CN109645877B - 新农村环保节能厕所循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种新农村环保节能厕所循环系统，包括环保型马桶和沼气池，所述马桶的排泄物出口端与沼气池的进料端相连接，使得排泄物进入到沼气池中进行发酵并产生沼气，所述沼气池的沼气出口端再与马桶相连接给马桶提供能量，形成一个厕所循环系统，所述的沼气池的沼气出口端还与家庭日常生活的用气装置相连接。本发明通过将马桶的粪便尿液导入到沼气池内，利用固定拱盖水压式沼气池对其进行发酵产出沼气对马桶的火烧装置进行供能以清洁马桶，同时对生活中进行供能，通过废物利用解决了农村环境差的问题，同时基本上实现了马桶的“零用水”，大大节约了水资源。

Description

新农村环保节能厕所循环系统
技术领域
本发明涉及农村环境保护技术领域，具体是一种新农村环保厕所循环系统。
背景技术
据统计，我国农村地区有80％的传染病是由厕所粪便污染和饮水不卫生引起的，其中与粪便有关的传染病多达30余种，厕所不卫生的地方人畜共患病的问题在农村地区十分常见。另外，农村地区存在秸秆焚烧，大量小型养殖场粪便乱排现象且屡禁不止，这对环境和水源造成严重污染，导致霍乱、痢疾等肠道传染病和血吸虫病等寄生虫病高发，给人民群众健康带来巨大危害。
因此，为了解决农村现行厕所臭气熏天，蝇蛆成群甚至是粪便堆积污染河道导致水资源的污染，病菌传播、秸秆焚烧带来的温室效应以及冲刷厕所所用水资源的浪费，我们利用农村废弃资源，设计了一种新农村环保节能厕所循环系统。
发明内容
有鉴于此，本发明设计一种新农村环保节能厕所循环系统，该系统包括环保型马桶和沼气池，通过将马桶的粪便尿液导入到沼气池内，利用固定拱盖水压式沼气池对其进行发酵产出沼气对马桶的火烧装置进行供能以清洁马桶，同时对生活中进行供能，通过废物利用解决了农村环境差的问题，同时基本上实现了马桶的“零用水”，大大节约了水资源。
为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案是：
一种新农村环保节能厕所循环系统，包括环保型马桶和沼气池，所述马桶的排泄物出口端与沼气池的进料端相连接，使得排泄物进入到沼气池中进行发酵并产生沼气，所述沼气池的沼气出口端再与马桶相连接给马桶提供能量，形成一个厕所循环系统，所述的沼气池的沼气出口端还与家庭日常生活的用气装置相连接。
上述方案中，所述马桶包括桶体、设置在桶体上表面的桶座以及能够与桶座打开和闭合的桶盖，所述桶体的原水箱位置处设置有木屑喷洒装置，所述桶体的内部设置有底板翻转装置，所述底板翻转装置以下的位置处还设置有火烧装置和刮除装置，所述木屑喷洒装置、火烧装置和刮除装置均朝向底板翻转装置。
进一步地，所述木屑喷洒装置包括木屑仓、木屑通道、吹风机及开关，所述木屑仓设置在原水箱位置处，所述木屑通道倾斜设置，且进料端与木屑仓的出料端相连接，所述木屑通道的出料端朝向底板翻转装置，所述吹风机设置在木屑仓内部，并和开关电连接，所述开关设置在木屑仓的上表面。
进一步地，所述所述底板翻转装置包括齿轮传动机构和底板，所述齿轮传动机构垂直设置，并且两端分别与桶盖和底板转动连接，以保证当桶盖打开或闭合时底板能够进行翻转。
进一步地，所述齿轮传动机构包括连接轴、设置在连接轴顶端的第一锥形齿轮组及设置在连接轴底端的第二锥形齿轮组，所述第一锥形齿轮组包括相互咬合的两个锥形齿轮，其中一个锥形齿轮竖直设置在连接轴的顶端，另一个锥形齿轮横向设置在桶盖的第一连接杆上，所述第二锤形齿轮组包括一个大直径的锥形齿轮和一个小直径的锥形齿轮，所述大直径的锥形齿轮竖直设置在连接轴的底端，所述小直径的锥形齿轮横向设置在底板的第二连接杆上。
