CN101797129A - 适合机车或轮船司机使用的生态厕所 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生态免冲水的粪尿处理设备，包括主机和坐便器，其中，主机包括并排安置的发酵槽和电机室；其中电机室中安装有电动机；发酵槽上部带有开口，该开口与坐便器底部的活动挡板相对应；发酵槽中安装有通过机械传动装置与电动机联接的第一搅拌器和第二搅拌器；第一搅拌器和第二搅拌器分别为搅笼结构，其中第二搅拌器被平行安装在第一搅拌器侧下方，而且第二搅拌器的搅拌所扫过的体积小于第一搅拌器的搅拌所扫过的体积；发酵槽内装有微生物菌剂；而且发酵槽外底部设有加热装置。该粪尿处理设备尤其适合机车或轮船司机使用。

Description

适合机车或轮船司机使用的生态厕所

技术领域

本发明属于卫生设备领域，涉及一种生态免冲水的粪尿处理设备，其适于小型化，尤其适于供机车或轮船司机等使用。

背景技术

现有的免冲水厕所主要有两种形式：打包式免冲水厕所和生态免冲水厕所。打包式免冲水厕所需要耗费包装材料(如塑料袋)，不但有较高的使用成本、清运成本，而且由于塑料制品的难降解性，更带来了二次污染；另外，在严寒天气中粪袋容易冻结，低温适应性差，限制了适用的地区。

而生态免冲水厕所是通过好氧微生物的生化降解作用将人粪尿就地进行资源化、无害化和减量化处理，克服了打包式免冲水厕所的缺陷。目前已经有不少配置不同、结构各异的生态免冲水厕所问世了，例如，中国专利01118610.0以及中国专利或专利申请200410088893、200420112454等公开的生态免冲水厕所，它们可广泛应用到列车、汽车上等地方(可参见中国专利200520110077、200520110078、200520127421)。另外，中国专利或专利申请2007100030242、2007101428134和2007101436037以及国际专利申请PCT/CN2007/002591分别涉及改进的用于生态免冲水厕所中的粪尿处理设备(也可被称为生化反应器、主机等)及其中的微生物菌种。然而，这些现有的生态免冲水的粪尿处理设备在小型化时(即按比例缩小时)，如果采用两个或两个以上相同的搅笼结构，则需要占用较大的体积，不容易小型化；如果只采用一个搅笼结构，搅拌效率较低，容易产生搅拌不到的死角，这些死角容易成为产生臭味的来源，不利于长期使用。

为此，本发明人设计了一种新的生态免冲水的粪尿处理设备，其采用一大一小两个搅笼结构的不对称设计，不但可以有效小型化，而且不容易产生搅拌不到的死角，可以长期使用而不会产生令人不愉快的气味。这种主机特别适合供机车或轮船司机在机车或轮船驾驶室的狭小空间中使用，尤其是由于粪尿处理设备本身体积较小，因此可以在其上安置较大的坐便器，使得使用更舒适；而且该设计简单，不会增加过多成本。另外，由于采用了坐便器，因此可以在其上直接安置感应人体活动的光电感应器，无需分两次安装粪尿处理设备和光电感应器。该粪尿处理设备配合使用特定菌种配方，可以半年以上使用而不必清运。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生态免冲水的粪尿处理设备，其在现有粪尿处理设备的基础上采用一大一小两个搅笼结构的不对称设计，从而使得该设备可以有效小型化而且可以长期使用，因而在机车或轮船驾驶室的狭小空间中使用时，可以在其上安置较大的坐便器，使用更舒适。

具体而言，在第一个方面，本发明提供了一种生态免冲水的粪尿处理设备，包括主机(1)和坐便器(2)，其特征在于，主机(1)包括并排安置的发酵槽(11)和电机室(12)；其中电机室(12)中安装有电动机(121)；发酵槽(11)上部带有开口，该开口与坐便器(2)底部的活动挡板(113)相对应；发酵槽(11)中安装有通过机械传动装置与电动机(121)联接的第一搅拌器(111)和第二搅拌器(112)；第一搅拌器(111)和第二搅拌器(112)分别为搅笼结构，其中第二搅拌器(112)被平行安装在第一搅拌器(111)侧下方，而且第二搅拌器(112)的搅拌所扫过的体积小于第一搅拌器(111)的搅拌所扫过的体积；发酵槽(11)内装有微生物菌剂；而且发酵槽(11)外底部设有加热装置。

