CN117758841A - 一种节水阻臭型粪便排输方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及厕所粪便排输方法与装置，通过柔软连接管的位置移动与接便盆的抬升实现用水极少的排输粪便，通过下游水封或柔软连接管水封实现高效阻断臭气上窜，通过接便盆与下水管路的软管连接实现接便盆的抬升与复位的无漏连接，通过接便盆前端的手工简单抬升动作实现接便器的快速抬升及稳定复位；本发明方法的装置结构简单、不易故障、易于维修、高效阻臭、设备投资费用低，特别是对于没有完善的下水排水系统的农村等低人口密度地区，用水很少就能顺利排输粪便，且能阻断臭气，实现户内阻臭节水用厕，低频次抽粪及浓密粪便还田。

Description

一种节水阻臭型粪便排输方法与装置

技术领域

本发明涉及厕所粪便排输方法与装置，特别是对于没有完善的下水排水系统的农村、小镇、偏远的旅游区等低人口密度地区，用很少量的水就能够顺利排输粪便，并能阻断臭气，实现户内阻臭节水用厕，浓密粪便还田，属于给排水、民生和环境领域。

背景技术

清洁型厕所的使用是人类减少疾病传染、提高健康水平和生活质量的重要保障。随着城市完善的高性能水冲便器与下水排输及污水处理系统的普及，如厕及污水处理均已满足了居民厕所清洁生活的要求。但在农村、小镇、偏远的旅游区等低人口密度地区，由于下水排输与污水处理系统设施投资及运行成本太高，很难实施，致使大部分地区仍是旱厕为主，清洁卫生及居民便利的如厕得不到保障。因此，在没有完善下水排输管网区域的如厕条件改善及排泄物无害处理就成为提升这些地区居民卫生条件及生活质量的重要课题。纵观这些低人口密度地区的厕所与粪污处理体系主要存在的问题及难题在于：旱厕不仅清洁卫生得不到保障，而且无法实现户内用厕，户外如厕给居民特别是寒冷天、夜间及老人用厕带来极大的困难；水冲厕所虽然可以实现户内用厕和清洁如厕，解决用厕困难，但传统的水冲厕所用水量大，因为难以建设完善的下水排输和处理系统，只能采用地窖储粪方式。而地窖储粪罐不可能很大，使用中很快满罐，需要频繁地抽吸排污，不仅处理成本高，且大量的粪水既不能做有机肥料使用，又无法无害化消纳，必然造成二次污染问题。因此，彻底解决上述低人口密度地区的厕所问题必须同时解决厕所节水粪便排输、臭气阻断和粪污处理消纳三方面的问题。这三个问题归结于用水极少的粪便排输和高效的阻臭这两个技术问题，及设备不易故障且维修简单与价格适中的运营投资要求。

迄今为止，业界从粪便排输方式、储水箱结构、冲水方式、接便盆转动、接便盆机械清刷、粪便排输管路、臭气阻断等多方面开发了多种低用水量的节水型座便器，使得冲厕用水有明显的降低。如真空抽吸式、小体积储水箱、两次冲水与喷射冲水、接便器翻转、接便器机械清刷、变径粪便排输管路、活塞式推便机构、弹簧阻臭阀门等。

其中，真空抽吸式座便器在交通工具中的应用较多，但由于机构复杂，容易故障，维修难度大，且噪音也大，难以作为居民户用便器使用；其他便器一次大便冲厕需要3～5升水，这样的冲水量对于无管网排水系统的地窖储粪罐体系显然是水量太大，不能使用，地窖储粪罐方式的厕所系统要求用水在0.5升以下。在农村等低人口密度地区的水冲厕所系统只有满足用水极少的顺利排输粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓密粪便还田才能被农村接受，实现普及。