进一步地，所述火烧装置包括沼气储存箱、与沼气储存箱相连的火焰喷出口及点火开关，所述沼气储存箱与沼气池的沼气出口端相连接，所述火焰喷出口朝向底板，所述点火开关设置在木屑仓上。
进一步地，所述刮除装置包括与第二锤形齿轮组的大直径锥形齿轮咬合的传动齿轮、与传动齿轮连接的转轴以及与转轴的另一端相连接的发条盒，所述发条盒的动力输出端设置一连杆机构，在所述连杆机构的另一端设置有刀架，所述刀架上装有刮刀。
上述方案中所述沼气池包括完全封闭的发酵间、与发酵间两端分别连接的进料管和导液管，所述导液管的另一端连接一水压间，所述发酵间的顶部设有与所述水压间相通的蓄水圈，所述蓄水圈的顶部设有活动盖。
进一步地，所述进料管的内壁铺设有加热盘，所述活动盖与蓄水圈的结合处设置有保温材料。
进一步地，所述发酵间的顶部中间设有导气管，所述水压间远离蓄水圈的一侧还设有溢流口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种新农村环保厕所循环系统，包括环保型马桶和沼气池，所述环保型马桶通过将木屑喷洒到底板上，翻转底板，再用火烧装置和刮除装置深度清洁等一系列措施实现了真正意义上的零用水，极大程度上节约了水资源的利用；同时本发明的环保型马桶对锯末、草木灰、炉灰、谷壳、橘子皮等农村生活废料进行了再次利用和处理，从而节约了能源减轻了对环境的污染；所述沼气池为固定拱盖水压式沼气池，在沼气池的进料管内壁设置了加热盘，提高了保温效果，进而提高了冬季的产气率，具体包括以下几个方面：
1、本发明提供的一种新农村环保厕所循环系统通过使用木屑喷洒装置、底板翻转装置、火烧装置以及刮除装置对马桶进行清洁，基本上实现了“零用水”，实现节约水资源的目的；
2、本发明提供的一种新农村环保厕所循环系统的木屑喷洒装置利用的是农村丰富的自然材料，比如锯末、草木灰、炉灰、谷壳等，实现了资源再利用，可以以很少的资金投入即可实现清洁效果；
3、本发明提供的一种新农村环保厕所循环系统通过设置在桶体内部的底板，可以通过橘子皮、柚子皮等进行除臭，以实现无异味除臭的目的；
4、本发明提供的一种新农村环保厕所循环系统的沼气池通过活动盖与沼气池结合处增加保温材料，防止了冷气渗入；
5、本发明提供的一种新农村环保厕所循环系统的沼气池进料管内壁铺设加热盘管，在冬季极端严寒气温时，由辅助加热防止进料管冻塞；
6、本发明提供的一种新农村环保厕所循环系统的沼气池池体结构受力性能好，而且充分利用土壤的承载能力，所以省工省料，成本比较低；同时适于装填多种发酵原料，特别是大量的作物秸秆，对农村积肥十分有利；为便于经常进料，厕所、猪圈可以建在沼气池上面，粪便随时都能打扫进池，此外，沼气池周围都与土壤接触，对池体保温有一定的作用。
附图说明
图1为本发明一种新农村环保节能厕所循环系统的流程图。
图2为本发明一种新农村环保节能厕所循环系统的马桶内部结构示意图。
图3为本发明一种新农村环保节能厕所循环系统的沼气池立面剖视图。
图4为本发明一种新农村环保节能厕所循环系统的沼气池平面视图。
图中所示：
10-马桶，11-桶体，12-桶座，13-桶盖，13.1-第一连接杆，14-喷洒装置，14.1-木屑仓，14.2-木屑通道，14.3-吹风机，14.4-开关，15-底板翻转装置，15.1-齿轮传动机构，15.1.1-连接轴，15.1.2-第一锥形齿轮组，15.1.3-第二锥形齿轮组，15.2-底板，15.2.1-第二连接杆，16-火烧装置，16.1-沼气储存箱，16.2-火焰喷出口，16.3-点火开关，17-刮除装置，17.1-传动齿轮，17.2-转轴，17.3-发条盒，17.4-连杆机构，17.5-刀架，17.6-刮刀；
