CN108756302A - 一种排放达标的太阳能生态厕所 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种排放达标的太阳能生态厕所，主要由蹲便器，粪便收集箱，外层配置有夹层加热室的发酵设备，真空设备，气水净化罐，真空调节阀，水分测试仪，温度探测仪，电加热器，水泵，风机，气体调节阀，消毒液箱，溶剂泵，气水分离罐，太阳能电池板，粪便净化达标处理房，厕屋，太阳能光伏发电装置，太阳能集热器吸热板组成；其目的是利用太阳能对厕所尿液、大便就地处理后的气、水现场达标排放，粪便变成有机肥料产品。

Description

一种排放达标的太阳能生态厕所

技术领域

本发明涉及一种排放达标的太阳能生态厕所，属于环保设备领域；

背景技术

随着绿色能源技术的不断发展，太阳能越来越受到人们的重视，将太阳能用于厕所的减量化、无害化和资源化处理，降低厕所管理的综合成本，维护厕所的生态环境与环保处理是时代发展的需求，有着重大的现实意义；目前，城乡厕所主要由移动式厕所和传统的固定式厕所，排便方式有水冲式厕所，有节水的真空吸附式厕所，有塑料袋打包式厕所，有节水泡沫封堵式厕所，也有添加微生物分解粪便的生态式厕所等；在CN107692915A《一种太阳能堆肥式厕所》中，尿液的液体排泄物流入到低于地面的中水桶(8)内，成为高效液态有机肥料，液体排泄物没有达标处理，需要转移到其它地方作为肥料处理，不能在现场达标排放，增加了厕所经营的综合成本；在CN107419783A《基于污水循环再利用系统的可移动生态厕所》的【0018】中，先进行一级处理的固液分离，“液体进入下集尿箱5中，固体进入集便箱3中”，并进行破碎的二级处理；对尿液箱5中的尿液进行传统的污水处理厌氧、好氧，过滤等方法处理尿液，而固体粪便未进行无害化处理，不能就地达标排放，由管理员通知工人去处理垃圾；

现有公开的厕所缺陷是不能对厕所收集的尿液等粪污进行就地达标处理和现场排放，需要运输或流到另一地点进行环保性处理，增加了厕所处理的综合成本；特别地，在没有电源连接的环境下使用厕所时不能对散发出臭味的厕所进行无害化的现场处理，通过搜索和查阅国内外大量的报导、杂志、书刊、光盘、专利文献，市场广告……等资料，国内国外还没有发现“一种排放达标的太阳能生态厕所”的相关报导；

发明内容

为克服现有上述厕所的缺陷，本发明提供一种利用太阳能的热量去对厕所内的粪污进行物理或/和生化的无害化、减量化和资源化处理，使处理后的气、水现场达标排放，粪便转化成有机肥料产品的一种排放达标的太阳能生态厕所，以适应和满足我国城镇化建设快速发展中的城乡居民社区、旅游风景区、海上采油平台、舰艇、船只、建筑施工地、码头、机场、寺庙、公园、车站、农村集市、演出场所、会展中心、学校、部队野营拉练、人聚的广场对生态环保型厕所日益增长的需求；

一种排放达标的太阳能生态厕所，主要由厕所蹲便器，粪便收集箱，外层配置有夹层加热室的发酵设备，真空设备，气水净化罐，控制阀门一，真空调节阀，控制阀门二，水分测试仪，温度探测仪，电加热器，水泵，风机，气体调节阀，消毒液箱，溶剂泵，阀门二，气体输送管，阀门一，气水分离罐，太阳能电池板，粪便净化达标处理房，厕屋，太阳能光伏发电装置，太阳能集热器吸热板组成；

