CN112479520A - 一种环保型化粪池 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种环保型化粪池，主要由化粪池，太阳能发电设备，曝气泵，消毒器和污泥沉淀桶组成，是对现有的三格式化粪池进行改进而成；厕所粪便经过本发明一种环保型化粪池处理后，排放的水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918‑2002)一级A标准；本发明具有结构简单，价格低廉，安装方便，属于一种微型的粪水净化达标处理设备，对于实施我国农村厕所革命的粪污净化达标处理，从农村“源头”治理污水，具有先进性的推广意义。

Description

一种环保型化粪池

技术领域

本发明涉及农村厕所一种环保型化粪池，属于环保设备领域；

背景技术

随着我国农村厕所革命和振兴乡村计划的实施，要求对农村“源头”产生的厕所粪水进行净化达标处理；目前，我国主要推行三格式化粪池处理农户家庭厕所的粪水，即厕所粪水首先由进水口排到三格化粪池的第一格池中，在一格池中比重较大的固体物及寄生虫卵等物沉淀下来，利用水中的厌氧细菌开始初步的发酵分解，经过初步分解的粪液流入第二格池中，而漂浮在上面的粪皮和沉积在下面的粪渣则留在第一格池中继续发酵.在第二格池中，粪液继续发酵分解，虫卵继续下沉，病原体逐渐死亡，粪液得到进一步无害化，产生的粪皮和粪渣厚度比第一格池中粪皮和粪渣厚度显著减少，流入第三格池中的粪液一般已经腐熟，其中病菌和寄生虫卵已基本杀灭；第三格池功能主要起暂时储存沉淀已基本无害的粪液作用；然而，传统的上述三格式化粪池排出的水虽然杀灭了虫卵和治病菌，但是，虫卵的尸体还在水中，水中未被分解的有机物还大量存在，厕改排放的水质达不到国家的相关标准，当化粪池排出的水暴露到空中后，会又会慢慢变臭，滋生蚊虫，严重的污染化粪池附近的生态环境；

关于对常规的化粪池进行改型变成环保型化粪池已有报道，在公开号CN109336349A《一种新型化粪池》中，采用一级强化、二级强化的生物填料过滤和厌氧的方法处理粪水，存在过滤的填料易被固体粪渣堵塞，仅靠化粪池内的厌氧工序很难维持粪水厌氧后水质排放达标；本申请人在CN201910116462.2 《一种厕所粪水或/和生活废水净化达标处理的改型化粪池》和 CN201910116461.8《一种农村厕所粪水和生活废水达标处理的改型化粪池》中，用双瓮式化粪池或其它多格化粪池对厕所粪水进行过滤和初步的厌氧预处理，再将预处理后的粪水引入配置有“厌氧-兼氧-好氧”的三格式或多格式化粪池进行后期达标处理；上述技术设备均存在工艺流程长，设备投资大，操作复杂，设备占地面积大，特别是好氧曝气所需电力需要连接农户家庭的国家电网，极大的增大了农户的电耗经济负担，影响了农户厕改的积极性；

目前，我国农村家庭厕改主要采用容积为1立方米、1.5立方米或2立方米的三格式玻璃钢化粪池或三格式塑胶化粪池，根据家庭人数选择化粪池的容积，三格式化粪池具备价格低，施工方便，占地面积小的优点；从2015年至今三格式化粪池正在在全国范围内广泛的推广使用，但是，存在排放的水质不达标的缺陷；

发明内容

本发明就是要克服和弥补现有设备技术的缺陷和不足，提供水质排放达标的一种环保型化粪池，用于农村的厕改，特别是针对现在已经施工和埋在地下正在运行的排放的水质不达标的三格式化粪池进行环保性的改进，确保化粪池排放的水质达标，采用太阳能供电，省去农户厕改使用国家电网的电费支出，低成本的运行进行我国农村厕所粪水的“源头”治理，促进振兴乡村计划和农村生态环境保护的快速实施；

