CN105256866B - 一种用于可移动式公共卫生间的系统及其使用工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于可移动式公共卫生间的系统及其使用工艺，该系统包括清水箱、中水箱、便盆、洗手盆、污水暂存箱、污水提升器和污水处理设备，清水箱连接洗手盆，中水箱与便盆通过管路连接，在便盆与中水箱之间设有冲洗水泵，便盆的底部与污水暂存箱连接，污水暂存箱与污水提升器和真空抽吸设备分别单独连接，污水提升器与污水处理设备连接，污水处理设备通过管路与中水箱连接，在污水暂存箱上设有一压缩空气入口；本发明的有益效果：采用了污水处理设备将污水收集后再处理，处理完的中水用于冲洗便盆的工艺，实现了灰水冲洗便盆的良性循环；克服了传统便器系统需频繁清理污物和频繁添加冲洗水的难题，可在免维护的条件下，较长时间的使用。

Description

一种用于可移动式公共卫生间的系统及其使用工艺

技术领域

本发明涉及移动卫生间领域，具体涉及一种用于可移动式公共卫生间的系统及其使用工艺。

背景技术

随着经济活动的加速，在很多港口、货物场站、临时集会区、生态区域等急需设置大量临时厕所或者移动厕所。这种移动厕所不仅要求高机动性，随时可以更换位置，而且需在外界无供给的情况下，连续工作几天甚至上月，同时还要有较好的使用条件，不能有异味产生，否则容易滋生蚊蝇，与周围环境不匹配。

现在市场上也出现了不少可移动卫生间，以常规水冲厕所和生态环保厕所为主。但在使用中仍存在不少问题，主要表现在：1)采用常压水(或自来水)冲洗的厕所，冲洗水压力小，耗水量大；导致持续使用时间短，需频繁卸污和加注清水；2)生态环保厕所，其中，免水打包型厕所，清运成本较高，劳动维护环境较差；微生物堆肥型生态厕所，好养型动力总体消耗大，厌氧型二次污染严重，最主要是容易造成气味外溢，滋生蚊虫；免水降解型生态厕所，降解菌成本高，还有许多技术难题未解决，尚不成熟。

现有的厕所最主要的问题是：在无维护的情况下使用总频次、运行温度调节、昼夜维护管理、使用环境等方面均存在严重的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于可移动式公共卫生间的系统及其使用工艺：将功能部件安装在可移动的平台上；使用时，产生的粪便污水通过“推拉式”便器系统，即将污水负压吸入、正压排放的装置；然后通过短暂停留破碎后进入装置进行污水处理；处理后的灰水用于冲洗便器，实现清水的良性循环使用，达到节水和节能的目的。本系统具有节水、节能、可持续使用时间长和结构紧凑等特点，便于系统集成化和批量化生产。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于可移动式公共卫生间的系统，包括清水箱、中水箱、便盆、洗手盆、污水暂存箱、污水提升器和污水处理设备，清水箱连接洗手盆，中水箱与便盆通过管路连接，在便盆与中水箱之间设有冲洗水泵，便盆的底部与污水暂存箱连接，污水暂存箱与污水提升器和真空抽吸设备分别单独连接，污水提升器与污水处理设备连接，污水处理设备通过管路与中水箱连接，在污水暂存箱上设有一压缩空气入口，通过真空抽吸设备和压缩空气，实现负压真空密闭收集技术，保证了便盆的无异味溢出。

进一步地，所述污水处理设备包括一个封闭的处理箱，处理箱内设有三层倾斜设置的收集箱，处理箱的入口与所述污水暂存箱连接，处理箱的第一层收集箱底部设有第一滤网，处理箱第二层收集箱底部设有第二滤网，第一层收集箱和第二层收集箱的侧壁均设有连接到废物收集箱的出口，第三层收集箱的侧壁设有与所述中水箱连接的出口，在第三层收集箱的出口处设有消毒装置，通过倾斜设置的收集箱和滤网直接实现对固体污物的收集，第三层收集箱将收集到的液体连接到中水箱实现了收集，实现重复循环利用。