在该粪尿处理设备中，电动机(121)通过机械传动装置联接带动发酵槽(11)内的两个搅拌器(111和112)进行搅拌。为了方便使用起见，该设备还可包括电控装置，所述电控装置能控制电动机(121)和加热装置。所述电控装置可以自动进行控制，优选其还可与免冲水厕所的坐便器(2)上对应人腿部的位置上的光电感应器(21)相连接。这样，光电感应器(21)可以感应如厕者的活动。一旦有人站在坐便器(2)前或坐在坐便器(2)上，其腿部正好可以遮挡光电感应器(21)，这样便可以根据光电感应器(21)感应如厕者活动的情况，自动运行该粪尿处理设备。

例如，当检测到有如厕者时，坐便器(2)底部的活动挡板(113)打开，电控装置可以控制电动机(121)不运行；当检测到如厕者离开时，坐便器(2)底部的活动挡板(113)关闭，电控装置控制电动机(121)带动两个搅拌器(111和112)进行搅拌混合，并控制加热装置加热。电控装置优选还能通过其中的微电脑装置根据微生物的性质、粪尿量、如厕频度、温度和/或湿度等因素来控制电动机(121)的运转速度，从而带动两个搅拌器(111和112)运转并控制加热装置的运行，提高疏松度，蒸发发酵槽(11)内粪尿的水分，从而实现粪尿的得就地减量化，并保持微生物菌种的最佳降解活性的温度、湿度。

优选在该粪尿处理设备中，电动机(121)、机械传动装置、两个搅拌器(111和112)和加热装置分别可以采用中国专利或专利申请200410088893或200420112454中的电机、机械传动装置、搅拌器和加热装置设计。例如，所述搅拌器可以为搅笼结构，其搅笼轴上联接有搅笼，搅笼为螺旋形，通过搅拌杆与搅笼轴联接，搅笼轴两端设置在发酵槽的前后壁上，搅笼轴一端安装有通孔滑动轴承，另一端安装有盲孔滑动轴承；所述的加热装置包括加热保护罩和加热元件，加热保护罩联接在发酵槽底部的外侧壁上，加热保护罩内设置有加热元件，加热元件迂回排列并由电控装置控制；和/或，电动机(121)和机械传动装置可以包括电机底座、单列链轮、链条、双列链轮、减速机、电动机、调整螺栓。在上电机底座通过调整螺栓安装有减速机和电机，减速机的输出轴上安装有双列链轮，双列链轮连动两链条，两链条分别连动两单列链轮，两单列链轮分别安装在两个搅拌器(111和112)的两个搅笼轴上。在一个具体的实施方案实例中，本发明粪尿处理设备的第二搅拌器(112)和第一搅拌器(111)的搅笼结构分别为搅笼轴上接联有搅笼，搅笼为螺旋形，搅笼通过搅拌杆与搅笼轴联接，搅笼轴两端设置在发酵槽的前后壁上，搅笼轴一端安装有通孔滑动轴承，另一端安装有盲孔滑动轴承。第二搅拌器(112)的搅笼轴与第一搅拌器(111)的搅笼轴平行但不在同一水平面上，而是在第一搅拌器(111)的搅笼轴的侧下方。

在该粪尿处理设备中，第二搅拌器(112)搅拌所扫过的体积小于第一搅拌器(111)搅拌所扫过的体积。例如，本发明粪尿处理设备的第二搅拌器(112)和第一搅拌器(111)分别采用搅笼结构时，可以通过改变搅拌杆的长度来控制搅拌器搅拌所扫过的体积。在一个具体的实施方案中，优选第二搅拌器(112)的搅拌杆长度为第一搅拌器(111)的搅拌杆长度的二十分之一至二分之一，更优选第二搅拌器(112)的搅拌杆长度为第一搅拌器(111)的搅拌杆长度的五分之一。

