一种基于物联网的水循环生态公厕系统的制作方法

本实用新型属于公厕领域，尤其涉及一种基于物联网的水循环生态公厕系统。

背景技术：

目前的公厕一般都利用市政供水系统进行供水；利用市电系统维持整个公厕用电设备运转；利用市政污水管网处理厕所排水；其公厕设施必须与市政供水、供电、排水系统连通。一些公共厕所用于景区、公园，大都是分散式无污水收集管网，所以产生的废水、废物不便于处理，集中处理的成本比较高，经常出现随意排放造成水体、土壤污染，且产生异味，影响了人类生活环境；冲厕污水如未经妥善处理不仅恶臭难闻，而且招致蝇虫大量滋生；粪便达不到无害化，极易导致肠道传染病及寄生虫病的传播。不仅如此，在我国大多数公厕普遍存在“脏、臭、乱、差、少”的问题，使之成为久治不愈的“顽症”也是投诉最多、涉及地区最广的问题。并且有些地区公厕分散，管理麻烦。

如中国专利申请号为cn201920042377.1的一种可以对雨水进行充分利用的智慧公厕，只对雨水进行收集，并未对其处理。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种基于物联网的水循环生态公厕系统，充分利用自然资源，使缺水、无市电、无市政管网地区能实现公厕的冲水。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种基于物联网的水循环生态公厕系统，包括雨水收集处理系统、公共厕所系统、太阳能供电系统、公厕排水回用系统、以及物联网系统，雨水收集处理系统收集的雨水为公共厕所系统供水，公厕排水回用系统收集处理公共厕所系统排出的水并回用至公共厕所系统，物联网系统分别与雨水收集处理系统、公共厕所系统、太阳能供电系统、以及公厕排水回用系统电连接，太阳能供电系统为雨水收集处理系统、公共厕所系统、公厕排水回用系统、以及物联网系统供电。

优选地，雨水收集处理系统沿水流方向依次包括雨水回收渠、雨水粗滤器、雨水回收池、雨水过滤器、紫外线杀菌器、以及清水储存池，雨水回收渠的下部固定连通有第一管道，第一管道的另一端固定连通在雨水粗滤器的上部，雨水粗滤器的内部设有拦截网，雨水粗滤器的下部固定连通有第二管道，第二管道的另一端固定连通在雨水回收池的上部，雨水回收池内部的一侧设有沉淀区，雨水回收池内部的另一侧底部固定有雨水回收泵，雨水回收泵的出水端固定连通有第三管道，第三管道的出水端固定连通在雨水过滤器顶部的一侧，雨水过滤器顶部的另一侧固定连通有第四管道，第四管道的出水端延伸至清水储存池内部的上方，紫外线杀菌器设置在第四管道上。

优选地，公共厕所系统包括公共厕所本体、洗手盆、小便器、蹲/坐便器、第一排污管、第二排污管、第三排污管、第四排污管、污水总排管、以及化粪池，公共厕所本体的内部分为控制区、洗手区、小便区、以及大/小便区，洗手盆设置在洗手区内底部，清水存储池设置在洗手区内部的上方，用于洗手盆及公共厕所本体内清洁用水，小便器设置在小便区内底部，蹲/坐便器设置在大/小便区内底部，第一排污管的进水端连通设置在洗手盆的排污口处，第二排污管的进水端连通设置在公共厕所本体的清洁排污口处，第三排污管的进水端连通设置在小便器的排污口处，第四排污管连通设置在蹲/坐便器的排污口处，第一排污管、第二排污管、第三排污管、以及第四排污管的出水端均固定连通在污水总排管上，污水总排管的出口延伸至化粪池内。

优选地，太阳能供电系统包括设置在公共厕所本体顶部是薄膜太阳能板、设置在控制区内的蓄电池、逆变器、以及太阳能控制器，薄膜太阳能板通太阳能控制器与蓄电池电连接，蓄电池与逆变器电连接。

优选地，物联网系统包括plc控制箱、云服务器、以及用户终端，plc控制箱设置在控制区的内部，逆变器与plc控制箱电连接，云服务器与plc控制箱通讯连接，用户终端与云服务器通讯连接，plc控制箱分别与雨水收集处理系统的电器、公共厕所系统的电器、以及公厕排水回用系统的电器电连接。