将太阳能电池板配置在厕屋顶部或是配置在粪便净化达标处理房顶部或侧面，将由控制器，逆变器和蓄电池组合的太阳能光伏发电装置布置在粪便净化处理室内，进行太阳能发电驱动本发明的电器设备运行；利用常规的水冲便、真空负压吸附或泡沫封阻等方式将厕所蹲便器内的尿液、粪便排入粪便收集箱内，所述的粪便收集箱的粪便出口经过控制阀门一后，连接到发酵设备上部的粪便进口管；所述的发酵设备属于常规的带有搅拌器的密闭发酵装置，发酵设备外壳配置夹层加热室，夹层加热室内配置电加热器，电加热器的电源线与电控箱连接，夹层加热器设有液体介质出口管并经循环水泵后与太阳能集热器的液体介质进口管连接相通，太阳能集热器的液体介质出口与夹层加热室的液体介质进口用液体介质回流管连接相通；利用循环的溶剂泵将夹层加热器内的液体介质(如水或有机溶剂)输送到太阳能集热器内吸收热太阳能辐射能，将液体介质升温加热，然后受热升温后的液体介质循环的返回到夹层加热室，给发酵设备内的发酵物料间接加热，或在太阳光照射弱的情况下，也可以用电加热器给夹层加热室内的液体介质加热升温，以提高发酵所需的温度加速发酵或是加热蒸发除去发酵物料中过量的水分，发酵设备内部设有水分测试仪，发酵设备内的发酵物料水分含量可以取样目测或是利用水分测试仪监控；发酵设备内部插有温度探测仪，对发酵设备内的温度变化进行检测，发酵设备下部侧面设有发酵产物肥料产品的出料门和发酵所需的空气进口管，空气进口管上设有输气管并联通气体调节阀去控制空气的进入流量；发酵设备顶部设有添加发酵菌剂和发酵辅料的可密封加料盖；发酵设备顶部设有真空口并与真空调节阀进气口联通，该真空调节阀的出气口与真空设备的吸气口连接相通，打开真空调节阀和控制阀门一后发酵设备内产生的负压将粪便收集箱内的粪便吸入发酵设备中；发酵设备上部设有出气管，管口上设有气体输送管并经控制阀门二后，连接到风机的进气口，风机的出气口与常规的气水净化罐上部的进料口之间用管道连通，该气水净化罐底部配置筛网隔板，筛网隔板上放置固体吸附材料，固体吸附材料能有效的吸附除去气体和水中的杂质，气水净化罐下部设有出料管，管口上设有气水输送管连接到气水分离罐上部进口，该气水分离罐的上部设有气体出口管使净化达标后的气体排到大气中，气水分离罐上部还设有消毒液进口管，管口经阀门一与消毒液箱出料口联通，气水分离罐下部侧面设有达标水的排水管，管口与排水阀门二进口连接，排水阀门二出口管道伸到厕所外面，将达标水排入环境；气水分离罐下部侧面还设有一管口与水泵进口连接，水泵的出口经过排水管与蹲便器的冲便进水口、与泡沫封堵的配液箱进水口或是与厕所洗手盆的进水口连接相通，将从尿液、粪便中提取的无菌达标水进行节水的反复使用；

蹲便器和粪便收集箱布置在厕屋内；带夹层加热室和电加热器的发酵设备，真空设备，气水净化罐，控制阀门一，控制阀门二，水泵，风机，气体调节阀，循环水泵，消毒液箱，阀门二，气体输送管，阀门一，气水分离罐，循环水泵，由控制器，逆变器和蓄电池组合的太阳能光伏发电装置都布置在粪便净化达标处理房内，太阳能电池板和太阳能集热器吸热板配置在厕屋顶部或/和粪便净化达标处理房的顶部和侧面；

本发明中，驱动发酵设备内的搅拌器、夹层加热室内的电加热器，真空设备，风机，水泵，循环水泵和电器(如灯、供暖热风、电风扇)工作的电力，可以是外接电源，或用发电机发电，或是利用太阳能光伏发电的电源；

本发明中，所述的阀门、电加热器、搅拌器、水泵、循环水泵、风机、水分测试仪、温度探测仪、真空设备的电机可以手动操作，也可以与公知的PLC系统智能控制柜连接后分别的自动启动；

