CN113287962A - 一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所 - Google Patents

Abstract

一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，本发明涉及厕所环境卫生技术领域，特别是一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所。本发明是为了解决农村旱厕堆肥过程中尾气难处理的问题。它包括尿液收集口、粪便收集口、尾气处理装置和尿液贮存瓶；所述尿液收集口和粪便收集口均设置在便器内，所述尿液收集口与尾气处理装置液路连通，所述粪便收集口的下方设置堆肥空间，所述堆肥空间与尾气处理装置气路连接，所述尿液贮存瓶与尾气处理装置进行气路连接和液路连接。本发明用于农村地区旱厕改造。

Description

一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所

技术领域

本发明涉及厕所环境卫生技术领域，特别是一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所。

背景技术

自“厕所革命”推行以来，厕所卫生和环境都得到了极大改善。粪尿分集式堆肥厕所是一种对粪便和尿液分别收集并堆肥的新式厕所，有很好的应用潜力。但是在粪便堆肥过程中，由于厌氧微生物的作用，会产生大量的臭气和甲烷，会对人和自然环境产生一定影响。此外，甲烷作为世界上第二强力的温室气体，其温室效应的潜力为二氧化碳的28-36倍，对全球温室效应的贡献率约为20％。因此，甲烷减排被认为是减缓温室效应和达到碳中和的重要手段。以曝气方式向堆肥***内注入大量氧气，使微生物能好氧堆肥通常是处理这些物质的首选方法。但需要注意的是，曝气首先会消耗大量能量；此外，曝气需要专业的设备，因此需要专业维护，势必增加处理成本，这在普通农村地区很难实现。

发明内容

本发明是为了解决农村旱厕堆肥过程中尾气难处理的问题，提供了一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所。

本发明提供了一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所包括尿液收集口、粪便收集口、尾气处理装置和尿液贮存瓶；所述尿液收集口和粪便收集口均设置在便器内，所述尿液收集口与尾气处理装置液路连通，所述粪便收集口的下方设置堆肥空间，所述堆肥空间与尾气处理装置气路连接，所述尿液贮存瓶与尾气处理装置进行气路连接和液路连接。

本发明的优点：

1、本发明旨在提出一种集成膜生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，将粪尿分集堆肥厕所和膜生物膜技术技术结合起来，通过微生物将堆肥过程中产生的甲烷及小分子挥发性有机物氧化为无机物，实现原位处理堆肥尾气和温室气体减排，对人和卫生环境的健康有明显意义。

2、本发明同时不使用传统的曝气工艺，不需要配套的电力和机械设施，避免了额外功耗，适合在农村地区使用。

3、本发明整体采用重力运行，不需要外界能量输入，同时本方法采用尿液为营养液，使用简单，经济成本低。

4、本发明为一体化装置，安装简便，可操作性强。

附图说明

图1为集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所的结构示意图；

图2为集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所的剖视图；

图3为所述尾气处理装置的结构示意图；

图4为所述渗漏板的俯视图；

图5为尾气处理装置处理尾气时的反应原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所包括尿液收集口2、粪便收集口3、尾气处理装置4和尿液贮存瓶5；所述尿液收集口2和粪便收集口3均设置在便器内，所述尿液收集口2与尾气处理装置4液路连通，所述粪便收集口3的下方设置堆肥空间，所述堆肥空间与尾气处理装置4气路连接，所述尿液贮存瓶5与尾气处理装置4进行气路连接和液路连接。

本实施方式通过尿液收集口和粪便收集口分别对粪尿收集，从而实现粪尿的源分离。

本实施方式的处理过程为：粪便由粪便收集口收集后，于便器底部的堆肥空间堆肥，堆肥产生的尾气通过进气口进入尾气处理装置中，尿液收集完后，从进水口进入尾气处理装置，通过渗漏板以滴淋的形式滴落到膜组件表面形成的生物膜上，为微生物提供氮磷和有机物，在滴淋过程中过量的尿液经排水口排入尿液贮存瓶中，尿液贮存发酵过程生成的气体通过尿液发酵气管进入到尾气处理装置中被处理。

整个处理过程中，空气通过膜组件与大气的连接端以自然扩散的形式为生物膜提供氧气，因此微生物可以好氧和厌氧生化反应代谢小分子挥发物和挥发氨。最终，经过处理的尾气通过排气口排出***。

