一种具有分类收集处理功能的马桶

技术领域

本发明涉及马桶技术领域，特别是涉及一种具有分类收集处理功能的马桶。

背景技术

目前，在世界各地的大小城市，基本全部采用“冲水马桶-管网收集-污水处理厂统一处理”的模式处理人类排泄的粪便、尿液等废弃物，该模式存在浪费水资源、污水管网建设成本高、污水管网容易破损渗漏、剩余污泥难处理、大小便中的氮磷难以资源化回收利用等问题，亟需加以改进。

生活污水中约97％的总氮、90％的总磷和60％的COD来自大小便，而大小便的体积仅占生活污水体积的约1％，因此，将高浓度、低体积的大小便和盥洗水等分离开来，分别进行处理，更容易实现降低处理成本、回收资源等目的，从而成为生活污水处理的研究热点之一。

针对源分离大小便的就地处理，现有的常见技术包括粪便干式收集贮存定期清理、粪便干式收集堆肥生物降解、尿液的酸化稳定化或硝化后蒸发结晶、水冲式马桶黑水(大小便及肛门洁净水)生物处理、粪便焚烧式马桶、水冲式马桶黑水生物电化学处理回用、水冲式马桶黑水膜生物反应器处理回用、粪便氮气保护热解等方法，但现有的大小便处理技术还存在资源化回收利用程度不够、工艺不稳定等问题，需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有分类收集处理功能的马桶，以解决上述现有技术存在的问题，实现粪便和尿液的低成本资源化回收利用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种具有分类收集处理功能的马桶，包括：

坐便器主体；

设置在所述坐便器主体内的肛门冲洗装置，所述肛门冲洗装置采用能够伸缩的喷水管；

粪便收集及处理器，所述粪便收集及处理器包括第一贮存箱、组合箱和第二贮存箱，所述第一贮存箱与所述组合箱的一侧固连，所述第二贮存箱与所述组合箱的另一侧固连；所述组合箱包括升降机构、收集皿、推便机构、推媒机构、热解炉和设置在所述热解炉上方的中继箱，所述中继箱位于所述坐便器主体的粪便出口的正下方，所述热解炉的顶板为所述中继箱的底板，所述热解炉的顶板和所述中继箱的顶板都能够开合，所述升降机构用于驱动所述收集皿在所述热解炉和所述中继箱内升降；所述推便机构包括第一电动推杆和第一推板，所述第一电动推杆与所述中继箱的内壁固连，所述中继箱与所述第二贮存箱之间设置有通料口，所述第一电动推杆用于驱动所述第一推板与所述收集皿的内壁滑动配合以将所述收集皿中的粪便经所述通料口推动至所述第二贮存箱内；所述第一贮存箱用于储存固体热媒介，所述第一贮存箱的顶部设置有加料口，所述第一贮存箱的底部设置有送料门，所述送料门位于所述第一贮存箱与所述热解炉之间，第一电机用于控制所述送料门的启闭；所述推媒机构包括第二电动推杆和第二推板，所述第二电动推杆与所述中继箱的内壁固连，所述第二电动推杆用于驱动所述第二推板与所述热解炉的内壁滑动配合以将所述热解炉中的固体热媒介经所述送料门推动至所述第一贮存箱内；

热回收箱，所述热回收箱的顶端与所述热解炉的底端固连，所述热解炉的底板为所述热回收箱的顶板；

尿液冲洗装置，所述尿液冲洗装置包括设置在所述坐便器主体内壁上侧边缘的冲水管；

马桶盖板，所述马桶盖板安装在所述坐便器主体的顶部；

控制面板，所述马桶盖板对应所述控制面板对应所述控制面板设置有容纳腔，所述控制面板与所述容纳腔滑动配合，所述控制面板中设置有控制器和用于控制所述升降机构、所述第一电动推杆、所述第二电动推杆、所述第一电机、所述喷水管及所述冲水管的启闭的开关。

优选的，所述收集皿为一呈弧面状的筛网，且所述筛网的轴线水平，所述筛网的轴线与所述第一推板的轴线与平行，所述筛网能够与所述第一推板同轴，且所述筛网的内凹面朝上，所述筛网的网孔的直径为0.5-1.0cm。

优选的，所述固体热媒介采用沙子、高岭土、石英砂、石头粉、黄壤土、红壤土中的一种或几种，所述沙子的粒径小于0.5cm。

优选的，所述热解炉的底板的内侧壁上设置有加热升温元件，所述热解炉的底板的材质为不锈钢，所述热解炉的底板的下方还设置有能够开合的活动保温层，所述活动保温层闭合时与所述热解炉的底板的外侧壁贴合，所述活动保温层打开时部分浸泡在所述热回收箱内的液体热媒介中；所述液体热媒介为水、乙二醇和导热油中的一种或几种。

