CN104727400B - 一种节水节能环保厕所 - Google Patents

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本发明属于污染物处理技术领域，具体涉及一种节水节能环保厕所。该节水节能环保厕所，包括洗手盆、回用水调蓄箱、尿液处理系统、粪便处理系统和回用水回流泵。本发明厕所主要通过微生物燃料电池技术将粪便进行处理，藻类生物反应器技术将尿液进行处理，最终实现无害化，无污染物排放；实现物质再利用，无需外接水管、下水道或供电电网；运行成本低廉等目标。

Description

一种节水节能环保厕所
技术领域
本发明属于污染物处理技术领域，具体涉及一种节水节能环保厕所。
背景技术
公共厕所是供公众进行便溺、盥洗等活动的空间。传统公共厕所需要外接电源进行照明等，同时还需外接给水管道对便具进行冲洗，接入污水管道排出污水。
专利申请文件(CN1806736A、CN103735211A)分别公开了一种生态厕所，将排泄物收集进行微生物发酵反应。但是由于粪便中含有大量的可生物降解有机物，尿液中含有大量的氮磷，将两者混合处理，效果不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是实现对尿液和粪便的分离处理。
本发明的技术方案是一种节水节能环保厕所，包括洗手盆、回用水调蓄箱、尿液处理系统、粪便处理系统和回用水回流泵；
所述的尿液处理系统包括依次连接的无水型小便器、黄水调蓄池、鸟粪石处理单元、藻类生物反应器组和水藻分离装置；水藻分离装置分离的处理后水经回用水回流泵提升至回用水调蓄水箱；
所述的粪便处理系统包括依次通过管道连接的粪尿分离型便器、棕水调蓄池和微生物燃料电池组；粪尿分离型便器所收集污染物中尿液排入黄水调蓄池，其中粪便以及少量的冲洗水的混合物流入棕水调蓄池；微生物燃料电池组运行过程中产生的沼气通过管道输送至沼气灯照明，电能储存于蓄电池中，用于为回用水回流泵供能；
洗手盆上设置管道将洗手盆出水导入回用水调蓄水箱；回用水调蓄水箱用于为冲洗粪尿分离型便器和无水型小便器提供水源；
所述厕所采用阶梯式设计，洗手盆高于回用水调蓄箱，回用水调蓄箱高于厕所主体(厕所主体为无水型小便器、粪尿分离型便器)，厕所主体部分高于水处理部分(水处理部分为除洗手盆、回用水调蓄箱、回用水回流泵、无水型小便器、粪尿分离型便器以外的各处理单元)，高程应沿着水流流向逐步降低。
具体的，藻类生物反应器组由多个藻类反应器并联构成，每个藻类反应器装置轮流进行进水，采用序批式处理方式，其体积根据污染物总量与负荷进行计算。
优选的，藻类反应器使用螺旋藻或球藻。
具体的，所述微生物燃料电池(MFC)组由微生物燃料电池并联组串联构成，每个微生物燃料电池轮流进水，采用序批式处理方式，其体积根据棕水中可生化污染物总量与微生物燃料电池负荷进行计算。
粪便中含有大量的可生物降解有机物，可以利用微生物燃料电池在处理粪便的同时产电；尿液中含有大量的氮磷，可以利用鸟粪石先对其进行初步回收，然后在利用藻类反应器对其进行深度处理。其中微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电装置。微生物燃料电池的基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂(一般为氧气)在阴极得到电子被还原与质子结合成水。其中藻类反应器是一种依靠藻类在光照下生长去除水中N、P的一种装置。
本发明的有益效果：
本发明通过将粪便和尿液分开处理来达到粪便无害化，无污染物排放；实现物质再利用，无需外接水管、下水道或供电电网，节省能源。
附图说明
图1环保厕所的一种整体构造示意图。
图2为藻类生物反应器组示意图。
图3藻类生物反应器剖面图。
图4微生物燃料电池阳极室剖面图。
图5微生物燃电池(MFC)组示意图。
图中标记：洗手盆1，回用水调蓄箱2，粪尿分离型便器3，棕水调蓄池4，微生物燃料电池组5，无水型小便器6，黄水调蓄池7，鸟粪石处理单元8，藻类生物反应器组9，藻水分离装置17,回用水回流泵18，藻类反应器组总进水管11，藻类反应器进水管12，调节阀门13，藻类反应器反应室14，藻类反应器出水管15，反应器总出水管16，MFC组总进水管21，MFC进水管22，，MFC阳极23，MFC阴极24，MFC阳极室25，MFC阴极室26，MFC出水管27，MFC组总出水管28，碳板29,活性炭纤维毡30。
具体实施方式
实施例1本发明厕所的安装
如图1所示，节水节能环保厕所，包括洗手盆、回用水调蓄箱、尿液处理系统、粪便处理系统和回用水回流泵；
尿液处理系统包括依次连接的无水型小便器6、黄水调蓄池7、鸟粪石处理单元8、藻类生物反应器组9和水藻分离装置17；水藻分离装置分离的处理后水经回用水回流泵18提升至回用水调蓄水箱；
粪便处理系统包括依次通过管道连接的粪尿分离型便器3、棕水调蓄池4和微生物燃料电池组5；粪尿分离型便器3所收集污染物中尿液排入黄水调蓄池7，其中粪便以及少量的冲洗水的混合物流入棕水调蓄池4；微生物燃料电池组5运行过程中产生的沼气通过管道输送至沼气灯照明，电能储存于蓄电池中，用于为回用水回流泵18以及其它用电单元供能；
洗手盆1上设置管道将洗手盆出水导入回用水调蓄水箱2；回用水调蓄水箱用于为冲洗粪尿分离型便器3和无水型小便器6提供水源；
厕所采用阶梯式设计，即安装时，确保从洗手盆出水开始，需处理的污染物依次流经各处理单元，直至得到处理后水。
具体的，如图2所示，藻类生物反应器组由多个藻类反应器并联构成，每个藻类反应器装置轮流进行进水，采用序批式处理方式，其体积根据污染物总量与负荷进行计算。若在当地条件下由于温度、光照等原因造成处理效率较低，不能达到使用标准，则可在藻类反应器组后再串联一个反应器组，使得出水水质提高。
具体的，如图3所示，藻类反应器使用螺旋藻或球藻。藻类反应器主体为有机玻璃制成的柱体，进水口在下部出水口在上部，依靠自然阳光与水力高差来运行，主要反映生物为螺旋藻、球藻等藻类，主要目的是进一步去除鸟粪石处理后黄水中的N、P。
具体的，如图5所示，微生物燃料电池(MFC)组由微生物燃料电池并联组串联构成，每个微生物燃料电池轮流进水，采用序批式处理方式，其体积根据棕水中可生化污染物总量与微生物燃料电池负荷进行计算。如果由于温度等原因造成微生物燃料电池(MFC)产电效率降低，电压不足，可通过再串联一组微生物燃料电池并联组解决，串联时管路连接方式，与图5中所示相同。
微生物燃料电池(MFC)主要由阴极室，阳极室(如图4所示)，质子交换膜以及阴阳电极几个部分组成。主体由有机玻璃制成，阴阳电极均由石墨板固定生物相容性较好的活性炭纤维毡制成，主要目的是使其在高效处理棕水中可生化性污染物的同时产生电能。
实施例2本发明厕所的无害化处理
无水型小便器内人排泄的尿液直接进入黄水调蓄池，黄水调蓄池内的高N、P污水通过投加鸟粪石回收N、P，然后再将N、P含量相对较少的污水连续的流进藻类生物反应器组，达到进一步去除N、P目的，然后再利用将反应器中的处理后水与藻类进行分离，处理后水再通过回用水回流泵提升至回用水调蓄水箱进行重复利用。生长的过多的分离出的藻类作为动物饲料进行出售。
粪尿分离型便器中所收集污染物中尿液排入黄水调蓄池，其中粪便以及少量的冲洗水的混合物流入棕水调蓄池，然后再连续的进入微生物燃料电池组进行处理，微生物燃料电池组(MFC)在运行过程中所产生的沼气用于沼气灯对厕所进行必要的照明，微生物燃料电池(MFC)组所产生的电能储存于蓄电池中储存，用于回用水回流泵，微生物燃料电池(MFC)组，微生物燃料电池组所产生的废料作为有机肥料回收利用。
其中藻类生物反应器组部分运行参见图2与图3，经过鸟粪石处理的黄水首先由反应器总进水管11进入，在调节阀门13的控制下，沿着每个藻类反应器进水管12进入反应室14，藻类反应器反应室14内的为经过培养删选的藻类与黄水的混合物，在光照的作用下，由藻类去除黄水中的N、P，然后在调节阀门13的控制下，由每个藻类反应器出水管15流出进入反应器总出水管16，然后再进入下一步处理。
其中微生物燃电池(MFC)组部分运行参见图4与图5，由棕水调节池流出通过电池组总进水管21通过调节阀门13的控制下，沿着每个微生物燃料电池(MFC)进水管22进入微生物燃料电池阳极室25，经过阳极室25内微生物的作用，棕水中可生化性有机物被处理，水质有明显改善，然后在调节阀门13的控制下，由每个每个微生物燃料电池(MFC)出水管27流出进入电池组总出水管28，然后再进入下一步处理。微生物燃料电池阳极23，阴极24均有碳板29固定活性炭纤维毡30构成。其中1+1-，2+2-，3+3-为三对电池输出正负极。

