CN111925084A - 一种粪便快速无害化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粪便快速无害化处理系统，包括粪便收集装置、电解装置、一级处理装置、二级处理装置、臭氧装置、冷却装置、尾气处理装置和控制系统，所述粪便收集装置和电解装置与一级处理装置连接，所述一级处理装置、臭氧装置、冷却装置和尾气处理装置与二级处理装置连接。本发明处理粪便时，不需化粪池，不需下水道，不需二次转运，粪便处理后，绝大部分成分被氧化降解，极少量的残渣和固体氧化物过滤收集，所有排放物无菌、无臭、无害，可直接对外安全排放，完全符合粪便无害化处理的要求。

Description

一种粪便快速无害化处理系统

技术领域

本发明涉及一种粪便快速无害化处理系统，尤其是一种能将粪便快速灭菌、除臭、脱色等处理的自动化设备。

背景技术

国内，一般厕所粪便的收集与处理系经过化粪池收集、沉淀、发酵、降解后，粪水自然溢流排入城市污水管网，再经污水处理厂处理，粪渣逐渐淤积在化粪池内，适时清理、转运、处置。由于历史规划、建筑设计、资金等原因，我国城市地下管网系统普遍存在雨污管道混接问题。若遇暴雨，雨水涌入化粪池，或粪渣清理不及时，粪水漫涨，化粪池内粪便未经发酵、降解直接溢出，流入地下雨水管网，造成水体污染。

移动厕所粪便主要采取水冲式、免水打包式、泡沫封堵式、微生物型等方法收集，再转运进行集中处理。移动厕所结构简单，功能单一，如厕环境差，粪便二次处理成本高，易造成污染源扩散。

很多旅游景区、地铁站台、广场、海滨浴场等地方，因地理位置原因，无地下管网系统，很难设置厕所，给百姓的出行带来诸多不便。

国外，主要有“欧美模式”与“日本模式”，无论哪种模式，粪便都需要化粪池收集，再依赖庞大的城市污水管网系统输送至污水处理厂处理，属于高成本模式，发展中国家无法实现。

总之，目前城市厕所粪便的处理方法基本上是直排，再通过地下管网系统收集，流入污水处理厂处理。或是粪便就地收集后再转运，统一集中处置。这里存在两个突出的问题，一是要解决城市地下污水管网问题，面临着复杂和庞大的城市规划、工程、技术和资金难题，在今后相当长的时间内，我国还难以大范围推行。二是粪便处置过程复杂，处置时间长，处置成本高，且在粪便转运和处置过程中，极易造成二次污染，对人们健康危害极大。

发明内容

为了有效解决粪便快速无害化处理问题，本发明的目的在于提供一种粪便快速无害化处理系统，能将粪便就地收集后快速灭菌、除臭、脱色等处理，工作过程全自动化；不需化粪池，不需下水道，不需二次转运，粪便处理后，绝大部分成分被氧化降解，极少量的残渣和固体氧化物过滤收集，所有排放物无菌、无臭、无害，可直接对外安全排放，完全符合粪便无害化处理的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种粪便快速无害化处理系统，包括粪便收集装置、电解装置、一级处理装置、二级处理装置、臭氧装置、冷却装置、尾气处理装置和控制系统，所述粪便收集装置、电解装置与一级处理装置连接，所述一级处理装置、臭氧装置、冷却装置与二级处理装置连接，所述一级处理装置和二级处理装置都与尾气处理装置连接。

本发明解决其技术问题所采用的另一种技术方案是：一种粪便快速无害化处理系统，包括粪便收集装置、小便收集装置、电解装置、一级处理装置、二级处理装置、臭氧装置、冷却装置、尾气处理装置和控制系统，所述粪便收集装置和电解装置与一级处理装置连接，所述一级处理装置、小便收集装置、臭氧装置、冷却装置与二级处理装置连接，所述一级处理装置、小便收集装置和二级处理装置都与尾气处理装置连接。

本发明所述的一级处理装置由一级处理腔、一级腔搅拌器、一级腔排放阀组成。一级处理腔是粪便消毒灭菌、除臭、脱色处理的场所，上部连接有粪便计量泵、电解装置的酸性水水泵和排气管，底部与一级腔排放阀相连。当电解槽中的强酸性电位水注入一级处理腔时，粪便计量泵启动，将设定量的便液亦注入一级处理腔中，一级腔搅拌器同步工作，将便液与强酸性电位水充分混合，以提高处理效果。设定处理时间到后，搅拌停止，一级腔排放阀打开，将处理液排入二级处理腔中，若要提高处理效果，可延长处理时间。

