CN108497982A - 一种以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所。本发明由粪尿收集坐便器、斜坡反应池、搅拌装置、排气装置等部分组成，该生态厕所以椰子壳屑为反应基质，在免水冲的条件下能够将粪便收集，并通过有氧微生物的发酵，转化为无臭味的水、CO2和有机肥。本发明解决了传统水冲式厕所存在的冲洗水量大、污水排放量大、污水处理成本高等问题，能够就地对粪便进行处理和物质回用，同时对常见农用废弃物椰子壳进行了良好利用，达到了节约水资源、减少环境污染和废弃物资源化的目的。

Description

一种以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所
技术领域
本发明属于废弃物循环利用领域，涉及一种以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所。
背景技术
在全球70多亿人中，有24亿人左右还未使用上卫生厕所，其中有约9.5亿人还在采用露天厕所。即使是卫生条件相对好的城市区域，也还有约20亿人的排泄物不处理或仅仅经过化粪池简单处理就排放到环境中。不卫生的如厕条件尤其是粪便、黑水、灰水、黄水的不安全排放导致全球每年约有一百五十万儿童感染疾病，直接经济损失每年高达2600亿美元。尽管我国厕所覆盖率已经由20年前的不到10%增加到今天的80%左右，但是厕所的整体卫生条件并不乐观。
与此同时，厕所冲洗所需的大量水资源对世界各国尤其是水资源紧缺的国家也造成了极大的压力，作为人均水资源短缺的国家之一，我国每年约有100亿m3自来水被用来冲刷家用马桶和公共厕所，相当于国内50座中型城市的年自来水用量，据相关统计数据显示，一座大型冲水公厕的平均年用水量可达五六万吨以上。并且更令人痛心的是，在我国很多城市里，一些冲水公厕无论有人使用与否都在定时冲水，这对于淡水资源极其匮乏的国家而言无疑是雪上加霜。
生态厕所的概念由联合国于2000年提出，核心是废水和卫生工程的闭环管理，强调物质、能量系统、污染物处理、废物资源化的闭路循环。2015年中国的“厕所革命”全面启动以来，厕所革命的内涵已经得到了很大扩展，部分生态厕所将黄、褐水分开收集从而达到节水减污、提高污水处理率、减少环境污染、有效循环利用营养物质的目的。但是大部分生态厕所仍旧以水冲式为粪便收集方式，起到资源化目的的生态厕所的生物质基也较为单一，大多以木屑、秸秆为主。
相比于传统的水冲式厕所，本发明所应用的以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，大大节约了水资源的消耗与利用，为水资源短缺并急需良好卫生系统的地区提供了很好的解决方案；收集的粪便和污水在有氧微生物的发酵作用下可以转化为无臭味的水、CO2和有机肥料，从而达到污水处理及物质回用的效果；此外，相比于木屑、动植物油脂等其他生物质基而言，椰子壳的来源更加广泛、分布更为集中，并且由于含有戊聚糖，使其在微生物的作用下更容易发酵。本发明开发的利用椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，具有良好的粪便处理效果，并在无需用水的情况下使农用废弃物椰子壳得到了有效利用，可广泛应用于水资源短缺的国家和地区。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统水冲式厕所冲洗水量大、污水排放量大、污水处理成本高等问题，提供一种以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所的设计方法。本发明以已有的生态厕所结构为设计基础，采用抽气装置进行粪便收集，并以常见农用废弃物椰子壳为生物质基，在斜坡反应池中对粪便进行发酵处理。与传统处理方法相比，本方法对于环境更为友好，在免水冲的条件下收集粪便同时能够就地对粪便进行处理和物质回用，对农用废弃物椰子壳也进行了良好利用，达到了节约水资源、减少环境污染和废弃物资源化的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，是利用抽气装置代替传统水冲式方式进行粪便收集，在斜坡反应池中添加椰子壳屑进行搅拌发酵，最终将粪便和椰子壳废物资源化，产出有机肥的设施设计，生态厕所流程如图1所示。
本发明提出的以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，由粪尿收集坐便器、斜坡反应池、搅拌装置和排气装置组成，其中：抽气装置位于粪尿收集坐便器内，抽气装置的出口端连接斜坡反应池的进口端，斜坡反应池底部设有搅拌装置，一侧设有风扇，搅拌装置连接小型电动机，斜坡反应池顶部设有排气装置，一侧设有进料口，抽气装置将粪便收集至斜坡反应池中，在小型电动机驱动叶片的条件下，将粪便和椰子壳屑充分混合，发酵过程产生的气体通过排气装置排出，斜坡反应池中产出的有机肥可作农用。
