排泄物处理装置、使用其的环保马桶及排泄物的处理方法

摘要

本发明披露了排泄物的处理装置以及使用该处理装置的环保马桶。处理装置设置有一壳体，其顶盖上具有至少一个大便器入口；一处理槽，设置在该壳体中，用于容纳原料以及排泄物质，其底部并列设置有至少两个凹陷部，其截面为弧面；一温度调节装置，设置在所述处理槽外侧表面，用于保持所述处理槽内部的温度在一个预定的范围内；以及至少两个可以绕枢轴旋转的混合装置，分别与该处理槽的至少两个凹陷部配合，利用若干支撑架成螺旋状地固定到所述枢轴，其中该两个混合装置的搅拌部彼此隔离。应用本发明的环保马桶，不用冲水，可以节省大量的水资源，且不存在排放污水、污泥的二次公害问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保马桶，具体地说涉及一种能够将排泄物分解并转换成有机肥料的分解处理装置。

背景技术

已被广泛应用的卫生设备是利用水进行冲洗，然后由城市规划的处理系统将排泄物质统一进行处理。然而，城市对排泄物质的处理总是有限的，可见这种现有技术的对排泄物的处理方式，不仅会严重地耗费水资源，同时由于对排泄物质的处理不善，不但不能实现对其的重复利用，还将会导致严重的环境污染。于是，随着对环境保护意识的加强，各种环保型马桶便应运而生。日本专利号3160859公开了一种环保马桶，如图1A～1B所示，人体的排泄物—粪便以及尿液，是直接坠入到这种现有技术马桶的处理装置10中，该处理装置首先包含一处理槽12，一由马达16驱动的转动轴14贯穿整个槽体，在该转动轴14上固定有叶片18。一方面，该叶片18随转动轴的旋转而搅动原料与排泄物，另一方面，该叶片8可以搬送已处理的排泄物，使其远离大便器入口。随着加热件20的温度调节，保证处理槽12内的温度基本上恒定，进而达到抑制排泄物中的微生物生长的目的。这样，原料与排泄物在一定时间的混合、搅拌后，排泄物中的有机物可被充分地分解，形成有机肥料。然而，事实上，这种现有技术的处理装置10中，由于单个转动轴的处理容量受限及原料与排泄物不能充分混合而影响处理装置的效率。另外，现有技术的处理装置不能避免由于原料(锯末)与排泄物混合带来的板结问题，及由于扭矩的增大而易使处理装置崩溃。因此，现有技术的环保马桶由于其经常使用而使得其并不能广泛地应用于公共场所，例如观光景点、医院、临时会场、建筑工地、畜牧场、以及公园等地方。

通常，这种现有技术的环保型马桶需要花好几天时间才能将人体的排泄物转换成有机肥。但是，该处理槽12中的原料(锯末)与排泄物由叶片18进行搬送，但是，随之而来的问题是会形成板结。此外，从图1C中可见，小便器在空间上合理布置的需求是需要与大便器有一定的间隔，它常会被设置在处理槽的边缘，更加影响了粪便排泄物与原料混合的均匀度。正因为如此，此类环保马桶长期以来即限定在仅设置一个搅拌装置，而无法解决应用更多，更大直径的搅拌装置来提高处理量以及提高效率的原因。

从图中还可以看出，该现有技术的处理槽底部的尺寸基本上与叶片18的尺寸相匹配，然而，这并不能够完全杜绝板结现象的发生。而且，现有的条件下，只能考虑增加该处理槽的高度，以实现增大处理槽12的容量的目的，这样，会给环保马桶以及原料的添加或更换造成不小的麻烦。上述现有技术环保马桶的诸多缺陷，致使维护不便，大大影响了其应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于环保马桶的处理装置，其包括一壳体，其顶盖具有至少一大便器入口；一处理槽，设置于该壳体中，用于容纳原料以及排泄物质，其底部设置有至少两个凹陷部，其截面为弧面；一温度调节装置，用于保持所述处理槽内部的温度在一个预定的范围内；以及至少两个混合装置，彼此隔离，每一混合装置分别具有一枢轴和一利用若干支撑架固定在所述枢轴上的螺旋状叶片式搅拌部，并与每一凹陷部配合。