本发明所述的二级处理装置由二级处理腔、锥形喷嘴、二级腔排放阀、缓冲箱组成。所述二级处理腔为粪便二次处理或小便处理的场所，其上部分别与一级腔排放阀、小便输送泵、气液混合泵、二级腔冷却管进管、二级腔冷却管出管、排气管相连，底部与二级腔排放阀相连；二级处理腔顶部的锥形喷嘴与气液混合泵相连；二级腔排放阀为电动球阀。二级处理腔与一级处理腔工作原理不一样，它是通过高浓度臭氧水对处理物进行灭菌、除臭、脱色等处理。锥形喷嘴与气液混合泵相连，用于减压消泡，二级腔排放阀为电动球阀，设定处理时间到后，二级腔排放阀打开，将处理液排入缓冲箱中。

所述的缓冲箱上部设有二级处理腔接口、强碱性电位水接口、溢水管接口、排气管接口，所述排气管接口高于溢水管接口，底部有1个接口，与手动排放阀连接。缓冲箱的作用一是暂存二级处理腔排放的中水，使中水中的臭氧充分溢出，排入尾气处理装置中；二是箱内装有过滤网，过滤中水中的残渣和固体氧化物，设计中可根据客户的排放要求选择过滤的方式和精度，中水以自然溢流的形式从溢水管外排。对缓冲箱网清洗时，打开手动排放阀排污。

所述的粪便收集装置由粪便桶、粪便桶搅拌器、液位传感器和粪便计量泵组成，粪便桶为粪便收储容器，顶部分别与粪便输入管和排气管连接，粪便桶内安装有粪便桶搅拌器和液位传感器，底部与粪便计量泵连通；所述液位传感器有粪便桶低液位传感器与粪便桶高液位传感器，粪便桶低液位传感器用于控制电解装置的启动时间，当便液达到低液位时，控制系统指令电解装置启动。粪便桶高液位传感器用于控制粪便桶内的最高液位，起防溢报警作用，当便液量到达最高液位时，系统发出报警提示，指令集便装置停止向粪便桶内输送粪便，待机器处理一定量的粪便后报警自动解除，集便装置恢复工作；粪便计量泵的作用是将粪便桶中的便液按设定处理量输送至一级处理腔中，当酸性水水泵启动时，粪便计量泵同步启动。

本发明所述的小便收集装置由小便箱、液位传感器、小便输送泵组成，小便箱为小便收储容器，侧面分别连接有小便输入管、小便输送泵、小便箱冷却管进管、小便箱冷却管出管和排气管，液位传感器安装在小便箱内，分别为小便箱低液位传感器与小便箱高液位传感器。小便箱高、低液位传感器用于控制不同液位下小便箱冷却水泵的启动时间，小便箱高液位传感器还用于控制小便输送泵的启动时间，当小便量到达高液位时，小便输送泵启动，将小便泵入二级处理腔中，设定工作时间（按排量20L耗时计算）后停止。

所述的电解装置由电解槽、温控水箱和溶盐桶组成，电解槽为隔膜式电解槽，电解槽的顶部连接有电解槽注水泵、排气管，底部连接有酸性水水泵和碱性水水泵。将经过软化处理后的自来水（总硬度小于25mg/L）加入少量的氯化钠（溶液浓度0.1%）后进行电解，电解槽阳极（+）产生的水为强酸性电位水，强酸性电位水为强氧化剂，具有极强的杀菌、除臭及脱色等功能，此处用于粪便的杀菌、除臭、脱色，阴极（-）产生的水为强碱性电位水，用于调节中水的pH值。试验研究表明，强酸性电位水在40℃以下时，随着温度的升高杀菌效果增强，超过40℃时效果下降，实际应用时，一般将强酸性电位水的温度控制在35℃左右为宜。为确保低温环境时（特别是冬季）强酸性电位水的温度，本发明设置了温控水箱，通过电加热器提高基础水温。设定加热温度值时，需考虑季节、环境温度以及电解时的升温等因素，以实测强酸性电位水的温度不超过35℃为宜。

所述的温控水箱内装有电加热器、温度传感器、液位传感器，水箱外装有温控水箱进水阀、电解槽注水泵，其侧面连接有进水管、盐液计量泵，底部与电解槽注水泵连接，所述液位传感器有2个，分别为温控水箱低液位传感器与温控水箱高液位传感器。温控水箱高液位传感器用于控制温控水箱的进水量，温控水箱低液位传感器用于控制电解槽注水泵的关闭时间。箱外的温控水箱进水阀为温控水箱的进水开关，电解槽注水泵系将温控水箱内的水注入电解槽中。

