CN104727418B - 活塞式坐便器及人粪便回收与利用 - Google Patents

Abstract

本发明“活塞式坐便器及人粪便回收与利用”属于循环经济领域，并涉及到节水工程、节能减排、环境保护和生态农业等多个相关领域，其技术方案是由活塞式坐便器、人粪便回收方法和人粪便利用方法，三项技术方案构成，其中活塞式坐便器是采用活塞推压粪便的方法排出粪便，采用高压水咀旋转冲刷的方法确保清洁，并实现了一次大小便水耗≤300mil和电耗≤千分之一kW/h的效果；所述人粪便回收方法，是利用本发明的活塞式坐便器，结合其回收装置，实现了人粪便和食物垃圾100％管网化自动回收；所述人粪便利用方法，是以上述回收物为主要原料，采用大型沼气厂生产技术，生产出可燃气体和有机肥。

Description

活塞式坐便器及人粪便回收与利用

本发明《活塞式坐便器及人粪便回收与利用》属于循环经济领域，并涉及到节水工程、节能减排、环境保护和生态农业等多个相关领域。

目前，全球普遍应用的坐便器，大都采用水冲方法，将人粪便连同污水一起排放，因此，不但消耗了大量的生活用水，而且造成了严重的水源污染，同时也损失掉了极具价值的有机肥资源。本发明是对专利申请号201410329388.X做出的本国优先权申请，其目的是将该项技术进一步完善，增强其可行性。

本发明向人们提供了一种活塞式坐便器及人粪便回收与利用的技术方案，其目的是实现相对水冲式坐便器节水90％以上，人粪便和食物垃圾全部回收，并将其转化为气体燃料和有机肥。

本发明是由活塞式坐便器、人粪便回收方法和人粪便利用方法，三项技术方案构成。

1、活塞式坐便器

本发明的活塞式坐便器，是采取两组动力活塞分别驱动两组推便活塞，并以一二级活塞接力挤压的方法，将落入缸筒的粪便强力压入输出管道，其保洁措施是采用旋转喷刷装置喷射高压水柱的方法实现，其具体方案是：接纳粪便的一级缸筒，是一圆形筒体，也是该坐便器的承重主体，其中心线与地面倾斜5°～20°，上端设有与水冲式坐便器大体相同的坐便口和坐便盖，下端设有虹吸式液体排放管。与一级缸筒匹配的圆形一级推便活塞，与同轴心设置的动力活塞缸的活塞杆相连接，从而实现动力活塞驱动一级推便活塞，将落入一级缸筒内部的粪便推入二级缸筒，完成一级排便过程。二级缸筒是一扁平状箱体，其两侧平面相对开设与一级缸筒内径相等的圆孔，其中一侧圆孔与一级缸筒出口端连接，另一侧圆孔由可旋转的堵板封闭，圆孔下端设容便槽、自控闸阀和粪便出口；与二级缸筒匹配的矩形二级推便活塞的两端，分别与匹配的动力活塞缸的活塞杆连接，从而实现两只动力活塞驱动二级推便活塞，将落入容便槽的粪便排出，完成二级排便过程。所述自控闸阀是一个按着程序自动开关的阀门，其作用是阻止粪便反流和封阻气味。所述旋转喷刷装置共设两组，一组设置于坐便盖的中心部位，另一组与旋转堵板结合；两组旋转喷刷装置由一台微型高压水泵供水，由各自配备的微型减速电机提供旋转动力，分别带动1-2只高压喷咀，按着设定的启动程序和喷刷时间，沿着坐便口和一级缸筒内壁进行360°旋转并喷射高压水柱，实施强力快速冲刷；冲刷产生的液体，是利用一级缸筒的倾斜角度流入二级缸筒的容便槽，最后同粪便一同排出。所述虹吸液体排放管，设置于一级缸筒底部内端，其作用是排出意外进入一级缸筒内端的液体。坐便器的程控装置，是采用6V～36V安全电源、相应的电子元件和相应的液压或气压原件，组装成可分别实施大小便两个程序的控制器，其中大便程序是全部运动装置次序运作，小便程序则是一级推便活塞静止，其它运动装置运作，其益处是节能和延长坐便器的使用寿命。

2、人粪便回收方法

本发明的人粪便回收方法，是由群居楼房厕所人粪便回收方法和分散厕所人粪便回收方法两项方案构成。2.1群居楼房厕所人粪便回收方法，该方法是用本发明的活塞式坐便器，替换掉传统的水冲式坐便器，将传统的垂直粪便污水混合下水管，变为专用的垂直粪便排出管，再通过粪便储存和负压抽吸的方法排出粪便，其具体方案是：安装于楼房各层厕所的活塞式坐便器出口，都与垂直排便管连通，其上端穿过楼房顶层盖板，与大气接触，下端穿过一楼地板，与零米以下设置的储便罐连通；所述储便罐除具备防腐功能以外，还设有搅拌装置和自控装置，整栋楼房的所有储便罐都与一根水平设置的负压粪便输出管并连；在相邻楼房外部的适当位置，设置具有防腐、搅拌和自控装置的负压吸便罐，负压吸便罐的入口，与所涉及楼房的负压粪便输出管连通；负压吸便罐与匹配的真空泵结合产生负压，将所涉及楼房储便罐中的粪便逐个吸入罐中，再利用泥浆泵向远距离目的地输送，从而实现城市人粪便管网化自动回收。2.2分散厕所人粪便回收方法，该方法是针对比较分散的平房、农村住宅、公厕、别墅和水陆空客运器厕所考虑，其特征是：一个或一组活塞式坐便器，配备一个具备防腐、搅拌、或正压排便功能的储便罐，并就近设置于坐便器下端的适当位置；活塞式坐便器的排便口直接与储便罐连通，即利用活塞式坐便器的排便压力，将粪便直接排入储便罐，再利用吸粪车或渣浆泵实施回收和输送。

