CN104131609A - 气压活塞式座便器及粪便回收利用 - Google Patents

Abstract

本发明“气压活塞式座便器及粪便回收利用”所公开的座便器技术方案，是利用两组气压活塞排便装置相互接力的方法，将粪便和厨房垃圾排入回收系统；该座便器所采用的高压水喷刷、紫外线灭菌和气味抽排的保洁措施，有效地保障了座便器的清洁卫生，并实现相对水冲式座便器节水95％以上的目标。所公开的粪便回收方案，可实现人粪便和厨房有机物垃圾100％自动回收；所公开的粪便利用方案，是采用大型沼气生产技术，将回收到的人禽畜粪便、有机物厨房垃圾和废弃植物秸秆，转化成沼气和有机肥。

Description

气压活塞式座便器及粪便回收利用

本发明《气压活塞式座便器及粪便回收利用》属于洁具和环卫领域，并涉及到节能减排、环境保护和生态农业等多个相关领域。

目前，全球普遍应用的座便器，大都采用水冲方式将人粪便同污水混合排放，该方式不但消耗了大量的生活用水，而且造成了严重的水源污染，同时也损失了极具价值的有机肥资源。发明专利号201010113449.6、专利申请号2014100935610(已视撤回)和本发明专利申请属同一发明人和申请人，本次申请的技术方案是针对上述两项技术方案之不足，经过实践打磨所取得的新一代技术成果，从而使该项技术方案更加完善、实用和可行。

本发明目的是针对已有技术之不足，向人们提供一种气压活塞式座便器及粪便回收利用的技术方案，从而为实现相对水冲式座便器节水95％以上、人粪便以及厨房垃圾100％管网化自动回收、利用粪便制造燃气和有机肥之梦想，开创一条可行途径。

本发明公开的技术方案是由气压活塞式座便器、粪便回收方法和粪便利用方法，三项相互关联的技术方案构成。

1气压活塞式座便器

1.1粪便排出方案。该座便器是通过一级排便装置和二级排便装置接力的方法，将粪便排入回收管道。所述一级排便装置的主体是一只卧姿设置的圆形缸筒，在圆形缸筒的上端设有与普通座便器相同的座便口和座便盖；排入圆形缸筒内部的粪便，是利用一端卧姿设置的气压缸提供动力，驱动内部设置的推便活塞，平行推入二级排便装置。所述二级排便装置的主体是一只立姿设置的矩形缸筒，矩形缸筒设置于圆形缸筒的出口端；从圆形缸筒推出的粪便，直接进入矩形缸筒；矩形缸筒内设置的矩形推便活塞是在左右两只微型气压缸的垂直驱动下，将粪便压入回收管道。

1.2尿液排出方案。在圆形缸筒的底部靠近气缸端，设有液体排出装置，该装置的水封罐和虹吸式液体排出管都与圆形缸筒连通；排入圆形缸筒的尿液以及喷刷水，直接进入水封罐，当液面达到极限高度后，即利用虹吸现象将水封罐中的存物全部排除干净，然后由后续输入的喷刷水再次实施水封。

1.3洁净方案。上述粪便和尿液的排出方案，虽然能够做到比较干净的排出粪便和尿液，但仍难免微量残留，为了达到理想的清洁水平，特实施如下方案：1.3.1高压水喷刷。在座便口和相对圆形缸筒出口的下端，分别设置一只高压喷水嘴；当座便器完成一二级排便程序后，上述喷嘴在时间计时器的控制下，分别喷射100毫升左右的高压水，即可清除残存的粪便和尿液。1.3.2紫外线灭菌灯。在座便盖内侧设有紫外线灭菌灯，起到定期定时杀菌的作用。1.2.3臭味抽排装置。在卫生间适当位置设置一组微型抽风机，抽风机的入口与座便口连通，出口通往室外；该装置具有在大便期间自动启动，便后自动关机的功能，达到消除臭味溢出之目的。

