CN111317390A - 一种智能化生态厕所系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化生态厕所系统，包括：干式洗手装置、照明和通风除臭装置、带有冲洗阀的立式小便器和密闭的粪尿分集式特制厕具、红外线感应系统、排风管道以及智能控制装置，其中红外线感应系统连接至智能控制装置；还包括：小便收集处理系统，连接至智能控制系统；大便收集处理系统，连接至智能控制系统。本发明同时实现了卫生、节水、免管网回收和粪尿充分资源化等多重目的，具有重大的生态效益，可广泛用于农村、部队、旅游景点、野外作业点、高速公路服务区、学校、机关乃至车船、飞机等运输工具多种场合，对于环境保护和健康生活方式的可持续发展，起到了巨大的推动作用[U1]。

Description

一种智能化生态厕所系统

技术领域

本发明涉及智能化公共设施领域，具体的，涉及一种智能化生态厕所系统。

背景技术

随着国家可持续发展战略的提出和实施，以及人民生活水平的提高，国人对于水资源节约、环境卫生改善、生活和公共设施的便利性和智慧化、废弃物的资源化利用等方面提出了越来越高的要求。厕所，作为人民生活的必需品，是一种可以集中体现是否能够满足上述要求、但目前又有很多缺陷亟待改善的家庭和公共设施。

目前，我国家庭和公共厕所存在的缺陷主要体现在：1)大小便需要大量的洁净水冲厕(使用蹲便厕具或马桶厕具时均如此)，浪费大量的淡水资源；2)厕具需通过管网连接至化粪池，再通过更大的管网系统或专门运输工具送至污水处理系统，建设和处理投资巨大；3)大多数的厕所以及化粪池的密闭性差，招致大量的蚊蝇孳生产卵，其成虫可将粪污中的病原体带走四处传播，影响环境卫生；此外，厕所臭气的飘散也对人们的生活带来极大困扰；4)大量粪污处理不彻底，不仅通过管网扩散极易污染其它的水体和/或土壤等，增加了无害化处理的难度和费用，在农村和城乡结合部，还会因未经处理直排入水体和/或土壤(南方甚至有用粪便直接种田、喂猪、养鱼的习惯)带来极大的公共卫生安全隐患；5)人粪尿也是宝贵的资源，但由于现有的厕所系统大多未考虑其收集和利用的问题，实际上造成了极大的资源浪费。

近年来，各地对家庭和公共厕所设施的改进成绩斐然，但尚未见有能够集中解决上述多个缺陷的创新型“生态厕所”系统问世。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的，是基于免水冲、无管网、零排放、全利用、可移动、智慧化的设计理念，提供一种智能化、自动化的生态厕所系统，以期同时实现卫生、节水、免管网回收和粪尿充分资源化等多重目的，综合解决目前我国家庭和公共厕所存在的一系列缺陷，籍以推动生活环境的保护和生活方式的可持续发展，为提高人民的生活质量做出贡献。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种智能化生态厕所系统，包括：干式洗手装置、环境照明和通风除臭装置、带有冲洗阀的立式小便器和密闭的粪尿分集式特制厕具、红外线感应系统、排风管道以及智能化控制装置，其中红外线感应系统连接至智能化控制装置。本系统还包括：

小便收集处理系统，其连接至智能化控制系统；

大便收集处理系统，其连接至智能化控制系统。

进一步，本系统的密闭的粪尿分集式特制厕具，可以是蹲便器式样，也可以是马桶坐便器式样，两种式样均包括带有便口的小便区域和大便区域，其中大便区域在不使用时处于完全封闭状态。

进一步，本系统所述大便收集处理系统，包括气泵式翻板开关机构、自动旋转集粪桶、大便除臭、吸湿、灭菌处理装置和长时自动烘干系统，所述大便处理装置和自动烘干系统连接至能够自动旋转的集粪桶。

