一種智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統的製作方法

2023-09-22 06:19:15 3

本發明涉及糞便無害化處理技術領域，特別涉及智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統。

背景技術：

為了防止糞便汙水對環境的汙染，糞便汙水一般被集中後採用物理法進行預處理，即採用機械設備將糞便汙水中的固形物和水分離，分離出的固形物可以直接填埋，或者經無害化處理後用作園林綠化有機肥料，分離出來的汙水則排入市政汙水處理廠進行處理。

目前，糞便汙水的預處理主要有以下三種方式。

第一種處理方式是使用粗格柵或者類似的簡單設備對糞便汙水進行固液分離，然後排入城市市政汙水中。這種方法簡單，但該處理方式只能將糞便汙水中少量的雜物分離出來，且分離出來的雜物上會附著大量的糞便，後續處理仍然存在汙染物濃度高，固形物濃度也高的問題。

第二種處理方式是先對糞便汙水中的固體雜質進行粉碎處理，然後通過螺旋輸送器進行固液分離。由於經過了粉碎，分離出來的雜質經壓榨後含水率可以降低，有機物成分也可以減少，可以直接進行填埋處理。但該處理方式需要的設備組成複雜、體積較大，不適合配套小型汙水處理設備應用。

第三種處理方式是對糞便汙水進行固液分離、除砂、脫水後排入汙水處理廠。該處理方式未對糞便汙水中的雜質進行粉碎，系統的格柵設備容易發生堵塞，而且整套處理系統結構更為複雜、體積更大、造價高且運行費用昂貴。

目前，飛機、高鐵和動車等交通工具普遍採用真空集便技術收集糞便汙水。這類糞便汙水具有汙染物濃度高、固形物濃度高的特點，直接採用小型汙水處理設備處理此類汙水的處理難度比較大。不僅汙水處理效果不理想，難以實現達標排放，而且經常發生汙泥堵塞造成設備停機。

申請公開號為cn103526825a(申請號為201310464983.x)的中國發明專利申請《新型吸糞車》，以及申請公開號為cn104829013a(申請號為201510288094.1)的中國發明專利申請《移動式化糞池汙物智能化處理系統》，其中公開的方案均採用離心滾筒對吸入的汙物進行固液分離，經過該處理過程，固體汙物留在離心滾筒，則離心滾筒的後續處理非常麻煩，處理後通常還需要噴淋裝置進行噴淋清洗。一方面固體汙物的處理過程較為複雜，另一方面不適合在採用真空集便技術的智能環保廁所中使用。

為此,中國發明專利申請公布號cn105174631a公開的一種糞便汙水固液分離器，其包括固液分離裝置，與固液分離相連接的進料管、出渣裝置和抽水裝置，以及用於控制固液分離裝置、進料管、出渣裝置和抽水裝置工作的控制裝置。固液分離裝置包括一箱體、設置在所述箱體內且能夠轉動的篩網轉鼓，篩網轉鼓內承載有具有微生物菌群的生物填料，箱體內具有用於收集糞便汙水的存液區，該存液區位於篩網轉鼓的下方。該糞便汙水固液分離器能夠有效截留並降解糞便固形物，方便糞便固形物的後續處理，該糞便汙水固液分離器適用於小型化設備上。

上述中國發明專利申請公布號cn105174631a公開的一種糞便汙水固液分離器，為了防止物料粘附在篩網轉鼓上的過濾網網上，所述箱體內還設置有一噴氣裝置，所述噴氣裝置位於所述篩網轉鼓的上方以方便疏通篩網轉鼓上的篩網孔。

