CN108752066B - 一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备及工艺，所述设备包括厕所主体和附属设施；所述厕所主体和附属设施配合使用，厕所主体用于将粪尿分离，对粪污有氧发酵蒸发，粪便固态化，尿液浓缩化；所述附属设施主要用于发酵后二次巴士灭菌，生产可循环利用高浓度肥料。本发明采用双桶设计，解决了北方高寒地区冬季上冻、不能有效发酵问题，缩短了发酵周期，增长了马桶使用周期；无污水、有效解决了蚊蝇滋生、杀灭有害菌和寄生虫问题，生产可循环利用高浓度肥料，产品美观、使用方便，更换清理操作简便。

Description

一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备及工艺

技术领域

本发明属于卫生设备和环保设备技术领域，具体涉及一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备及工艺。

背景技术

目前国内厕所大致分为两类：一是水冲厕所；二是非水冲厕所。用户在使用水冲厕所时在冲水的一瞬间，将粪污进行转移，同时将粪污体积和污染范围扩大了数百倍。水冲厕所一方面使缺水的城市供水更紧张，另一方面人们又要投入大量资金建设污水收集与处理系统，而且受制于污水处理能力，大量污水直接排入江河湖海，造成水污染。大力发展生态型非水冲厕所成为必然；非水冲厕所包括堆肥方式、泡沫方式、运用风力冲粪污、塑料打包等形式。堆肥厕所可直接降解人体排泄物，一般需要垫料将排出的粪便进行覆盖，通过微生物的作用而降解、发酵，不需铺设公共给水和排污管道。

现有技术中存在下列缺点：

(1)发酵周期长。一是使用期间，尤其是北方严寒地区桶内形成冷冻层无法发酵；二是桶及粪污取出后在常温条件下2个月左右时间才能完成发酵，而且需要人工或机械翻粪。

(2)桶内通透气性差、滤水性差、除湿效果不好。现有旱厕产品，尤其是堆肥马桶，随着使用时间延长，粪污在桶内体积不断增大，其只能达到对裸露在外面的粪污利用空气微小循环进行简单除湿，不利于粪污充分发酵和固态化处理。

(3)现有产品箱体结构大，需要多步台阶，使用者不方便。

(4)尿液排到外箱体或存在尿液过多存储难，需频繁清理尿液储存器。

(5)现有堆肥法使用辅助发酵垫料过多造成固体量大，发酵后粪便的肥力下降，且不易处理。

(6)器具设计复杂成本高，不方便农民使用操作、易损。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备及工艺，采用双桶设计，解决了北方高寒地区冬季上冻、不能有效发酵问题，缩短了发酵周期，增长了马桶使用周期；无污水、有效解决了蚊蝇滋生、杀灭有害菌和寄生虫问题，生产可循环利用高浓度肥料，产品美观、使用方便，更换清理操作简便。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备，包括厕所主体和附属设施；：所述厕所主体和附属设施配合使用，厕所主体用于将粪尿分离，对粪污有氧发酵蒸发，粪便固态化，尿液浓缩化；所述附属设施主要用于发酵后二次巴士灭菌，生产可循环利用高浓度肥料。

进一步地，所述厕所主体包括马桶外桶、内桶、外桶桶盖、马桶坐垫及垫盖、两桶之间上端粪尿分离器、两桶之间下端支撑垫、进风装置、包括风轮的排风装置、清理清洗排水阀、外桶可移动双轮装置；所述马桶采用内外双桶结构，包括外桶、内桶、外桶桶盖、马桶坐便垫和垫盖；内桶置于外桶之内，外桶桶盖位于外桶的上方并封闭，内桶底部和桶壁为筛网结构，内外桶之间间隙隔温(寒)设施，用于解决冬季继续发酵问题；内桶在风力作用下桶内粪污与氧气充分接触进行有效发酵，内外桶之间整体夹层在排风系统作用下的大循环有效排湿蒸发，使粪污固态高浓度化；内桶是粪便主发酵箱，使用时底部铺洒一层有活化菌种的垫料，用于启动排泄内桶中粪污的发酵处理；所述粪尿分离器包括两个可分可合部件组成向下形成弧状体的器具，使用时在排放大便情况下，将分离器打开，粪污直接落入内桶；小便情况下直接排放在分离器内，将尿液排在内桶外，通过外桶前槽流入底部夹层。

