海綿廁所的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種海綿廁所，包括非混合糞尿分離式真空抽吸清潔動力馬桶、光伏發電系統、糞尿無害化系統、厭氧消化產沼氣系統、下滲式海綿廁所過濾及涵養濕地植物、石墨烯尿液資源化系統和垃圾管道系統。本實用新型的有益效果為：通過設置糞尿分離式非混合真空抽吸清潔動力馬桶將廁所的尿液與糞便進行源頭分離處理；通過設置無害化系統和濾料過濾系統對尿液進行過濾處理后獲得中水循環利用，可做澆花等用途；通過設置無害化系統和厭氧消化產沼氣系統對糞便進行微生物反應處理后作為肥料用作用于花草、農作物等的無污染肥料，同時，利用太陽能陽光光伏發電供進行上述處理過程使用，節省能耗，實現節能環保及廢物循環利用的目的。
【專利說明】
海綿廁所
技術領域
[0001]本實用新型屬于廁所技術領域，具體涉及一種海綿廁所。
【背景技術】
[0002]我國由于工業化整體水平并不發達，是一個能源耗費相對較多的國家，且能源循環利用率低，水資源是不可再生的資源，也是生命得以維持的關鍵，隨著工業化水平的提升，人類對水環境破壞加劇，而我國更是一個清潔水資源相對貧乏的國家，而現有的水沖廁所，常采用自來水直接沖洗，造成水資源的浪費，同時，現有的廁所幾乎不對糞便進行處理，往往直接用作農作物、花草等的肥料，其過程相對簡單，也存在污染環境的問題。
[0003]全球有40%的人口(約25億)缺少基本的衛生設施，這可能給人類的健康和環境造成災難性后果。每年，由于全世界衛生設施缺失致使150萬兒童死于腹瀉。慢性腹瀉可能會妨礙兒童的生長發育，因為慢性腹瀉不利于一些必需營養物質的吸收，從而對大腦、身體和免疫系統發育產生不良影響。同時也可能妨礙具有救命作用的疫苗的吸收。即使是在家用衛生間和社區公廁比較普及的城區，也有約21億人使用與未安全清理的化糞池相連的廁所，或者是把污水未經處理直接排放到明溝或地表水中。發達國家使用的廁所、下水道和廢水處理系統需要大量的土地、能源和水源，而且其建設和維護成本也非常昂貴。成本較低的現有替代方案或因缺乏實用性，或因無法排除臭味且會吸引蚊蟲，往往得不到用戶的認可。
[0004]針對上述問題，有必要對現有數量龐大的廁所進行改進，將廁所的尿液與糞便分離處理:對尿液進行過濾處理后循環利用;對糞便進行微生物厭氧處理后用作花草、農作物等的無污染有機肥料，同時，利用陽光發電為上述處理無害化提供能源，節省能耗，實現節能環保及廢物循環利用的目的。
【實用新型內容】
[0005]為了解決現有技術存在的上述問題，本實用新型提供了一種海綿廁所。
[0006]本實用新型所采用的技術方案為:一種海綿廁所，包括:
[0007]非混合真空抽吸馬桶，所述馬桶上分別設置有液體排出管道和固體排出管道，所述液體排出管道與所述馬桶的前端相連通，所述固體排出管道與所述馬桶的后端相連通；
[0008]無害化系統，所述無害化系統包括第一盤管、第二盤管、水浴池和循環栗，所述第一盤管與所述液體排出管道相連通，所述第二盤管與所述固體排出管道相連通，所述第一盤管和所述第二盤管分別安裝于相應的所述水浴池內，所有的所述水浴池均通過管道與所述沼氣鍋爐相連通，且通過在所述管道上設置所述循環栗來形成循環回路；
[0009]發電系統，所述發電系統和所述循環栗電連接；
[0010]沼氣系統，所述沼氣系統包括沼氣收集器，所述沼氣收集器的入口端和所述第二盤管的出口端相連通，所述沼氣收集器的出口端連接有溢流管道和沼渣排出管道，所述溢流管道和所述第二盤管的進口端相連通，所述沼渣系統堆肥處理，所述沼氣收集器上方設置有沼氣排出口，所述沼氣排出口通過管道和所述沼氣鍋爐相連通；
[0011]沼氣鍋爐，所述沼氣鍋爐和所述沼氣收集器通過管道相連通，且所述管道與所述循環回路相連通；
[0012]過濾系統，所述過濾系統包括植物層、填料層、含水層、石墨烯膜層和防滲層，所述植物層、所述填料層、所述含水層、所述石墨烯膜層和所述防滲層由上至下依次排布;所述過濾系統的入水口和所述第一盤管的出口端相連通，所述過濾系統的出水口和出水渠相連通。
[0013]優選的，所述固體排出管道上設置有真空栗，所述真空栗和所述發電系統電連接。
[0014]優選的，所述馬桶一側設置有垃圾桶，所述垃圾桶的底端與所述真空栗的進口端相連通。
[0015]優選的，所述植物層濕地植物層。