所述的溶盐桶侧面分别连接有带溶盐桶进水阀的进水管、盐液计量泵，所述进水管直接通向桶底，桶内安装有溶盐桶液位传感器，溶盐桶进水阀的开启时间受盐液计量泵的控制，关闭时间受溶盐桶液位传感器的控制。控制系统对盐液计量泵的工作频次予以计数，每抽取氯化钠溶液50次（设定次数）后，溶盐桶进水阀打开，向溶盐桶内补水，补水至溶盐桶液位传感器位置时，溶盐桶进水阀关闭。盐液计量泵一端与温控水箱连接，另一端伸入溶盐桶的盐井中，它的作用系从溶盐桶中将设定量的饱和氯化钠溶液泵入温控水箱内，供电解之用。当盐液计量泵累计抽取氯化钠溶液N次后，机器报警，提示需向溶盐桶内添加氯化钠。

“W”值的设定：配置饱和氯化钠溶液所需氯化钠的重量=溶盐桶的容积（V）×氯化钠的溶解度（S），设定配制过饱和氯化钠溶液所需氯化钠的量（W）为该重量的2倍。则：W=2V·S=2×150×0.36=108kg。即每次添加108公斤氯化钠。

“N”值的设定：实际加入氯化钠的总量（W）除以每次使用氯化钠的量（k=16.50g），为桶内氯化钠可使用的次数，该次数减去拟提前报警的次数值（设定为1000次），则：N=W/k-1000=108×1000÷16.5-1000=5545次。即盐液计量泵工作5545次后，机器报警提示需准备添加氯化钠，此时桶中的氯化钠还可以使用1000次。

所述的臭氧装置由臭氧发生器、制氧机、气液混合泵组成，臭氧是强氧化剂，用于杀菌、除臭和脱色，臭氧气体与水高效混合后臭氧浓度更高，杀菌、除臭和脱色效果更好。臭氧发生器制取臭氧，制氧机为制取高浓度臭氧提供氧气源，气液混合泵的吸气口与臭氧发生器的输出口连接，进液口与二级处理腔的三通管连接，排出口与锥形喷嘴连接，以二级处理腔为中心，组成一个气液循环通道，其作用是通过气液混合泵将臭氧与处理液高效混合，并不断循环，不断提高处理液中臭氧的浓度，以提高处理效果。

所述的冷却装置由冷水机、冷水箱、冷却水泵、冷却管和液位传感器组成，液位传感器位于冷水箱内，有冷水箱高液位传感器与冷水箱低液位传感器，有四个循环冷却系统，其一是冷水机、冷水箱冷却水泵、冷水箱及连接管道组成一个循环；其二是由冷水箱、臭氧发生器冷却水泵、臭氧发生器及连接管道组成一个循环；其三是由冷水箱、二级处理腔冷却水泵、二级处理腔冷却管及连接管道组成一个循环；其四是由冷水箱、小便收集箱冷却水泵、小便收集箱冷却管及连接管道组成一个循环。

所述的尾气处理装置由尾气处理腔、臭氧毁灭器与活性炭箱组成，所述尾气处理腔为一空腔结构，内有阻拦栅片，顶端与臭氧毁灭器连接，臭氧毁灭器再与活性炭箱相连；所述尾气处理腔的底部分别与粪便桶、小便箱、二级处理腔、缓冲箱的排气口相连，分别收集粪便桶和小便箱排出的臭气，以及二级处理腔、缓冲箱排出的臭氧气体；所述的电解槽、一级处理腔的排气口与活性炭箱相连。臭氧与臭气在尾气处理腔内混合、氧化，消除异味，多余的臭氧排入臭氧毁灭器中，经臭氧毁灭器处理后变成氧气排入活性炭箱中，与一级处理腔、电解槽排气管排出的微量氯气等经活性炭箱处理后外排。臭氧毁灭器、活性炭箱均为市售产品。

由于正常小便中不含细菌，小便的处理主要是除异味和脱色，处理小便没有处理大便复杂和耗时，为了提高设备处理粪便的能力，本发明可以将大小便分开收集、分开处理，采用第二个技术方案。收集的粪便输送至粪便桶，先后通过一级处理装置、二级处理装置处理后排放，收集的小便流入小便箱，通过小便输送泵直接泵入二级处理装置处理后排放。

也可以采用第一个技术方案，将大小便统一收集后输送至粪便桶，先后通过一级处理装置、二级处理装置处理后排放。如厕人数不多的厕所，或提高电位水产能后，也可以将大小便统一收集处理。

