CN111004054A - 农村粪便资源化低温无水冲式处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，包括小便池、坐便器、混合干燥发酵三合一反应装置、引风机、太阳能热泵；混合干燥发酵三合一反应装置内置螺旋导流杆用于带动内部粪便向出料口方向移动，并且混合干燥发酵三合一反应装置内置具有外层加热腔，加热腔与外部的引风机、太阳能热泵通过管路连通，构成循环加热回路；坐便器的粪便口与所述混合干燥发酵三合一反应装置的粪便进料口连通；混合干燥发酵三合一反应装置的顶部还设置有排气口，排气口通过管路与引风机的进气口连接；粪便在混合干燥发酵三合一反应装置内移动过程中，同时进行好氧发酵以及干燥处理，最终从机肥料出料口排出含水率低的有机肥料。

Description

农村粪便资源化低温无水冲式处理系统
技术领域
本发明属于粪便处理及资源化技术领域，具体涉及一种农村粪便资源化低温无水冲式处理系统。
背景技术
由于农村地区卫生系统的缺乏及传统旱厕的应用引发的一系列环境污染及健康安全问题日益严重，致使农村厕所改造迫在眉睫。目前农村应用比较普遍的厕所，如三格化粪池、双瓮式厕所、沼气池厕所、粪尿分集式厕所、堆肥厕所等在使用时都存在各种问题。作为生活污染源产生的源头设备，便器的发展是厕所系统进一步发展和污染源控制的基础。目前出现了一些便器可以将粪便与尿液实现较好的源头分离，节水效果良好，但若不能定期清洁维护，气味和污染问题依然存在。此外，粪便的资源化(减少氮素流失，提高堆肥效率)、无害化(减少病原菌，重金属等污染物)处理，特别是粪便与农业农村废弃物综合利用也是技术难题之一。
大多农村地区的污水管网等配套设施不完善，需要因地制宜的开发智能无水冲式生态厕所系统，开发粪便快速处理的低温干化减量新型粪便处理系统，实现厕所系统排泄物的无害化处理与资源化利用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种农村粪便资源化低温无水冲式处理系统。该系统实现了尿粪分离，以及实现了在低温环境及无水冲条件下对粪便的资源化处理。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，包括小便池、坐便器、混合干燥发酵三合一反应装置、引风机、太阳能热泵；
所述混合干燥发酵三合一反应装置的结构是：包括内罐体和外罐体，外罐体与内罐体之间形成加热腔体，在内罐体内部横向设置有一螺旋导流杆，螺旋导流杆的其中一端与外部的驱动机构连接；内罐体的一侧设有一粪便进料口，内罐体的另一侧设有有机肥料出料口，在内罐体的靠近粪便进料口一侧处还设置有一用于加入发酵微生物以使罐内发生发酵反应的加料口；在内罐体的有机肥料出料口一侧的顶部设置有与内罐体内部连通的排气口；在外罐体上设置有与加热腔体联通的循环进气口和循环出气口；
所述坐便器采用粪尿分离式坐便器，粪尿分离式坐便器的尿液口和小便池的排水口均与尿液收集容器连通；粪尿分离式坐便器的粪便口与所述混合干燥发酵三合一反应装置的粪便进料口连通；混合干燥发酵三合一反应装置的循环出气口和排气口通过管路与引风机的进气口连接，引风机的出气口通过管路与太阳能热泵的进口连通，太阳能热泵的出口与混合干燥发酵三合一反应装置的循环进气口连通；
坐便器和混合干燥发酵三合一反应装置的粪便进料口之间设置有第一阀门。
在上述技术方案中，第一阀门为插板阀。
在上述技术方案中，在混合干燥发酵三合一反应装置的加料口设置有第二阀门。
在上述技术方案中，在混合干燥发酵三合一反应装置的循环出气口设置有第三阀门；在混合干燥发酵三合一反应装置的排气口设置有第四阀门。
在上述技术方案中，引风机的出气口和太阳能热泵的进口之间的管路还通过三通连接有一与外部大气连通的分管路，并且该分管路上设置有第五阀门。
在上述技术方案中，引风机的出气口和太阳能热泵的进口之间的管路上设置有第六阀门。
在上述技术方案中，混合干燥发酵三合一反应装置和引风机之间还设置有恶臭气体吸附罐，恶臭气体吸附罐的进气口通过管路与混合干燥发酵三合一反应装置的循环出气口和排气口连接。
本系统的工作原理如下：
坐便器中的粪便进入混合干燥发酵三合一反应装置中，通过加料口向混合干燥发酵三合一反应装置内加入发酵微生物，在螺旋导流杆作用下使发酵微生物和粪便进行混合并缓慢的向机肥料出料口方向移动，移动过程中混合的粪便会发生发酵反应；
发酵反应过程中，引风机和太阳能热泵工作，使循环出气口和循环进气口之间形成加热循环，对灌内的粪便进行加热，一方面提升温度促进发酵反应速率，另一方面促使粪便中的水分蒸发，减少粪便含水率；
