[發明專利]一種利用太陽能實現源分離尿液與糞便資源化的處理系統

有效

• 申請號: 202110787033.5
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113683242B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 周雪飛;張亞雷;劉潔;于振江;賴竹林;楊蕾
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F11/13;C05F3/06;C05G5/20;C02F103/20
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發明提供一種利用太陽能實現源分離尿液與糞便資源化的處理系統，系統包括依次連通的源分離衛生器具、酸化尿液池、尿液太陽能光熱蒸發裝置以及與源分離衛生器具直接相連的糞便太陽能光熱蒸發裝置；尿液太陽能光熱蒸發裝置包括透明冷凝板、隔板、蒸發室、收集室，蒸發室位于透明冷凝板水平位置下方，隔板將蒸發室與收集室完全隔開，透光冷凝板覆蓋在蒸發室上方并將冷凝水引導至收集室。通過本發明，源分離尿液經酸化尿液池除臭、固氮后，進入尿液太陽能光熱蒸發裝置，高效蒸干尿液減少尿液體積，將尿液濃縮成高濃度氮肥、磷肥實現循環利用，而蒸汽接觸冷凝板變為水滴流入收集室，實現水的回用；源分離糞便經過高效的太陽能光熱蒸發，實現糞便的干化。

技術領域

本發明專利涉及污水處理技術領域，具體涉及一種利用太陽能實現源分離尿液和糞便資源化的處理系統。

背景技術

隨著經濟和技術的迅猛發展，人們生活水平不斷提高，對居住環境的要求也日益提高。但對于人口密度低的農村地區來說，污水收集、垃圾處理以及廁所衛生環境尚未得到有效處理，因此，解決這些問題可顯著提高廣大農村地區的衛生環境。

研究表明，僅占生活污水總量1-2％的人糞尿中卻含有90％以上的氮、磷，這不僅會增加污水處理的負擔，還浪費了其中的營養鹽資源，幾乎截斷了農業與人居的物質交換鏈，因此，將人糞尿和生活污水從源頭上分離收集可大大減輕污水處理負擔，降低污染物排入水體的風險。而且，經過適當的處理和處置，無水沖廁所源分離尿液和糞便中的營養元素可得到有效回收，將其作為肥料施用于農田，實現營養元素的閉合循環。

目前，實現尿液資源化的技術有高溫蒸發濃縮、冷凍結晶、磷酸銨鎂鹽沉淀法和反滲透等，這些方法存在以下問題：耗費能源和藥品、占地面積大、處理時間長、效果不好、成本高等；源分離糞便一般通過堆肥處理后用作肥料施用，存在處理時間長、占地面積較大等問題。利用太陽能光熱蒸發技術處理源分離尿液和糞便，可以實現尿液和糞便的減量化及同步資源化，該技術具有耗能小、污染少、操作簡單等優勢。所以，設計一種利用綠色能源實現源分離尿液和糞便資源化的處理系統是推進其可持續發展的迫切需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用太陽能實現源分離尿液與糞便資源化的處理系統，該處理系統結構簡單，利用太陽能高效蒸干尿液和糞便中的水分，使尿液變成高濃度的氮、磷肥循環利用，干化后的糞便回用于農田。

本發明提供如下技術方案：一種利用太陽能實現源分離尿液與糞便資源化的處理系統，包括依次連通的源分離衛生器具、酸化尿液池、尿液太陽能光熱蒸發裝置，以及與源分離衛生器具直接連接的糞便太陽能光熱蒸發裝置；所述的酸化尿液池包括自動加藥器，保持池內pH維持在4，以固氮除臭；

所述的尿液太陽能光熱蒸發裝置包括透明冷凝板、蒸發室、收集室、隔板、第三管道和第四管道，所述蒸發室位于所述透明冷凝板水平位置下方，所述隔板將蒸發室與收集室完全隔開，所述透光冷凝板覆蓋在蒸發室上方并將冷凝水引導至收集室，收集的冷凝水通過第三管道實現冷凝回用，蒸發濃縮后的尿液成為高濃度的氮肥、磷肥從第四管道回用于農田綠地。

進一步地，所述的尿液太陽能光熱蒸發裝置的蒸發室由下至上依次包括水傳輸通道、隔熱層、薄含水層和光熱轉換材料層；所述隔熱層將使所述薄含水層和光熱轉換材料層漂浮于尿液表面，通過所述水傳輸通道的強吸水特性將尿液與器件相接并實現尿液蒸發。

進一步地，所述隔熱層內設有多個上下相通的通孔，通孔內設有條狀的吸水材料直接向下伸入尿液中作為引導尿液中的水向所述蒸發室表面傳輸的通道。糞便中的水分通過水傳輸通道分散到薄含水層，超親水的薄含水層將糞便中的水分從傳輸通道分散到薄含水層內部并與光熱轉換材料層緊密接觸。

進一步地，所述薄含水層采用超親水的材料將尿液從所述水傳輸通道分散到所述薄含水層內部并與光熱轉換材料層緊密接觸。

進一步地，所述隔熱層的厚度為5-10cm；所述隔熱層的材質包括超吸水纖維紙和海綿中的一種或多種。