本發(fā)明涉及環(huán)保凈化設備領域，具體涉及一種高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置。
背景技術：
如廁是人類的最基本生存需求之一，但在一些需要設立衛(wèi)生間的場所，往往衛(wèi)生間待建地點有著特殊的地形，因為無法通、排水，所以導致無法建造水沖衛(wèi)生間。市場上比較常用的解決方案在早期往往是建立旱廁，在近年也出現(xiàn)了最新的打包及以采用“小便”沖“大便”的技術方案的衛(wèi)生間，這些衛(wèi)生間沒有用來沖廁的水，更沒有用于清洗衛(wèi)生間底板的清潔用水和用來洗手的自來水，因此會嚴重影響使用者的感官和如廁體驗，雖然目前市場上也出現(xiàn)了一些衛(wèi)生間通過尿液轉化設備將收集到的尿液轉化成清潔用水使用，但是這些尿液轉化設備存在尿液轉化效率低、耗電量大、轉化過程會產(chǎn)生氨氣以及產(chǎn)生的水無法用于洗手或作為衛(wèi)生間清潔用水。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置，用以解決現(xiàn)有尿液轉化設備存在尿液轉化效率低、耗電量大、轉化過程會產(chǎn)生氨氣以及產(chǎn)生的水無法用于洗手或作為衛(wèi)生間清潔用水的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置，所述高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置包括用來對尿液進行酸化降低尿液PH值的尿液穩(wěn)定化處理器和通過蒸發(fā)手段將穩(wěn)定化的尿液分離成濃縮尿液和冷凝水的負壓低溫蒸餾器，所述尿液穩(wěn)定化處理器包括箱體、安裝在所述箱體上的PH值檢測儀、安裝在所述箱體上的尿液攪拌器和固體加藥器，所述箱體的尿液輸入口與小便斗或尿液槽連接，所述箱體的尿液輸出口與所述負壓低溫蒸餾器的輸入口連接。
優(yōu)選的，所述尿液穩(wěn)定化處理器還包括尿液泵，所述尿液泵的輸入口與小便斗或尿液槽連接，所述尿液泵的輸出口與所述箱體的尿液輸入口連接。
優(yōu)選的，所述負壓低溫蒸餾器包括旋轉刮膜蒸發(fā)器、列管式冷凝器、濃縮液收集箱、水環(huán)式真空泵、第一油泵、第二油泵、熱泵、風冷式散熱器、膨脹閥、循環(huán)水箱、冷凝水收集箱、主冷凝器和主蒸發(fā)器；所述旋轉刮膜蒸發(fā)器的尿液輸入口與所述箱體的尿液輸出口連接，所述旋轉刮膜蒸發(fā)器的蒸汽輸出口與所述列管式冷凝器的蒸汽輸入口連接，所述旋轉刮膜蒸發(fā)器的導熱油輸出口與所述主冷凝器的導熱油輸入口連接，所述主冷凝器的導熱油輸出口與所述第一油泵的輸入口連接，所述第一油泵的輸出口與所述旋轉刮膜蒸發(fā)器的導熱油輸入口連接，所述旋轉刮膜蒸發(fā)器的濃縮尿輸出口與所述濃縮液收集箱的濃縮尿輸入口連接，所述主冷凝器的工質(zhì)輸入口與所述熱泵的輸出口連接，所述主冷凝器的工質(zhì)輸出口與所述風冷式散熱器的工質(zhì)輸入口連接，所述熱泵的輸入口與所述主蒸發(fā)器的工質(zhì)輸出口連接，所述主蒸發(fā)器的工質(zhì)輸入口與所述循環(huán)水箱的工質(zhì)輸出口連接，所述主蒸發(fā)器的導冷油輸入口與所述列管式冷凝器的導冷油輸出口連接，所述主蒸發(fā)器的導冷油輸出口與所述第二油泵的輸入口連接，所述第二油泵的輸出口與所述列管式冷凝器的導冷油輸入口連接，所述循環(huán)水箱的工質(zhì)輸入口與所述膨脹閥的輸出口連接，所述膨脹閥的輸入口與所述風冷式散熱器的工質(zhì)輸出口連接，所述循環(huán)水箱的循環(huán)水輸入口與所述水環(huán)式真空泵的輸出口連接，所述水環(huán)式真空泵的輸入口與所述冷凝水收集箱的循環(huán)水輸出口連接，所述冷凝水收集箱的冷凝水輸入口與所述列管式冷凝器的冷凝水輸出口連接。
