CN112127447B - 一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，涉及环保技术领域；该厕所包括设有地板的厕所本体，内设集成控制器的地板把厕所本体分为厕室和降解室，厕室内设有马桶，感应灯，洗手池和喷雾通风一体机；降解室设有多种环境监控元件及尿液收集箱；降解室内设有可整体抽出的降解仓，远离黑水虻降解仓抽离口的一侧设有倾斜板；降解仓被过滤板分为黑水虻降解仓和微生物降解仓两部分，黑水虻降解仓内设置摊料翻料机构、辅料和黑水虻幼虫，微生物降解仓内设有微生物悬液；本发明利用黑水虻和微生物协同就地分解排泄物，节省了人力劳动，既保护环境，又能提高降解效率。

Description

一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所

技术领域

本发明涉及黑水虻应用领域，特别是一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所。

背景技术

随着人们生活水平提高，人们对厕所的要求也在提高。就地源分离厕所旨在就地解决排泄物的问题，并能保持厕所自身的卫生问题，杀死致病细菌，降解粪便，对尿液进行处理。黑水虻为双翅目水虻科昆虫。起源于美洲，现已成为世界性分布的昆虫，黑水虻不携带病菌，也不会侵入人类居住环境，黑水虻的生长发育分为卵期、幼虫期、蛹期和成虫期。黑水虻繁殖迅速，生物量大，食性广泛、吸收转化率高，容易管理、饲养成本低，动物适口性好。在黑水虻幼虫阶段结束后，其体内含有大量的蛋白质和丰富的氨基酸成分，经简单处理即能制成优质的蛋白饲料。因此，利用水虻处理排泄物的生态厕所可变废为宝，将其中的营养成分转化为昆虫蛋白，为畜禽提供一种成本低廉的蛋白饲料来源或进行深加工。

然而黑水虻的生长需要一定的环境条件，环境的变化对黑水虻幼虫阶段的生长发育有较大的影响。徐健（“发酵饲料对黑水虻生长性能的影响及黑水虻消化酶活和肠道菌群的特征研究［D］”.华南农业大学.2016）的研究结果表示，温度的高低会影响黑水虻的摄食活动、繁殖行为。当温度过低，黑水虻很少摄食，会进入不食不动的静止期，因为温度对黑水虻消化酶在内的所有内分泌活动具有重要的影响，包括影响消化酶分泌的种类和消化酶活性，从而影响黑水虻的摄食。刘宏宇等（“黑水虻研究进展［J］”.养殖与饲料，2015（12）：4-7）研究表明，投喂低水分的饲料会导致黑水虻幼虫出现死亡，黑水虻饲料含水量在 75%～85%之间有利于黑水虻幼虫的生长和增加预蛹的重量。由此可见，利用黑水虻幼虫转化利用粪污，必须做好环境因子（如温度和水分）的调控。

中国专利CN 205903213 U公布了一种利用黑水虻分解排泄物的源分离厕所。专利号CN209547867 U公布了一种可移动黑水虻虫菌互作生态厕所；然而上述专利中黑水虻降解仓中并没有设计环境自动监控及调控系统，这样难以保证黑水虻正常的生命活动，也就难以实现对排泄物的持续高效降解；专利CN 209450419 U则公开了一种利用黑水虻分解排泄物的生态环保厕所，其降解仓设有环境监控元件（温度感应器、湿度感应器、喷雾器和红外线灯），但该专利非粪尿源分离厕所，且物料湿度过低时，喷雾器喷洒乳酸菌溶液，厕所中生物降解对辅料需求高，人工、原料成本较高，限制了其推广应用。此外，上述专利还缺少对黑水虻幼虫预蛹的判断，无法实现及时收集幼虫以及重新投放新幼虫，增加人工管理成本，同时也降低了排泄物的降解效果。同时，对于黑水虻降解仓内粪便易堆积、流动性差的问题，上述专利没有特定的摊料、翻料机构，也就不能保证黑水虻幼虫和粪便充分接触，即使一些公开报道涉及清理机构，但这些装置或对降解过的粪便不能自动清理，或清理机构复杂，降解室的抽出、翻料劳动强度过大，从而限制了黑水虻就地处理厕所排泄物的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前黑水虻源分离厕所，对于黑水虻降解仓环境因子自动监控和调控功能的不足，以及缺少对黑水虻预蛹的判断，处理过的粪便采用人工清理，清理机构复杂，黑水虻降解仓内粪便易堆积、流动性差，人工管理成本高和劳动强度大等一系列问题，提供一种新的利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所及其应用。

