一种免冲洗粪便原位降解的生态厕所及处理方法与流程

本发明属于环保器械技术领域，尤其是涉及一种免冲洗粪便原位降解的生态厕所及处理方法。

背景技术：

早在2000年初期，国家就提出了改造厕所的战略目标，将厕所改造作为改造环境、打造健康人居的重要项目。

长期以来，我们常见的厕所大体上可分为旱厕和水厕两种结构。旱厕大多是暴露的开放式结构，旱厕极易通过蚊蝇和水体传播传染病，而且处理时费事耗时，一般在农村广为使用；在城市中通常使用水冲式厕所，水厕在使用过程除了需耗用大量的宝贵水源外，还要与之配套建设较大面积的化粪池，加大了成本，另外，粪便需经数倍的水冲刷后才能进入城市的下水管道，这样增加了城市污水处理厂的负担。

目前兴起一种袋装式厕所，虽然在使用时不需要水资源，但袋装式厕位尤其要求包装后具有良好的密封性能，不然将会造成新的污染，而且厕所内臭味较重，并需要对粪便定期清运，并集中处理。因此还需要耗费大量的人力、物力，其造价和运行成本高，并可能对环境造成二次污染。

近几年出现的生物厕所，虽然实现了免冲洗，粪便资源化的功能，但在技术上重点体现在设备结构设计上，对于生物处理中微生物发酵的参数优化方面，几乎没有涉及，从而导致现有的生物厕所，发酵启动慢，发酵周期长，发酵不彻底，无法真正实现粪尿的就地减量化的目标，需要经常的清理外运，增加了使用成本，限制产品的推广应用。

现有的技术如专利“生物厕所的搅拌装置200610167587.0”，采用单轴搅拌方式，同样的容积，搅拌仓内的深度比较高，受热面积小，同时搅拌仓内物料的蒸发面积小，减量化周期会比较长。

现有技术如“一种生物厕所200920123116.9”均为单仓处理方式，众所周知，微生物的生长繁殖都有一个最佳的温度和湿度范围，如果没有设置预处理仓，粪尿直接进入生物处理仓内，对生物垫料中的湿度造成很大的影响，导致微生物生存环境参数不稳定，菌种活性波动较大，不利于微生物的快速繁殖，实现粪便的快速降解。

现有技术如“一种生物厕所200920123116.9”均为单级加热方式，无法实现粪便的高温杀菌功能，仅仅只是生物处理功能，无法避免粪便中病菌寄生虫卵对环境的破坏，无法避免由此引起的疾病传播。

现有技术如“资源型生物厕所及处理粪便的方法201310147106.x”在处理方法上没有从微生物生长繁育的生化指标着手设计生态厕所的功能区域及物理结构，导致粪便处理周期长，无法实现就地减量化的处理，需要频繁的添加菌种及清理产物，后期使用成本比较高，不利于设备的推广使用。

而本申请针对上述技术问题，提供一种免冲洗粪便原位降解的生态厕所及处理方法；采用双轴搅拌方式，同样的容积，降解仓的高度更低，搅拌更均匀，受氧面积更大，利于好氧微生物的快速生长，同时蒸发面积更大，利于水分的蒸发，降低物料湿度，以及代谢产物中可挥发性物质的排放，加快粪尿的减量化处理。

采用双格处理仓，即预处理仓，生物降解仓单独分开设计。本发明中预处理仓内为高温杀菌，持续高温，能有效杀灭病菌和寄生虫卵，生物处理仓内为发酵温度，为微生物的生长繁殖提供一个最适宜的温度。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种免冲洗粪便原位降解的生态厕所及处理方法，可实现粪尿的就地无害化，减量化，资源化为一体，一次性完成处理，无需频繁的清掏厕所。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种免冲洗粪便原位降解的生态厕所，包括一体化设置的预处理仓、生物降解仓，便池位于预处理仓顶端，所述预处理仓、生物降解仓之间由一挡板隔开，在挡板上端预留有一溢出口；所述预处理仓、生物降解仓内置有加热系统，所述加热系统包括预处理仓加热板、生物仓加热板，所述预处理仓加热板、生物仓加热板分别安装在预处理仓、生物降解仓内部，所述预处理仓、生物降解仓内沿长度方向设置有双搅拌轴，所述双搅拌轴穿过挡板，一端贴合生物降解仓侧壁，另一端穿过预处理仓侧壁连接搅拌器，所述双搅拌轴包括两根平行设置的搅拌轴、及固接在搅拌轴上的搅拌桨叶，所述搅拌桨叶贴合仓壁。

优选的，所述预处理仓、生物降解仓的底部为弧面底板。

优选的，两根搅拌轴上的搅拌桨叶通向倾斜设置，倾斜角度3-5度。

优选的，所述搅拌器为正反转搅拌器。

本发明中的具体操作方法如下：

步骤（1），预处理仓处理：启动高温灭菌的预处理，高温灭菌温度为80--120度，优选100度，高温灭菌时间10--20分钟，对粪尿进行高温杀菌，为后期有益微生物的生长繁育提供一个纯净无竞争的环境，促进有益微生物的生长繁育，加快粪尿的生物降解过程；

步骤（2），生物降解仓处理：发酵温度的设定：分为恒温发酵和中高温排气两个阶段，其中恒温发酵阶段，生长繁殖温度25--40度，优选37度，温度保持时间3--5小时；中高温排气阶段，代谢产物排放温度50--70度，优选55度，温度保持时间在1-2小时，代谢产物中的挥发性物质如二氧化碳，水蒸气，醇类等被排放出去，从而实现粪尿减量化的目的。

