CN113622489A - 一种防冻的清洁型源分离厕所 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防冻的清洁型源分离厕所，包括排泄物收集模块、粪尿分离模块、发酵模块；所述排泄物收集模块包括依次设置的便器、粪尿储存仓和进料管；所述发酵模块包括初级发酵池、与初级发酵池相连的污水管，与污水管依次相连的储液池和储渣槽、低于污水管设置且与储液池相连的粪渣管、设在储液池和储渣槽上方的低温微生物菌剂箱、设在低温微生物菌剂箱上的投加管。本发明通过低温微生物强化发酵保证了粪污的处理效果，利用负压抽风和生物除臭相结合的方法，维持厕房内外无臭、无味环境；基于虹吸效应进行粪尿源分离，分离后的尿液可加工为植物叶面肥，干物质可作为有机肥，进行资源化利用。

Description

一种防冻的清洁型源分离厕所
技术领域
本发明涉及一种厕所，尤其涉及一种防冻的清洁型源分离厕所。
背景技术
水冲厕所是目前比较成熟且被广泛接受的技术，但是在干旱和寒冷地区却不再适用，由于水资源紧缺，寒冷地区气温低，在零度以下，如果不采取保温措施，水冲厕所无法正常使用，加上如今大力倡导节约用水，无水冲的防冻的清洁型源分离厕所可以说是未来社会的一种必然选择。而且，防冻的清洁型源分离厕所不仅能够节约水资源，它更大的意义在于能将粪便及时收集起来，通过合理的加工处理，变废为宝，实现粪污的资源化利用。
当前农村地区的小型分散式厕所经过冲厕水稀释粪污造成资源化利用率极低，通过锯末堆肥等干式防冻的清洁型源分离厕所可以资源化利用粪污，但是气味明显，在冬季低温条件下粪污处理效果较差，对农村卫生环境造成不利影响，影响了其推广使用。
传统农村防冻的清洁型源分离厕所在使用过程中用水量小，但如果使用不当，粪污发酵产生大量恶臭，极易滋生蚊蝇，带来环境卫生问题，同时防冻的清洁型源分离厕所在北方冬季低温条件下使用时，微生物菌种活性降低，导致对粪污的处理效果变差，不适宜在北方农村地区推广使用。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种防冻、除臭的清洁型源分离厕所。
技术方案：本发明的防冻的清洁型源分离厕所，包括排泄物收集模块、粪尿分离模块、发酵模块；
所述排泄物收集模块包括依次设置的便器、粪尿储存仓和进料管；
所述粪尿分离模块包括感应探头、与感应探头相连的气压检测装置、储气罐、与储气罐相连的输气管、与自动控制单元和储气罐相连的自动控制单元；
所述发酵模块包括初级发酵池、与初级发酵池相连的污水管，与污水管依次相连的储液池和储渣槽、低于污水管设置且与储液池相连的粪渣管、设在储液池和储渣槽上方的低温微生物菌剂箱、设在低温微生物菌剂箱上的投加管。
进一步地，包括除臭模块，所述除臭模块包括负压抽风机、与负压抽风机相连的排气管和供电装置、设在排气管中的除臭吸附塔；
进一步地，所述排泄物收集模块包括设置在便器上的延时脚踏开合器、设在粪尿储存仓和进料管之间的的排泄翻板，排泄翻板通过传动装置与延时脚踏开合器相连。
便器设计为上宽下窄的类圆台型结构，底部收口处与进料管等宽，这极大避免了粪污挂壁现象，如厕时粪尿直接进入粪尿储存仓内，如厕后踩动脚踏板，排泄翻板打开，粪污由进料管进入初级发酵池，负压抽风机开始工作，利用压强差的原理阻止气味扩散，一段时间后排泄翻板自动闭合，通风管中段安装除臭吸附塔，通过生物除臭原理维持厕房外环境卫生。
进一步地，所述粪尿分离模块包括外壳，储气罐和自动控制单元设在外壳内部，气压检测装置连接在外壳外表面上，所述气压检测装置为压力表。
初级发酵池内粪污经过厌氧发酵后，利用虹吸作用将发酵液和底部沉渣分别输送至储液池和储渣槽进行强化发酵，此阶段实现了粪尿分离，有利于后续粪污资源化利用。厕房内安装储气罐和压力表，用于维持和监测初级发酵池内压强。
进一步地，所述发酵模块包括设置在储渣槽和储液池上方的盖板，设在盖板上的若干通气口、设在储渣槽和储液池之间的T型隔板、设在T型隔板下部两侧的电加热条、设在T型隔板与盖板之间的传动装置。
进一步地，所述发酵模块包括设置在污水管外的管道仓。
进一步地，所述传动装置包括传动齿轮和传送带；所述发酵模块为封闭结构，一侧设有排污门。
进一步地，所述发酵模块中的投加管上设有喷头。
进一步地，所述除臭模块中的供电装置为太阳能电池板，太阳能电池板与电加热条电连接；所述风力负压抽风机由风车叶轮、中轴及尾翼组成。