进一步地，所述清水箱与洗手盆通过管路连接，洗手盆底部连接灰水暂存箱，灰水暂存箱与所述的污水提升器连接，灰水暂存箱内设有旋转刀片，旋转刀片用于对灰水暂存箱内污物的破碎。

进一步地，所述便盆的底部设有便盆排泄阀，所述灰水暂存箱的底部设有灰水排泄阀，便盆排泄阀与所述冲洗水泵连接，冲洗水泵吸水来冲洗便盆，灰水暂存箱用于暂时存储灰水，并对污水提升器中的气味进行隔离，避免气体反溢到洗手盆。

进一步地，在所述清水箱与所述洗手盆之间的管路上设有清水暂存箱，清水暂存箱的高度高于洗手盆的位置，在清水暂存箱与清水箱之间设有给水泵，当打开洗手盆上的水龙头时，清水可通过重力从清水暂存箱流入到水龙头，在较小压力下流出，最大程度地实现节水。

进一步地，在所述污水暂存箱的底部设有污水排屑阀。

进一步地，所述清水箱、所述中水箱、所述灰水暂存箱和所述清水暂存箱内均设有液位计，各个液位计均与控制器单独连接，控制器与所述给水泵连接，控制器与旋转刀片连接，当灰水暂存箱内的液位计检测到液位在设定值时，将此信号传递给控制器，控制器控制旋转刀片旋转，将灰水内的污物进行破碎；当清水暂存箱内的液位计检测到最低液位时，将信号传递至控制器，控制器控制给水泵动作，将清水箱内的清水吸至清水暂存箱中。

进一步地，所述第一滤网的滤孔直径小于所述第二滤网滤孔的直径，在第二滤网表面设有生物膜，通过两层过滤实现对污物的过滤，保证了所收集到中水的质量。

进一步地，在所述处理箱中设有除臭剂。

进一步地，清水箱的上方设有清水电磁阀，清水箱用于存储一定量的清水，当初次使用或外界补给清水时，清水电磁阀打开，完成清水的补给，清水箱上设有溢流口，液位过高时，清水通过溢流口流至外界。

进一步地，污水暂存箱内设有与分别与所述控制器连接的负压传感器和正压传感器，控制器与压缩空气入口处阀门连接，控制器与真空抽吸设备连接，空气压缩机提供压缩空气，负压传感器和正压传感器分别与控制器连接，控制器与真空抽吸设备连接，真空抽吸设备在负压传感器的监测下对污水暂存箱抽吸形成真空并保证不超过最大负压值，控制器控制压缩空气入口处阀门打开，通入压缩空气，将污水吸至污水暂存箱，在正压传感器检测下，保持通入压缩空气的压力和通入量，通过压缩空气形成一定的正压，将污水排放至污水提升器中，大大节约了用水量，设定时间后，由控制器关闭压缩空气入口处阀门，负压传感器的设置同样是为了保证污水暂存箱内的压力大小。

所述的系统的使用工艺，具体步骤如下：

便盆：

1)在使用过便盆后，按下冲洗按钮，在传感器的监测下，真空抽吸设备将污水暂存箱抽真空至负压，设定时间后，真空抽吸设备停止动作；

2)打开便盆排泄阀，冲洗水泵动作，将水从中水箱中析出喷至便盆，污物被喷入到污水暂存箱内；

3)设定时间后，关闭便盆排泄阀；

4)从气源入口通入压缩空气，打开污水排泄阀，污物进入污水提升器；

5)设定时间后，关闭污水排泄阀；

6)污物由污水提升器提送至污水处理设备；

7)污水处理设备处理后的中水流入到中水箱中；

洗手盆：

1)给水泵将清水箱内的清水吸至清水暂存箱内；

2)使用过洗手盆后，清水变为灰水进入到灰水暂存箱内；

3)打开灰水排泄阀，灰水进入到污水提升器；

4)污水由污水提升器提送至污水处理设备；

5)污水处理设备处理后的中水流入到中水箱中。

本发明的工作原理是：采用负压抽吸便盆，避免了异味的溢出，同时大大节约了每次的冲洗用水量；清水通过重力自流至水龙头，节约了能量；通过污水处理设备对污水进行处理，处理后的中水用于冲洗便盆，实现了循环利用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)卫生间干净无臭味。系统采用了负压真空密闭收集技术，将污物收集输送至污水处理设备中，洗手和便盆无异味溢出，长时间使用后，卫生间内仍保持良好的使用环境。