本实施方式的堆肥便器上部设置盖板，防止气体散发致室内臭味。

本实施方式将粪尿分集堆肥厕所和膜生物膜技术相结合，不使用传统的曝气氧化工艺，不需要配套的电力和机械，***简单，堆肥过程中产生的甲烷及小分子挥发性有机物能够被微生物氧化为无机物，原位处理堆肥尾气和除臭，适合在农村地区使用，对人和卫生环境的健康有明显意义。粪便和尿液分别堆肥，产生的有机肥可以施用于作物，符合广大农村的生态环境，具有一定的经济效益。粪便和尿液可在堆肥过程中实现无害化和资源化。

人类尿液中含有充分的氮磷和有机物，可以作为营养液满足微生物的生长需要。本装置在完全依靠自重运行的状态下，通过滴漏的方式将尿液滴加在生物膜上，给微生物提供养分，同时空气以自然扩散的方式向微生物提供氧气。粪便贮存和堆肥过程中产生的甲烷和小分子挥发性物质在通过膜组件时被微生物氧化(如附图5所示)，从而实现自动力的原位尾气处理。

本实施方式采用中空纤维膜为膜组件材料，空气可以向从膜内腔向膜外部扩散，从而为微生物提供氧气，不使用传统的曝气工艺，适合农村地区和单户使用。

本实施方式所用膜材料有两种用途，一是为微生物提供附着的场所，供形成生物膜；二是通过中空纤维膜为微生物提供一定的氧气。主要目的是堆肥且对堆肥尾气进行处理，从而实现无污染排放。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所还包括粪尿分集便器盖板1，所述粪尿分集便器盖板1设置在尿液收集口2和粪便收集口3的上方。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同的是：所述粪尿分集便器盖板1的设置方式为分离式或连接式。其他与具体实施方式一至二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所还包括晒板6，所述晒板6设置在堆肥空间的侧面，所述晒板6为透明材质。其它与具体实施方式一至三之一相同。

本实施方式设置晒板主要作用：一是通过阳光照射提供一定的温度有利于粪便堆肥；二是可以打开作为堆肥后肥料的取出口。晒板应设置在堆肥部分的一侧，特别地，在实际建造中应设置在向阳的一侧，方便肥料取出即可。在安装过程中可以采用不锈钢合页固定，方便开关。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述尾气处理装置4包括尿液进水口4-1、尿液出水口4-2、渗漏板4-3、膜组件接口4-4、膜组件4-5、堆肥气管4-6、排气管4-7、尿液发酵气管4-8、本体4-9和进气口4-10；所述渗漏板4-3横置在本体4-9内，将本体4-9分隔为渗漏空间和膜处理空间，所述尿液进水口4-1和尿液出水口4-2设置在渗漏空间的侧壁，所述膜处理空间的侧壁开有膜组件接口4-4，所述膜组件4-5插接在膜组件接口4-4内，所述膜组件接口4-4的外端与大气连通；所述本体4-9的底部设置有进气口4-10，所述进气口4-10分别与堆肥气管4-6和尿液发酵气管4-8相连通，所述本体4-9的顶部设置有排气管4-7，所述排气管4-7的底端穿过渗漏空间设置在膜组件4-5的上方。其它与具体实施方式一至四之一相同。

本实施方式尿液通过进水口进入，经渗漏板渗漏一部分为下部微生物提供营养，剩余的部分经出水口溢流排出至尿液贮存瓶中；堆肥气管和尿液发酵气管分别与底部的进气口相连，堆肥气体由此进入尾气处理装置，膜组件设置在尾气处理装置的中部，膜组件的外部加装膜组件接口用来固定膜组件并与大气相连。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述尿液进水口4-1设置在尿液出水口4-2的上方。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述堆肥气管4-6的进气端的水平高度高于水平设置的尿液发酵气管4-8。其它与具体实施方式一至六之一相同。

本实施方式确保气体不会发生短路。

本实施方式中如果过量的尿液通过渗漏板滴落，滴淋下来的过量尿液可以通过设置在尾气处理装置底部的尿液发酵气管排入尿液贮存瓶。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述渗漏板4-3上均布有若干渗漏孔。其它与具体实施方式一至七之一相同。

本实施方式可以通过调控渗漏孔的尺寸控制滴淋速率。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述尿液出水口4-2与尿液贮存瓶5的连接处应保持在液面以下。其它与具体实施方式一至八之一相同。