本发明的控制系统采用PLC控制，工作过程全自动化，主要控制流程或工作流程见附图。

本发明的有益效果是：实现粪便处理机器化、标准化、自动化，就地、即时、快速处理，不需化粪池，不需下水道，不需二次转运，将节省大量的人力物力资源，大幅度降低化粪池及排污管道建设成本，大幅度降低粪便无害化处理成本；粪便处理后，排放物无菌、无臭、无害，可直接对外安全排放，完全符合粪便无害化处理的要求，这对改变我们的环境质量，改善卫生状况，防治疾病，特别是防止传染性疾病的扩散和蔓延有着极其重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明大小便分开收集处理系统结构示意图；

图2是本发明大小便统一收集处理系统结构示意图；

图3是本发明电解装置电解控制流程图；

图4是本发明小便箱冷水系统控制流程图；

图5是本发明粪便处理工作流程图；

图6是本发明小便处理工作流程图。

图中：1是活性炭箱，2是粪便桶，3是粪便桶搅拌器，4是粪便桶高液位传感器，5是粪便桶低液位传感器， 6是温控水箱进水阀，7是温度传感器，8是电加热器，9是温控水箱，10是温控水箱高液位传感器，11是温控水箱低液位传感器，12是电解槽注水泵，13是电解槽，14是盐液计量泵， 15是溶盐桶进水阀，16是溶盐桶液位传感器，17是溶盐桶，18是盐井，19是碱性水水泵， 20是酸性水水泵，21是臭氧发生器，22是气液混合泵，23是制氧机，24是二级腔冷却水泵，25是臭氧发生器冷却水泵，26是冷水机，27是冷水箱冷却水泵，28是冷水箱高液位传感器，29是冷水箱低液位传感器，30是冷水箱，31是冷水箱进水阀，32是溢水管，33是手动排放阀，34是小便箱冷却水泵，35是小便箱低液位传感器，36是小便箱高液位传感器，37是小便箱冷却管，38是小便箱，39是小便输送泵，40是缓冲箱，41是二级腔排放阀，42是三通管，43是小便器，44是二级腔冷却管，45是二级处理腔，46是锥形喷嘴，47是一级腔排放阀， 48是一级处理腔，49是尾气处理腔，50是集便装置， 51是一级腔搅拌器，52是臭氧毁灭器，53是粪便计量泵。

图中粪便桶2、温控水箱9、电解槽13、溶盐桶17、冷水箱30、小便箱38都装有防溢管，为使附图幅面清晰，图中防溢管均未标注和说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明有二种实施方式：

一种实施方式是大小便分开收集处理，从图1中可知：本发明所述的粪便收集装置由粪便桶2、粪便桶搅拌器3、粪便桶高液位传感器4、粪便桶低液位传感器5、粪便计量泵53以及连接管道组成，粪便桶2有效容积60L。有人如厕后，通过集便装置50将大便输送至粪便桶2中，当便液量到达粪便桶低液位传感器5位置时（位置高度设定为6次的处理量，可调整），控制系统指令电解装置启动，按图3所示的工作流程工作。当酸性水水泵20接收指令向一级处理腔48注入强酸性电位水时，粪便计量泵53启动，将粪便桶2中的便液按设定处理量（1.0～2.0L，可调整）泵入一级处理腔48中，泵注完成后停止。粪便桶低液位传感器5有信号时，粪便桶搅拌器3启动搅拌，每次搅拌5分钟，暂停10分钟，循环往复，直至粪便桶低液位传感器5信号消失时停止搅拌。粪便桶高液位传感器4用于控制粪便桶2内的最高液位，起防溢报警作用。当便液到达粪便桶高液位传感器4位置时，控制系统发出警示指令，集便装置50暂停工作45分钟，本处理系统继续工作。同时，管理人员通过警示牌提醒大便区暂停如厕，45分钟后，集便装置50自动解除报警，恢复粪便收集工作。

从图1可知：本发明所述的小便收集装置主要由小便箱38、小便输送水泵39、小便箱低液位传感器35、小便箱高液位传感器36以及连接管道组成。小便箱38有效容积120L，接收来自小便器43流入的小便。当小便量达到小便箱高液位传感器36的高度，且满足系统未进行大、小便处理的条件时，小便输送泵39启动，向二级处理腔45泵入小便，设定时间到后（按排量20L耗时计算）小便输送泵39停机。随后，小便在二级处理腔45内进行消毒灭菌、除臭、脱色处理。

