CN106760681A - 生物处理的免冲水公厕 - Google Patents

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田丹
靳国良
辛凯
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Abstract

本发明的生物处理的免冲水公厕包括：由地面分成的地上空间和地下空间，在地上空间设置有若干个厕便器，在正对着若干个厕便器下面的地下空间装有黑水虻处理器和微生物反应器，在厕便器的底面装有隔板，隔板将厕便器的底面分割成密封板和小便直排管，小便直排管的一端与厕便器的底面相通，小便直排管的另一端与微生物反应器相通，密封板开启后与黑水虻处理器的上方相通，在黑水虻处理器的下端装有筛板，黑水虻处理器中装有第一填料和在第一填料中接种的3日龄黑水虻幼虫，第一填料为3日龄黑水虻幼虫的食物；微生物反应器装在黑水虻处理器的下面，黑水虻处理器中的液体通过筛板进入微生物反应器中，在微生物反应器中装有用于处理尿液的第二填料，在每个厕便器的上方分别装有红外感应器，红外感应器和密封板分别与PLC控制柜进行信号相互传递。

Description

生物处理的免冲水公厕
技术领域
本发明涉及一种公厕，具体涉及一种生物处理粪便的免冲水公厕。
背景技术
人们生活水平的提高，也体现在对公厕的要求上，不仅要求干净整洁还要求无臭无味。传统的解决方式就是加大用水量，如在厕所中经常发现，出厕人冲一次水，如厕人再冲一次水的现象。据每人每天平均排泄5—8次，每次用水6—12L计算，每人每天就需要30—60L水。2014年官方统计北京市的人口为2152万，光北京市每天的冲厕水就需要65万立方米—129万立方米。这些水送到粪便污水处理厂，经过除杂、过滤、厌氧、好氧、膜处理等工序处理成达标排放水，所浪费的人民币是一个可怕的数字。为了解决水资源浪费问题，从公厕入手，就应运而生了各种免冲水公厕，免冲水公厕主要类型为塑料打包式公厕和生化降解式生态公厕。塑料打包式公厕需要一定数量的包装材料(如塑料袋)，需要全部将粪水清运，处理时还需要全部解包，所以成本较高，而且塑料袋还是难降解物质，给环境带来了二次污染。另外在严寒的冬季，粪袋容易冻结，限制了应用的地区和时节。生化降解式生态公厕是通过好氧微生物的生化降解作用对人粪尿就地进行无害化、减量化和资源化处理，克服了打包式公厕的缺陷。如申请公开号CN105030129A中的混合料包括草木灰、除臭剂和干燥剂，通过混合料与粪便的混合直接制成有机肥，再通过有机肥自动打包装置将有机肥打包，出来的就是一袋袋能够直接使用的有机肥。众所周知，粪便中含有大量的细菌，需要通过微生物高温发酵一定时间，将其中的病原菌杀死，并使大分子的有机质降解成稳定的腐殖质才能称为有机肥。此专利采用简单的混合方式，没有实现粪便的无害化、减量化和资源化处理。如申请公开号CN104563244A，虽然采用黑水虻处理，但采用黑水虻自动爬出的收集方法，众所周知，黑水虻是一种昆虫，成长速度不可能一样，只有成熟的不再进食的昆虫才爬出，所以采用自动爬出的收集方法为延时处理法，效率低下，不能满足公厕粪便处理的需求。
黑水虻(Hermetia illucens L.)，原产于美洲，目前在全世界广泛分布，属腐生性的水虻科昆虫，能够取食禽畜粪便和生活垃圾，生产高价值的动物蛋白饲料，因其繁殖迅速，生物量大，食性广泛、吸收转化率高，容易管理，从而进行资源化利用，其幼虫被称为“凤凰虫”。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种生物处理的免冲水公厕，它利用黑水虻幼虫和微生物处理粪尿的方法，将公厕粪尿就地的快速的处理成生物有机肥和动物饲料，达到粪尿的无害化、减量化和资源化。