步骤（3），搅拌轴操作：在步骤（1）、（2）的处理过程中，配合启动搅拌装置，搅拌启动后采用正传--停止---反转--停止间歇进行的程序模式，正传10-20分钟，优选15分钟，静止30--50分钟，优选40分钟，反转10-20分钟，优选15分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在处理方法上从微生物生长繁育的生化指标着手，设计生态厕所的功能区域及物理结构，依据这一理念设计出的生态厕所，可实现粪尿的就地无害化，减量化，资源化为一体，一次性完成处理，无需频繁的清掏厕所。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是本发明中的加热源探测温度与即时酶活性的关系曲线图；

图3是本发明中的中高温排气时间与恒温培养时间的比例对酶活性影响的对应参数关系图。

图中标号：1、便池；2、预处理仓；3、生物降解仓；4、双搅拌轴；5、搅拌桨叶；6、溢出口；7、弧面底板；8、预处理仓加热板；9、生物仓加热板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种免冲洗粪便原位降解的生态厕所，包括一体化设置的预处理仓2、生物降解仓3，便池1位于预处理仓2顶端，所述预处理仓2、生物降解仓3之间由一挡板隔开，在挡板上端预留有一溢出口6；所述预处理仓2、生物降解仓3内置有加热系统，所述加热系统包括预处理仓加热板8、生物仓加热板9，所述预处理仓加热板8、生物仓加热板9分别安装在预处理仓2、生物降解仓3内部，所述预处理仓2、生物降解仓3内沿长度方向设置有双搅拌轴4，所述双搅拌轴4穿过挡板，一端贴合生物降解仓3侧壁，另一端穿过预处理仓2侧壁连接搅拌器，所述双搅拌轴4包括两根平行设置的搅拌轴、及固接在搅拌轴上的搅拌桨叶5，所述搅拌桨叶5贴合仓壁。

作为本发明的一种优选技术方案，所述预处理仓2、生物降解仓3的底部为弧面底板7。

两根搅拌轴上的搅拌桨叶5通向倾斜设置，倾斜角度3-5度。

所述搅拌器为正反转搅拌器。

在本发明中采用了双轴搅拌、双格处理仓、倾斜式搅拌桨叶、二级加热系统、弧面底板等设计。

双轴搅拌设计：在降解仓内设置搅拌装置后，同样的容积，降解仓的高度更低，搅拌更均匀，受氧面积更大，利于好氧微生物的快速生长，同时蒸发面积更大，利于水分的蒸发，降低物料湿度，以及代谢产物中可挥发性物质的排放，加快粪尿的减量化处理。

双格处理仓设计：即预处理仓2、生物降解仓3。便池1位于预处理仓2内，预处理仓2内物料达到溢料口6，进入生物降解仓3内进行生物降解处理。溢料口6的高度标准参照搅拌桨叶圆周运动的最高点，低于最高点3--7公分，优选5公分。该设计可保持生物处理仓内的物理环境稳定，实现菌种保持较高活性状态，一次接种可以连续多次使用，从而可减少频繁接种增加的菌种及人力成本。

倾斜式搅拌桨叶设计：搅拌轴上焊接的搅拌桨叶，轴向倾斜3-5度，两根轴上的桨叶均采用同一个方向倾斜，这样双轴相向运动，可实现物料的微循环运动。优化发酵物料堆积停留时间，为粪便的充分腐熟提供有利环境。

二级加热系统设计：预处理仓2内为高温杀菌系统，持续高温，能有效杀灭病菌和寄生虫卵，生物降解仓3内为中低温度发酵系统，为微生物的生长繁殖提供一个最适宜的温度。该设计可保持生物处理仓内的菌种保持较高活性状态，一次接种可以连续多次使用，从而可减少频繁接种增加的菌种及人力成本。

弧面底板设计：搅拌仓内壁距离搅拌桨叶距离1公分，有利于物料的充分混合，搅拌无死角，同时加热效率高，物料混合均匀，受热也均衡。

1.预处理仓：

高温灭菌的预处理程序，高温灭菌温度为80--120度，优选100度，高温灭菌时间10--20分钟，对粪尿进行高温杀菌，粪便中含有大量肠道传染病和寄生虫病的病原体，包括致病病毒、细菌和寄生虫卵，高温可有效杀灭病毒及寄生虫等，为后期有益微生物的生长繁育提供一个纯净无竞争的环境，促进有益微生物的生长繁育，加快粪尿的生物降解过程。

2.生物降解仓：

温度的设定：分为恒温发酵和中高温排气两个阶段，其中恒温发酵阶段，生长繁殖温度25--40度，优选37度，温度保持时间3--5小时；中高温排气阶段，代谢产物排放温度50--70度，优选55度，温度保持时间在1-2小时，代谢产物中的挥发性物质如二氧化碳，水蒸气，醇类等被排放出去，从而实现粪尿减量化的目的。

3.搅拌的设定：

搅拌启动后采用正传--停止---反转--停止间歇进行的程序模式，正传10-20分钟，优选15分钟，静止30--50分钟，优选40分钟，反转10-20分钟，优选15分钟。该设计有利于提高粪尿内部腐熟温度，产生大量加快粪尿降解的有效酶制剂。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。