一种智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统的制作方法

本发明涉及粪便无害化处理技术领域，特别涉及智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统。

背景技术：

为了防止粪便污水对环境的污染，粪便污水一般被集中后采用物理法进行预处理，即采用机械设备将粪便污水中的固形物和水分离，分离出的固形物可以直接填埋，或者经无害化处理后用作园林绿化有机肥料，分离出来的污水则排入市政污水处理厂进行处理。

目前，粪便污水的预处理主要有以下三种方式。

第一种处理方式是使用粗格栅或者类似的简单设备对粪便污水进行固液分离，然后排入城市市政污水中。这种方法简单，但该处理方式只能将粪便污水中少量的杂物分离出来，且分离出来的杂物上会附着大量的粪便，后续处理仍然存在污染物浓度高，固形物浓度也高的问题。

第二种处理方式是先对粪便污水中的固体杂质进行粉碎处理，然后通过螺旋输送器进行固液分离。由于经过了粉碎，分离出来的杂质经压榨后含水率可以降低，有机物成分也可以减少，可以直接进行填埋处理。但该处理方式需要的设备组成复杂、体积较大，不适合配套小型污水处理设备应用。

第三种处理方式是对粪便污水进行固液分离、除砂、脱水后排入污水处理厂。该处理方式未对粪便污水中的杂质进行粉碎，系统的格栅设备容易发生堵塞，而且整套处理系统结构更为复杂、体积更大、造价高且运行费用昂贵。

目前，飞机、高铁和动车等交通工具普遍采用真空集便技术收集粪便污水。这类粪便污水具有污染物浓度高、固形物浓度高的特点，直接采用小型污水处理设备处理此类污水的处理难度比较大。不仅污水处理效果不理想，难以实现达标排放，而且经常发生污泥堵塞造成设备停机。

申请公开号为cn103526825a(申请号为201310464983.x)的中国发明专利申请《新型吸粪车》，以及申请公开号为cn104829013a(申请号为201510288094.1)的中国发明专利申请《移动式化粪池污物智能化处理系统》，其中公开的方案均采用离心滚筒对吸入的污物进行固液分离，经过该处理过程，固体污物留在离心滚筒，则离心滚筒的后续处理非常麻烦，处理后通常还需要喷淋装置进行喷淋清洗。一方面固体污物的处理过程较为复杂，另一方面不适合在采用真空集便技术的智能环保厕所中使用。

为此,中国发明专利申请公布号cn105174631a公开的一种粪便污水固液分离器，其包括固液分离装置，与固液分离相连接的进料管、出渣装置和抽水装置，以及用于控制固液分离装置、进料管、出渣装置和抽水装置工作的控制装置。固液分离装置包括一箱体、设置在所述箱体内且能够转动的筛网转鼓，筛网转鼓内承载有具有微生物菌群的生物填料，箱体内具有用于收集粪便污水的存液区，该存液区位于筛网转鼓的下方。该粪便污水固液分离器能够有效截留并降解粪便固形物，方便粪便固形物的后续处理，该粪便污水固液分离器适用于小型化设备上。

上述中国发明专利申请公布号cn105174631a公开的一种粪便污水固液分离器，为了防止物料粘附在筛网转鼓上的过滤网网上，所述箱体内还设置有一喷气装置，所述喷气装置位于所述筛网转鼓的上方以方便疏通筛网转鼓上的筛网孔。

为了实现箱体内气体的清洁排放，所述箱体的顶部开设有一出气孔，所述出气孔处设置有一气体滤清器。筛网转鼓上开设有一供检修筛网转鼓和向筛网转鼓内填充生物填料的检修孔，所述检修孔上覆盖设置有一盖板。固液分离装置还包括一用于驱动所述筛网转鼓转动的驱动装置，所述驱动装置包括设置在所述箱体外的驱动电机、连接在所述驱动电机驱动轴上的驱动齿轮、以及连接在所述筛网转鼓一侧的从动齿轮，所述驱动电机驱动轴伸至箱体内，所述驱动齿轮和所述从动齿轮位于所述箱体内且能啮合传动。为了方便将粪便污水分洒在生物填料上，所述进料管的出口端伸至所述筛网转鼓内，所述进料管的出口连接一向上弯曲的弯管，所述弯管出口的上方设置有一挡流板。所述出渣装置包括螺旋出渣器以及与所述螺旋出渣器相连通的收渣槽，所述螺旋出渣器的主体设置在所述箱体外，所述螺旋出渣器的进渣管通至所述筛网转鼓内，所述螺旋出渣器的出渣管通至所述收渣槽内。所述抽水装置包括抽水泵以及与所述抽水泵相连接的抽水管和出水管，所述抽水泵设置在所述箱体外，所述抽水管通至所述存液区内。所述存液区内设置有液位检测装置，所述液位检测装置和所述抽水泵均与所述控制装置相连接，所述控制装置能够根据所述液位检测装置检测的液位数据控制所述抽水泵的启停。所述液位检测装置包括至少两个液位传感器，不同的液位传感器设置在所述存液区不同的高度位置上。