优选地，雨水过滤器的内部自上而下依次填充有陶粒、石英石、以及活性炭，plc控制箱的内部设有用于控制雨水过滤器反冲洗的自动冲洗控制器。

优选地，化粪池分为三格，每格之间通过污水导流管连通，化粪池埋设于地下。

优选地，公厕排水回用系统沿水流方向依次包括调节池、厌氧池、接触氧化池、沉淀池、第一集水池、土壤处理池、第二集水池、以及中水水箱，调节池、厌氧池、接触氧化池、沉淀池、第一集水池、土壤处理池、以及第二集水池均埋设于地下，调节池与化粪池连通，调节池的进水处设置有格栅池，调节池内底部设有第一提升泵，第一提升泵的出水端固定连通有第一提升管，第一提升管的出水端延伸至厌氧池内且位于厌氧池的上部，厌氧池内填充有弹性填料，接触氧化池内填充有组合填料，沉淀池内填充有斜板填料，第一集水池内底部设置有第二提升泵，第二提升泵的出水端固定连通有第二提升管，第二提升管的出水端延伸至土壤处理池内部的上方，土壤处理池内部填充有碎石，碎石的内部具有至少两层以上的土壤层，每2-3层土壤层之间均布设有通气管道，中水水箱设置在大/小便区内部的上方，小便器和蹲/坐便器均通过中水水管与中水水箱连通，第二集水池内底部设置有第三提升泵，第三提升泵的出水端固定连通有第三提升管，第三提升管的其中一个出水端延伸至中水水箱内部的上方，其余出水端位于地上。

优选地，公厕排水回用系统还包括鼓风机、曝气管、曝气器、以及送气管道，曝气器位于接触氧化池内部的下方，曝气管的出气端与曝气器连通，曝气管的进气端与鼓风机的出气端连通，送气管道的进气端与鼓风机的出气端连通，送气管道的出气端与通气管道连通。

优选地，公厕排水回用系统还包括污泥回流管、污泥回流泵、污泥浓缩池、污泥螺杆泵、以及板框压滤机，污泥回流管的一端设置在沉淀池的下方，污泥回流管的另一端位于调节池内，污泥回流泵设置在污泥回流管上，污泥浓缩池与沉淀池连通，污泥浓缩池内的部分污泥通过污泥螺杆泵输送至板框压滤机，污泥浓缩池的上清液和板框压滤机的滤液均通过回流管道回流至调节池内。

本实用新型的有益效果为：

1、充分利用自然资源，使缺水、无市电、无市政管网地区能实现公厕的冲水。

2、能够减少厕所排污，减少环境污染，减少厕所用水，美化周边环境。

3、可实现利用清洁能源供电，雨水和回用水冲洗，远程监控操作，具有极其重要的生态环保效益、经济效益和社会效益。

4、污泥在污泥回流泵的作用下通过污泥回流管回流至调节池，具有稀释水质，减轻污水系统负荷、污泥减量化的功能。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图。