进一步地，低温微生物菌剂箱内的低温微生物菌剂为耐冷菌、或耐冷菌和秸秆粉末混合物。
进一步地，耐冷菌为假单胞菌属或/和芽胞杆菌属。通过投加能够适应低温条件的微生物菌剂的生物技术保证系统在低温环境下的正常运行，同时将粪污发酵池设置在地下，地上部分安装太阳能吸热板等物理技术对厕所系统保温增温。综合利用生物和物理技术提高粪污在低温条件下的处理效果，实现厕所系统在低温条件下的正常运行。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)在低温条件下，粪污降解充分、处理效果好，通过投加能够适应低温条件的微生物菌剂的生物技术保证系统在低温环境下的正常运行，同时将粪污发酵池设置在地下，地上部分安装太阳能吸热板等物理技术对厕所系统保温增温，综合利用生物和物理技术提高粪污在低温条件下的处理效果，实现厕所系统在低温条件下的正常运行；
(2)显著降低厕所臭味，减少便器上的粪污挂壁现象，负压抽风机有效阻止气味扩散，通风管安装生物除臭单元，以维持厕房外环境卫生；
(3)粪尿分离有利于后续粪污资源化利用，分离后的尿液可加工为植物叶面肥，干物质可作为有机肥，进行资源化利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为储渣槽与储液池侧面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
1、便器；2、延时脚踏开合器；3、粪尿储存仓；4、排泄翻板；5、管道仓；6、进料管；7、污水管；8初级发酵池；9、粪渣管；10、外壳；11、气压检测装置；12、自动控制单元；13、储气罐；14、感应探头；15、输气管；16、负压抽风机；17、太阳能电池板；18、尾翼；19、中轴；20、排气管；21、除臭吸附塔；22、吸热太阳能板；23、低温微生物菌剂箱；24、投加管；25、盖板；26、通气口；27、排污门；28、储液池；29、储渣槽；30、电加热条；31、喷头；32、传送带；33、传动齿轮；34T、型隔板。
如图1所示，一种防冻的清洁型源分离厕所包括排泄物收集模块、粪尿分离模块、除臭模块、发酵模块；
所述排泄物收集模块，便器1设延时脚踏开合器2并安装在便器1前部，方便如厕后踩动，便器1底部设上宽下窄的圆台型粪尿储存仓3，以避免粪污挂壁；粪尿储存仓3设有直径相同的排泄翻板4，一端固定在粪尿储存仓3底部，一端通过传动装置与延时脚踏开合器2连接，进料管6一端与粪尿储存仓3底部连接，一端伸入初级发酵池8内部，进料管6底部采用喇叭口设计，以防止发酵液倒吸；
所述粪尿分离模块，厕房内壁安装有气压检测装置11、储气罐13以及自动控制单元12，储气罐13安装在外壳10内部，气压检测装置11连接在外壳10上，自动控制单元12集成在外壳10内，气压检测装置11与感应探头14连接，用于监测发酵模块中初级发酵池8内气压，储气罐13内储存有氮气或其他惰性气体，储气罐13和输气管15连接，输气管15伸入初级发酵池8内，如厕时，负压抽风机16工作，将初级发酵池8内生物气排出，气压降低，利于粪污通过进料管6进入初级发酵池8，当粪尿分离时，通过气压检测装置11感应，自动控制单元12的电路控制储气罐13向初级发酵池8内放气，使初级发酵池8内外产生压强差，促使粪尿分离顺利进行。
所述发酵模块，初级发酵池8置于地下，粪污经过一段时间厌氧发酵后，自上而下分为生物气层、浮渣层、发酵液层和沉渣层；生物气层接入除臭单元，除臭单元包括风力负压抽风机16和排气管20，风力负压抽风机16由风车叶轮、中轴19及尾翼18组成，由太阳能电池板17和风能组合控制供电，将内部生物气抽出，并在运行一段时间后停止，大气重新进入发酵池进行循环；排气管20中部伸出部分设除臭吸附塔21，投加除臭菌剂以强化除臭，避免异味进入厕房周围环境；发酵液层中的发酵液通过污水管7进入低温微生物菌剂强化发酵系统的储液池28，沉渣层中的粪渣通过粪渣管9进入储渣槽29，为方便粪渣传输，使粪渣管9低于污水管7，由于发酵液层和储液池28、沉渣层和储渣槽29之间的液位差以及气压差，污水管7和粪渣管9可以由阀门控制，利用虹吸效应使粪污进入低温微生物菌剂强化发酵系统；初级发酵池8底部两侧倾斜，有利于粪渣滑落沉积到池底；初级发酵池8一侧设置管道仓5，污水管7、排气管20等均通过管道仓5，用于检修各种管件；
发酵模块中设有低温微生物菌剂强化发酵系统：