[0016]優選的，所述濕地植物為香蒲、鳶尾或長瓣金蓮花。
[0017]優選的，所述發電系統為風力發電或光伏發電。
[0018]優選的，所述循環栗的數量為兩個。
[0019]優選的，所述海綿廁所的地面設置有用于使地面廢水回流到所述馬桶的坡度。
[0020]優選的，所述馬桶為非混合真空抽吸式馬桶。
[0021]本實用新型的有益效果為:1、能源自給，零能耗:光伏發電系統利用太陽能給真空栗、循環栗供電，作為主要的能量來源。固廢通過沼氣池厭氧發酵產生熱量供自身無害化處理，且為沼氣池的正常運行提供保障；同時尿液經處理后水用作沖廁用水。該系統完全實現能源自己，不需外部能源攝入，完全實現零能耗;2、物質合理循環:尿液經處理水質達標排放作為水源供給便器;糞便經堆肥處理變為肥料或生物炭;沼氣供熱。尿液固廢污染物廢棄物經處理資源回收利用；3、污染物削減功能被進一步強化:結合高效的石墨烯膜處理技術與植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用及溫控高效沼氣厭氧技術、無害化系統使得污染物的削減功能進一步被加強，出水水質及固廢處理質量更有保障;4、感官舒適、建筑和諧、社區友好:做到出水、出料、出氣等所有的排出物對生態環境安全。在濕地水生植物的輔助下，“海綿廁所”感官舒適、建筑和諧、環境互通。打破了廁所一貫的臭氣難聞的刻板印象，保持營造了一個感官舒適的“新概念花園廁所”；5、應用前景廣泛:使用真空抽吸馬桶，大大減少用水量，同時實現能源自己，為那些偏遠地區、水源不充足地區、供水不方便地區的廁所設計提供了借鑒和解決方案，并有很強的應用前景；同時在能源緊缺資源匱乏的今天，建立這樣一個環境友好、節能、資源循環利用的“海綿廁所”前景廣泛。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型海綿廁所的結構示意圖。
[0023 ]圖中:1、馬桶；11、垃圾桶;20、發電系統;30、沼氣系統;40、沼氣鍋爐;50、無害化系統;51、第一盤管;52、第二盤管;53、水浴池;54、循環栗;60、過濾系統;61、防滲層;62、石墨烯膜層;63、含水層;64、填料層;70、真空栗;80、出水渠;90、植物層。
【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，本實用新型提供了一種海綿廁所，包括:馬桶10，所述馬桶10上分別設置有液體排出管道和固體排出管道，所述液體排出管道與所述馬桶10的前端相連通，所述固體排出管道與所述馬桶10的后端相連通;無害化系統50，所述無害化系統50包括第一盤管51、第二盤管52、水浴池53和循環栗54，所述第一盤管51與所述液體排出管道相連通，所述第二盤管52與所述固體排出管道相連通，所述第一盤管51和所述第二盤管52分別安裝于相應的所述水浴池53內，所有的所述水浴池53均通過管道與沼氣鍋爐40相連通，且通過在所述管道上設置所述循環栗54來形成循環回路;發電系統20，所述發電系統20和所述循環栗54連接;沼氣系統30，所述沼氣系統30包括沼氣收集器，所述沼氣收集器的入口端和所述第二盤管52的出口端相連通，所述沼氣收集器的出口端連接有溢流管道和沼渣排出管道，所述溢流管道和所述第二盤管52的進口端相連通，所述沼氣收集器上方設置有沼氣排出口，所述沼氣排出口通過管道和所述沼氣鍋爐40相連通;沼氣鍋爐40，所述沼氣鍋爐40和所述沼氣收集器通過管道相連通，且所述管道與所述無害化系統的循環回路相連通;過濾系統60，所述過濾系統60包括植物層90、填料層64、含水層63、石墨烯膜層62和防滲層61，所述植物層90、所述填料層64、所述含水層63、所述石墨烯膜層62和所述防滲層61由上至下依次排布;所述過濾系統60的入水口和所述第一盤管51的出口端相連通，所述過濾系統60的出水口和出水渠80相連通。所述固體排出管道上設置有真空栗70，所述真空栗70和所述發電系統20連接。所述馬桶10—側設置有垃圾桶11，所述垃圾桶11的底端與所述真空栗70的進口端相連通。所述植物層90為濕地植物層。所述濕地植物為香蒲、鳶尾或長瓣金蓮花。所述發電系統20為風力發電或光伏發電。所述循環栗54的數量為兩個。所述海綿廁所的地面設置有用于使地面廢水回流到所述馬桶10的坡度。所述馬桶10為非混合真空抽吸式馬桶。