优选的，还包括液体收集装置，所述液体收集装置包括挡板、尿液收集管、尿液蒸发箱和肛门洁净水排放管；

所述挡板设置在所述坐便器主体中，且所述挡板将所述坐便器主体中的便池分隔为小便池和大便池，所述挡板内设置有靠近所述小便池的尿液收集腔和靠近所述大便池的肛门洁净水收集腔，所述尿液收集腔通过若干个设置在所述挡板上的第一进液孔与所述小便池的底部连通，所述肛门洁净水收集腔通过若干个设置在所述挡板上的第二进液孔与所述大便池的底部连通；

所述尿液蒸发箱内设置有蒸发干化助剂和除湿装置，所述蒸发干化助剂采用吸水树脂，所述除湿装置用于对所述尿液蒸发箱内的气体进行除湿，所述除湿装置的冷凝水出口与市政污水管网连通；所述尿液收集腔的底端的出液口通过所述尿液收集管与所述尿液蒸发箱连通，所述肛门洁净水收集腔的底部的出液口通过所述肛门洁净水排放管与市政污水管网连通。

优选的，所述尿液蒸发箱的周向外侧壁、所述热回收箱的周向外侧壁、所述中继箱的侧壁、所述中继箱的顶板、所述热解炉的顶板、所述热解炉的侧壁、所述第一贮存箱的侧壁、所述第二贮存箱的侧壁及所述送料门都采用隔热板。

优选的，所述隔热板包括两层不锈钢板和夹设在两层所述不锈钢板之间的聚氨酯泡沫塑料层。

优选的，所述升降机构包括第二电机和多个相互平行的滑杆，所述滑杆竖直设置且与所述中继箱的内壁固连，所述收集皿滑动套设在全部所述滑杆上；第二电机为直线电机，所述第二电机与所述中继箱的内壁固连，所述第二电机的输出端与所述收集皿固连。

优选的，所述第一贮存箱内设置有送媒机构，所述送媒机构包括第三电动推杆和第三推板，所述第三电动推杆与所述第一贮存箱的顶端固连，所述第三电动推杆用于驱动所述第三推板与所述第一贮存箱的内壁滑动配合以将所述第一贮存箱中的固体热媒介经所述送料门推动至所述热解炉内。

优选的，还包括排气管，所述尿液蒸发箱、所述中继箱和所述热解炉都与所述排气管的第一端连通，所述排气管的第二端设置在室外，所述排气管的第二端用于排气。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的具有分类收集处理功能的马桶实现了就地有效处理粪便和尿液，同时产生能够实现资源化利用的碳化粪便和尿液结晶物，相比传统管网收集、污水处理厂集中处理的大小便处理模式，降低了处理成本，实现有机废弃物的碳封存减少碳排放，实现了污水中磷资源的回收，同时减少冲厕水节约了水资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的具有分类收集处理功能的马桶的结构示意图；

图2为本发明的具有分类收集处理功能的马桶中粪便收集及处理器在第一工作阶段的示意图；

图3为本发明的具有分类收集处理功能的马桶中粪便收集及处理器在第二工作阶段的示意图；

图4为本发明的具有分类收集处理功能的马桶中粪便收集及处理器在第三工作阶段的示意图；

图5为本发明的具有分类收集处理功能的马桶中粪便收集及处理器在第四工作阶段的示意图；

图6为本发明的具有分类收集处理功能的马桶中粪便收集及处理器在第五工作阶段的示意图；

图7为本发明的具有分类收集处理功能的马桶中粪便收集及处理器在第六工作阶段的示意图；

图8为本发明的具有分类收集处理功能的马桶中粪便收集及处理器在第七工作阶段的示意图；

其中，1、排气管；2、控制面板；3、坐便器主体；4、肛门冲洗装置；5、粪便收集及处理器；6、热回收装置；7、除湿装置；8、尿液蒸发箱；9、马桶盖板；10、尿液冲洗装置；11、尿液收集管；12、肛门洁净水排放管；13、第一止回阀；14、第二止回阀；15、挡板；16、尿液收集腔；17、肛门洁净水收集腔；18、第一进液孔；19、第二进液孔；5-1、第三推板；5-2、固体热媒介；5-3、第一贮存箱；5-4、送料门；5-5、热解炉；5-6、热解炉顶板；5-7、热解炉底板；5-8、第二推板；5-9、收集皿；5-10、第二贮存箱；5-11、中继箱；5-12、第一推板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种具有分类收集处理功能的马桶，以解决上述现有技术存在的问题，实现粪便和尿液的低成本资源化回收利用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图8所示，本实施例提供一种具有分类收集处理功能的马桶，包括坐便器主体3、肛门冲洗装置4、粪便收集及处理器5、热回收箱、尿液冲洗装置10、马桶盖板9、控制面板2和液体收集装置。