為了實現箱體內氣體的清潔排放，所述箱體的頂部開設有一出氣孔，所述出氣孔處設置有一氣體濾清器。篩網轉鼓上開設有一供檢修篩網轉鼓和向篩網轉鼓內填充生物填料的檢修孔，所述檢修孔上覆蓋設置有一蓋板。固液分離裝置還包括一用於驅動所述篩網轉鼓轉動的驅動裝置，所述驅動裝置包括設置在所述箱體外的驅動電機、連接在所述驅動電機驅動軸上的驅動齒輪、以及連接在所述篩網轉鼓一側的從動齒輪，所述驅動電機驅動軸伸至箱體內，所述驅動齒輪和所述從動齒輪位於所述箱體內且能嚙合傳動。為了方便將糞便汙水分灑在生物填料上，所述進料管的出口端伸至所述篩網轉鼓內，所述進料管的出口連接一向上彎曲的彎管，所述彎管出口的上方設置有一擋流板。所述出渣裝置包括螺旋出渣器以及與所述螺旋出渣器相連通的收渣槽，所述螺旋出渣器的主體設置在所述箱體外，所述螺旋出渣器的進渣管通至所述篩網轉鼓內，所述螺旋出渣器的出渣管通至所述收渣槽內。所述抽水裝置包括抽水泵以及與所述抽水泵相連接的抽水管和出水管，所述抽水泵設置在所述箱體外，所述抽水管通至所述存液區內。所述存液區內設置有液位檢測裝置，所述液位檢測裝置和所述抽水泵均與所述控制裝置相連接，所述控制裝置能夠根據所述液位檢測裝置檢測的液位數據控制所述抽水泵的啟停。所述液位檢測裝置包括至少兩個液位傳感器，不同的液位傳感器設置在所述存液區不同的高度位置上。

上述中國發明專利申請公布號cn105174631a公開的一種糞便汙水固液分離器分離效率低下，不適合糞便量大的智能環保廁所使用，同時上述技術在對糞便汙水進行固液分離時，均沒有對糞便汙水進行殺菌消毒處理，造成汙水無法回用，同時也不便於維修。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於針對上述糞便無害化處理過程中所使用的固液分離裝置所存在的諸多技術問題而提供一種糞便處理量大且能夠在分離過程對糞便進行高溫殺菌消毒，使得分離的汙水經過處理後能夠及時回用、便於維修的智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統。

本發明所要解決的技術問題可以通過如下技術方案來實現：

一種智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統，包括：

一與智能環保廁所連接的真空排汙系統連接的用於收集智能環保廁所所排出的糞便的收集箱，所述收集箱具有一汙物排出口、一排氣口、第一汙物循環接口和第二汙物循環接口；

一乾粉收集箱，所述乾粉收集箱具有一乾粉收集進口和一乾粉出料口，所述乾粉收集箱的乾粉出料口與外部的乾粉收集裝置連接；

一離心分離乾燥器，所述離心分離乾燥器上設置有一汙物入口、一高溫氣體入口、一乾粉出口和一廢液出口，所述離心分離乾燥器上的汙物入口通過管道、排汙閥組、汙水泵與所述收集箱上的汙物排出口連接；所述乾粉出口通過管道與所述乾粉收集箱的乾粉收集進口連接；

一熱交換器，所述熱交換器上具有第一介質入口、第一介質出口、第二介質入口、第二介質出口，所述熱交換器上的第一介質入口通過管道與所述離心分離乾燥器的廢液出口連接，所述熱交換器上的第二介質入口與所述收集箱的第一汙物循環接口連接，所述熱交換器上的第二介質出口與所述收集箱的第二汙物循環接口連接；

一水汽分離器，所述水汽分離器上具有一汙水入口、一氣體出口和一汙水出口，所述水汽分離器上的汙水入口通過管道與所述熱交換器上的第一介質出口連接，所述水汽分離器上的汙水出口通過排汙閥和管道連接水處理裝置；

一射流混合器，所述射流混合器上具有一氣體入口、氣體出口和一空氣入口，所述射流混合器上的氣體入口通過管道與所述水汽分離器上的氣體出口連接，所述射流混合器上的空氣入口通過空氣控制閥組與一空氣過濾器連接；所述空氣過濾器上具有一空氣入口，所述空氣入口通過管道連接一空壓機；

