如厕粪便的排输方法与装置

技术领域

本发明涉及如厕粪便的排输方法与装置，特别是对于没有完善的下水排水系统的农村、小镇、偏远的旅游区等低人口密度地区，应用压力空气顺利排输如厕粪便，并能阻断臭气，实现低成本的户内阻臭节水用厕，浓稠粪物还田，属于给排水、民生和环境领域。

背景技术

清洁型厕所的使用是人类减少疾病传染、提高健康水平和生活质量的重要保障。随着城市完善的高性能水冲便器与下水排输及污水处理系统的普及，如厕及粪污处理均已满足了居民厕所清洁生活的要求。但在农村、小镇、偏远的旅游区等低人口密度地区，由于下水排输与污水处理系统设施投资及运行成本太高，很难实施，致使大部分地区仍是旱厕为主，清洁卫生及居民便利的用厕得不到保障。因此，在没有完善下水排输网络的区域如厕条件的改善及粪污无害处理就成为提升这些地区居民卫生条件及生活质量的重要课题。纵观这些低人口密度地区的厕所与粪污处理体系主要存在的问题及难题在于：旱厕不仅清洁卫生得不到保障，而且无法实现户内用厕，户外如厕给居民特别是寒冷天、夜间及老人用厕带来极大的困难；水冲厕所虽然可以实现户内用厕和清洁如厕，解决用厕困难，但传统的水冲厕所用水量大，因为难以建设完善的下水排输和处理系统，只能采用地窖储粪方式。而地窖储粪罐不可能很大，使用中很快满罐，需要频繁地抽吸排污，导致处理成本高企；且大量的粪水既不能做有机肥料使用，又无法无害化消纳，必然造成二次污染。因此，彻底解决上述低人口密度地区的厕所问题必须同时解决厕所节水粪便排输、臭气阻断和粪污处理消纳三方面的问题。这三方面问题归结于不用水或极少水的粪便排输和高效的阻臭这两个技术问题，及设备不易故障维修简单且价格适中的运营投资要求。

迄今为止，业界从粪便排输方式、储水箱结构、冲水方式、接便盆转动、接便盆机械清刷、粪便排输管路、臭气阻断等多方面开发了多种低用水量的节水型座便器，使得冲厕用水有明显的降低。如真空抽吸式、小体积储水箱、两次冲水与喷射冲水、接便器翻转、接便器机械清刷、变径粪便排输管路、活塞式推便机构、弹簧阻臭阀门等。

但真空抽吸式座便器的机构复杂，容易故障，维修难度大，且噪音也大，难以作为居民户用的便器使用；其他便器一次大便冲厕需要3～5升水，这样的冲水量对于无管网排水系统的地窖储粪罐体系显然是水量太大，不能使用。因此，地窖储粪罐方式的厕所系统要求冲便用水在0.5升以下或不用水。在农村等低人口密度地区的水冲厕所系统只有满足不用水或极少水的顺利排输粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓稠粪物还田才能被农村接受，实现普及。

可见，现有的各种厕所便器都不能满足农村等低人口密度地区的室内用厕要求，开发能够同时满足不用水或极少水的顺利排输粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓稠粪物还田的新型厕所便器系统就成为彻底解决农村厕所问题的关键所在。本发明从粪便排输及阻臭关键技术着手，提供压力空气排输粪便，液封臭气阻断高效简单的节水阻臭型如厕粪便排输方法与装置。

发明内容

本发明的目的在于提供能够同时满足不用水或极少水顺利排输如厕粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓稠粪物还田的节水阻臭型如厕粪便排输方法与装置。通过向接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管上设置下水连接管开闭阀门并向下水连接管内充入压力空气推动如厕粪便向储粪罐移动实现不用水或极少水的排输粪便，或通过采用移动式压力空气充气封头从接便器粪便出口向下水连接管内充入压力空气推动粪便向储粪罐移动实现不用水或极少水的排输粪便；通过下水连接管的管道上设置向下弯曲能够形成水封的水封管段既能阻断储粪罐中的臭气向厕所空间的扩散，又能实现粪便的顺畅移动；通过下水连接管的水封管段与前置向下弯曲管段连接的圆滑过渡管段垂直方向最高点与所述水封管段之间位置设置与大气相通的大气连通管实现气体的分离排出，既保证了水封管段充满粪水混合物形成水封，又能保证粪水混合物在水封管段的顺畅移动排输。本发明方法的装置结构简单、不易故障、易于维修、高效阻臭、设备投资费用低。