为了完成本申请的发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种生物处理的免冲水公厕，该公厕包括：由地面分成的地上空间和地下空间，在地上空间设置有若干个厕便器，在正对着若干个厕便器下面的地下空间装有黑水虻处理器和微生物反应器，其中：在厕便器的底面装有隔板，隔板将厕便器的底面分割成密封板和小便直排管，小便直排管的一端与厕便器的底面相通，小便直排管的另一端与微生物反应器相通，密封板开启后与黑水虻处理器的上方相通，在黑水虻处理器的下端装有筛板，黑水虻处理器中装有第一填料和在第一填料中接种的3日龄黑水虻幼虫，第一填料为3日龄黑水虻幼虫的食物；微生物反应器装在黑水虻处理器的下面，黑水虻处理器中的液体通过筛板进入微生物反应器中，在微生物反应器中装有用于处理尿液的第二填料，在每个厕便器的上方分别装有红外感应器，红外感应器和密封板分别与PLC控制柜进行信号相互传递；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的第一填料为经EM菌处理过的麸皮或米糠，或麸皮和米糠的混合物，上述混合物与EM菌的重量比为1000:1；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的第二填料包括：长度小于5mm的秸秆、稻草、锯末、杂草中的一种或几种的混合物和菌剂，菌剂为EM菌和城市垃圾处理固体专用菌，EM菌和城市垃圾处理固体专用菌的重量比为1:1，上述混合物和菌剂的重量比为1000:1；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的微生物反应器中还装有温度传感器和湿度传感器，在微生物反应器的壁上还装有加热带，温度传感器、湿度传感器和加热带分别与PLC控制柜进行信号相互传递；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的微生物反应器装有搅拌叶片，搅拌叶片的一端装有搅拌电机，搅拌电机带动搅拌叶片在微生物反应器内旋转，搅拌叶片的另一端装有接料槽，接料槽的侧壁上开有出料口，在微生物反应器的上方与填料仓相通，填料仓内装有第二填料和填料螺旋，填料螺旋将第二填料送入微生物反应器中，搅拌电机和填料螺旋分别与PLC控制柜进行信号相互传递；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述小便直排管的另一端装有缓冲盘，厕便器为直通式坐便器、蹲便器或小便器；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的黑水虻处理器为抽屉，该抽屉从小便直排管的侧壁推拉到操作间,在操作间内装有用于推拉抽屉的导轨，在操作间与地面的接触面装有活动盖板；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的活动盖板正上方的公厕内还装有吊装行车，吊装行车行走到正对着黑水虻处理器的正上方，将黑水虻处理器吊出操作间，活动盖板和吊装行车分别与PLC控制柜进行信号相互传递；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的生物处理的免冲水公厕还包括：送风机和送风管,送风机装在生物处理的免冲水公厕的墙壁外，送风管的一端与送风机相连，送风管的另一端通向公厕的地上空间内，送风机与PLC控制柜进行信号相互传递；
本发明的生物处理的免冲水公厕，其中：所述的生物处理的免冲水公厕还包括：排风风机、净化塔、排气管和供气管，供气管装在公厕的地上空间内，它的一端与微生物反应器相通，另一端与公厕的地上空间相通；排气管的一端与微生物反应器相通，排气管的另一端依次与净化塔和排风风机相连，在净化塔内装有生物炭，排风风机与PLC控制柜进行信号相互传递。
本发明的有益效果是
1、人粪尿采用黑水虻幼虫和微生物联合处理，大大提高了处理效率和速度；特别是粪便，经过黑水虻肠道的再次消化和排出，7天就可以将自身体重的6倍—8倍的粪便转化成黑色沙粒状的有机肥；
2、采用黑水虻幼虫和微生物联合处理可以就地将人粪尿转化成含抗菌肽的蛋白饲料和有机肥；
3、黑水虻幼虫体中含有37％的粗蛋白质，30％的氨基酸,32％的粗脂肪，是理想的动物饲料，可以代替进口鱼粉；
4、黑水虻体内含有抗菌肽，作为动物饲料，可以减少动物饲喂的抗生素量；
附图说明
图1为本发明的生物处理的免冲水公厕的侧向剖面示意图；
图2为图1的正向剖面示意图。