Claims (3)

1.一种节水节能环保厕所，其特征在于：包括洗手盆、回用水调蓄箱、尿液处理系统、粪便处理系统和回用水回流泵；
所述的尿液处理系统包括依次连接的无水型小便器、黄水调蓄池、鸟粪石处理单元、藻类生物反应器组和水藻分离装置；水藻分离装置分离处理后的水经回用水回流泵提升至回用水调蓄水箱；所述的藻类生物反应器使用螺旋藻或球藻；
所述的粪便处理系统包括依次通过管道连接的粪尿分离型便器、棕水调蓄池和微生物燃料电池组；粪尿分离型便器所收集污染物中尿液排入黄水调蓄池，其中粪便以及少量的冲洗水的混合物流入棕水调蓄池；微生物燃料电池组运行过程中产生的沼气通过管道输送至沼气灯照明，电能储存于蓄电池中，用于为回用水回流泵供能；
洗手盆上设置管道将洗手盆出水导入回用水调蓄水箱；回用水调蓄水箱用于为冲洗粪尿分离型便器和无水型小便器提供水源；
所述厕所采用阶梯式设计，洗手盆高于回用水调蓄箱，回用水调蓄箱高于厕所主体，厕所主体部分高于水处理部分，高程应沿着水流流向逐步降低；厕所主体为无水型小便器、粪尿分离型便器，水处理部分为除洗手盆、回用水调蓄箱、回用水回流泵、无水型小便器、粪尿分离型便器以外的各处理单元。
2.如权利要求1所述的厕所，其特征在于：藻类生物反应器组由多个藻类反应器并联构成，每个藻类反应器装置轮流进行进水，采用序批式处理方式，其体积根据污染物总量与负荷进行计算。
3.如权利要求1～2任一项所述的厕所，其特征在于：所述微生物燃料电池组由微生物燃料电池并联组串联构成，每个微生物燃料电池轮流进水，采用序批式处理方式，其体积根据棕水中可生化污染物总量与微生物燃料电池负荷进行计算。
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