本发明的目的是按如下方式实现的：

一种环保型化粪池，主要由化粪池，太阳能发电设备，曝气泵，消毒器和污泥沉淀桶组成；打开化粪池第三格池顶部的盖子，将污泥沉淀桶放入化粪池第三格池内，将所述的污泥沉淀桶上部排水管与化粪池第三格池出水口联接相通，所述的污泥沉淀桶敞开的底部配置在化粪池第三格池底部上方10-30厘米位置，太阳能发电设备电源输出线与蓄电池电力进线连接，蓄电池电力输出线分别与消毒器的电源接线端子和曝气泵的电源接线端子用导线联通，所述的曝气泵的空气输送管***到化粪池第三格池内，曝气泵和/或蓄电池可以配置在化粪池外部的合适地方，或是配置在污泥沉淀桶的排水管的上部与顶部的下部之间带孔的隔板上，太阳能电池板配置固定在化粪池外面合适的地方；

所述的化粪池，属于市场上销售的三格式化粪池，材质是玻璃钢、塑胶或水泥砖混结构，三格化粪池由粪水进口、第一格池、过粪管一、第二格池、过粪管二、第三格池、出水口、盖板组成；第一格池与第二格池之间配置隔板，隔板的上部配置一根过粪管一，使第一格池与第二格池相通，第二格池与第三格池之间配置隔板，隔板的上部配置一根过粪管二，使第二格池与第三格池相通；根据三格池的主要功能依次可命名为截留沉淀与发酵池(第一格池)、再次发酵池(第二格池)和贮粪池(第三格池)，三格化粪池的容积基本根据使用人数、冲水量、粪便发酵腐熟的时间以及沉卵灭菌的要求来决定，粪便发酵腐熟时间及病原体死亡时间按30天计算，其中在第一池需停留20天，第二池停留10天，第三池容积至少是二池之和；一般情况下第一格池、第二格池、第三格池的容积比应为2∶1∶3，第一、二、三格池的粪液面深度应保特为不低于 1.0m，池内净高为不低于1.2m，相差0.2m留作粪皮的浮升空间；化粪池的粪水进口与厕所排粪管用管道联通；

所述的太阳能发电设备，属于常规的太阳能发电设备，主要由太阳能电池板，蓄电池组成；太阳能发电设备发电的输出电压是12V、24V、36V或48V，太阳能电池板是多晶硅或单晶硅太阳能电池板，太阳能电池板受阳光照射后发电，太阳能电池板发出的电力通过导线输送到蓄电池中储存；所述的太阳能电池板，包括平板性电池板，可折叠性电池板和柔软性电池板；所述的蓄电池，属于常规的输入或输出电压为12V，24V，36V或48V蓄电池，其中，包括铅酸蓄电池，镍氢蓄电池，锂离子电池，镍镉电池，钠硫蓄电池，镍锌蓄电池，磷酸铁锂蓄电池，锌空气蓄电池和飞轮蓄电池；

所述的曝气泵，是常规的风机，增氧泵或空气泵；

所述的消毒器，是紫外线杀毒器、臭氧消毒器、二氧化氯发生器、次氯酸钠消毒器或其它常规的水质消毒器；

所述的污泥沉淀桶，是圆柱形或长方体的壳体，所述壳体的材质是塑料、玻璃钢、有机合成材料、金属或水泥管，其壳体的顶部配置盖子，壳体内部的中下部配置填料，也可以不配置填料，所述的填料，包括斜板填料、球形填料、丝网填料或蜂窝填料，属于常规的污水处理中沉淀池内配置的填料，用于污水处理中的污泥和清水的分离之用，所述壳体的上中部的侧面配置排水管，所述的排水管与化粪池的出水口联通，所述的壳体的底部敞开、不封闭；所述的污泥沉淀桶排水管的上部与顶部的下部之间配置固定带孔的隔板，所述的隔板上面放置曝气泵和/或蓄电池；