低温微生物菌剂强化发酵系统设置于初级发酵池8一侧，增强其结构强度，并埋于防冻线以下，有利于维持适宜微生物降解的温度；储渣槽29和储液池28相邻布置，中间安装T型隔板34，用于将储渣槽29与储液池28分隔开，储渣槽29与储液池28容积比1：1.5，T型隔板34下部两侧安装电加热条30，通过系统顶部吸热太阳能板22供电，根据储渣槽29和储液池28的运行情况调节电加热条30，为强化发酵提供适宜的温度，T型隔板34上放置低温微生物菌剂箱23，投加管24与低温微生物菌剂箱23连接，分布在箱体两侧，倾斜向下，投加管24末端安装喷头31，用以向储渣槽29和储液池28中投加低温微生物菌剂，进行二次强化发酵；
储渣槽29和储液池28上方加装盖板25，盖板25上设置通气口26，分别位于储渣槽和储液池上部，通过阀门控制排气；盖板25一端固定在T型隔板34上部，T型隔板34与盖板25之间安装传动装置，包括传动齿轮33和传送带32，T型隔板34两侧分别安装两个传动齿轮33和一条传送带32，当需要清掏时，传动齿轮33带动传送带32，盖板25向T型隔板34收缩，使储渣槽29和储液池28一部分暴露在大气中，使清掏器械能够进入池底进行工作，清掏完毕后，盖板25向两侧滑动，直到将储渣槽29和储液池28上部空间封闭；
在低温条件下可以向储液池28和储渣槽29中投加适量高效低温复合菌剂，一方面可以增强功能微生物的功能和活性，另一方面可以显著提高低温下粪污的发酵效果。低温复合菌剂的投加可采用喷头31喷洒，能够使菌剂更均匀的与粪渣和发酵液混合，提高系统的处理能力和稳定性，是一种高效可行的增效方法。菌剂可选择耐冷菌(psychrotrophs)，耐冷菌一般生长温度范围为0-35℃，且分布范围较广，耐冷菌可为低温菌剂中的优势菌Pseudomonas(假单胞菌属)和Bacillus(芽胞杆菌属)，或者选择耐冷菌和秸秆粉末等混合进行投加，使系统既可满足低温条件(0℃-10℃)下运行，也可满足正常温度(15℃以上)下运行；储渣槽29和储液池28顶部安装吸热太阳能板22，用于冬季加温；
低温微生物菌剂强化发酵系统侧壁安装排污门27，工作人员可以通过开启排污门27进入系统内部向低温微生物菌剂箱23中投加低温菌剂，同时可以根据使用要求进行定期的清掏工作。
本发明使用过程及流程：
(1)使用厕所后，踩动延时脚踏开合器2，排泄翻板4打开，粪尿储存仓3中的粪尿由进料管6共同进入初级发酵池8，一段时间后，延时脚踏开合器2恢复原状，同时排泄翻板4关闭，粪尿进入初级发酵池8进行稳定化处理；
(101)如厕时，通过红外感应或热成像等措施，自动控制单元12控制负压抽风机16工作，使初级发酵池8内部气压小于大气压，创造负压环境，防止池内异味逸散到厕房内部，影响使用体验，负压抽风机16运行一段时间后停止，大气重新进入初级发酵池8进行循环；
(102)初级发酵池8设于地下，延时脚踏开合器2距地面距离为10～15cm；
(2)粪污在初级发酵池8经过一段时间厌氧发酵后，自上而下分为生物气层、浮渣层、发酵液层和沉渣层，其中生物气层、发酵液层和沉渣层所占比例大致为1：2：1～1：3：1；
(201)生物气层接入排气管20，排气管20连接负压抽风机16，将内部生物气抽出，在初级发酵池8中创造负压环境，避免异味逸散至厕房，排气管20中部伸出部分设除臭吸附塔21，投加除臭菌剂以强化除臭，避免异味进入厕房周围环境；
(202)发酵液层中的液体通过污水管7进入低温微生物菌剂强化发酵系统的储液池28，沉渣层中的粪渣通过粪渣管9进入储渣槽29，由于发酵液层和储液池28、沉渣层和储渣槽29之间的液位差以及气压差，污水管7和粪渣管9可以由阀门控制，利用虹吸效应使粪污进入低温微生物菌剂强化发酵系统；
(3)发酵液和粪渣分别进入储液池28和储渣槽29，实现粪尿分离，利于后续就地资源化利用；
(301)厕房内壁安装有气压检测装置11、储气罐13以及自动控制单元12，如厕时，负压抽风机工作，将初级发酵池8内生物气排出，气压降低，利于粪污通过进料管6进入初级发酵池8，当粪污固液分离时，通过气压检测装置11感应，自动控制单元12的电路控制储气罐13向初级发酵池8内放气，使其内外产生压强差，促使粪污固液分离顺利进行。
(302)储液池28和储渣槽29容积比为1.5：1；
(4)储液池28和储渣槽29顶部安装吸热太阳能板22，低温微生物菌剂箱23分别向储液池28和储渣槽29中投加耐低温微生物菌剂，投加频率8～12天喷洒一次，保证系统在低温条件下的稳定运行；