为了取得安全可靠、质量稳定、重复性好的微生物降解效果，也为了便于加强产品质量的控制，优选该粪尿处理设备中装有的微生物菌剂含有芽孢杆菌并含有酿酒酵母和/或荧光假单胞菌。更优选，所述微生物菌剂基本由一种或多种芽孢杆菌和选自酿酒酵母和荧光假单胞菌的一种或多种菌株组成。其中，芽孢杆菌包括但不限于巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、环状芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。本文中使用的术语“基本由...组成”表示该术语所列举的菌占微生物菌剂所含的菌总量的绝大多数，通常占到90％以上，更优选实质上不添加其他菌。菌剂中所含的上述每两种菌(株)之间的重量比优选都不超出1∶0.1～10，也就是说，菌剂中含量最大的菌(株)的量不超过其中含量最小的菌(株)的10倍，最优选是等量的。

更优选地，所述芽孢杆菌优选是选自保藏号为CGMCC No.1724的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)ZL-1010株、保藏号为CGMCC No.1725的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)ZL-1007株、保藏号为CGMCC No.1726的球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)ZL-1008株、保藏号为CGMCC No.1727的环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)ZL-1009株、保藏号为CGMCC No.2020的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)ZL-1013株中的一种或多种，所述酿酒酵母优选是保藏号为CGMCC No.2018的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)ZL-1011株，和/或所述荧光假单胞菌优选是保藏号为CGMCC No.2021的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)ZL-1014株。上述菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(中国，北京)，其中ZL-1010株、ZL-1007株、ZL-1008株和ZL-1009株的保藏日期均为2006年5月30日；ZL-1013株、ZL-1011株和ZL-1014株的保藏日期均为2007年4月25日。在本发明的一个具体实施方式中，一种特定的菌剂配方(菌剂A)包括巨大芽孢杆菌ZL-1010株、枯草芽孢杆菌ZL-1007株、球形芽孢杆菌ZL-1008株、地衣芽孢杆菌ZL-1013和酿酒酵母ZL-1011株。在另一个具体实施方式中，一种特定的菌剂配方(菌剂B)包括枯草芽孢杆菌ZL-1007株、地衣芽孢杆菌ZL-1013株和荧光假单胞菌ZL-1014株。以上菌剂委托上海市环境监测中心(中国，上海)进行环境安全性评价，没有发现明显的环境安全性问题，因此可以安全地推广应用，而且成分明确，容易进行质量控制。尤其令人惊讶的是，经过本发明人的长期实验，菌剂A在较小的发酵槽(11)内效果更好，长期在机车使用，未产生令人不愉快的气味。因此，所述微生物菌剂优选含有菌剂A，其中菌剂A由巨大芽孢杆菌ZL-1010株、枯草芽孢杆菌ZL-1007株、球形芽孢杆菌ZL-1008株、地衣芽孢杆菌ZL-1013和酿酒酵母ZL-1011株组成。

优选在该粪尿处理设备中，所述微生物菌剂还可以包括适当的填料，例如它可以含有木屑、锯末、刨花、蔗渣、农作物秸秆或壳中的一种或多种组合。填料颗粒中至少有90％粉碎至不大于0.5cm*0.5cm的大小，优选至少有90％粉碎至不大于0.1cm*0.1cm的大小。填料与粪尿混合后能够增加疏松度，而且能够为微生物菌剂赋形。由于微生物在其生长条件下能够自我增殖，理论上只需要一个微生物克隆就能快速繁殖出大量的相应微生物进行降解，因此从重量上来说，微生物菌剂中填料的含量可以占绝大多数，如占总量的95％、99％、99.9％、99.99％或更多。

本发明的粪尿处理设备的主机(1)可以小型化，其中主机(1)长(即，两个搅拌器(111和112)的搅笼轴方向，下同)为740-840mm，宽为480-580mm，和高为330-370mm，而且其中发酵槽(11)长为740-840mm，宽为280-340mm，和高为330-370mm。在采用上述结构，尤其是不对称的两个搅笼结构时，这样小的发酵槽(11)容积仍旧能够有效地在机车供司机长期使用。在本发明的一个具体的实施方案中，其中主机(1)长为790mm，宽为530mm，和高为347mm，而且其中发酵槽(11)长为790mm，宽为310mm，和高为347mm。