优选地，所述附属设施包括外箱体、活化菌种箱和高压喷壶；所述外箱体位于整体厕所外面，用于将装有粪污的内桶取出，放置外箱体内通过巴氏灭菌法进行处理，经二次处理后粪污转化为高浓度肥料直接还田；所述活化菌种箱独立于内外桶，里面放置有菌种的活化垫料，用于内桶的底料，使用时要留有三分之一至三分之二的垫料，保留活化菌种，用新垫料将活化菌种箱填满，定量喷水搅拌；所述高压喷壶用于定期或不定期清洗粪尿分离器，同时用于活化菌种箱添加新料时喷水。

进一步地，所述外箱体包括巴氏灭菌箱和生活垃圾处理箱，所述巴氏灭菌箱用于进行二次巴氏灭菌处理；所述生活垃圾处理箱用于将可降解生活垃圾进行无害化发酵处理，经处理后作为肥料使用。

一种应用所述粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备进行粪污整体处理的工艺，包括以下步骤：

步骤一，生产活化垫料；

步骤二，粪尿分离采集和循环有氧固态发酵；

步骤三，粪污巴氏灭菌处理；

步骤四，可降解生活垃圾处理。

优选地，步骤一的具体过程如下：

(1)将带有菌种的垫料置于活化菌种箱中；

(2)将活化菌种箱填满垫料，垫料可以为农作物秸秆、土壤、干草、稻壳等，其粉碎粒度为0.5-1cm；

(3)用高压喷壶喷水，使得垫料含水量为60-80％；

(4)搅拌，反复震荡5次以上，倒置使用；

(5)发酵48小时后可以使用。

进一步地，步骤一中的活化菌种箱为上下开口的长方箱体。

优选地，步骤二的具体过程如下：粪尿分离器位于内桶上、外桶内、坐便圈下，粪尿分离器通过支撑杆固定在外桶内壁上，用于将粪便和尿液分离；巴士灭菌消毒设备独立于马桶，位于马桶外；在使用时，将活化垫料用计量杯定量取出预先放置于内桶；小便时粪尿分离器为闭合状态，小便直接流入外桶，利用空气循环系统进行蒸发，从而降低尿液量；大便时操作手柄将粪尿分离器分开，大便直接进入内桶，粪便中的水分通过内桶筛网进入外桶，大便在空气循环作用下进行有氧固态发酵，利用活化垫料迅速启动发酵；利用固态发酵产生的温度对有害菌和寄生虫进行初步杀灭；活化垫料依据使用情况不定期补充；蒸干浓缩的尿液为高浓度氮肥。

优选地，步骤三的具体过程如下：待内桶粪污装满后，取出置于太阳能巴氏灭菌箱进行巴氏灭菌；确保发酵粪便在巴氏灭菌箱中保持2个晴天以上，最高气温低于15摄氏度不能使用；就可以完成对发酵粪便的二次灭菌，灭菌后的粪便为高浓度肥料。

优选地，步骤四的具体过程如下：将可降解生活垃圾放入生活垃圾处理箱中进行有氧循环固态发酵，用活化垫料作为启动发酵的起始物；活化垫料在可降解生活垃圾处理设备满前无需再次添加；生活垃圾有氧固态发酵箱满后，取出置于太阳能巴氏灭菌箱中进行巴氏灭菌；确保发酵生活垃圾在巴氏灭菌箱中保持2个晴天以上，最高气温低于15摄氏度不能使用；就可以完成对可降解生活垃圾的二次灭菌，灭菌后的生活垃圾可以作为肥料使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用双桶设计，解决了北方高寒地区冬季上冻、不能有效发酵问题，缩短了发酵周期，增长了马桶使用周期。

(2)设置有粪尿分离器，将粪尿分别收集处理，提高了粪和尿处理后的肥力，经处理后的粪便和尿液均为高浓度肥料；同时粪尿分离器也起到遮挡大便作用，提高使用者的视觉感受。

(3)采用独有活性菌种进行快速发酵、迅速杀死粪便中的有害菌和寄生虫卵，也利于生成高浓度肥料。

(4)设置桶内空气循环系统，通过设置进风口和排风口，将桶内形成一个空气大循环系统，尽可能将桶内固体和液体进行蒸干，促进桶内大便固态化和尿液高浓缩化。

(5)内桶底部和侧壁为筛网结构，提高了内桶粪污透气性和滤水性，提高了粪污除湿效果和固态化处理结果。

(6)设置有巴士灭菌箱，将马桶内桶连同粪污整体取出，放置巴士灭菌箱内进行二次处理，经二次处理后粪污转化为高浓度肥料直接还田；巴氏灭菌可以缩短粪污处理时间、增加粪便作为肥料的安全性。