其中，肛门冲洗装置4设置在坐便器主体3内，肛门冲洗装置4采用能够伸缩的喷水管，用于便后清洁用户的肛门。尿液冲洗装置10包括设置在坐便器主体3内壁上侧边缘的冲水管，用于冲洗排放的尿液。

参照图2，粪便收集及处理器5包括第一贮存箱5-3、组合箱和第二贮存箱5-10，第一贮存箱5-3与组合箱的一侧固连，第二贮存箱5-10与组合箱的另一侧固连；组合箱包括升降机构、收集皿5-9、推便机构、推媒机构、热解炉5-5和设置在热解炉5-5上方的中继箱5-11，中继箱5-11位于坐便器主体3的粪便出口的正下方。

第一贮存箱5-3用于储存固体热媒介5-2，第一贮存箱5-3的顶部设置有加料口，第一贮存箱5-3的底部设置有送料门5-4，送料门5-4位于第一贮存箱5-3与热解炉5-5之间，第一电机用于控制送料门5-4的启闭；在第一贮存箱5-3内设置有送媒机构，送媒机构包括第三电动推杆和第三推板5-1，第三电动推杆与第一贮存箱5-3的顶端固连，第三电动推杆用于驱动第三推板5-1与第一贮存箱5-3的内壁滑动配合以将第一贮存箱5-3中的固体热媒介5-2经送料门5-4推动至热解炉5-5内。

固体热媒介5-2采用沙子、高岭土、石英砂、石头粉、黄壤土、红壤土中的一种或几种，固体热媒介5-2的粒径小于0.5cm。

中继箱5-11的顶板能够沿中轴线对开，中继箱5-11的顶板打开后能够在热解炉5-5的顶端正中位置露出长宽为15cm×15cm的开口，当人如厕时，粪便刚好可通过该开口下落。热解炉顶板5-6为中继箱5-11的底板，热解炉顶板5-6能够向上方四侧全部打开或完全闭合，以便于收集皿5-9能够通过。

升降机构用于驱动收集皿5-9在热解炉5-5和中继箱5-11内升降，收集皿5-9的作用在于承接人如厕时排出的粪便，并能够整体进入热解炉5-5内，以将承接的粪便热解。于本实施例中，收集皿5-9为一呈弧面状的筛网，且筛网的轴线水平，筛网的轴线与第一推板5-12的轴线与平行，筛网能够与第一推板5-12同轴，且筛网的内凹面朝上，筛网的网孔的直径为0.5-1.0cm。

于本实施例中，升降机构包括第二电机和多个相互平行的滑杆，滑杆竖直设置且与中继箱5-11的内壁固连，收集皿5-9滑动套设在全部滑杆上；第二电机为直线电机，第二电机与中继箱5-11的内壁固连，第二电机的输出端与收集皿5-9固连。

推媒机构设置在热解炉5-5内，具体的，推媒机构包括第二电动推杆和第二推板5-8，第二电动推杆与中继箱5-11的内壁固连，第二电动推杆用于驱动第二推板5-8与热解炉5-5的内壁滑动配合以将热解炉5-5中的固体热媒介5-2经送料门5-4推动至第一贮存箱5-3内。

推便机构设置在中继箱5-11内，具体的，推便机构包括第一电动推杆和第一推板5-12，第一电动推杆与中继箱5-11的内壁固连，中继箱5-11与第二贮存箱5-10之间设置有通料口，第一电动推杆用于驱动第一推板5-12与收集皿5-9的内壁滑动配合以将收集皿5-9中的碳化粪便经通料口推动至第二贮存箱5-10内。

热回收箱的顶端与热解炉5-5的底端固连，热解炉底板5-7为热回收箱的顶板；于本实施例中，热解炉底板5-7的内侧壁上设置有加热升温元件，加热升温元件用于为粪便的热解提供热量；热解炉底板5-7的材质为不锈钢，热解炉底板5-7的下方还设置有能够开合的活动保温层，活动保温层闭合时与热解炉底板5-7的外侧壁贴合，活动保温层打开时部分浸泡在热回收箱内的液体热媒介中，以将热解炉5-5中的热量快速传导至热回收箱中进行回收利用；液体热媒介为水、乙二醇和导热油中的一种或几种。