本发明的另一个目的在于提出一种具有高效处理能力的环保马桶，其包括一通过一地板分成两个空间的隔离室，该地板下面的空间设置有：一壳体，其顶盖上具有至少一个大便器入口；一处理槽，设置于该壳体中，用于容纳原料以及排泄物质，其底部设置有至少两个凹陷部，其截面为弧面；一温度调节装置，用于保持所述处理槽内部的温度在一个预定的范围内；以及至少两个混合装置，用于混合所述原料和排泄物质，所述混合装置彼此隔离，每一混合装置具有一枢轴和一利用若干支撑架成固定到所述枢轴上的螺旋状叶片式搅拌部，并且分别与每一凹陷部配合。一驱动装置以及一控制单元设置在壳体外，用于驱动两个混合装置。本发明通过导引管将尿液援引至原料堆积处，增强了马桶的使用性能，并大大地缩短了排泄物的处理周期。

本发明的主要目的在于提出一种分解处理有机排泄物的一种方法，该方法包括下列步骤：设置一处理槽，用于添加原料；设置一温度调节装置，用于将处理槽的温度控制在一预定的范围内；在处理槽中设置两个混合装置，用于混合所述原料及排泄物质；设置一计时装置，用于检测该混合装置处于静止状态下的时间间隔；以及如果混合装置处于静止状态下的时间间隔达到一预定时间，驱动该混合装置搅动原料。因此，利用具有两个混合装置的处理装置，在高温条件下让好氧性微生物在锯末的特有环境下快速繁殖，以加速有机物的分解，从而提高了处理效率。

根据本发明的一个方面，本发明通过在处理槽中交错布置的两个混合装置，在高温下，使排泄物与锯末充分混合和搅拌，让好氧性微生物在特有的环境中快速繁殖，加速排泄物被分解的处理周期，而有效地提高了堆肥处理的效率。这种生物分解过程在高温条件下进行，所以既可以将一般治病菌杀死，又不会有臭味产生。

根据本发明的另一个方面，由于尿液排泄物在粪便堆积处得到了及时的处理，减小了尿液挥发而产生的难闻的气味，使本发明的马桶更具应用性。

根据本发明的又一个方面，由于尿液排泄物直接被导引到被处理过的粪便排泄物堆积处，其尿液中的有机成分又可加速对粪便排泄物的分解，而缩短了排泄物向有机肥料转换的周期。

根据本发明的再一方面，因为应用本方面的环保马桶无需冲水，不但节省了大量的水资源，而且更不会有因排放污水、污泥的二次公害问题的产生，从而减少对环境的压力，发挥最大的环保效能。而且，经过本发明处理装置的处理，微生物与有机质合成转换成为安定的似腐质土，其中所含的肥效：氮、磷、钾等有机成分同锯末相结合，成为疏松、优质的有机肥料及土壤改良剂，从而改善土壤环境，维持自然界的良性物质循环，减少对地球的污染。