可见，现有的各种厕所便器都不能满足农村等低人口密度地区的户内用厕要求，开发能够同时满足用水极少的顺利排输粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓密粪便还田的新型厕所便器系统就成为彻底解决农村厕所问题的关键所在；同时，农村居民用的厕所又必须是结构简单、成本低的设备才能得到普及。本发明从粪便排输关键技术着手，提供依靠柔软连接管的位置移动与接便盆抬升排输粪便的节水阻臭型粪便排输方法与装置。

发明内容

本发明的目的在于提供能够同时满足用水极少顺利排输粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓密粪便还田的节水阻臭型粪便排输方法与装置。通过柔软连接管的位置移动与接便盆的抬升实现用水极少的排输粪便，通过简单的手动操作实现接便盆的快速简单的抬升，结构简捷。本发明方法的装置结构简单、不易故障、易于维修、高效阻臭、设备投资费用低。

本发明采用如下方案实现：

一种节水阻臭型粪便排输方法，其特征在于促进如厕产生的粪便向储粪罐的排输流动通过如下任意一种方法实现：

(1)通过接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管的位置移动实现粪便的排输流动，所述接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管的位置移动是依靠从上部垂直向上提升接便盆，或提升接便盆的前端，或提升接便盆的后端实现的；

或(2)通过接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管实现粪便的排输流动，所述柔软连接管具有向下凸出的弯曲段，所述向下凸出的弯曲段的最低点管段能够形成的水封高度低于50mm，弯曲段所形成的水封的水平长度大于水封高度。

所述方法，其特征在于所述柔软连接管的内径在35～65mm之间。

实现所述方法的装置，其特征在于所述装置至少包括接便盆、能够实现位置移动的柔软连接管、下水道管、储粪罐、接便盆支架；接便盆上部具有接便口，下部具有粪便出口；柔软连接管入口端与接便盆粪便出口相连接，柔软连接管出口端与下水道管入口端相连接，下水道管出口端与储粪罐粪便入口相连接。

所述装置，其特征在于所述接便盆的后端与接便盆支架的后端之间具有接便盆可上下旋转连接机构。

所述装置，其特征在于所述接便盆可上下旋转连接机构至少包括设置在接便盆支架上的旋转支撑槽座、接便盆后端转轴及其与接便盆后端相连接的转轴连接杆，接便盆后端转轴置于旋转支撑槽座内并能在其中产生旋转位移，其接便盆后端转轴与旋转支撑槽座的最低接触点高于接便盆支架对接便盆的支撑面水平高度一定距离。

所述装置，其特征在于所述接便盆的粪便出口为斜面，接便盆前方方向边长短于接便盆后方方向边长。

所述装置，其特征是所述接便盆的粪便出口管道出口向接便盆后方方向倾斜。

应用所述装置的方法，其特征是在所述下水道管上设置水封段，或在接便盆抬升完毕放置到接便盆支架上后，向接便盆内注入一定量的水，使其柔软连接管向下凸出的弯曲段形成水封。

具体说明如下：

在农村等人口密度低的地区，因为不能建设完善的下水排输和处理设施，只能采用地窖式储粪方式(储粪罐)，并采用抽吸车运输排污方式，而在户内用厕却是提高居民生活质量的需求。所以，必须是用极少的水就能排输粪便，且确切高效地阻断从储粪罐向上的臭气窜行，这一直是障碍农村户内厕所应用的技术难题。本发明的节水阻臭型粪便排输方法，在于促进如厕产生的粪便依靠从上部垂直向上提升接便盆，或提升接便盆的前端，或提升接便盆的后端，通过接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管的位置移动实现粪便向储粪罐的排输流动。本发明突破了现有水冲厕粪便排输通过一个虹吸机构实现的技术思路和由此带来的极少水量无法实现粪便排输的难题。通过接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管的位置移动实现粪便的排输流动，达到用水极少就能顺利简单的粪便排输的目的。在此，位置移动式接便盆的抬升能够实现柔软连接管的倾斜度快速大幅度的提高，形成水流的快速流动带动粪便顺利流动实现极少水量的粪便排输，接便盆的抬升提供动力并带动柔软连接管变成高倾斜度的管路，柔软连接管为接便盆的提升创造了条件(克服了刚性固定管带来的接便盆不能移动的难题)，且提供了流动管路。即通过在用厕后对接便盆的位置抬升造成水流对粪便快速的向下拖拽力使其向下流动，接便盆的位置抬升由接便盆和下水道之间的柔软连接管在轴向的变形适应在连接状态下的位置变动，实现接便盆与排输管路的连接状态下的移动，达到粪便的顺利排输。从上部垂直向上提升接便盆，或提升接便盆的前端(与如厕者坐姿的前方方向一致的一端，也即离接便盆粪便出口远的一端)，或提升接便盆的后端(与如厕者坐姿的后方方向一致的一端，也即离接便盆粪便出口近的一端)均可实现接便盆和所连接的柔软连接管的位置移动，通过用厕者简单的操作就可实现，大幅简化了装置的结构，降低了成本，从根本上避免了故障的发生。