在图1和图2中，标号1为地面；标号2为厕便器；标号3为缓冲盘；标号4为密封板；标号5为温度传感器；标号6为湿度传感器；标号7为搅拌电机；标号8为导轨；标号9为搅拌叶片；标号10为黑水虻处理器；标号11为第二填料；标号12为红外感应器；标号13为小便直排管；标号14为加热带；标号15为筛板；标号16为送风机；标号17为送风管；标号18为排气管；标号19为净化塔；标号20为排风风机；标号21为供气管；标号22为出料口；标号23为接料槽；标号24为吊装行车；标号25为操作间；标号26为隔板；标号27为填料仓；标号28为填料螺旋；标号29为活动盖板；标号30为微生物反应器；标号31为PLC控制柜。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的生物处理的免冲水公厕包括：由地面1分成的地上空间和地下空间，在地上空间设置有若干个厕便器2，厕便器2为直通式坐便器、蹲便器或小便器。在正对着若干个厕便器2下面的地下空间装有黑水虻处理器10和微生物反应器30，在厕便器2的底面装有隔板26，隔板26将厕便器2的底面分割成密封板4和小便直排管13，小便直排管13的一端与厕便器2的底面相通，小便直排管13的另一端装有缓冲盘3，它与微生物反应器30相通。密封板4开启后与黑水虻处理器10的上方相通，黑水虻处理器10为抽屉，该抽屉从小便直排管13的侧壁推拉到操作间25,在操作间25内装有用于推拉抽屉的导轨8，在操作间25与地面1的接触面装有活动盖板29。活动盖板29正上方的公厕内还装有吊装行车24，吊装行车24行走到正对着黑水虻处理器10的正上方，将黑水虻处理器10吊出操作间25，活动盖板29和吊装行车24分别与PLC控制柜31进行信号相互传递。在黑水虻处理器10的下端装有筛板15，黑水虻处理器10中装有第一填料和在第一填料中接种的3日龄黑水虻幼虫，第一填料为3日龄黑水虻幼虫的食物，它是经EM菌处理过的麸皮或米糠，或麸皮和米糠的混合物，上述混合物与EM菌的重量比为1000:1；微生物反应器30装在黑水虻处理器10的下面，黑水虻处理器10中的液体通过筛板15进入微生物反应器30中，在微生物反应器30中装有用于处理尿液的第二填料11，第二填料11包括：长度小于5mm的秸秆、稻草、锯末、杂草中的一种或几种的混合物和菌剂，菌剂为EM菌和城市垃圾处理固体专用菌，EM菌和城市垃圾处理固体专用菌的重量比为1:1，上述混合物和菌剂的重量比为1000:1。在每个厕便器2的上方分别装有红外感应器12，红外感应器12和密封板4分别与PLC控制柜31进行信号相互传递。
如图1所示，微生物反应器30中还装有温度传感器5和湿度传感器6，在微生物反应器30的壁上还装有加热带14，温度传感器5、湿度传感器6和加热带14分别与PLC控制柜31进行信号相互传递。如图2所示，微生物反应器30装有搅拌叶片9，搅拌叶片9的一端装有搅拌电机7，搅拌电机7带动搅拌叶片9在微生物反应器30内旋转，搅拌叶片9的另一端装有接料槽23，在接料槽23的侧壁上开有出料口22。在微生物反应器30的上方与填料仓27相通，填料仓27内装有第二填料11和填料螺旋28，填料螺旋28将第二填料11送入微生物反应器30中，搅拌电机7和填料螺旋28分别与PLC控制柜31进行信号相互传递。
如图2所示，生物处理的免冲水公厕还包括：送风机16和送风管17,送风机16装在生物处理的免冲水公厕的墙壁外，送风管17的一端与送风机16相连，送风管17的另一端通向公厕的地上空间内，送风机16与PLC控制柜31进行信号相互传递。
如图2所示，生物处理的免冲水公厕还包括：排风风机20、净化塔19、排气管18和供气管21，供气管21装在公厕的地上空间内，它的一端与微生物反应器30相通，另一端与公厕的地上空间相通；排气管18的一端与微生物反应器30相通，排气管18的另一端依次与净化塔19和排风风机20相连，在净化塔19内装有生物炭，排风风机20与PLC控制柜31进行信号相互传递。
筛板15为0.1mm的楔形筛板。0.1mm的楔形筛板的底板将处理反应器分为上下2层，上层为黑水虻处理器10，下层为微生物处理器30。黑水虻处理器10中填装有经EM菌液处理过的填料，填料：EM菌液为1000:1，填料高度为5—7cm，填料为麸皮或米糠，或麸皮和米糠的混合物。填料的初始含水率为25％—30％，填料中接种有3日龄的黑水虻幼虫。填料既是黑水虻生存的场所，又是粪便不足时的黑水虻的食料。
微生物反应器30中安装有搅拌装置、温度传感器5、湿度传感器6、出料口22、接料槽23、填料仓27、填料螺旋28。搅拌装置包括搅拌电机7和搅拌叶片9。微生物反应器30中装填有填料和菌剂，填料为长度小于5mm的秸秆、稻草、锯末和杂草的一种或几种的混合物；菌剂为EM菌和城市垃圾处理固体专用菌。EM菌和城市垃圾处理固体专用菌的重量比为1:1，填料和菌剂的重量比为1000:1。EM菌和城市垃圾处理固体专用菌购自于山东苏柯汉生物工程有限公司。
