[发明专利]一种基于粪便源分离的营养物质原位回收生态厕所装置

权利要求书

1.一种基于粪便源分离的营养物质原位回收生态厕所装置，包括粪便源分离系统、粪便资源化处置系统以及尿液处理与资源回收系统，其特征在于：

所述粪便源分离系统包括由尿液收集区(1-1)、粪便收集区(1-2)、大便冲洗装置(1-3)和尿液冲洗装置(1-4)构成的分离便器(1)，冲洗水管路上设置电磁阀一(2-1)和电磁阀二(2-2)分别控制大便冲洗装置(1-3)和尿液冲洗装置(1-4)的高压冲洗水供给；粪便收集区(1-2)内的大便由设置真空抽吸阀(3-1)的真空管路输送至真空转换腔(9)，在真空转换腔(9)设有液位传感器(9-1)和污泥浓度计(9-2)，真空转换腔(9)通过设有电磁阀三(10)的真空管路与真空罐(8)相连，真空罐(8)与真空泵(7)相接；尿液收集区(1-1)内的尿液通过设有控制阀(55)的自流管路输送至尿液存储填料床(13)；

所述粪便资源化处置系统的主体装置为与真空转换腔(9)通过管路相连的粪便资源化处置设备(12)，连接管路末端与粪便输入口(12-13)之间设有电动插板阀(11)，倒Y型导流板(12-14)位于粪便输入口(12-13)内部，倒Y型导流板(12-14)上连接有控制其在水平方向移动的滑动导杆(12-15)，滑动导杆(12-15)的末端设有齿型导杆(12-17)，齿轮杆(12-18)与齿型导杆(12-17)在铅锤方向啮合，驱动电机(12-19)用于驱动齿轮杆(12-18)的转动，倒Y型导流板(12-14)下方设有反应仓物料导板(12-16)；粪便自输入口(12-13)进入装置，在倒Y型导流板(12-14)和反应仓物料导板(12-16)的作用下进入两组并联的圆柱形的反应仓(12-5)，仓体内部设置有带螺旋输送型搅拌桨(12-2)的搅拌轴(12-1)，搅拌轴(12-1)的一端通过固定轴承(12-3)设置在反应仓(12-5)上，另外一端伸出反应仓(12-5)并连接驱动装置(12-4)，反应仓(12-5)的顶部连接碳源基质填充口(12-11)和通气管(12-6)，侧方底部下部设置有腐熟物料卸载口(12-12)，通气管(12-6)出口设置轴流通风机(12-7)，通气管(12-6)下方设有湿度传感器(12-20)，反应仓(12-5)轴线方向顶部设置若干高压喷水器(12-8)，两组反应仓(12-5)固定在支座(12-10)上，并位于箱体中；

所述尿液处理与资源回收系统包括尿液存储填料床(13)，其内部设有填料层(14)，底部设置电动排污阀(15)，尿液存储填料床(13)内的源分离尿液经管道提升泵(16)加压依次进入一级微滤设备(17)、二级微滤设备(18)、高压泵(19)和两组并联的RO膜元件(20)，经RO膜元件(20)分离的净水从脱色消毒反应器(21)的下部进入，出水经提升泵(23)加压后进入再生水压力储罐(24)备用，再生水压力储罐(24)内的冲洗水通过高压输水管路，由电磁阀一(2-1)、电磁阀二(2-2)和电磁阀五(35)分别控制进行厕位冲洗和粪便资源化设备物料含水率调节，臭氧发生器(22)所产生的臭氧经脱色消毒反应器(21)底部的扩散装置与净水进行混匀、消毒、脱色反应；经RO膜元件(20)分离的浓水经电磁阀六(25-1)和电磁阀七(25-2)控制进入两个独立储存空间的水解反应器一(26-1)和水解反应器二(26-2)，每个储存空间内设置有浮球式液位计(27)，水解后的浓液分别流经电磁阀八(28-1)和电磁阀九(28-2)后，输送至带螺旋搅拌器(30)的鸟粪石结晶反应器(29)，鸟粪石结晶反应器(29)上设有固体药剂定量投加设备(31)，结晶产物由鸟粪石结晶反应器(29)底部排入微孔转鼓筛滤设备(32)对产物进行回收；鸟粪石结晶反应器(29)内上清液进入慢速渗滤系统(33)，由慢速渗滤系统(33)底部收集的处理水经过管道泵(34)加压后，输送至尿液存储填料床(13)内；

尿液收集支管与大便收集支管连接且连接管路上设置电磁阀四(3-2)，在分离便器(1)厕位上方的侧面墙壁上设置有呈三角形布置的红外对射探头一(4)、红外对射探头二(5)和红外对射探头三(6)，发射和接收装置分别设置在厕位两侧的墙壁上；其中，红外对射探头三(6)位于尿液收集区(1-1)和粪便收集区(1-2)之间的区域，安装高度为分离便器(1)上方20cm，相应于蹲位时的腿部位置，红外对射探头一(4)和红外对射探头二(5)位于尿液收集区(1-1)前方15cm的位置竖直安装，红外对射探头二(5)安装高度20cm，相应于站立小便时的腿部位置，红外对射探头一(4)高于红外对射探头二(5)，安装高度120cm，相应于站立小便时的上肢区域，根据三颗红外对射探头的信号判断如厕类型：当红外对射探头一(4)和红外对射探头二(5)同时检测到信号时，判定如厕类型为男士小便；当红外对射探头三(6)检测到信号且信号持续时间小于60s时，判定为女士小便；当红外对射探头(1-6)检测到信号且信号持续时间大于60s时，判定如厕类型为大便；

当判定如厕类型为男士小便，此时冲洗信号发出后，真空抽吸阀(3-1)不启动，电磁阀四(3-2)、控制阀(55)同时打开，电磁阀一(2-1)开启冲洗粪便收集区(1-2)大约2～3s后关闭，延时10s后电磁阀四(3-2)、控制阀(55)同时关闭；

当判定如厕类型为女士小便，此时冲洗信号发出后，控制阀(55)启动，电磁阀二(2-2)开启冲洗尿液收集区(1-1)大约2～3s后关闭，延时10s后控制阀(55)关闭；

当判定如厕类型为大便，此时冲洗信号发出后，电磁阀一(2-1)开启冲洗粪便收集区(1-2)大约2～4s后关闭，延时3s后电磁阀三(10)和真空抽吸阀(3-1)同时打开，3～5s后真空抽吸阀(3-1)自动关闭，电磁阀一(2-1)再次开启2～3s，电磁阀三(10)关闭。