图2是本实用新型雨水收集处理系统的主视结构示意图。

图3是本实用新型公共厕所系统的主视结构示意图(化粪池除外)。

图4是本实用新型公厕排水回用系统的部分主视结构示意图。

图5是本实用新型的控制框图。

图6是本实用新型的污泥浓缩池、污泥螺杆泵和板框压滤机的主视结构示意图。

附图中的标记为：1-雨水收集处理系统，11-雨水回收渠，12-雨水粗滤器，13-雨水回收池，14-雨水过滤器，15-紫外线杀菌器，16-清水储存池，17-第一管道，18-拦截网，19-第二管道，110-沉淀区，111-雨水回收泵，112-第三管道，113-第四管道，2-公共厕所系统，21-公共厕所本体，22-洗手盆，23-小便器，24-蹲/坐便器，25-第一排污管，26-第二排污管，27-第三排污管，28-第四排污管，29-污水总排管，210-化粪池，211-污水导流管，3-太阳能供电系统，31-薄膜太阳能板，32-蓄电池，33-逆变器，34-太阳能控制器，4-物联网系统，41-plc控制箱，42-云服务器，43-用户终端，5-公厕排水回用系统，51-调节池，52-厌氧池，53-接触氧化池，54-沉淀池，55-第一集水池，56-土壤处理池，57-第二集水池，58-中水水箱，59-格栅池，510-第一提升泵，511-第一提升管，512-弹性填料，513-组合填料，514-斜板填料，515-第二提升泵，516-第二提升管，517-碎石，518-土壤层，519-通气管道，520-中水水管，521-第三提升泵，522-第三提升管，523-鼓风机，524-曝气管，525-曝气器，526-送气管道，527-污泥回流管，528-污泥回流泵，529-污泥浓缩池，530-污泥螺杆泵，531-板框压滤机。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图6所示，本实施例中提供的一种基于物联网的水循环生态公厕系统，包括雨水收集处理系统1、公共厕所系统2、太阳能供电系统3、公厕排水回用系统5、以及物联网系统4，雨水收集处理系统1收集的雨水为公共厕所系统2供水，公厕排水回用系统5收集处理公共厕所系统2排出的水并回用至公共厕所系统2，物联网系统4分别与雨水收集处理系统1、公共厕所系统2、太阳能供电系统3、以及公厕排水回用系统5电连接，太阳能供电系统3为雨水收集处理系统1、公共厕所系统2、公厕排水回用系统5、以及物联网系统4供电。通过雨水收集处理系统1收集公共厕所本体21附近雨水，给公共厕所系统2提供水源；公共厕所系统2排水通过化粪池210、公厕排水回用系统5处理后收集于中水水箱58，用于小便器23、蹲/坐便器24冲洗和绿化使用；物联网系统4通过监控雨水收集处理系统1、公共厕所系统2、太阳能供电系统3、以及公厕排水回用系统5运行状态，可远程监控、操作整个物联网水循环型生态公厕系统。本实用新型能够减少厕所排污，减少环境污染，减少厕所用水，美化周边环境的效果。可实现利用清洁能源供电，雨水和回用水冲洗，远程监控操作，具有极其重要的生态环保效益、经济效益和社会效益。能够解决旅游景区、缺水地区、城市无排水管网地区的公厕问题，充分利用自然资源，使缺水、无市电、无市政管网地区能实现公厕的冲水。

进一步的，雨水收集处理系统1沿水流方向依次包括雨水回收渠2、雨水粗滤器12、雨水回收池13、雨水过滤器14、紫外线杀菌器15、以及清水储存池16，雨水回收渠2的下部固定连通有第一管道17，第一管道17的右端固定连通在雨水粗滤器12的上部，雨水粗滤器12的内部设有拦截网18，随雨水一起的塑料袋、树叶等大颗粒杂质被拦截网18拦截。雨水粗滤器12的下部固定连通有第二管道19，第二管道19的右端固定连通在雨水回收池13的上部，当雨水回收池13内高水位时，关闭进水，不进行雨水回收。雨水回收池13内部的左侧设有沉淀区110，含泥沙雨水经过沉淀泥沙后进入雨水回收池13内部右侧的蓄水区，雨水回收池13内部的右侧底部固定有雨水回收泵111，当清水储存池16内低水位时启动。雨水回收泵111的出水端固定连通有第三管道112，第三管道112的出水端固定连通在雨水过滤器14顶部的左侧，雨水过滤器14顶部的右侧固定连通有第四管道113，第四管道113的出水端延伸至清水储存池16内部的上方，紫外线杀菌器15设置在第四管道113上，抽水经过雨水过滤器14过滤、紫外线杀菌器15杀菌后进入清水储存池16。雨水过滤器14的内部自上而下依次填充有陶粒、石英石、以及活性炭，plc控制箱41的内部设有用于控制雨水过滤器14反冲洗的自动冲洗控制器，雨水过滤器14每次过滤后启动自动反洗功能进行反洗。紫外线杀菌处理与雨水过滤处理同步运行。清水储存池16内的水用于洗手盆22及厕所内清洁用水。汇集的雨水通过粗滤、沉淀泥沙、过滤杀菌后，去除水中泥沙悬浮物，及病原体。

