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专利名称:循环式粪尿处理装置及粪尿处理方法
技术领域:
本发明总体上涉及粪尿处理装置及粪尿处理方法。更具体地说,本发明涉及通过两次发酵和吸附来处理粪尿的循环式粪尿处理装置以及用该装置处理粪尿的处理方法。
传统家庭用的粪尿处理系统为沉淀、过滤、氧化过程,大部分粪尿经一定时间的沉淀后,固体成分一年清理一次,液体成分在厌氧状态下把有机物去除后再输入废水处理系统。然而,传统的处理方法效率很低,处理后的污水排入下水系统,因此会污染环境。而且,下水的处理昂贵,固体残留物须经封闭运输,因此会发生二次环境污染并需处理费用。
另一方面,在寺庙、公园、高尔夫球场、江河边等排水系统较困难的地区设置非循环式厕所,一不卫生,二需投资费用。使用循环式厕所则下水设备、净化设备、管道系统以及一次、二次污染均可得到解决。
日本公开的专利公告第1072858公开了一种不需要水的循环式粪便处理装置,其中对便器排出的大便进行发酵处理,大便池和小便池出来的液体经消毒槽贮存,经消毒后的液体再供便池的冲洗用水。但是,这样的循环式粪尿装置对固体和液体分别处理十分麻烦。
针对上述问题,本发明的目的是提供对家庭用厕所和设有下水设施的野外用厕所的粪尿进行处理的装置,该装置可使粪尿完全分解,不形成固体残留物,无需对液体和固体分别进行处理,而净化后的液体可循环使用。
下面将详细描述为实现这些目的的本发明技术方案。
本发明的一个方面是提供一种循环式粪尿处理装置,该装置包括与便器相连的一次发酵槽(2),将空气通入一次发酵槽(2)的通气设备(8),与一次发酵槽(2)相连的二次发酵槽(4),与二次发酵槽(4)相连的吸附槽(5),与吸附槽(5)相连的储水槽(6),该储水槽(6)通过管道(15)与便池冲洗器(7)相连,其特征在于,一次发酵槽(2)和二次发酵槽(4)中包含有木质菌床,二次发酵槽(4)侧面有微孔(17)且上部与空气接触。
在本发明的一个较佳实施方案中,所述木质菌床是完全脱水的,其直径为4至20毫米。更佳的,该木质菌床可通过在加热炉中80-100℃下加热35-40小时脱水制得。一次发酵槽中的木质菌床加入量为一次发酵槽体积的1-20%,二次发酵槽中的木质菌床加入量为二次发酵槽体积的80-100%。-%。所述木质菌床的材料宜选自松木或柞木。另外,二次发酵槽(4)顶部还包含有分散管(3),从而使来自一次发酵槽(2)的一次发酵液可通过分散管(3)依靠重力作用通过二次发酵槽(4)中的木质菌床。
本发明的另一个方面是提供一种处理粪尿的方法,该方法包括将粪尿输送至具有木质菌床的一次发酵槽
(2)中;向粪尿中通气,使粪尿在一次发酵槽(2)中在厌氧和部分好氧条件下进行第一次发酵;将一次发酵槽(2)输出的一次发酵液输送至二次发酵槽(4)内并在其中进行二次发酵,其中二次发酵槽(4)侧面有微孔(17),其上部与空气接触,且其内部有木质菌床;用吸附槽(5)对二次发酵槽输出的发酵液残余物进行吸附处理;将吸附槽输出的净水输送至与便器清洗器(7)相连的储水槽(6)。
在较佳的实施方案中,所述通气是连续的,每分钟通气量宜为发酵槽(2)~%。
本发明的粪尿处理装置和方法有如下优点第一,粪尿中的固体成分和液体成分全部分解成净水和气体,同时实现净化水再利用,因此不需要处理固体成分,是卫生的无公害的;第二,安装方便简单,工期短;第三,不需要对便器进行上水供应,节约大量费用,运转费用少;第四,本发明装置和方法不仅适用于一般家庭,同时也适用于野外供水和排水困难的地方;第五,除发酵槽内微生物生长的菌床每年5~10%的充填以外,本发明装置是一种半永久性的装置。
下面将参照附图详细地描述本发明。
图1是本发明的循环式粪尿处理装置的横截面示意图,其中各标号的含义如下1)便器;2)一次发酵槽;3)一次发酵槽分散管道;4)二次发酵槽;5)吸附槽;6)储水槽;7)二次储水槽;
8)、9)、10)电机;11)、12)、13)、14)、15)、16)管道;17)气孔。
图2是本发明二次发酵槽的示意图,其中各标号的含义如上所述。
如图1和图2所示,从便池来的粪尿通过管道11并经压力输送到一次发酵槽(又称“粪尿曝气槽”)中,并在该发酵槽中完成第一次发酵。为了达到曝气的目的,可采用通气设备8来注入空气。常用的通气设备包括但不局限于空气泵。分解粪尿里的有机物利用的是粪尿中自身携带的微生物及自然界中的微生物。厌氧和好氧性微生物的载体是从外部供应的锯末、木屑等多孔材料。微生物菌床是完全脱水的,其直径为4~20毫米,最好是采用经过加热炉在80~100℃下加热35~40小时后完全脱水的木质菌床。这样的木质菌床不仅是微生物的供应源,同时木质菌床内部存在无数的空隙,在菌床空隙内部深处生长的是厌氧微生物,而菌床表面附近生长着好氧微生物。因此,该木质菌床起到了供应丰富微生物的作用。一次发酵投入的木质菌床是一次发酵槽体积的1~20%(体积)。为了促进微生物发酵的进程,必须调节好注入空气的条件、环境,同时空气注入的方式宜为连续的,~%(体积)。