与接便盆底部所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管具有向下凸出的弯曲段，其弯曲段的最低点管段能够形成的水封深度低于50mm，弯曲段所形成的水封的水平长度大于水封深度。由此，能够以少量的水及小的流动动能将粪便排输出去。由于柔软管的非刚性特点，在固液两相流流动过程中会产生自然的位置移动和管线的形状变化，以及微小的自身振动，都会有效地促进两相流的顺畅流动；另外使用柔软连接管可以在粪便流动不畅的情况下，对其管路进行振动，特别是柔软管更容易通过敲打或摆动达到促进粪便流动的目的，因其振动时响声极小，避免噪音。

柔软连接管的内径在35～65mm之间，优选40～55mm之间。由此，能够使得管内的固液两相流形成活塞流，既有利于清洁，又可实现高效的粪便排输。

接便盆放置在接便盆支架上，接便盆承接如厕时的粪便，并能通过粪便出口进入柔软连接管和下水道管，最后到达储粪罐。

接便盆的后端与接便盆支架的后端之间具有接便盆可上下旋转连接机构，使得接便盆能够顺畅且稳定地实现如厕完毕后，抬升接便盆前端带动柔软连接管的位置移动快速顺畅地排输粪便；并且做到简单准确地将接便盆放置在接便盆支架上，进行复位。接便盆可上下旋转连接机构根据常规工业设计和制作即可。

接便盆可上下旋转连接机构中的接便盆后端转轴置于旋转支撑槽座内并能在其中产生旋转位移，其接便盆后端转轴与旋转支撑槽座的最低接触点高于接便盆支架对接便盆的支撑面水平高度一定距离，能够升高接便盆转动的支点高度，在旋转时整体抬高接便盆位置高度，提高位置可移动柔软连接管的抬升高度，增大其中固液两相流的初始加速度，更加顺畅排输粪便。旋转支撑槽座可以是上部敞开的槽，也可以是上部封闭的圆孔。

接便盆的粪便出口为斜面，接便盆前方方向边长短于接便盆后方方向边长的结构能够使得柔连接管在接便盆抬升时，更好地适应连接管流线形状的变化，降低其形状变化形成的应力。同样，接便盆的粪便出口管道出口向接便盆后方方向倾斜的结构也能够使得柔软连接管在接便盆抬升时，更好地适应连接管流线形状的变化，降低其形状变化所形成的应力。

对于接便盆抬起的应用方式，在所述下水道管上设置水封段可稳定地阻断储粪罐中臭气沿下水道管向上窜升；也可以在接便盆抬升完毕放置到接便盆支架上后，向接便盆内注入一定量的水，使其柔软连接管向下凸出的弯曲段形成水封，由此阻断储粪罐中臭气沿下水道管向上窜升。

所述储粪罐可以是如同农村旱厕一样将粪便储存一段时间，粪便满了后抽出的储罐，也可以是作为缓冲罐使用的罐体，还可以是如同净化槽一样进行一定程度生物处理的净化槽，还可以是汇集一定范围污水的汇集管。所述厕所空间系指人在用厕时所在的空间。