进一步，所述自动旋转集粪桶连通所述大便区域的排便敞口，并通过电动推杆实现所述自动旋转集粪桶的移位。

进一步，所述大便收集处理系统包括自动撒灰器，用于将集吸湿干燥剂、抑菌杀菌剂、除臭增香剂、发活菌酵剂于一体的特制复合粉末喷撒覆盖排入所述自动旋转集粪桶中的粪便；

进一步，所述大便收集处理系统的灭菌、干燥装置包括臭氧发生器和远红外加热器，其作用是用热射线和臭氧释放的方法，对被所述特制复合粉末覆盖的新鲜粪便进行深度的干燥、灭菌处理。

进一步，所述大便处理装置还包括益生菌喷洒接种装置，用于向杀菌后和干燥过程中的粪便接种益生菌，籍以缓慢固体发酵前述处理后的粪便。

进一步，所述长时自动烘干系统，包括与所述智能控制系统连接的红外线加热干燥器以及与所述排风管道连接的气体排送装置。

通过所述的智能化控制系统，设定上述装置的自动开关周期，并设定固定的开启时间长度。在控制系统开通的时间段内，若有人如厕大便，则所述智能化控制系统接收红外感应器的信号，在开启厕具大便敞口的同时，自动开启集粪桶入口；如是如厕小便，则自动开启立式小便器的冲刷装置、或厕具小便敞口处的冲淋装置，将小便通过管道送入贮尿罐。

完成如厕后，智能化控制系统立即自动关闭厕具大便敞口，同时启动所述的小便收集处理系统和/或大便处理系统开始工作。按设定程序完成尿液和/或粪便的处理后，系统的其它部分停止工作，而自动烘干-排风系统继续按设定时间启-闭，直至达到设定参数要求。

进一步，所述小便处理系统包括：尿液收集装置、反渗透膜浓缩装置、中水储罐以及浓缩尿液收集桶；

所述反渗透膜浓缩装置连接至所述尿液收集装置，所述中水储罐和浓缩尿液收集桶均连接至所述反渗透膜浓缩装置。

进一步，所述尿液收集装置内部设置尿液压力泵，所述中水储罐内部设置中水压力泵。

进一步，所述浓缩尿液收集桶设置液位控制器及其与液位控制器连接的报警装置。

本发明的有益效果是：

本发明采用智能化控制系统，对所创新研制的厕所装置的运行过程进行全程控制，是一座高度智慧化、自动化、生态化的厕所装置。其特点为：如厕所排大便无需水冲，避免了水资源的浪费，且无需修建昂贵的下水道管网；对粪便进行充分消毒、干燥后再利用制成生物肥料和/或经济昆虫的饲料，实现了变废为宝，且达到了零排放的目的。如厕所排小便经膜分离装置处理后，大部分转化为中水，用于冲洗后续排入的小便，小部分经浓缩后成为天然尿素肥料，并可作为提取尿激酶、绒毛膜促性腺激素等药用物质的优质原料，大幅提高其使用价值。并且，因没有任何管网的牵绊，本发明还为本生态厕所安装了轮子，使其成为可随意移动的厕所，极大方便了其使用场所的选择。如此，本智能化生态厕所实现了“免水冲、无管网、零排放、全利用、可移动、智慧化”的设计理念，广泛推广使用后，将对生态环境保护和健康生活方式的可持续发展起到了巨大的推动作用。

本发明的其他优点、目标和特征将在说明书和实施方式中进行具体阐述，并且在某种程度上，本发明的内容在实际推广中对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过说明书、实施例来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

附图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

本发明提出了一种智能化的生态厕所系统，包括：干式洗手装置、照明和通风除臭装置、带有冲洗阀的立式小便器和密闭的粪尿分集式特制厕具、红外线感应系统、排风管道以及智能控制装置，其中红外线感应系统连接至智能控制装置；还包括：小便收集处理系统，其连接至智能控制系统；大便收集处理系统，其连接至智能控制系统。本实施例的智能控制系统采用PLC控制器5，如图1所示，还包括：