进一步的，公共厕所系统2包括公共厕所本体21、洗手盆22、小便器23、蹲/坐便器24、第一排污管25、第二排污管26、第三排污管27、第四排污管28、污水总排管29、以及化粪池210，公共厕所本体21的内部从左至右分为控制区、洗手区、小便区、以及大/小便区，洗手盆22设置在洗手区内底部，清水存储池设置在洗手区内部的上方，用于洗手盆22及公共厕所本体21内清洁用水，小便器23设置在小便区内底部，蹲/坐便器24设置在大/小便区内底部，第一排污管25的进水端连通设置在洗手盆22的排污口处，第二排污管26的进水端连通设置在公共厕所本体21的清洁排污口处，第三排污管27的进水端连通设置在小便器23的排污口处，第四排污管28连通设置在蹲/坐便器24的排污口处，第一排污管25、第二排污管26、第三排污管27、以及第四排污管28的出水端均固定连通在污水总排管29上，污水总排管29的出口延伸至化粪池210内。化粪池210分为三格，每格之间通过污水导流管211连通，污水导流管211具有拦截悬浮物，和使污水与污泥充分接触的功能，有利于粪便分解，化粪池210埋设于地下。公共厕所系统2排水依次经过第一排污管25、第二排污管26、第三排污管27、以及第四排污管28后经过污水总排管29收集后自流进入化粪池210。

进一步的，太阳能供电系统3包括设置在公共厕所本体21顶部是薄膜太阳能板31、设置在控制区内的蓄电池32、逆变器33、以及太阳能控制器34，薄膜太阳能板31通太阳能控制器34与蓄电池32电连接，蓄电池32与逆变器33电连接。薄膜太阳能板31即可透光又不影响白天室内照明，发电后通过太阳能控制器34至蓄电池32内蓄积电能，通过逆变器33变为交流电，供整个系统用电；太阳能供电系统3可连接市网供电，为阴雨天气提供电能。

进一步的，物联网系统4包括plc控制箱41、云服务器42、以及用户终端43，plc控制箱41设置在控制区的内部，逆变器33与plc控制箱41电连接，云服务器42与plc控制箱41通讯连接，用户终端43与云服务器42通讯连接，plc控制箱41分别与雨水收集处理系统1的电器、公共厕所系统2的电器、以及公厕排水回用系统5的电器电连接。可通过用户终端43远程进行远程监控和操作，可实现远程监控设备、操作设备、查看设备运行状态、设备故障报警等功能。

