CN109704531A - 一种实现尿粪处理的资源回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实现尿粪处理的资源回收方法,主要包括:首先太阳能储存收集,驱动排风扇和加热设备；其次是粪尿装置形成负压；再次是加菌种；分离后储存；采用生物炭复合材料处理尿液；最后加入高效菌种进行高效分解。可以对厕所系统中所产生的粪便与尿液进行单独的回收、无害化处理，并对其中的营养成分进行回收，达到美观洁净与资源回收利用的双重目的。本发明处理后的尿粪物的平均总氨氮值由500mmol/L下降至202.7mmol/L,下降了59.46％。而磷由平均13.6mmol/L下降至0.003mmol/L,下降了99.97％，基本达到完全去除磷的效果。实现了处理后资源的回收利用，达到一个平衡利用的效果。

Description

一种实现尿粪处理的资源回收方法

技术领域

本发明属于资源回收领域，具体涉及一种实现尿粪处理的资源回收方法。

背景技术

当今社会快速发展，经济规模、城市化进程不断扩大，工业、农业生产也不断变革，人口不断增加与人民生活质量不断提高的同时，环境问题也在不断的滋生并逐渐恶化。尿液与粪便是人类日常生活中所产生的一种主要废物，其中含有大量的氮、磷等营养成分，但是现在对于尿液和粪便的处理，大多与城市污水混合到一起进行处理、处置，而且基于当前污水处理厂的配套处理设备而言，对其处理效果并不理想，处理后的出水中，氮、磷等营养成分的含量依旧较高，且出水的利用过程中，并未完全考虑其中所含的营养成分，没有充分的发挥其所能起到的营养价值作用，造成了很大规模上的浪费效应。

此外，磷本身是一种不可更新的资源，其来源主要是含磷矿物的冶炼，经过冶炼、提取后，大多数的磷会以磷肥的形式进行利用，利用途径大多为农业生产中，经过利用后，磷大多会经过元素循环过程，最终以沉积物的形式到达海底，堆积在海底的沉积物中，是一个不可循环的过程。现阶段，随着工业化进程的不断加快，对于资源的开发、利用速度也不断增加，根据当前对于磷资源的开采速度，现存的磷资源将会在不久的将来消耗完毕，而磷作为一种工业、农业生产中不可或缺的资源，一旦耗尽，后果不堪设想，所以要解决这种情况，主要还是要实现资源的循环利用。

尿液作为一种生活污水，其含量仅占城市污水2％左右，但其中所含的氮磷资源却占到了城市污水的80％以上，由于这一特性，对于尿液进行分离、回收和利用，成为一种实现资源循环利用、解决资源短缺问题的重要途径。当前，对于尿液资源回收的研究还较少，尤其对于尿液与粪便的分离机制不完善，大多数情况下，两者都是混合到一起，一起进行集中处理，在这样的情况下，两者相互干扰，处理效率低下的同时，处理模式的应用上也存在很大的局限性，使处理一直达不到预期的效果。

分离式的厕所系统的兴起，为尿液与粪便的分离、处理提供了基础，两者在便器阶段就进行分离，通过不同的运输管道，输送到不同的处理装置内，同时，可以根据尿液与粪便的性质，对两者施加所需的不同处理工艺，从而达到理想的处理效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实现尿粪处理的资源回收方法。

本发明为解决现有技术中提出的技术问题提出的技术方案是：一种实现尿粪处理的资源回收方法，包括以下步骤：

1)太阳能电池装置进行太阳能的收集与储存，从而将能量供给太阳能驱动排风扇、尿液处理装置中的加热设备；

2)太阳能驱动排风扇在获取太阳能电池装置所传输来的电能的基础上，进行排风，保证粪尿装置中形成负压,不高于1个大气压；

3)高效菌种加药箱将菌种投加至粪便储存处理罐内；

4)粪尿分集装置将便器内的粪便与尿液进行分离，并将两者分别传输到相应的储存处理装置中去；

5)尿液处理装置对其中的尿液进行处理，由于装置内填充有基于废弃生物质所制备的生物炭复合材料，实现对尿液中的氮磷钾进行回收，并同步降解其他污染物，复合材料定期更换，吸附饱和后形成富含营养元素的土壤改良剂；