具体而言，本申请的发明目的是这样实现的：

一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，包括底部设有万向轮的厕所本体，厕所本体内设有地板，地板将厕所本体分为上下两个部分，上面为厕室，下面为降解室；

所述厕室底部设有马桶和洗手池，厕室顶部设有感应灯，厕室侧壁设有喷雾通风一体机；

所述降解室内设有降解仓，降解仓底部设有滑轮，降解室内侧的底部设有与降解仓底部滑轮对应的导轨和定位块；降解室侧壁设置有抽离口，降解仓侧壁设有把手，可通过抽离口沿导轨整体抽离降解室；降解室近抽离口的一侧设有倾斜板（倾斜板的倾斜角度优选45°），倾斜板的斜面上设有与降解仓底部滑轮对应的导轨与限位块；使用时，降解室底部的导轨与倾斜板斜面的导轨可连为一体。

降解室顶部设有环境监控元件（温度湿度一体传感器和红外传感器）、通风喷洒一体机和红外线灯，厕所本体侧壁外侧设有指示灯，温度湿度一体传感器、红外传感器、通风喷洒一体机、红外线灯和指示灯均通过线路与设置于地板内侧的集成控制器连接；

所述降解仓包括上方的黑水虻降解仓和下方的微生物降解仓，黑水虻降解仓与微生物降解仓之间设有过滤板，过滤板近抽离口一侧铰接有连接板；降解仓近抽离口处设有把手；应用时，黑水虻降解仓还放置有辅料和3-5日龄黑水虻幼虫；微生物降解仓设置有微生物悬液，靠近抽离口一侧底部设置有排水阀门；在具体应用中，该微生物悬液可以根据实际降解需求选择微生物，如酵母菌，乳酸菌，密粘褶菌等。

降解仓远抽离口一侧的顶部设有幼虫收集槽；黑水虻降解仓内设置有摊料翻料机构，所述摊料翻料机构由轨道，滑块，电动推杆，横架和齿耙组成，电动推杆一端与黑水虻降解仓远抽离口一侧的侧壁固定连接，另一端通过联接器与横架连接，横架下方设有（焊接）齿耙；横架两端设有滑块（优选螺纹连接），黑水虻降解仓两侧的侧壁上均设有与滑块对应的轨道，滑块可在黑水虻降解仓内沿轨道水平移动；

所述降解室近抽离口一侧的顶部设有尿液收集箱，尿液收集箱内设有浮筒，浮筒通过无弹力绳与设置于导向架内的盖片连接；尿液收集箱内还设有管道一、管道二和管道三，管道一的一端与马桶（其内设有尿液口），另一端设于尿液收集箱顶部，用于收集马桶中产生的尿液；管道二设置于尿液收集箱内侧，管道二开口近尿液收集箱底面，其另一端与通风喷洒一体机相连；管道三设置于尿液收集箱底部，管道三另一端开口与微生物降解仓相连；马桶内的尿液由高处通过管道一流入尿液收集箱，当尿液量过多时，浮筒在浮力作用之下通过无弹力绳拉动盖片，使得尿液由高处通过管路三流入微生物降解仓分解中，当环境湿度过低时，温度湿度一体传感器传递信号给集成控制器，集成控制器启动通风喷洒一体机通过所述管道二吸取尿液喷洒增加湿度。

在实际应用中，黑水虻降解仓的辅料为常规辅料，如：木屑，沙土，稻壳等，也可以参照专利CN 104563244 A、CN 209450419 U、CN 205903213 U 中使用的辅料。

在本发明中：所述降解仓底部至少设置2个具有锁止功能的滑轮.