20-沼气池，21-发酵间，22-进料管，23-导液管，24-水压间，25-蓄水圈，26-活动盖，27-加热盘，28-导气管，29-溢流口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例提供一种新农村环保节能厕所循环系统，包括环保型马桶10和沼气池20，所述马桶10的排泄物出口端与沼气池20的进料端相连接，使得排泄物进入到沼气池20中进行发酵并产生沼气，所述沼气池20的沼气出口端再与马桶10相连接给马桶10提供能量，形成一个厕所循环系统，所述的沼气池20的沼气出口端还与家庭日常生活的用气装置相连接，此外，还可将猪圈与沼气池20相连接，将厕所、猪圈和沼气池三者连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。
具体的，本实施例中采用的马桶10的结构如图2所示，包括桶体11、设置在桶体11上表面的桶座12以及能够与桶座12打开和闭合的桶盖13，所述桶体11的原水箱位置处设置有木屑喷洒装置14，所述桶体11的内部设置有底板翻转装置15，所述底板翻转装置15以下的位置处还设置有火烧装置16和刮除装置17，所述木屑喷洒装置14、火烧装置16和刮除装置17均朝向底板翻转装置15。
具体的，所述木屑喷洒装置14包括木屑仓14.1、木屑通道14.2、吹风机14.3及开关14.4，所述木屑仓14.1设置在原水箱位置处，所述木屑通道14.2倾斜设置，且进料端与木屑仓14.1的出料端相连接，所述木屑通道14.2的出料端朝向底板翻转装置15，所述吹风机14.3设置在木屑仓14.1内部，并和开关14.4电连接，所述开关14.4设置在木屑仓14.1的上表面。
具体的，所述所述底板翻转装置15包括齿轮传动机构15.1和底板15.2，所述齿轮传动机构15.1垂直设置，并且两端分别与桶盖13和底板15.2转动连接，以保证当桶盖13打开或闭合时底板15.2能够进行翻转。
具体的，所述齿轮传动机构15.1包括连接轴15.1.1、设置在连接轴15.1.1顶端的第一锥形齿轮组15.1.2及设置在连接轴15.1.1底端的第二锥形齿轮组15.1.3，所述第一锥形齿轮组15.1.2包括相互咬合的两个锥形齿轮，其中一个锥形齿轮竖直设置在连接轴15.1.1的顶端，另一个锥形齿轮横向设置在桶盖13的第一连接杆13.1上，所述第二锤形齿轮组15.1.3包括一个大直径的锥形齿轮和一个小直径的锥形齿轮，所述大直径的锥形齿轮竖直设置在连接轴15.1.1的底端，所述小直径的锥形齿轮横向设置在底板15.2的第二连接杆15.2.1上。
具体的，所述火烧装置16包括沼气储存箱16.1、与沼气储存箱16.1相连的火焰喷出口16.2及点火开关16.3，所述沼气储存箱16.1与沼气池20的沼气出口端相连接，所述火焰喷出口16.2朝向底板15.2，所述点火开关16.3设置在木屑仓14.1。
具体的，所述刮除装置17包括与第二锤形齿轮组15.1.3的大直径锥形齿轮咬合的传动齿轮17.1、与传动齿轮17.1连接的转轴17.2以及与转轴17.2的另一端相连接的发条盒17.3，所述发条盒17.3的动力输出端设置一连杆机构17.4，在所述连杆机构17.4的另一端设置有刀架17.5，所述刀架17.5上装有刮刀17.6。
具体的，本实施例中采用的沼气池20为固定拱盖水压式沼气池，其结构如图3-4所示，包括完全封闭的发酵间21、与发酵间21两端分别连接的进料管22和导液管23，所述导液管23的另一端连接一水压间24，所述发酵间21的顶部设有与所述水压间24相通的蓄水圈25，所述蓄水圈25的顶部设有活动盖26。