上述中国发明专利申请公布号cn105174631a公开的一种粪便污水固液分离器分离效率低下，不适合粪便量大的智能环保厕所使用，同时上述技术在对粪便污水进行固液分离时，均没有对粪便污水进行杀菌消毒处理，造成污水无法回用，同时也不便于维修。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述粪便无害化处理过程中所使用的固液分离装置所存在的诸多技术问题而提供一种粪便处理量大且能够在分离过程对粪便进行高温杀菌消毒，使得分离的污水经过处理后能够及时回用、便于维修的智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统。

本发明所要解决的技术问题可以通过如下技术方案来实现：

一种智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统，包括：

一与智能环保厕所连接的真空排污系统连接的用于收集智能环保厕所所排出的粪便的收集箱，所述收集箱具有一污物排出口、一排气口、第一污物循环接口和第二污物循环接口；

一干粉收集箱，所述干粉收集箱具有一干粉收集进口和一干粉出料口，所述干粉收集箱的干粉出料口与外部的干粉收集装置连接；

一离心分离干燥器，所述离心分离干燥器上设置有一污物入口、一高温气体入口、一干粉出口和一废液出口，所述离心分离干燥器上的污物入口通过管道、排污阀组、污水泵与所述收集箱上的污物排出口连接；所述干粉出口通过管道与所述干粉收集箱的干粉收集进口连接；

一热交换器，所述热交换器上具有第一介质入口、第一介质出口、第二介质入口、第二介质出口，所述热交换器上的第一介质入口通过管道与所述离心分离干燥器的废液出口连接，所述热交换器上的第二介质入口与所述收集箱的第一污物循环接口连接，所述热交换器上的第二介质出口与所述收集箱的第二污物循环接口连接；

一水汽分离器，所述水汽分离器上具有一污水入口、一气体出口和一污水出口，所述水汽分离器上的污水入口通过管道与所述热交换器上的第一介质出口连接，所述水汽分离器上的污水出口通过排污阀和管道连接水处理装置；

一射流混合器，所述射流混合器上具有一气体入口、气体出口和一空气入口，所述射流混合器上的气体入口通过管道与所述水汽分离器上的气体出口连接，所述射流混合器上的空气入口通过空气控制阀组与一空气过滤器连接；所述空气过滤器上具有一空气入口，所述空气入口通过管道连接一空压机；

一光触媒装置，所述光触媒装置上设有一气体入口和一气体出口，所述所述光触媒装置上的气体入口通过管道与所述射流混合器上的气体出口连接；

一加热装置，所述加热装置具有一高温气体出口和一冷风进口，所述加热装置上的冷风进口通过管道和一风机与所述光触媒装置上的气体出口连接；所述加热装置上的高温气体出口通过管道与所述离心分离干燥器上的高温气体入口连接；以及一模组框架，所述收集箱、干粉收集箱、离心分离干燥器、热交换器、水汽分离器、射流混合器、光触媒装置以及加热装置集成在所述模组框架内。

在本发明的一个优选实施例中，所述排污阀组包括并联的压力控制排污阀和手动排污阀，其中压力控制排污阀受离心分离干燥器内的压力控制。

在本发明的一个优选实施例中，所述空气控制阀组包括并联的电磁阀和手动阀。

在本发明的一个优选实施例中，所述离心分离干燥器包括：

一外壳,所述外壳通过离心机支架支撑,在所述外壳的周面一中间位置设置有一所述高温气体入口，在所述外壳的右侧设置有一出渣腔，在所述出渣腔的腔壁上设置有一所述干粉出口；

一轴设在所述外壳中的离心网筒总成，所述离心网筒总成包括网筒部件与所述网筒部件两端固定连接的左、右转轴，所述左、右转轴分别通过左、右轴承支撑在所述外壳的左、右侧板上，所述左、右转轴为空心转轴；所述网筒部件分为内、中、外网筒，在所述内、中、外网筒的周筒壁上均设置有若干网眼并在所述内、中、外网筒的周筒壁内表面上贴附有生物透气膜，所述内、中、外网筒的筒腔依次连通，所述外网筒的筒腔与所述出渣腔连通；所述左转轴与离心网筒驱动装置驱动连接；