優(yōu)選的，所述負壓低溫蒸餾器還包括針閥，所述針閥的輸入口與所述箱體的尿液輸出口連接，所述針閥的輸出口與所述旋轉刮膜蒸發(fā)器的尿液輸入口連接。
優(yōu)選的，所述高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置還包括二次凈化器，所述二次凈化器包括反滲透保安處理器、清水泵和清水箱；所述清水泵的輸入口與所述冷凝水收集箱的冷凝水輸出口連接，所述清水泵的輸出口與所述反滲透保安處理器的輸入口連接，所述反滲透保安處理器的輸出口與所述清水箱的輸入口連接，所述反滲透保安處理器內(nèi)部從輸出口到輸入口之間依次設置有PP棉濾芯、椰殼活性炭濾芯、RO反滲透膜和后置椰殼活性炭濾芯。
優(yōu)選的，所述二次凈化器還包括紫外線殺菌裝置，所述紫外線殺菌裝置為密閉容器，內(nèi)部設置有用來殺菌的石英紫外線低壓汞消毒燈，所述紫外線殺菌裝置的輸入口與所述反滲透保安處理器的輸出口連接，所述紫外線殺菌裝置的輸出口與所述清水箱的輸入口連接。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明的高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置具有尿液轉化效率高、耗電量小、轉化過程不會產(chǎn)生氨氣以及產(chǎn)生的水可用于洗手或作為衛(wèi)生間清潔用水的優(yōu)點。
附圖說明
圖1為高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
如圖1所示，該高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置包括尿液穩(wěn)定化處理器1、負壓低溫蒸餾器2和二次凈化器3，本發(fā)明的高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置具有尿液轉化效率高、耗電量小、轉化過程不會產(chǎn)生氨氣以及產(chǎn)生的水可用于洗手或作為衛(wèi)生間清潔用水的優(yōu)點。
尿液穩(wěn)定化處理器1用于對尿液進行酸化降低尿液的pH值，保證在蒸發(fā)過程中尿液中的尿素不會分解出氨氣。尿液穩(wěn)定化處理器1包括箱體11、pH值檢測儀(未示出)、尿液泵14、尿液攪拌器12和固體加藥器13。尿液泵14的輸入口與小便斗10或尿液槽連接，尿液泵14的輸出口與箱體11的尿液輸入口連接，通過尿液泵14將小便斗10或尿液槽中的尿液泵14入箱體11中，箱體11的尿液輸入口設置箱體11的上部，箱體11的尿液輸出口設置在箱體11的底部。尿液攪拌器12和固體加藥器13固定安裝在箱體11上，尿液攪拌器12由攪拌電機和攪拌葉組成，攪拌電機帶動攪拌葉攪動尿液。固體加藥器13為常見的螺旋送料機，通過螺旋送料機將藥品送入箱體11中。