生態(tài)廁所的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生態(tài)廁所，對糞便和尿液中的有機(jī)物進(jìn)行降解，其特征在于，包括：廁所主體；收集太陽能和有機(jī)物中所含有的化學(xué)能的能量收集部；收集雨水和尿液的液體回收部；以及降解有機(jī)物的降解部。其中，能量收集部具有設(shè)置于廁所主體上的太陽能轉(zhuǎn)化單元、微生物電池、以及分別與太陽能轉(zhuǎn)化單元和微生物電池相連接的電能存儲(chǔ)單元。廢液回收部具有與廁所主體相連接的雨水收集單元，以及回收尿液進(jìn)行處理得到再生水的回收再生單元。降解部具有承接糞便和尿液并進(jìn)行厭氧降解的折流厭氧池，以及電極位于折流厭氧池中，對糞便和尿液進(jìn)行電化學(xué)降解的微生物電解單元。本發(fā)明能夠利用自然界的綠色能源作為廁所的用電器的能量來源。
【專利說明】生態(tài)廁所
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種生態(tài)廁所，屬于環(huán)保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]公共廁所是現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)有的廁所僅具有廢物收集和儲(chǔ)存的功能，當(dāng)廢物積累到一定程度后，就需要及時(shí)清理。頻繁的清理工作對于環(huán)衛(wèi)工作來說需要額外耗費(fèi)人力。并且，其中的照明用電需要從電網(wǎng)獲得，這會(huì)消費(fèi)一定的能源。在當(dāng)今環(huán)保的大趨勢下，垃圾資源化已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展的必然手段，因此需要人們進(jìn)行更多的創(chuàng)新工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0004]本發(fā)明提供一種生態(tài)廁所，對糞便和尿液中的有機(jī)物進(jìn)行降解，其特征在于，包括:廁所主體；收集太陽能和有機(jī)物中所含有的化學(xué)能的能量收集部；收集雨水和尿液的液體回收部；以及降解有機(jī)物的降解部，
[0005]其中，能量收集部具有設(shè)置于廁所主體上將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的太陽能轉(zhuǎn)化單元、分解有機(jī)物以產(chǎn)生電能的微生物電池、以及分別與太陽能轉(zhuǎn)化單元和微生物電池相連接，用于存儲(chǔ)兩者所產(chǎn)生的電能的電能存儲(chǔ)單元。廢液回收部具有與廁所主體相連接的雨水收集單元，以及回收尿液進(jìn)行處理得到再生水的回收再生單元。降解部具有承接糞便和尿液并進(jìn)行厭氧降解的折流厭氧池，以及電極位于折流厭氧池中，對糞便和尿液進(jìn)行電化學(xué)降解的微生物電解單元。
[0006]另外，本發(fā)明的生態(tài)廁所，還可以具有這樣的特征:
[0007]其中，太陽能太陽能轉(zhuǎn)化單元具有太陽能電板，該太陽能電板位于廁所主體的屋頂與側(cè)壁上，太陽能電板與電能存儲(chǔ)單元相連接，為電能存儲(chǔ)單元充電。
[0008]另外，本發(fā)明的生態(tài)廁所，還可以具有這樣的特征:
[0009]其中，微生物電池的電極與電能存儲(chǔ)單元相連接，為電能存儲(chǔ)單元充電。
[0010]另外，本發(fā)明的生態(tài)廁所，還可以具有這樣的特征:
[0011]其中，折流厭氧池具有多個(gè)高低交錯(cuò)排列的折流板，位于低位的折流板的下端與折流厭氧池的底板封閉連接，位于高位的折流板的下端與折流厭氧池的底板之間具有預(yù)定大小的空隙。
[0012]另外，本發(fā)明的生態(tài)廁所，還可以具有這樣的特征:
[0013]其中，回收再生單元具有與折流厭氧池相連接的沉淀池，與沉淀池相連通對沉淀池中的液體進(jìn)行過濾的過濾器，與過濾器連通承接過濾器過濾得到的清水的清水池，以及與清水池連通并對流入的水進(jìn)行紫外消毒的紫外消毒池，該紫外消毒池與廁所主體相連接，為廁所主體提供沖洗用水。
[0014]另外，本發(fā)明的生態(tài)廁所，還可以具有這樣的特征:[0015]其中，微生物電池的電極上具有產(chǎn)電微生物。
[0016]另外，本發(fā)明的生態(tài)廁所，還可以具有這樣的特征:
[0017]其中，廁所主體的大便池下端與折流厭氧池相通的排放口處具有能夠翻轉(zhuǎn)的翻板，該翻板通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制翻轉(zhuǎn)和歸位，以關(guān)閉和打開排放口。