一光觸媒裝置，所述光觸媒裝置上設有一氣體入口和一氣體出口，所述所述光觸媒裝置上的氣體入口通過管道與所述射流混合器上的氣體出口連接；

一加熱裝置，所述加熱裝置具有一高溫氣體出口和一冷風進口，所述加熱裝置上的冷風進口通過管道和一風機與所述光觸媒裝置上的氣體出口連接；所述加熱裝置上的高溫氣體出口通過管道與所述離心分離乾燥器上的高溫氣體入口連接；以及一模組框架，所述收集箱、乾粉收集箱、離心分離乾燥器、熱交換器、水汽分離器、射流混合器、光觸媒裝置以及加熱裝置集成在所述模組框架內。

在本發明的一個優選實施例中，所述排汙閥組包括並聯的壓力控制排汙閥和手動排汙閥，其中壓力控制排汙閥受離心分離乾燥器內的壓力控制。

在本發明的一個優選實施例中，所述空氣控制閥組包括並聯的電磁閥和手動閥。

在本發明的一個優選實施例中，所述離心分離乾燥器包括：

一外殼,所述外殼通過離心機支架支撐,在所述外殼的周面一中間位置設置有一所述高溫氣體入口，在所述外殼的右側設置有一出渣腔，在所述出渣腔的腔壁上設置有一所述乾粉出口；

一軸設在所述外殼中的離心網筒總成，所述離心網筒總成包括網筒部件與所述網筒部件兩端固定連接的左、右轉軸，所述左、右轉軸分別通過左、右軸承支撐在所述外殼的左、右側板上，所述左、右轉軸為空心轉軸；所述網筒部件分為內、中、外網筒，在所述內、中、外網筒的周筒壁上均設置有若干網眼並在所述內、中、外網筒的周筒壁內表面上貼附有生物透氣膜，所述內、中、外網筒的筒腔依次連通，所述外網筒的筒腔與所述出渣腔連通；所述左轉軸與離心網筒驅動裝置驅動連接；

一通過軸承軸設在所述離心網筒總成中的左轉軸中的絞龍筒體，所述絞龍筒體的右端插入所述內網筒的筒腔中，所述絞龍筒體的左端伸出所述外殼，在所述絞龍筒體左端的筒壁上開設有一所述汙物入口，在所述絞龍筒體右端的筒壁上開設有一所述廢液出口，所述汙物入口通過所述絞龍筒體內腔與所述廢液出口連通；

一轉動安裝在所述絞龍筒體內腔中的送料絞龍，所述送料絞龍包括一絞龍軸和一螺旋方式固定在所述絞龍軸上的絞龍葉片，所述絞龍軸內設有貫穿所述絞龍軸的軸向內孔，在所述絞龍軸的左端開設有徑向通水孔，所述徑向通水孔與所述絞龍軸中的軸向內孔連通；

一連接筒體，所述連接筒體的右端與所述絞龍筒體固定連接，左端與一減速機構連接，所述絞龍軸的左端通過軸承支撐在所述連接筒體中並穿過所述連接筒體與所述減速機構的輸出軸驅動連接；在所述連接筒體的筒壁上設置有衝洗水進水管，所述衝洗水進水管通過所述連接筒體的筒腔與所述絞龍軸左端的徑向通水孔連通；

一與所述減速機構連接的電機，所述電機的輸出軸與所述減速機構的輸入軸驅動連接；

一與所述絞龍軸右端連接並位於所述內網筒筒腔中的噴淋裝置；

一通過軸承安裝在所述網筒部件中的右轉軸中的出水接頭，所述出水接頭的左端與所述內網筒的筒腔連通，所述出水接頭的右端連接一出水管。

在本發明的一個優選實施例中，所述噴淋裝置包括一噴淋管和安裝在所述噴淋管左、由兩端的噴淋擋板，所述噴淋管的內腔與所述絞龍軸中的軸向內孔連通，在所述噴淋管上間隔設置有若干噴淋嘴。