液体收集装置包括挡板15、尿液收集管11、尿液蒸发箱8和肛门洁净水排放管12；

挡板15设置在坐便器主体3中，且挡板15将坐便器主体3中的便池分隔为小便池和大便池，挡板15内设置有靠近小便池的尿液收集腔16和靠近大便池的肛门洁净水收集腔17，尿液收集腔16通过若干个设置在挡板15上的第一进液孔18与小便池的底部连通，肛门洁净水收集腔17通过若干个设置在挡板15上的第二进液孔19与大便池的底部连通；

尿液蒸发箱8内设置有蒸发干化助剂和除湿装置7，蒸发干化助剂采用吸水树脂，除湿装置7用于对尿液蒸发箱8内的气体进行除湿，除湿装置7的冷凝水出口与市政污水管网连通；尿液收集腔16的底端的出液口通过尿液收集管11与尿液蒸发箱8连通，肛门洁净水收集腔17的底部的出液口通过肛门洁净水排放管12与市政污水管网连通。

尿液蒸发箱8设置在热回收装置6的下方，热回收装置6的底板即为尿液蒸发箱8的顶板；尿液蒸发箱8的箱体上设置有能够打开和关闭的通料口，通料口用于在尿液蒸发箱8中添加蒸发干化助剂和清理尿液蒸发箱8内的资源化产物。热解炉5-5中的热量通过热解炉底板5-7和活动保温层传导至热回收装置6中的液体热媒介中后，使得热解炉底板5-7采用单层不锈钢能够提高热解炉5-5与热回收装置6之间的热传导效率；液体热媒介通过热回收装置6的底板将热量散发至尿液蒸发箱8中，以促进尿液蒸发箱8中尿液的蒸发效率。

尿液收集管11上设置有第一止回阀13，肛门洁净水排放管12上设置有第二止回阀14，第一止回阀13和第二止回阀14用于防止臭气倒排入坐便器主体3及室内。

本实施例的具有分类收集处理功能的马桶还包括排气管1，尿液蒸发箱8、中继箱5-11和热解炉5-5都与排气管1的第一端连通，排气管1穿过卫生间的管道井，排气管1的第二端设置在室外(比如楼顶)，排气管1的第二端用于排气。通过排气管1将液蒸发箱、中继箱5-11和热解炉5-5中的臭气排出。排气管1具体可以采用PVC材质的DN50管材。

马桶盖板9安装在坐便器主体3的顶部；马桶盖板9为塑料材质，长宽厚为70cm×35cm×1.5cm，马桶盖板9对应控制面板2对应控制面板2设置有容纳腔，控制面板2与容纳腔滑动配合，控制面板2中设置有控制器和用于控制各个零件(包括升降机构、第一电动推杆、第二电动推杆、第一电机、喷水管及冲水管等)的启闭的开关。

此外，应当说明的是，肛门冲洗装置4采用的能够伸缩的喷水管、中继箱5-11上能够沿中轴线对开的顶板、热解炉5-5能够向上方四侧全部打开或完全闭合的顶板(即热解炉顶板5-6)及热解炉5-5底端能够能够开合的活动保温层是可以直接从市场采购获得或本领域技术人员基于本申请记载的内容能够实现的，且肛门冲洗装置4采用的能够伸缩的喷水管、中继箱5-11上能够沿中轴线对开的顶板、热解炉5-5能够向上方四侧全部打开或完全闭合的顶板及热解炉5-5底端能够能够开合的活动保温层都是能够实现电控的，并分别与控制器信号连接，通过控制面板2向控制器发出指令能够控制肛门冲洗装置4采用的能够伸缩的喷水管、中继箱5-11上能够沿中轴线对开的顶板、热解炉5-5能够向上方四侧全部打开或完全闭合的顶板及热解炉5-5底端能够能够开合的活动保温层进行相应的动作。

于本实施例中，控制面板2采用液晶材质的触摸屏。控制面板2与控制器信号连接，控制器内设置有预置程序，预置程序能够实现对肛门洁净冲洗装置、粪便收集及处理器5、热回收装置6、除湿装置7、尿液蒸发箱8、尿液冲洗装置10等部件运作的自动控制，且在控制面板2中设有粪便处理准备、粪便处理启动、肛门清洁启动、尿液处理启动四个工作控制按钮，并能够与手机进行无线通讯连接，并通过手机上的app小程序，故也可以在不抽出控制面板2的情况下，直接通过手机程序实现操作。

需要说明的是，上述粪便处理准备、粪便处理启动、肛门清洁启动、尿液处理启动等功能是依靠控制器中的预置程序事先的，而预置程序是本领域技术人员根据本申请所记载的内容结合现有的计算机编程知识能够编写出来的程序，本实施例中不再针对预置程序展开赘述。

