申请日2011.06.19
公开(公告)日2012.09.26
IPC分类号C05F7/00; C02F11/04; C02F3/28; C05F3/06
摘要
一种污水净化还肥池，就是提高粪池位置，使它比粪罐车高。非匀质液体开关打开排污孔，在水压力的作用下，驱动排泄物从高处向低处的粪罐车流动。不用能源，就能轻松、快捷地完成装卸任务，为利用创造了条件。纠正了化粪池不化粪，取粪难，导致贮而无法用，弃之无法管，造成河流污染的错误。城镇污水的综合利用，既能抗旱救灾保丰收，农民每年又能节约两三百亿元化肥款，还能遏止它对河流的污染。
权利要求书
1.一种污水净化还肥池，是由粪池、污水池、污水过滤池组成，用下水管联通， 其特征是：粪池的池底比粪罐车的罐顶高。
2.根据权利要求1所述的污水净化还肥池，其待征是：粪池的泄污孔，是由非 匀质液体开关控制。
说明书
污水净化还肥池
一、所属领域
一种污水净化还肥池，应用水力学原理，就能轻松、快捷地完成排泄物的装卸。
二、背景技术
(一)“化粪池”的现状
只要是人，就必须吃喝拉撒，少一样都不行。人们只追求吃喝，食品千万种，却没有停止追求花样翻新。拉撒只是简单地一冲，完事了，就没有注意它给环境带来的污染。
人们追求美，生怕少了一只腿。又脏又臭的“化粪池”、“下水道”，人们总是把它埋得深深的，眼不见，心不烦，生怕现世，所以，这是一条看不见的战线。它属公益事业，国家投巨资遏止它对河流的污染，却没有一分钱的回报。人们对脏臭不屑一顾，谁还愿费力不挣钱地去研究它的奥妙呢?
大家都去钻高精尖科技，既容易出名，又容易赚大钱，电脑、电视机等，改朝换代，日新月异，已经发生了翻天覆地的变化。用了几十年的“化粪池”，至今没有看见它的新模样，优劣否?少人评说。我要探索的，就是它所蕴藏的秘密。
(二)“化粪池”的化粪原理
市民生活产生的污水简称生活污水(又称液体垃圾)。生活在城镇的人口约九亿(含农民工)，每人每天消耗1公斤多蔬果粮食，其排泄物也在1公斤左右。九亿多人口的排泄物，加上倒入下水道的残汤剩羹，每年要产生约3.5亿吨废物(统称排泄物)。所以，它是生活污水的主要污染源。
1公斤排泄物要用5-6倍的水稀释，才能将它冲走。3.5亿吨排泄物就要产生约25亿吨生活污水。如果全部运走，既不经济，又不现实，也根本不需要，只要解决了3.5亿吨排泄物这个主要矛盾，就能遏止它对河流的污染。
这么多的排泄物又是怎么处理的呢?从下水道进入城镇通用的“化粪池”，把人们带入排泄物一进“化粪池”就没事的误区。细阅《渠县人民医院传染病区污水净化池工程》设计资料可知，“化粪池”的基本原理是：采用足够大的容器，将粪便囤积起来，不允许向下游流淌。清掏期为1-2年(如有化粪功能，就不应有此规定)，池满就应将污物起出池外，进行利用或填埋。
由于“化粪池”太深，产生的沼气使人头晕，臭味令人窒息发呕，给施工造成严重困难。靠人工将粪一勺一勺地往桶里舀，一挑一挑地往外运，几十吨粪便，不知要花多少人力物力?一条街道有几百个“化粪池”，天天有池清。人口稠密的繁华都市，岂容恶臭长期困扰!只要不堵塞，影响市民正常生活，即是有了吸粪车，谁愿拿钱掏粪呢?多数池修好后，几十年未清一次，除非堵塞不能运行。所以，“化粪池”的清掏工作是基本不存在。
经过日积月累，积少成多。池内的容量是有限的，池满不起粪，新来的无落脚之处，顺水进入排水系统。水小不能动，蛰伏管中，从透出的臭气可知，它已成为巨大的粪坑，阴暗潮湿寂静恒温的环境，是苍蝇老鼠细菌繁衍生活的绝佳之处，多少疾 病由此而生。
暴雨倾盆，瞬间汇成巨流，荡涤着每个角落，污泥浊水倾窝而出，汹涌地冲向江海湖泊。即是有污水处理厂挡道，由于胃口小，短时不能消化大量来水，只好让它消失在河底，这就是“化粪池”的化粪原理。
(三)斥巨资修建的污水处理厂存在的弊病
1、没有从源头抓起。当污染源产生后，就应及时将污染源从污水中分解出来，进行利用或填埋，才能防范于未然。虽然和风细雨之时能起一定作用，当暴雨降临汇聚成灾时，它在自然面前显得无能为力，这叫治标不治本。
2、污水处理厂往往是个人投资兴建，使用几十年时间收回投资成本，从中赚取利润。要使利润最大化的最佳选择，就是治污机器少运转，才能最大限度地节约成本，污水就不可能得到完全、彻底的治理。
国营污水处理厂也要进行成本核算。工作越多，摊入的成本越高，职工偷懒，反而对企业有利。一天两天，一月两月，环境的好孬不容易显现。出现大问题时，已经时隔多日，难究其责了!