另外，所述坐便器(2)底部的活动挡板(113)的开合方式优选为水平移动式开合。本发明中所用元件的材质对于本领域技术人员来说是是显而易见的，均可以通过市场购买，如主机(1)、发酵槽(11)的材质可以是玻璃钢、不锈钢等，而光电感应器(21)可以采用市售的红外线感应器。

为了便于理解，以下将通过具体的附图和实施例对本发明进行详细地描述。需要特别指出的是，具体实例和附图仅是为了说明，显然本领域的普通技术人员可以根据本文说明，在本发明的范围内对本发明做出各种各样的修正和改变，这些修正和改变也纳入本发明的范围内。另外，本发明引用了公开文献(如特定申请号的专利等)，这些文献也是为了更清楚地描述本发明，它们的全文内容均纳入本发明进行参考，就好像它们的全文已经在本发明说明书中重复叙述过一样。

附图说明

图1为本发明的免冲水厕所的粪尿处理设备的正视示意图。

图2为本发明的免冲水厕所的粪尿处理设备的俯视示意图。

具体实施方式

实施例1微生物菌剂的制备

培养保藏号为CGMCC No.2018的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)ZL-1011株所用的培养基配方：蛋白胨10.0克、酵母提取物1.0克、糖蜜5.0克、水1.0升，自然pH，115度灭菌30分钟。以25-28℃摇床(200转/分)振荡培养36-48小时。取1公斤灭菌后的木屑与发酵菌液混合均匀，于室温晾干，即为酵母菌菌剂。

保藏号为CGMCC No.1724的巨大芽孢杆菌ZL-1010株、保藏号为CGMCCNo.1725的枯草芽孢杆菌ZL-1007株、保藏号为CGMCC No.1726的球形芽孢杆菌ZL-1008株、保藏号为CGMCC No.1727的环状芽孢杆菌ZL-1009株、保藏号为CGMCC No.2020的地衣芽孢杆菌ZL-1013株、和保藏号为CGMCC No.2021的荧光假单胞菌ZL-1014株这6种菌株分别进行液体培养，所用培养基配方为：蛋白胨10.0克、酵母提取物1.0克、糖蜜5.0克、NaCl 5克、水1.0升，用1M NaOH调pH至7.0-7.2，115度灭菌30分钟。其中各菌株的培养温度和培养时间略有差异，其中荧光假单胞菌CGMCC No.2021菌株在30-32℃摇床(200转/分)振荡培养24-30小时，而另外5种芽孢杆菌菌株在35-37℃摇床(200转/分)振荡培养36-40小时。同样分别用1kg灭菌后的木屑与发酵菌液混合均匀，于室温晾干，分别制备出仅包含单一菌种的菌剂。

然后，将上述制备好的7种单一菌剂，按以下配方等量混合均匀，即构成复合菌剂：

菌剂A：巨大芽孢杆菌ZL-1010株、枯草芽孢杆菌ZL-1007株、球形芽孢杆菌ZL-1008株、地衣芽孢杆菌ZL-1013和酿酒酵母ZL-1011株。

菌剂B：枯草芽孢杆菌ZL-1007株、地衣芽孢杆菌ZL-1013株和荧光假单胞菌ZL-1014株。

实施例2生态免冲水的粪尿处理设备结构

如图1-2所示，生态免冲水的粪尿处理设备，包括主机1和坐便器2，其特征在于，主机1包括并排安置的发酵槽11和电机室12；其中电机室12中安装有电动机121；发酵槽11上部带有开口，该开口与坐便器2底部的活动挡板113相对应；发酵槽11中安装有通过机械传动装置与电动机121联接的第一搅拌器111和第二搅拌器112；第一搅拌器111和第二搅拌器112分别为搅笼结构，其中第二搅拌器112被平行安装在第一搅拌器111侧下方，而且第二搅拌器112的搅拌所扫过的体积小于第一搅拌器111的搅拌所扫过的体积；发酵槽11内装有菌剂A；而且发酵槽11外底部设有加热装置。第二搅拌器112和第一搅拌器111的搅笼结构分别为搅笼轴上接联有搅笼，搅笼为螺旋形，搅笼通过搅拌杆与搅笼轴联接，搅笼轴两端设置在发酵槽的前后壁上，搅笼轴一端安装有通孔滑动轴承，另一端安装有盲孔滑动轴承。其中，第二搅拌器112的搅拌杆长度为第一搅拌器111的搅拌杆长度的五分之一。