下水道管系指直接与储粪罐相连接的流体流动管路，可以是刚性管也可以是柔软管，还可以是其他加工方式形成的流路。柔软连接管是指在管的轴向方向能够不需要专用工具即可实现弯曲，也不需要专用工具操作即可恢复到原状的管，如高分子化学品制成的软管等。

在实际工程中，下水道管与接便盆底部粪便出口的相对位置可以根据现场空间情况、施工与维修方便决定，通过位置可移动柔软连接管的柔性连接可以很好地适应其多种要求。

本发明的有益效果是提供了能够同时满足用水极少顺利排输粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓密粪便还田的节水阻臭型粪便排输方法与装置。通过柔软连接管的位置移动与接便盆的简单抬升实现用水极少的排输粪便，通过接便盆前端的抬升等简单装置结构与手动操作实现接便盆的快速简单的抬升与复位，并以极少量的水排出粪便并清洁便器，实现了结构简捷，低成本的装置。本发明方法的装置结构简单、不易故障、易于维修、高效阻臭、设备投资费用低。

附图说明

图1：接便盆垂直向上抬升粪便排输与下游水封厕所系统示意图；

图2：接便盆前端抬升粪便排输与下游水封厕所系统示意图；

图3：接便盆后端抬升粪便排输与下游水封厕所系统示意图；

图4：接便盆的粪便出口斜面结构示意图；

图5：接便盆后端与接便盆支架后端之间的可上下旋转连接机构示意图；

图6：接便盆粪便出口柔软连接管的向下凸出的弯曲段水封厕所系统示意图；

图7：接便盆的粪便出口管道出口向接便盆后方方向倾斜结构示意图；

其中：1-接便盆，2-接便盆接便口，3-接便盆粪便出口，4-位置可移动柔软连接管，5-接便盆支架，6-下水道管水封，7-下水道管，8-储粪罐粪便入口，9-储粪罐，10-接便盆垂直抬升方向，11-接便盆前端，12-接便盆后端，13-储粪罐抽粪口，14-储粪罐臭气排出口，15-接便盆后端与接便盆支架后端之间的接便盆可上下旋转连接机构，16-接便盆粪便出口斜面，17-接便盆粪便斜面出口前端边，18-接便盆粪便斜面出口后端边，19-接便盆支架上的旋转支撑槽座，20-接便盆后端转轴连接杆，21-接便盆后端转轴，22-柔软连接管，23-下水道管上游端臭气排出管，24-接便盆粪便后倾出口，A-接便盆粪便出口柔软连接管的向下凸出弯曲段最低点管内上壁点，B-接便盆粪便出口柔软连接管的向下凸出弯曲段下游最高点管内下壁点，C-接便盆粪便出口柔软连接管的向下凸出弯曲段上游內弯侧外壁与B点同水平点，D-接便盆粪便出口柔软连接管的向下凸出弯曲段下游內弯侧外壁与B点同水平点。

具体实施方式

实施例1

本实施例是接便盆垂直向上抬升粪便排输与下游水封厕所系统的应用例，如图1所示。接便盆1放置在接便盆支架5上，其上部具有接便盆接便口2，底部的接便盆粪便出口3与位置可移动柔软连接管4连接，在其后与下水道管水封6相连接，并通过所连接的下水道管7与储粪罐粪便入口8连接，将粪便送入储粪罐9中。

如厕时，从接便盆接便口2将粪便排入接便盆内并进入柔软连接管4中。如厕完毕后，用双手从接便盆两侧沿着接便盆垂直抬升方向10，快速抬升接便盆1带动位置可移动柔软连接管4向上移动，将其中所存的粪便通过下水道管水封6及下水道管7送入储粪罐9中。位置可移动柔软连接管4为内径为65mm的塑料管。在如厕完毕，抬升接便器前可以向接便器内充入0.25升水，对接便盆和柔软连接管进行清洗；也可以在接便盆放回接便盆支架5上后，向接便器内充入0.25升水，对接便盆和柔软连接管进行清洗。