在本发明中：所述黑水虻降解仓至少设置1个幼虫收集槽。

在本发明中：所述倾斜板表面至少设置2个限位块。

本发明的优点在于：通过黑水虻和微生物同时就地处理排泄物，大大提升了人类排泄物的降解效率。黑水虻把粪便降解成小颗粒的有机肥，并抑制和杀死致病细菌，实现了排泄物的无害化和资源化利用。在黑水虻结束幼虫期后，幼虫根据习性自发爬向幼虫收集槽进行预蛹，设置于槽内的红外传感器接收信号并让指示灯绿灯长亮，工作人员收集即将预蛹的幼虫并重新投放3-5日龄的黑水虻幼虫，而在幼虫收集槽内的黑水虻幼虫体内富含大量蛋白质，可作为禽类饲料或者深加工，增加了经济效益。降解室内有多种监测传感器和执行器，自动监测黑水虻的生命活动环境变化和预蛹变化，始终为黑水虻提供优质环境，降低了人工成本。黑水虻降解仓设计了摊料、翻料机构，解决了粪便堆积、流动性差的问题，使得让黑水虻幼虫与粪便充分接触，提升降解效率。创造性的提出了清理分解后的粪便采用导轨滑轮结构设置在降解室底部，降低工作强度，抽出降解室实用斜坡设计，并使用限位块使得降解室固定，连接板与过滤板铰接（可转动），分解过后的小颗粒粪便靠自身重力滑落，这时用有机肥收集箱收集，而液体排泄物可通过排水阀排出。

本发明的技术总体性能指标与同类技术比较的优势还在于：降解室可以及时监控环境温度和湿度并调整，以实现自动监测黑水虻的生命活动环境变化和预蛹变化，降低了人工成本。黑水虻降解仓设计了摊料、翻料机构，解决了粪便堆积、流动性差的问题，使得让黑水虻与粪便充分接触，提升降解效率。降解室从侧壁抽离用滚动抽离代替滑动抽离，清理降解后的粪便抽离口设置倾斜板，并在倾斜板设置有限位块，靠近抽离口的连接板与过滤板铰接便于转动，可实现分解过的小颗粒粪便自行滑落，结构简单，降低人工操作强度。

附图说明

图1为黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所及其应用结构示意图。

图2为黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所及其应用清理时结构示意图。

图3为黑水虻降解仓轴测图。

图4为黑水虻降解仓剖视图。

图5为尿液收集箱结构图。

图中：1-厕所本体；2-降解室；3-黑水虻降解仓；4-过滤板；5-微生物降解仓；6-幼虫收集槽；7-集成控制器；8.1-温度湿度一体传感器；8.2-红外传感器；9.1-通风喷洒一体机；9.2-指示灯；9.3-红外线灯；10-马桶；11-洗手池12-通风喷雾一体机；13-感应灯；14-地板；15-连接板；16-把手；17.1-万向轮；17.2-滑轮；17.3-定位块；17.4-限位块；18-排水阀门；19-抽离口；20-倾斜板；21-电动推杆；22-轨道；23-滑块；24-横架；25-齿耙；26尿液收集箱；27-管道一；28-管道二；29-管道三；30-浮筒；31-无弹力绳；32-导向架；33-盖片；34-降解仓。

