CN108086427A - 泡沫封堵微生物降解环保厕所 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泡沫封堵微生物降解环保厕所，它包括安装在厕所入口处的红外感应装置、便器，便器与发泡装置相连通，便器的杂物出口与沉淀过滤装置相连通，沉淀过滤装置底部的一级排污口处安装有输送泵，与生化反应箱的物料进口相连通，生化反应箱中安装有搅拌装置，箱底填充有微生物降解菌，顶壁安装有通风装置，侧壁底部设有渣滓排放口，侧壁中部设有污水排放口，污水排放口与膜生物反应器相连接；沉淀过滤装置、生化反应箱、膜生物反应器构成了三级粪便处理系统；红外感应装置与控制器相连接，控制器与搅拌装置、通风装置相连接。本发明利用泡沫封堵粪便臭味，经三级处理最终得到达到排放标准的水和少量的CO2，水可循环利用。

Description

泡沫封堵微生物降解环保厕所
技术领域
本发明涉及卫生设施技术领域，具体的说是一种泡沫封堵微生物降解环保厕所。
背景技术
随着旅游业、新农村建设的快速发展，水冲式厕所作为人类生活的革新在改善环境中起到了重要作用。在水资源日益匮乏的大背景下，水冲式厕所产生的水资源的浪费日益显现。人体的排泄物中含有较多的微生物，是某些传染病的病原体，如若处理不当将会引起多种疾病。水冲式厕所粪便进入粪便收集池后，长期堆放渗入土壤，会引起土壤病原体污染，植物富集了土壤中的病原体后通过食物链进入人体，进而危害人体身体。
生态厕所是指具有不对环境造成污染，并且能充分利用各种资源，强调污染物自净和资源循环利用概念和功能的一类厕所。高效分解菌株在生态厕所中发挥重要作用，通常先对其进特殊筛选和培养，获得可高效降解人类粪尿的菌种，依靠这些菌种实现对粪尿的高效快速净化。
发明内容
本发明的目的是提供一种泡沫封堵微生物降解环保厕所，以解决旅游景区、新农村建设中水冲式厕所水资源浪费的问题。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种泡沫封堵微生物降解环保厕所，它包括安装在厕所入口处的红外感应装置、便器，便器与安装在其上方的发泡装置相连通，所述便器的杂物出口与安装在便器下方的沉淀过滤装置相连通，沉淀过滤装置底部的一级排污口处安装有输送泵，输送泵通过管道与生化反应箱顶部的物料进口相连通，生化反应箱中安装有搅拌装置，生化反应箱的箱底填充有微生物降解菌，生化反应箱的顶壁设有通风口，通风口安装有通风装置，生化反应箱的侧壁底部设有渣滓排放口，生化反应箱的侧壁中部设有污水排放口，污水排放口与膜生物反应器相连接；沉淀过滤装置、生化反应箱、膜生物反应器构成了三级粪便处理系统；所述红外感应装置与控制器相连接，控制器与搅拌装置、通风装置相连接。
优选的，所述生化反应箱底部填充的微生物降解菌按质量百分比计包括以下组份：粪肠球菌40%、枯草芽孢杆菌15%、假单胞菌30%、生孢食纤维菌15%。
优选的，所述微生物降解菌为固定化菌剂，其制备方法为：在室外环境下选用活性炭作为吸附剂、聚乙烯醇作为载体、硼酸作为交联剂，将培养至对数生长期的粪肠球菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、生孢食纤维菌组成的复合菌种种子液和粉末活性炭混合吸附5min，再加入18%的聚乙烯醇，其中菌种种子液：聚乙烯醇：活性炭的质量比为10：10:1，然后将混合液用滴管滴入饱和硼酸溶液，用NaCO3调制硼酸溶液的浓度pH值为7，交联48h后制备成固定化小球，得到微生物降解菌固定化菌剂，用蒸馏水将小球冲洗干净，置于4℃冰箱保存。
优选的，所述搅拌装置包括转轴，转轴上串联有数个盘片，每个盘片上安装有数个与盘片相垂直的翼片，转轴由电机驱动。
优选的，所述发泡装置包括气泵、红外线传感器、泡沫箱、泡沫传输管和拦截板，红外线传感器安装在厕所墙壁，便器的下方安装有拦截板，拦截板的下方安装有泡沫箱，泡沫箱中填充有发泡液，通过泡沫传输管与便器相连，泡沫箱的一侧安装有气泵。
优选的，所述生化反应箱的底部安装有温控装置。
优选的，所述通风装置包括双向换气扇和排气管，换气扇正向转动时将生化反应箱内的气体排向室外，换气扇反向转动时，为生化反应箱提供室外新风。
优选的，所述厕所的墙壁上安装有温控装置。
本发明的工作过程为：