3、监督不力。由于法制不健全，督查措施不力，不能及时、完全地监督、纠正污水处理厂存在的问题，就不能完全杜绝排泄物入河。
所以，几千万人口的城市，把遏止污染的希望仅寄托在几个污水处理厂或几个人是不现实的，否则，就不可能有以下怵目惊心的场景。
(四)排泄物对河流的污染
如果每年都有3.5亿吨排泄物向江海湖泊倾倒，不需多少年，就能使山青水秀变成山青水臭?用污染河流来换取局部的清洁方便，肯定要付出沉重的代价。
一条江河要建多座城市，必然是君住江之头，我住江之尾。彼此情无限，共饮一江水。你在上游屙，下游脏水我得喝。我也在往河里屙，管它下游那么多。污染不污染，总有人来管。管也无法管，大家都不管的尴尬局面。黄埔江是臭江便是典型案例。
以北京市为例，近两千万人口，日产两万吨，年产六七百万吨排泄物。天不下大雨，地上无大的河流来稀释它，造成营养过剩，大肠杆菌超标，水就发黑发臭变质。从天津乘汽车回北京，中途转车去西站，就闻到排泄物的恶臭。环境保护是社会文明程度的重要标志，但愿北京环境优美，处处清新。
上海、香港，灯火辉煌美如画，游船行驶在黄埔江或维多利亚港，就像游览在一个大粪凼，饱了眼福，臭了五脏。太湖蓝藻、青岛浒苔的暴发，都与排泄物有关。90%以上的城市，遭遇同性质的水污染。大半壁江山干旱少雨闹水荒，有水的地方又如此践踏。这一切，都是“化粪池”不化粪，贮而无法用，弃之无法管，自由流淌，使大量的粪便入河造成的。珠江水浮莲封河，就说明该河段已严重污染。
从以上分析可知：“化粪池”不化粪，取粪难，是污染环境的重要原因。必须采取种种手段来围追堵截、回收利用排泄物，才能达到兴利除弊之目的，这就是本发明要努力的方向。
三、发明内容
(一)提高粪池(3)的位置(如附图1所示)。
使粪池的池底比“粪罐车”的罐顶高，在水压力的驱动下，使沉淀物从高处向低处的“粪罐车”流动。如遇堵塞，钢筋一贯便通。不用能源，就能轻松、快捷地完成排泄物的装卸任务，是最简单的装卸方法。为排泄物的利用创造了条件。
提高粪池位置是核心，是关键，有了它，就令排泄物由死变活，周而复始，无限循环，想用就用，一切尽由我掌控。纠正了化粪池不化粪，取粪难，导致贮而无法用，弃之无法管，造成河流污染的严重错误。
提高“粪池”位置，虽然方法简单，却打破了置“粪池”于地下的历史。自从发明“化粪池”以来，至少用了几十年的时间，才提出这一设想。走出这一步是艰难的，是在河流遭到严重污染，才得出这一成果，来之不易，值得珍惜。
(二)非匀质液体闸阀(如附图2所示的组装图)。
油、气、水闸阀，属匀质液体开关(简称匀开)。“粪池”的闸阀属非匀质液体开关(简称非匀开)。虽然都属开关系列，却有以下不同：
A、非匀开容易堵塞。
B、非匀开不像自来水开关那样，不论任何人，任何时候，想开就开，必须加强管理，否则，任何人想恶作剧，就可污秽遍地。
为了解决这两个难题，进行了以下设计：
1、在沉淀池底板上预留>Φ100或Φ60的孔。显然，孔越大越容易下载沉淀物，越不容堵塞。它们都是消防设备常用的管径，很容易购买，请根据情况选择。为了叙述方便，简称Φ100(见图2A，下面相对应的是平面图)。
2、一个中间有孔的园环形钢板(22)与Φ100钢管铸造或焊接连成，钢管的进口是直的，最好用喇叭口，泄污能力强些，为叙述方便，不详讲。其内径泄污孔(24)见图B。放止水胶垫(26)，将钢管部分插入预留孔内，并用特种螺帽接口(25)将它固定在底板上。所谓特种螺帽接口(25)，不但能固定，螺帽的另一头还应具备接口功能，以利与粪便输送带连接(见图C)。连接方法按消防栓与消防水带接口方式制作，只要泄污孔一定，交厂家制作。这种接口的好处是：快捷、方便、不绞带。
