CN104172975B - 无害化资源化干式洁具及固液分离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能高效持久地实现固液分离的无害化资源化干式洁具及固液分离的方法，该方法包括三步骤，首先，将处理装置中的粪液混合物经过专用粉剂处理后凝絮沉淀形成的上清液通过由过滤网构成的过滤器抽取至脱水装置中；其次，将所述上清液在脱水装置中真空加热使其一部分变为蒸汽，进入冷凝器中冷凝为水；第三，余下的浓度更高的上清液排入所述处理装置中混合，絮凝沉淀后的固体物经由收集装置完成收集打包作业。该洁具是专用于实现该方法的设备。

Description

无害化资源化干式洁具及固液分离的方法

技术领域

本发明涉及一种无害化资源化干式洁具，还涉及一种固液分离的方法。

背景技术

无害化资源化干式洁具需处理的是人的排泄物，一般地，人的排泄物既有固状的粪，又含有液状的尿，因而固液分离是洁具设计必须考虑的环节。早期的洁具中固液分离的方法是通过一过滤网实现的过滤法(参看专利文献CN103417158A)，后来发展为通过专用的固液分离器实现(参看专利文献CN103462549A)，所述固液分离器包括圆筒形的外表层被聚四氟乙烯材质包裹的滤芯，该滤芯中间具有与高压气源相通的中空通道，以便向滤芯的外表层反向吹气，从而保持固液分离器的自洁，维持多次工作。但这种方法的效果欠佳，因为固液分离器初次使用后，聚四氟乙烯材质上的很多小孔被胶状物堵塞，即使用高压气反向吹气，也很难疏通这些小孔，从而使用不久即罢工。这是现有技术客观存在的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无害化资源化干式洁具及固液分离的方法，它能高效持久地实现固液分离。

本发明的无害化资源化干式洁具，包括便斗、给粉装置和收集装置，其特征是：还包括上、下设置的分别由两箱体构成的脱水装置和处理装置，脱水箱包括位于其内腔上、下部的蒸发室和储液室，蒸发室的顶端通过设有循环泵和流量传感器的循环管与储液室连通，储液室底部设有与处理箱连通的排放管，储液室中设有与处理箱连通的通汽管及上下液位控制器；处理箱内设有冷凝管、过滤器及上下液位控制器；储液室通过补液管与过滤器连通；蒸发室通过蒸汽管与冷凝管连通。

本发明的固液分离的方法，其特征是：包括三步骤，

首先，将处理装置中的粪液混合物经过专用粉剂处理后凝絮沉淀形成的上清液通过由过滤网构成的过滤器抽取至脱水装置中；

其次，将所述上清液在所述脱水装置中真空加热使其一部分变为蒸汽，进入冷凝器中冷凝为水；

第三，余下的浓度更高的上清液排入所述处理装置中混合，絮凝沉淀后的固体物经由收集装置完成收集打包作业。

由于处理装置与脱水装置的配合工作，固液混合物在处理装置中透过过滤器完成固液的一级分离，然后到达脱水装置中的蒸发室中完成二级分离，在此过程中，一级分离为初级的过滤法，二级分离为蒸馏法，综合了二者的优点，可高效持久地实现固液分离。

附图说明

图1是本发明的无害化资源化干式洁具的立体图。

图2是本发明的处理装置的立体图（不含箱体侧壁）。

图3是本发明的脱水装置的立体图。

图4是本发明的脱水装置的另一角度的立体图（不含下箱体侧壁）。

图5是本发明的脱水装置的剖视图（不含下半箱）。

图6是图5的A-A向视图。

图7是图5的仰视图。

图8是本发明的收集装置的剖视图。

图9是本发明的收集器的立体图（不含圆筒壳）。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参看图1，本发明的无害化资源化干式洁具包括便斗1、处理装置2、脱水装置3、收集装置4、给粉装置5、控制器6、负压风机7和真空泵8。给粉装置设于处理装置上，用于供给定量的专用粉剂，以便与箱内的粪液混合，起到消毒、杀菌、除臭、熟化和絮凝沉淀的作用，控制器用于协调各部件的工作状况，共同完成整体功能。固液分离过程是在洁具的处理装置和脱水装置中完成的，包括一级分离和二级分离，所谓一级分离是指在处理装置中粪液与专用粉剂混合经凝絮沉淀后形成的上清液与固相物分离出来，所谓二级分离是指上清液到达脱水装置中低温低压蒸发，形成分离开的浓度更高的上清液和蒸汽。

