免水冲座便器及粪便回收与利用

摘要

本发明“免水冲座便器及粪便回收与利用”属于洁具领域，同时涉及节能减排、可再生能源、环境保护和绿色食品领域。其技术方案是通过座便筒体内的叶轮式密封旋转排便装置、雾状气体喷刷装置、螺旋输送机和采用聚四氟乙烯材料制造的免水冲座便器，实现了免除水冲、无臭味溢出、清洁干净和操作简单的目的。采用聚四氟乙烯材料制造的集中排便管、防腐措施或防腐材料制造的储便分罐和泥浆泵，解决了粪便回收和输送的问题。利用回收的人粪便为原料，建设工业化沼气厂，生产的沼气用于市民生活燃气，沼渣和沼液用于农作物生产。

权利要求

1.“免水冲座便器及粪便回收与利用”是由免水冲座便器、粪便回收装置和粪便利用方法三项技术方案构成，其中免水冲座便器的实施方案包括自动型、节能型和半自动型；其特征是：自动型座便器是由座便筒体、旋转排便装置、旋转动力装置、气体喷刷装置、自动控制装置和螺旋输送机构成；其座便筒体(1)是一个横卧密封筒体，在筒壁相对的上下端分别设有入口和出口，位于下端的出口通过梯形漏斗与配套的螺旋输送机的入口相连接；旋转排便装置位于筒体(1)的内部，是由空心轴(2)、十字型的叶轮片(3)、叶轮堵板(19)构成，所形成的A、B、C、D四个空心槽，其中A、B为容便槽，C、D为喷刷槽，在叶轮(3)的顶端装有由弹性装置支撑和用软质耐磨材料制造的密封刷(4)，在叶轮堵板(19)的顶端装有密封圈(20)；旋转动力装置是由电动机的皮带轮将动力传导到输送机大皮带轮(22)，再由输送机小皮带轮(23)带动减速机皮带轮(25)和与空心轴(2)连接的摆线减速机(24)，从而实现螺旋输送机与旋转排便装置相适应的转速比；气体喷刷装置是由压力自控气泵(15)输出适当压力的空气，并携带着由液体瓶(16)吸入的润滑液体，输入到气体喷刷装置，实施雾状气体喷刷；所述气体喷刷装置包括润滑部分和清洗部分，其中润滑部分是由C、D喷刷槽内设有的2～4个喷射管(5)、润滑输气管(11)、润滑电磁阀(12)、旋转密封器(21)和具有通气功能的空心轴(2)构成，清洗部分是由清洗输气管(13)、清洗电磁阀(14)和清洗喷射管(6)构成；自动控制装置是由安装在空心轴轴头上的凸轮式触发器触发相应位置上的润滑电磁阀(12)的开关、清洗电磁阀(14)的开关和旋转排便装置的定位开关，实现自动控制，也可以采用远红外线结合微电子技术对上述程序实施自动控制；螺旋输送机位于座便筒体出口下端，通过梯形漏斗(9)使座便筒体出口和螺旋输送机入口连同；为了减少粪便与其接触部位的摩擦系数，使粪便容易脱落，达到上述雾状空气清洗的最佳效果，在容便槽、筒体内壁和梯形漏斗的内壁，均采用复合工艺实现聚四氟乙烯内衬(8)或直接采用聚四氟乙烯制作整个部件；粪便回收装置是由集中排便管、储便分罐和泥浆泵构成，采用具有不沾特点的聚四氟乙烯复合管或聚四氟乙烯管制作的集中排便管(41)通过各楼层的楼板(42)与各楼层免水冲座便器的螺旋输送机连通，使各楼层的粪便通过该排便管进入最底部经过防腐处理或用防腐材料制造的储便分罐(46)，在储便分罐顶端装有破碎搅拌装置，该装置是由搅拌电机(43)、绞刀杆(45)和绞刀(49)构成，绞刀杆(46)和绞刀(49)伸入罐内粪便输出管(48)的下部，通过高速旋转，将进入储便分罐的大块粪便或其它杂物搅碎、搅匀，以利于泥浆泵(50)的输送，储便分罐由3～4个罐体支腿(47)支撑，在支腿底部装有重量传感器，其作用是实现对破碎搅拌装置和泥浆泵的自动控制，在储便分罐与降便管接触的入口处设有密封滑动装置(44)，其作用是保障重量传感器的实施和集中降便管的热胀冷缩，所述泥浆泵是由重量传感器自动控制其启动和运转时间，将储便分罐内泥浆状的粪便输送到较大的中转总罐，然后再根据不同情况采用罐车或管道输送到高温粪便发酵沼气厂。