在本發明的一個優選實施例中，在所述內網筒的周筒壁的右側設置有第一出渣孔，在所述中網筒的周筒壁左側設置有第二出渣孔，在所述外網筒的右側端壁上設置有第三出渣孔；所述內網筒的筒腔通過所述第一出渣孔與所述中網筒的筒腔連通，所述中網筒的筒腔通過所述第二出渣孔與所述外網筒的筒腔連接，所述外網筒的筒腔通過所述第三出渣孔與所述出渣腔連通。

在本發明的一個優選實施例中，在所述外殼的周面上設置有一觀察窗。

在本發明的一個優選實施例中，在所述網筒部件的右側安裝有一刮板，所述刮板位於所述出渣腔中，在所述刮板上周向均布有若干刮爪，所述刮爪與所述出渣腔的內表面接觸。

由於採用了如上的技術方案，本發明的智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統便於拆裝維護，處理量大，且在固液分離時，對汙物進行高溫殺菌，使得汙水能夠回用。

附圖說明

圖1為本發明的智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統的立體示意圖。

圖2為本發明的智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統的原理示意圖。

圖3為本發明的離心分離乾燥器的立體示意圖。

圖4為本發明的離心分離乾燥器的剖視圖。

具體實施方式

參見圖1和圖2，圖中給出的智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統，包括模組框架100、收集箱200、乾粉收集箱300、離心分離乾燥器400、熱交換器500、水汽分離器600、射流混合器700、光觸媒裝置800、加熱裝置900、空氣過濾器1000以及風機1100。其中，收集箱200、乾粉收集箱300、離心分離乾燥器400、熱交換器500、水汽分離器600、射流混合器700、光觸媒裝置800、加熱裝置900、空氣過濾器1000以及風機1100集成在模組框架100內，這樣便於整體拆卸下來維護。

收集箱200與智能環保廁所連接的真空排汙系統連接用以收集智能環保廁所所排出的糞便，該收集箱200還具有一汙物排出口210、一排氣口220、第一汙物循環接口230和第二汙物循環接口240。

乾粉收集箱300具有一乾粉收集進口310和一乾粉出料口320，乾粉收集箱300的乾粉出料口320與外部的乾粉收集裝置連接。

離心分離乾燥器400上設置有汙物入口410、高溫氣體入口420、乾粉出口430和廢液出口440，離心分離乾燥器400上的汙物入口410通過管道、排汙閥組、汙水泵p2與收集箱200上的汙物排出口210連接，乾粉出口430通過管道與乾粉收集箱300的乾粉收集進口310連接。排汙閥組包括並聯的壓力控制排汙閥450和手動排汙閥460，其中壓力控制排汙閥450受離心分離乾燥器400內的壓力控制。

熱交換器500上具有第一介質入口510、第一介質出口520、第二介質入口530、第二介質出口540，熱交換器500上的第一介質入口510通過管道與離心分離乾燥器400的廢液出口440連接，熱交換器500上的第二介質入口530與收集箱的第一汙物循環接口230連接，熱交換器500上的第二介質出口540與收集箱200的第二汙物循環接口240連接。

水汽分離器600上具有一水入口610、一氣體出口620和一水出口630，水汽分離器600上的水入口610通過管道與熱交換器500上的第一介質出口520連接，水汽分離器600上的水出口610通過排水閥640和管道連接水處理裝置(圖中未示出)。

射流混合器700上具有一氣體入口710、氣體出口720和一空氣入口730，射流混合器700上的氣體入口710通過管道與水汽分離器600上的氣體出口620連接，射流混合器700上的空氣入口710通過空氣控制閥組與一空氣過濾器1000連接。空氣過濾器1000上具有一空氣入口1010，空氣入口1010通過管道連接一空壓機(圖中未示出)。空氣控制閥組包括並聯的電磁閥740和手動閥750。

光觸媒裝置800上設有一氣體入口810和一氣體出口820，光觸媒裝置800上的氣體入口810通過管道與射流混合器700上的氣體出口720連接。

加熱裝置900具有一高溫氣體出口910和一冷風進口920，加熱裝置900上的冷風進口920通過管道和一風機1100與光觸媒裝置800上的氣體出口820連接，加熱裝置900上的高溫氣體出口910通過管道與離心分離乾燥器400上的高溫氣體入口420連接。