pH值檢測儀、攪拌電機以及固體加藥器13的電機均與控制裝置連接，pH值檢測儀用于檢測尿液的pH值并將其轉化成電信號發(fā)送給控制裝置進行處理，當pH值檢測儀測得箱體11內(nèi)的pH值高于預設的pH值時，控制裝置控制尿液攪拌器12和固體加藥器13開始工作，固體加藥器13將藥品送入箱體11中，尿液攪拌器12開始攪拌尿液，保證尿液與藥品充分反應，加入的藥品可為溶于水的固態(tài)強氧化性無機鹽，也可為液態(tài)的濃硫酸，濃硫酸的效果較好，但為操作方便和安全，本實施例中采用了固態(tài)無機鹽，其主要有效成分為NaCIO、NaSO4、KHSO5等。在酸性及強氧化性的低溫蒸發(fā)環(huán)境下，尿素分解并產(chǎn)生呈堿性的氨氣，氨氣在酸性溶液中迅速反應，因此使得氨氣的釋放得以抑制，此外，其它的一些有害有機污染物的釋放也能得到有效控制。通過向箱體11中送入足量的藥品，降低了尿液的pH值，并最終使得尿液的pH值達到預設的pH以下，防止在尿液蒸發(fā)過程中尿液中的尿素分解出氨氣，在本實施例中，預設的pH值為2.5。
負壓低溫蒸餾器2通過蒸發(fā)手段將穩(wěn)定化的尿液分離成濃縮尿液和冷凝水，負壓低溫蒸餾器2包括旋轉刮膜蒸發(fā)器21、列管式冷凝器22、濃縮液收集箱23、水環(huán)式真空泵24、第一油泵25、第二油泵26、熱泵27、風冷式散熱器28、膨脹閥29、循環(huán)水箱30、冷凝水收集箱31、主冷凝器32和主蒸發(fā)器33。旋轉刮膜蒸發(fā)器21為市場上常見的刮板式旋轉刮膜蒸發(fā)器21，刮板式旋轉刮膜蒸發(fā)器21將尿液刮成很薄的液膜并對其進行加熱，加速尿液蒸發(fā)成水蒸氣。水環(huán)式真空泵24為市場上常見的水環(huán)式真空泵24，循環(huán)水箱30則作為用于水環(huán)式真空泵24盛裝循環(huán)水的水箱，為了保證循環(huán)水箱30的循環(huán)水處于低溫狀態(tài)，循環(huán)水箱30內(nèi)部安裝有導熱管，導熱管的兩個端口分別作為循環(huán)水箱30的工質(zhì)輸入口和輸出口。本實施例中的工質(zhì)為氟利昂。旋轉刮膜蒸發(fā)器21的尿液輸入口、蒸汽輸出口和導熱油輸出口均設置在旋轉刮膜蒸發(fā)器21的上部，旋轉刮膜蒸發(fā)器21的導熱油輸入口設置在旋轉刮膜蒸發(fā)器21的下部，旋轉刮膜蒸發(fā)器21的濃縮尿輸出口則設置在旋轉刮膜蒸發(fā)器21的底部。旋轉刮膜蒸發(fā)器21的尿液輸入口與箱體11的尿液輸出口連接，旋轉刮膜蒸發(fā)器21的蒸汽輸出口與列管式冷凝器22的蒸汽輸入口連接，旋轉刮膜蒸發(fā)器21的導熱油輸出口與主冷凝器32的導熱油輸入口連接，主冷凝器32包括殼體和安裝在殼體內(nèi)的散熱管，殼體內(nèi)盛裝有導熱油，殼體上設置有導熱油輸入口和導熱油輸出口，散熱管的兩個端口則作為主冷凝器32的工質(zhì)輸入口和工質(zhì)輸出口，工質(zhì)從主冷凝器32的工質(zhì)輸入口進入散熱管并從主冷凝器32的工質(zhì)輸出口流出，主蒸發(fā)器33盛裝有導冷油，導冷油與導熱油為同一物質(zhì)，只是在導冷油的主要功能是在主蒸發(fā)器33內(nèi)吸收熱量，降低主蒸發(fā)器33內(nèi)的溫度。主蒸發(fā)器33的結構與主冷凝器32結構相同，在此不再詳細介紹。