由于下部有下水道管水封6的水封作用，无论是在接便盆抬升后还是降下后，均能够一直很好地阻止储粪罐中的臭气经由下水管道向厕所空间的上升扩散。储粪罐中的臭气通过储粪罐臭气排出口14排出。

厕所系统使用一段时间，储粪罐内粪便达到一定储量后，用抽粪泵从储粪罐抽粪口13将其抽吸排出，通过运粪车运到农田做有机肥料使用。

通过简单的手工操作将接便器快速抬升形成快速的粪水流动，并通过柔软连接管位置移动形成顺畅的流体管路，将粪便向储粪罐排输，以每次如厕后0.25升的水即可将粪便顺利排输，为形成浓密粪水混合物少频次抽吸、农田利用和粪便的无害消纳创造了条件，并通过水封实现了全程的臭气经由下水管道向厕所空间上升扩散的阻止作用，实现在户内清洁便利的如厕，为真正实现无完备下水管路及污水处理系统地域居民的清洁便利用厕生活提供条件。

实施例2

本实施例是接便盆前端抬升粪便排输的厕所系统应用例，接便盆前端抬升后的系统如图2所示。系统的构成与实施例1基本相同，所不同的是如厕完毕后，单手抬升接便盆前端11带动位置可移动柔软连接管4向上移动，将其中所存的粪便通过下水道管水封6及下水道管7送入储粪罐9中。在接便盆后端12与接便盆支架5的后端之间设置有接便盆可上下旋转的连接机构15，能够实现接便盆后端位置固定，接便盆从其前端抬升，带动位置可移动柔软连接管4向上移动，给其中的固液两相流以快速的加速度，达到粪便的顺畅排输；并且能够稳定准确地再将接便盆放下置于接便盆支架5上面。

所用接便盆结构如图4所示，接便器粪便出口为斜面16的形状，其接便盆粪便出口前端边17短于其接便盆粪便出口后端边18。位置可移动柔软连接管4为内径为50mm的塑料管。

接便盆的后端与接便盆支架的后端之间的可上下旋转连接机构，如图5所示。接便盆支架上设置有位置固定的旋转支撑槽座19，将接便盆后端转轴连接杆20连接的接便盆后端转轴21嵌在其中，接便盆从其前端抬升时，接便盆围绕21转动带动位置可移动柔软连接管4向上移动，给其中的固液两相流以快速的加速度，达到粪便的顺畅排输；并且，在排输完粪便后，围绕旋转支撑槽座19旋转能够稳定准确地再将接便盆放下置于接便盆支架5上面。

通过简单的单手操作将接便器前端的快速抬升形成快速的粪水流动，并通过柔软连接管位置移动形成顺畅的流体管路，将粪便向储粪罐排输，不仅以每次如厕后0.25升的水即可将粪便顺利排输，而且其装置结构和操作都很简单，稳定，成本低。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，所不同的是所使用的接便器抬升方式采用接便器后端抬升方式，如图3所示。如厕完毕后，单手抬升接便器后端12并带动位置可移动柔软连接管4向上移动，将其中所存的粪便通过下水道管7送入储粪罐9中。位置可移动柔软连接管4为内径为35mm的塑料管。