2.按着权利要求1所述“免水冲座便器及粪便回收与利用”的粪便利用方法，其特征是：通过免水冲座便器和粪便回收装置获得的人粪便是生产沼气的主要原料，并且来源充足稳定，以此为原料，建设工业化沼气厂，沼气厂生产的沼气可通过管道返回城市，作为市民生活燃气；沼气厂生产沼气所产生的沼液和沼渣又是农作物的优良无公害肥料，可直接运往农村作为有机肥料应用，沼渣也可以制造成颗粒，以利于长途运输或储存。

3.按着权利要求1所述“免水冲座便器及粪便回收与利用”的节能型免水冲座便器，该节能型免水冲座便器与自动型免水冲座便器仅区别于动力部分，其特征是：它的旋转排便装置是靠固定在空心轴无孔端的手动轮(30)实现手动旋转；压力空气是由手动气泵(26)提供；螺旋输送机是由脚踏大牙轮(34)通过链条带动传动小牙轮a(36)和传动小牙轮b(37)，再通过链条带动输送机主轴大牙轮(38)实现螺旋输送机输送粪便的目的。

4.按着权利要求1所述“免水冲座便器及粪便回收与利用”的半自动型免水冲座便器，属于上述两款的结合方案，其特征是：该座便器的旋转排便装置是采用节能型免水冲座便器的手动轮(30)，气泵采用自动型免水冲座便器的方式，螺旋输送机的动力是由输送机电动机(40)带动变速箱(39)实施转动排便。

说明书

本发明《免水冲座便器及粪便回收与利用》属于洁具领域，同时涉及节能减排、生物质可再生能源、环境保护和绿色食品领域。

目前，全世界楼房的座便器都采用水冲方式，不但浪费了极具价值的人粪便，同时也浪费和污染了大量的宝贵水源，该水冲方式已经成为世界性急待解决的问题，虽然有专利提出了一些解决方法，如200710011264.7、200610084911.2等，但是都因成本高、技术复杂和达不到洁净标准等原因，难以实施和推广。

本发明之目的是向人们提供一种免水冲座便器，并通过回收装置实现人粪便的回收和利用。

本发明的技术方案包括1、一种既能够公共厕所应用也可以家庭应用的免水冲座便器(可设计成蹲便)；2、粪便回收装置；3、粪便的利用方法。

1、免水冲座便器：该免水冲座便器的实施方案是由叶轮式旋转排便装置实施容便槽循环排便；由旋转动力装置提供旋转动力；由气体喷刷装置喷射雾状气体实施容便槽和筒壁的润滑和刷洗；由螺旋输送机实施向集中排便管道输送粪便；由自动控制装置对上述程序实施自动控制。为了减少粪便与其接触部位的摩擦系数，使粪便容易脱落，达到上述雾状空气刷洗的最佳效果，在容便槽内壁、筒体内壁和梯形漏斗的内壁所有与粪便直接接触的部位，需要采用具有不沾特点的聚四氟乙烯(PTFE.F4)作内衬，或者直接采用聚四氟乙烯(PTFE.F4)制作整个部件。该免水冲坐便器应用于公共厕所时，上述螺旋输送机和气体喷刷装置中的气泵，可多个座便器共用。

2、粪便回收装置：该回收装置是由集中排便管、储便分罐和泥浆泵构成。所述集中排便管与各楼层厕所的螺旋输送机连通，使各楼层的粪便通过该管进入储便分罐，然后由泥浆泵将储便分罐内泥浆状的粪便输送到较大的中转总罐，再根据不同情况采用罐车或管道，输送到高温粪便发酵沼气厂。

3、粪便的利用方法：通过上述装置获得的人粪便是生产沼气的主要原料，并且来源充足稳定，以此为原料建设工业化沼气厂，所生产的沼气可通过管道返回城市，作为市民生活燃气；沼气厂生产沼气所产生的沼液和沼渣又是农作物的优良无公害肥料，可直接运往农村作为有机肥料应用，沼渣也可以制造成颗粒，以利于长途运输或储存。