2、粪便回收方法

2.1楼房人粪便的回收方法。安装于楼房各层相同位置的气压活塞式座便器，都与一根垂直排便管连通，垂直排便管的上端穿过楼房顶层盖板，与大气接触；垂直排便管的下端穿过一楼地板，与零米以下设置的储便罐连通；储便罐设有搅拌装置、电动闸阀和液位传感器等附属装置，整栋楼房的储便罐都由一根纵向设置的负压管连通；在1-4栋相邻楼房的适当位置，安装1组具有防腐功能的负压抽便罐，每组负压抽便罐都配备一台真空泵和一台泥浆泵；负压抽便罐与楼房内纵向设置的负压粪便输出管连通，并利用负压抽便罐结合真空泵产生的负压，将储便罐中的粪便逐个吸入罐中，再利用泥浆泵向区域内大型储便罐集结性输送；大型储便罐储存的粪便，再利用吸粪车或多泵接力的方法，向更远距离的沼气厂输送，从而实现人粪便管网化自动回收。2.2平房人粪便的回收方案(包括别墅和非楼房的公共厕所)。由于平房大都比较分散，特采取一个厕所配备一个储便罐的方法。所述储便罐是一个具有防腐功能的罐体，就近设置于室外低于座便器的位置(北方地区应采取防冻措施)，气压活塞式座便器的排便口直接与储便罐连通，即利用气压活塞式座便器的排便压力和座便器与储便罐的高低差，将粪便直接排入储便罐，再利用吸粪车实施远距离输送。

3、粪便利用方法

根据每座城镇或乡村能够获得的人禽畜粪便、有机物厨房垃圾和植物秸秆等沼气原料的数量，建设相应的沼气厂；沼气厂的产品是沼气、沼渣和沼液，其中沼气可作为燃气直接应用；沼渣采用粘土为粘结剂，通过造粒和干燥后，作为有机肥料出售；沼液是蔬菜生产的理想有机液体肥料，可作为液体肥料直接出售。

本发明具有如下优点：

1、由于本发明的座便器，采用了二级活塞挤压式排便方法，与传统座便器的水冲法比较，可节水95％以上。

2、由于本发明坐便器具有、推便活塞封阻、紫外线灭菌、气味抽排、水嘴喷刷和虹吸式液体排出的保洁的功能，所以有效地保障了座便器的清洁和卫生。

3、由于本发明的座便器可以回收经过厨房垃圾处理器处理的厨房垃圾，做到纯净人粪便和厨房有机物垃圾100％的回收，并作为沼气厂的原料应用；沼气厂产出的沼气，是一种可再生的新能源，溢于节能减排；沼气厂产出的有机肥，可取消农业生产对化肥的依赖，其作用不但可以缓解和终止目前严重的土地板结和营养物减少的恶性循环，而且对食品安全和提高人民的健康水平意义重大。

4、本发明座便器的制造比较简单却应用广泛，除适用固定厕所以外，海陆空客运器均可安装。

5、本发明“气压活塞式座便器及粪便回收利用”能够将城市和村镇都变成永不枯竭的有机肥和可再生能源的矿山，并有望形成巨大的循环经济和节能减排体系，潜在的经济效益和社会效益不可估量。

下面通过附图并结合其实施方案，对本发明作进一步描述。

附图1是本发明气压活塞式座便器的纵向结构剖示图。

附图2是本发明楼房粪便回收方法的示意图。

附图序号名称：1圆形容便缸筒、2卧姿气缸、3卧姿气缸伸缩杆、4圆形推便活塞、5右侧堵板、6左侧堵板、7矩形容便缸筒、8矩形推便活塞、9微型气缸伸缩杆、10微型气缸、11工艺门、12粪便出口、13缸筒喷水嘴、14座便口、15便口喷水嘴、16排味口、17座便盖、18紫外线灭菌灯、19水封罐、20虹吸管、21支腿、22气压活塞式座便器、23垂直排便管、24储便罐、25电动机、26搅拌杆、27搅拌叶、28手动阀门、29电动阀门、30负压管、31负压罐、32入口单向阀、33出口单向阀、34真空泵、35电动进气阀、36泥浆泵。