一通过轴承轴设在所述离心网筒总成中的左转轴中的绞龙筒体，所述绞龙筒体的右端插入所述内网筒的筒腔中，所述绞龙筒体的左端伸出所述外壳，在所述绞龙筒体左端的筒壁上开设有一所述污物入口，在所述绞龙筒体右端的筒壁上开设有一所述废液出口，所述污物入口通过所述绞龙筒体内腔与所述废液出口连通；

一转动安装在所述绞龙筒体内腔中的送料绞龙，所述送料绞龙包括一绞龙轴和一螺旋方式固定在所述绞龙轴上的绞龙叶片，所述绞龙轴内设有贯穿所述绞龙轴的轴向内孔，在所述绞龙轴的左端开设有径向通水孔，所述径向通水孔与所述绞龙轴中的轴向内孔连通；

一连接筒体，所述连接筒体的右端与所述绞龙筒体固定连接，左端与一减速机构连接，所述绞龙轴的左端通过轴承支撑在所述连接筒体中并穿过所述连接筒体与所述减速机构的输出轴驱动连接；在所述连接筒体的筒壁上设置有冲洗水进水管，所述冲洗水进水管通过所述连接筒体的筒腔与所述绞龙轴左端的径向通水孔连通；

一与所述减速机构连接的电机，所述电机的输出轴与所述减速机构的输入轴驱动连接；

一与所述绞龙轴右端连接并位于所述内网筒筒腔中的喷淋装置；

一通过轴承安装在所述网筒部件中的右转轴中的出水接头，所述出水接头的左端与所述内网筒的筒腔连通，所述出水接头的右端连接一出水管。

在本发明的一个优选实施例中，所述喷淋装置包括一喷淋管和安装在所述喷淋管左、由两端的喷淋挡板，所述喷淋管的内腔与所述绞龙轴中的轴向内孔连通，在所述喷淋管上间隔设置有若干喷淋嘴。

在本发明的一个优选实施例中，在所述内网筒的周筒壁的右侧设置有第一出渣孔，在所述中网筒的周筒壁左侧设置有第二出渣孔，在所述外网筒的右侧端壁上设置有第三出渣孔；所述内网筒的筒腔通过所述第一出渣孔与所述中网筒的筒腔连通，所述中网筒的筒腔通过所述第二出渣孔与所述外网筒的筒腔连接，所述外网筒的筒腔通过所述第三出渣孔与所述出渣腔连通。

在本发明的一个优选实施例中，在所述外壳的周面上设置有一观察窗。

在本发明的一个优选实施例中，在所述网筒部件的右侧安装有一刮板，所述刮板位于所述出渣腔中，在所述刮板上周向均布有若干刮爪，所述刮爪与所述出渣腔的内表面接触。

由于采用了如上的技术方案，本发明的智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统便于拆装维护，处理量大，且在固液分离时，对污物进行高温杀菌，使得污水能够回用。

附图说明

图1为本发明的智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统的立体示意图。

图2为本发明的智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统的原理示意图。

图3为本发明的离心分离干燥器的立体示意图。

图4为本发明的离心分离干燥器的剖视图。

具体实施方式

参见图1和图2，图中给出的智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统，包括模组框架100、收集箱200、干粉收集箱300、离心分离干燥器400、热交换器500、水汽分离器600、射流混合器700、光触媒装置800、加热装置900、空气过滤器1000以及风机1100。其中，收集箱200、干粉收集箱300、离心分离干燥器400、热交换器500、水汽分离器600、射流混合器700、光触媒装置800、加热装置900、空气过滤器1000以及风机1100集成在模组框架100内，这样便于整体拆卸下来维护。

收集箱200与智能环保厕所连接的真空排污系统连接用以收集智能环保厕所所排出的粪便，该收集箱200还具有一污物排出口210、一排气口220、第一污物循环接口230和第二污物循环接口240。

干粉收集箱300具有一干粉收集进口310和一干粉出料口320，干粉收集箱300的干粉出料口320与外部的干粉收集装置连接。

离心分离干燥器400上设置有污物入口410、高温气体入口420、干粉出口430和废液出口440，离心分离干燥器400上的污物入口410通过管道、排污阀组、污水泵p2与收集箱200上的污物排出口210连接，干粉出口430通过管道与干粉收集箱300的干粉收集进口310连接。排污阀组包括并联的压力控制排污阀450和手动排污阀460，其中压力控制排污阀450受离心分离干燥器400内的压力控制。