本发明所述的有益效果是：

1.采用太阳能发电给厕所的电力设备和电器元件供电，确保了本发明的厕所在无外接电源供应环境下能够正常的使用；

2.借助于太阳能给发酵设备加热，极大的降低了厕所粪污无害化处理的综合成本；

2.小大便不需固液分离，减化了流程，操作时间和设备占地空间；

3.尿液和粪便中水转变成蒸馏水，蒸馏水再经过进一步的净化吸附和消毒处理后达到无菌的国标《GB18918-2017》标准或“中水”标准，可以返回用作厕所蹲便器的冲洗水，泡沫封堵的配液水，洗手盆的用水，以及用于给厕所四周的草坪浇花用水，大量的尿液变成了达标水再次利用，节约了水资源；

4.快速加热蒸发除去水分，使发酵物料水分降到50-60％最佳发酵参数，极大的加速了粪便发酵速度，提高了厕所粪污的单位处理量和经济效益；客服了现有同类技术厕所尿液、粪便采用先固液分离，再分别进行厌氧或/和好氧净化处理的工艺流程复杂，处理时间长，成本高，效益低的弱点；特别地，客服了现有公开的厕所进行固液分离，厌氧或/和好氧处理设备的占地空间大，无法布置在空间狭窄的厕所蹲位下方进行无害化达标处理的缺陷；

5.厕所蹲便器排入到粪便收集箱的小便、大便全部转化成了有机肥料产品和无菌的达标水，现场就地排放；克服了现有公知的水冲厕所、真空厕所、泡沫封堵厕所、免水冲打包厕所、添加微生物菌种分解的生态厕所都需要将蹲便器下方的粪便收集箱内的粪污用吸粪车运输到城镇郊外的污水处理厂进行无害化处理，极大地增加了厕所经营的运输成本、收集成本和净化处理成本；这，是本发明主要特征之一；

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

在图1中：1-厕所蹲便器，2-粪便收集箱，3-发酵设备，4-夹层加热室，5-真空设备，6-气水净化罐，7-出料门，8-气体出口管，9-控制阀门一，10-真空口，11-真空调节阀，12-可密封加料盖，13-出气管，14-控制阀门二，15-搅拌器，16-水分测试仪，17-粪便出口管，18-水泵，19-粪便进口管，20-风机，21-气体调节阀，22-消毒液箱，23-阀门二，24-气体输送管，25-阀门一，26-气水分离罐，27-太阳能电池板，28-粪便净化达标处理房，29-厕所，30-温度探测仪，31由控制器，逆变器和蓄电池组合的太阳能光伏发电装置，32-太阳能集热器吸热板，33-循环溶剂泵，34-电加热器，35-液体介质回流管；

具体实施方式

下面结合附图1和实施例进一步描述本发明，但不受其限制：

一种排放达标的太阳能生态厕所，主要由蹲便器(1)，粪便收集箱(2)，带有夹层加热室(4)和电加热器(34)的发酵设备(3)，真空设备(5)，气水净化罐(6)，控制阀门一(9)，真空调节阀(11)，控制阀门二(14)，水分测试仪(16)，温度探测仪(30)，水泵(18)，风机(20)，气体调节阀(21)，消毒液箱(22)，阀门二(23)，气体输送管(24)，阀门一(25)，介质回流管(35)，气水分离罐(26)，太阳能电池板(27)，粪便净化达标处理房(28)，厕屋(29)，太阳能光伏发电装置(31)，太阳能集热器吸热板(32)和溶剂泵(33)组成；