另一种实施方式是大小便统一收集处理，从图2中可知：本发明由粪便收集装置、电解装置、一级处理装置、二级处理装置、臭氧装置、冷却装置、尾气处理装置和控制系统等八个部分组成，系统取消了小便收集装置及相关组件。如厕后，集便装置50将粪便（大小便）泵入粪便桶2中，按上述大便处理程序完成工作流程。

从图1、图2中可知：本发明所述的电解装置由温控水箱9、电解槽13、溶盐桶17以及连接管道组成。温控水箱9容积16L，箱外有温控水箱进水阀6，用于向温控箱9内注水，注水量受温控水箱高液位传感器10控制。电解槽13有效容积12L，产出酸碱水各6L左右。电解槽注水泵12将温控水箱9中的水注入电解槽13中，电解槽注水泵12的停机时间受温控水箱低液位传感器11控制，当到达低液位时，电解槽注水泵12停止注水；箱内有电加热器8，用于加热箱内水的温度，温度传感器7用于检测箱内水的温度，控制电加热器8的工作状态，当箱内水温低于设定温度（28℃）时，启动加热，加热至设定温度（28℃）后停止。溶盐桶进水阀15用于向桶内补水，盐液计量泵14将溶盐桶17中的饱和盐液从盐井18泵入温控水箱9中。

电解装置的工作流程如图3所示：当粪便桶低液位传感器5发出信号后，温度传感器7检测温控水箱9内水温是否达到设定温度（≥28℃），如果符合设定温度（≥28℃），电加热器8不工作；如果没有达到设定温度，电加热器8工作，给温控水箱9内的液体加温，直至达到设定温度（28℃）后电加热器8断电。随后，控制系统指令电解槽注水泵12启动，向电解槽13中注水，当温控水箱9内液位下降到温控水箱低液位传感器11位置时，电解槽注水泵12停机，电解槽13启动电解，设定电解时间（10分钟）到后，电解槽13停止电解。

当电解槽13启动电解后，温控水箱进水阀6打开，盐液计量泵14启动，分别按设定程序向温控水箱9中加水、加盐，或加热，为下一个电解工作提前备水，程序完成后电解槽注水泵12等待启动指令。

当电解槽13停止电解后，控制系统一方面确认一级处理腔48的工作状态，即：一级腔搅拌器51是否停机，且一级腔排放阀47是否关闭，若是，则酸性水水泵20、碱性水水泵19分别启动，前者将“+”极的强酸性电位水注入一级处理腔48中，后者将“-”极的强碱性电位水注入缓冲箱40中，排完后水泵关闭。否则，系统处于等待状态；另一方面，控制系统检测粪便桶低液位传感器5是否有便液信号，若有信号，电解槽注水泵12启动，向电解槽13中注水，照上述电解过程继续下一个电解工作程序；若没有信号，则表示粪便桶2内的便液量低于粪便桶低液位传感器5的位置（即设定6次处理量的位置）。此时，机器再进行6个工作循环（即电解6次），当完成第6次电解后，电解装置停止工作。

电解装置每电解一次，盐液计量泵14同步工作一次，每累计工作50次（设定次数）后，溶盐桶进水阀15打开，向溶盐桶17内补水，补水至溶盐桶液位传感器16发出信号后，溶盐桶进水阀15关闭，完成一次补水过程。当盐液计量泵14累计工作5545次后，机器报警，提示需向溶盐桶内添加氯化钠。

从图1、图2中可知：本发明所述的一级处理装置主要由一级处理腔48、一级腔搅拌器51、一级腔排放阀47以及连接管道组成。一级处理腔48接收来自粪便桶2的粪便和酸性水水泵20注入的强酸性电位水，便液与强酸性电位水在一级腔搅拌器51的作用下充分混合，实现消毒灭菌、除臭、脱色等处理。一级腔排放阀47控制便液在一级处理腔48内的处理时间，到达设定处理时间（9分钟）后，搅拌停止，一级腔排放阀47打开，排放至二级处理腔45中，设定排放时间（30秒）后，一级腔排放阀47关闭。