(7)设置有生活垃圾处理箱，将可降解生活垃圾在独有菌种的作用下进行无害化发酵处理，发酵处理后可作为肥料使用。

附图说明

图1是本发明所提供的一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备中厕所主体的侧视图。

图2是本发明所提供的一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备中厕所主体的俯视图。

图3是巴氏灭菌箱的侧视图。

图4是巴氏灭菌箱的俯视图。

附图标记说明：1、外桶；2、内桶；3、外桶桶盖；4、马桶坐垫及垫盖；5、支撑垫；6、进风装置；7、排风装置；8、排水阀；9、可移动双轮。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1和图2所示，本发明公开了一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备，包括厕所主体和附属设施；所述厕所主体和附属设施配合使用，厕所主体用于将粪尿分离，对粪污有氧发酵蒸发，粪便固态化，尿液浓缩化；所述附属设施主要用于发酵后二次巴士灭菌，生产可循环利用高浓度肥料。

具体地，所述厕所主体包括马桶外桶1、内桶2、外桶桶盖3、马桶坐垫及垫盖4、两桶之间上端粪尿分离器、两桶之间下端支撑垫5、进风装置6、包括风轮的排风装置7、清理清洗排水阀8、外桶可移动双轮装置9；所述马桶采用内外双桶结构，包括外桶1、内桶2、外桶桶盖3、马桶坐便垫和垫盖4；内桶2置于外桶1之内，外桶桶盖3位于外桶1的上方并封闭，内桶2底部和桶壁为筛网结构，内外桶之间间隙隔温(寒)设施，用于解决冬季继续发酵问题；内桶2在风力作用下桶内粪污与氧气充分接触进行有效发酵，内外桶之间整体夹层在排风系统作用下的大循环有效排湿蒸发，使粪污固态高浓度化；内桶2是粪便主发酵箱，使用时底部铺洒一层有活化菌种的垫料，用于启动排泄内桶中粪污的发酵处理；所述粪尿分离器包括两个可分可合部件组成向下形成弧状体的器具，使用时在排放大便情况下，将分离器打开，粪污直接落入内桶；小便情况下直接排放在分离器内，将尿液排在内桶外，通过外桶前槽流入底部夹层。

具体地，所述附属设施包括外箱体、活化菌种箱和高压喷壶；所述外箱体位于整体厕所外面，用于将装有粪污的内桶取出，放置外箱体内通过巴氏灭菌法进行处理，经二次处理后粪污转化为高浓度肥料直接还田；所述活化菌种箱独立于内外桶，里面放置有菌种的活化垫料，用于内桶的底料，使用时要留有三分之一至三分之二的垫料，保留活化菌种，用新垫料将活化菌种箱填满，定量喷水搅拌；所述高压喷壶用于定期或不定期清洗粪尿分离器，同时用于活化菌种箱添加新料时喷水。

具体地，如图3和图4所示，所述外箱体包括巴氏灭菌箱和生活垃圾处理箱，所述巴氏灭菌箱用于进行二次巴氏灭菌处理；所述生活垃圾处理箱用于将可降解生活垃圾进行无害化发酵处理，发酵处理后作为肥料使用。

实施例

厕所主体相关结构构件包括：(1)粪尿分离器。是由两个可分可合部件组成向下形成弧状体的器具，其分合是无电机械实现，相关部件由弹簧、滑道及固定、正负极磁铁等。使用时在排放大便情况下，将分离器打开，小便情况下男女均直接排放在分离器内。作用是将尿液排在内桶外，通过外桶前槽流入底部夹层；(2)内桶支撑垫。是指由上下左右均为“中”型的塑料件，其宽度约2厘米，高度约为5-7厘米，上下面均有多个U型槽，清理时将支撑垫取出。作用：一是内桶的承重；二是由它形成的上下夹层为尿液存储器，U型口提供了通风和尿液流动；(3)内桶装卸孔及手钩。在距离内桶上沿3-5厘米处左右两边对称各打2个装卸孔，为厕所使用者提供2个手钩。作用：更换内桶；(4)进排风装置。设计有进风口和排风口，进风口设有过滤网，排风口处连接排风管道，管道上端连接风轮，该风轮为无动力风轮，只要在微风条件下即可工作。作用：进风口用于降低空气中的杂物进入箱体并提高箱体密闭度；排风口用于保证空气单向流出。(5)尿液排放装置。尿液排放装置是位于外桶的排水孔外部的排放阀，用于将内外桶夹层之间的液体排出以及清洗。(6)外桶可移动双轮装置。外桶箱体底部设有可移动双轮装置，该轮为静音轮包括带刹车与无刹车两种实习轮，根据需求模块化安装。