本发明具有如下优点：

1、由于本发明的容便槽采用叶轮式密封旋转装置，可使该座便的入口和出口始终处于隔离和密封状态，从而实现无气味溢出；由于采用两项雾状气体喷射清洗、润滑技术和聚四氟乙烯材料，保障了免水冲座便器的清洁干净。

2、由于本发明可以取代水冲厕所，不但免去了大量冲便用水，而且避免了人粪便对水源的污染，可产生巨大的环保效果。

3、由于本发明通过回收人粪便，经高温发酵生产出沼气，可以作为市民生活燃气应用，属于生物质可再生能源的开发和利用，有益于节能减排；生产沼气产生的沼渣和沼液可为农作物生产提供良好的无公害肥料，有益于无公害作物生产，提高人们健康水平。

下面通过附图并结合不同的实施方案，对本发明的装置部分作进一步描述。

附图1是本发明自动型免水冲座便器的横向剖视图；附图2是本发明自动型免水冲座便器的纵向剖视图；附图3是本发明节能型免水冲座便器的示意图；附图4是本发明节能型免水冲座便器示意的仰视图；附图5是本发明粪便器回收装置的示意图，其中所表示的座便器是本发明半自动型免水冲座便器的示意图。

附图序号名称：1座便器筒体、2空心轴、3叶轮片、4密封刷、5润滑喷射管、6清洗喷射管、7清洗进气口、8聚四氟乙烯内衬、9梯型漏斗、10螺旋输送机、11润滑输气管、12润滑电磁阀、13清洗输气管、14清洗电磁阀、15气泵、16液体瓶、17座便器入口、18座便器盖、19叶轮堵板、20密封圈、21旋转密封器、22输送机大皮带轮、23输送机小皮带轮、24摆线减速机、25减速机皮带轮、26手动气泵、27输气管、28压力表、29储气筒、30手动轮、31手动轮柄、32气泵杠杆、33杠杆手柄、34脚踏大牙轮、35脚踏轮、36传动小牙轮a、37传动小牙轮b、38输送机主轴大牙轮、39变速箱、40输送机电机、41集中排便管、42楼板、43绞刀电机、44密封滑动装置、45绞刀杆、46储便分罐、47罐体支腿、48粪便输出管、49绞刀、50泥浆泵。

参见附图1、2：自动型免水冲座便器的筒体(1)是一个横卧密封筒体，在筒壁相对的上下端，分别设有入口和出口，位于下端的出口通过梯形漏斗与配套的螺旋输送机的入口相连接。旋转排便装置设在座便器筒体1的内部，是由空心轴2、十字型的叶轮片3、叶轮堵板19构成，所形成A、B、C、D四个空心槽，其中A、B为容便槽，C、D为喷刷槽；在叶轮3的顶端装有由弹性装置支撑和用软质耐磨材料制造的密封刷4，在叶轮堵板19的顶端装有密封圈20。旋转动力装置是由电动机的皮带轮将动力传导到输送机大皮带轮22，再由输送机小皮带轮23带动减速机皮带轮25和摆线减速机24(与空心轴2连接)，从而实现螺旋输送机与旋转排便装置相适应的转速比。气体喷刷装置是由压力自控气泵15输出适当压力的空气，并携带着由液体瓶16吸入的润滑液体，输送到气体喷刷装置，实施雾状气体喷刷。所述气体喷刷装置包括润滑部分和清洗部分，其中润滑部分是由C、D喷刷槽内设有的2～4个喷射管5、润滑输气管11、润滑电磁阀12、旋转密封器21和具有通气功能的空心轴2构成；清洗部分是由清洗输气管13、清洗电磁阀14和清洗喷射管6构成。自动控制装置是由安装在空心轴轴头上的凸轮式触发器触发相应位置上的润滑电磁阀12的开关、清洗电磁阀14的开关和旋转排便装置的定位开关，实现自动控制，也可以采用远红外线结合微电子技术对上述程序实施自动控制(上述自动控制装置图中未作表示)。螺旋输送机位于座便筒体出口下端，通过梯形漏斗9使座便筒体出口和螺旋输送机入口连通。在使用座便器的过程中，粪便由座便器入口17落入A容便槽之中，便后按下自动控制装置的按钮，座便器进入自动排便和清洗程序，在旋转排便装置向下低速转动的同时气体喷刷装置的润滑部分同步启动，气泵15输出适当压力的空气携带着液体瓶16吸入的润滑液体经过润滑输气管11、旋转密封器21、空心轴2和润滑喷射管5向叶轮密封刷与筒壁接触的部位喷射雾状气体，使筒壁得到润滑和清洗；当上述旋转排便装置旋转180度，A容便槽处于口朝下位置时，槽内的粪便通过梯形漏斗9倒入螺旋输送机10并输送到预定管道，与此同时，气体喷刷装置的清洗部分启动，气泵15输出适当压力的空气携带着液体瓶16吸入的润滑液体通过清洗输气管13、清洗进气口7和梯形漏斗9上端的清洗喷射管6，向口朝下的容便槽四周喷射带有少许液体的雾状气体，使容便槽得到清洗，整个程序完毕，座便器重新处于待用状态。为了减少座便器与粪便接触部位的摩擦系数，使粪便容易脱落，达到上述雾状空气清洗的最佳效果，在容便槽、筒体内壁和梯形漏斗的内壁，均采用复合工艺实现聚四氟乙烯内衬8或直接采用聚四氟乙烯制作整个部件。座便盖18采用已有的水冲式座便器盖即可。