具体的，所述进料管22的内壁铺设有加热盘27，进行辅助加热可以防止进料口冻塞，所述活动盖26与蓄水圈25的结合处设置有保温材料，如此在寒冷的冬季，可以防止冷气渗入，解决保温效果差的问题，提高冬季的产气率。
具体的，所述发酵间21的顶部中间设有导气管28，所述水压间24远离蓄水圈25的一侧还设有溢流口29。
本实施例提供的一种新农村环保厕所循环系统的环保型马桶10，当打开马桶10的桶盖13时，通过齿轮传动机构15.1带动桶体11内部的底板15.2翻转180°，使用后按下木屑仓14.1上表面的开关14.4，则吹风机14.3将木屑通过木屑通道14.2吹出，喷洒到底板15.2上；当关闭马桶的桶盖13时，桶体11内部的底板15.2再次通过齿轮传动机构15.1翻转180°，将排泄物倒入管道之中；如果马桶内部存在污渍，此时可利用火烧装置16和刮除装置17对其进行火烧、刮除从而减少污渍附着于内壁；当木屑不足或者是多次使用，底板15.2出现污渍时，可通过备用水箱中的废水冲刷进行清洁；所述木屑仓14.1中的可以是木屑、秸秆、草木灰、炉灰或者谷壳等；装在备用水箱中的水为生活污水，比如厨房和卫生间用水，如此在节约了厕所用水的同时还将废物废水充分利用，减少了环境污染。
本实施例提供的一种新农村环保厕所循环系统的沼气池20为固定拱盖水压式沼气池，所述发酵间21为完全封闭气室，马桶10所产生的排泄物通过进料管22进入到发酵间21中进行发酵，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高，这个不断增高的气压，迫使沼气池20内的一部分料液进到与发酵间21相通的水压间24内，使得水压间24内的液面升高。这样一来，水压间24的液面跟发酵间21内的液面就产生了一个水位差，这个水位差也就是U形管沼气压力表显示的数值。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间24的料液又返回发酵间21内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。该沼气池20利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气。此外，所述沼气池20的进料管也可和猪圈连接，这样将厕所、猪圈和沼气池三者连成一体，人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。本实施例的沼气池20的池型具有池体圆、体积小、埋深浅等特殊点，所述沼气池20宜建在畜圈或厕所地表以下，进料间与人、畜粪入口相连通，池盖顶端复土厚度不小于200mm。
以木屑清除马桶为例，将上述实施例中马桶10的木屑喷洒装置14自定义为一级处理，火烧装置16和刮除装置17自定义为二级处理，使用备用水箱自定义为三级处理，得出不同的木屑覆盖率对马桶10的不同清洁效果，其实验结果见表1：
表1木屑覆盖率对应三级处理排泄物情况实验
Figure GDA0001991955860000061
可以从表1得出，木屑的覆盖率大多在70％--90％之间，其中覆盖率达到85％以上只需一级处理就能达到清洁效果，木屑覆盖率达到60％--85％厕所需进行二级处理。可以看出在不同区间范围内可以测得木屑作为一个垫料对粪便的一个承载是可以达到冲洗效果的，并且不同覆盖率该马桶采取的冲洗环节可进行一个调节从而达到一个节能的效果，并且一二级处理量达到了87.5％，大部分情况下不需要采用备用方案从而起到了节水的作用。