该粪尿处理设备还包括电控装置，所述电控装置能控制电动机121和加热装置，而且电控装置与免冲水厕所的坐便器2上对应人腿部的位置上的光电感应器21相连接，可以自动感应如厕者的活动并加以控制。

实施例3生态免冲水的粪尿处理设备在机车上的应用

使用该生态免冲水的粪尿处理设备时，当人接近该粪尿处理设备(如站在该设备前或坐在其上)后，根据光电感应器21的探测结果而自动开启坐便器2底部的活动挡板113，以使如厕人使用；当人离开时，自动关闭坐便器2底部的活动挡板113，并通过电控装置控制控制电动机121和加热装置的运行。

采用单搅笼结构的粪尿处理设备(即，本发明的粪尿处理设备去除第二搅拌器112)作为对比设备，另外采用菌剂B作为对比菌剂，在火车机车上供司机测试使用半年，本发明的粪尿处理设备没有产生令人不愉快的气味；而对比设备在三个月时开始产生令人不愉快的气味，而对比菌剂在五个月时开始产生令人不愉快的气味，需要清运。

Claims (10)

1.一种生态免冲水的粪尿处理设备，包括主机(1)和坐便器(2)，其特征在于，主机(1)包括并排安置的发酵槽(11)和电机室(12)；其中电机室(12)中安装有电动机(121)；发酵槽(11)上部带有开口，该开口与坐便器(2)底部的活动挡板(113)相对应；发酵槽(11)中安装有通过机械传动装置与电动机(121)联接的第一搅拌器(111)和第二搅拌器(112)；第一搅拌器(111)和第二搅拌器(112)分别为搅笼结构，其中第二搅拌器(112)被平行安装在第一搅拌器(111)侧下方，而且第二搅拌器(112)的搅拌所扫过的体积小于第一搅拌器(111)的搅拌所扫过的体积；发酵槽(11)内装有微生物菌剂；而且发酵槽(11)外底部设有加热装置。

2.根据权利要求1所述的粪尿处理设备，其特征在于，该设备还包括电控装置，所述电控装置能控制电动机(121)和加热装置。

3.根据权利要求2所述的粪尿处理设备，其特征在于，所述电控装置可与坐便器(2)上对应人腿部的位置上的光电感应器(21)相连接。

4.根据权利要求1所述的粪尿处理设备，其特征在于，第二搅拌器(112)和第一搅拌器(111)的搅笼结构分别为搅笼轴上接联有搅笼，搅笼为螺旋形，搅笼通过搅拌杆与搅笼轴联接，搅笼轴两端设置在发酵槽的前后壁上，搅笼轴一端安装有通孔滑动轴承，另一端安装有盲孔滑动轴承。

5.根据权利要求4所述的粪尿处理设备，其特征在于，第二搅拌器(112)的搅拌杆长度为第一搅拌器(111)的搅拌杆长度的二十分之一至二分之一。

6.根据权利要求5所述的粪尿处理设备，其特征在于，第二搅拌器(112)的搅拌杆长度为第一搅拌器(111)的搅拌杆长度的五分之一。

7.根据权利要求1所述的粪尿处理设备，其特征在于，所述微生物菌剂含有菌剂A，其中菌剂A由巨大芽孢杆菌ZL-1010株、枯草芽孢杆菌ZL-1007株、球形芽孢杆菌ZL-1008株、地衣芽孢杆菌ZL-1013和酿酒酵母ZL-1011株组成。

8.根据权利要求7所述的粪尿处理设备，其特征在于，所述微生物菌剂还含有木屑、锯末、刨花、蔗渣、农作物秸秆或壳中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的粪尿处理设备，其特征在于，主机(1)长740-840mm、宽480-580mm、高330-370mm，其中发酵槽(11)长740-840mm、宽280-340mm、高330-370mm。

10.根据权利要求9所述的粪尿处理设备，其特征在于，主机(1)长790mm、宽530mm、高347mm，其中发酵槽(11)长790mm、宽310mm、高347mm。

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