从一次发酵槽2输出的一次发酵液经管道12由泵10输入二次发酵槽4中,并在好氧条件下在二次发酵槽4中进行二次发酵。为了创造好氧条件,二次发酵槽
4采用外部能与空气充分接触的特殊结构,也就是说,该二次发酵槽的上部是与空气接触的开放式结构,其侧面有许多微细的透气孔17。细微透气孔的孔径宜为1-5毫米,较佳的为3毫米。若孔径太大,则制成木质菌床的木屑很可能会从孔中掉落出来;若孔径太小,则通气效果又不十分理想。理论上来说,细微透气孔的数目应越多越好,但考虑到发酵槽需要有一定强度且发酵槽侧面积有限,该数量通常为数万个,这样就能给二次发酵槽供应充分的空气。一次发酵槽2在封闭的环境下,厌氧微生物比好氧微生物更为活跃。粪尿经一次发酵槽2和二次发酵槽4后,在厌氧微生物和好氧微生物的作用下进行了充分的反应,从而使固体有机物完全分解。因此,二次发酵槽与一次发酵槽一样,使用4~20毫米的木质菌床。二次发酵槽的木质菌床的填充体积为二次发酵槽体积的80~100%(体积)。从一次发酵槽供应的发酵液经分散管道3进行分散,并利用重力的自由落体作用通过木质菌床,从而使有机物完全分解。
作为微生物的供应源并起调节作用的木质菌床几乎是半永久性的。因此,在野外厕所使用时,随着粪尿的减少和有机物的不足,木质菌床本身也可能会分解。因此,每年需作5~10%的填充。
二次发酵槽4中生成的水经管道13输送到吸附槽5。该吸附槽内置有充足的吸附剂,因此,从二次发酵槽输出的水中的有机物及无机物成分可被充分吸附。吸附剂一般以活性碳为主,但是也可采用本领域技术人员已知的其它常规吸附剂。通过吸附槽后,水中的恶臭和色质被全部吸收。
通过吸附槽后完全净化的水经管道14由泵9输送到储水槽6。该储水槽通过管道15和16与便器相连。因此,当使用者按动按钮时可以用该储水槽中的水进行冲洗从而达到循环使用的目的。
本发明的另一个方案是,~%的速度连续注入空气。在一次发酵槽2内厌氧及部分好氧的条件下进行一次发酵。一次发酵槽2输送出的一次发酵液经二次发酵槽内自由落体的方法,经过二次发酵槽的木质菌床,生成的水经过吸附槽以吸附水中的残留物,得到的水储存在水槽6中。当使用者按动按钮时,在水槽中储存的水进行冲洗,从而达到再循环。这样,就把粪尿及洗涤、生活污水完全分解成液体和气体。
在本发明中提出的粪尿、洗涤污水、生活污水处理装置和方法中使用的一次发酵槽2,二次发酵槽4及一次发酵槽2和二次发酵槽4内的微生物的供应和调节的外部提供的材料如上所述。
根据本发明制造的家用型粪尿处理装置,安装并经6个月运行后每周对水质进行BOD、COD测定,其结果的平均值如下
实验结果表明,利用本发明的粪尿处理装置在处理粪尿时,原水中的各种物质几乎全部分解,并且同时原水可回收再利用。
尽管出于清楚和明了的目的对本发明作了一些具体描述,但本领域技术人员在阅读了本文公开的内容后显然能作出不脱离本发明真实范围的形式上和细节上的各种变化。所有这些变化均包括在下列权利要求所涵盖的范围内。
权利要求
,该装置包括与便器相连的一次发酵槽(2),将空气通入一次发酵槽(2)的通气设备(8),与一次发酵槽(2)相连的二次发酵槽(4),与二次发酵槽(4)相连的吸附槽(5),与吸附槽(5)相连的储水槽(6),该储水槽(6)通过管道(15)与便池冲洗器(7)相连,其特征在于,一次发酵槽(2)和二次发酵槽(4)中包含有木质菌床,二次发酵槽(4)侧面有微孔(17)且上部与空气接触。
,其特征在于,所述木质菌床是完全脱水的,其直径为4至20毫米。
,其特征在于,该木质菌床可通过在加热炉中80-100℃下加热35-40小时脱水制得。
,其特征在于,一次发酵槽中的木质菌床加入量为一次发酵槽体积的1-20%,二次发酵槽中的木质菌床加入量为二次发酵槽体积的80-100%。
,其特征在于,所述木质菌床的材料选自松木或柞木。
,其特征在于,二次发酵槽(4)顶部还包含有分散管(3)。
,该方法包括将粪尿输送至具有木质菌床的一次发酵槽(2)中;向粪尿中通气,使粪尿在一次发酵槽(2)中在厌氧和部分好氧条件下进行第一次发酵;将一次发酵槽(2)输出的一次发酵液输送至二次发酵槽(4)内并在其中进行二次发酵,其中二次发酵槽(4)侧面有微孔(17),其上部与空气接触,且其内部有木质菌床;用吸附槽(5)对二次发酵槽输出的发酵液残余物进行吸附处理;将吸附槽输出的净水输送至与便器清洗器(7)相连的储水槽(6)。
,其特征在于,所述通气是连续的,每分钟通气量为发酵槽(2)~%。
全文摘要
本发明提供了一种循环式粪尿处理装置,该装置包括:一次发酵槽(2),将空气通入一次发酵槽(2)的通气设备(8),二次发酵槽(4),吸附槽(5),储水槽(6),其中一次发酵槽(2)和二次发酵槽(4)中包含有木质菌床,二次发酵槽(4)侧面有微孔(17)且上部与空气接触。本发明还提供了处理粪尿的方法。本发明的装置和方法能将污水全部分解成净水和气体,且能循环使用净化水。