本發明的工作原理如下：

收集箱200內的糞便汙水通過汙水泵及排汙閥組排入離心分離乾燥器400內進行固液分離，離心分離乾燥器400在離心分離過程中，由高溫氣體入口220吹入的高溫氣體例如蒸汽一方面對離心分離乾燥器400內的糞便汙水進行高溫殺菌，另一方面又對離心分離乾燥器400內的固體進行烘乾，形成乾粉排出。離心分離乾燥器400分離出的水進入熱交換器500中，與由收集箱200送過來的糞便汙水進行熱交換降溫，降溫後的送入水汽分離器600中進行水汽分離，分離後的水通過排水閥640排入水處理裝置中進一步處理。分離出的氣體通過射流混合器700與空氣混合後，送入光觸媒裝置800中進行殺菌，殺菌後的氣體通過風機1100送入加熱裝置900中加熱成高溫氣體，加熱的高溫氣體送入離心分離乾燥器內。

本發明的智能環保廁所用的模塊化汙物分離乾燥處理系統處理量大，且在固液分離時，對汙物進行高溫殺菌，使得汙水能夠回用。

參見圖3和圖4，離心分離乾燥器400包括一外殼4100,該外殼4100通過離心機支架4110支撐,在外殼4100的周面一中間位置設置有一高溫氣體入口4120(與圖2中的標號420一致)和一觀察窗4170，在外殼4100的右側設置有一出渣腔4130，在出渣腔4130的腔壁上設置有一乾粉出口4140(與圖2中的標號430一致)。

離心分離乾燥器400中的離心網筒總成4200包括網筒部件與網筒部件兩端固定連接的左、右轉軸4210、4220，左、右轉軸4210、4220分別通過左、右軸承4230、4240支撐在外殼4100的左、右側板4150、4160上，左、右轉軸4210、4220為空心轉軸。

網筒部件分為內網筒4250、中網筒4260和外網筒4270，在內網筒4250、中網筒4260和外網筒4270的周筒壁上均設置有若干網眼4251、4261、4271並在內網筒4250、中網筒4260和外網筒4270的周筒壁內表面上貼附有生物透氣膜4252、4262、4272。

在內網筒4250的周筒壁的右側設置有出渣孔4253，在中網筒4260的周筒壁左側設置有出渣孔4263，在外網筒4270的右側端壁上設置有出渣孔4273；內網筒4250的筒腔通過出渣孔4253與中網筒4260的筒腔連通，中網筒4260的筒腔通過出渣孔4263與外網筒4270的筒腔連接，外網筒4270的筒腔通過出渣孔4273與出渣腔4130連通。左轉軸4310與離心網筒驅動裝置(圖中未示出)驅動連接。

在網筒部件的右側安裝有一刮板4280，刮板4280位於出渣腔4130中並跟隨網筒部件轉動，在刮板4280上周向均布有若干刮爪4281，刮爪4281與出渣腔4130的內表面接觸。

離心分離乾燥器400的絞龍筒體4310通過軸承4320軸設在離心網筒總成中的左轉軸4210中，該絞龍筒體4310的右端插入內網筒4250的筒腔中，左端伸出外殼4100的左側板4150，在絞龍筒體4310左端的筒壁上開設有一汙物入口4311(與圖2中的標號410一致)，在右端的筒壁上開設有一廢液出口4312(與圖中2中的標號440一致)，汙物入口4312通過絞龍筒體4310的內腔與廢液出口4312連通。

在絞龍筒體4310中轉動安裝有一送料絞龍4320，該送料絞龍4320包括一絞龍軸4321和一螺旋方式固定在絞龍軸4321上的絞龍葉片4322，絞龍軸4321內設有軸向貫穿整個絞龍軸4321的軸向內孔4321a，在絞龍軸4321的左端開設有徑向通水孔4321b，徑向通水孔4321b與絞龍軸4321中的軸向內孔4321a連通。

