[发明专利]一种免冲水厕所及粪便原地处理方法

说明书

本发明涉及一种免冲水厕所，其包括以下构件：坐便器或蹲便器12，其内盛有多个载球11；所述载球用于承载粪便并通过排放该载球将粪便排出该坐便器或蹲便器；搅拌混合器7，其用于接收来自所述坐便器或蹲便器12的粪便和载球，并将粪便与载球搅拌在一起；螺旋输送干燥器14，其包括封闭式外壳1和置于该外壳内的螺旋输送叶片2，该螺旋输送叶片能在主轴3的带动下旋转，且该螺旋输送叶片2与所述封闭式外壳1之间构成螺旋通道17，该螺旋通道的两端分别设有干空气入口5、湿空气出口6、粪便入口15和干粪便渣出口16；所述粪便入口15与所述搅拌混合器7的出口相连。本发明还涉及一种免冲水的粪便处理方法。

技术领域

本发明属于厕所设备和粪便处理方法领域。

背景技术

一般来说，现有的厕所可以分成（1）接入管网的水冲厕所系统，以及（2）不接入管网的独立厕所二大类。

目前全球60%的人口使用接入管网的水冲厕所系统。这个体系包括使用自来水或中水将坐便器或蹲便器中的粪便冲入下水管道，通过市政污水管网输送，最后进入污水处理厂处理。

水冲厕所系统面临的问题是：一方面，很少的粪便/尿液污染了几十倍的冲洗用水，再进而污染整个生活排水，使污水大量、持续产生；另一方面，污水处理厂面对巨量的污水，只能进行有限的处置就必须尽快排放，以腾空容量去处置持续不断进入的新的污水。据世界卫生组织统计，全球80%的生活污水没有得到适当处理最终排向江河湖海等自然水体，造成严重的环境问题及极大的公共卫生隐患。

全球约40%的贫困人口使用没有连接到管网系统的非冲水简易厕所，如旱厕所，蹲坑，甚至有相当一部分人口没有任何厕所而只能露天随地排便。

对这些非冲水简易厕所，粪便尿液存储于诸如化粪池一类的露天的、与生活水源无良好隔离的场所，由此引发的腹泻类疾病每年导致大约150万人死亡。

由此可见，现有的管网冲水厕所系统及非管网简易厕所都存在相当严重的问题，全球许多创新团队正在竞相考虑“便后立即就地对排泄物进行无害化处理”的方案，对粪便尿液进行脱水是需要一个优先考虑的问题，因为：人体排泄物（粪便/尿液）中的水分含量大于90%，如果能够进行脱水干燥，需要处理的固体废物的体积/重量将极大地缩减，使整个处理链的效率增加成本降低。同时，对干燥的粪便进行杀菌消毒以及保存要比液态容易的多。

但是，对于类似于粪便类的含水固体进行干燥并不容易！

干燥的方法一般来说有二种。一种是强制蒸发，即在常压下将粪便温度加热到100℃，以蒸发水分并杀菌，该相变过程消耗大量能量，其描述参数为气化潜热，在一个大气压（0.1MPa）下，100℃时的水的汽化潜热为2257.2kJ/kg，相比之下水的比热容为4.2kJ/kg，换句话说，水分气化消耗的能量是相同水量从0℃升高到100℃所需能量的5倍多。由于粪便中含水量很高，通常在90%以上，因此采用强制蒸发的方式来处理粪便能耗很高。第二种方法为自然蒸发，也称为风干，即在低于水的常压沸点（即100℃）的温度下，使空气流过粪便，由于粪便中的含水率高于空气中的含水率，按照扩散定律，水自然从浓度高处向浓度低处扩散，粪便中的水分缓慢向空气中扩散并逐步干燥。

强制蒸发的优点是设备简单且干燥迅速，其缺点是能耗大；自然蒸发的优点是：由于避免了气化潜热，所以干燥过程的能耗很低，其缺点是干燥缓慢。此外，自然蒸发并不能杀灭粪便中的微生物，需要加入具有微生物杀灭作用的化学试剂，但这种化学试剂的引入，往往会进一步向粪便中引入液体成分，且有可能对自然环境造成毒害。而强制干燥如果要确保100%地杀灭粪便中的微生物，则需要延长加热时间，这进一步增加了能耗。

可见，粪便的处理过程中，在低能耗和迅速干燥之间，存在着矛盾。且如何高效且低成本地100%地杀灭粪便中的微生物，也是个难题。

便后冲洗马桶消耗的水量至少超过粪便尿液总含水量的十多倍，对包含冲洗水的粪便污水进行蒸发脱水是难以实现的或者是极其不经济的，所以必须首先解决免冲水厕所问题。