭氧气体接触，对循环水中含有的颜成分物质进行氧化分解，将其除去。即该专利主要是采用臭氧氧化法进行脱处理，但是装置复杂，成本偏高，也存在着难以应用推广的缺点。
早期国外有报道称，传统活性污泥法可以通过吸附和降解作用去除处理厂和河流污水中微量的尿胆素和粪胆素类物质。在粪便污水的处理与回用系统中，由于处理的对象几乎完全是粪便污水，尿胆素和粪胆素含量较高，再加上其他呈物质的存在，在不能及时地被降解或去除时，便造成其在回用水中的积累，
出水度升高。可以看出，到有效、经济、安全、可靠的脱技术对粪便污水的处理与再生回用有着重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是针对粪便污水脱难的问题提供一种电解脱的方法与装置，该装置处理粪便污水具有成本低、结构简单、安装方便、脱效率高等优点。
尿胆素和粪胆素是一类难于被微生物降解的复杂的四聚杂环化合物，它们的存在是造成粪便污水呈现出黄棕的主要原因。要对粪便污水进行脱处理，就是要去除其中的尿胆素和粪胆素而达到脱净化的目的。尿胆素和粪胆素只有在碱性环境下，才能被微生物降解变成无物质。通常的生物环保厕所是在弱碱性环境下运行的，所以尿胆素和粪胆素不能被降
解而使出水呈现黄棕，非常影响感官。实验表明，尿胆素和粪胆素能够被N a C l O氧化分解变成无物质。
工业生产上，通常采用电解食盐水溶液的方法制取N a O H和C l2。当采用直流电源对食盐水溶液进行电解时，电流会通过电解槽形成回路，此时，会在电极阳极与溶液界面处发生氧化反应放出C l2，在电极阴极与溶液界面处发生还原反应放出H2。由于H+不断放电，破坏了水的电离平衡，促使水不断电离，
造成溶液中O H-的富集，这样在阴极处就形成了N a O H溶液。当阳极和阴极间不设置隔膜时，阳极产生的C l2会与阴极产生的N a O H反应，生成N a C l O和H2，其总的电解化学反应式可以表示如下：
2NaCl+H2O→NaOH+NaClO+H2
粪便污水中的盐类主要是N a C l，其浓度大约在1％左右。若将直流电通过电极对粪便污水实施电解作用，则可产生N a C l O。后者可以将粪便污水中的尿胆素和粪胆素氧化脱，并自身还原成N a C l重新进入水中。这样周而复始地进行电解—氧化脱—还原过程，便可将粪便污水变成无透明的清水，达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(G B/T18920-2002)标准，可以作为冲厕、绿化、道路清洗和景观用水等进行循环使用，促进节约用水，减轻城市用水负担。
电解过程产生的N a O H进入污水中后，最终可以使污水的p H值上升到9.0左右，在这种碱性环境下将会有利于降解尿胆素和粪胆素的微生物生长。当电解装置运行一段时间之后，污水中将会积累足够数量的降解尿胆素和粪胆素的微生物，此后，不再需要进行电解便可实现粪便污水的自动脱。
本发明提供了一种使粪便污水中尿胆素和粪胆素的脱方法及装置。为了达到高效脱的目的，此种新型脱装置的构造如下：
(1)由自动给盐装置控制，向净化后的粪便污水中添加浓食盐水，使N a C l的终浓度控制0.8％-3.0％；(2)
电解脱装置安装在净化后的粪便污水的出水管道中；(3)用导线将阳极、阴极分别和直流电源的阳极、阴极连接起来，并将电解脱装置的电源与上水泵电源控制装置连接，以便脱过程与给水过程同步进行。
附图说明
附图1为本发明脱装置的结构示意图。所说的电解脱装置包括阳极1、阴极2和阴极3。该脱装置安装于净化后的粪便污水的出水管道4上。用导线将阳极、阴极分别和直流电源的阳极、阴极连接起来，并将电源与上水泵电源控制装置连接。接通水泵开关后即可进行电解。
附图2是安装了本发明中脱装置的一体化污水处理及中水回用系统的工作示意图。整
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