[发明专利]用于人类排泄物的随车降解的自持续生物消化器

说明书

技术领域

本发明涉及用于人类排泄物的随车降解的自持续生物消化器（bio-digester）。具体而言，本发明提供一种用于对人类排泄物有效生物降解和化学处理并用于安全的环境处置的装置。

背景技术

存在各种类型的有机污染物，其主要由人类排泄物（粪便）、动物排泄物、食物和化学工业废物构成。这些排泄物如果排放到水体会遭受天然微生物群分解，这消耗环境中的溶解氧，导致水生植物群和动物群紊乱。在这些废物中，人类排泄物因为其美学和环境烦扰而被高度关注。人类排泄物甚至在从人体排放之前就开始恶化。除了导致有机污染之外，其还是病菌的仓库，并且是造成诸如霍乱、黄疸病、伤寒等各种水传疾病的原因。

历史上，人类习惯于在开放区域中排便，粪便留在开放区域中干燥/自然降解。后来，由于人类排泄物的自然降解不仅产生有气味的化合物，而且污染和毒害自然环境，所以人类排泄物被物理地运送到指定用于其自然降解的隔离区域。随着文明的发展，研究人员不断寻找安全处置人类排泄物的新方法。目前，在世界各地正实践着各种选择，包括物理运送、化学和生物处理（美国专利:5580457）。从高人口密度的城市运送排泄物是昂贵的事情，因为相邻区域的土地成本昂贵以及如果将排泄物移至低成本的偏远位置的相关的操作成本。如果将液体排泄物运送到处置地点，这会特别成问题。排泄物的焚烧由于有害气体的释放和高成本而面临着越来越多的公共阻力。通常，用来处理排泄物的化学物品不能完全降解人类排泄物，并因此增加了环境污染。

生物降解因为其自持续性、成本效益和环境友好性被认为是最优选的处理排泄物的方式。其以两种不同的方式执行：需氧型和厌氧型。需氧过程采用在能量产生中有能力使用氧的细菌。由于这种能力，向生物反应器/消化器添加氧或空气能够快速增加需氧种群。种群的这种增加导致生物降解的速率增加，但遗憾的是需氧种群变成污泥/污染物。这种污泥必须在将处理后的物质排放到环境中之前被去除。并且，需氧过程是需要能量用于增氧的能量密集过程。另一方面，厌氧过程采用在完全没有空气/氧的情况下生长的细菌。这些细菌在富氧环境下被抑制。厌氧过程本质上不需要能量用于其操作，并且产生的污泥的量相对较少，因为无氧环境下产生的生物数量较少。厌氧降解的主要产物包括甲烷、二氧化碳和硫化氢。甲烷是天然气的主要成分，并且易燃，因此能够燃烧产生能量，而不会引起任何明显的环境危害。并且，已知厌氧过程消除人类排泄物中存在的病菌的活性。

存在两种人类排泄物处理系统。在第一种系统中，城市中所有的住宅、商业和机构通过生活污水管网连接到中心污水处理厂。第二种是化粪池系统，其主要安装在通常不能连接到污水管的单个家庭中。然而，没有一种系统/装置能够用于在例如火车、公共汽车、轮船、飞机等的公共运输工具上进行现场处理来处理人类排泄物。这些公共运输工具中的唯一选择是将排泄物收集在封闭的容器中，并且将其运输到处理场所。为了避免收集场所的臭味，化学物品被添加到收集容器，化学物品最终推迟/减慢生物降解过程，但会在生物处理的场所产生问题。换言之，该方案需要人力、基础设施和金钱用于处置在公共运输车辆中产生的人类排泄物。印度铁路是世界上最大的公共运输工具。目前，不提供对人类排泄物的存储收集和运输以及其后续处理。在旅行期间在马桶中产生的人类排泄物被排放到轨道上，因此产生美学烦扰、臭味、昆虫孳生地并且由于病菌的存在还产生各种疾病的风险。火车站的情况甚至更危险。

用于生物化学处理随车产生的人类排泄物的两个专利（专利申请号为1595/DEL/2006和1411/DEL/2007）已经在印度专利局递交。该系统涉及用于有机排泄物的厌氧生物降解以及在最终排放前对流出物进行氯化处理的设备。在第一个专利中，该设备采取与两个马桶连接的措施。像公共汽车这样的公共运输系统被限制为仅具有一个马桶，并且采取与两个马桶连接的措施的本系统是不适合的。并且，还存在将这种大型设备容纳在公共运输系统下方的空间限制。此外，将重而且大的消化器安装在公共运输系统之下有困难。这些问题在第二个专利（专利申请号为1411/DEL/2007）中得到了解决，其表明一种采取仅与单个马桶连接的措施的轻重量设备。该设备具有这样的缺点：由乘客的意外导致的像水瓶、茶杯、食物包装材料等不能生物降解的物质偶尔堵塞，因为未采取防止它们进入设备内部的措施。该问题在本设备设计中有所缓解，本设备不允许这些不能生物降解的物质进入内部，因此减少了维修频率和操作成本。

因此，需要一种装置，其采取了防止像水瓶、茶杯、食物包装材料等不能生物降解的物质进入的措施，并且仍然能够执行用于人类排泄物的安全处置的人类排泄物的生物降解。