3、一块园钢板(31)(堵板)与直径为Φ的实心园柱形钢锭(32)(堵舌)铸造或焊接连成，统称为堵头(见图D)。用实心园柱形钢锭的目的就是为了增加自重，加上作用在堵板上的园柱形沉淀物的自重，利用止水胶垫和自重是为了防止当堵舌上的特种螺帽(29)去掉后，发生漏水，影响泄污管和输送带的连接工作。
放止水胶垫(26)，并把堵头插入泄污孔(24)，止转销(27)放进止转槽(19)，限制堵头转动(如图E所示)。将特种螺帽(29)(或其它更先进的形式)套在堵舌上拧紧，就完成了沉淀池的堵漏工作。参照平面图(29)(是大样图)的形状，做套筒和加力杆，成为专用工具，就能开关粪池泄污管。民间常用的扳手等工具失效。
将以上方法用于“污水净化还肥池”(简称还肥池)，就可以令排泄物由死变活，无限循环，想用就用，一切尽由我掌控。
(三)污水净化还肥池的内部设施及运行原理
污水净化还肥池是由粪池(3)、污水池(12)、污水过滤池(17)组成，并用下水管联通。
A、粪池(3)
生活污水入池后，首先与斜向消力槽(5)(详见图3)上的方条石发生碰撞，消杀能量，粉碎菜叶和大颗粒物体，减小对池内的冲击。直立消力板(4)可阻挡冲击波的扩散，使池内处于相对稳定，又能拦截大量飘浮物于池中心。
滞污板(9)(见图4)起滞污拦截作用。重的下沉，轻的飘浮于水面结成粪壳。为了阻止它向下水管流动，用两根绳子系一块带齿塑料板，伸出板面的方形柱沉没于水中，允许它在临界水位线以上运动，粪壳逐渐在方形柱周围聚集，达到滞污目的。用一沉一拦一滞的办法，就能拦截95%以上的排泄物于池中。
池内沉淀物和水的体积各占一半时，它的容重在1.3吨/m3左右。过轻，下载快，运输成本高。过重，下载难，运输成本低，过滤任务重。根据比重推算装卸时机的办法有两个：
(1)估算法。如果沉淀池的容积是4m3，该池收集了8层楼16户48人的排泄物，按每人每天1公斤计，每天共有48公斤。40天就有约两吨排泄物入池。与2m3水稀释，称污水混合物，它的容重在1.3吨/m3左右。说明下载时机到，下载周期为40天。
将4吨污水混合物送到郊外的运输均费约150元，每人每月分摊运输费3-5元，支出比例小，居民完全能承受。
(2)测量法。每次搅拌均匀后，用“比重计”测出它的比重。经过几次装卸，就能找到最佳装卸比重和时间。如果进行交易，比重又是衡量价格高低的重要指标。
沉淀池的装卸程序：
1、打开池顶检修板，让沼气挥发。
2、用搅拌铲将沉淀物与水搅拌均匀，比重计测比重。
3、卸特种螺帽(29)，将输送带接口与特种螺帽(25)联接，完成粪池与“粪罐车”的联接工作。
3、事先系在弯钩上的绳子，用力T将堵头提出泄污孔。或在一钢筋前端焊一园环，园环挂住弯钩，也可将堵头提出。
4、堵头提出后，在水压力的作用下，驱动排泄物向“粪罐车”流动，如遇堵塞，钢筋一贯便通。完成一个周期的装卸任务，名曰“还肥”。
如附图1所示，粪池的非匀开关(2)是打开的，污水池非匀开(2)是关闭的。
B、污水池(12)
图中箭头所指方向，即为污水流动方向。当沉淀池污水到达临界水位线之前，池内只进不出。超过临界水位，开始向污水池排水，做第二次沉淀。污水池安排非匀闸阀的目的是：当沉淀池检修时，就可投入使用。
污水池的污水，可就近浇灌园林花草树木，比自来水好，不要钱有肥效，污水 入土就是最好归宿，还能抗旱救灾保丰收。
C、污水过滤池(17)
用不完的污水超过临界水位线，开始向污水过滤池送水。水进筲箕茶盘(14)，所谓筲箕茶盘，就是南方用竹子织的筲箕，用塑料制作可防潮，用它来拦截大颗粒物体或菜叶。为了保证过滤质量，使用方便，可以做几个筲箕茶盘，经常将过滤物倒入“粪罐车”或“垃圾车”运走。