排气系统包括排风管路18、净化塔19和排风风机20。净化塔19中装填有生物炭。
加热带14固定在微生物反应器30的内壁，当反应器中物料的温度低于45℃时，加热14带开始工作，对微生物反应器30中的物料进行加热。
免冲水公厕的具体使用流程为，
当人如厕时，坐/蹲/站到厕便器2上/前时，红外感应器12通过PLC控制柜31打开密封板4，大便通过密封板4落入黑水虻处理器10内,小便通过小便直排管13流入微生物反应器30中，黑水虻处理器10中存留着大于0.1mm的固体物质，如：大便和手纸存留在黑水虻处理器10中，小于0.1mm的固体物质和液体通过黑水虻处理器10的底部的0.1mm的楔形筛板15的缝隙流入微生物反应器30中。黑水虻处理器10中接种有3日龄的黑水虻幼虫。留在黑水虻处理器10中的大便和部分手纸作为黑水虻幼虫的食物而进入黑水虻的体内进行消化，能被黑水虻消化的大便和手纸，转化成能量使黑水虻发育长大，不能被黑水虻消化的部分，被黑水虻排出体外，成为黑色沙粒有机肥。7天之后，即黑水虻幼虫长到10日龄时，打开黑水虻处理器10前方的操作间25上方的活动盖板29，抽出黑水虻处理器10，通过吊装行车24将黑水虻处理器10提升至地面1上,随后将黑水虻处理器10中的内容物倒入黑水虻分离机中进行黑水虻幼虫、有机肥和残渣的分离。然后，在黑水虻反应器10中重新装填上经EM菌处理过的填料和接种上3日龄的黑水虻幼虫，通过吊装行车24放入活动盖板29下面操作间25的轨道8上，并由人工安装在厕便器2底部，再次进行下一阶段的处理。分离后的黑水虻成虫经清洗、消毒和低温干燥处理，售给饲料公司做蛋白饲料，有机肥售给农场种植有机蔬菜，残渣如卫生巾等送填埋场进行卫生填埋。
通过黑水虻处理器10的底板上楔形筛板15流进微生物反应器30中的小于0.1mm的固体物质和液体以及从小便直排管13送来的尿液，在搅拌电机7和搅拌叶片9的作用下，和填料、菌剂均匀混合，成为发酵料。发酵料在菌剂的作用下，于45℃—60℃和含水率为30％—65％的条件下共同进行发酵处理。通过发酵，发酵料中的有机质转化成气体和腐殖质，气体包括二氧化碳和氨气等。当温度低于45℃时，温度传感器5通过PLC控制柜31打开固定在微生物反应器30内壁上的加热带14，加热带14开始加热，当温度达到45℃时，加热带14停止加热；当温度高于60℃，温度传感器5通过PLC控制柜31打开搅拌电机7，搅拌电机7带动搅拌叶片9进行搅拌散热。当微生物反应器30中的含水率超过65％时，湿度传感器6通过PLC控制柜31开启填料螺旋28，填料螺旋28开始运转，自动将填料仓27中的第二填料11补充添加到微生物反应器30中，每次补充添加时间为1分钟，1分钟后，填料螺旋28自动关闭，搅拌电机7带动搅拌叶片9将物料搅拌均匀。
发酵过程中，产生的气体如二氧化碳和氨气等气体在排风风机20的抽吸下，通过排风管18，进入净化塔19中，净化塔19中装有生物炭，在生物炭的吸附作用下，氨气等有害气体被吸附截留，净化后的气体达标排放。经过4个月到6个月的发酵后，打开接料槽23侧壁的出料口22，在搅拌作用下，物料被送进接料槽23中，作为有机肥料使用。
在厕便器2的后上方，安装有EM菌液瓶，厕便器2的上沿下方，安装有EM菌液喷头，通过PLC控制柜31的控制，每小时喷洒一次，每次5mL，用以控制臭味的产生。
地面上的公厕中装有空间送风管17和送风机16，通过室外的送风机16和送风管17为公厕送入新鲜空气；地面下的微生物反应器30装有供气管21，用以满足黑水虻幼虫和微生物对氧气的需求。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种生物处理的免冲水公厕，该公厕包括：由地面(1)分成的地上空间和地下空间，在地上空间设置有若干个厕便器(2)，在正对着若干个厕便器(2)下面的地下空间装有黑水虻处理器(10)和微生物反应器(30)，其特征在于：在厕便器(2)的底面装有隔板(26)，隔板(26)将厕便器(2)的底面分割成密封板(4)和小便直排管(13)，小便直排管(13)的一端与厕便器(2)的底面相通，小便直排管(13)的另一端与微生物反应器(30)相通，密封板(4)开启后与黑水虻处理器(10)的上方相通，在黑水虻处理器(10)的下端装有筛板(15)，黑水虻处理器(10)中装有第一填料和在第一填料中接种的3日龄黑水虻幼虫，第一填料为3日龄黑水虻幼虫的食物；微生物反应器(30)装在黑水虻处理器(10)的下面，黑水虻处理器(10)中的液体通过筛板(15)进入微生物反应器(30)中，在微生物反应器(30)中装有用于处理尿液的第二填料(11)，在每个厕便器(2)的上方分别装有红外感应器(12)，红外感应器(12)和密封板(4)分别与PLC控制柜(31)进行信号相互传递。