此外，混合干燥发酵三合一反应装置的排气口处的第四阀门以及与外部大气连通的分管路上的第五阀门在需要时打开，在引风机作用下，达到以下三个作用：1.将灌内粪便中蒸发出来的水汽以及其他一些气体排出，2.从粪便进料口引入新鲜空气以满足灌内粪便好氧反应的用氧需求，3.产生负压，防止如厕时，恶臭气体从坐便器向外部扩散。
本发明的优点和有益效果为：
1.本发明实现了采用引风机作为动力源，与传统的泵作为动力源相比成本更低、变于维修养护。
2.本发明实现了对农村粪便的连续资源化处理，粪便在混合干燥发酵三合一反应装置内移动过程中同时进行好氧发酵以及干燥处理，最终从机肥料出料口排出含水率低的有机肥料。导流、发酵、干燥在同一装置内同步进行，提高了粪便无害化及资源化处理的综合效率，并简化了处理设备，节省了设备成本。
3.本发明结合太阳能热泵系统和引风机，并通过构建合适的加热循环以及负压排气管路系统，实现了以下功能：对灌内的粪便进行加热、从粪便进料口引入新鲜空气以满足灌内粪便好氧反应的用氧需求、以及产生负压，防止如厕时，恶臭气体从坐便器向外部扩散。
附图说明
图1是本发明的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统的结构示意图。
其中：
1：小便池，2：坐便器，3：尿液收集容器，4：混合干燥发酵三合一反应装置，5：引风机，6：太阳能热泵，7：恶臭气体吸附罐，4-1：内罐体，4-2：外罐体，4-3：螺旋导流杆，4-4：驱动电机，4-5：联轴器，4-6：粪便进料口，4-7：有机肥料出料口，4-8：加料口，4-9：排气口，4-10：循环进气口，4-11：循环出气口。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见附图1，一种农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，包括小便池1、坐便器2、尿液收集容器3、混合干燥发酵三合一反应装置4、引风机5、太阳能热泵6和恶臭气体吸附罐7。
所述混合干燥发酵三合一反应装置4的结构是：包括内罐体4-1和外罐体4-2，外罐体与内罐体之间形成加热腔体，在内罐体4-1内部横向设置有一螺旋导流杆4-3，螺旋导流杆4-3的其中一端与外部的驱动电机4-4通过联轴器4-5连接，由该驱动电机驱动螺旋导流杆4-3运转；内罐体的一侧设有一粪便进料口4-6，内罐体的另一侧设有有机肥料出料口4-7，在内罐体的靠近粪便进料口一侧处还设置有一用于加入发酵微生物以使罐内发生发酵反应的加料口4-8；在内罐体的有机肥料出料口一侧的顶部设置有与内罐体内部连通的排气口4-9；在外罐体上设置有与加热腔体联通的循环进气口4-10和循环出气口4-11。
所述坐便器2采用粪尿分离式坐便器，粪尿分离式坐便器的尿液口和小便池1的排水口均与尿液收集容器3连通，实现尿液收集，以便后续集中处理；粪尿分离式坐便器的粪便口与所述混合干燥发酵三合一反应装置4的粪便进料口4-6连通；混合干燥发酵三合一反应装置4的循环出气口4-11和排气口4-9通过管路与恶臭气体吸附罐7的进气口连接，恶臭气体吸附罐7的出气口通过管路与引风机5的进气口连接，引风机5的出气口通过管路与太阳能热泵6的进口连通，太阳能热泵6的出口与混合干燥发酵三合一反应装置4的循环进气口4-10连通。
进一步的说，坐便器2和混合干燥发酵三合一反应装置4的粪便进料口4-6之间设置有第一阀门a；在混合干燥发酵三合一反应装置4的加料口4-8设置有第二阀门b；在混合干燥发酵三合一反应装置4的循环出气口4-11设置有第三阀门c；在混合干燥发酵三合一反应装置4的排气口4-9设置有第四阀门d。
进一步的说，引风机5的出气口和太阳能热泵6的进口之间的管路还通过三通连接有一与外部大气连通的分管路，并且该分管路上设置有第五阀门e。
进一步的说，引风机5的出气口和太阳能热泵6的进口之间的管路上设置有第六阀门f。
实施例二
本系统的工作原理如下：
小便池1和坐便器2中的尿液在重力作用下经管路自然流至尿液收集容器3中，实现尿液收集，以便后续集中处理；
坐便器2中的粪便进入混合干燥发酵三合一反应装置4中，通过加料口4-8向混合干燥发酵三合一反应装置4内加入发酵微生物，在螺旋导流杆4-3作用下使发酵微生物和粪便进行混合并缓慢的向机肥料出料口4-7方向移动，移动过程中混合的粪便会发生发酵反应；
发酵反应过程中，引风机5和太阳能热泵6工作，使循环出气口4-11和循环进气口4-10之间形成加热循环，对灌内的粪便进行加热，一方面提升温度促进发酵反应速率，另一方面促使粪便中的水分蒸发，减少粪便含水率；