附属设施相关构件包括：(1)外箱体。位于整体厕所外面，包括两个部分，其中一部分是将马桶内桶连同粪污整体取出，放置外箱体内进行二次处理——巴士灭菌，经二次处理后粪污转化为高浓度肥料直接还田；另外一个部分是生活垃圾处理箱，将可降解生活垃圾在独有菌种的作用下进行无害化发酵处理，经处理后可作为肥料使用。(2)活化菌种箱。独立于内外桶，里面放置有活化菌种，每隔几天从中取出一定的活化垫料撒到主发酵桶内用以提高发酵速度。活化菌种箱的主要目的是培养细菌和活化垫料。(3)高压喷壶。用于定期或不定期清洗粪尿分离器，同时用于活化菌种箱添加新料时喷水。

粪污处理工艺流程如下：

第一步，活化垫料的生产。(1)将带有菌种的垫料置于活化菌种箱中；(2)将活化菌种箱填满垫料，垫料可以为农作物秸秆、土壤、干草、稻壳等，其粉碎粒度为0.5-1cm；(3)用高压喷壶喷水，使得垫料含水量为60-80％；(4)搅拌，反复震荡5次以上，倒置使用；(5)发酵48小时后可以使用。这里活化菌种箱为上下开口的长方箱体。

第二步，粪尿分离采集和循环有氧固态发酵。将活化垫料用计量杯定量取出预先放置于内桶。小便时粪尿分离器为闭合状态，小便直接流入外桶，利用空气循环系统进行蒸发，从而降低尿液量。大便时操作手柄将粪尿分离器分开，大便直接进入内桶，粪便中的水分通过内桶筛网进入外桶，大便在空气循环作用下进行有氧固态发酵，利用活化垫料迅速启动发酵。利用固态发酵产生的温度对有害菌和寄生虫进行初步杀灭。活化垫料依据使用情况不定期补充。蒸干浓缩的尿液为高浓度氮肥。

第三步，粪污的巴氏灭菌。待内桶粪污装满后，取出置于太阳能巴氏灭菌箱中进行巴氏灭菌至少两个晴天以上(最高气温低于15摄氏度不能使用)，确保发酵粪便在巴氏灭菌箱中保持2个晴天以上。就可以完成对发酵粪便的二次灭菌。灭菌后的粪便为高浓度肥料。

第四步，可降解生活垃圾发酵处理。可降解生活垃圾放入到一种可分别处理生活垃圾和粪污的巴士灭菌箱中进行有氧循环固态发酵，用活化垫料作为启动发酵的起始物。活化垫料在可降解生活垃圾处理设备满前无需再次添加。

第五步，发酵后可降解生活垃圾巴氏灭菌。生活垃圾有氧固态发酵箱满后，取出置于太阳能巴氏灭菌箱中进行巴氏灭菌至少两个晴天以上(最高气温低于15摄氏度不能使用)，确保发酵生活垃圾在巴氏灭菌箱中保持2个晴天以上。就可以完成对发酵粪便的二次灭菌。灭菌后的生活垃圾可以作为肥料使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备，包括厕所主体和附属设施，其特征在于：所述厕所主体和附属设施配合使用，厕所主体用于将粪尿分离，对粪污有氧发酵蒸发，粪便固态化，尿液浓缩化；所述附属设施主要用于发酵后二次巴氏灭菌，生产可循环利用高浓度肥料；所述厕所主体包括马桶外桶、内桶、外桶桶盖、马桶坐垫及垫盖、两桶之间上端粪尿分离器、两桶之间下端支撑垫、进风装置、包括风轮的排风装置、清理清洗排水阀、外桶可移动双轮装置；所述马桶采用内外双桶结构，包括外桶、内桶、外桶桶盖、马桶坐便垫和垫盖；内桶置于外桶之内，外桶桶盖位于外桶的上方并封闭，内桶底部和桶壁为筛网结构，内外桶之间间隙隔温寒设施，用于解决冬季继续发酵问题；内桶在风力作用下桶内粪污与氧气充分接触进行有效发酵，内外桶之间整体夹层在排风系统作用下的大循环有效排湿蒸发，使粪污固态高浓度化；内桶是粪便主发酵箱，使用时底部铺洒一层有活化菌种的垫料，用于启动排泄内桶中粪污的发酵处理；所述粪尿分离器包括两个可分可合部件组成向下形成弧状体的器具，使用时在排放大便情况下，将分离器打开，粪污直接落入内桶；小便情况下直接排放在分离器内，将尿液排在内桶外，通过外桶前槽流入底部夹层。