热交换器500上具有第一介质入口510、第一介质出口520、第二介质入口530、第二介质出口540，热交换器500上的第一介质入口510通过管道与离心分离干燥器400的废液出口440连接，热交换器500上的第二介质入口530与收集箱的第一污物循环接口230连接，热交换器500上的第二介质出口540与收集箱200的第二污物循环接口240连接。

水汽分离器600上具有一水入口610、一气体出口620和一水出口630，水汽分离器600上的水入口610通过管道与热交换器500上的第一介质出口520连接，水汽分离器600上的水出口610通过排水阀640和管道连接水处理装置(图中未示出)。

射流混合器700上具有一气体入口710、气体出口720和一空气入口730，射流混合器700上的气体入口710通过管道与水汽分离器600上的气体出口620连接，射流混合器700上的空气入口710通过空气控制阀组与一空气过滤器1000连接。空气过滤器1000上具有一空气入口1010，空气入口1010通过管道连接一空压机(图中未示出)。空气控制阀组包括并联的电磁阀740和手动阀750。

光触媒装置800上设有一气体入口810和一气体出口820，光触媒装置800上的气体入口810通过管道与射流混合器700上的气体出口720连接。

加热装置900具有一高温气体出口910和一冷风进口920，加热装置900上的冷风进口920通过管道和一风机1100与光触媒装置800上的气体出口820连接，加热装置900上的高温气体出口910通过管道与离心分离干燥器400上的高温气体入口420连接。

本发明的工作原理如下：

收集箱200内的粪便污水通过污水泵及排污阀组排入离心分离干燥器400内进行固液分离，离心分离干燥器400在离心分离过程中，由高温气体入口220吹入的高温气体例如蒸汽一方面对离心分离干燥器400内的粪便污水进行高温杀菌，另一方面又对离心分离干燥器400内的固体进行烘干，形成干粉排出。离心分离干燥器400分离出的水进入热交换器500中，与由收集箱200送过来的粪便污水进行热交换降温，降温后的送入水汽分离器600中进行水汽分离，分离后的水通过排水阀640排入水处理装置中进一步处理。分离出的气体通过射流混合器700与空气混合后，送入光触媒装置800中进行杀菌，杀菌后的气体通过风机1100送入加热装置900中加热成高温气体，加热的高温气体送入离心分离干燥器内。

本发明的智能环保厕所用的模块化污物分离干燥处理系统处理量大，且在固液分离时，对污物进行高温杀菌，使得污水能够回用。

参见图3和图4，离心分离干燥器400包括一外壳4100,该外壳4100通过离心机支架4110支撑,在外壳4100的周面一中间位置设置有一高温气体入口4120(与图2中的标号420一致)和一观察窗4170，在外壳4100的右侧设置有一出渣腔4130，在出渣腔4130的腔壁上设置有一干粉出口4140(与图2中的标号430一致)。

离心分离干燥器400中的离心网筒总成4200包括网筒部件与网筒部件两端固定连接的左、右转轴4210、4220，左、右转轴4210、4220分别通过左、右轴承4230、4240支撑在外壳4100的左、右侧板4150、4160上，左、右转轴4210、4220为空心转轴。

网筒部件分为内网筒4250、中网筒4260和外网筒4270，在内网筒4250、中网筒4260和外网筒4270的周筒壁上均设置有若干网眼4251、4261、4271并在内网筒4250、中网筒4260和外网筒4270的周筒壁内表面上贴附有生物透气膜4252、4262、4272。

在内网筒4250的周筒壁的右侧设置有出渣孔4253，在中网筒4260的周筒壁左侧设置有出渣孔4263，在外网筒4270的右侧端壁上设置有出渣孔4273；内网筒4250的筒腔通过出渣孔4253与中网筒4260的筒腔连通，中网筒4260的筒腔通过出渣孔4263与外网筒4270的筒腔连接，外网筒4270的筒腔通过出渣孔4273与出渣腔4130连通。左转轴4310与离心网筒驱动装置(图中未示出)驱动连接。

在网筒部件的右侧安装有一刮板4280，刮板4280位于出渣腔4130中并跟随网筒部件转动，在刮板4280上周向均布有若干刮爪4281，刮爪4281与出渣腔4130的内表面接触。

离心分离干燥器400的绞龙筒体4310通过轴承4320轴设在离心网筒总成中的左转轴4210中，该绞龙筒体4310的右端插入内网筒4250的筒腔中，左端伸出外壳4100的左侧板4150，在绞龙筒体4310左端的筒壁上开设有一污物入口4311(与图2中的标号410一致)，在右端的筒壁上开设有一废液出口4312(与图中2中的标号440一致)，污物入口4312通过绞龙筒体4310的内腔与废液出口4312连通。