6)洗厕水收集装置收集处理过后的尿液，并将集便器的清洗；

7)粪便储存处理罐收集分离系统传输到的粪便，并在高效菌种加药箱所投加的菌种的作用下，对粪便进行进行高效分解，同时消减有害微生物；

8)照明装置，在太阳能电池装置的能源供应下，达到照明作用。

本发明所述步骤5)中基于废弃生物质所制备的生物炭复合材料由小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳、小麦壳中的至少一种构成。

本发明所述步骤7)中高效菌种包括索氏甲烷杆菌、甲酸甲烷杆菌、热自养甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、运动甲烷杆菌、马氏甲烷球菌、万氏甲烷球菌、甲酸甲烷八叠球菌、巴氏甲烷八叠球菌中的几种组合构成。

有益效果

该种复合厕所系统与传统厕所相比，具有以下创新点：

1.将粪便与尿液分集处理，使两者的处理效果最大化，以防相互干扰。

2.该设计利用农业废弃物(如小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳、小麦壳等)对尿液进行处理，回收其中的氮磷元素等；回收后的生物炭本身可以作为一种土壤改良剂进行回收利用，而处理过后的尿液可用于便器清洁；此外，生物炭本身作为一种由废弃生物质所制备而成的材料，其制备利用过程即负荷废弃资源的循环利用原则，所以在此系统中，生物炭与尿液的循环利用价值都得到了充分的完善。

3.粪便储存处理罐内的粪便在菌种(如索氏甲烷杆菌、甲酸甲烷杆菌、热自养甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、运动甲烷杆菌、马氏甲烷球菌、万氏甲烷球菌、甲酸甲烷八叠球菌、巴氏甲烷八叠球菌)的作用下，可以进行反应，一方面能够消减其中所含的有害物质，达到生防功能，另一方面也可以进行减量化处理，反应后的粪便可以作为一种肥料，施加入土壤中；同时，粪便储存处理罐上方连接的太阳能驱动排风扇可以将处理罐内的气体排放出去，减少恶臭性气味的同时，也可减少沼气的浓度，减小爆炸的危险。

4.将厕所系统与太阳能系统结合起来，太阳能系统满足风扇所需的电力要求，使风扇正常运转，同时供应尿液处理装置中的加热设备，使处理装置中的尿液不会在低温的情况下发生冷凝等现象，干扰处理过程，且满足处理过程所需的温度要求，保证处理效果的最大化，同时，太阳能系统支持照明装置的运行，为夜间使用该厕所系统提供相应的照明服务。

5.本发明处理后的尿粪物的平均总氨氮值由500mmol/L下降至202.7mmol/L,下降了59.46％。而磷由平均13.6mmol/L下降至0.003mmol/L,下降了99.97％，基本达到完全去除磷的效果。实现了处理后资源的回收利用，达到一个平衡利用的效果。

附图说明

图1是本发明所优选的实施例用于尿液粪便分离、处理并进行资源回收的复合厕所系统的示意图；

图2是本发明处理前后的氨氮浓度变化示意图；

图3是本发明处理前后的磷浓度变化示意图。

附图标记：1-太阳能电池装置，2-风扇，3-高效菌种加药箱，4-粪尿分集装置，5-尿液处理装置，6-回用水收集装置，7-粪便储存处理罐，8-照明。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。

如图1所示，本发明为实现尿粪处理的资源回收,采用复合厕所系统，包括粪尿分集装置4，所述粪尿分集装置4将尿液与粪便进行分离收集，所述粪尿分集装置4将分离后的尿液输送至尿液处理装置5，所述尿液处理装置5上端连接管道输送尿液至回用水收集装置6；所述粪尿分集装置4将分离后的粪便，输送到粪便储存处理罐7中，所述粪便储存处理罐7上部设置有高效菌种加药箱3，向粪便储存处理罐7内投加所需的微生物；