照明除味系统，包括室内LED照明灯12、室内换气风扇13以及排气管道的换气风扇，当厕所门打开(即进入使用状态)时，厕所内顶部的红外线感应系统感应到有人进入，随即传递信息至PLC控制器5，PLC控制器5即自动开启厕所室内的LED照明灯12，室内换气风扇13，并同时打开粪便收集系统排气管道的换气风扇，以确保厕所室内新鲜空气的流通和厕所异味的排除；当红外线感应系统感应不到人时，即发信息至PLC控制器5，关闭室内换气风扇13和排气管道的换气风扇以及LED照明灯12。

粪尿分集式厕具，包括均带有便口的大便区域和小便区域，小便区域也设置了冲洗阀，这是为了适应蹲式、坐式、和站式小便的方式。

连接至PLC控制器5的大便收集处理系统，大便收集处理系统包括大便口处翻板开关机构、可自动旋转的集粪桶8、大便处理装置和长时烘干系统，大便处理装置连接至集粪桶8。

其中大便口处的翻板开关机构11包括上翻板和下翻板，上、下翻板均由气泵控制开闭，气泵由设置在蹲便器旁的开盖踏板10和关盖踏板15控制，当如厕者脚踏开盖踏板10时，气泵推动上、下翻板开启，当使用完成后，如厕者只需踩踏关盖踏板15，气泵即可推动上、下翻板闭合。

上、下翻板覆盖了大便区域和小便区域。

连通至大便区域大便口的集粪桶8连接有电动推杆，可以通过此电动推杆推动集粪桶8，以实现集粪桶8的移位，使得不断排入的粪便能够均匀地分布在集粪桶8内。

自动撒灰器，用于将集吸湿干燥剂、抑菌杀菌剂、除臭增香剂、发活菌酵剂于一体的特制复合粉末，喷撒覆盖排入所述自动旋转集粪桶中的粪便上。

灭菌、干燥装置，包括臭氧发生器和远红外加热器，其作用是用热射线和臭氧释放的方法，对刚被所述特制复合粉末覆盖的新鲜粪便进行深度的干燥、灭菌处理。本实施例的干燥装置为高频远红外加热器14，杀菌装置为臭氧发生器6。

复合益生菌菌粉喷洒机7，用于往干燥杀菌后的粪便喷洒复合的益生菌菌粉，用以缓慢固体发酵前述处理后的粪便。

长时自动烘干系统，包括与智能控制系统连接的远红外线加热干燥器以及与排风管道连接的气体排送装置，用于桶内粪便进行加热烘干、热灭菌及除臭味处理，保证进入集粪桶的粪便充分减量化和无害化本实施例的干燥装置为高频远红外加热器14，气体排送装置为排风扇9，其中，长时烘干系统和大便处理装置可共用一个高频远红外加热器14。

通过PLC控制器5，设定高频远红外加热器14和排风扇9的开关周期，并设定固定的开启时间长度。本实施例中开关周期为1天，开启时间段为每日的凌晨0—5点。在每日的0点-5点内，若有人如厕，设置在厕具便器处的红外感应系统将信息发送给PLC控制器5，则PLC控制器5自动切断关闭高频远红外加热器14，完成如厕后，启动小便收集处理系统和/或者大便处理系统，完成处理尿液和/或者粪便后，继续启动高频远红外加热器14。

大便收集处理系统的工作方式是：当如厕者需要解大便，须用脚轻踏蹲便器旁边的开盖踏板，则蹲便器的上、下翻板被气泵打开，如厕者可顺利排便。便毕，如厕者须用脚轻踏蹲便器旁的关盖踏板，则蹲便器的上、下翻板被气泵关闭。与此同时，PLC控制器5接收到蹲便器上、下翻板已关闭信号，即序贯启动下述装置自动运作：