当安装在厕所入口处的红外感应装置探测到有人如厕时，信息通过控制器反馈给发泡装置，发泡装置开始工作，一定量的发泡液在泡沫发生器内生成微小泡沫，微小泡沫通过管道输送到便器中，在红外线传感器的控制下将整个便器完全封堵，使异味不逸出；粪便和杂质在泡沫的润滑作用下落入沉淀过滤装置中进行过滤、沉淀；同时此信息通过控制器发送给搅拌装置、通风装置和生化反应箱底部的温控装置，搅拌装置以10rpm/min的转速旋转2min，停转5min后，再以10rpm/min的转速旋转2min，如此往复转动；同时通风装置进行间歇交错式的供风和排气，通风流量为6m3/min；沉淀过滤装置底部的粪便经过输送泵的输送至生化反应箱中，在搅拌装置的搅拌作用下，生化反应箱底部的微生物降解菌与粪便充分混合，粪便被降解，生成污水和渣滓，渣滓通过渣滓排放口排出室外，污水经过污水排放口进入膜生物反应器，经过膜生物反应器的过滤、净化后排放或收集，循环使用。
温控装置可将生化反应箱的温度控制在25-37℃，为微生物菌种提供适宜的降解温度。
人类粪便中含有大量的有机物，可供异养微生物利用。在粪便中，各类有机物质含量和存在形式都有自身的特点，所以粪便只能为特定的微生物所利用和降解。粪便中含有的土著微生物中，有很多都可以降解粪便，但由于其降解菌数量少、活力低，使得降解周期相当长，而人工添加高效微生物菌剂可以调节菌落结构，提高微生物活性，从而提高处理效率。
在发明中生物降解菌种包括枯草芽孢杆菌、假单胞菌、粪肠球菌和生孢食纤维菌。
枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）：是一种原核的革兰氏阳性细菌，生长条件温和，可以有效降解粪便中的纤维素，增进和提高粪便腐解质量。
假单胞菌（Pseudomonas）：是一种好氧型化能菌，能使粪便中的残留固形物很好降解，且对粪便中的大肠杆菌、梭状芽胞杆菌等有明显的抑制作用。
粪肠球菌（Enterococcus faecalis）：属于异养厌氧菌，能产生大量不同种类的胞外酶，能将大分子有机化合物降解为小分子有机物质、将小分子有机物降解为二氧化碳和水。
生孢食纤维菌（Sporocytophaga）：属兼性厌氧菌，对粪便有高效的腐解功能，是农业好氧堆肥优选的功能性菌种。
本发明将上述四种菌种制备成固定化菌剂，可提供高浓度的生物量和高度的生物活性，且稳定性好；固定化菌剂避免了在粪便处理搅拌混合过程中产生摩擦的损耗，且不被粪便中的原生微生物吞噬，能保持高密度生物量；通过生物育种，微生物菌种固定化后，能处理用常规方法难分解的有机污染物，处理污染成分多的粪便。
膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。
膜生物反应器购自上海希沃环境科技有限公司，型号为MBR100-80。
本发明的有益效果为：
本发明在便器上方设置与其相连的泡沫发生器，下方设置有与其相连通的三级粪便处理器，第一级处理器为沉淀过滤装置，负责泡沫与排泄物混合物中异物、杂质的去除；第二级处理器为生化反应器，设有搅拌装置、通风装置及温控装置，其底部填充有包括枯草芽孢杆菌、假单胞菌、粪肠球菌和生孢食纤维菌的生物降解菌种，通过搅拌装置的搅拌将粪便与生物降解菌种充分混合，温控装置为微生物降解菌提供适宜的温度，使微生物降解菌在最佳生长环境下实现粪便的高效降解。第三级处理器为膜生物反应器（MBR），将经过降解产生的废水经过过滤后循环利用。
本发明无需添加额外的除臭剂，泡沫可有效地封堵粪便臭味，经三级处理最终得到达到排放标准的水和少量的CO2，水可循环用于粪便的冲洗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中搅拌装置的结构示意图；
图3是图1中怕发泡装置的结构示意图；