附图说明

下面结合附图通过对本发明较佳实施例的描述，将使本发明的上述技术方案以及其他优点显而易见。

图1A～1C是现有技术的处理装置的示意图，显示了一个小便器入口和一个大便器入口；

图2显示的是本发明的处理装置的一个较佳实施例立体透视图，其中处理槽中并列设置有两个混合装置；

图3是图2所示搅拌装置的立体透视图，显示了断续布置的搅拌部；

图4显示的是利用图2所示处理装置构成马桶的示意图，显示了本发明的处理装置的搅拌部为对旋布置；

图5显示的是图3所示马桶的端部示意图，显示了本发明的两个混合装置彼此交错布置；

图6是本发明的处理装置顶盖一个较佳实施例的透视图，显示了设置在内侧的与小便器入口相连的导引管；

图7是本发明又一个较佳实施例马桶的分解示意图；

图8是图7所示实施例的搅拌装置的立体透视图；

图9图7所示处理装置的俯视图，显示了本发明的处理装置的搅拌部为对旋布置；

图10是图7所示实施例的处理装置的端部示意图，显示了搅拌部为间隔布置；

图11是图7所示处理槽移开了端板的示意图；

图12是显示了在底板上设置的支撑架；

图13是本发明导尿装置的底部透视图，显示了多个渗透孔；

图14是本发明温度保持装置的支持件的示意图；

图15是本发明侧板与顶盖连接的示意图，示出了在连接处设置的热绝缘件；

图16是本发明的环保马桶的构造示意图；

图17A是图7所示的处理装置部分移开端板的示意图，其中显示了电气控制部分的固定架；

图17B是图17A中所示固定架的透视图；

图18是本发明对排泄物分解处理的流程示意图；

图19是本发明搅拌装置的工作示意图。

具体实施方式

本发明采用的是好氧堆肥法，乃利用广泛分部于自然界的细菌、放线菌等微生物来分解有机物并转换成二氧化碳、水、热量以及有机肥料。

参阅图2，本发明的排泄物的处理装置100首先具有一个壳体101，其中设置有：一处理槽102，它用于容纳锯末以及排泄物质；和两个混合装置104a、104b，交错地设置在该处理槽102的内部。从图3所示的混合装置可见，本发明的每一混合装置104(a、b)均包含一枢轴106和一螺旋状叶片式搅拌部108，其分成两部分且分别分布在枢轴106的两个端部。每一搅拌部108的螺旋状均是断续的，并且利用若干支撑架110成螺旋状地固定到枢轴106上。特别的是，本发明的实施例中，该螺旋在枢轴106的垂直面上的投影形成了一个圆周，保证均匀地翻堆锯末。

参阅图4所示，本发明的搅拌部108的每一部分的螺旋状方向是相互对旋设置的，也即，如果在该枢轴一端的螺旋状叶片位于右边，则在该枢轴另一端的螺旋状叶片位于左边，反之亦然。这样，随着混合装置104的旋转，该螺旋状叶片式搅拌部108的两部分可以将锯末从处理槽102的每个端部向中心搬移。

从图5中可以看到，两个混合装置104a和104b的搅拌部108a和108b是部分重叠的，这样可以有利于减少死区的范围，尽量地避免发生板结现象。

当然，适宜的温度是满足生物分解的重要的条件，因此，本发明还在处理槽的外侧表面设置了温度调节装置112，用于保持所述处理槽内部恒处于一预定的温度。另一方面，设置温度调节装置的目的还在于恒定的温度可以抑制排泄物中微生物生长，避免产生令人难耐的气味，而增进环保型马桶的实用性。本发明在处理槽102中直接设置有大便器入口114和小便器入口116，以便排泄物直接坠入到处理槽102中，与锯末相混合。通过本发明的实施例，由于槽体的宽度相应地加大，在保证槽体容量的前提下，得以有效地降低了壳体的高度。

从图5中可以看出，为使本发明的结构更加紧凑，本发明的两个混合装置104a、104b是彼此平行设置的，即枢轴106a和106b具有相同的高度，并贯穿整个槽体长度。而且，两个旋转装104a、104b的彼此错开并且部分重叠布置的搅拌部108a、108b便于对排泄物进行充分地搅拌。

而且，本发明的搅拌部108a、108b可在枢轴106a、106b转动的带动下将锯末向处理槽102的中间区域移送。这样，可同时对处理过的排泄物进行移送，使其远离大便器入口114，这样得以保证排泄物与原料混合的均匀度。因此，可想而知的是，在分解处理程序达到一定时间后，在该搅拌部108可到达的区域外的锯末便会堆积，例如形成板结。为解决这一问题，如图3所示，本发明的搅拌部108不但设置成在中心线两侧的部分分别以该中心线为对称线相互对旋，还在每个搅拌部108的两个部分的外侧上固定有两个端环120，其也是利用支撑架122固定在枢轴上。更特别的是，沿每个端环120的网周上分布有多个搅拌块124，用于打散锯末。根据本实施例，混合的锯末和排泄物便会在处理槽102的中心部分形成堆积，并且随着枢轴106的旋转搅拌，该堆积的锯末和排泄物就可以均匀地向周围扩散，从而有效地防止板结现象的发生。此外，为避免堆积的原料不致影响到使用环保马桶，大便器入口114应当靠近混合装置104a和104b的端部设置并应基本上对准该混合装置104a、104b。

更特别的是，再参阅图6，本发明的顶盖130上具有一开口部132，用于添加原料或取出被转换的天然肥料；以及一设置在该顶盖130内侧的导引管134，该导引管134的输入端与小便器入口116紧密接合，该导引管134的输出端延伸至该处理槽102的中心部位或靠近该大便器入口114的旁边以达到援引尿液使大小便充分混合。