本发明工作原理是：

农户厕所的粪便先排入化粪池第一格池内，在第一格池内粪污被截留、阻留沉淀寄生虫卵和厌氧发酵，厌氧发酵产生上层粪皮，中间粪液和底层粪渣三层，将第一格池内厌氧发酵产生的沼气经过排气管排放到环境；第一格池中间粪液经过过粪管一进入第二格池内；在第二格池内，延续第一格池的阻留沉淀寄生虫卵，深度厌氧发酵，游离氨浓度上升，杀菌杀卵再次厌氧发酵，第二格池中间粪液经过过粪管二进入第三格池内，流入第三格池的粪液的病菌和虫卵已基本杀灭和除去，厕所粪便经过第一、二格池的厌氧菌的分解，粪便有机物已经分解成能溶于水的氨基酸、乙酸、丙酸、丁酸、甲酸等物质；利用太阳能发电设备驱动曝气泵工作，曝气泵工作产生的空气输送到第三格池内的粪液中，将适量的好氧微生物菌剂加入到化粪池第三格池内，用曝气泵给粪液进行间断的曝气供氧或连续的曝气供氧进行兼氧/好氧生化分解反应，在微生物的作用下使粪液中溶解的有机物生化降解，分解成为二氧化碳和水，对粪液进行净化达标处理；厕所粪便经过第一、二格池截留、阻留、厌氧降解，特别是对第三格池内水进行兼氧/好氧的生化降解后，水的COD，BOD，NH3-N的数值达标，经过厌氧、好氧生化处理后的水进入污泥沉淀桶，对水中的污泥进行静置沉降，水在污泥沉淀桶内静止沉降后，水中的污泥被沉降在污泥沉淀桶的底部，污泥沉淀桶的上部是污泥沉降后分离出的清水，为了提高污泥的沉降效果，可以在污泥沉降桶内配置填料，将污泥沉淀桶上部的清水经过消毒器灭活杀毒后，从化粪池第三格池排水口排出化粪池，排放的水质无色、透亮、无菌、清澈，水质排放达标；

本发明中，定期地打开第一格池、第二格池或第三格池顶部的盖子，对化粪池内的粪渣、不降解物质和污泥进行清掏排出，确保化粪池的液体畅通流动；

本发明属于农家厕所粪水不断地进入环保型化粪池内经过厌氧、兼氧和好氧生化降解和杀菌消毒处理后，产生的达标水不断的排出环保型化粪池的连续化处理设备；

做如下二个对比实验进一步阐述本发明：

对相邻居住的二户农村家庭(五口人之家)的厕所粪便，在同一的环境条件和同一的室外温度下，分别进行如下实验的环保性处理比较：

实验一 采用传统的三格式化粪池

(一)实验设备和条件

(1)农户家庭人口：五人；

(2)厕所类型：水冲式厕所，厕所冲水箱容积：5升；

(3)化粪池：传统的市售三格式化粪池，容积1.5立方米，材质是玻璃钢；

(4)农户家庭环境温度：18-27℃；

(5)实验时间：2个月，60天；

(二)实验方法：

每户五人，每人每天平均使用和产生厕所粪水5升，每户合计每天平均产生粪水25升，每天将厕所的粪水不断的排入埋在农户屋后地下的三格式化粪池内，经过二个月或60天后，排放的粪水达到1500升，化粪池第三格池被水装满；经过60天后，对化粪池第三格池排出的水进行测试，经过测试分析，排出水的COD为352mg/L，BOD为142mg/L，氨氮为102mg/L，其COD值，BOD值和氨氮值远远超标，排放的水质达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)排放标准，也达不到《农田灌溉水质排放标准》(GB5084-2005) 排放标准；