本发明所述的二级处理装置主要由二级处理腔45、锥形喷嘴46、二级腔排放阀41、缓冲箱40以及连接管道组成。二级处理腔45接收来自一级处理腔48处理后的便液，或接收来自小便箱38的小便（二者互锁，不同时接收。），一级处理腔48每次使用电位水和处理便液的总量为8L左右，当一级处理腔48向二级处理腔45排送处理物连续累计3次（每次处理24L左右）后，二级处理腔45启动处理程序。小便箱38中的小便经小便输送泵39向二级处理腔45一次性泵入设定量（20L）的小便后，二级处理腔45启动处理程序。腔内处理物通过三通管42与来自臭氧发生器21产生的臭氧在气液混合泵22中混合，再经锥形喷嘴46回到二级处理腔45中，形成一个循环。处理物与臭氧通过气液混合泵22不断循环混合，臭氧水的浓度不断提高，以不断增强其消毒灭菌、除臭、脱色等处理效果。二级腔排放阀41控制便液在腔内的处理时间，到达设定处理时间（9分钟）后，二级腔排放阀41打开，将处理后的中水排入缓冲箱40中, 设定时间到后（30秒钟）二级腔排放阀41关闭。

在粪便处理的过程中，当粪便桶低液位传感器5发出信号时，表示粪便桶2内粪便还有6次的处理量。此时，机器再进行6个工作循环，即电解6次，当特定的第6个工作循环完成后，排入到二级处理腔45的处理物累计无论是否满足3次（24L），控制系统指令臭氧装置启动，处理最后一次粪便后停机。

中水中的臭氧在缓冲箱40中自行溢出，排入尾气处理装置中。中水经内置过滤网过滤，其残渣与固态氧化物留在箱内，过滤后的中水从溢水管32自然溢出、外排；过滤物在过滤箱40内滞留过多时，可打开箱盖和手动排放阀33，对箱网进行清洗。

从图1、图2中可知：本发明所述的臭氧装置主要由臭氧发生器21、制氧机23、气液混合泵22以及连接管道组成。当一级腔排放阀47累计连续打开阀门3次输送处理物，或小便输送水泵39启动，向二级处理腔45注入处理物后，臭氧装置工作，首先制氧机23启动，随后气液混合泵22、臭氧发生器21依次启动。臭氧发生器21产生的臭氧，与来自二级处理腔45的处理物经三通管42在气液混合泵22中混合，再经锥形喷嘴46注入二级处理腔45中，不断循环，以提高处理物中臭氧的浓度。设定处理间（9分钟）到后，臭氧发生器21、气液混合泵22、制氧机23依次停机。

从图1、图2中可知：本发明所述的冷却装置主要由冷水机26、冷水箱30、冷水箱高液位传感器28、冷水箱低液位传感器29、冷水箱进水阀31，以及4个冷却水泵、2个冷却管和连接管道组成。冷水机26向冷水箱30提供冷水，冷水箱30用于储存降温用冷水，冷水箱高液位传感器28用于控制冷水箱30中加水高度，起防溢作用，冷水箱低液位传感器29用于控制冷水箱30中最低水位，当到达最低水位时，冷水箱进水阀31打开，向冷水箱30中补水。冷却装置有四个循环冷却系统：

一是，冷水机26、冷水箱冷却水泵27、冷水箱30及连接管道组成一个冷水循环，用于维持冷水箱30中水温在设定范围（10～18℃）。

二是，由冷水箱30与臭氧发生器冷却水泵25、臭氧发生器21及连接管道组成一个冷水循环，以降低臭氧发生器21内的温度，提高臭氧产量。制氧机23启动时，臭氧发生器冷却水泵25同步启动，制氧机23停机时，臭氧发生器冷却水泵25延时15秒后停机。

三是，冷水箱30、二级腔冷却水泵24、二级腔冷却管44及连接管道组成一个冷水循环，用于降低二级处理腔45内处理物的温度，以提高臭氧水的浓度。二级腔冷却水泵24随制氧机23同步启动与停止。

四是，冷水箱30、小便箱冷却水泵34、小便箱冷却管37及连接管道组成一个冷水循环，用于降低小便箱38内尿液的温度，为尿液进入二级处理腔45前进行预降温处理。

从图1中可知：小便箱38冷水系统控制流程如图4所示，当小便收集量到达小便箱低液位传感器35位置时（设定10L量位置），小便箱冷却水泵34启动，给箱内尿液降温，设定时间10分钟后，小便箱冷却水泵34停机。停机10分钟后，控制系统判定小便量是否达到小便箱高液位传感器36位置，若达到高液位，则小便箱冷却水泵34启动，工作至小便箱高液位传感器36信号消失为止；若小便量没有达到小便箱高液位传感器36位置，判断小便箱低液位传感器35是否有信号，如有信号，则小便箱冷却水泵34启动，重复上述工作循环，否则小便箱冷却水泵34停机。