图7示出了本发明的处理装置的又一个较佳的实施例。首先，该处理装置200具有一壳体201；该壳体中布置了一处理槽202，用于容纳原料以及排泄物质；及布置在该处理槽202中的两个混合装置230。一温度调节装置220设置在所述处理槽202外侧表面，用于保持所述处理槽内部的温度在一个预定的范围内。该壳体201的顶盖203上具有至少一个大便器入口204，该大便器入口204基本上垂直对准所述混合装置230的一个端部。

同样地，如图8所示，每一该混合装置203包含螺旋状叶片式搅拌部234，其分成两个部分，分别布置在枢轴232的端部。并且，该搅拌部234的螺旋状方向呈相互对旋。而且，在该搅拌部234的外侧还利用支撑架固定有两个端环238，其中沿该端环238的圆周上分布有多个搅拌块239。与上述实施例所不同的是，参阅图9，该两个搅拌部234的螺旋状是连续的，而该两个混合装置的搅拌部234是相互隔开的，而不是部分重叠。

更特别的是，处理槽202还设置了两个凹陷部205，其截面为弧面，如图10所示，为与该混合装置230的搅拌部234配合，搅拌部234与所配合的凹陷部205的弧面基本上是同心设置的。较好的是，搅拌部234与凹陷部205的间距应在0.5cm～2cm的范围内。

处理槽202底部上的两个凹陷部205之间将形成过渡部分，这一过渡部分的高度应当低于混合装置的枢轴232的高度。例如，当两个凹陷部的弧面不相交叉时，这一过渡部分将具有一个平台(未示出)，而本发明的较佳实施例使两个凹陷部205的弧面为相交叉设置，因此这一过渡部分为一突棱206，如图11所示。这一两混合装置之间的类似三角形的区域，通常被称为死区，容易导致锯末的板结，因此本发明通过设置该两个凹陷部205，可以更有效地防止锯末堆积及避免板结现象的产生。

此外，本发明还在壳体201的底板上设置了一个支撑架224，伸出在该两个凹陷部205之间，以加强底板的强度，如图12所示。

返回图7，本发明在壳体201的顶盖203上还设置有一个开口部209，用于方便添加锯末或取出被转换的有机肥料，该开口部209不使用的时候是利用盖件210来遮盖的；一个排风口212，用于对槽体形成负压，加强气体的循环；以及一个小便器入口207，它与大便器入口204是间隔一预定距离的。当然，本发明的处理装置还应包括一个导引管208，定位在壳体201的顶盖203上，它的形状和长度取决于小便器入口207和大便器入口204的位置，因为其输入端213与该小便器入口207连通，输出端215靠近在该大便器入口204或该处理槽202的中心部位。较好的是，在该导引管208的底部设置有多个渗透孔211，以使尿液在处理槽202中均匀分布，如图13所示，而且在朝向输出端215的方向上，该多个渗透孔211的孔径是依次增大的。

同样的，本发明的处理装置200还包括有温度调节装置，其中包括：多个加热片222，围绕在处理槽202的外侧，如图10所示，当然加热片上可以设置温度传感器(未示出)，使得在一个预定的范围内，例如：50℃～70℃之间，可以及时地启动或关断加热片；和保温层221，包围在该加热片的外侧，这一保温层可以充满处理槽202与壳体201之间的空间，加强保温。当然，在实际应用的时候，该温度调节装置220也可设置在该处理槽的内部。

特别的是，该温度调节装置还包括支持件226，用于保持所述保温层221。如图14所示，特别的是，该支持件226至少应该是与该凹陷部205的弧面配合的具有一定挠性的弯板结构，或者是弹性板结构，以便于围绕在处理槽202的外侧，其中，该支持件226利用一个端部固定在壳体底板上的支撑架224上，另一端利用弹簧挂钩227固定在壳体201上。另外，本发明为方便壳体的安装，在壳体201的侧板与顶盖203之间可以采用活动连接，例如：卡扣连接方式。当然，本发明还可以进一步地在连接处加多一个热绝缘件，阻止温度从该接口处散发，如图15所示。