離心分離乾燥器400中的連接筒體4330，連接筒體4330的右端與絞龍筒體4310固定連接，左端與一減速機構4340連接，絞龍軸4310的左端通過軸承4370支撐在連接筒體4330中並穿過連接筒體4330與減速機構4340的輸出軸驅動連接；在連接筒體4330的筒壁上設置有衝洗水進水管4331，衝洗水進水管4331通過連接筒體4330的筒腔與絞龍軸4320左端的徑向通水孔4321b連通。減速機構4340的輸入軸與電機4350的的輸出軸驅動連接。

在絞龍軸4310右端連接有一噴淋裝置4360，該噴淋裝置4360位於內網筒4250的筒腔中，其包括一噴淋管4361和安裝在噴淋管4361左、右兩端的噴淋擋板4362、4363，噴淋管4361的內腔4361a與絞龍軸4321中的軸向內孔4321a連通，在噴淋管4361上間隔設置有若干噴淋嘴4364。

在網筒部件中的右轉軸4220中通過軸承4410安裝有一出水接頭4420，出水接頭4420的左端與內網筒4250的筒腔連通，右端連接一出水管4430。

需要對糞便汙水進行分離乾燥時，啟動電機4350和離心網筒驅動裝置，電機4350通過減速機構4340驅動絞龍軸4321轉動，絞龍軸4321帶動絞龍葉片4322轉動，將由廢液出口4312送入絞龍筒體4310內的糞便汙水向廢液出口4312方向推送並由廢液出口4312送入網筒部件的內網筒4250中。網筒部件在離心網筒驅動裝置驅動下高速轉動。高速轉動的內網筒4250所產生的離心力將糞便汙水中的固體甩向內網筒4250的生物透氣膜4252上，使固體與液體第一次脫水，甩在內網筒4250的生物透氣膜4252上的固體沿生物透氣膜4252流向出渣孔4253，然後通過出渣孔4253流入到中網筒4260的筒腔中。由於中網筒4260也高速轉動，所產生的離心力將進入中網筒4260的筒腔中的固體進行第二次脫水，經過第二次脫水後的固體被甩在中網筒4260的生物透氣膜4262上的固體沿生物透氣膜4262流向出渣孔4263，然後通過出渣孔4263流入到外網筒4270的筒腔中，水則沿著內網筒4250外壁回流至出渣孔4253進入內網筒4250的筒腔中。由於外網筒4270也高速轉動，所產生的離心力將進入外網筒4270的筒腔中的固體進行第三次脫水，經過第三次脫水後的固體被甩在外網筒4270的生物透氣膜4272上的固體沿生物透氣膜4272流向出渣孔4273，然後通過出渣孔4273流入到出渣腔4130中，水則沿著中網筒4260外壁回流至出渣孔4263進入中網筒4260的筒腔中。

出渣腔4130中的幹渣通過刮板4280上的刮爪4281刮向乾粉出口4140並送出至乾粉收集箱300內。

匯聚在內網筒4250筒腔內的汙水通過出水接頭4420和出水管4430送出至一水處理裝置中進行處理。

上述離心網筒在對糞便汙水離心分離過程中，高溫蒸汽通過外殼4100上的高溫氣體入口4120進入外殼4100中，並進一步依次通過外網筒4270上的網眼4271透過生物透氣膜4272進入外網筒4270內腔中、中網筒4260上的網眼4261透過生物透氣膜4262進入中網筒4260內腔中、內網筒4250上的網眼4251透過生物透氣膜4252進入內網筒4270內腔中。高溫蒸汽具有一定的流速和較高的問題，其一方面可以將粘附在生物透氣膜4252、4262、4272吹掉，另一方面可以對離心分離過程中的糞便汙水進行高溫消毒。

另外，本發明通過設置噴淋裝置4360，當糞便汙水離心分離過程中，可以通過噴淋裝置噴入消毒藥水對離心分離過程中的糞便汙水進行進一步的消毒除臭處理，同時在需要維修時，可以通過噴淋裝置4360噴塗清洗水對離心網筒總成4200、外殼4100的內部進行有效清洗，以方便操作工人維修以及更換部件。