主冷凝器32的導熱油輸出口與第一油泵25的輸入口連接，第一油泵25的輸出口與旋轉刮膜蒸發(fā)器21的導熱油輸入口連接，旋轉刮膜蒸發(fā)器21的濃縮尿輸出口與濃縮液收集箱23的濃縮尿輸入口連接，主冷凝器32的工質(zhì)輸入口與熱泵27的輸出口連接，主冷凝器32的工質(zhì)輸出口與風冷式散熱器28的工質(zhì)輸入口連接，熱泵27的輸入口與主蒸發(fā)器33的工質(zhì)輸出口連接，主蒸發(fā)器33的工質(zhì)輸入口與循環(huán)水箱30的工質(zhì)輸出口連接，主蒸發(fā)器33的導冷油輸入口與列管式冷凝器22的導冷油輸出口連接，列管式冷凝器22為現(xiàn)有的列管式冷凝器22，因此不再詳細介紹。主蒸發(fā)器33的導冷油輸出口與第二油泵26的輸入口連接，第二油泵26的輸出口與列管式冷凝器22的導冷油輸入口連接，循環(huán)水箱30的工質(zhì)輸入口與膨脹閥29的輸出口連接，膨脹閥29的輸入口與風冷式散熱器28的工質(zhì)輸出口連接，循環(huán)水箱30的循環(huán)水輸入口與水環(huán)式真空泵24的輸出口連接，水環(huán)式真空泵24的輸入口與冷凝水收集箱31的循環(huán)水輸出口連接，冷凝水收集箱31的冷凝水輸入口與列管式冷凝器22的冷凝水輸出口連接。進入冷凝水收集箱31內(nèi)的冷凝水可以作為沖廁用水或衛(wèi)生間清潔用水。進一步的，為了能對進入旋轉刮膜蒸發(fā)器21內(nèi)的尿液流量進行控制，本實施例中，負壓低溫蒸餾器2還包括針閥34，針閥34的輸入口與箱體11的尿液輸出口連接，針閥34的輸出口與旋轉刮膜蒸發(fā)器21的尿液輸入口連接。通過控制針閥34，可以使尿液在預設流速下被吸入旋轉刮膜蒸發(fā)器21中。在本實施例中，工質(zhì)的輸送管道和接口全部采用家用空調(diào)系統(tǒng)常見的高壓銅管及銅接頭。
進一步的，為了能對冷凝水做進一步處理，使冷凝水能夠達到飲用標準(GB 5749-2006)，可以用來洗手或作為衛(wèi)生間清潔用水。本實施例中的高效尿液凈化負壓蒸發(fā)裝置還包括二次凈化器3，二次凈化器3包括反滲透保安處理器35、清水泵36和清水箱37。清水泵36的輸入口與冷凝水收集箱31的冷凝水輸出口連接，清水泵36的輸出口與反滲透保安處理器35的輸入口連接，反滲透保安處理器35的輸出口與清水箱37的輸入口連接，反滲透保安處理器35內(nèi)部從輸出口到輸入口之間依次設置有PP棉濾芯、椰殼活性炭濾芯、RO反滲透膜和后置椰殼活性炭濾芯。冷凝水經(jīng)過清水泵36泵入反滲透保安處理器35內(nèi)濾掉其中的有害雜質(zhì)，使之達到飲用水標準，可以用來洗手或作為衛(wèi)生間清潔用水。進一步的，為了殺滅可能存在于水中的細菌，二次凈化器3還包括紫外線殺菌裝置38，紫外線殺菌裝置38為市場上常見的紫外線殺菌器，紫外線殺菌38裝置為密閉容器，內(nèi)部設置有用來殺菌的石英紫外線低壓汞消毒燈，紫外線殺菌裝置38的輸入口與反滲透保安處理器35的輸出口連接，紫外線殺菌裝置38的輸出口與清水箱37的輸入口連接。過濾后的冷凝水通過紫外線殺菌裝置38的輸入口進入紫外線殺菌裝置38內(nèi)部，在紫外線的照射下殺細菌后從紫外線殺菌裝置38的輸出口流出并進入清水箱37中作為洗手用水或作為衛(wèi)生間清潔用水。