在绞龙筒体4310中转动安装有一送料绞龙4320，该送料绞龙4320包括一绞龙轴4321和一螺旋方式固定在绞龙轴4321上的绞龙叶片4322，绞龙轴4321内设有轴向贯穿整个绞龙轴4321的轴向内孔4321a，在绞龙轴4321的左端开设有径向通水孔4321b，径向通水孔4321b与绞龙轴4321中的轴向内孔4321a连通。

离心分离干燥器400中的连接筒体4330，连接筒体4330的右端与绞龙筒体4310固定连接，左端与一减速机构4340连接，绞龙轴4310的左端通过轴承4370支撑在连接筒体4330中并穿过连接筒体4330与减速机构4340的输出轴驱动连接；在连接筒体4330的筒壁上设置有冲洗水进水管4331，冲洗水进水管4331通过连接筒体4330的筒腔与绞龙轴4320左端的径向通水孔4321b连通。减速机构4340的输入轴与电机4350的的输出轴驱动连接。

在绞龙轴4310右端连接有一喷淋装置4360，该喷淋装置4360位于内网筒4250的筒腔中，其包括一喷淋管4361和安装在喷淋管4361左、右两端的喷淋挡板4362、4363，喷淋管4361的内腔4361a与绞龙轴4321中的轴向内孔4321a连通，在喷淋管4361上间隔设置有若干喷淋嘴4364。

在网筒部件中的右转轴4220中通过轴承4410安装有一出水接头4420，出水接头4420的左端与内网筒4250的筒腔连通，右端连接一出水管4430。

需要对粪便污水进行分离干燥时，启动电机4350和离心网筒驱动装置，电机4350通过减速机构4340驱动绞龙轴4321转动，绞龙轴4321带动绞龙叶片4322转动，将由废液出口4312送入绞龙筒体4310内的粪便污水向废液出口4312方向推送并由废液出口4312送入网筒部件的内网筒4250中。网筒部件在离心网筒驱动装置驱动下高速转动。高速转动的内网筒4250所产生的离心力将粪便污水中的固体甩向内网筒4250的生物透气膜4252上，使固体与液体第一次脱水，甩在内网筒4250的生物透气膜4252上的固体沿生物透气膜4252流向出渣孔4253，然后通过出渣孔4253流入到中网筒4260的筒腔中。由于中网筒4260也高速转动，所产生的离心力将进入中网筒4260的筒腔中的固体进行第二次脱水，经过第二次脱水后的固体被甩在中网筒4260的生物透气膜4262上的固体沿生物透气膜4262流向出渣孔4263，然后通过出渣孔4263流入到外网筒4270的筒腔中，水则沿着内网筒4250外壁回流至出渣孔4253进入内网筒4250的筒腔中。由于外网筒4270也高速转动，所产生的离心力将进入外网筒4270的筒腔中的固体进行第三次脱水，经过第三次脱水后的固体被甩在外网筒4270的生物透气膜4272上的固体沿生物透气膜4272流向出渣孔4273，然后通过出渣孔4273流入到出渣腔4130中，水则沿着中网筒4260外壁回流至出渣孔4263进入中网筒4260的筒腔中。

出渣腔4130中的干渣通过刮板4280上的刮爪4281刮向干粉出口4140并送出至干粉收集箱300内。

汇聚在内网筒4250筒腔内的污水通过出水接头4420和出水管4430送出至一水处理装置中进行处理。

上述离心网筒在对粪便污水离心分离过程中，高温蒸汽通过外壳4100上的高温气体入口4120进入外壳4100中，并进一步依次通过外网筒4270上的网眼4271透过生物透气膜4272进入外网筒4270内腔中、中网筒4260上的网眼4261透过生物透气膜4262进入中网筒4260内腔中、内网筒4250上的网眼4251透过生物透气膜4252进入内网筒4270内腔中。高温蒸汽具有一定的流速和较高的问题，其一方面可以将粘附在生物透气膜4252、4262、4272吹掉，另一方面可以对离心分离过程中的粪便污水进行高温消毒。

另外，本发明通过设置喷淋装置4360，当粪便污水离心分离过程中，可以通过喷淋装置喷入消毒药水对离心分离过程中的粪便污水进行进一步的消毒除臭处理，同时在需要维修时，可以通过喷淋装置4360喷涂清洗水对离心网筒总成4200、外壳4100的内部进行有效清洗，以方便操作工人维修以及更换部件。