实验二：采用本发明一种环保型化粪池

(一)实验设备和条件

(1)农户家庭人口：五人；

(2)厕所类型：水冲式厕所，厕所冲水箱容积：5升；

(3)化粪池：采用发明一种环保型化粪池，容积1.5立方米，材质是玻璃钢；其中，污泥沉淀桶装配在化粪池第三格池内，污泥沉淀桶内配置有30cm 高直径50mm的蜂窝斜板填料层，污泥沉淀桶的排水管与化粪池第三格池的出水口联接相通；

(4)太阳能发电设备：单晶太阳电池板12V，50AH，并配置蓄电池，太阳电池板通过导线经过控制器与蓄电池电力输入线连接，所述的太阳能电池板，控制器和蓄电池均配置固定在化粪池附近的地面台阶上；

(5)空气泵：60W，泵的气体输出压力0.14MPa，气泵的电源线与蓄电池的电源输出桩连接相通；空气泵固定在污泥沉淀桶内带孔的隔板上；

(6)农户家庭环境温度：18-27℃；

(7)实验时间：2个月，60天；

(二)实验方法：

依照所述的本发明原理，每户五人，每人每天平均使用和产生厕所粪水5升，每户合计每天平均产生粪水25升，每天将厕所的粪水不断的排入埋在农户屋后地下的三格式化粪池内，经过一个月或30天后，排放的粪水达到750 升，1.5立方米的化粪池被粪水装至化粪池1/2高度；从第30天开始，一次性的将适量的好氧微生物菌剂加入第三格池内，每天利用太阳能发电设备产生的电力驱动气泵工作，将气泵产生的空气输送到第三格池内，对第三格池内的水进行曝气供氧，在微生物作用下进行生化降解，使水中的有机物分解成为二氧化碳和水，对水进行净化达标处理；经过60天，1.5立方米的化粪池被水装满，对化粪池第三格池排出的水进行测试，经过测试分析，排出水的COD为48mg/L， BOD为8.5mg/L，氨氮为3.78.5mg/L，其COD值，BOD值和氨氮值符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准；

依据上述实验数据，得出如下结论：

1.传统的三格式化粪池内的粪便经过60天厌氧处理后，排放水质的COD值为352mg/L，远远高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)三级为120mg/L的限值排放标准，也达不到《农田灌溉水质排放标准》(GB5084-2005) 旱作COD限值为200mg/L，水田COD限值为150mg/L的排放标准；

2.利用本发明一种环保型化粪池，粪便经过60天厌氧、好氧处理后，排放水质的COD值为48mg/L，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002) 一级A标准规定COD是50mg/L限值标准要求，也符合《农田灌溉水质排放标准》 (GB5084-2005)旱作COD限值小于200mg/L，水田COD限值小于150mg/L的排放标准；

本发明中，对传统三格式化粪池第三格池(又称贮粪池)进行改进、改型，在第三格池内配置曝气供氧装置和污泥沉淀桶，对第三格池的水进行好氧生化降解、沉淀，使第三格池内的水排放达标，这是本发明主要特征；

在本发明一种环保型化粪池中：

第一格池：粪污被截留、阻留沉淀寄生虫卵和厌氧发酵，厌氧发酵产生上层粪皮，中间粪液和底层粪渣三层，水的COD值高；

第二格池；延续第一格池的阻留沉淀寄生虫卵，深度厌氧发酵，游离氨浓度上升，杀菌杀卵再次厌氧发酵，水的COD值低于第一格池的COD值；

第三格池：经过曝气供氧和微生物的作用，水中的有机物被分解成为二氧化碳和水，水的COD值远远低于第二格池的COD值，水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准；本发明有益效果是：

