一种免冲水厕所及粪便原地处理方法技术

本发明专利技术涉及一种免冲水厕所，其包括以下构件：坐便器或蹲便器12，其内盛有多个载球11；所述载球用于承载粪便并通过排放该载球将粪便排出该坐便器或蹲便器；搅拌混合器7，其用于接收来自所述坐便器或蹲便器12的粪便和载球，并将粪便与载球搅拌在一起；螺旋输送干燥器14，其包括封闭式外壳1和置于该外壳内的螺旋输送叶片2，该螺旋输送叶片能在主轴3的带动下旋转，且该螺旋输送叶片2与所述封闭式外壳1之间构成螺旋通道17，该螺旋通道的两端分别设有干空气入口5、湿空气出口6、粪便入口15和干粪便渣出口16；所述粪便入口15与所述搅拌混合器7的出口相连。本发明专利技术还涉及一种免冲水的粪便处理方法。

【技术实现步骤摘要】
一种免冲水厕所及粪便原地处理方法
本专利技术属于厕所设备和粪便处理方法领域。
技术介绍
一般来说，现有的厕所可以分成（1）接入管网的水冲厕所系统，以及（2）不接入管网的独立厕所二大类。目前全球60%的人口使用接入管网的水冲厕所系统。这个体系包括使用自来水或中水将坐便器或蹲便器中的粪便冲入下水管道，通过市政污水管网输送，最后进入污水处理厂处理。水冲厕所系统面临的问题是：一方面，很少的粪便/尿液污染了几十倍的冲洗用水，再进而污染整个生活排水，使污水大量、持续产生；另一方面，污水处理厂面对巨量的污水，只能进行有限的处置就必须尽快排放，以腾空容量去处置持续不断进入的新的污水。据世界卫生组织统计，全球80%的生活污水没有得到适当处理最终排向江河湖海等自然水体，造成严重的环境问题及极大的公共卫生隐患。全球约40%的贫困人口使用没有连接到管网系统的非冲水简易厕所，如旱厕所，蹲坑，甚至有相当一部分人口没有任何厕所而只能露天随地排便。对这些非冲水简易厕所，粪便尿液存储于诸如化粪池一类的露天的、与生活水源无良好隔离的场所，由此引发的腹泻类疾病每年导致大约150万人死亡。由此可见，现有的管网冲水厕所系统及非管网简易厕所都存在相当严重的问题，全球许多创新团队正在竞相考虑“便后立即就地对排泄物进行无害化处理”的方案，对粪便尿液进行脱水是需要一个优先考虑的问题，因为：人体排泄物（粪便/尿液）中的水分含量大于90%，如果能够进行脱水干燥，需要处理的固体废物的体积/重量将极大地缩减，使整个处理链的效率增加成本降低。同时，对干燥的粪便进行杀菌消毒以及保存要比液态容易的多。但是，对于类似于粪便类的含水固体进行干燥并不容易！干燥的方法一般来说有二种。一种是强制蒸发，即在常压下将粪便温度加热到100℃，以蒸发水分并杀菌，该相变过程消耗大量能量，其描述参数为气化潜热，在一个大气压（0.1MPa）下，100℃时的水的汽化潜热为2257.2kJ/kg，相比之下水的比热容为4.2kJ/kg，换句话说，水分气化消耗的能量是相同水量从0℃升高到100℃所需能量的5倍多。由于粪便中含水量很高，通常在90%以上，因此采用强制蒸发的方式来处理粪便能耗很高。第二种方法为自然蒸发，也称为风干，即在低于水的常压沸点（即100℃）的温度下，使空气流过粪便，由于粪便中的含水率高于空气中的含水率，按照扩散定律，水自然从浓度高处向浓度低处扩散，粪便中的水分缓慢向空气中扩散并逐步干燥。强制蒸发的优点是设备简单且干燥迅速，其缺点是能耗大；自然蒸发的优点是：由于避免了气化潜热，所以干燥过程的能耗很低，其缺点是干燥缓慢。此外，自然蒸发并不能杀灭粪便中的微生物，需要加入具有微生物杀灭作用的化学试剂，但这种化学试剂的引入，往往会进一步向粪便中引入液体成分，且有可能对自然环境造成毒害。