1)自动启动撒灰器，将干燥剂桶中的“特制复合粉末”(包括：高效干燥剂、除臭剂、灭菌剂、增香剂等)喷撒覆盖落入旋转集粪桶内的粪便，对粪便进行吸湿干燥、除臭、灭菌、增香等一系列处理，每便次喷撒“特制复合粉末”的时间定为2秒；

2)自动启动高频远红外加热器14以及臭氧发生器6，用热射线和臭氧释放的方法，对刚被覆盖的新鲜粪便进行深度干燥、灭菌处理。每便次臭氧气体释放的时间定为6秒，接着菌粉喷撒机自动脉冲式喷撒(约每隔6秒1次、共喷5次)接种已经过双层微囊包裹保护的益生菌活菌制剂，用以缓慢固体发酵前述处理后的粪便；

3)在上述处理完成后，启动电动推杆，使粪便收集桶旋转移位，置换出新的位置用于接纳下一次的排便，以保证粪便收集桶在使用期间粪便能够均匀分布于集粪桶内，确保其灭菌、干燥、除味、增香、发酵等工序能够高质量完成。

连接至PLC控制器5的小便收集处理系统，包括尿液收集装置4、反渗透膜浓缩装置3、中水储罐2和浓缩尿液收集桶1。其中反渗透膜浓缩装置3连接至所述尿液收集装置4，中水储罐2和尿液收集装置4均连接至反渗透膜浓缩装置3。尿液收集装置4内部设置尿液压力泵，中水储罐2内部设置中水压力泵，尿素收集桶1设置液位控制器，以及与所述液位控制器连接的报警装置。

尿液收集装置4用于收集从小便区域的便口和立式小便器便口流入的液体，反渗透膜浓缩装置3内置反渗透膜，通过压力泵的驱动过滤分流，可分别获得浓缩尿液和中水，然后，将浓缩尿液导入浓缩尿收集桶1，将中水导入中水储罐2。浓缩尿液收集桶1中设置液位控制器，用于实时监控浓缩尿收集桶1中的液位，当液位到达设定容量时，启动报警装置，提醒工作人员更换或清空已满的浓缩尿收集桶1。

小便收集系统的工作方式是：当如厕者使用立式小便器时，设置在立式小便器上的冲洗阀自动开启喷水装置，将尿液冲洗至尿液收集装置4；当如厕者用蹲便器小便时，在踩踏蹲便器关盖踏板的同时，小便区域的冲洗阀自动开启喷水装置，将尿液冲洗至尿液收集装置4。

之后，尿液收集装置4内部的压力泵自动开始工作，将进入尿液收集机构4的尿液压送到反渗透膜浓缩装置3中，将尿液进行膜过滤分离；分离出的中水进入中水储罐2；继而，在后来者小便时，由PLC控制器5启动隔膜泵，将中水储罐2中的中水泵入到小便器和/或蹲便器的小便区域中，冲淋清洗如厕者的小便及其残留物，将其经管道导入尿液收集装置4，压力泵再次启动工作，驱动尿液进行膜过滤分离，如此周而往复。另外，膜过滤分离后，未形成中水而是被浓缩的尿液部分，则经管道导入浓缩尿液收集桶1。浓缩尿收集桶1装有液位控制器，当收集桶内浓缩尿装满时，液位器所连接的报警装置报警，工作人员需清空或更换浓缩尿液收集桶。收集所得的“浓缩尿液”，则将由技术人员回收至专业化的“生态工厂”，制取“天然尿素液态肥”和/或提取“尿激酶”、“绒毛膜促性腺激素”等贵重药用原料。

本发明通过在PLC控制器的统一调控下在本生态厕所使用期间，，完成了厕所的自动照明和除臭，自动冲淋、收集、浓缩小便和中水循环回用，以及大便的自动收集、干燥、除臭、消毒灭菌、接种发酵以及长时干燥减量等功能，基本达成了本生态卫生厕所要实现的“减量化、无害化、资源化、智慧化”设计目标，基本实现了“免水冲、无管网、零排放、全利用、可移动、智慧化”的设计理念，是一次对厕所使用功能和应用目的的重大创新。