参见附图1，圆形容便缸筒1是一个横卧的筒体，也是座便器的主体，其内壁在保证加工精度和光洁度的同时，还应具备防腐和防粘功能；卧姿气缸2可酌情选择双向单级气缸或双向2-3级气缸，前者制造相对简单而体型较长，后者制造相对复杂而体型较短。卧姿气缸伸缩杆3与圆形推便活塞4连接，实现气缸杆带动推便活塞在缸体内密封状态下的往复运动，完成座便器的一级排便程序。右侧堵板5起到封堵缸筒和连接卧姿气缸的作用；左侧堵板6将圆形容便缸筒横截面上半部封死，下半部形成圆形容便缸筒的粪便出口。矩形容便缸筒7与圆形容便缸筒的粪便出口连通，当圆形推便活塞4将粪便推入矩形容便缸后，其端面将缸筒出口封死，形成矩形容便缸筒的整体封闭；矩形推便活塞8的中间部位设有用于回缩进气的单向进气阀，其两端通过微型气缸伸缩杆9分别与两只匹配的微型立姿气缸10联为一体，构成两只立姿微型气缸共同驱动矩形推便活塞的二级排便装置；工艺门11的作用是为矩形推便活塞的装卸所设计；粪便出口12与室外管道连接；缸筒喷水嘴13设置于工艺门中下部，其作用是对圆形容便缸筒实施刷洗；座便口14采用防粘材料或防粘措施，其左侧下端装有便口喷水嘴15，上端装有的排味口16与微型抽风机连通；座便盖17与传统座便盖大体相同，内侧所设紫外线灭菌灯18的作用是定期定时实施灭菌，该灭菌灯设有90°转动装置，平时与座便盖平行，灭菌时旋转90°与座便盖垂直，起到扩大照射面的作用。水封罐19、虹吸管20和圆形容便缸筒连通，起到排出尿液、喷刷水和封阻气味的作用。座便器支腿21可设计成不同样式，稳固支撑座便器即可。所述缸筒喷水嘴13和便口喷水嘴15的供水，如果在自来水压力较高的场所，连通自来水管即可，如果在自来水压力较低或无自来水的场所，可酌情选用增压装置实施增压。所述卧姿气缸2和立姿气缸10的供气，如果是分散的平房或别墅，可采取一个座便器配备一个小型气泵实施供气；如果是群居的楼房或者多台座便器的公共厕所，可采取一台相应功能的空压机，供应大量座便器的供气方法。

气压活塞式座便器的工作程序可分为待用状态、大便程序和小便程序，其中待用状态是：圆形推便活塞4处于圆形容便缸筒1右侧终端位置，矩形推便活塞8处于矩形容便缸筒7底部终端位置。大便程序是：使用人打开坐便盖17并就位→微型抽味风机工作→便后落下座便盖→微型抽风机停机→启动大便排出按钮→电磁气阀打开→两组气缸先后启动→矩形推便活塞8回缩至缸筒顶端；圆形推便活塞4行进至缸筒左侧终端，同时将粪便推入矩形容便缸筒7→电磁气阀自动转换供气方向→矩形推便活塞8向下运动并排出粪便→圆形推便活塞4回缩至右侧终端→喷刷装置启动→两组喷水嘴13、15各自喷射100毫升左右的高压水→喷刷水及微量物由虹吸液体排出系统排出→回复到待用状态。小便程序是：保持待用状态→便后启动喷刷按钮→两组喷水嘴13、15各自喷射50毫升左右的高压水实施刷洗。