筲箕茶盘的下面放泡沫(15)，对污水的细小颗粒进行过滤。经一滞二沉二滤的污水，称为低度污水叫污水净化。基本达到国家城镇生活污水排放标准，这就是“污水净化还肥池”的来历。
低度污水臭味未消，经下水道长距离地流动，其实质就是在进行曝氧处理，臭味基本消除，大大减轻了污水处理厂的压力、降低成本。
粪池下面是联接池，一是便于联接，二是如有秽物泄漏便于打扫。如受地形地物限制，可简化成粪池和“过滤池”。
“污水净化还肥池”有益效果是：
1、能将“粪池”的粪由死变活，周而复始，无限循环。想用就用，一切尽由我掌控。不用能源就能轻松、快捷地完成沉淀物的装卸任务，为有效利用生活污水创造了条件。
2、纠正了“化粪池”不化肥，取粪难，导致贮而无法用，弃之无法管，造成河流污染的错误。
3、吃人的老虎濒临灭绝，是因为它的皮骨肉有用。人们没有发现老鼠的使用价值，才使它人丁兴旺，久灭不衰。排泄物倒进河里既是污染，又是浪费。送到农村做肥料，就是庄稼宝。城镇污水有用，就能遏止它对河流的污染，还我山青水秀。
治理黄埔江的臭，必然耗巨资。如果不改变“弃而不用”的陋习，旧病要复发，臭味要重来。所以，遏止河流污染的本身，就是无价之宝。
4、可以将生活污水分解成沉淀物、污水、低度污水三种物质，并分别贮存利用：
(1)人的排泄物是自然肥(又称有机肥)。如果能将城镇市民产生的排泄物送到农村做肥料，种无化肥、无农药污染的绿色食品，虽然生长周期长，但是，比化肥冲出来的食品口感好，味道香，营养价值高，有益健康，肯定深受市民欢迎，绿色食品的价格也肯定不低，它充满商机，潜力巨大。
(2)污水就近浇灌园林花草树木，比自来水好，不用钱有肥效，还能抗旱救灾保丰收。
(3)低度污水可作为施工等用水，用不完的可排放。
5、生产一吨化肥，要消耗大量的人力物力，它的生产过程和过量使用，都会对环境造成污染。将城市污水中的粪分解出来，不用能源，无碳排，我们变废为宝，生产成本为零。只要建一池就等于建一座不用能源、不冒烟的化肥厂，一劳永逸，以后只有清掏、短途运输、管理等费用。
6、如果农民种绿色食品有利可图，必然争夺肥料市场，肥料价格要由市场决定。 获取的利润，可养活部分环卫职工，这叫以肥治污，改变了治污只有投入而无收入的窘境。
7、生活在城镇的九亿人口，每年能产生约3.5亿吨排泄物，按80%的利用率计算，可利用约2.8亿吨。如果一吨尿素与20吨排泄物的肥效相当，农民每年可少用约一千四百万吨尿素。到农民手中的尿素价格为每吨2.2千元，农民每年可节约二、三百亿元人民币。
8、生活污水的利用，必然衍生庞大的产业链。以北京市为例，近两千万人口，每天产生的排泄物约两万吨，用1∶1的水稀释后，每天要运出市区的混合物约4万吨。如果每车的载重量为4吨，每车每天的运输任务按12吨计，北京每天至少要三千辆汽车才能完成此项运输任务。每辆车配驾驶员和清掏工各1名，需六千人，加上专业设计、施工，维修管理人员等，可以安排万多人就业。
排泄物的运输，必然产生很大一笔费用，解决的办法有：
(1)根据谁污染谁负责的原则，市民产生的污物，有缴纳污物清掏运输管理费的义务。
(2)农民用肥应缴费，这笔钱用于建池还贷。
(3)国家为了治理河流污染，应给予扶持、补贴。
排泄物的运输要安排在夜间进行，既避开了人流、物流、车流、卫生间使用高峰，产生的臭味又不会影响市区正常运行。
9、厌氧发酵杀菌，沼气供热能。池内密封运行，不允许有臭气泄漏。随着排泄物的逐渐增多，厌氧使沉淀物发酵，杀死大肠杆菌和蛔虫卵等。发酵后的肥料，植物易吸收，变化快，对土壤有利而无害。产生的沼气能为居民提供热能，无活动盖底层出料水压式沼气技术，不在本文讨论中。