3、人粪便利用方法

本发明的人粪便利用方法，是以人粪便为主要原料，生产出气体燃料和有机肥，其具体方案是：根据每座城市或地区，能够获得的人禽畜粪便、食物垃圾和绿色有机物的数量，建设相应规模的沼气厂，沼气厂的产品是沼气、沼渣和沼液，其中沼气可作为气体燃料应用；沼渣采用粘土为粘结剂，通过造粒和干燥工序后，制作成有机肥料，供应有机农作物生产；沼液是有机液体肥料，可直接供应有机蔬菜生产。

本发明具有如下优点：

1、本发明的活塞式坐便器，在确保清洁的前提下，大小便平均一次水耗≤300ml和电耗≤千分之一kW/h，节水节能效果显著。

2、本发明的人粪便利用方法，是将人粪便和食物垃圾作为主要原料，生产出气体燃料和有机肥，不但益于节能减排，而且对土地修复保养、取代化肥、确保食品安全和提高人民的健康水平意义重大。

3、本发明从人粪便回收、运输到沼气生产的全过程，其回收物始终在密闭的管道或罐体之中运行，断绝了人粪便传播病菌的渠道，有益于环境卫生。

4、本发明如果能够得到广泛推广，即可将城市都变成永不枯竭的有机肥和可再生能源的矿山，并有望形成一个全球性新兴循环经济体系，潜在的经济效益和社会效益难以估量。

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是本发明活塞式坐便器的纵向结构剖示图。

附图2是本发明活塞式坐便器的A-A剖示图。

附图3是本发明群居楼房厕所人粪便回收方法的示意图。

附图序号名称：1一级缸筒、2坐便口、3坐便盖、4、虹吸排液管、5一级推便活塞、6一级活塞连杆、7一级动力缸筒、8一级动力活塞、9二级缸筒、10旋转堵板、11容便槽12自控闸阀、13粪便出口、14二级推便活塞、15二级动力缸筒、16二级活塞连杆、17二级动力活塞、18直线驱动器、19A喷咀、20A旋转水封、21支架、22B旋转水封、23微型减速电机、24B喷咀、25支腿、26封闭箱、27垂直排便管、28储便罐、29A电机、30罐底闸阀、31负压输便管、32负压罐、33B电机、34真空泵、35泥浆泵。

参见附图1、2，一级缸筒1是接纳粪便的圆形筒体，其中心线与地面倾斜5°～20°，在筒体上端设有与水冲式坐便器大体相同的坐便口2和坐便盖3，下端设有虹吸排液管4；与一级缸筒匹配的一级推便活塞5，与一级活塞连杆6和一级动力缸筒7内设一级动力活塞8连接，从而实现一级动力活塞直线驱动一级推便活塞，完成一级排便工序；二级缸筒9是一扁平状箱体，其两侧平面相对开设与一级缸筒内径相同的圆孔，其中一侧圆孔与一级缸筒出口端连接，另一侧圆孔由旋转堵板10封闭，圆孔下端设容便槽11、自控闸阀12和粪便出口13；与二级缸筒匹配的矩形二级推便活塞14的两端，分别与二级动力缸筒15内设二级活塞杆16和二级动力活塞17连接，从而实现两只动力活塞驱动二级推便活塞，将落入容便槽的粪便排出，完成二级排便工序；自控闸阀12起到阻止粪便反流和封阻气味的作用，闸阀的启闭是由直线驱动器18为动力；所述一二级动力缸，可酌情选择气压力缸、油压力缸或水压力缸，并可制造成一级压力缸或套筒式二三级压力缸，以便满足各种不同厕所的要求；A喷咀19镶嵌于旋转堵板10的外边，并与A旋转水封20和支架21构成A喷刷装置；由B旋转水封22、微型减速电机23和B喷咀24构成B喷刷装置；AB两组喷刷装置，是利用一台微型高压水泵供水，由各自配备的微型减速电机提供旋转动力，实现两组喷咀分别沿着一级缸筒内壁和坐便口内壁，作360°旋转并喷射高压水柱，实施无死角冲刷，从而达到清洁和节水之目的；所述虹吸排液管4，是利用虹吸原理，排出意外进入该部位的液体；支腿25起到支撑和调节坐便器倾斜角度的作用；封闭箱26，起到保护突出部件和封闭楼板的作用；上述活塞式坐便器以及一切与粪便接触的部件，均需选择具备防腐、防粘、耐磨和一定强度的材料制作。