而强制干燥如果要确保100%地杀灭粪便中的微生物，则需要延长加热时间，这进一步增加了能耗。可见，粪便的处理过程中，在低能耗和迅速干燥之间，存在着矛盾。且如何高效且低成本地100%地杀灭粪便中的微生物，也是个难题。便后冲洗马桶消耗的水量至少超过粪便尿液总含水量的十多倍，对包含冲洗水的粪便污水进行蒸发脱水是难以实现的或者是极其不经济的，所以必须首先解决免冲水厕所问题。在水冲厕所系统中，水主要承担了三项功能，（1）冲洗并保持便盆的清洁，（2）输送粪便尿液，（3）吸收臭味并隔离下水道气味；免冲水厕所必须能够使用其它手段来实现上述三项功能。因此，本领域需要一种免冲水厕所和低能耗且迅速高效的粪便原地处理方法。最好该厕所及方法还能高效且低成本地100%地杀灭粪便中的微生物。上述目标通过本专利技术的装置和方法实现。专利技术概述本专利技术的第一方面提供了一种免冲水厕所，其包括以下构件：坐便器或蹲便器12，其内盛有多个载球11；所述载球用于承载粪便并通过排放该载球将粪便排出该坐便器或蹲便器；搅拌混合器7，其用于接收来自所述坐便器或蹲便器12的粪便和载球，并将粪便与载球搅拌在一起；螺旋输送干燥器14，其包括封闭式外壳1和置于该外壳内的螺旋输送叶片2，该螺旋输送叶片能在主轴3的带动下旋转，且该螺旋输送叶片2与所述封闭式外壳1之间构成螺旋通道17，该螺旋通道的两端分别设有干空气入口5、湿空气出口6、粪便入口15和干粪便渣出口16；所述粪便入口15与所述搅拌混合器7的出口相连。本专利技术的第二方面涉及一种免冲水的粪便处理方法，其包括以下步骤：利用坐便器或蹲便器内的多个载球来承载粪便，并通过排放该载球来将粪便从坐便器或蹲便器排出至搅拌混合器；在搅拌混合器中将粪便与多个载球搅拌在一起，使得每一载球表面粘载有一部分该粪便；然后，将上述粪便与载球的混合物送入螺旋输送干燥器中，并在该螺旋输送干燥器的封闭式外壳与其内的螺旋输送叶片之间的螺旋通道中螺旋运动，同时，向该螺旋通道中通入空气，该空气以与粪便逆流或并流的方式对该粪便进行风干。附图简述图1是本专利技术的免冲水厕所的示意图。图2是本专利技术中使用的载球的各种可能的形状示意图。其中各附图标记含义如下：1、外壳；2、螺旋输送叶片；3、主轴；4、旋转驱动装置（电机及减速器）；5、干空气入口；6、湿空气出口；7、搅拌混合器；8、筛分设备；9、载球返回通道；10、干粪便渣容器；11、载球；12、坐便器或蹲便器；13、湿空气后处理装置；14、螺旋输送干燥器；15、粪便入口；16、干粪便渣出口；17、螺旋通道。专利技术详述本专利技术第一方面涉及一种免冲水厕所，下面结合附图对其所包括的构件进行详细介绍。本专利技术的免冲水厕所中，坐便器或蹲便器12与常规的坐便器或蹲便器并无二致，只是其中充满了众多载球11，用来承载粪便，且可通过将载球排出该坐便器或蹲便器来将粪便从坐便器或蹲便器中排出。这里，排出载球的过程就如同常规厕所的冲水过程。本文中，粪便是指大便和/或小便。所述粪便不仅限于人的粪便，也可以是动物粪便，例如来自禽畜养殖场的动物粪便。搅拌混合器7位于坐便器或蹲便器12的下游，用于将粪便与载球进行混合。该搅拌混合器可以为带有搅拌桨的搅拌混合器，则粪便与载球进行混合后从搅拌混合器底部的出口排出。该搅拌混合器也可以常规的螺旋输送机，粪便与载球在螺旋叶片的作用下一边搅拌一边被输送，并从侧面的出口排出。优选地，该搅拌混合器为常规的螺旋输送机。