另外，值得注意的是，尿液蒸发箱8的周向外侧壁、热回收箱的周向外侧壁、中继箱5-11的侧壁、中继箱5-11的顶板、热解炉顶板5-6、热解炉5-5的侧壁、第一贮存箱5-3的侧壁、第二贮存箱5-10的侧壁及送料门5-4都采用隔热板，采用隔热板能够起到保温效果，避免热量散失造成的浪费。

本实施例的可选方案中，较为优选的，隔热板包括两层不锈钢板和夹设在两层不锈钢板之间的聚氨酯泡沫塑料层。

本实施例的具有分类收集处理功能的马桶的具体工作原理如下：

使用者如厕时，通过控制面板打开中继箱的顶板，使用者排泄的粪便通过中继箱5-11的顶板张开的开口落到收集皿上(如图2所示)，当使用者完成大便排泄后，按下控制面板2上的粪便处理启动按钮，收集皿5-9下降到热解炉5-5底部(参照图3)，中继箱5-11的顶板和热解炉顶板5-6同时关闭，接着送料门5-4打开，在重力和固体媒介贮存箱推杆的推力等综合作用下，贮存在固体热媒介5-2贮存箱中的固体热媒介5-2被挤入到热解炉5-5中(参照图4)，接着送料门5-4关闭，固体媒介贮存箱推杆缩回至原位，热解炉5-5开始启动热解炉5-5底面放置的加热升温元件，加热一段时间后，粪便经过充分热解后成为碳化粪便(参照图5)，接着打开热解炉5-5盖板，收集皿5-9在滑杆作用下上升，在重力作用下，固体热媒介5-2从收集皿5-9的孔眼中掉落到热解炉5-5中，在收集皿5-9从热解炉5-5中离开后，热解炉顶板5-6关闭，同时打开送料门5-4，在第二电动推杆的作用下，热解炉5-5中的固体热媒介5-2被第二推板5-8推送进入固体媒介贮存箱，之后送料门5-4关闭，热解炉5-5推杆缩回至原位；收集皿5-9上升到指定位置后(该指定位置是指收集皿5-9的轴线与第二推板5-12同轴处，参照图6)，在第一电动推杆的作用下，碳化粪便被第一推板5-12推送到第二贮存箱5-10中(参照图7)，而后碳化粪便收集推杆缩回至原位(参照图8)，粪便收集及处理器5底部界面的下层活动保温层打开，以便于热回收装置6中的液体热媒介回收粪便收集及处理器5中的余热，同时完成粪便的处理过程。

如厕使用者按动大便处理装置按钮进行大便处理功能后，接着按动肛门清洁启动按钮，可以对使用者肛门进行冲洗，肛门洁净水落到粪便收集及处理器5上侧盖板表面后，在重力作用下通过第二进液孔19流入到挡板15的肛门洁净水收集腔17中，然后通过肛门洁净水排放管12排入市政管网，并送入市政污水处理厂进行处理，同时通过肛门洁净水排放管12上的第二止回阀14，使得肛门洁净水在重力作用下单方向排放，同时管路内臭气不会逆向流入马桶中。

如厕使用者在排泄尿液后，按动尿液处理启动按钮，尿液冲洗装置10喷射肛门洁净水清洗尿液，在重力作用下，尿液及冲洗水混合物经第一进液孔18通过流入到尿液收集腔16中，并经尿液收集管11被排入到尿液蒸发箱8中进行蒸发处理，此外，尿液收集管11上的第一止回阀13，可防止尿液收集及蒸发过程中的臭气外溢。

尿液蒸发箱8蒸发处理过程的启动及结束，由除湿装置7内设的传感器进行控制，当尿液蒸发箱8中的气体湿度高于饱和蒸汽压时，即开始启动除湿装置7，对进入装置内的尿液及其肛门洁净水进行蒸发，在蒸发过程中，热回收装置6通过液体热媒介及其底部底板的热传导作用，对尿液蒸发箱8进行加热，当尿液蒸发箱8中的气体湿度低于饱和蒸汽压时，除湿装置7停止工作。

本实施例通过采用上述装置结构及其使用方法的技术方案，能够实现就地有效处理粪便和尿液，同时产生能够实现资源化利用的碳化粪便和尿液结晶物，相比传统的“冲水马桶冲洗、污水管网收集、污水处理厂集中处理”的大小便处理模式，降低了处理成本，实现有机废弃物的碳封存并减少碳排放，实现了污水中磷资源的回收，同时减少冲厕水节约了水资源，经济效益、生态效益和社会效益明显。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。