现在实施的农户厕所联通的三格式化粪池，属于传统的厕所粪便杀菌灭活的设备，化粪池排出的水虽然杀灭了虫卵和治病菌，但是，虫卵的尸体还在水中，水中未被分解的有机物还大量存在，厕改排放的水质达不到国家的相关标准，当化粪池排出的水暴露到空中后，会又会慢慢变臭，滋生蚊虫，严重的污染化粪池附近的生态环境；本发明对传统三格式化粪池第三格池(又称贮粪池)进行改进、改型，在第三格池内配置曝气供氧装置和污泥沉淀桶，使第三格池内的水排放达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准；

2.本发明一种环保型化粪池，是对现有的三格式化粪池进行改进而成，具有结构简单，重量轻，价格低廉，安装方便，属于一种微型的粪水净化达标处理站，对于实施我国农村厕所革命的粪污净化达标处理，从农村“源头”治理污水，具有先进性的推广应用意义；

3.本发明一种环保型化粪池，运行可靠，技术成熟，操作容易，维修方便，具有广泛的市场推广应用前景，具备创造性，新颖性和好的工业实用性；

附图说明

附图1是本发明一种环保型化粪池结构示意图；

附图2是本发明的太阳能发电装置与污泥沉淀桶配置连接的结构示意图

附图3是常规的三格化粪池结构示意图；

在图1，图2和图3中，1-粪水进口，2-三格式化粪池，3-沼气出口，4- 化粪池第一格池，5-过粪管一，6-过粪管二，7-第一格池盖子，8-曝气泵的空气出口管，9-第三格池盖板底座，10-污泥沉淀桶，11-第三格池，12-污泥沉淀桶的盖子，13-污泥沉淀桶排水管，14-第二格池，15-太阳能电池板支架，16- 太阳能电池板，17-太阳能电力输出导线，18-曝气泵，19-消毒器，20-填料， 21-污泥沉降区域，22-蓄电池，23-化粪池第三格池的出水口，24-支撑曝气泵或蓄电池的隔板；

具体实施方式

如图1，图2和图3所示，一种环保型化粪池，主要由化粪池(2)，太阳能发电设备，曝气泵(18)，消毒器(19)和污泥沉淀桶(10)组成；打开化粪池第三格池(11)顶部的盖子，将污泥沉淀桶(10)放入化粪池第三格池(11) 内，污泥沉淀桶(10)上部排水管(13)与化粪池第三格池(11)出水口(23) 联接相通，污泥沉淀桶(10)敞开的底部配置在化粪池第三格池(11)底部上方10-30厘米位置，太阳能发电设备电源输出线(17)与蓄电池(22)电力进线连接，蓄电池(22)电力输出线分别与消毒器(19)的电源接线端子和曝气泵(18)的电源接线端子用导线联通，曝气泵(18)的空气输送管(8)***到化粪池第三格池(11)内，曝气泵(18)和/或蓄电池(22)可以配置在化粪池 (2)外部的合适地方，或是配置在污泥沉淀桶(10)的排水管的上部与顶部的下部之间带孔的隔板(24)上，太阳能电池板(16)配置固定在化粪池(2)外面合适的地方；

工作时，农户厕所的粪便经过化粪池粪水进口(1)先排入化粪池第一格池 (4)内，在第一格池(4)内粪污被截留、阻留沉淀寄生虫卵和厌氧发酵，厌氧发酵产生上层粪皮，中间粪液和底层粪渣三层，将第一格池(4)内厌氧发酵产生的沼气经过排气管(3)排放到环境；第一格池(4)中间粪液经过过粪管一(5)进入第二格池(14)内，在第二格池(14)内，延续第一格池(4)的阻留沉淀寄生虫卵，深度厌氧发酵，游离氨浓度上升，杀菌杀卵再次厌氧发酵，第二格池(14)中间粪液经过过粪管二(6)进入第三格池(11)内，流入第三格池(11)的粪液的病菌和虫卵已基本杀灭和除去；利用太阳能发电设备驱动曝气泵(18)工作，曝气泵(18)工作产生的空气输送到第三格池(11)内的粪液中，将适量的好氧微生物菌剂加入到化粪池第三格池(11)内，用曝气泵 (18)给粪液进行间断的曝气供氧或连续的曝气供氧进行兼氧/好氧生化分解反应，在微生物的作用下使粪液中溶解的有机物生化降解，分解成为二氧化碳和水，经过厌氧、好氧生化处理后的水进入污泥沉淀桶(10)，对水中的污泥进行静置沉降，水在污泥沉淀桶内静止沉降后，水中的污泥被沉降在污泥沉淀桶 (10)的底部，污泥沉淀桶(10)的上部是污泥沉降后分离出的清水，清水经过消毒器(22)灭活杀毒后，从化粪池第三格池(11)出水口(23)排出化粪池，排放的水质无色、透亮、无菌、清澈，经过检测，排放的水质达到达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。