[0018]另外，本發(fā)明的生態(tài)廁所，還可以具有這樣的特征:
[0019]與折流厭氧池相連通，用于將折流厭氧池中產(chǎn)生的易燃?xì)怏w收集起來的氣體收集管道。
[0020]發(fā)明作用與效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)廁所，由于采用了太陽能收集裝置和利用糞便和尿液中的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)電的微生物電池做為能量來源，一方面能夠利用自然界的綠色能源作為廁所的用電器的能量來源，另一方面微生物電池在發(fā)電時(shí)會(huì)分解糞便和尿液中的有機(jī)物，這也起到了對糞便和尿液進(jìn)行就地處理的作用。此外，由于采用了液體回收單元，因此能夠?qū)⒂晁湍蛞褐械乃莼厥仗幚砗笞鳛閹械臎_洗用水。另外，由于采用了降解單元，因此能夠?qū)械挠袡C(jī)物就地分解，延長了廁所的清淘周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的生態(tài)廁所的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明的生態(tài)廁所的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的生態(tài)廁所的廁所主體部分的立體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的生態(tài)廁所的收集雨水的天溝的示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明的生態(tài)廁所除廁所主體以外面的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖6是本發(fā)明的生態(tài)廁所的單個(gè)廁位的擋板打開的示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明的生態(tài)廁所的單個(gè)廁位的擋板關(guān)閉的示意圖；以及
[0029]圖8是本發(fā)明的生態(tài)廁所的氣體收集管道的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0031]圖1是本發(fā)明的生態(tài)廁所的整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，生態(tài)廁所10具有太陽能板11 ;儲(chǔ)能蓄電池12 ；LED燈13 ;水泵14 ;厭氧折流池15 ;如圖2所示，生態(tài)廁所10還具有廁所主體18 ;沉淀池20 ;過濾器21 ;紫外消毒池22 ;清水池23。
[0032]圖2是本發(fā)明的生態(tài)廁所的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，太陽能板11安裝于廁所主體18的屋頂與側(cè)壁上，并通過輸電線與儲(chǔ)能蓄電池12相連接。
[0033]圖3是本發(fā)明的生態(tài)廁所的廁所主體部分的立體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，蓄電池?cái)[放區(qū)域24用于安放蓄電池。厭氧折流池15位于圖2中小便與大便池區(qū)域19內(nèi)的大便池25和小便池26的下方，厭氧折流池15的內(nèi)部上下交錯(cuò)的排列有多個(gè)折流板，上折流板16位于高位，上折流板16的下端與厭氧折流池15的底部之間具有一定的空隙，此空隙可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，在本實(shí)施例中采用20cm的空隙；下折流板17的下端與厭氧折流池15的底部密封連接。下折流板17上端的高度比上折流板16上端的高度低，使得液體能夠從下折流板的上部流過，進(jìn)入下一個(gè)折流板的分隔中。折流厭氧池15處理所收集的大便和尿液污物，如廁收集的大便直落墜入折流厭氧池15的前面幾格，前面幾格上方與廁位相對應(yīng)，后面幾格可以設(shè)置為多出來的，上面沒有廁位，以便使后面幾格僅收集收前面幾格流過來的液體。懸浮固體在前面幾格進(jìn)行水解酸化；有機(jī)質(zhì)在中間幾格進(jìn)行厭氧消化，部分轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等以沼氣的形式逸出；上清液流出進(jìn)入沉淀池20。由于懸浮固體在折流厭氧池的停留時(shí)間長，大部分被消化降解，因此廁所清淘周期可控制在5年以上。