将太阳能电池板(27)配置在厕屋(29)顶部或是配置在粪便净化达标处理房(29)顶部或侧面，将由控制器，逆变器和蓄电池组合的太阳能光伏发电装置(31)布置在粪便净化处理室(28)内，蹲便器(1)下方的粪便收集箱(2)的粪便出口管(17)经过控制阀门一(9)后，连接到发酵设备(3)上部的粪便进口管(19)；发酵设备(3)属于常规的带有搅拌器(15)的密闭发酵装置，发酵设备(3)外壳配置夹层加热室(4)，夹层加热室(4)内配置电加热器(34)液体介质，电加热器(34)的电源线与电控箱连接，夹层加热器(4)设有液体介质出口管并经循环的溶剂泵(33)后与太阳能集热器(32)的液体介质进口管连接相通，太阳能集热器(32)的液体介质出口管与夹层加热室(4)的液体介质进口用液体介质回流管(35)连接相通；发酵设备(3)内部设有水分测试仪(16)，发酵设备(3)内部插有温度探测仪(30)，发酵设备(3)下部侧面设有发酵产物肥料产品的出料门(7)和发酵所需的空气进口管，空气进口管上设有输气管并联通气体调节阀(21)，发酵设备(3)顶部设有添加发酵菌剂和发酵辅料的可密封加料盖(12)；发酵设备(3)顶部设有真空口(10)并与真空调节阀(11)进气口联通，该真空调节阀(11)的出气口与真空设备(5)的吸气口连接相通，发酵设备(3)上部设有出气管(13)，管口上设有气体输送管(24)并经控制阀门二(14)后，连接到风机(20)的进气口，风机(20)的出气口与常规的气水净化罐(6)上部的进料口之间用管道连通，气水净化罐(6)下部设有出料管，管口上设有气水输送管连接到气水分离罐(26)上部进口，该气水分离罐(26)的上部设有气体出口管(8)，气水分离罐(26)上部还设有消毒液进口管，管口经阀门一(25)与消毒液箱(22)出料口联通，气水分离罐(26)下部侧面设有达标水的排水管，管口与排水阀门二(23)进口连接，排水阀门二(23)出口管道伸到厕所外面，气水分离罐(26)下部侧面还设有一管口与水泵(18)进口连接，水泵(18)的出口经过排水管(21与蹲便器(1)的冲便进水口、与泡沫封堵的配液箱进水口或是与厕所洗手盆的进水口连接相通；

蹲便器(1)和粪便收集箱(2)布置在厕屋(29)内；带夹层加热室(4)和电加热器(34)的发酵设备(3)，真空设备(5)，气水净化罐(6)，控制阀门一(9)，控制阀门二(14)，水泵(23)，风机(20)，气体调节阀(21)，溶剂泵(33)，消毒液箱(22)，阀门二(23)，气体输送管(24)，阀门一(25)，气水分离罐(26)，由控制器，逆变器和蓄电池组合的太阳能光伏发电装置(31)布置在粪便净化达标处理房(28)内，太阳能电池板(27)和太阳能集热器(32)配置在厕屋(29)顶部或/和粪便净化达标处理房(28)的顶部和侧面；