实施例4

本实施例是不抬升接便盆位置，接便盆粪便出口柔软连接管的向下凸出的弯曲段水封厕所系统应用例，如图6所示。接便盆1底部的接便盆粪便出口3与柔软连接管22相连接，在其后柔软连接管与下水道管7连接，并通过所连接的下水道管7与储粪罐粪便入口8连接，将粪便送入储粪罐9中。所述柔软连接管22具有向下凸出的弯曲段，该弯曲段形成水封，接便盆粪便出口柔软连接的向下凸出弯曲段最低点管内上壁点A，与接便盆粪便出口柔软连接的向下凸出弯曲段下游最高点管内下壁点B的水封深度AB两点的垂直高差小于50mm；接便盆粪便出口柔软连接的向下凸出弯曲段上游內弯侧外壁与B点同水平点C，与接便盆粪便出口柔软连接的向下凸出弯曲段下游內弯侧外壁与B点同水平点D之间所形成的水封水平长度CD点的水平距离大于50mm，通常在90mm以上。由此，向下凸出的弯曲段的曲度比较缓，固液两相流的流动阻力小，加之柔软连接管的内径设置在45～55mm之间，当从接便盆中充入水时，能够形成顺畅的固液两相流的活塞流，既能顺畅排输又能做到良好的清洗。一般情况下，在所述弯曲段中能够形成较好的水封，避免臭气向厕所空间扩散。

同时，为防止管道中及储粪罐中的臭气在接便器提升时向厕所空间窜行，在位置可移动柔软连接管4与下水道管7连接点附近设置臭气导出管23，将可能出现的臭气排出室外。

通过柔软连接管、向下弯曲段及其管径的综合技术要素实现极少量水顺畅排输粪便和臭气阻断。

实施例5

本实施例与实施例2基本相同，所不同的是接便盆具有粪便出口向后倾斜的接便盆粪便倾斜出口24，如图7所示。由此，接便盆的粪便出口管道呈出口向接便盆后方方向倾斜的结构能够使得柔软连接管在接便盆抬升时，更好地适应连接管流线形状的变化，降低其形状变化所形成的应力。

上述实施例仅是本发明的部分典型实施例，实际应用并不限于这些，应用本发明的技术要点进行组合还可形成更多的应用实例，均属于本发明涵盖范围。

Claims (8)

1.一种节水阻臭型粪便排输方法，其特征在于促进如厕产生的粪便向储粪罐的排输流动通过如下任意一种方法实现：

(1)通过接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管的位置移动实现粪便的排输流动，所述接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管的位置移动是依靠从上部垂直向上提升接便盆，或提升接便盆的前端，或提升接便盆的后端实现的；

或(2)通过接便盆底部及其所连接的流体流向储粪罐的柔软连接管实现粪便的排输流动，所述柔软连接管具有向下凸出的弯曲段，所述向下凸出的弯曲段的最低点管段能够形成的水封高度低于50mm，弯曲段所形成的水封的水平长度大于水封高度。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于所述柔软连接管的内径在35～65mm之间。

3.实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于所述装置至少包括接便盆、能够实现位置移动的柔软连接管、下水道管、储粪罐、接便盆支架；接便盆上部具有接便口，下部具有粪便出口；柔软连接管入口端与接便盆粪便出口相连接，柔软连接管出口端与下水道管入口端相连接，下水道管出口端与储粪罐粪便入口相连接。

4.如权利要求3所述装置，其特征在于所述接便盆的后端与接便盆支架的后端之间具有接便盆可上下旋转连接机构。

5.如权利要求4所述装置，其特征在于所述接便盆可上下旋转连接机构至少包括设置在接便盆支架上的旋转支撑槽座、接便盆后端转轴及其与接便盆后端相连接的转轴连接杆，接便盆后端转轴置于旋转支撑槽座内并能在其中产生旋转位移，其接便盆后端转轴与旋转支撑槽座的最低接触点高于接便盆支架对接便盆的支撑面水平高度一定距离。

6.如权利要求3所述装置，其特征在于所述接便盆的粪便出口为斜面，接便盆前方方向边长短于接便盆后方方向边长。

7.如权利要求3所述装置，其特征是所述接便盆的粪便出口管道出口向接便盆后方方向倾斜。

8.应用权利要求3所述装置的方法，其特征是在所述下水道管上设置水封段，或在接便盆抬升完毕放置到接便盆支架上后，向接便盆内注入一定量的水，使其柔软连接管向下凸出的弯曲段形成水封。