从图1可知，本发明所述的尾气处理装置主要由尾气处理腔49、臭氧毁灭器52、活性炭箱1以及连接管道组成。电解槽13、一级处理腔48排气管排出的微量含氯尾气，经活性炭箱1处理后外排。粪便桶2、小便箱38排气管排出的臭气，与二级处理腔45、缓冲箱40排气管排出的臭氧在尾气处理腔49中充分混合、氧化除臭、消除异味，剩余的臭氧经臭氧毁灭器52处理，再经活性炭箱1处理后外排。

本发明的工作流程是：

如图1，设备通电前，先配置好过饱和氯化钠溶液：根据溶盐桶17的容积、氯化钠的溶解度计算配置饱和氯化钠溶液所需要氯化钠的重量，将该重量2倍的氯化钠加入溶盐桶17中，再向桶中加水，当水位加到溶盐桶液位传感器16高度时，停止加水，搅匀，过饱和氯化钠溶液配置完成。

设备通电后，即进入自动工作状态，先完成以下两个工作程序：

一是：温控水箱进水阀6打开，温控水箱9进水，盐液计量泵14将设定量的饱和盐液注入温控水箱9中，当液位达到温控水箱高液位传感器10高度时，进水阀6关闭，待机。

二是：将冷水机26的温控开关调拨至设定温度区间（如：10～18℃），冷水机26即进入自动工作状态，将冷水箱30的水温始终控制在10～18℃。同时，冷水箱进水阀31自动打开，冷水箱30进水，当水位达到冷水箱高液位传感器28高度时，冷水箱进水阀31关闭，待机。

实施例一，大小便分开收集处理工作流程。

大便处理工作流程：

如5所示的工作流程，大便区如厕后，集便装置50将便液注入粪便桶2中，当便液量达到粪便桶低液位传感器5高度时，粪便桶低液位传感器5发出信号，控制系统指令电解装置启动，按照图3所示的工作流程完成电解工作。随后，系统指令酸性水水泵20启动，将设定量的强酸性电位水注入一级处理腔48中，粪便计量泵53同步启动，将设定量的粪便泵入一级处理腔48中，一级腔搅拌器51工作，将便液与强酸性电位水充分混合处理。设定处理时间（10分钟）后，一级腔搅拌器51停止，一级腔排放阀47打开，将处理后的便液（8L左右）排入二级处理腔45中，设定时间（30秒）后，一级腔排放阀47关闭，二级腔冷却水泵24启动，开始给处理物降温。

当一级处理腔48向二级处理腔45排送处理物连续累计3次时，制氧机23、臭氧发生器21、气液混合泵22依次启动。与此同时，臭氧发生器冷却水泵25启动。气液混合泵22将二级处理腔45中的便液与臭氧充分混合后，经锥形喷嘴46注入二级处理腔45中，照此不断循环。当设定处理时间（9分钟）到后，臭氧发生器21、制氧机23、气液混合泵22、二级腔冷却水泵24依次停机，二级腔排放阀41打开，将处理后的中水排入缓冲箱40中，臭氧发生器冷却水泵25延时15秒后停机。

当处理到终末，完成了特定的第6个工作循环后，排入到二级处理腔45的处理物累计无论是否满足3次，控制系统指令直接启动上述二级腔工作程序。

中水排入缓冲箱40后，残渣及固体氧化物颗粒被过滤网滞留在箱内，过滤后的中水从溢水管32自然溢出、外排。至此，粪便无害化处理完成一个工作流程。

小便处理工作流程：

图6所示的工作流程，男、女小便区的小便，通过小便器43收集后自然流入小便箱38中，当小便量达到小便箱高液位传感器36高度时，控制系统判断设备是否在执行大便或小便处理程序（即一级或二级处理腔有无工作），若有，则小便输送泵39暂不启动，处于等待状态；若无，则小便输送泵39启动，将小便箱38中的小便注入二级处理腔45中，设定时间后（按排量20L耗时计算），小便输送泵39停止工作。随后，臭氧装置、冷却装置按照上述“大便处理工作流程”完成二级处理腔45的工作，处理后的中水排入缓冲箱40中，中水从溢水管32自然溢出、外排。至此，小便无害化处理完成一个工作流程。

实施例二，大小便统一收集处理工作流程。

作为本发明的另一种实施方式，即为：按传统的男女厕所分区，大小便统一收集、处理后排放的实施方式。如图2，如厕后，集便装置50将粪便（大小便）注入粪便桶2中，当便液量达到粪便桶低液位传感器5高度时，控制系统指令电解装置启动，按上述“大便处理工作流程”完成全部工作程序，即完成一个粪便无害化处理工作流程。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：包括粪便收集装置、电解装置、一级处理装置、二级处理装置、臭氧装置、冷却装置、尾气处理装置和控制系统，所述粪便收集装置、电解装置与一级处理装置连接，所述一级处理装置、臭氧装置、冷却装置与二级处理装置连接，所述一级处理装置和二级处理装置都与尾气处理装置连接。