1、发泡装置，2、便器，3、温控装置，4、沉淀过滤装置，5、红外感应装置，6、一级排污口，7、物料进口，8、搅拌装置，9、生化反应箱，10、污水排放口，11、渣滓排放口，12、通风装置，13、膜生物反应器，14、翼片，15、转轴，16、红外线传感器，17、气泵，18、发泡液，19、泡沫箱，20、泡沫传输管，21、拦截板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示的一种泡沫封堵微生物降解环保厕所，它包括安装在厕所入口处的红外感应装置5、便器2，便器2与安装在其上方的发泡装置1相连通，便器2的杂物出口与安装在便器2下方的沉淀过滤装置4相连通，沉淀过滤装置4底部的一级排污口6处安装有输送泵，输送泵通过管道与生化反应箱9顶部的物料进口7相连通，生化反应箱9中安装有搅拌装置8，生化反应箱9的箱底填充有微生物降解菌、温控装置3，生化反应箱9的顶壁设有通风口，通风口安装有通风装置12，生化反应箱9的侧壁底部设有渣滓排放口11，生化反应箱9的侧壁中部设有污水排放口10，污水排放口10与膜生物反应器13相连接；沉淀过滤装置4、生化反应箱9、膜生物反应器13构成了三级粪便处理系统；红外感应装置5与控制器相连接，控制器与搅拌装置8、通风装置12相连接。
生化反应箱9底部填充的微生物降解菌按质量百分比计包括以下组份：粪肠球菌40%、枯草芽孢杆菌15%、假单胞菌30%、生孢食纤维菌15%。
微生物降解菌为固定化菌剂，其制备方法为：在室外条件下选用活性炭作为吸附剂、聚乙烯醇作为载体、硼酸作为交联剂，将培养至对数生长期的粪肠球菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、生孢食纤维菌组成的复合菌种种子液和粉末活性炭混合吸附5min，再加入18%的聚乙烯醇，其中菌种种子液：聚乙烯醇：活性炭的质量比为10：10:1，然后将混合液用滴管滴入饱和硼酸溶液，用NaCO3调制硼酸溶液的浓度pH值为7，交联48h后制备成固定化小球，得到微生物降解菌固定化菌剂，用蒸馏水将小球冲洗干净，置于4℃冰箱保存。
搅拌装置8包括转轴15，转轴15上串联有数个盘片，每个盘片上安装有数个与盘片相垂直的翼片14，转轴15由电机驱动。
发泡装置1包括气泵17、红外线传感器16、泡沫箱19、泡沫传输管20和拦截板21，红外线传感器16安装在厕所墙壁，便器2的下方安装有拦截板21，拦截板21的下方安装有泡沫箱19，泡沫箱19中填充有发泡液18，通过泡沫传输管20与便器2相连，泡沫箱19的一侧安装有气泵17。
通风装置12包括双向换气扇和排气管，换气扇正向转动时将生化反应箱9内的气体排向室外，换气扇反向转动时，为生化反应箱9提供室外新风。
厕所的墙壁上安装有温控装置3。
本发明的工作过程为：
当安装在厕所入口处的红外感应装置5探测到有人如厕时，信息通过控制器反馈给发泡装置1，发泡装置1开始工作，一定量的发泡液在泡沫发生器内生成微小泡沫，微小泡沫通过管道输送到便器2中，在红外线传感器16的控制下将整个便器2完全封堵，使异味不逸出；粪便和杂质在泡沫的润滑作用下落入沉淀过滤装置4中进行过滤、沉淀；同时此信息通过控制器发送给搅拌装置8、通风装置12和生化反应箱9底部的温控装置3，搅拌装置8以10rpm/min的转速旋转2min，停转5min后，再以10rpm/min的转速旋转2min，如此往复转动；同时通风装置12进行间歇交错式的供风和排气，通风流量为6m3/min；沉淀过滤装置4底部的粪便经过输送泵的输送至生化反应箱9中，在搅拌装置8的搅拌作用下，生化反应箱9底部的微生物降解菌与粪便充分混合，粪便被降解，生成污水和渣滓，渣滓通过渣滓排放口11排出室外，污水经过污水排放口10进入膜生物反应器13，经过膜生物反应器13的过滤、净化后排放或收集，循环使用。
在甘肃省甘南州玛曲县设置了一所30人次的本发明所述的厕所中试装置，开展了固定化微生物菌剂降解人粪尿的效果研究及泡沫封堵臭味的有效性研究，从绝对无臭与“三零”、“三化”的角度，考证了固定化微生物菌剂的活性与大肠杆菌总数、含水率、灰分、pH、总氮、总磷、COD等指标及其组成的变化情况，并检测了臭气排放浓度。实验结果表明该泡沫封堵免水生态厕所各项技术指标均达到了绝对无臭与“三零”、“三化”的目标。
本发明所述的厕所通过排气筒向外界环境排放少量尾气，尾气中氨氮的含量不超过1.5ppm，未检出H2S，符合国家GB14554-1993《恶臭污染物排放标准》。微生物固定化菌剂在很长一段时间内可以保持自主菌很高的活性，检测中发现大肠杆菌总数不断下降，可见固定化菌剂对大肠杆菌有很强的抑制作用，达到了减量化、资源化、无害化。固定化微生物菌剂对粪尿有较好的降解能力。本发明运行时每半年投加一次固定化微生物菌剂，投加量为100g/次。经过处理后排放的水，符合国家生活杂用水水质标准CJ25.1-89的要求。