Claims (2)

1.一种环保型化粪池，主要由化粪池，太阳能发电设备，曝气泵，消毒器和污泥沉淀桶组成，其特征是：打开化粪池第三格池顶部的盖子，将污泥沉淀桶放入化粪池第三格池内，将所述的污泥沉淀桶上部排水管与化粪池第三格池出水口联接相通，所述的污泥沉淀桶敞开的底部配置在化粪池第三格池底部上方10-30厘米位置，太阳能发电设备电源输出线与蓄电池电力进线连接，蓄电池电力输出线分别与消毒器的电源接线端子和曝气泵的电源接线端子用导线联通，所述的曝气泵的空气输送管***到化粪池第三格池内，曝气泵和/或蓄电池可以配置在化粪池外部的合适地方，或是配置在污泥沉淀桶的排水管的上部与顶部的下部之间带孔的隔板上，太阳能电池板配置固定在化粪池外面合适的地方。

2.根据权利要求1所述的一种环保型化粪池，其特征在于：

所述的化粪池，属于市场上销售的三格式化粪池，材质是玻璃钢、塑胶或水泥砖混结构，三格化粪池由粪水进口、第一格池、过粪管一、第二格池、过粪管二、第三格池、出水口、盖板组成，所述化粪池的粪水进口与厕所排粪管用管道联通；

所述的太阳能发电设备，属于常规的太阳能发电设备，主要由太阳能电池板，蓄电池组成；太阳能发电设备发电的输出电压是12V、24V、36V或48V，太阳能电池板是多晶硅或单晶硅太阳能电池板，太阳能电池板受阳光照射后发电，太阳能电池板发出的电力通过导线输送到蓄电池中储存；所述的太阳能电池板，包括平板性电池板，可折叠性电池板和柔软性电池板；所述的蓄电池，属于常规的输入或输出电压为12V，24V，36V或48V蓄电池，其中，包括铅酸蓄电池，镍氢蓄电池，锂离子电池，镍镉电池，钠硫蓄电池，镍锌蓄电池，磷酸铁锂蓄电池，锌空气蓄电池和飞轮蓄电池；

所述的曝气泵，是常规的风机，增氧泵或空气泵；

所述的消毒器，是紫外线杀毒器、臭氧消毒器、二氧化氯发生器、次氯酸钠消毒器或其它常规的水质消毒器；

所述的污泥沉淀桶，是圆柱形或长方体的壳体，所述壳体的材质是塑料、玻璃钢、有机合成材料、金属或水泥管，其壳体的顶部配置盖子，壳体内部的中下部配置填料，也可以不配置填料，所述的填料，包括斜板填料、球形填料、丝网填料或蜂窝填料，属于常规的污水处理中沉淀池内配置的填料，用于污水处理中的污泥和清水的分离之用，所述壳体的上中部的侧面配置排水管，所述的排水管与化粪池的出水口联通，所述的壳体的底部敞开、不封闭；所述的污泥沉淀桶排水管的上部与顶部的下部之间配置固定带孔的隔板，所述的隔板上面放置曝气泵和/或蓄电池。

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