具体实施方式

实施例中的部件均为市售产品，具体如下：

粪尿源分离马桶购自山东菏泽农村改厕蹲便器厂，型号UDDT

集成控制器购自西门子公司，型号为S7-200smart；

温度湿度一体传感器购自互信智能公司，型号HS610X；

红外传感器购自舜迪公司，型号SDN-0420

通风喷洒一体机购自TNN；

ASB-30A+喷洒购自锐晨公司，型号 03172；

指示灯购自gqaa（公强电气），型号 AL502；

附图非限制性地公开了本发明实施例的具体结构，下面结合附图对本实施例作进一步描述。

如图1所示，一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，包括厕所本体1，所述厕所本体底部设有万向轮17.1；该厕所由交流电提供电源，电源接口设置于侧壁（本实施例设置于左侧壁）；

厕所本体1内设有地板14，地板14把厕所本体1分为上下两个部分，上面为厕室，下面为降解室2；

厕室所述厕室底部设有马桶10和洗手池11，厕室顶部设有感应灯13，厕室侧壁设有喷雾通风一体机12；

降解室2内设有降解仓34，降解仓34底部设有滑轮17.2，降解室2内侧底面设有与滑轮17.2对应的导轨和限位块17.3；降解室2侧壁设置有抽离口19，降解仓34可通过抽离口19沿导轨整体抽离降解室2；降解室2近抽离口19的一侧设有倾斜板20（倾斜板20的倾斜角度优选45°），倾斜板20的斜面上设有与滑轮17.2对应的导轨与限位块17.4；使用时，降解室2底部的导轨与倾斜板20斜面的导轨可连为一体，方便降解仓34直接抽出；

降解室2顶部设有温度湿度一体传感器8.1、红外传感器8.2、通风喷洒一体机9.1和红外线灯9.3，厕所本体侧壁外侧设有指示灯9.2，他们均通过线路与设置于地板内侧的集成控制器7连接；温度湿度一体传感器8.1和红外传感器8.2共同构成环境监控元件；红外传感器8.2监控黑水虻预蛹情况并对指示灯9.2发出信号。

降解仓34包括上方的黑水虻降解仓3和下方的微生物降解仓5，黑水虻降解仓3与微生物降解仓5之间设有过滤板4，过滤板4近抽离口19一侧与连接板15铰链；降解仓34近抽离口19处设有把手；具体应用时，黑水虻降解仓3内放置辅料和3-5日龄黑水虻幼虫；微生物降解仓5靠近抽离口19一侧底部设置有排水阀门18；

如图5所示，所述降解室2近抽离口19一侧的顶部设有尿液收集箱26，尿液收集箱26内设有浮筒30，浮筒30通过无弹力绳与设置于导向架32内的盖片33连接；尿液收集箱26内还设有管道一27、管道二28和管道三29，管道一27的一端与马桶（其内设有尿液口）连接，另一端设于尿液收集箱26顶部，用于收集马桶中产生的尿液；管道二28设置于尿液收集箱26内侧，管道二28一端开口近尿液收集箱26的底端，另一端与通风喷洒一体机9.1相连；管道三29一端开口设置于尿液收集箱26底部，管道三29的另一端开口与微生物降解仓5相连；马桶内的尿液由高处通过管道一27流入尿液收集箱26，当尿液量过多时，浮筒30在浮力作用之下通过无弹力绳31拉动盖片33，使得尿液由高处通过管路三29流入微生物降解仓5分解中；当环境湿度过低时，温度湿度一体传感器8.1传递信号给集成控制器7，集成控制器7启动通风喷洒一体机9.1通过管道二28吸取尿液喷洒增加湿度。

具体实施时，尿液收集箱26的容积不低于11L，其中可以选取不同浮筒30和调整无弹力绳31的长度控制尿液收集桶26常备尿液量为10L，3个导向架依次120°排开并有绳子1/2的高度，保证盖片上下移动不会跑偏，偏移。