参看图2~图5，处理装置2和脱水装置3分别由两箱体20、30构成，脱水装置置于处理装置之上，该箱体30的内腔上部为蒸发室301，下部为储液室302，储液室302通过补液管31与设于箱体20内腔的过滤器21连通，以便经过一级分离后的上清液到达储液室；蒸发室的顶端通过循环管32与储液室连通，以便储液室中的上清液到达蒸发室中进行二级分离。蒸发室与蒸汽管33连通，该蒸气管进一步与箱体20内的冷凝管22连通，蒸馏后形成的蒸汽在此冷却并预热处理装置中的粪液；储液室底部设有向箱体20连通的排放管34，使得二级分离后形成的更高浓度的上清液可被排入箱体20内；储液室中设有与箱体20连通的通汽管35，这样箱体20中的水汽可到达箱体30内。冷凝管与真空泵8连通，工作之前，设于排放管34上的排放阀341、设于通汽管35上的通汽阀351、设于补液管31上的补液阀311处于关闭状态，真空泵抽走冷凝管中的空气，蒸发室、储液室可保持稳态的真空状态。

参看图2，处理装置的箱体20通过纳污管23与便斗连通，以便收纳便斗中的排泄污物；箱体20底部具有漏斗形的储固室24，储固室24通过收集管25与收集装置连通，以便向收集装置排出粪便。纳污管23上设有入口阀231，收集管在箱体20的内腔内设有纳污/收集转换阀251，经由该阀，一方面，负压可传入储固室中以便收集固相物，另一方面也可传入箱体20的内腔的上部并到达纳污管中以便纳污，入口阀与纳污/收集转换阀之间设有两阻尼板26，箱体20顶部设有给粉口271和通气孔272，给粉装置连接于给粉口271，通气孔272上设有通气阀，可用于平衡箱内压强差。

参看图8~图9，收集装置4主要由收集器41和收集桶42组成，用于从处理装置中吸收粪便并包装固状粪便。收集器由圆筒体构成，连通圆筒体与箱体20的收集管25上设有收集阀252，圆筒体通过风管411与负压风机连通，负压风机产生的负压由风管传入，并通过收集管到达箱体20内，作为纳污和收集的动力。

本发明的洁具的工作过程包括三种工况，即从便斗纳污的工况、固液分离的工况和收集打包处理箱中的固相物的工况，通过控制器6控制各种阀门的启闭而实现各种工况的转变。

从便斗纳污的工况是这样的，当开始纳污时，收集阀、入口阀打开，纳污/收集转换阀处于纳污工态，负压风机产生的负压传入箱体20的内腔，并经纳污管到达便斗，于是，便斗中的排泄污物随空气流被吸进箱体20内，同时，给粉装置经由给粉口送入定量的粉剂，二者依重力作用和阻尼板的阻挡落于箱底混合，并于箱体底部的储固室中沉淀下来，由于粉剂对粪液起到消毒、杀菌、凝絮的作用，沉淀物的上部为上清液，下部为固相物。

参看图2，箱体20内腔中设有上下液位控制器282、281，用于监测纳污的量并触发相应动作，当液面到达上液位时，上液位控制器触发停止纳污。当液面到达下液位时，下液位控制器触发脱水装置开始工作，补液阀打开，负压作用使得箱体20中的上清液经过滤器被抽到储液室中，而固相粪便则留置于储固室中，完成固液的一级分离。此时，通气阀处于打开状态，用于平衡压强差。

参看图4，储液室中设有上、下液位控制器362、361，当液面到达上液位时，上液位控制器触发停止补液，补液阀关闭，这样，可保证一次抽入储液室中的上清液不至于过多，以免影响脱水装置的正常工作；一次抽入的上清液的量又可保证不至于过少，当液面没过了下液位时，下液位控制器开启二级分离。