2.如权利要求1所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的第一填料为经EM菌处理过的麸皮或米糠，或麸皮和米糠的混合物，上述混合物与EM菌的重量比为1000:1。
3.如权利要求2所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的第二填料(11)包括：长度小于5mm的秸秆、稻草、锯末、杂草中的一种或几种的混合物和菌剂，菌剂为EM菌和城市垃圾处理固体专用菌，EM菌和城市垃圾处理固体专用菌的重量比为1:1，上述混合物和菌剂的重量比为1000:1。
4.如权利要求3所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的微生物反应器(30)中还装有温度传感器(5)和湿度传感器(6)，在微生物反应器(30)的壁上还装有加热带(14)，温度传感器(5)、湿度传感器(6)和加热带(14)分别与PLC控制柜(31)进行信号相互传递。
5.如权利要求4所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的微生物反应器(30)装有搅拌叶片(9)，搅拌叶片(9)的一端装有搅拌电机(7)，搅拌电机(7)带动搅拌叶片(9)在微生物反应器(30)内旋转，搅拌叶片(9)的另一端装有接料槽(23)，接料槽(23)的侧壁上开有出料口(22)，在微生物反应器(30)的上方与填料仓(27)相通，填料仓(27)内装有第二填料(11)和填料螺旋(28)，填料螺旋(28)将第二填料(11)送入微生物反应器(30)中，搅拌电机(7)和填料螺旋(28)分别与PLC控制柜(31)进行信号相互传递。
6.如权利要求5所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的小便直排管(13)的另一端装有缓冲盘(3)，厕便器(2)为直通式坐便器、蹲便器或小便器。
7.如权利要求1所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的黑水虻处理器(10)为抽屉，该抽屉从小便直排管(13)的侧壁推拉到操作间(25),在操作间(25)内装有用于推拉抽屉的导轨(8)，在操作间(25)与地面(1)的接触面装有活动盖板(29)。
8.如权利要求7所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的活动盖板(29)正上方的公厕内还装有吊装行车(24)，吊装行车(24)行走到正对着黑水虻处理器(10)的正上方，将黑水虻处理器(10)吊出操作间(25)，活动盖板(29)和吊装行车(24)分别与PLC控制柜(31)进行信号相互传递。
9.如权利要求1所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的生物处理的免冲水公厕还包括：送风机(16)和送风管(17),送风机(16)装在生物处理的免冲水公厕的墙壁外，送风管(17)的一端与送风机(16)相连，送风管(17)的另一端通向公厕的地上空间内，送风机(16)与PLC控制柜(31)进行信号相互传递。
10.如权利要求1所述的生物处理的免冲水公厕，其特征在于：所述的生物处理的免冲水公厕还包括：排风风机(20)、净化塔(19)、排气管(18)和供气管(21)，供气管(21)装在公厕的地上空间内，它的一端与微生物反应器(30)相通，另一端与公厕的地上空间相通；排气管(18)的一端与微生物反应器(30)相通，排气管(18)的另一端依次与净化塔(19)和排风风机(20)相连，在净化塔(19)内装有生物炭，排风风机(20)与PLC控制柜(31)进行信号相互传递。
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