本发明采用如下方案实现：

如厕粪便的排输方法，其特征在于促进如则产生的粪便向储粪罐的排输流动是通过向接便盆底部所连接的下水连接管内充入压力空气推动粪便流向储粪罐实现的。

实现所述如厕粪便的排输方法的装置，其特征在于所述装置至少包括接便盆、储粪罐、接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管、下水连接管开闭阀门、压力空气发生器、及压力空气输送管；接便盆上部具有接便盆接便口，底部具有接便盆粪便出口；储粪罐上部设置有储粪罐粪便入口和粪便抽出口；下水连接管入口端与接便盆粪便出口侧相连接，下水连接管出口端与储粪罐粪便入口相连接。

实现所述如厕粪便的排输方法的装置，其特征在于所述装置至少包括接便盆、储粪罐、接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管、压力空气发生器、压力空气输送管、压力空气充气封头、及压力空气封头加压杆；接便盆上部具有接便口，底部具有粪便出口；下水连接管入口端与接便盆粪便出口侧相连接，下水连接管出口端与储粪罐粪便入口相连接；储粪罐上部设置有储粪罐粪便入口和粪便抽出口；压力空气充气封头在使用时从接便盆的接便口向下与粪便出口紧密接触，并由压力空气充气封头加压杆施加向下的压力。

所述装置，其特征是在所述下水连接管控制阀门的下游侧且下水连接管的上部设置与大气相通的下水连接管放散管，在该下水连接管放散管上设置放散阀门。

所述装置，其特征在于所述接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管的管道上设置了向下弯曲能够形成水封的水封管段。

所述装置，其特征在于所述接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管的管道上设置了向下弯曲能够形成水封的水封管段，在所述水封管段的入口侧设置有向下弯曲的前置弯曲管段，该前置弯曲管段出口与水封管段入口相连接且圆滑过渡，在该圆滑过渡的管段垂直方向最高点与所述水封管段之间位置设置与大气相通的大气连通管。

所述装置，其特征是在所述前置弯曲管段进口至出口的管段采用柔软管，该前置弯曲管段设置在靠近接便器粪便出口的管段。

所述装置，其特征在于包括所述压力空气输送管、下水连接管放散管和大气连通管在内的用于流通气体的气路连接管与下水连接管的连接均采用气路连接管向上倾斜，与水平面的夹角大于0°。

应用所述装置的方法，其特征是如厕结束后关闭下水连接管开闭阀门及放散管上的放散阀门，开启压力空气发生器向下水连接管充气；充气结束后，关停压力空气发生器，开启放散阀门。

应用所述装置的方法，其特征是如厕结束后，将压力空气充气封头从接便盆上部的接便口放置到接便盆粪便出口上部，并由压力空气充气封头加压杆对压力空气充气封头施加向下的压力，使其与接便盆粪便出口紧密接触形成密封，开启压力空气发生器，通过压力空气输送管和压力空气充气封头向下水连接管内充入压力空气；充气结束后，关停压力空气发生器，撤去压力空气充气封头。

