[发明专利]一种利用太阳能实现源分离尿液与粪便资源化的处理系统

说明书

本发明提供一种利用太阳能实现源分离尿液与粪便资源化的处理系统，系统包括依次连通的源分离卫生器具、酸化尿液池、尿液太阳能光热蒸发装置以及与源分离卫生器具直接相连的粪便太阳能光热蒸发装置；尿液太阳能光热蒸发装置包括透明冷凝板、隔板、蒸发室、收集室，蒸发室位于透明冷凝板水平位置下方，隔板将蒸发室与收集室完全隔开，透光冷凝板覆盖在蒸发室上方并将冷凝水引导至收集室。通过本发明，源分离尿液经酸化尿液池除臭、固氮后，进入尿液太阳能光热蒸发装置，高效蒸干尿液减少尿液体积，将尿液浓缩成高浓度氮肥、磷肥实现循环利用，而蒸汽接触冷凝板变为水滴流入收集室，实现水的回用；源分离粪便经过高效的太阳能光热蒸发，实现粪便的干化。

技术领域

本发明专利涉及污水处理技术领域，具体涉及一种利用太阳能实现源分离尿液和粪便资源化的处理系统。

背景技术

随着经济和技术的迅猛发展，人们生活水平不断提高，对居住环境的要求也日益提高。但对于人口密度低的农村地区来说，污水收集、垃圾处理以及厕所卫生环境尚未得到有效处理，因此，解决这些问题可显著提高广大农村地区的卫生环境。

研究表明，仅占生活污水总量1-2％的人粪尿中却含有90％以上的氮、磷，这不仅会增加污水处理的负担，还浪费了其中的营养盐资源，几乎截断了农业与人居的物质交换链，因此，将人粪尿和生活污水从源头上分离收集可大大减轻污水处理负担，降低污染物排入水体的风险。而且，经过适当的处理和处置，无水冲厕所源分离尿液和粪便中的营养元素可得到有效回收，将其作为肥料施用于农田，实现营养元素的闭合循环。

目前，实现尿液资源化的技术有高温蒸发浓缩、冷冻结晶、磷酸铵镁盐沉淀法和反渗透等，这些方法存在以下问题：耗费能源和药品、占地面积大、处理时间长、效果不好、成本高等；源分离粪便一般通过堆肥处理后用作肥料施用，存在处理时间长、占地面积较大等问题。利用太阳能光热蒸发技术处理源分离尿液和粪便，可以实现尿液和粪便的减量化及同步资源化，该技术具有耗能小、污染少、操作简单等优势。所以，设计一种利用绿色能源实现源分离尿液和粪便资源化的处理系统是推进其可持续发展的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用太阳能实现源分离尿液与粪便资源化的处理系统，该处理系统结构简单，利用太阳能高效蒸干尿液和粪便中的水分，使尿液变成高浓度的氮、磷肥循环利用，干化后的粪便回用于农田。

本发明提供如下技术方案：一种利用太阳能实现源分离尿液与粪便资源化的处理系统，包括依次连通的源分离卫生器具、酸化尿液池、尿液太阳能光热蒸发装置，以及与源分离卫生器具直接连接的粪便太阳能光热蒸发装置；所述的酸化尿液池包括自动加药器，保持池内pH维持在4，以固氮除臭；

所述的尿液太阳能光热蒸发装置包括透明冷凝板、蒸发室、收集室、隔板、第三管道和第四管道，所述蒸发室位于所述透明冷凝板水平位置下方，所述隔板将蒸发室与收集室完全隔开，所述透光冷凝板覆盖在蒸发室上方并将冷凝水引导至收集室，收集的冷凝水通过第三管道实现冷凝回用，蒸发浓缩后的尿液成为高浓度的氮肥、磷肥从第四管道回用于农田绿地。

进一步地，所述的尿液太阳能光热蒸发装置的蒸发室由下至上依次包括水传输通道、隔热层、薄含水层和光热转换材料层；所述隔热层将使所述薄含水层和光热转换材料层漂浮于尿液表面，通过所述水传输通道的强吸水特性将尿液与器件相接并实现尿液蒸发。

进一步地，所述隔热层内设有多个上下相通的通孔，通孔内设有条状的吸水材料直接向下伸入尿液中作为引导尿液中的水向所述蒸发室表面传输的通道。粪便中的水分通过水传输通道分散到薄含水层，超亲水的薄含水层将粪便中的水分从传输通道分散到薄含水层内部并与光热转换材料层紧密接触。

进一步地，所述薄含水层采用超亲水的材料将尿液从所述水传输通道分散到所述薄含水层内部并与光热转换材料层紧密接触。

进一步地，所述隔热层的厚度为5-10cm；所述隔热层的材质包括超吸水纤维纸和海绵中的一种或多种。