2.根据权利要求1所述的一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备，其特征在于：所述附属设施包括外箱体、活化菌种箱和高压喷壶；所述外箱体位于整体厕所外面，用于将装有粪污的内桶取出，放置外箱体内通过巴氏灭菌法进行处理，经二次处理后粪污转化为高浓度肥料直接还田；所述活化菌种箱独立于内外桶，里面放置有活化菌种的垫料，用于内桶的底料，使用时要留有三分之一至三分之二的活化垫料，保留活化菌种，用新垫料将活化菌种箱填满，定量喷水搅拌；所述高压喷壶用于定期或不定期清洗粪尿分离器，同时用于活化菌种箱添加新料时喷水。

3.根据权利要求2所述的一种粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备，其特征在于：所述外箱体包括巴氏灭菌箱和生活垃圾处理箱，所述巴氏灭菌箱用于进行二次巴氏灭菌处理；所述生活垃圾处理箱用于将可降解生活垃圾进行无害化发酵处理，发酵处理后作为肥料使用。

4.一种应用权利要求1至3中任一项所述的粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备进行粪污整体处理的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，生产活化垫料；

步骤二，粪尿分离采集和循环有氧固态发酵；

步骤三，粪污巴氏灭菌处理；

步骤四，可降解生活垃圾处理。

5.根据权利要求4所述的一种应用所述粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备进行粪污整体处理的工艺，其特征在于：步骤一的具体过程如下：

(1)将带有菌种的垫料置于活化菌种箱中；

(2)将活化菌种箱填满垫料，垫料为农作物秸秆、土壤、干草，秸秆和土壤的粉碎粒度为0.5-1cm；

(3)用高压喷壶喷水，使得垫料含水量为60-80％；

(4)搅拌，反复震荡5次以上，倒置使用；

(5)发酵48小时后使用。

6.根据权利要求5所述的一种应用所述粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备进行粪污整体处理的工艺，其特征在于：步骤一中的活化菌种箱为上下开口的长方箱体。

7.根据权利要求4所述的一种应用所述粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备进行粪污整体处理的工艺，其特征在于：步骤二的具体过程如下：粪尿分离器位于内桶上、外桶内、坐便圈下，粪尿分离器通过支撑杆固定在外桶内壁上，用于将粪便和尿液分离；巴氏灭菌消毒设备独立于马桶，位于马桶外；在使用时，将活化垫料用计量杯定量取出预先放置于内桶；小便时粪尿分离器为闭合状态，小便直接流入外桶，利用空气循环系统进行蒸发，从而降低尿液量；大便时操作手柄将粪尿分离器分开，大便直接进入内桶，粪便中的水分通过内桶筛网进入外桶，大便在空气循环作用下进行有氧固态发酵，利用活化垫料迅速启动发酵；利用固态发酵产生的温度对有害菌和寄生虫进行初步杀灭；活化垫料依据使用情况不定期补充；蒸干浓缩的尿液为高浓度氮肥。

8.根据权利要求4所述的一种应用所述粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备进行粪污整体处理的工艺，其特征在于：步骤三的具体过程如下：待内桶粪污装满后，取出置于太阳能巴氏灭菌箱进行巴氏灭菌；确保发酵粪便在巴氏灭菌箱中保持2个晴天以上，最高气温低于15摄氏度不能使用；完成对发酵粪便的二次灭菌，灭菌后的粪便为高浓度复合肥。

9.根据权利要求4所述的一种应用所述粪污采集、发酵、发酵后巴氏灭菌的整体设备进行粪污整体处理的工艺，其特征在于：步骤四的具体过程如下：将可降解生活垃圾放入生活垃圾处理箱中进行有氧循环固态发酵，用活化垫料作为启动发酵的起始物；活化垫料在可降解生活垃圾处理设备满前无需再次添加；生活垃圾有氧固态发酵箱满后，取出置于太阳能巴氏灭菌箱中进行巴氏灭菌；确保发酵生活垃圾在巴氏灭菌箱中保持2个晴天以上，最高气温低于15摄氏度不能使用；完成对可降解生活垃圾的二次灭菌，灭菌后的生活垃圾作为复合肥使用。