具体实施时，降解室2底部至少设置4个滑轮17.2，所述滑轮17.2与厕所底部对导轨连接，并且所述滑轮17.2具有锁止功能导，导轨相应位置设有定位块17.3。

本实施例中，黑水虻降解仓3左侧壁设置1个幼虫收集槽6（具体实施中，设置多个），黑水虻降解仓3内预置辅料和3-5日龄幼虫。

如图2所示，当清理分解过的排泄物时，降解仓34可通过把手16从抽离口19拉出，分降解仓34可以利用底部设置的滑轮17.2沿着倾斜板20表面的导轨滑动，当移动到位于倾斜板20上相应处设置的限位块17.4的位置时被固定（具体实施中倾斜板20至少设置2个限位块)。连接板15与过滤板4铰接并转动，形成开口。小颗粒粪便可由自身重力作用滑落下来，这时用有机肥收集箱收集，而液体排泄物可通过微生物降解仓5底部设置的排水阀门18排出。

如图3、4所示（图4为图1中A-A向截面），所述黑水虻降解仓3内设置摊料翻料机构，包括轨道22，滑块23，电动推杆21，横架24和齿耙25，电动推杆21一端与黑水虻降解仓3远抽离口一侧的侧壁固定连接，另一端通过联接器与横架24中部连接，横架24焊接设有齿耙25；横架24的两端均通过螺纹连接的方式设置滑块，黑水虻降解仓3两侧的侧壁上均设有与滑块23对应的轨道22，滑块23可在黑水虻降解仓3内沿轨道22水平移动；电动推杆21与集成控制器7连接，当集成控制器发出指令，启动电动推杆21开关时，电动推杆21该所述摊料翻料机构在黑水虻降解仓3内水平来回移动，实现翻料之功能。具体应用中，可以通过集成控制器7预先设置指令，控制电动推杆21每天启动两次，每次来回10次。

微生物降解仓5中装有微生物悬液其中酵母菌，设备运行时，当微生物降解仓5中湿度适合时，尿液被贮存于尿液收集箱26，当降解室2湿度过低时，尿液被抽出喷洒用于调节含水率；若因降解室2消耗不完导致尿液收集箱26装满，也可以进行人工倾倒并更换收集箱26；本实施例中微生物悬液为酵母菌：乳酸菌：密粘褶菌1:1:1（含菌量）的比例混合获得，总菌量≥5×10⁹；能对尿液中的水分，葡萄糖，蛋白质，无机盐消化吸收。

本发明可以用于黑水虻就地处理排泄物，具体操作如下：

排泄物通过粪尿源分离马桶首先经过黑水虻降解仓3，电动推杆21自动感应/根据预设指令启动（微型感应传感器用于感应粪便的下落，并将感应信号发送给集成控制器，集成控制器用于接收感应传感器的感应信号，输出控制信号给电动推杆，驱动电动推杆移动，该技术为本领域常规技术，如文献“蒋伍.智能垃圾收集箱设计[J].科技,2016(07) :172.”即公开了相关内容），摊料、翻料机构来回水平运动对粪便进行摊匀和翻转，然后黑水虻幼虫对粪便进行降解。

尿液从马桶尿液孔从高处通过管道一27流入尿液收集箱26，尿液收集箱26里的尿液一部分用于补充降解仓3物料含水率，一部分通过管道三29流入微生物降解仓5分解。在黑水虻和微生物共同降解的过程中，依靠温度湿度一体传感器8.1监控降解室2的温湿度变化，当环境温度、湿度过高时，所述温度湿度一体传感器8.1传递信号给集成控制器7，集成控制器7启动通风喷洒一体机9.1进行通风降温以及除湿。当环境温度过低时，温度湿度一体传感器8.1传递信号给集成控制器7，集成控制器7启动红外线灯9.3进行发热升温。当环境湿度过低时，温度湿度一体传感器8.1传递信号给集成控制器7，集成控制器7启动通风喷洒一体机0.1通过管道二28吸取尿液喷洒增加湿度。 （利用温度湿度传感器对降解室3内的温度和湿度进行采集，然后信号通过运算放大器，保持器和A/D转换器将模拟量变为数字量并送入集成控制器（单片机）7，在集成控制器7预先设置温度和湿度上下限，当温度低于下限则启动红外线灯，当温度或湿度高于上限则启动通风喷洒一体机通风，当湿度低于下限时喷洒尿液，以维持事宜黑水虻幼虫生长的环境）。