应用本发明的上述处理装置，可以方便地设计本发明的马桶300，其外形象一个房子。通常，在该房子内设置一地板，将空间分成两个部分——在地板上方的使用部分和在地板下方的操作部分。如图16所示，该房子的内部空间分隔成具有一门304的内部空间302和具有一门305的操作空间303。本发明的处理装置100/200设置在该内部空间302的地板下方。此外，与处理装置200顶盖上的排风口212连通的排风管道从该操作空间303通往房子的外面。较好的是，排风扇(见图7)与顶盖的排风口212一体设计，以便于操作。

此外，混合装置的枢轴是利用一驱动装置306来驱动。在本发明的较佳实施例中，该驱动装置306通过一固定架228设置在壳体201的侧板上，如图7所示。而且，壳体201的侧板上还设置有固定本发明的控制单元(未示出)的支架229，如图17A和17B所示。

通常，在最佳的控制条件下，生物反应将经历三个阶段：嗜温阶段、高温阶段和熟化阶段。不同阶段由不同的微生物群体控制。最初的分解是由嗜温微生物来实现的，这种微生物可以迅速分解可溶性及可降解的混合物，这些微生物分解所产生的热量就使温度迅速上升。当温度超过40℃的时候，嗜温微生物就渐而由嗜热微生物所取代了。当温度达到50℃或以上时，许多人体或植物的微生物病菌就被杀灭了。由于温度高过65℃时会杀死大量的微生物以及限制分解率，所以还需要利用通风或混合来使温度低于65℃。当进入高温阶段时，高温就会加速蛋白质、脂肪、类似纤维素和半纤维索的混合物及植物中主要分子的分解。随着嗜热菌能量的耗尽，堆肥温度就逐渐降低了，嗜温菌再一次控制了堆肥的最后一个阶段—熟化阶段。因此，本发明通过设置温度调节装置，通风装置，以及通过设定搅拌的周期等，可以使本发明的处理装置满足上述微生物的分解条件。

参考图18所示的流程图，本发明的处理方法包括下列步骤。首先，在步骤S10，设置一处理槽，用于添加原料。然后，在步骤S12，在处理槽内并列设置两个混合装置，每一混合装置包括一枢轴和两个固定在枢轴上的螺旋状叶片式搅拌部。较佳的，该搅拌部的两部分的螺旋状方向对旋设置。在步骤S14，设置一温度调节装置，用于将处理槽的温度控制在一预定的范围内，以分解排泄物。在步骤S16，特别设置了一计时装置，用于检测该混合装置处于静止状态下的时间间隔。接着，在步骤S18，检测该时间间隔是否等于一值？如果是，利用一控制单元驱动该混合装置搅动原料和排泄物，步骤S20。如果否，执行步骤S16，继续检测该时间间隔。

本发明驱动混合装置的目的在于搅动原料和排泄物，也就是将新的排泄物埋入锯末中。因此，本发明的混合装置被驱动一次，可以转过适当的的角度，当累计转过一周时，可以启动控制电路使混合装置反向旋转。

参考图19所示的流程图，本发明的处理方法还包括设置传感装置的步骤，即在步骤S30，首先设置一个位置传感器，用于检测混合装置转过的角度。接下来，步骤S32，检测混合装置是否已经旋转一周？如果是，则执行步S34，启动控制单元，使混合装置反向旋转；如果否，则执行步S36，维持控制单元处于当前状态，使混合装置的转向不变。最后，重复步骤S32。较好的是，本发明还在步骤S40，设置感应装置，用于检测是否有使用者进入环保马桶，当然，可以在本发明的大便器入口设置这一感应装置，也可以在门闩部设置这一感应装置。接下来，在步骤S40中检测是否有使用者进入？如果足，该控制单元输出一信号以使混合装置旋转，并重复S32的步骤；如果否，则执行步骤S16，如图18所示。

根据本发明的上述处理方法，如果本发明的混合装置需要旋转一周，可能是被多次驱动的。而且，利用温度调节装置使处理装置处于可调节温度的范围约为50℃～70℃。通过本发明的上述处理装置以及处理方法，本发明的马桶对排泄物分解的时间约为10个小时，在高温下，可以在几分钟至60分钟之内将细菌杀死，最后发酵形成可以应用的有机肥的时间约为2天左右，而且整个分解发酵过程没有臭味产生。因此，本发明的环保马桶，可以被广泛地应用到观光景点、临时会场、建筑工地、火车站以及公园等地方。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。