2)最大程度的节水。采用了负压抽吸便盆，并用水泵加压清洗便盆的工艺，可达到大小便冲洗水量小于0.5L/次，远远小于传统便器3～4L/次的冲水量，实现最大程度的节水。设置了清水暂存箱，清水通过重力自流至水龙头，使系统最大可能的实现节水性。

3)系统可持续使用时间长。采用了污水处理设备将污水收集后再处理，处理完的中水用于冲洗便盆的工艺，实现了灰水冲洗便盆的良性循环；克服了传统便器系统需频繁清理污物和频繁添加冲洗水的难题，可使系统在免维护的条件下，较长时间的使用。

4)系统运行功率较小，便于实现电气控制。设置了小容积的污水暂存箱，较短的时间内，用小功率的真空抽吸设备短便可将暂存箱抽至设定真空值，然后将压缩空气压入污水提升器后，较小功率的污水提升器便可将污水输送至污水处理设备；避免了在污水处理设备上设置大功率真空抽吸设备的结构，使系统额定功率较小，便于实现电气控制。

5)结构紧凑，便于产品批量化。由于污水暂存箱、灰水暂存箱、污水提升器容积小，均可以集成在便盆底下，不用占用太多空间，便于产品集成化、批量化生产。

附图说明

图1是本发明的平面布局示意图；

图2是本发明的侧视示意图；

图3是本发明的工艺流程图；

图4是本发明中污水处理设备的结构图；

图5是本发明中真空抽吸设备的示意图；

其中，1-中水箱 2-清水箱 3-清水电磁阀4-水泵 5-清水暂存箱 6-洗手盆、7-冲洗水泵 8-便盆 9-便盆排泄阀 10-真空抽吸设备 11-污水暂存箱 12-污水排泄阀 13-污水提升器 14-灰水暂存箱 15-灰水排泄阀 16-污水处理设备 17-中水电磁阀 18-气源入口 19-处理箱入口 20-处理箱 21-第一层收集箱 22-第二层收集箱 23-第三层收集箱24-活塞杆 25-气缸 26-凸轮 27-第一手动阀 28-第二手动阀。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种移动式公共卫生间：平面布局中，包括主要功能部件：污水处理设备16、中水箱1、清水箱2、便盆8、污水提升器13和洗手盆6。其中，污水处理设备16通过管路一端中水箱连接，一端污水提升器13连接；上述部件均安装在平面上，并占据一定空间。中水箱1和清水箱2内部均设有液位计，用于检测水位，污水提升器内设有旋转刀片。

在侧视图2中，清水暂存箱5设置在卫生间的顶部，一端通过给水泵4与清水箱2相连接，一端通过管路与洗手盆6相连接；使用时，打开洗手盆6上的水龙头，清水依靠重力流出，为了充分利用重力，清水暂存箱5设在洗水盆的正上方。其中，清水暂存箱5内设置有液位计，当液位低时，液位计发送信号给控制器，控制器控制给水泵4将清水箱2的水抽出排入清水暂存箱5内。

在工艺图3中所示的功能件：冲洗水泵7、便盆排泄阀9、真空抽吸设备10、污水暂存箱11和污水排泄阀12，真空抽吸设备为真空泵，由于尺寸比较小，可集成安装在便盆8下，具体集成位置可根据实际零部件尺寸进行调整。安装关系为：冲洗水泵7一端连接中水箱1，一端连接便盆8；便盆8通过连接下方的便盆排泄阀9，与污水暂存箱11连接。污水暂存箱11设在便盆的正下方，其内设有正压传感器和负压传感器，污水暂存箱11一侧与真空抽吸设备10连接，一侧与压缩空气入口连接，压缩空气入口连接气源入口，从气源入口内通入压缩空气；污水暂存箱11的下方通过污水排泄阀12与污水提升器13相连接。

灰水暂存箱14、灰水排泄阀15可集成安装在洗手盆6下方。安装顺序为：洗手盆6依次通过灰水排泄阀15、灰水暂存箱14与污水提升器13相连接。灰水暂存箱14内部设有液位计，用于检测水位，并发出信号至控制器。