本发明还包括太阳能电池装置1，所述太阳能电池装置1为系统内设置的驱动风扇1和照明8提供电能。本发明太阳能电池装置进行太阳能的收集与储存，从而将能量供给太阳能驱动排风扇、尿液处理装置中的加热设备，同时照明装置在太阳能电池装置的能源供应下，达到照明作用。太阳能驱动排风扇在获取太阳能电池装置所传输来的电能的基础上，进行排风，保证粪尿装置中形成负压,不高于1个大气压。通过高效菌种加药箱将菌种投加至粪便储存处理罐内；粪尿分集装置将便器内的粪便与尿液进行分离，并将两者分别传输到相应的储存处理装置中去。尿液处理装置对其中的尿液进行处理，由于装置内填充有基于废弃生物质(如小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳、小麦壳等)所制备的生物炭复合材料，实现对尿液中的氮磷钾进行回收，并同步降解其他污染物，复合材料定期更换，吸附饱和后形成富含营养元素的土壤改良剂。洗厕水收集装置收集处理过后的尿液，并将集便器的清洗。粪便储存处理罐收集分离系统传输到的粪便，并在高效菌种(如索氏甲烷杆菌、甲酸甲烷杆菌、热自养甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、运动甲烷杆菌、马氏甲烷球菌、万氏甲烷球菌、甲酸甲烷八叠球菌、巴氏甲烷八叠球菌)加药箱所投加的菌种的作用下，对粪便进行进行高效分解，同时消减有害微生物。

具体实现过程如下：

1、尿液与粪便生成后，通过粪尿分集装置4将尿液与粪便进行分离收集，并将其输送到不同的处理设备中；

2、分离后的尿液，经管道运输，到达尿液处理装置5内，其中装置内填充有基于废弃生物质(如小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳、小麦壳等)所制备的生物炭复合材料，能够对尿液中的氮磷钾等元素进行回收，处理过后的生物炭材料以及残留尿液，都可以作为一种土壤改良剂，用于农业生产种植；尿液处理装置内部可由太阳能电池装置1进行供热，以防冬季尿液结冰现象的发生；

3、经过处理过后的尿液会经尿液处理装置5上端的连接管道，被输送到回用水收集装置6中，此装置用于收集处理后的废水，并将其在其他方面进行循环利用；

4、经粪尿分集装置4分离后的粪便，被输送到粪便储存处理罐7中，并在其中进行下一步的处理；

5、粪便处理过程中，高效菌种(如索氏甲烷杆菌、甲酸甲烷杆菌、热自养甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、运动甲烷杆菌、马氏甲烷球菌、万氏甲烷球菌、甲酸甲烷八叠球菌、巴氏甲烷八叠球菌)加药箱3可向粪便储存处理罐内投加所需的微生物，进行反应处理，粪便稳定后可作为生态肥料；

6、太阳能电池装置1能够驱动排风扇2，保证空气流动，使恶臭性气味降低；

7、系统内安装有照明装置8，可由太阳能电池装置1进行驱动，提供夜间照明服务。

本发明的具体实施例如表1所示：

实施例1至8中的实验结果如图1和图2所示。本发明处理后的尿粪物的平均总氨氮值由500mmol/L下降至202.7mmol/L,下降了59.46％。而磷由平均13.6mmol/L下降至0.003mmol/L,下降了99.97％，基本达到完全去除磷的效果。

应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种实现尿粪处理的资源回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)太阳能电池装置进行太阳能的收集与储存，从而将能量供给太阳能驱动排风扇、尿液处理装置中的加热设备；

2)太阳能驱动排风扇在获取太阳能电池装置所传输来的电能的基础上，进行排风，保证粪尿装置中形成负压,不高于1个大气压；

3)高效菌种加药箱将菌种投加至粪便储存处理罐内；

4)粪尿分集装置将便器内的粪便与尿液进行分离，并将两者分别传输到相应的储存处理装置中去；

5)尿液处理装置对其中的尿液进行处理，由于装置内填充有基于废弃生物质所制备的生物炭复合材料，实现对尿液中的氮磷钾进行回收，并同步降解其他污染物，复合材料定期更换，吸附饱和后形成富含营养元素的土壤改良剂；

6)洗厕水收集装置收集处理过后的尿液，并将集便器的清洗；

7)粪便储存处理罐收集分离系统传输到的粪便，并在高效菌种加药箱所投加的菌种的作用下，对粪便进行进行高效分解，同时消减有害微生物；

8)照明装置，在太阳能电池装置的能源供应下，达到照明作用。

2.根据权利要求1所述的一种实现尿粪处理的资源回收方法，其特征在于，所述步骤5)中基于废弃生物质所制备的生物炭复合材料由小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳、小麦壳中的至少一种构成。

3.根据权利要求1所述的一种实现尿粪处理的资源回收方法，其特征在于，所述步骤7)中高效菌种包括索氏甲烷杆菌、甲酸甲烷杆菌、热自养甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、运动甲烷杆菌、马氏甲烷球菌、万氏甲烷球菌、甲酸甲烷八叠球菌、巴氏甲烷八叠球菌中的几种组合构成。