[0025]海綿廁所以廁所為主體，形成了一個能源自給、糞尿資源化利用的可持續生態衛生系統。該系統主要由1、非混合真空抽吸清潔動力馬桶、2、光伏發電系統、3、糞尿無害化系統、4、厭氧消化產沼氣系統、5、下滲式海綿廁所過濾及涵養濕地植物、6、石墨烯尿液資源化系統、7、垃圾管道系統構成。
[0026]流程上可以分為五個系統:廢水處理系統、固廢處理系統、供電系統、沼氣系統、資源化利用系統。首先非混合真空抽吸清潔動力馬桶通過特殊的設計將固液分離:尿液從尿液管道經盤管管道至無害化系統;糞便從糞便排出口通過真空抽吸的方式經盤管排出至無害化系統。真空抽吸廁所用的水量僅為普通廁所水量的1/6，真空抽吸不僅大大節約了用水量，而且糞便的快速排出也實現了廁所的“零臭氣”。排管是為了實現足夠的無害化停留時間:70攝氏度I小時。廢水處理系統:尿液通過無害化系統進入填料層，經過吸附、過濾、物理滯留等作用處理后排入含水層；同時根系發達的濕地植物通過植物自身作用攝取尿液中的有機物，通過生物富集處理尿液;含水層的液體在重力作用下通過石墨烯膜水分子及小分子通過，阻止大分子通過。尿液通過石墨烯膜過濾后成為中水(甚至好于中水)，在中水出水渠中排出，通過栗送可供便器用水;水量充足的時候可以供給庭院澆灑等使用。同時，衛生間通常濕滑，水分較多，廁所表面設計了3%。坡向蹲便器的小坡，同時“海綿廁所”通過選擇性下滲式地板和填料層很好得規避了這一缺陷；在±0.00?1.20的細小填料區可以吸收地表的任何水分，地表的水分下滲至石墨烯膜層處理進入中水出水渠供便器供水等使用。另夕卜:固廢處理系統也具有無害化、資源化利用的特點。糞便通過糞便排出口并使用真空栗真空抽吸；同時在垃圾桶底設置垃圾通道，并在真空栗的入口處用三通與糞便出口相連接。任何的固廢垃圾在智能垃圾筒中通過重力作用與糞便垃圾同時通過真空栗抽吸至無害化系統。固廢通過70攝氏度I小時無害化處理后進入厭氧消化系統，厭氧消化產生的沼渣通過肥料管道輸出制作肥料還田利用；沼液通過溢流管溢流出后回流通過三通接至盤管入口循環繼續進行循環處理；沼氣通過沼氣收集器通過空氣管道進入沼氣鍋爐燃燒加熱水。該熱水通過管道輸送至無害化系統，并且通過溫度控制器控制水溫保持70攝氏度，這樣不僅可以使糞便尿液無害化，還可以提高產沼氣的效率。同時沼氣鍋爐設置回水管通過溫度控制器和清水栗使熱水不斷循環加熱。在無害化水浴池底部設置回水管，水回流至沼氣鍋爐。真空栗、循環栗的能量均來自光伏發電系統產生的電量。
[0027]海綿廁所是一套能源自給、零能耗、可持續、感官舒適、建筑和諧、社區友好、應用廣泛的綠色環保新型廁所。打破了廁所在人心中的刻板印象，給人們營造了一種“廁所花園”的美好感受；同時為那些偏遠地區、水源不充足地區、供水不方便地區的廁所設計提供了借鑒和解決方案。
[0028]下面對本實用新型的重要組成部分進行詳細地描述:
[0029]1、非混合型真空清潔動力馬桶:通過如上圖的高低設計使尿液區稍微高于糞便排出區20_而使固液分離，尿液通過過濾篩孔進入尿液管道中；糞便進入真空排出口，經真空栗抽吸進入盤管無害化。
[0030]2、智能垃圾桶:垃圾桶底部設有垃圾管道，通過重力作用與糞便排出口混合，通過真空栗真空抽吸排出坐便器。
[0031 ] 3、填料層與濕地植物互生:在衛生間內種植一些美觀且根系發達的濕地植物，如:香蒲、鳶尾、長瓣金蓮花等。該“海綿廁所”利用填料、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對尿液進行預處理，吸收尿液中的有機物。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。在這些作用的共同協同作用下，使尿液被處理，同時緩解石墨烯膜的處理壓力。同時，填料層吸收衛生間內過多的水分，將水分儲存起來，使廁所表層保持干燥。
[0032]4、石墨烯膜過濾達標排放:氧化石墨烯表面含有羥基、羧基、環氧基等含氧基團，親水性較好，表面的負電荷較高，對于處理金屬離子和帶正電荷的廢水均具有較好的效果，且可以有效抑制表面細菌生長。石墨烯及其復合材料能起到有效作用的機理為:首先，比表面積大，增強復合材料的吸附能力。其次，較高的電子傳遞能力，可作為電子受體，延緩電子-空穴對的復合，增強復合材料的反應速率。經過濕地植物處理后的尿液再經過石墨烯膜過濾，獲得水質為中水甚至水質好于中水的水質用于沖廁供水。