具体说明如下：

在农村等人口密度低的地区，因为不能建设完善的下水排输和处理设施，只能采用地窖式储粪方式(储粪罐)，并采用抽吸车运输排污或掏粪瓢掏粪方式，而在户内用厕却是居民追求的目标。所以，必须是不用水或极少水就能排输粪便，且确切高效地阻断从储粪罐向上的臭气窜味，而这一直是障碍农村户内厕所应用的技术难题。本发明通过向接便盆底部所连接管道内充入压力空气推动粪便流向储粪罐实现促进如厕产生的粪便向储粪罐的排输流动，实现了不用水或极少水的粪便排输，为户内用厕奠定了基础。并且本发明在接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管的管道上设置了向下弯曲能够形成水封的水封管段，在水封管段的入口侧设置有向下弯曲的前置弯曲管段，前置弯曲管段出口与水封管段入口相连接且圆滑过渡，在该圆滑过渡的管段垂直方向最高点与所述水封管段之间位置设置与大气相通的大气连通管。利用水封有效地阻断了储粪罐中的臭气经由下水连接管向厕所空间的上升扩散通路，实现了阻臭，保证了室内清洁卫生和舒适；大气连通管既保证了充气不会排空水封管段而失去水封功能，又不影响充气对粪水的排输，很好地解决了水封与充气之间可能发生的相互功能障碍，实现了两者有效的自调节。在接便器底部设置下水连接管开闭阀门关闭状态时，使得既能向下水连接管内充入压力空气排输粪便，保障了气体压力的传输趋向，同时又能在开闭阀门打开状态时实现如厕粪便的下落进管。下水连接管开闭阀门优选球阀，既能保证密封，又能清理可能形成的粪便粘结，保证开闭阀门的密封性能和操作的顺畅。

本发明的如厕粪便排输方法还可以是采用压力空气充气封头，在使用时从接便盆的接便口向下放置在粪便出口上方，并由压力空气封头加压杆施加向下的压力使压力空气充气封头与接便盆粪便出口紧密接触以形成良好的密封，由此向下水连接管内充入压力空气，实现如厕粪便向储粪罐的排输。压力空气充气封头的下部采用如橡胶等的软质材料，以使其与接便盆形成很好的密封。向压力空气充气封头加压杆施加的压力可以是人力施加，也可以是通过机械工具施加。

向下水连接管内冲入的压力空气只要能满足推动粪便在管内进行移动即可，由于移动速度没有特别的要求，所以既不需要高的空气压力，也不需要大的空气流量，根据实际需要选定和控制即可；压力空气发生器可以是压缩空气管网，或压缩空气储气瓶或带有储气罐的空气压缩机，也可以是能够产生压力空气的气泵。

下水连接管控制阀门的下游侧且下水连接管的上部设置与大气相通的下水连接管放散管，在该下水连接管放散管上设置放散阀门，由此既可在充气时关闭放散阀门保证下水连接管内压力的形成，又能在不使用厕所的时候开启放散阀门，放散下水连接管内可能存在的臭气，保障在用厕时厕所空间的清洁卫生。

在前置弯曲管段进口至出口的管段采用柔性管，既能够使可能粘在管壁的粪便产生局部的变形，又能在需要时对其管段进行振动，使其脱落和冲刷排出，还能便于后期更换和加工。所述柔性管是指能够在轴向上不使用机械工具即可实现弯曲，并且解除外力后又能够恢复到原来形状的可弹性变形的管。

包括所述压力空气输送管、下水连接管放散管和大气连通管在内的用于流通气体的气路连接管与下水连接管的连接均采用气路连接管向上倾斜，与水平面的夹角大于0°的技术方案可有效地避免粪便对气路连接管的堵塞。

所述储粪罐可以是如同农村与厕一样将粪便储存一段时间，粪便满了后抽出的储罐，也可以是作为缓冲罐使用的罐体，还可以是如同净化槽一样进行一定程度生物处理的净化槽，还可以是汇集一定范围污水的汇集管。所述厕所空间系指人在用厕时所在的空间。