外界供水源分别通过中水电磁阀17与中水箱1相连接；通过清水电磁阀3与清水箱2相连接。

优选的清水暂存箱5容积大小为2～10L，灰水暂存箱14容积大小为2～5L，污水暂存箱11大小为1.5～3L。

污水处理设备16其所产生中水量需与系统匹配，满足一定时间内循环冲洗便盆8的能力，其可以采用现有技术中的方案，亦可采用图2中的方案。

污水处理设备16包括一个封闭的处理箱20，处理箱内设有三层倾斜设置的收集箱，处理箱的入口与所述污水暂存箱连接，处理箱的第一层收集箱21底部设有第一滤网，处理箱第二层收集箱底部设有第二滤网，第一层收集箱21和第二层收集箱22的侧壁均设有连接到废物收集箱的出口，第三层收集箱23的侧壁设有与所述中水箱1连接的出口，通过倾斜设置的收集箱和滤网直接实现对固体污物的收集，第三层收集箱23将收集到的液体连接到中水箱1实现了收集，实现重复循环利用，污水处理设备也可用小型生活污水处理器。

使用便盆8时，按下冲洗按钮，在传感器的监测下，真空抽吸设备10首先将污水暂存箱11抽真空至负压-40～-60KPa，停止动作，然后打开便盆8下侧的排泄阀9，同时冲洗水泵7动作，将水从中水箱1里吸出，喷至便盆8内；一定时间3～8s后，关闭便盆排泄阀9；此时污物已经被吸入污水暂存箱11内了。在压力表的检测下，接着污水暂存箱11内，从气源入口18处通入压力值为0.2～0.4MPa的压缩空气，然后打开下方的污水排泄阀12，在气压的作用下将污水排放至污水提升器13中，3～8s后关闭污水暂存箱11下方的污水排泄阀12，同时关闭气源入口18。

使用洗手盆6时，打开水龙头，此时清水在重力的作用下从清水暂存箱5内流出；接着洗手用过的灰水流进灰水暂存箱14内；当液位达到一定值时，灰水排泄阀15打开，灰水靠重力流入污水提升器13中，一定时间3～8s后，关闭灰水排泄阀15。

当灰水暂存箱14内的污水达到一定液位后，其内部的旋转刀片动作，将污物破碎，然后通过内部的污水泵将污水排放至污水处理设备16中。污水处理设备16处理过的中水流入中水箱1内，形成完整的循环水使用过程。

当清水暂存箱5内的达到最低液位时，水泵4将清水箱2内的清水吸至清水暂存箱5内。

本系统初次使用时，中水箱1和清水箱2均需加注水。需定期给清水箱2加水，用于给洗手盆提供清水。需定期维护污水处理设备。

此外，本发明中真空抽吸设备采用机械式污水暂存箱抽真空及加压装置，具体参见附图5。该装置包括凸轮26，凸轮26的一侧设有与便盆排泄阀9连接的第一手动阀27，另一侧设有与污水排泄阀12连接的第二手动阀28，凸轮26绕轴旋转，在凸轮26的环向设有一处凸起；污水暂存箱11，污水暂存箱11的顶部与便盆连接，污水暂存箱11的底部与污水提升器13连接；气缸25，气缸25内活塞杆24通过拉紧机构连接凸轮26，气缸25内容腔与污水暂存箱11连通。