坐便器2与加料口4-6之间的第一阀门a是为了实现粪便与环境的相对隔离，在如厕时，该第一阀门a自动开启(第一阀门优选为插板阀)，在引风机的作用下，实现微负压操作，防止恶臭气体从坐便器2向外部溢出，如厕完毕后你，该第一阀门a自动关闭，实现密封；
此外，混合干燥发酵三合一反应装置4的排气口4-9处的第四阀门d以及与外部大气连通的分管路上的第五阀门e在需要时打开，在引风机5作用下，达到以下三个作用：1.将灌内粪便中蒸发出来的水汽以及其他一些气体排出；2.从粪便进料口4-6引入新鲜空气以满足灌内粪便好氧反应的用氧需求；3.产生负压，防止如厕时，恶臭气体从坐便器2向外部扩散(此时，坐便器2与加料口之间的第一阀门a打开，实现微负压操作)。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，其特征在于：包括小便池、坐便器、混合干燥发酵三合一反应装置、引风机、太阳能热泵；
所述混合干燥发酵三合一反应装置的结构是：包括内罐体和外罐体，外罐体与内罐体之间形成加热腔体，在内罐体内部横向设置有一螺旋导流杆，螺旋导流杆的其中一端与外部的驱动机构连接；内罐体的一侧设有一粪便进料口，内罐体的另一侧设有有机肥料出料口，在内罐体的靠近粪便进料口一侧处还设置有一用于加入发酵微生物以使罐内发生发酵反应的加料口；在内罐体的有机肥料出料口一侧的顶部设置有与内罐体内部连通的排气口；在外罐体上设置有与加热腔体联通的循环进气口和循环出气口；
所述坐便器采用粪尿分离式坐便器，粪尿分离式坐便器的尿液口和小便池的排水口均与尿液收集容器连通；粪尿分离式坐便器的粪便口与所述混合干燥发酵三合一反应装置的粪便进料口连通；混合干燥发酵三合一反应装置的循环出气口和排气口通过管路与引风机的进气口连接，引风机的出气口通过管路与太阳能热泵的进口连通，太阳能热泵的出口与混合干燥发酵三合一反应装置的循环进气口连通；
坐便器和混合干燥发酵三合一反应装置的粪便进料口之间设置有第一阀门。
2.根据权利要求1所述的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，其特征在于：第一阀门为插板阀。
3.根据权利要求1所述的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，其特征在于：在混合干燥发酵三合一反应装置的加料口设置有第二阀门。
4.根据权利要求3所述的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，其特征在于：在混合干燥发酵三合一反应装置的循环出气口设置有第三阀门；在混合干燥发酵三合一反应装置的排气口设置有第四阀门。
5.根据权利要求4所述的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，其特征在于：引风机的出气口和太阳能热泵的进口之间的管路还通过三通连接有一与外部大气连通的分管路，并且该分管路上设置有第五阀门。
6.根据权利要求5所述的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，其特征在于：引风机的出气口和太阳能热泵的进口之间的管路上设置有第六阀门。
7.根据权利要求1所述的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统，其特征在于：混合干燥发酵三合一反应装置和引风机之间还设置有恶臭气体吸附罐，恶臭气体吸附罐的进气口通过管路与混合干燥发酵三合一反应装置的循环出气口和排气口连接。
8.根据权利要求5所述的农村粪便资源化低温无水冲式处理系统的运行方法，其特征在于：
坐便器中的粪便进入混合干燥发酵三合一反应装置中，通过加料口向混合干燥发酵三合一反应装置内加入发酵微生物，在螺旋导流杆作用下使发酵微生物和粪便进行混合并缓慢的向机肥料出料口方向移动，移动过程中混合的粪便会发生发酵反应；
发酵反应过程中，引风机和太阳能热泵工作，使循环出气口和循环进气口之间形成加热循环，对灌内的粪便进行加热，一方面提升温度促进发酵反应速率，另一方面促使粪便中的水分蒸发，减少粪便含水率；
混合干燥发酵三合一反应装置的排气口处的第四阀门以及与外部大气连通的分管路上的第五阀门在需要时打开，在引风机作用下，实现以下三个功能：1.将灌内粪便中蒸发出来的水汽以及其他一些气体排出，2.从粪便进料口引入新鲜空气以满足灌内粪便好氧反应的用氧需求，3.产生负压，防止如厕时，恶臭气体从坐便器向外部扩散。
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