本发明中，粪尿收集坐便器底部设有传感器和抽气装置，使该装置能够在免水冲的条件下对粪便进行收集，相比于传统水冲式厕所，能够节约更多水资源，更为环境友好。
本发明中，斜坡反应池的进料口加入生物质基质，所述生物质基质为椰子壳屑，经测定，椰子壳屑的主要成分为木质素、纤维素及戊聚糖，质量比例为3:4:3，此外包含少量钾盐；相较于以往的木屑基生态厕所，包含戊聚糖和钾盐的椰子壳屑更容易与粪便进行混合发酵。
本发明中，生物质基质所用椰子壳屑来源于市场椰子壳废弃物，经机械粉碎后使用，粒径为1~2cm。
本发明中，实施例等实验所用生态厕所粪便来源于同济大学学生宿舍厕所。
本发明中，所用反应池为梯形式斜坡反应池，上底约长0.8m，下底约长0.6m，高约为1.0m，在搅拌装置的作用下，粪便和生物质基充分混合进行发酵处理。
本发明的有益效果在于：本发明解决了传统水冲式厕所存在的冲洗水量大、污水排放量大、污水处理成本高等问题，能够就地对粪便进行处理和物质回用，同时对常见农用废弃物椰子壳进行了良好利用，达到了节约水资源、减少环境污染和废弃物资源化的目的。
附图说明
图1为生态厕所流程图；
图2为生态厕所设计图；
图3为发酵33天过程中底物有机质含量变化图；
图4位发酵33天过程中底物碳氮比变化图；
图中标号：1为粪尿收集坐便器，2为抽气装置，3为斜坡反应池，4为搅拌装置，5为排气装置，6小型电动机，7为风扇。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
下列实施例中的所使用的粪便来源于同济大学学生宿舍，椰子壳屑来源于市场椰子壳废弃物，经粉碎后，粒径大小约为1~2cm。
实施例1
粪便及椰子壳屑混合底物中包含易降解、不易降解和不可降解有机质，生态厕所的降解过程就是利用微生物分解和转化原料中的可降解的有机质产生CO2、水和热量的过程。因此，有机质的减量化是发酵过程进行的直接指标，为考察以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所的效果，于1、5、9、13、17、21、25、29、33天取斜坡反应池中底物剩余物进行有机质含量测试，测试结果如图3所示。结果显示，有机质含量在33天周期内持续下降，最终稳定在35.1%左右，说明该椰子壳屑基生态厕所效果良好。
实施例2
堆肥碳氮比是评价堆肥度的重要化学指标。在堆肥过程中，微生物不断消耗碳水化合物因此呈现碳氮比下降的趋势，由于微生物体的碳氮比在16左右．理论上腐熟的堆肥最终应趋向于微生物菌体碳氮比即16左右。为考察以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所的的碳氮比变化，于1、5、9、13、17、21、25、29、33天取斜坡反应池中底物剩余物进行碳氮比测试，测试结果如图4所示，最终碳氮比在14.2%左右。
以上所述仅为本发明的最佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，均为本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，由粪尿收集坐便器、斜坡反应池、搅拌装置和排气装置组成，其特征在于：抽气装置位于粪尿收集坐便器内，抽气装置的出口端连接斜坡反应池的进口端，斜坡反应池底部设有搅拌装置，一侧设有风扇，搅拌装置连接小型电动机，斜坡反应池顶部庙有排气装置，一侧设有进料口，抽气装置将粪便收集至斜坡反应池中，在小型电动机驱动叶片的条件下，将粪便和椰子壳屑充分混合，发酵过程产生的气体通过排气装置排出，斜坡反应池中产出的有机肥可作农用。
2.根据权利要求1所述的以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，其特征在于粪尿收集坐便器底部设有传感器和抽气装置，使该装置在免水冲的条件下对粪便进行收集。
3.根据权利要求1所述的以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，其特征在于斜坡反应池的进料口加入生物质基质，所述生物质基质为椰子壳屑，经测定，椰子壳屑的主要成分为木质素、纤维素及戊聚糖，质量比例为3:4:3，此外包含少量钾盐。
4.根据权利要求1所述的以椰子壳屑为生物质基免水冲生态厕所，其特征在于生物质基质所用椰子壳屑来源于市场椰子壳废弃物，经机械粉碎后使用，粒径为1~2cm。
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