工作原理：通過水環(huán)式真空泵24的工作，將旋轉刮膜蒸發(fā)器21中的氣體抽走，在旋轉刮膜蒸發(fā)器21內(nèi)部制造出4800Pa的真空環(huán)境，同時，熱泵27開始工作將氣態(tài)的工質(zhì)壓縮成高壓氣態(tài)的工質(zhì)后將其泵入主冷凝器32中，工質(zhì)在主冷凝器32中從高壓氣態(tài)轉化為液態(tài)，再次過程中工質(zhì)釋放大量的熱量加熱主冷凝器32中的導熱油，第一油泵25工作將主冷凝器32中加熱后的導熱油泵入旋轉刮膜蒸發(fā)器21內(nèi)，使得旋轉刮膜蒸發(fā)器21內(nèi)的溫度升高至45℃左右，導熱油釋放完熱量后通過主冷凝器32的導熱油輸入口又回到主冷凝器32中，之后不斷循環(huán)。工質(zhì)在主冷凝器32中高壓氣態(tài)轉換為液態(tài)釋放完熱量后，通過風冷式散熱器28進行散熱，進一步降低工質(zhì)的溫度，當工質(zhì)通過膨脹閥29時，由于空間瞬間增大及熱泵27的抽吸作用，液態(tài)的工質(zhì)轉化成氣態(tài)工質(zhì)，吸收循環(huán)水箱30中循環(huán)水中攜帶的熱量，使得循環(huán)水的溫度降低，從而保證水環(huán)式真空泵24的真空抽吸能力及極限真空度。氣液混合態(tài)的工質(zhì)從循環(huán)水箱30中出來后進入主蒸發(fā)器33內(nèi)進一步氣化吸收熱量，降低主蒸發(fā)器33中導冷油的溫度，之后攜帶著熱量的低壓氣態(tài)工質(zhì)被熱泵27壓縮成高壓氣態(tài)工質(zhì)后又進入主冷凝器32中液化釋放熱量，之后不斷的循環(huán)。第二油泵26將主蒸發(fā)器33中的導冷油泵入列管式冷凝器22中，使得列管式冷凝器22中的溫度保持在4℃左右，吸收熱量的導冷油通過主蒸發(fā)器33的導冷油輸入口又回到主蒸發(fā)器33中，之后不斷循環(huán)。
通過尿液泵14將小便斗10或尿液槽中收集到的尿液泵14入箱體11中，尿液攪拌器12開始攪拌尿液，同時固體加藥器13開始工作向箱體11內(nèi)送藥，使得箱體11中尿液的pH值下降，當pH值檢測儀測得箱體11內(nèi)尿液的pH值低于預設的pH值時，控制裝置控制尿液攪拌器12和固體加藥器13停止工作。穩(wěn)定化的尿液經(jīng)過針閥34進行流量控制，尿液在預設的流速下被吸入旋轉刮膜蒸發(fā)器21中。在旋轉刮膜蒸發(fā)器21內(nèi)部，尿液在旋轉刮膜蒸發(fā)器21的旋轉刮板的刮動作用下，在旋轉刮膜蒸發(fā)器21的內(nèi)壁上形成0.3-0.5mm的液膜，從而開始高效蒸發(fā)，當尿液從旋轉刮膜蒸發(fā)器21的尿液輸入口下降至旋轉刮膜蒸發(fā)器21的濃縮尿輸出口時，尿液被濃縮成原體積7％的濃縮尿液，濃縮的尿液通過濃縮尿輸出口進入濃縮液收集箱23中。尿液中原體積93％的水分則變成水蒸氣，水蒸氣在水環(huán)式真空泵24產(chǎn)生的負壓作用下被吸入列管式冷凝器22中冷凝，水蒸氣進入列管式冷凝器22中在低溫環(huán)境下冷凝成冷凝水，并進入冷凝水收集箱31作為沖廁用水或衛(wèi)生間清潔用水，冷凝水收集箱31中部分冷凝水被清水泵36泵入到反滲透保安處理器35內(nèi)濾掉其中的有害雜質(zhì)，再通過紫外線殺菌裝置38殺滅水體中的細菌后進入清水箱37，使冷凝水達到飲用水標準，作為洗手或衛(wèi)生間清潔用水。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之做一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。