[發(fā)明專利]利用正滲透膜的排泄物處理及循環(huán)利用系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410336557.2
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104071865B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周律;許陽宇
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;B01D61/00
• 代理公司: 北京律恒立業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;龐立巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人類排泄物的收集與處理，特別涉及一種利用兩段正滲透膜的排泄物處理及循環(huán)利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人類排泄物是病菌的溫床，是各種水傳染疾病如霍亂、黃疸以及傷寒的根源。未加處理的排泄物排放到大自然中，各種對人類有害的病毒和變異的細(xì)菌會通過各種途徑侵害到人類，并對周圍環(huán)境造成極為惡劣的影響。

人類排泄物在總量上雖然僅占生活污水總量的1％，但是含有生活污水中大部分的有機(jī)物和絕大部分的氮、磷。所以人類排泄物是對水環(huán)境的最大污染源。另一方面，人類排泄物富含營養(yǎng)物質(zhì)，如氮、磷、鉀等，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的理想肥料來源。人類生產(chǎn)氮肥需要消耗大量能源，磷礦是不可再生的資源，據(jù)預(yù)測全球磷資源70年后面臨枯竭。

在傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)中，人類排泄物在廁所中用清水沖廁后，排入化糞池系統(tǒng)，停留必要的時間后，通過排水管道連接到中心污水處理廠進(jìn)行處理，這種收集和處理方法，由于稀釋了糞便加大了處理體積和難度，費(fèi)用極高。關(guān)鍵是，由于糞便(褐水)和尿液(黃水)營養(yǎng)物的構(gòu)成不同，混合收集后，有效利用的困難加大。長期以來，傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)的管理任務(wù)非常艱巨，工作量大。

因此，需要一種用于處理人類排泄物的系統(tǒng)，能夠同時處理人類排泄物固體和液體，并充分利用排泄物作為能源和肥料，實現(xiàn)廢物利用更為徹底，降低處理成本且產(chǎn)生效益，保護(hù)資源環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用正滲透膜的排泄物處理及循環(huán)利用系統(tǒng)，包括源分離衛(wèi)生器具，第一正滲透組件、第二正滲透組件、壓力調(diào)節(jié)器及反滲透組件，所述源分離衛(wèi)生器具用于對排泄物進(jìn)行源頭分離并分別收集褐水和黃水；所述第一正滲透組件包括作為原液室的第一室、作為驅(qū)動液室的第二室和第一正滲透膜，用于對通過所述源分離衛(wèi)生器具收集的褐水進(jìn)行正滲透處理；所述第二正滲透組件包括作為原液室的第三室、作為驅(qū)動液室的第四室及第二正滲透膜，用于對所述黃水進(jìn)行正滲透處理；所述反滲透組件用于對經(jīng)正滲透稀釋的驅(qū)動液進(jìn)行反滲透回收；所述壓力調(diào)節(jié)器用于將所述反滲透組件中的濃縮驅(qū)動液的壓力轉(zhuǎn)化或降低至低壓或常壓。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)為串聯(lián)連接方式，所述源分離衛(wèi)生器具和所述第一正滲透組件通過第一注入泵和第二注入泵連接，將所述褐水經(jīng)第一注入泵輸送至所述第一正滲透組件的第一室，將所述黃水經(jīng)第二注入泵輸送至所述第一正滲透組件的第二室。

優(yōu)選地，所述第一正滲透組件和所述第二正滲透組件之間連接有第三注入泵，用于將經(jīng)所述第一正滲透組件正滲透稀釋后的黃水注入到所述第二正滲透組件的第三室中；所述第二正滲透組件和所述反滲透組件之間連接有高壓泵，用于將經(jīng)所述第二正滲透組件正滲透稀釋后的驅(qū)動液泵送到所述反滲透組件中。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)為并聯(lián)連接方式，所述源分離衛(wèi)生器具分別和所述第一正滲透組件和所述第二正滲透組件通過第一注入泵和第二注入泵連接，將所述褐水經(jīng)所述第一注入泵輸送至所述第一正滲透組件的第一室，將所述黃水經(jīng)所述第二注入泵輸送至所述第二正滲透組件的第三室。

優(yōu)選地，所述第一正滲透組件和所述第二正滲透組件與所述反滲透組件之間連接有高壓泵，用于分別將經(jīng)所述第一正滲透組件和所述第二正滲透組件正滲透稀釋的驅(qū)動液泵送到所述反滲透組件中。

優(yōu)選地，其中所述源分離衛(wèi)生器具最終收集到的褐水的含水率為90％-98％，黃水稀釋率為50％-90％。

優(yōu)選地，所述第二正滲透組件的驅(qū)動液室中專用驅(qū)動液為NaCl或EDTA。

優(yōu)選地，所述第一正滲透膜和第二正滲透膜的材料以親水性較好的三乙酸纖維素或三乙酸纖維素與其衍生物的混合物(CTA)作為致密皮層和多孔支撐層，以及鑲嵌在多孔支撐層內(nèi)的聚酯網(wǎng)絲作為纖維支撐層。

優(yōu)選地，所述第一正滲透膜和所述第二正滲透膜的滲透通量為4-10L/m²·h(LMH)。

優(yōu)選地，還包括供能裝置用于為所述系統(tǒng)的部件供電，所述功能裝置為選自供電網(wǎng)或可再生能源(例如，太陽能、風(fēng)能等)中的至少一種的外接電源。

根據(jù)本發(fā)明的利用兩段正滲透膜的排泄物處理及循環(huán)利用系統(tǒng)，可以在無外接給排水管道下的運(yùn)行。系統(tǒng)用于人類廁所，將廁所轉(zhuǎn)化為資源的生產(chǎn)和加工單元。系統(tǒng)可以采用綠色清潔能源提供動力，更加有助于環(huán)境保護(hù)和資源利用。本發(fā)明所提出的系統(tǒng)特別適合于無公共給排水系統(tǒng)，無電網(wǎng)電力供應(yīng)條件下使用。

應(yīng)當(dāng)理解，前述大體的描述和后續(xù)詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應(yīng)當(dāng)用作對本發(fā)明所要求保護(hù)內(nèi)容的限制。

附圖說明