[发明专利]一种低能耗营养物全回收的水循环型生态厕所系统

说明书

本发明公开一种低能耗营养物全回收的水循环型生态厕所系统，属于生态环境领域。粪便和尿液在粪尿分离器中分别收集，前者进入好氧堆肥‑尿液结晶设施进行好氧堆肥，后者经尿液储存设施后再经提升泵进入生物电解‑双模电渗析设施，反应生成含盐量低的淡水、含盐量高的浓缩尿液和酸溶液，其中淡水经紫外线消毒设施消毒后作为回用水用于粪尿分离器清洗，浓缩尿液直接进入好氧堆肥—尿液结晶设施，在高温和大的固液接触面积下完成尿液营养盐快速结晶，酸溶液进入氨收集设施用来吸收好氧堆肥‑尿液结晶设施中产生的氨气以回收液态铵盐。最终，由该系统最终可获得富含营养物的有机肥料产品、液态铵盐和清洗用水，实现了低能耗下人体排泄物的资源化利用。

技术领域

本发明属于生态环境领域，具体涉及一种集粪尿分离器、尿液浓缩-产酸装置、粪便堆肥-尿液结晶装置于一体的低能耗、营养物全回收的水循环型生态厕所系统。

背景技术

我国水资源匮乏，水环境污染现状严峻，资源性缺水和水质性缺水并重，两者同时制约着经济与社会的可持续性发展。另外，人口密度的高速增长导致食物的需求量逐年增加，这就需要更多农业肥料的持续供应。农业肥料的生产严重依赖于一些非再生能源和有限的矿物资源，从而使化石燃料和P、K资源危机现状变得非常严峻。

然而，传统厕所采用“水冲厕所-市政管网-污水处理厂-受纳水体”的末端收集集中处理的排水模式，导致社会中营养元素呈开路循环模式，其具有以下缺陷：1)以水为媒介来输送尿液和粪便等排泄物需要消耗大量清洁水资源，加剧了我国清洁水资源短缺现象；2)尿液、粪便同其它污水的混合排放不利于N、P和K等营养物的回收，增加了农业生产对工业化肥的需求，加剧了矿物资源和能源的紧缺及封闭水体的面源污染问题；3)不能将尿液和粪便中的有机质和营养物直接回归农田导致农田表层的土壤贫瘠化；4)增加了污水处理厂中N、P回收负荷且N、P的超标排放会引起受纳水体富营养化等生态环境问题。因此，开发一种节能环保型生态厕所势在必行。

发明内容

针对原有生态厕所存在的不足，本发明的目的在于构建一种集粪尿分离、营养物全回收和水循环于一体的生态厕所系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：该生态厕所系统包括粪尿分离器101、尿液浓缩-产酸装置102和粪便堆肥-尿液结晶装置103。首先通过符合人体工学的粪尿分离器实现了尿液和粪便的物理分离，并分别储存。随后，尿液通过生物电解-双膜电渗析设施得到浓缩尿液、淡水和酸溶液。浓缩尿液进入粪便堆肥-尿液结晶装置，尿液为粪便的好氧堆肥提供水分，堆肥过程产生的热量和大面积的固液接触促进尿液中的营养盐结晶；经紫外线消毒后的淡水回用于粪尿分离器的清洗，通过尿液产生的淡水循环使用实现生态厕所系统的零耗水；酸溶液用于粪便堆肥过程中产生氨气的收集，可实现液态氮的回收和减少外加酸的量。其中：

所述粪尿分离器包括脚踏区压力传感器、粪便收集口、尿液收集口和回冲水孔。优选地以实际使用为目标，通过压力传感器及自动化设备的控制，可实现尿液和粪便物理分离与收集。本装置以消毒后的淡水通过冲水孔作为冲洗水清洗粪尿分离器，无需消耗清洁水资源，同时如厕过程人体的视觉和嗅觉友好且干净卫生。