本发明无需添加额外的除臭剂，泡沫可有效地封堵粪便臭味，经三级处理最终得到达到排放标准的水和少量的CO2，水可循环用于粪便的冲洗。

Claims (9)

1.一种泡沫封堵微生物降解环保厕所，它包括安装在厕所入口处的红外感应装置（5）、便器（2），便器（2）与安装在其上方的发泡装置（1）相连通，其特征在于：所述便器（2）的杂物出口与安装在便器（2）下方的沉淀过滤装置（4）相连通，沉淀过滤装置（4）底部的一级排污口（6）处安装有输送泵，输送泵通过管道与生化反应箱（9）顶部的物料进口（7）相连通，生化反应箱（9）中安装有搅拌装置（8），生化反应箱（9）的箱底填充有微生物降解菌，生化反应箱（9）的顶壁设有通风口，通风口安装有通风装置（12），生化反应箱（9）的侧壁底部设有渣滓排放口（11），生化反应箱（9）的侧壁中部设有污水排放口（10），污水排放口（10）与膜生物反应器（13）相连接；沉淀过滤装置（4）、生化反应箱（9）、膜生物反应器（13）构成了三级粪便处理系统；所述红外感应装置（5）与控制器相连接，控制器与搅拌装置（8）、通风装置（12）相连接。
2.根据权利要求1所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述生化反应箱（9）底部填充的微生物降解菌按质量百分比计包括以下组份：粪肠球菌40%、枯草芽孢杆菌15%、假单胞菌30%、生孢食纤维菌15%。
3.根据权利要求2所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述微生物降解菌为固定化菌剂，其制备方法为：选用活性炭作为吸附剂、聚乙烯醇作为载体、硼酸作为交联剂，将培养至对数生长期的粪肠球菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、生孢食纤维菌组成的复合菌种种子液和粉末活性炭混合吸附5min，再加入18%的聚乙烯醇，其中菌种种子液、聚乙烯醇与活性炭的质量比为10：10:1，然后将混合液用滴管滴入饱和硼酸溶液，用NaCO3调制硼酸溶液的浓度pH值为7，交联48h后制备成固定化小球，得到微生物降解菌固定化菌剂，用蒸馏水将小球冲洗干净，置于4℃冰箱保存。
4.根据权利要求1或2或3所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述搅拌装置（8）包括转轴（15），转轴（15）上串联有数个盘片，每个盘片上安装有数个与盘片相垂直的翼片（14），转轴（15）由电机驱动。
5.根据权利要求4所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述发泡装置（1）包括气泵（17）、红外线传感器（16）、泡沫箱（19）、泡沫传输管（20）和拦截板（21），红外线传感器（16）安装在厕所墙壁，便器（2）的下方安装有拦截板（21），拦截板（21）的下方安装有泡沫箱（19），泡沫箱（19）中填充有发泡液（18），通过泡沫传输管（20）与便器（2）相连，泡沫箱（19）的一侧安装有气泵（17）。
6.根据权利要求5所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述生化反应箱（9）的底部安装有温控装置（3）。
7.根据权利要求6所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述通风装置（12）包括双向换气扇和排气管，换气扇正向转动时将生化反应箱（9）内的气体排向室外，换气扇反向转动时，为生化反应箱（9）提供室外新风。
8.根据权利要求7所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述厕所的墙壁上安装有温控装置（3）。
9.根据权利要求8所述的泡沫封堵微生物降解环保厕所，其特征在于：所述膜生物反应器（MBR）购自上海希沃环境科技有限公司，型号为MBR100-80。
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