在实际工程中，下水连接管可以采用硬质管也可是柔性管。

本发明的有益效果是提供了能够同时满足不用水或极少水顺利排输如厕粪便、良好的臭气阻断、低频次抽粪及浓稠粪便还田的节水阻臭型如厕粪便排输方法与装置。通过向接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管内充入压力空气推动粪便向储粪罐移动实现不用水或极少水的排输如厕粪便；通过下水连接管的管道上设置向下弯曲能够形成水封的水封管段既能实现阻断储粪罐中的臭气向厕所空间的扩散，又能实现粪便的顺畅移动；通过下水连接管的水封管段与前置向下弯曲管段连接的圆滑过渡管段垂直方向最高点与所述水封管段之间位置设置与大气相通的大气连通管实现气体的分离排出，既保证了水封段的充满粪水混合物形成水封，又能保证粪水混合物在水封管段的顺畅移动排输。本发明方法的装置结构简单、不易故障、易于维修、高效阻臭、设备投资费用低。

附图说明

图1：如厕粪便的固定式压力气体排输系统示意图；

图2：如厕粪便的移动式压力气体排输系统示意图；

图3：压力空气连接管及放散管与下水连接管的连接方式示意图；

图4：大气连通管与下水连接管的连接方式示意图；

其中：1-接便盆，2-接便盆接便口，3-接便盆粪便出口，4-下水连接管开闭阀门，5-下水连接管，6-压力空气发生器，7-压力空气输送管，8-放散管，9-放散管放散阀门，10-前置向下弯曲管段，11-大气连通管，12-下水连接管水封管段，13-储粪罐，14-储粪罐粪便入口，15-储粪罐抽粪口，16-压力空气充气封头，17-压力空气充气封头加压杆，18-压力空气连接管，19-前置弯曲管段出口与水封管段入口相连接的圆滑过渡管段垂直方向最高点。

具体实施方式

实施例1

本实施例是接便盆粪便出口设置开闭阀门，在下水连接管上充入压力空气进行粪便排输的如厕粪便的固定式压力气体排输系统应用例，如图1所示。如厕粪便由接便盆1的接便盆接便口2进入接便盆并从接便盆粪便出口3通过与其底部相连接的下水连接管开闭阀门(处于接通的开启状态)4进入下水连接管5内。如厕结束后，关闭下水连接管开闭阀门4，并关闭放散管放散阀门9，开启压力空气发生器6通过压力空气输送管7和压力空气连接管18向下水连接管5内充入压力空气，推动其中的粪便向储粪罐13移动。当粪便移动越过向下弯曲的前置向下弯曲管段10，到达其与水封管段12的连接圆滑过渡管段垂直方向最高点19后继续向前移动通过水封管段，从储粪罐13的储粪罐粪便入口14送入储粪罐。在粪便输送过程中，当充入的空气到达最高点19后，空气从其最高点后设置的大气连通管11排出，空气不进入水封管段，保证了水封管段内充满粪便液体混合物形成水封，阻止储粪罐内的臭气沿下水连接管向厕所空间的扩散。粪便排输完毕后，关停压力空气发生器，打开放散管放散阀门，使其与大气相通，放散下水管中可能存在的臭气，完成一个厕所使用和粪便排输周期，并为下次用厕做好准备。

厕所系统使用一段时间，储粪罐内粪便达到一定储量后，用抽粪泵从储粪罐抽粪口15将其抽吸排出，通过运粪车运输到田地做肥料使用。

压力空气输送管、下水连接管放散管与下水连接管的连接均采用气路连接管向上倾斜，与水平面的夹角大于0°如图3所示，大气连通管与下水连接管的连接也同样向上倾斜，与水平面的夹角大于0°，且由于下水连接管向下角度小，所以大气连通管与水平面的夹角就更大，如图4所示，由此可有效地避免粪便对气路连接管的堵塞。前置向下弯曲管段10采用柔软管，并设置在靠近接便器粪便出口的管段。