黑水虻将要进入预蛹期时，其依据生物特性自发向有干燥辅料的幼虫收集槽6移动，这时候位于降解室2正上方的红外传感器8.2接受信号启动厕所本体外壁的指示灯9.2，即可通知工作人员收集黑水虻幼虫，幼虫富含高蛋白可作为禽类的饲料或者深加工，同时人工重新向黑水虻降解仓3中投放3-5日龄的黑水虻幼虫，降解仓24的滑轮17.2碰到导轨的定位块17.3锁止，保证红外传感器8.2始终在幼虫收集槽6的正上方。

本实施例提供的厕所可对人类排泄物进行原位无害化处理和就近资源化利用。当清理分解过的排泄物时，降解仓34可通过把手16从抽离口19拉出，沿着倾斜板20表面的导轨滑动，当移动到限位块17.4的位置被固定。而连接板15与过滤板4铰接转动，又形成开口。小颗粒粪便可由自身重力作用滑落下来，这时用有机肥收集箱收集，而液体排泄物可通过排水阀18排出。同时通过粪尿源分离后，厕所中生物降解辅料需要量大大降低，减少了运行成本。

Claims (5)

1.一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，包括底部设有万向轮的厕所本体，其特征在于：

所述厕所本体内设有地板，地板将厕所本体分为厕室和降解室；

所述厕室设有马桶和洗手池，厕室顶部设有感应灯，厕室侧壁设有喷雾通风一体机；

降解室顶部设有温度湿度一体传感器、红外传感器、通风喷洒一体机和红外线灯，厕所本体侧壁外侧设有指示灯，温度湿度一体传感器、红外传感器、通风喷洒一体机、红外线灯和指示灯均通过线路与设置于地板内侧的集成控制器连接；

所述降解室内设有降解仓，降解仓底部设有滑轮，降解室底部设有与滑轮对应的导轨和定位块；降解室侧壁设置有抽离口，降解仓侧壁设有把手；降解室近抽离口的一侧设有倾斜板，倾斜板的斜面上设有与滑轮对应的导轨与限位块；所述降解仓底部至少设置2个滑轮；所述降解室内底面至少设有2个定位块；

所述降解仓包括上方的黑水虻降解仓和下方的微生物降解仓，黑水虻降解仓与微生物降解仓之间设有过滤板，过滤板近抽离口一侧铰接有连接板；微生物降近抽离口一侧底部设置有排水阀门；

降解仓远抽离口一侧的顶部设有幼虫收集槽；电动推杆一端与黑水虻降解仓远抽离口一侧的侧壁固定连接，另一端通过联接器与横架连接，横架下方设有齿耙；横架两端设有滑块，黑水虻降解仓两侧的侧壁上均设有与滑块对应的轨道；

所述降解室近抽离口一侧的顶部设有尿液收集箱，尿液收集箱内设有浮筒，浮筒通过无弹力绳与设置于导向架内的盖片连接；尿液收集箱内还设有管道一、管道二和管道三，管道一的一端与马桶连接，另一端设于尿液收集箱顶部；管道二设置于尿液收集箱内侧，其一端开口近尿液收集箱底面，另一端与通风喷洒一体机相连；管道三设置于尿液收集箱底部，其另一端开口与微生物降解仓相连。

2.根据权利要求1所述一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，其特征在于，所述倾斜板的斜面上至少设有2个限位块。

3.根据权利要求1所述一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，其特征在于，所述黑水虻降解仓至少设置1个幼虫收集槽。

4.根据权利要求1所述一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，其特征在于，其特征在于，所述幼虫收集槽内预置辅料和3-5日龄黑水虻幼虫。

5.根据权利要求1所述一种利用黑水虻就地处理排泄物的源分离厕所，其特征在于，其特征在于，所述微生物降解仓内设置有微生物悬液。