[0034]此外，在下折流板17的兩側(cè)設(shè)置有微生物極板27，將產(chǎn)電微生物接種于微生物極板27上，產(chǎn)電微生物包括:泥細(xì)菌(Geobacter, G.);希瓦氏菌(Shewanellapurefacens)；紅螺菌(Rhodoferax ferrireducens) ；Desulfobulbulbaceae 菌科；嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)等細(xì)菌。兩個(gè)電極分別置于下折流板17的兩側(cè),下折流板17的兩側(cè)可分別看做陽極槽和陰極槽，陽極槽、陰極槽和電極共同構(gòu)成微生物電池的結(jié)構(gòu)。在微生物電池工作的過程中，首先是通過微生物氧化有機(jī)物產(chǎn)生電子，電子被陽性電極接受后通過電線傳遞到陰性電極。
[0035]如圖1所示，在厭氧折流池15的后面幾級(jí)折流板之間還設(shè)置有微生物電解池，包括設(shè)置于上折流板16兩側(cè)的微生物電極，利用儲(chǔ)能蓄電池12在向陰陽電極施加電壓，在產(chǎn)電微生物的作用下利用厭氧折流池15中存在的有機(jī)物作為電子供體，通過陽極附著的產(chǎn)電微生物降解底物釋放電子和質(zhì)子，并在陰極由質(zhì)子接收電子從而產(chǎn)生氫氣。相對于上述微生物電池(MFC)來說，是其反過程。利用產(chǎn)電微生物作為反應(yīng)主體，在陰陽極間施加電壓，產(chǎn)生氫氣。
[0036]圖4是本發(fā)明的生態(tài)廁所的收集雨水的天溝的示意圖，如圖4所示，自然降雨的雨水通過廁所主體18屋頂四周的天溝28收集，進(jìn)入集水管29，進(jìn)而流入沉淀池20中，與糞便處理水混合，經(jīng)過濾器21過濾水中顆粒，儲(chǔ)存于清水池23中，作為廁所日常用水(包括便池沖洗用水，洗手用水)，使用前經(jīng)泵提升至紫外消毒池22消毒，然后輸送至各個(gè)用水點(diǎn)，使得雨水二次利用。過濾器21在本實(shí)施例中采用陶瓷過濾器。
[0037]圖5是本發(fā)明的生態(tài)廁所除廁所主體以外面的立體結(jié)構(gòu)圖，如圖5所示，厭氧折流池15的最后一塊折流板為下折流板17，糞便和尿液在經(jīng)過前面的厭氧折流池15分解后形成的糞便處理水從下折流板17上端的空隙中流過，進(jìn)入沉淀池20中，在進(jìn)行初步沉淀后，經(jīng)陶瓷過濾器21過濾水中顆粒，儲(chǔ)存于清水池23中，作為廁所日常用水(包括便池沖洗用水，洗手用水)，使用前經(jīng)泵提升至紫外消毒池22消毒，然后輸送至各個(gè)用水點(diǎn)，使得糞便處理水得到二次利用。
[0038]圖6是本發(fā)明的生態(tài)廁所的單個(gè)廁位的擋板打開的示意圖，圖7是本發(fā)明的生態(tài)廁所的單個(gè)廁位的擋板關(guān)閉的示意圖。如圖六和圖七所示，廁位采用翻板設(shè)計(jì)，每次大便完后，以手動(dòng)旋桿或機(jī)械旋轉(zhuǎn)按鈕——可以按實(shí)際設(shè)計(jì)需要選用，控制翻板31的翻轉(zhuǎn)，大便直落入化糞池；也可以使用可編程邏輯控制器(PLC)將沖水的動(dòng)作和翻轉(zhuǎn)翻板31的動(dòng)作編程，使這兩個(gè)動(dòng)作冋時(shí)完成，并在沖水結(jié)束后控制翻板31扣回。然后手動(dòng)或自動(dòng)打開尿液沖洗系統(tǒng)，沖掉殘留在翻板上的污物，然后將翻板31復(fù)位，保持化糞池的密閉狀態(tài)。此處的設(shè)置翻板31，能夠阻止下方厭氧折流池15臭氣的散發(fā)。小便池中的尿液以直流的方式收集到小箱(圖中未顯示)中，初級(jí)凈化后用來沖洗大便翻轉(zhuǎn)板，需要沖洗時(shí)利用閥門控制。
[0039]此外，本實(shí)施例還提供回收尿液中氮磷肥資源的技術(shù)方法，將水鎂石粉(70-85%MgO)和沸石按一定配比，在本實(shí)施例中采用5:1的質(zhì)量比投加至尿液中，可回收獲得鳥糞石(MgNH4P04*6H20)結(jié)晶體和富集了尿素和氨氮的沸石，可以作為復(fù)合肥料出售。該過程對尿液中磷酸鹽的去除效率可高達(dá)98%，對氮的去除也可達(dá)到70%左右。該技術(shù)不僅可以回收氮磷資源，還能減輕沖廁水的氨味，提高用戶的使用感受。
[0040]圖8是本發(fā)明的生態(tài)廁所的氣體收集管道的示意圖，如圖8所示氣體收集管道30具有多個(gè)分叉，與厭氧折流池15的多個(gè)分隔相通，將分解過程中產(chǎn)生的易燃?xì)怏w導(dǎo)出。導(dǎo)出的氣體可以進(jìn)一步用氣罐收集，進(jìn)行燃燒發(fā)熱等后續(xù)利用。
[0041]實(shí)施例作用與效果
[0042]本實(shí)施例充分利用自然力和可再生資源，以微動(dòng)力運(yùn)行，可完全實(shí)現(xiàn)電能的供需平衡，不依賴于供電電網(wǎng)。一方面，通過安裝板式太陽能設(shè)備以提供啟動(dòng)開關(guān)的微動(dòng)力和LED照明。另一方面，本方案獨(dú)創(chuàng)地將微生物電化學(xué)反應(yīng)輔助裝置引入折流厭氧池系統(tǒng)，將微生物電池(MFC)和微生物電解池(MEC)的功能藕合，獲得盈余電能。