2.一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：包括粪便收集装置、小便收集装置、电解装置、一级处理装置、二级处理装置、臭氧装置、冷却装置、尾气处理装置和控制系统，所述粪便收集装置和电解装置与一级处理装置连接，所述一级处理装置、小便收集装置、臭氧装置、冷却装置与二级处理装置连接，所述一级处理装置、小便收集装置和二级处理装置都与尾气处理装置连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述的一级处理装置由一级处理腔、一级腔搅拌器、一级腔排放阀组成，一级处理腔为粪便处理场所，上部连接有粪便计量泵、电解装置的酸性水水泵和排气管，底部与一级腔排放阀相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述的二级处理装置由二级处理腔、锥形喷嘴、二级腔排放阀、缓冲箱组成，所述二级处理腔为粪便二次处理或小便处理场所，其上部分别与一级腔排放阀、小便输送泵、气液混合泵、二级腔冷却管进管、二级腔冷却管出管、排气管相连，底部与二级腔排放阀相连；二级处理腔顶部的锥形喷嘴与气液混合泵相连；二级腔排放阀为电动球阀；所述缓冲箱上部设有二级处理腔接口、强碱性电位水接口、溢水管接口、排气管接口，所述排气管接口高于溢水管接口，底部有1个接口，与手动排放阀连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述粪便收集装置由粪便桶、粪便桶搅拌器、液位传感器和粪便计量泵组成，粪便桶为粪便收储容器，顶部分别连接有粪便输入管和排气管，粪便桶内安装有粪便桶搅拌器和液位传感器，底部与粪便计量泵连通；所述液位传感器有粪便桶低液位传感器与粪便桶高液位传感器。

6.根据权利要求2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述的小便收集装置由小便箱、液位传感器、小便输送泵组成，小便箱为小便收储容器，侧面分别连接有小便输入管、小便输送泵、小便箱冷却管进管与小便箱冷却管出管和排气管，液位传感器安装在小便箱内，分别为小便箱低液位传感器与小便箱高液位传感器。

7.根据权利要求1或2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述的电解装置由电解槽、温控水箱和溶盐桶组成，电解槽为隔膜式电解槽，电解槽的顶部连接有电解槽注水泵、排气管，底部连接有酸性水水泵和碱性水水泵；所述的温控水箱内装有电加热器、温度传感器、液位传感器，水箱外装有温控水箱进水阀、电解槽注水泵，其侧面连接有进水管、盐液计量泵，底部与电解槽注水泵连接，所述液位传感器分别为温控水箱低液位传感器与温控水箱高液位传感器；所述的溶盐桶侧面分别连接有带溶盐桶进水阀的进水管、盐液计量泵，所述进水管直接通向桶底，桶内安装有溶盐桶液位传感器。

8.根据权利要求1或2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述的臭氧装置由臭氧发生器、制氧机、气液混合泵组成，气液混合泵的吸气口与臭氧发生器的输出口连接，进液口与二级处理腔的三通管连接，排出口与锥形喷嘴连接。

9.根据权利要求1或2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述的冷却装置由冷水机、冷水箱、冷却水泵、冷却管和液位传感器组成，液位传感器位于冷水箱内，有冷水箱高液位传感器与冷水箱低液位传感器，有四个循环冷却系统，其一是冷水机、冷水箱冷却水泵、冷水箱及连接管道组成一个循环；其二是由冷水箱、臭氧发生器冷却水泵、臭氧发生器及连接管道组成一个循环；其三是由冷水箱、二级处理腔冷却水泵、二级处理腔冷却管及连接管道组成一个循环；其四是由冷水箱、小便箱冷却水泵、小便箱冷却管及连接管道组成一个循环。

10.根据权利要求1或2所述的一种粪便快速无害化处理系统，其特征在于：所述的尾气处理装置由尾气处理腔、臭氧毁灭器与活性炭箱组成，所述尾气处理腔为一空腔结构，内有阻拦栅片，顶端与臭氧毁灭器连接，臭氧毁灭器再与活性炭箱相连；所述尾气处理腔的底部分别与粪便桶、小便箱、二级处理腔、缓冲箱的排气口相连；所述的电解槽、一级处理腔的排气口与活性炭箱相连。

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