参见附图2，所有安装于各楼层厕所之中的气压活塞式座便器22，都与相应的垂直排便管23联通；设置于零米以下的储便罐24设有电动机25、搅拌杆26和搅拌叶27构成的搅拌装置；在储便罐底部，设有用于检修的手动阀门28和用于自动控制的电动阀门29，所有储便罐都与最底端纵向设置的负压输便管30联通，负压管的出口端与负压罐31联通；所述负压罐是一个具有防腐功能和一定抗压能力的罐体，并设有与储便罐相同原理的搅拌装置，同时配备入口单向阀32、出口单向阀33、真空泵34、电控进气阀35、泥浆泵36和液位传感器的程序控制装置。储便罐和负压罐的工作程序是：储便罐的电动闸阀29，平时都处于关闭状态，当其中一个储便罐的粪便容量达到上限时，液位传感器即向控制器发出程序启动信号→搅拌装置启动并将粪便搅拌均匀→电动阀门29打开→真空泵34启动→粪便入口单向阀32打开→粪便出口单向阀33关闭→粪便吸入压力罐；当压力罐的容量达到规定时，在液位传感器的作用下，输送程序启动→压力罐搅拌装置工作并达到输送要求→粪便入口的单向阀32关闭→粪便出口的单向阀33打开→电动进气阀35打开→泥浆泵36启动，将负压罐所储存的物质，向区域内大型储便罐(池)集结性输送；所述大型储便罐(池)集结的物质，是采用吸粪车或多泵接力的方法，向更远距离的沼气厂运输，从而实现城镇人粪便以及厨房垃圾，管网化自动回收之目的。

Claims (3)

1.本发明“气压活塞式座便器及粪便回收利用”是由气压活塞式座便器、粪便回收方法和粪便利用方法，三项相互关联的技术方案构成，其中气压活塞式座便器的特征是：圆形容便缸筒(1)是卧姿设置并与卧姿设置的气压缸(2)连接，圆形推便活塞(4)与卧姿气缸伸缩杆(3)连接，构成一只卧姿气压缸驱动推便活塞的一级排便装置；立姿设置的矩形容便缸筒(7)，位于圆形容便缸筒的出口端，矩形推便活塞(8)的中间部位设有单向进气阀，其两端通过微型气缸伸缩杆(9)分别与两只匹配的微型立姿气缸(10)联为一体，构成两只立姿气压缸驱动矩形推便活塞的二级排便装置；在圆形容便缸筒的底部靠近气缸端，设有水封罐(19)和虹吸式液体排出管(20)构成的尿液排出装置；在座便口(14)的左侧下端设有便口喷水嘴(15)，上端设有与排味风机连接的排味口(16)；在相对圆形容便缸筒出口工艺门(11)的中下端，设有缸筒喷水嘴(13)；在坐便盖(17)内侧设有可作90°转动，并能够定期定时实施灭菌的紫外线灭菌灯(18)。

2.按着权利要求1所述粪便回收方法，是由楼房粪便回收方法和平房粪便回收方法两项方案构成，其特征是：楼房人粪便的回收方法是采用一根垂直排便管(23)，连通安装于楼房各层相同位置的气压活塞式座便器(25)，垂直排便管的上端穿过楼房项层盖板与大气接触，下端穿过一楼地板，与零米以下设置的储便罐(24)连通；储便罐的搅拌装置是由电机(25)、搅拌杆(26)和搅拌叶(37)构成，储便罐的出口设有手动阀门(28)和电动阀门(29)，整栋楼房的储便罐都由一根负压管(30)连通；储便罐的粪便输出方法是：在1-4栋相邻楼房的适当位置，安装1组负压罐(31)，负压罐设有与储便罐相同功能的搅拌装置，并配备入口单向阀(32)、出口单向阀(33)、真空泵(34)电动进气阀(35)和泥浆泵(36)；负压罐(34)与负压管(33)连通，并利用负压罐与真空泵结合产生的负压，将储便罐储存的粪便，逐个吸入罐中，再利用泥浆泵向区域内大型储便罐集结性输送；大型储便罐储存的粪便，是利用吸粪车或多泵接力的方法，向更远距离的沼气厂输送；平房人粪便的回收是采取一个厕所配备一个储便罐的方法，并利用座便器的排便压力和座便器与储便罐的高低差，将粪便直接排入储便罐，再利用吸粪车实施远距离输送。

3.按着权利要求1所述粪便利用方法的特征是：根据每座城镇或乡村能够获得的人禽畜粪便、有机物厨房垃圾和植物秸秆等沼气原料的数量，建设相应的沼气厂；沼气厂的产品是沼气、沼渣和沼液，其中沼气可作为燃气直接应用；沼渣采用粘土为粘结剂，通过造粒和干燥后，作为有机肥料出售；沼液是蔬菜生产的理想有机液体肥料，可作为液体肥料直接出售。