实施例：先将一定量的发酵辅料和适量的发酵菌剂加入发酵设备(3)内，密封加料盖(5)，然后使用蹲便器(1)；利用常规的水冲便、真空负压吸附或泡沫封阻等方式将蹲便器(1)内的粪便排入粪便收集箱(2)内，打开真空调节阀(11)和控制阀门一(9)后发酵设备(3)内产生的真空负压将粪便收集箱(2)内的粪便吸入发酵设备(3)中，关闭控制阀门一(9)，蹲便器(1)和粪便收集箱(2)又恢复到常压可排便的正常状况；当发酵设备(3)内的粪便收集到一定容积后，开始发酵；依据发酵的生化工艺原理，粪便发酵制取有机肥料最佳的快速发酵速度工艺参数是：(1)原料的碳氮(C/N)比为20-30；(2)物料的水分含量(wt％)为50-60％；(3)适量的腐熟剂或发酵菌剂；(4)合适的发酵温度；(5)适量的空气等；一般情况下，发酵中经过嗜温菌微生物的中温阶段(25-40℃)----嗜热微生物菌的快速分解的高温阶段(50-80℃)-----嗜温菌微生物中温阶段(25-40℃)的后期腐熟期的三阶段发酵工艺流程；发酵物料含水率高于(wt％)为50-60％时，发酵速度会降低，发酵时间延长；采用快速发酵时，开启发酵设备(3)内的搅拌器(15)，对发酵物料(粪便、发酵辅料、腐熟剂)进行搅拌均匀并利用取样目测或水分测试仪(16)测试物料的含水率，当发酵物料含水率高于发酵工艺参数要求时，采用太阳能热量或电力给发酵设备(3)外壳夹层加热室(4)的液体介质加热，使发酵设备(4)内发酵物料受热后蒸发除去发酵物料中过量的水分，并采用温度探测仪(30)监控发酵设备(3)内温度，利用溶剂泵(33)将夹层加热器(4)内的液体介质输送到太阳能集热器(32)内吸热收太阳能辐射能，将液体介质升温加热，然后受热升温后的液体介质循环的返回到夹层加热室(4)，给发酵设备(3)内的发酵物料间接加热，或在太阳光照射弱的情况下，也可以用电加热器(34)给夹层加热室(4)内的液体介质加热升温，以提高发酵所需的温度加速发酵或是加热蒸发除去发酵物料中过量的水分，发酵设备(3)内部设有水分测试仪(16)，发酵设备(3)内的发酵物料水分含量可以取样目测或是利用水分测试仪(16)监控；关闭与发酵设备(3)内部联通的阀门(9、21、11)和加料盖(12)，给夹层加热室(4)内的液体介质加热和启动搅拌器(15)，发酵物料中的水变成水蒸气，打开控制阀门二(14)，启动风机(20)后发酵设备(3)内产生负压，发酵设备(3)内的水蒸气被风机(20)抽走和排出，直到含水率降低到符合工艺参数后停止加热；如果采用慢速发酵，可以不给发酵设备(3)加热去蒸发物料中的过量水分，而是直接开始发酵操作；打开气体调节阀(21)，适量的空气被风机(20)引入到发酵设备(3)内与发酵物料接触，间断的或连续的启动搅拌器搅拌(15)，使空气、腐熟剂与发酵物料充分接触和混匀进行发酵的生化放热反应，发酵的固体肥料产物定期的从出料门(7)排出，得到符合国家《NY525-2012》有机肥料产品质量标准；发酵中产生酸性气体如H₂S、CO₂、挥发性气体如NH₃、有机物气体和水蒸汽组合成的混合气体，该混合气体被风机(20)产生的负压吸走排出，该气体经过气体输送管(24)流向常压的气水净化罐(6)内；气体在输送管(24)流动过程中，由于输送管(24)处于室温的低温环境，输送管(24)内流动的大部分水蒸气被凝结成蒸馏水，未被凝结的气体和蒸馏水一起流入气水净化罐(6)内，该气水净化罐(6)属于常规的内部装有固体吸附材料的气、水净化装置，固体吸附材料能有效地吸附除去发酵中产生的酸性气体、异味气体、挥发性气体、有机物气体和水中的杂质，经过净化处理后达标的水和气体从气水净化罐(6)的出料口排出，并流入常规的气水分离罐(26)中进行气水分离，分离出的气体经气水分离罐(26)排气口(8)排入大气中，分离出的水缓存在气水分离罐(26)内，将一定量的消毒剂经过阀门一(25)后加入到气水分离罐(26)内对水进行灭活杀毒，测试的水质达到国标GB《18918-2017》城镇污水处理厂污染污排放标准，然后经过排水阀门二(23)将达标水排到厕所外面的排水沟或给草坪上浇花，或利用水泵(18)将气水分离罐(26)内的达标水输送到蹲便器(1)的进水口、泡沫封堵的配液箱或是输送到洗手盆的进水口，将从尿液、粪便中提取的无菌达标水进行节水的反复使用。

Claims (4)

1.一种排放达标的太阳能生态厕所，主要由蹲便器(1)，粪便收集箱(2)，带有夹层加热室(4)和电加热器(34)的发酵设备(3)，真空设备(5)，气水净化罐(6)，控制阀门一(9)，真空调节阀(11)，控制阀门二(14)，水分测试仪(16)，温度探测仪(30)，水泵(18)，风机(20)，气体调节阀(21)，消毒液箱(22)，阀门二(23)，气体输送管(24)，阀门一(25)，介质回流管(35)，气水分离罐(26)，太阳能电池板(27)，粪便净化达标处理房(28)，厕屋(29)，太阳能光伏发电装置(31)，太阳能集热器吸热板(32)和溶剂泵(33)组成；