(5)储渣槽29和储液池28中间由T型隔板34隔开，上方加装盖板25，盖板25一端固定在T型隔板34上部，T型隔板34两侧分别安装两个传动齿轮33和一条传送带32，当需要清掏时，传动齿轮33带动传送带32，盖板25向T型隔板34收缩，使储渣槽29和储液池28一部分暴露在大气中，方便清掏器械能够进入池底进行清掏工作；
(6)强化发酵系统侧壁设排污门27，可根据需要定期进行清掏。
本发明的防冻的清洁型源分离厕所，利用气压差及虹吸作用进行粪尿分离，使粪尿的抗冻能力增强，在免水冲的条件下通过低温微生物强化发酵，并且通过负压抽风和菌剂除臭的方式维持厕房内外的卫生无味环境，具有操作简单、低温条件下运行稳定、除臭效果好的特点，适用于北方农村地区使用。

Claims (10)

1.一种防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，包括排泄物收集模块、粪尿分离模块和发酵模块；
所述排泄物收集模块包括依次设置的便器(1)、粪尿储存仓(3)和进料管(6)；
所述粪尿分离模块包括感应探头(14)、与感应探头相连的气压检测装置(11)、储气罐(13)、与储气罐相连的输气管(15)、与自动控制单元和储气罐相连的自动控制单元(12)；
所述发酵模块包括初级发酵池(8)、与初级发酵池(8)相连的污水管(7)，与污水管(7)依次相连的储液池(28)和储渣槽(29)、低于污水管(7)设置且与储液池(28)相连的粪渣管(9)、设在储液池(28)和储渣槽(29)上方的低温微生物菌剂箱(23)、设在低温微生物菌剂箱(23)上的投加管(24)。
2.根据权利要求1所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，还包括除臭模块，所述除臭模块包括负压抽风机(16)、与负压抽风机(16)相连的排气管(20)和供电装置、设在排气管(20)中的除臭吸附塔(21)。
3.根据权利要求1所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，所述排泄物收集模块包括设置在便器(1)上的延时脚踏开合器(2)、设在粪尿储存仓(3)和进料管(6)之间的的排泄翻板(4)，排泄翻板(4)通过传动装置与延时脚踏开合器(2)相连。
4.根据权利要求1所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，所述粪尿分离模块包括外壳(10)，储气罐(13)和自动控制单元(12)设在外壳(10)内部，气压检测装置(11)连接在外壳(10)外表面上。
5.根据权利要求1所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，所述发酵模块包括设置在储渣槽(29)和储液池(28)上方的盖板(25)，设在盖板(25)上的若干通气口(26)、设在储渣槽(29)和储液池(28)之间的T型隔板(34)、设在T型隔板34下部两侧的电加热条(30)、设在T型隔板(34)与盖板(25)之间的传动装置。
6.根据权利要求1所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，所述发酵模块包括设置在污水管(7)外的管道仓(5)。
7.根据权利要求4所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，所述传动装置包括传动齿轮(33)和传送带(32)；所述发酵模块为封闭结构，一侧设有排污门(27)。
8.根据权利要求1所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，所述发酵模块中的投加管(24)上设有喷头(31)。
9.根据权利要求4所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，所述除臭模块中的供电装置为太阳能电池板(17)，太阳能电池板(17)与电加热条(30)电连接；所述风力负压抽风机(16)由风车叶轮、中轴(19)及尾翼(18)组成。
10.根据权利要求1所述的防冻的清洁型源分离厕所，其特征在于，低温微生物菌剂箱(23)内的低温微生物菌剂为耐冷菌、或耐冷菌和秸秆粉末混合物，所述耐冷菌为假单胞菌属或/和芽胞杆菌属。
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