本专利技术的免冲水厕所中，螺旋输送干燥器以附图标记14来整体性地表示，其包括封闭式外壳1和置于该外壳内的螺旋输送叶片2，该螺旋输送叶片能在主轴3的带动下旋转，且该螺旋输送叶片2与所述封闭式外壳1之间构成螺旋通道17，该螺旋通道的两端分别设有干空气入口5、湿空气出口6、粪便入口15和干粪便渣出口16；所述粪便入口15与所述搅拌混合器7的出口相连。其中主轴3在旋转驱动装置4例如电机和减速器的驱动下旋转，并带动螺旋输送叶片2旋转。该螺旋输送叶片的直径与外壳的内径尽可能接近，以便减少叶片外缘与外壳内壁之间的缝隙。这样做的好处是使得粪便不致于从上一叶片边缘散落至下一叶片，防止粪便返混，且能使得空气在螺旋通道内的流径尽可能长，减少气体短路，使空气与粪便之间的接触尽可能充分。本专利技术的免冲水厕所中，载球不仅仅用于承载和排出粪便，而且可以起到辅助干燥的作用。所述载球的表面或者光滑，或者具有多个凹坑或多个突起，或者所述载球具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免冲水厕所，其包括以下构件：坐便器或蹲便器（12），其内盛有多个载球（11）；所述载球用于承载粪便并通过排放该载球将粪便排出该坐便器或蹲便器；搅拌混合器（7），其用于接收来自所述坐便器或蹲便器（12）的粪便和载球，并将粪便与载球搅拌在一起；螺旋输送干燥器（14），其包括封闭式外壳（1）和置于该外壳内的螺旋输送叶片（2），该螺旋输送叶片能在主轴（3）的带动下旋转，且该螺旋输送叶片（2）与所述封闭式外壳（1）之间构成螺旋通道（17），该螺旋通道的两端分别设有干空气入口（5）、湿空气出口（6）、粪便入口（15）和干粪便渣出口（16）；所述粪便入口（15）与所述搅拌混合器（7）的出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种免冲水厕所，其包括以下构件：坐便器或蹲便器(12)，其内盛有多个载球(11)；所述载球用于承载粪便并通过排放该载球将粪便排出该坐便器或蹲便器；其中所述载球具有中空结构且内部填充有多孔材料或能吸收保持水分的密实材料或更小的球体；搅拌混合器(7)，其用于接收来自所述坐便器或蹲便器(12)的粪便和载球，并将粪便与载球搅拌在一起；螺旋输送干燥器(14)，其包括封闭式外壳(1)和置于该外壳内的螺旋输送叶片(2)，该螺旋输送叶片能在主轴(3)的带动下旋转，且该螺旋输送叶片(2)与所述封闭式外壳(1)之间构成螺旋通道(17)，该螺旋通道的两端分别设有干空气入口(5)、湿空气出口(6)、粪便入口(15)和干粪便渣出口(16)；所述粪便入口(15)与所述搅拌混合器(7)的出口相连；其中所述干空气入口(5)、湿空气出口(6)、粪便入口(15)和干粪便渣出口(16)的布置方式使得所述空气与粪便和载球在所述螺旋通道(17)内的流动方向为逆流；其还包括筛分设备(8)，该筛分设备(8)位于所述螺旋输送干燥器(14)的干粪便渣出口(16)的下游，用于将载球与干粪便渣筛分分离；且还包括载球返回管道(9)，该载球返回管道(9)的两端分别连接至筛分设备(8)和搅拌混合器(7)，用于将筛分后的载球返回到所述搅拌混合器(7)中重复使用；其还包括干粪便渣容器(10)，该干粪便渣容器(10)用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁静，王磊，苏徐，约翰·约瑟夫·凯廷三世，陈峰，何增涛，
申请(专利权)人：北京旭日清风科技有限公司，
类型：发明
国别省市：