二级分离是这样进行的，参看图3，循环管32上设有循环泵321和流量传感器322，参看图5~图7，蒸发室内设有与四壁保持间隙的挡液板311、挡液板下方的两排加热器312及挡液板中部的两排蒸发管313，循环泵开始工作，不断将储液室中的上清液从低处抽到蒸发室之上，由于重力作用，上清液随两排蒸发管的内壁和挡液板与蒸发室四壁之间的间隙向下流淌到下方的储液室中，同时，流量传感器检测到足够的流量时，开启加热器的工作。在此过程中，一部分上清液经加热器的加热，在真空条件下蒸发为汽态，并经蒸汽管排出，而余下的则为浓度更高的上清液，在储液室中积累起来。同时，蒸汽管中的蒸汽在冷凝管中冷凝成液态的水，放出的热量可用于预热箱体20内的粪液，减少脱水装置中对上清液加热的耗能。

蒸发室中还设有2个VOC催化剂盒体314，其分别位于两排加热器的下方，可将尿液中含有的有机挥发性气体NH₃、类臭素等恶臭物实施分解，生成水、CO₂和N₂。在固液分离过程中，通汽阀打开，处理箱也处于真空状态，在真空高温的条件下，处理箱中的尿液挥发性较高而易变成蒸汽，可经过通汽管到达脱水装置中，并经VOC催化剂盒体的作用，将其中含有的恶臭物实施分解，有利于减少洁具附近的环境的空气的异味。

随着脱水的持续进行，储液室里的液面不断降低，当液面低至下液位时，循环泵停止工作，此时，计循环泵已工作一次，并且，如果处理箱中的液面不低于下液位，则又打开补液阀，开始补液；如果处理箱中的液面低于下液位，则脱水装置又处于等待状态。重复上述过程，直到循环泵工作五次为止，在此条件下，打开排放管上的排放阀，储液室中的液体排入处理箱中，与处理箱中的固相物混合，然后，收集装置开始工作。

需要收集固相物时，负压风机开始工作，收集阀处于打开状态，纳污/收集转换阀处于收集工态，风管中产生的负压经收集管传入到储固室中，于是，储固室中的固相物随空气流被抽走，同时，箱体顶部的通气孔处于打开状态，用于平衡压强差。漏斗形的储固室可避免粪便形成偏于箱内一侧的形态，有利于固相物的被排出。固相物（可能同时含有液相物）经收集管进入圆筒体，落到其内腔的底部积累。

圆筒体内设有液位控制器412，随着沉淀于内腔底部的液位的不断升高，触发液位控制器发出控制指令，于是负压风机停止工作，同时收集阀关闭，圆筒体内密闭起来，迫使负压风机克服惯性，迅速停止转动，大大减少了粪便随气流进入风管并污染管道和风机的机会。

圆筒体的侧壁上设有回流管413，其位置低于液位控制器的触发液面。当负压风机停止转动约30分钟后，固状粪便经时效作用产生更多的液相物，一经设于回流管上的回流阀414打开，液相物被排出到处理装置中，剩余的是含水量更低的固状粪便。

收集桶位于收集器的正下方，圆筒体的内腔中设有排放阀415，圆筒体的底部设有与该排放阀配合的排料口416，通常状态下，排放阀使得排料口密闭，当需要打包时，控制器给出指令打开排放阀，粪便依靠重力作用下落入收集桶内，不难看出，每次排出的固状粪便的量基本是定量的，而收集桶的容积是一定的，因而可帮助判断何时需更换收集桶。收集桶位于收集柜内，收集桶下设有压力传感器，用于探测所收集的粪便的重量，当重量足量时，给出提示信号，以便管理员及时更换。

Claims (2)

1.一种固液分离的方法，其特征是：包括三步骤，

首先，将处理装置中的粪液混合物经过专用粉剂处理后凝絮沉淀形成的上清液通过由过滤网构成的过滤器抽取至脱水装置中；

其次，将所述上清液在脱水装置中真空加热使其一部分变为蒸汽，进入冷凝器中冷凝为水；

第三，余下的浓度更高的上清液排入所述处理装置中混合，絮凝沉淀后的固体物经由收集装置完成收集打包作业。

2.如权利要求1所述的固液分离的方法，其特征是：还包括将进入冷凝器前的蒸汽通过VOC催化剂盒体除去异味的步骤。