参见附图3，活塞式坐便器安装于各楼层厕所之中，粪便出口13，与垂直排便管27连通，垂直排便管的上端，穿过楼房顶层盖板与大气接触，底端与设置于零米以下的储便罐28连通，储便罐设有的搅拌装置是由A电机29提供动力；储便罐底部出口，在罐底闸阀30的控制下，与纵向设置的负压输便管31并连；负压罐32是一个具有防腐、搅拌和一定抗压能力的罐体，其顶部设置的B电机33，为搅拌装置提供动力；负压罐的容积，可根据所涉及楼房厕所产生粪便的数量进行设计，其入口连通所涉及楼房的负压输便管31；负压罐与真空泵34配合产生负压，并在程序控制系统的自动控制下，将储便罐中的粪便逐个吸入负压罐内，再采取多台泥浆泵35接力的方法，向远距离目的地输送。

Claims (5)

1.一种活塞式坐便器，包括由一、二级动力活塞分别驱动一、二级推便活塞构成的接力式粪便排出装置、由a、b两组旋转喷刷装置组成的清洁机构，其特征在于，一级缸筒(1)是一个圆形筒体，其中心线与地面倾斜5°-20°，圆形筒体的上端与坐便口(2)连通并配有坐便盖(3)，下端设虹吸排液管(4)；一级推便活塞(5)与一级缸筒(1)匹配，一级动力活塞(8)与一级动力缸筒(7)匹配，一级推便活塞与一级动力活塞之间通过一级活塞连杆(6)连接，实现一级动力活塞驱动一级推便活塞，将粪便推入二级缸筒，二级缸筒(9)是一断面为矩形的箱体，其内侧平面开设与一级缸筒内径相等的圆孔，并与一级缸筒出口端连接，外侧圆孔由旋转堵板(10)封闭，圆孔下端设容便槽(11)、自控闸阀(12)和粪便出口(13)，二级动力缸筒(15)位于二级缸筒(9)下端，二级推便活塞(14)与二级缸筒(9)匹配，二级动力活塞(17)与二级动力缸筒(15)匹配，二级推便活塞与二级动力活塞之间通过二级活塞杆(16)连接，实现二级动力活塞驱动二级推便活塞，从而构成接力式粪便排出装置；自控闸阀(12)的启闭是依直线驱动器(18)为动力；由旋转堵板(10)、喷嘴a(19)、旋转水封a(20)、支架(21)以及配套电机构成的喷刷装置a，设置于二级缸筒的外侧，由旋转水封b(22)、微型减速电机(23)和喷嘴b(24)构成的喷刷装置b，设置于坐便盖顶部，a、b两组喷刷装置，是利用一台微型高压泵供水，从而构成清洁机构；坐便器的程序控制系统，是采用6-36v安全电源、相应的电子元件和液压或气压元件组成，并实现大便和小便两个程序，大便程序为全部运动装置次序运动，小便程序则是一级推便活塞静止，其它运动装置次序运作。

2.一种利用了如权利要求1所述活塞式坐便器于楼房厕所的粪便回收方法，其特征在于，安装于楼房各层活塞式坐便器的粪便出口(13)，都与垂直排便管(27)连通；垂直排便管上端穿过顶层楼板与大气接触，下端穿过底层地板与储便罐(28)连通；储便罐(28)除具备防腐功能外，还设有搅拌装置、罐底闸阀(30)和自控装置；一栋楼房的储便罐(28)都与一根水平设置的负压输便管(31)连通，负压输便管(31)连通相邻楼房之间适当位置设置的负压罐(32)，负压罐(32)结合真空泵(34)和泥浆泵(35)，将楼房中各个储便罐(28)储存的粪便逐个吸入并向更远距离目的地输送。

3.一种利用了如权利要求1所述活塞式坐便器于平房、农村住宅、公厕、别墅、以及水陆空客运器分散厕所的粪便回收方法，其特征在于，每组活塞式坐便器配备一个储便罐，该储便罐是一个具有防腐、搅拌和正压排便功能的罐体，就近设置于坐便器下端的适当位置，活塞式坐便器的排便口直接与储便罐连通，即利用活塞式坐便器的排便压力将粪便直接排入储便罐，再利用吸粪车或泥浆泵实施回收或输送。

4.一种利用了如权利要求1所述活塞式坐便器的人粪便利用方法，该方法是依人粪便为主要原料，生产出气体燃料和有机肥，其特征在于，根据每座城市或地区，能够获得的人、禽、畜粪便、食品垃圾以及绿色有机物的数量，建设相应规模的沼气厂，该沼气厂的产品为沼气、沼渣和沼液；沼气可作为气体燃料应用；沼渣采用黏土为粘结剂，通过造粒和干燥后，作为有机肥料供应有机农作物生产；沼液是液体肥料，供应有机蔬菜生产。

5.根据权利要求1所述活塞式坐便器，其特征在于，所述动力活塞装置可以是气压缸、水压缸或油压缸，也可以是一级缸或套筒式2-3级压力缸。