进一步的，公厕排水回用系统5沿水流方向依次包括调节池51、厌氧池52、接触氧化池53、沉淀池54、第一集水池55、土壤处理池56、第二集水池57、以及中水水箱58，化粪池210、调节池51、厌氧池52、接触氧化池53、沉淀池54、第一集水池55、土壤处理池56、以及第二集水池57均埋设于地下，不影响景观，又保证冬季处理效果。调节池51与化粪池210连通，调节池51的进水处设置有格栅池59，调节池51内底部设有第一提升泵510，第一提升泵510的出水端固定连通有第一提升管511，第一提升管511的出水端延伸至厌氧池52内且位于厌氧池52的上部，厌氧池52内填充有弹性填料512，接触氧化池53内填充有组合填料513，沉淀池54内填充有斜板填料514，第一集水池55内底部设置有第二提升泵515，第二提升泵515的出水端固定连通有第二提升管516，第二提升管516的出水端延伸至土壤处理池56内部的上方，土壤处理池56内部填充有碎石517，碎石517的内部具有8层土壤层518，土壤层518为人工土壤，每3层土壤层518之间均布设有通气管道519，具体的，碎石517填充在位于土壤处理池56下部的支撑上，支撑的下方为集水槽，土壤处理池56处理后的水由集水槽收集，中水水箱58设置在大/小便区内部的上方，小便器23和蹲/坐便器24均通过中水水管520与中水水箱58连通，第二集水池57内底部设置有第三提升泵521，第三提升泵521的出水端固定连通有第三提升管522，第三提升管522的其中一个出水端延伸至中水水箱58内部的上方，其余出水端位于地上，用于水外排或外接绿化喷洒设备。化粪池210出水进入调节池51，格栅池59内含细格栅，用于拦截颗粒物质，避免后续泵、管道等堵塞。调节池51内含第一提升泵510，通过水位控制器感应，由plc控制箱41控制，当调节池51在高水位时启动第一提升泵510抽水至厌氧池52，反之停止。厌氧池52内安装弹性填料512，弹性填料512上接种厌氧微生物，当污水流经填料层时，有机物由填料层上厌氧微生物分解。厌氧池52出水进入接触氧化池53，接触氧化池53内安装组合填料513，组合填料513上接种好氧微生物，当污水流经填料层时，有机物由填料层上好氧微生物分解，氨氮在有氧状态下通过微生物还原为硝态氮。接触氧化池53出水进入沉淀池54，沉淀池54出水进入中间水池，中间水池内设第二提升泵515，由第二提升泵515给土壤处理池56提供动力。通过水位控制器感应，由plc控制箱41控制，当在中间水池在高水位时第二提升泵515启动，反之停止。土壤处理池56由多层土壤层518和多层碎石517组成，在土壤处理池56内通过不断的好氧厌氧反应，有机物、氮、磷被土壤分解、氧化、吸收，出水进入第二集水池57。第二集水池57内设第三提升泵521，通过水位控制器感应，由plc控制箱41控制，当第二集水池57在高水位、中水水箱58在低水位时第三提升泵521启动，反之停止。且当第二集水池57和中水水箱58都在高水位时第三提升泵521启动，抽取水质外排或绿化，第三提升管522上用于外排或绿化的出水端处均设有阀门，在外排水或绿化时对应的阀门开启，否则关闭。

进一步的，公厕排水回用系统5还包括鼓风机523、曝气管524、曝气器525、以及送气管道526，曝气器525位于接触氧化池53内部的下方，曝气管524的出气端与曝气器525连通，曝气管524的进气端与鼓风机523的出气端连通，送气管道526的进气端与鼓风机523的出气端连通，送气管道526的出气端与通气管道519连通。接触氧化池53由鼓风机523、曝气管524、以及曝气器525进行曝气提供溶解氧，有利于分解污水中的有机质。通过鼓风机523供风，并由送气管道526送入通气管道519为土壤处理池56提供充足溶解氧。

进一步的，公厕排水回用系统5还包括污泥回流管527、污泥回流泵528、污泥浓缩池529、污泥螺杆泵530、以及板框压滤机，污泥回流管527的一端设置在沉淀池54的下方，污泥回流管527的另一端位于调节池51内，污泥回流泵528设置在污泥回流管527上，污泥浓缩池529与沉淀池54连通，污泥浓缩池529内的部分污泥通过污泥螺杆泵530输送至板框压滤机，污泥浓缩池529的上清液和板框压滤机的滤液均通过回流管道回流至调节池51内。一部分污泥在污泥回流泵528的作用下通过污泥回流管527回流至调节池51，具有稀释水质，减轻污水系统负荷的功能；污泥通过调节池51内第一提升泵510进入厌氧池52内分解，具有污泥减量化的功能。另一部分污泥进入污泥浓缩池529内经过浓缩后，通过污泥螺杆泵530提升至板框压滤机531进行压滤处理，处理得到的干泥外运。

本实用新型的生态公厕系统，突破了传统厕所对自来水的依赖性和其他类型的生态厕所异地无害化处理的局限性；克服了目前应用较广泛的生态无水收集型厕所的运输、收集、包装材料的二次污染的潜在缺陷；提高了粪便的原位处理效率和无害化处理程度；充分利用了雨水、太阳能、土壤等自然资源，强化其应用功能，并加入了物联网管理系统；拓展了生态厕所的理念和应用领域(如旅游景区、严重缺水区域、驿站厕所、市政公园无排水管网区域等)；充分利用了排泄物中丰富的微生物资源，强化其功能消化效果；强调因地制宜的重要性，减少不可再生能源的使用，用新型再生能源替代，真正做到人、建筑、环境自然三者的良好融合。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。