参见附图3～4：节能型免水冲座便器与前款的自动型仅区别于动力部分，它的旋转排便装置是靠固定在空心轴无孔端的手动轮30带动筒体内的旋转排便装置；压力空气是由手动气泵26提供；螺旋输送机是由脚踏大牙轮34通过链条带动传动小牙轮a 36和传动小牙轮b 37，再通过链条带动输送机主轴大牙轮38，实现螺旋输送机输送粪便的目的。该方案的操作步骤是：首先握住杠杆手柄33并反复拉动气泵杠杆32，带动气泵活塞产生气压后，通过输气管27进入储气筒29，直至压力表28显示的压力指数达到规定后，再拉动手动轮柄31使内部叶轮转动，同时打开润滑电磁阀12实施喷射润滑。当手动轮30转动180度(在手动轮30或空心轴轴头上，装有显示和限位装置，图中未作表示)，其内部的容便槽处于口朝下的位置时，再次拉动气泵杠杆32增加气压，然后打开清洗电磁阀14实施容便槽的清洗，与此同时，踏动脚踏轮35，带动螺旋输送机旋转，将粪便排出。上述电磁阀可以采用手动阀，但需设在方便操作的位置。

参见附图5：该图所表示的坐便器是半自动型免水冲座便器的示意图，属于上述两款的结合方案。该坐便器的叶轮转动采用节能型的手动轮，气泵采用自动型方式，螺旋输送机是由输送机电机40带动变速箱39实施转动排便，其余部分与上述两款雷同。粪便回收装置是由集中排便管41、储便分罐46和泥浆泵50构成。所述集中排便管41通过各楼层的楼板42与各楼层免水冲座便器的螺旋输送机连通，使各楼层的粪便通过该排便管输入最底部的储便分罐46；为了减少排便管内壁与粪便的摩擦系数，使粪便不会粘连在管壁上造成管道堵塞，排便管采用具有不沾特点的聚四氟乙烯复合工艺或直接用聚四氟乙烯管。所述储便分罐是用于储存排便管输入的粪便，该储便分罐应当进行防腐处理或用防腐材料制造；在储便分罐顶端装有破碎搅拌装置，该装置是由搅拌电机43、绞刀杆45和绞刀49构成，绞刀杆46和绞刀49伸入罐内粪便输出管48的下部，通过高速旋转，将进入储便分罐的大块粪便或其它杂物搅碎和搅匀，以利于泥浆泵50的输送；储便分罐由3～4个罐体支腿47支撑，在支腿底部装有重量传感器，其作用是实现对破碎搅拌装置和泥浆泵的自动控制；在储便分罐与下降管接触的入口处设有密封滑动装置44，其作用是保障重量传感器的实施和降便管的热胀冷缩。所述泥浆泵是由重量传感器自动控制启动和运转时间，将储便分罐内泥浆状的粪便输送到较大的中转总罐，然后再根据不同情况采用罐车或管道，输送到高温粪便发酵沼气厂。