[0033]5、光伏發電系統:太陽能電池板根據光生伏特效應原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能。該部分電能供給真空栗及循環栗使用。
[0034]6、無害化系統:通過沼氣鍋爐利用沼氣燃燒加熱水，熱水管運送至無害化系統，并通過溫度控制器及循環系統保持水溫70攝氏度恒定。同時通過盤管使尿液、糞便固廢在各自的管道中70攝氏度條件下停留I小時無害化。另外，糞便在這一過程后進入沼氣池發酵可以大大提高產率，而尿液為中水安全回用提供保障。
[0035]7、沼氣池厭氧發酵廢物無害資源化系統:固廢進入沼氣罐后，沼渣用作肥料還田或生產生物炭；沼液通過回流管回到發酵池的進水處循環處理;產生的沼氣在沼氣鍋爐中作為燃料加熱循環水，通過溫控系統為無害化水浴池系統供應70攝氏度的熱水；同時在沼氣池產熱不足的時候作為熱源提供熱量以維持沼氣池的正常運轉。
[0036]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，本領域普通技術人員在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.海綿廁所，其特征在于，包括: 馬桶(10)，所述馬桶(10)上分別設置有液體排出管道和固體排出管道，所述液體排出管道與所述馬桶(10)的前端相連通，所述固體排出管道與所述馬桶(10)的后端相連通；無害化系統(50)，所述無害化系統(50)包括第一盤管(51)、第二盤管(52)、水浴池(53)和循環栗(54)，所述第一盤管(51)與所述液體排出管道相連通，所述第二盤管(52)與所述固體排出管道相連通，所述第一盤管(51)和所述第二盤管(52)分別安裝于相應的所述水浴池(53)內，所有的所述水浴池(53)均通過管道與沼氣鍋爐(40)相連通，且通過在所述管道上設置所述循環栗(54)來形成循環回路； 發電系統(20)，所述發電系統(20)和所述循環栗(54)連接； 沼氣系統(30)，所述沼氣系統(30)包括沼氣收集器，所述沼氣收集器的入口端和所述第二盤管(52)的出口端相連通，所述沼氣收集器的出口端連接有溢流管道和沼渣排出管道，所述溢流管道和所述第二盤管(52)的進口端相連通，所述沼氣收集器上方設置有沼氣排出口，所述沼氣排出口通過管道和所述沼氣鍋爐(40)相連通； 沼氣鍋爐(40)，所述沼氣鍋爐(40)和所述沼氣收集器通過管道相連通，且所述管道與所述無害化系統的循環回路相連通； 過濾系統(60)，所述過濾系統(60)包括植物層(90)、填料層(64)、含水層(63)、石墨烯膜層(62)和防滲層(61)，所述植物層(90)、所述填料層(64)、所述含水層(63)、所述石墨烯膜層(62)和所述防滲層(61)由上至下依次排布;所述過濾系統(60)的入水口和所述第一盤管(51)的出口端相連通，所述過濾系統(60)的出水口和出水渠(80)相連通。2.根據權利要求1所述的海綿廁所，其特征在于，所述固體排出管道上設置有真空栗(70)，所述真空栗(70)和所述發電系統(20)連接。3.根據權利要求2所述的海綿廁所，其特征在于，所述馬桶(10)—側設置有垃圾桶(11)，所述垃圾桶(11)的底端與所述真空栗(70)的進口端相連通。4.根據權利要求1所述的海綿廁所，其特征在于，所述植物層(90)為濕地植物層。5.根據權利要求4所述的海綿廁所，其特征在于，所述濕地植物為香蒲、鳶尾或長瓣金蓮花。6.根據權利要求1所述的海綿廁所，其特征在于，所述發電系統(20)為風力發電或光伏發電。7.根據權利要求1所述的海綿廁所，其特征在于，所述循環栗(54)的數量為兩個。8.根據權利要求1所述的海綿廁所，其特征在于，所述海綿廁所的地面設置有用于使地面廢水回流到所述馬桶(10)的坡度。9.根據權利要求1所述的海綿廁所，其特征在于，所述馬桶(10)為非混合真空抽吸式馬桶。
【文檔編號】E03C1/122GK205530571SQ201620359271
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】季超, 尹福斌
【申請人】季超