通过向接便盆底部与储粪罐相连接的下水连接管上设置的下水连接管开闭阀门并向下水连接管内充入压力空气推动粪便向储粪罐移动实现不用水或极少水的排输粪便；通过下水连接管的管道上设置向下弯曲能够形成水封的水封管段既能实现阻断储粪罐中的臭气向厕所空间的扩散，又能实现粪便的顺畅移动；通过下水连接管的水封管段与前置向下弯曲管段连接过渡管段的垂直方向最高点后设置的大气连通管实现气体的分离排出，既保证了水封管段充满粪水混合物形成水封，又能保证粪水混合物在水封管段的顺畅移动排输，到达储粪罐，还不会堵塞大气连通管，很好地保证了粪便的压力空气排输、下水连接管内有效确切的阻臭及粪便的顺畅排输自调节的系统功能发挥，为形成浓稠粪水混合物少频次抽吸、农田利用和粪便的无害消纳创造了条件，实现在户内清洁便利的如厕，为真正实现无完备下水管路及污水处理系统地域居民的清洁便利用厕生活提供条件。

实施例2

本实施例是接便盆粪便出口直接与下水连接管连接，采用移动式压力空气充气封头从接便盆粪便出口向下水连接管内充入压力空气进行粪便排输的如厕粪便移动式压力气体排输系统应用例，如图2所示。如厕粪便由接便盆1的接便盆接便口2进入接便盆并从接便盆粪便出口3进入下水连接管5内。如厕结束后，将压力空气充气封头16从接便盆上部的接便盆接便口2放置到接便盆粪便出口3上部，通过压力空气充气封头加压杆17对压力空气充气封头16施加向下的压力，使其与接便盆粪便出口3紧密接触形成良好的密封；开启压力空气发生器6通过压力空气输送管7和压力空气充气封头16向下水连接管5内充入压力空气，推动其中的粪便向储粪罐13移动。当粪便移动越过向下弯曲的前置向下弯曲管段10，到达其与水封管段12入口相连接圆滑过渡管段垂直方向最高点19后继续向前移动通过水封管段，从储粪罐13的储粪罐粪便入口14送入储粪罐。在粪便输送过程中，当充入的空气到达前置弯曲管段出口与水封管段入口相连接圆滑过渡管段垂直方向最高点19后，空气从其最高点后设置的大气连通管11排出，保证了水封段内充满粪便液体混合物形成水封，阻止储粪罐内的臭气沿下水连接管向厕所空间的扩散。粪便排输完毕后，关停压力空气发生器，解除对压力空气充气封头16的压力，并将其从接便盆移出，完成一个厕所使用和粪便排输周期，并为下次用厕做好准备。

厕所系统使用一段时间，储粪罐内粪便达到一定储量后，用抽粪泵从储粪罐抽粪口15将其抽吸排出，通过运粪车运输到田地做肥料使用。

前置向下弯曲管段10采用柔软管，并设置在靠近接便器粪便出口的管段。压力空气封头的下部采用橡胶材料，与接便盆形成很好的密封，保证向下水连接管的充气动力。

通过采用移动式压力空气充气封头从接便器粪便出口向下水连接管内充入压力空气推动粪便向储粪罐移动实现不用水或极少水的排输粪便；通过下水连接管的管道上设置向下弯曲能够形成水封的水封管段既能实现阻断储粪罐中的臭气向厕所空间的扩散，又能实现粪便的顺畅移动；通过下水连接管的水封管段与前置向下弯曲管段连接过渡管段垂直方向最高点后设置的大气连通管实现气体的分离排出，既保证了水封管段的充满粪水混合物形成水封，又能保证粪水混合物在水封管段的顺畅移动排输，到达储粪罐，还不会堵塞大气连通管，很好地保证了粪便的压力空气排输、下水连接管内有效确切的阻臭及顺畅自调节的系统功能发挥，为形成浓稠粪水混合物少频次抽吸、农田利用和粪便的无害消纳创造了条件，实现在户内清洁便利的如厕，为真正实现无完备下水管路及污水处理系统地域居民的清洁便利用厕生活提供条件。

上述实施例仅是本发明的部分典型实施例，实际应用并不限于这些，应用本发明的技术要点进行组合还可形成更多的应用实例。