根据本发明方案的设计安排，“粪尿分集”既是实现“节能环保”目标的源头，又是完成粪尿收集后充分“资源化”的关键。尿液收集处理后，一方面可变成中水，循环回用冲刷尿液，大量节省厕所用水；另一方面，则可制成高端液态肥，用于无土栽培等现代种植业。粪便收集处理后，如进行低附加值资源化，可制成高端生物有机肥的核心料；进行中附加值资源化，可做为优质营养物，规模化饲养“无菌蝇蛆”、“粪蚯蚓”、“蜚蠊(蟑螂)”等经济昆虫，用于补充农业畜禽养殖的优质蛋白原料；进行高附加值资源化，则可提取和精制“尿激酶”(用于溶血栓)、“绒毛膜促性腺激素”(用于治疗不孕不育)等贵重药用原料。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种智能化生态厕所系统，包括干式洗手装置、环境照明和通风除臭装置、带有冲洗阀的立式小便器和密闭的粪尿分集式特制厕具、红外线感应系统、排风管道以及智能化控制系统，其中红外线感应系统连接至智能化控制系统,其特征在于：还包括小便收集处理系统，连接至智能化控制系统；大便收集处理系统，连接至智能化控制系统。

2.根据权利要求1所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：还包括密闭的粪尿分集式特制厕具，所述粪尿分集式特制厕具包括带有便口的小便区域和大便区域。

3.根据权利要求2所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：所述大便收集处理系统包括气泵式翻板开关机构、自动旋转集粪桶、菌粉喷撒接种装置和长时自动烘干系统，所述大便处理收集系统和自动烘干系统连接至能够自动旋转的集粪桶。

4.根据权利要求3所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：所述集粪桶连通至所述大便区域的排便敞口，并通过电动推杆实现所述集粪桶的移位。

5.根据权利要求4所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：所述大便收集处理系统包括自动撒灰器，用于将集吸湿干燥剂、抑菌杀菌剂、除臭增香剂、发活菌酵剂于一体的特制复合粉末喷撒覆盖排入所述集粪桶中的粪便上，所述大便收集处理系统还包括灭菌-干燥处理装置。

6.根据权利要求5所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：所述灭菌-干燥处理装置包括臭氧发生器和远红外加热器，其作用是用热射线和臭氧释放的方法，对被特制复合粉末覆盖的新鲜粪便进行深度的干燥、灭菌处理。

7.根据权利要求3所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：所述大便收集处理系统还包括益生菌菌粉喷洒接种装置，用于向杀菌后和干燥过程中的粪便喷洒接种益生菌复合菌粉，籍以缓慢固体发酵前述处理后的粪便。

8.根据权利要求3所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：所述长时自动烘干系统包括与所述智能化控制系统连接的远红外线高频加热干燥器以及与所述排风管道连接的气体排送装置。

9.根据权利要求1所述的智能化生态厕所系统，其特征在于：所述小便收集处理系统包括尿液收集装置、反渗透膜浓缩装置、中水储罐以及浓缩尿液收集桶。

10.根据权利要求9所述的小便收集处理系统，其特征在于：所述反渗透膜浓缩装置连接至所述尿液收集装置，所述中水储罐和浓缩尿液收集桶均连接至所述反渗透膜浓缩装置。

11.根据权利要求9所述的小便收集处理系统，其特征在于：所述尿液收集装置内部设置尿液压力泵，所述中水储罐内部设置中水压力泵。

12.根据权利要求10所述的小便收集处理系统，其特征在于：所述浓缩尿液收集桶和中水储罐中均设置有液位控制器，以及与液位控制器连接的自动报警装置。

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