本实施例中的沼气池20需要定期清理，其清理的周期可以结合种植用肥需要和农闲时节,一般是每隔3个月小清一次,一年左右大清一次。通常小清取出100千克左右的沉渣；大清取出1000千克的沉渣，甚至彻底进行大换料。大换料的时间，一般应安排在春季或秋季进行。大换料的前20-30天，应停止进料，同时应准备足够的新鲜原料。大换料时，应清除沼气池内70％的渣液，留下30％的渣液作为接种物。清池除渣，特别是大换料时，要严格按照安全要求进行，以避免造成中毒等事故。
综上，本实施例提供的一种新农村环保厕所循环系统，通过环保型马桶和固定拱盖水压式沼气池解决了农村环境脏乱差，实现了节能的目的，其具体为：
1、节水分析
传统的水冲式厕所需用30倍以上的水冲洗少量的尿和更少的粪，粪、水混合后，使需要处理的粪污量由500kg增加到15000kg，粪污处理量增加，排放、处理粪污的投资与工作量加大，同时又浪费了大量宝贵的、洁净的水资源。使用本实施例的环保型马桶通过木屑垫放底层，底部翻转，火烧深度清洁，底部刮除等一系列措施实现了真正意义上的零用水极大程度上的节约了水资源的利用。
由于本实施例实现零用水所以和传统厕所相比可能会存在堵塞管道问题，因此我们相处的解决方案是：将洗碗池的水的废水管道、洗漱池的废水管道从不同的地点和厕所污水管道相连接起到一个从不同阶段进行间接性冲刷避免堵塞的问题。从而方便了人们的生活，达到了废水利用的功效，我们可以从表2分析出本实施例的环保型马桶对于一个一家五口的家庭来说每天节水量15000ml。
表2单人每日用水量统计
Figure GDA0001991955860000071
2、沼气池的节能分析
2.1原料数量的估计
农村可用于沼气发酵的原料种类繁多，千差万别，为了便于计算，根据各地经验，将几种主要原料的产量的参考数据列表如表3：
表3各类原料产量估计表
Figure GDA0001991955860000072
2.2原料总固体、含水量和产气率
2.2.1原料的总固体和含水量
沼气发酵原料主要由水分和总固体组成。总固体是指出水分以外的干物质，简写成TS。
公式：原料＝水分+总固体(TS)
原料中总固体含量用百分数表示，如200斤猪粪尿含总固体10公斤，则猪粪尿的总固体比例为10/200＝5％，500公斤猪粪尿中总固体数量应为500*5％＝25(公斤)如果原料的种类和数量相同，则总固体百分比愈高，产气量就愈多。根据各地测算，农村秸秆(风干态)的总固体含量大约为80-90％(可以85％估算)，粪便类总固体大约为18-20％(牛粪15％)。鲜粪存放后，水分易散失，总固体含量会升高。
2.2.2原料的产气率
原料产气率在农村一般以单位重量的总固体的产气量来表示，即m3沼气/公斤总固体(m3/kg.TS)。不同原料产气率不一致，同种原料由于品种差异产气率也有差别。根据各地测试，在通常情况下，秸秆类产气率为0.25m3/kg.TS；粪便类：人猪鸡粪产气率为0.3m3/kg.TS，牛羊马粪为0.25m3/kg.TS。
应当理解的是，说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (3)

1.一种新农村环保节能厕所循环系统，包括环保型马桶(10)和沼气池(20)，其特征在于：所述马桶(10)的排泄物出口端与沼气池(20)的进料端相连接，使得排泄物进入到沼气池(20)中进行发酵并产生沼气，所述沼气池(20)的沼气出口端再与马桶(10)相连接给马桶(10)提供能量，形成一个厕所循环系统，所述的沼气池(20)的沼气出口端还与家庭日常生活的用气装置相连接，其中，