[0043]折流池前段添加MFC裝置，有機(jī)物的降解產(chǎn)生電能；折流池后段添加MEC裝置，陽極析氧創(chuàng)造局部微好氧環(huán)境，不但能促進(jìn)固體有機(jī)質(zhì)的水解，還能抑制硫化氫等臭氣的生成；陰極區(qū)域可以產(chǎn)生氫氣，促進(jìn)厭氧產(chǎn)甲烷菌的活性，提升沼氣中的甲烷含量，此外還可同步促進(jìn)氨氮的硝化-反硝化反應(yīng)。MFC和MEC不僅能實(shí)現(xiàn)自身的能量供需平衡，且在滿足適當(dāng)條件的時(shí)候，可以將MEC轉(zhuǎn)變?yōu)镸FC，實(shí)現(xiàn)電能的輸出。
[0044]該方案完全具備在公園、景點(diǎn)(如世博園)、度假村、酒店進(jìn)行示范與應(yīng)用的條件，可構(gòu)建成完整商業(yè)鏈，商業(yè)化廢物處理產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種生態(tài)廁所，對糞便和尿液中的有機(jī)物進(jìn)行降解，其特征在于，包括: 廁所主體； 收集太陽能和所述有機(jī)物中所含有的化學(xué)能的能量收集部； 收集雨水和所述尿液的液體回收部；以及 降解所述有機(jī)物的降解部， 其中，所述能量收集部具有設(shè)置于所述廁所主體上將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的太陽能轉(zhuǎn)化單元、分解所述有機(jī)物以產(chǎn)生電能的微生物電池、以及分別與所述太陽能轉(zhuǎn)化單元和所述微生物電池相連接，用于存儲(chǔ)兩者所產(chǎn)生的電能的電能存儲(chǔ)單元； 所述廢液回收部具有與所述廁所主體相連接的雨水收集單元，以及回收所述尿液進(jìn)行處理得到再生水的回收再生單元； 所述降解部具有承接所述糞便和所述尿液并進(jìn)行厭氧降解的折流厭氧池，以及電極位于所述折流厭氧池中，對所述糞便和所述尿液進(jìn)行電化學(xué)降解的微生物電解單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)廁所，其特征在于: 其中，所述太陽能太陽能轉(zhuǎn)化單元具有太陽能電板，該太陽能電板位于所述廁所主體的屋頂與側(cè)壁上，所述太陽能電板與所述電能存儲(chǔ)單元相連接，為所述電能存儲(chǔ)單元充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)廁所，其特征在于: 其中，所述微生物電池的電極與所述電能存儲(chǔ)單元相連接，為所述電能存儲(chǔ)單元充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)廁所，其特征在于: 其中，所述折流厭氧池具有多個(gè)高低交錯(cuò)排列的折流板，位于低位的所述折流板的下端與所述折流厭氧池的底板封閉連接，位于高位的所述折流板的下端與所述折流厭氧池的底板之間具有預(yù)定大小的空隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)廁所，其特征在于: 其中，所述回收再生單元具有與所述折流厭氧池相連接的沉淀池，與所述沉淀池相連通對所述沉淀池中的液體進(jìn)行過濾的過濾器，與所述過濾器連通承接所述過濾器過濾得到的清水的清水池，以及與所述清水池連通并對流入的水進(jìn)行紫外消毒的紫外消毒池，該紫外消毒池與所述廁所主體相連接，為所述廁所主體提供沖洗用水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)廁所，其特征在于: 其中，所述微生物電池的電極上具有產(chǎn)電微生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)廁所，其特征在于: 其中，所述廁所主體的大便池下端與所述折流厭氧池相通的排放口處具有能夠翻轉(zhuǎn)的翻板，該翻板通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制翻轉(zhuǎn)和歸位，以關(guān)閉和打開排放口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)廁所，其特征在于，還包括: 與所述折流厭氧池相連通，用于將所述折流厭氧池中產(chǎn)生的易燃?xì)怏w收集起來的氣體收集管道。
【文檔編號(hào)】A47K11/00GK104013346SQ201410254154
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】劉洪波, 徐蘇云, 高賽賽, 朱夢羚 申請人:上海理工大學(xué)