所述第一手动阀27设在所述凸轮26短轴的一侧，所述第二手动阀28设在凸轮26短轴另一侧，所述活塞杆24通过所述拉紧机构连接到凸轮26的长轴处。

所述拉紧机构为连杆，连杆的一端与所述的活塞杆24固定，连杆的另一端设在所述凸轮26的侧面。

凸轮26在旋转时与第一手动阀27接触，通过第一手动阀27打开便盆排泄阀9，便盆内的污物因污水暂存箱11内是负压状态而进入到污水暂存箱11；凸轮26在旋转时与第二手动阀28接触，打开污水排泄阀12，污水暂存箱内的污物通过污水提升器13进入到污水处理设备16，此外，压缩空气源可以与第一手动阀27与第二手动阀28分别连接，并通过便盆排泄阀9连接到污水暂存箱11，通过污水排泄阀12连接到污水提升器13，进而为排出污物提供一定的压力。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种用于可移动式公共卫生间的系统，其特征在于，包括清水箱、中水箱、便盆、洗手盆、污水暂存箱、污水提升器和污水处理设备，清水箱连接洗手盆，中水箱与便盆通过管路连接，在便盆与中水箱之间设有冲洗水泵，便盆的底部与污水暂存箱连接，污水暂存箱与污水提升器和真空抽吸设备分别单独连接，污水提升器与污水处理设备连接，污水处理设备通过管路与中水箱连接，在污水暂存箱上设有一压缩空气入口；

所述污水处理设备包括一个封闭的处理箱，处理箱内设有三层倾斜设置的收集箱，处理箱的入口与所述污水暂存箱连接，处理箱的第一层收集箱底部设有第一滤网，处理箱第二层收集箱底部设有第二滤网，第一层收集箱和第二层收集箱的侧壁均设有连接到废物收集箱的出口，第三层收集箱的侧壁设有与所述中水箱连接的出口，在第三层收集箱的出口处设有消毒装置，在所述处理箱中设有除臭剂；

所述清水箱与洗手盆通过管路连接，洗手盆底部连接灰水暂存箱，灰水暂存箱与所述的污水提升器连接，灰水暂存箱内设有旋转刀片，在所述清水箱与所述洗手盆之间的管路上设有清水暂存箱，清水暂存箱的高度高于洗手盆的位置；

所述灰水暂存箱的底部设有灰水排泄阀，便盆排泄阀与所述冲洗水泵连接，在清水暂存箱与清水箱之间设有给水泵；

所述清水箱、所述中水箱、所述灰水暂存箱和所述清水暂存箱内均设有液位计，各个液位计均与控制器单独连接，控制器与所述给水泵连接，控制器与所述的旋转刀片连接；

所述污水暂存箱内设有与分别与所述控制器连接的负压传感器和正压传感器，控制器与压缩空气入口处阀门连接，控制器与所述的真空抽吸设备连接；

真空抽吸设备采用机械式污水暂存箱抽真空及加压装置，该装置包括凸轮，凸轮的一侧设有与便盆排泄阀连接的第一手动阀，另一侧设有与污水排泄阀连接的第二手动阀，凸轮绕轴旋转，在凸轮的环向设有一处凸起；气缸，气缸内活塞杆通过拉紧机构连接凸轮，气缸内容腔与污水暂存箱连通，在所述污水暂存箱的底部设有污水排泄阀；

所述第一手动阀设在所述凸轮短轴的一侧，所述第二手动阀设在凸轮短轴另一侧，所述活塞杆通过所述拉紧机构连接到凸轮的长轴处；

所述拉紧机构为连杆，连杆的一端与所述的活塞杆固定，连杆的另一端设在所述凸轮的侧面。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一滤网的滤孔直径小于所述第二滤网滤孔的直径。

3.如权利要求1-2中任一项所述的系统的使用工艺，其特征在于，具体步骤如下：

便盆：

1）在使用过便盆后，按下冲洗按钮，在传感器的监测下，真空抽吸设备将污水暂存箱抽真空至负压，设定时间后，真空抽吸设备停止动作；

2）打开便盆排泄阀，冲洗水泵动作，将水从中水箱中析出喷至便盆，污物被喷入到污水暂存箱内；

3）设定时间后，关闭便盆排泄阀；

4）从气源入口通入压缩空气，打开污水排泄阀，污物进入污水提升器；

5）设定时间后，关闭污水排泄阀；

6）污物由污水提升器提送至污水处理设备；

7）污水处理设备处理后的中水流入到中水箱中；

洗手盆：

1）给水泵将清水箱内的清水吸至清水暂存箱内；

2）使用过洗手盆后，清水变为灰水进入到灰水暂存箱内；

3）打开灰水排泄阀，灰水进入到污水提升器；

4）污水由污水提升器提送至污水处理设备；

5）污水处理设备处理后的中水流入到中水箱中。