本实施方式防止过量尿液回流进入堆肥空间。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：所述膜组件4-5为中空纤维膜。其它与具体实施方式一至九之一相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所包括尿液收集口2、粪便收集口3、尾气处理装置4和尿液贮存瓶5；所述尿液收集口2和粪便收集口3均设置在便器内，所述尿液收集口2与尾气处理装置4液路连通，所述粪便收集口3的下方设置堆肥空间，所述堆肥空间与尾气处理装置4气路连接，所述尿液贮存瓶5与尾气处理装置4进行气路连接和液路连接；所述尾气处理装置4包括尿液进水口4-1、尿液出水口4-2、渗漏板4-3、膜组件接口4-4、膜组件4-5、堆肥气管4-6、排气管4-7、尿液发酵气管4-8、本体4-9和进气口4-10；所述渗漏板4-3横置在本体4-9内，将本体4-9分隔为渗漏空间和膜处理空间，所述尿液进水口4-1和尿液出水口4-2设置在渗漏空间的侧壁，所述膜处理空间的侧壁开有膜组件接口4-4，所述膜组件4-5插接在膜组件接口4-4内，所述膜组件接口4-4的外端与大气连通；所述本体4-9的底部设置有进气口4-10，所述进气口4-10分别与堆肥气管4-6和尿液发酵气管4-8相连通，所述本体4-9的顶部设置有排气管4-7，所述排气管4-7的底端穿过渗漏空间设置在膜组件4-5的上方。

本厕所不需要外加营养物质供微生物生长，有效降低了经济投入和添加物质引发二次污染的风险；采用自重运行，不需要外界提供能量，装置的可靠性和安全性大大提升。综上，本发明的有益效果主要为粪便和尿液的无害化和资源化；堆肥尾气的无害化和温室气体减排；投入低，经济效益高且无二次污染；装置安全可靠，不需要能量输入。

Claims (10)

1.一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所包括尿液收集口(2)、粪便收集口(3)、尾气处理装置(4)和尿液贮存瓶(5)；所述尿液收集口(2)和粪便收集口(3)均设置在便器内，所述尿液收集口(2)与尾气处理装置(4)液路连通，所述粪便收集口(3)的下方设置堆肥空间，所述堆肥空间与尾气处理装置(4)气路连接，所述尿液贮存瓶(5)与尾气处理装置(4)进行气路连接和液路连接。

2.根据权利要求1所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在所述集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所还包括粪尿分集便器盖板(1)，所述粪尿分集便器盖板(1)设置在尿液收集口(2)和粪便收集口(3)的上方。

3.根据权利要求2所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述粪尿分集便器盖板(1)的设置方式为分离式或连接式。

4.根据权利要求1所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所还包括晒板(6)，所述晒板(6)设置在堆肥空间的侧面，所述晒板(6)为透明材质。

5.根据权利要求1所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述尾气处理装置(4)包括尿液进水口(4-1)、尿液出水口(4-2)、渗漏板(4-3)、膜组件接口(4-4)、膜组件(4-5)、堆肥气管(4-6)、排气管(4-7)、尿液发酵气管(4-8)、本体(4-9)和进气口(4-10)；所述渗漏板(4-3)横置在本体(4-9)内，将本体(4-9)分隔为渗漏空间和膜处理空间，所述尿液进水口(4-1)和尿液出水口(4-2)设置在渗漏空间的侧壁，所述膜处理空间的侧壁开有膜组件接口(4-4)，所述膜组件(4-5)插接在膜组件接口(4-4)内，所述膜组件接口(4-4)的外端与大气连通；所述本体(4-9)的底部设置有进气口(4-10)，所述进气口(4-10)分别与堆肥气管(4-6)和尿液发酵气管(4-8)相连通，所述本体(4-9)的顶部设置有排气管(4-7)，所述排气管(4-7)的底端穿过渗漏空间设置在膜组件(4-5)的上方。

6.根据权利要求5所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述尿液进水口(4-1)设置在尿液出水口(4-2)的上方。

7.根据权利要求5所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述堆肥气管(4-6)的进气端的水平高度高于水平设置的尿液发酵气管(4-8)。

8.根据权利要求5所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述渗漏板(4-3)上均布有若干渗漏孔。

9.根据权利要求5所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述尿液出水口(4-2)与尿液贮存瓶(5)的连接处应保持在液面以下。

10.根据权利要求5所述的一种集成生物膜尾气处理装置的粪尿分集堆肥厕所，其特征在于所述膜组件(4-5)为中空纤维膜。

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