所述马桶(10)包括桶体(11)、设置在桶体(11)上表面的桶座(12)以及能够与桶座(12)打开和闭合的桶盖(13)，所述桶体(11)的原水箱位置处设置有木屑喷洒装置(14)，所述桶体(11)的内部设置有底板翻转装置(15)，所述底板翻转装置(15)以下的位置处还设置有火烧装置(16)和刮除装置(17)，所述木屑喷洒装置(14)、火烧装置(16)和刮除装置(17)均朝向底板翻转装置(15)；其中，
所述底板翻转装置(15)包括齿轮传动机构(15.1)和底板(15.2)，所述齿轮传动机构(15.1)垂直设置，并且两端分别与桶盖(13)和底板(15.2)转动连接，以保证当桶盖(13)打开或闭合时底板(15.2)能够进行翻转，所述齿轮传动机构(15.1)包括连接轴(15.1.1)、设置在连接轴(15.1.1)顶端的第一锥形齿轮组(15.1.2)及设置在连接轴(15.1.1)底端的第二锥形齿轮组(15.1.3)，所述第一锥形齿轮组(15.1.2)包括相互咬合的两个锥形齿轮，其中一个锥形齿轮竖直设置在连接轴(15.1.1)的顶端，另一个锥形齿轮横向设置在桶盖(13)的第一连接杆(13.1)上，所述第二锥形齿轮组(15.1.3)包括一个大直径的锥形齿轮和一个小直径的锥形齿轮，所述大直径的锥形齿轮竖直设置在连接轴(15.1.1)的底端，所述小直径的锥形齿轮横向设置在底板(15.2)的第二连接杆(15.2.1)上；
所述刮除装置(17)包括与第二锥形齿轮组(15.1.3)的大直径锥形齿轮咬合的传动齿轮(17.1)、与传动齿轮(17.1)连接的转轴(17.2)以及与转轴(17.2)的另一端相连接的发条盒(17.3)，所述发条盒(17.3)的动力输出端设置一连杆机构(17.4)，在所述连杆机构(17.4)的另一端设置有刀架(17.5)，所述刀架(17.5)上装有刮刀(17.6)；
所述沼气池(20)包括完全封闭的发酵间(21)、与发酵间(21)两端分别连接的进料管(22)和导液管(23)，所述导液管(23)的另一端连接一水压间(24)，所述发酵间(21)的顶部设有与所述水压间(24)相通的蓄水圈(25)，所述蓄水圈(25)的顶部设有活动盖(26)；所述进料管(22)的内壁铺设有加热盘(27)，所述活动盖(26)与蓄水圈(25)的结合处设置有保温材料，所述发酵间(21)的顶部中间设有导气管(28)，所述水压间(24)远离蓄水圈(25)的一侧还设有溢流口(29)。
2.根据权利要求1所述的一种新农村环保节能厕所循环系统，其特征在于：所述木屑喷洒装置(14)包括木屑仓(14.1)、木屑通道(14.2)、吹风机(14.3)及开关(14.4)，所述木屑仓(14.1)设置在原水箱位置处，所述木屑通道(14.2)倾斜设置，且进料端与木屑仓(14.1)的出料端相连接，所述木屑通道(14.2)的出料端朝向底板翻转装置(15)，所述吹风机(14.3)设置在木屑仓(14.1)内部，并和开关(14.4)电连接，所述开关(14.4)设置在木屑仓(14.1)的上表面。
3.根据权利要求1所述的一种新农村环保节能厕所循环系统，其特征在于：所述火烧装置(16)包括沼气储存箱(16.1)、与沼气储存箱(16.1)相连的火焰喷出口(16.2)及点火开关(16.3)，所述沼气储存箱(16.1)与沼气池(20)的沼气出口端相连接，所述火焰喷出口(16.2)朝向底板(15.2)，所述点火开关(16.3)设置在木屑仓(14.1)上。
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