将太阳能电池板(27)配置在厕屋(29)顶部或是配置在粪便净化达标处理房(29)顶部或侧面，将由控制器，逆变器和蓄电池组合的太阳能光伏发电装置(31)布置在粪便净化处理室(28)内，蹲便器(1)下方的粪便收集箱(2)的粪便出口管(17)经过控制阀门一(9)后，连接到发酵设备(3)上部的粪便进口管(19)；发酵设备(3)属于常规的带有搅拌器(15)的密闭发酵装置，发酵设备(3)外壳配置夹层加热室(4)，夹层加热室(4)内配置电加热器(34)液体介质，电加热器(34)的电源线与电控箱连接，夹层加热器(4)设有液体介质出口管并经循环的溶剂泵(33)后与太阳能集热器(32)的液体介质进口管连接相通，太阳能集热器(32)的液体介质出口管与夹层加热室(4)的液体介质进口用液体介质回流管(35)连接相通；发酵设备(3)内部设有水分测试仪(16)，发酵设备(3)内部插有温度探测仪(30)，发酵设备(3)下部侧面设有发酵产物肥料产品的出料门(7)和发酵所需的空气进口管，空气进口管上设有输气管并联通气体调节阀(21)，发酵设备(3)顶部设有添加发酵菌剂和发酵辅料的可密封加料盖(12)；发酵设备(3)顶部设有真空口(10)并与真空调节阀(11)进气口联通，该真空调节阀(11)的出气口与真空设备(5)的吸气口连接相通，发酵设备(3)上部设有出气管(13)，管口上设有气体输送管(24)并经控制阀门二(14)后，连接到风机(20)的进气口，风机(20)的出气口与常规的气水净化罐(6)上部的进料口之间用管道连通，气水净化罐(6)下部设有出料管，管口上设有气水输送管连接到气水分离罐(26)上部进口，该气水分离罐(26)的上部设有气体出口管(8)，气水分离罐(26)上部还设有消毒液进口管，管口经阀门一(25)与消毒液箱(22)出料口联通，气水分离罐(26)下部侧面设有达标水的排水管，管口与排水阀门二(23)进口连接，排水阀门二(23)出口管道伸到厕所外面，气水分离罐(26)下部侧面还设有一管口与水泵(18)进口连接，水泵(18)的出口经过排水管(21与蹲便器(1)的冲便进水口、与泡沫封堵的配液箱进水口或是与厕所洗手盆的进水口连接相通。

2.根据权利要求1的厕所，其特征在于：蹲便器(1)和粪便收集箱(2)布置在厕屋(29)内；带夹层加热室(4)和电加热器(34)的发酵设备(3)，真空设备(5)，气水净化罐(6)，控制阀门一(9)，控制阀门二(14)，水泵(23)，风机(20)，气体调节阀(21)，溶剂泵(33)，消毒液箱(22)，阀门二(23)，气体输送管(24)，阀门一(25)，气水分离罐(26)，由控制器，逆变器和蓄电池组合的太阳能光伏发电装置(31)布置在粪便净化达标处理房(28)内，太阳能电池板(27)和太阳能集热器(32)配置在厕屋(29)顶部或/和粪便净化达标处理房(28)的顶部和侧面。

3.根据权利要求1的厕所，其特征在于：驱动发酵设备内的搅拌器、夹层加热室内的电加热器，真空设备，风机，水泵，循环水泵和电器工作的电力，可以是外接电源、发电机发电或是利用太阳能光伏发电的电源。

4.根据权利要求1的厕所，其特征在于：阀门、电加热器、搅拌器、水泵、循环水泵、风机、水分测试仪、温度探测仪、真空设备的电机可以手动操作，也可以与公知的PLC系统智能控制柜连接后分别的自动启动。