一种适合在寒冷地区户外使用的节水型防冻冲水公共厕所
技术领域
本发明属于公共设施技术领域，具体涉及一种适合在寒冷地区户外使用的节水型防冻冲水公共厕所。
背景技术
长期以来由于农村经济、文化发展的滞后以及不良卫生习惯和风俗的影响，农村厕所改造问题始终是我国新农村建设中生活环境改善的难点之一，村镇公厕存在的问题更为突出。
随着农村经济的发展，城市化进程的加速，农民的生活质量得到了很大程度地提高，做好农村卫生工作既是重要的民生问题、经济问题和社会问题，又是重大的政治问题。而改造农村厕所又是农村卫生工作的重要一环，但由于农村的基础卫生设施相对落后，卫生健康知识的宣传还不深入，且农民的健康意识比较薄弱，作为农村的基础设施、与农民利益最密切的厕所还处于落后状态。特别是在我国北方地区，户外独立厕所特别是农村户外独立公厕大多为旱厕，卫生条件得不到改善，并存在以下诸多问题：
（1）现有的数量很少的户外独立水冲厕所无法彻底解决冬季防冻问题，并存在该类水冲厕所设备及安装复杂、能耗高、费用高、检修复杂、清掏工作量大等问题；
（2）旱厕由于封闭性不好，不仅存在安全问题，而且粪便暴露，脏臭四溢，孳生蚊蝇，传播疾病，成为除垃圾站以外的病菌滋生源场所，农村独立公厕在这方面的情况尤为突出。
现有农村独立公厕主要有水冲厕与旱厕两种；旱厕粪坑裸露不密闭，脏臭四溢，孳生蚊蝇，卫生条件差；水冲厕在我国北方寒区首先必须具备水冲条件、厕屋保暖条件、每天有人照看维护等，而且清掏作业量大次数多；冲水时使用市电，一旦停电，公厕就不能使用了。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供一种适合在寒冷地区户外使用的节水型防冻冲水公共厕所，将冲水设施、便器的冲水部分、防臭设施三部分均深埋至冻土层以下，解决了冬季户外公厕冲水的冻害问题；设置储液窖，深埋冻土层以下，实现中水回用，减少了用水量及后期清掏工作量。配备脚踩式高压冲水器与水泵冲水两套系统，既可预防停电时水泵不能使用的状况，也方便农户节电，可自由选择冲水方式。
为了达到上述目的，本发明技术方案如下：
一种适合在寒冷地区户外使用的节水型防冻冲水公共厕所，包括厕屋、储水罐、多个分格化粪罐、储液窖；
厕屋内部地面安装有多个独立分隔的便器，每个便器各自配置有一个分格化粪罐、高压冲水踏板和水泵开关，每个便器下方皆连通有直通至冻土层以下的进粪管，进粪管底部内侧设有地埋防臭器，进粪管的底端连通有S型防臭弯管；高压冲水踏板通过立装管道与储水罐内部的高压冲水器连接，水泵开关与储水罐内部设有水泵电连接；高压冲水器和水泵通过变径三通管与地埋防臭器连接；
分格化粪罐包括相联的三个池子，三个池子之间分别通过两个过粪管连通，第一池通过S型防臭弯管与进粪管连通；每一个分格化粪罐的第三池通过排液管道与储液窖连通；储液窖上方与地面连通设有清掏管道，储液窖通过连接管与储水罐连通；
地埋防臭器和储水罐、分格化粪罐、储液窖安装在冻土层下方。
进一步的，所述连接管进入储水罐的管口处加装一个与连接管同型号的硅胶防臭器，保证了由储液窖进入储水罐的液体单向流通，储水罐的水不会回流到储水窖内。
进一步的，所述第一池上方延伸出地面设有通气管，同时与地面连通设有清渣管道，顶部加盖板密封。
进一步的，所述第二池上方与地面连通设有清渣管道，顶部加盖板密封。
进一步的，所述第三池上方与地面连通设有清掏管道，顶部加盖板密封。
进一步的，所述储水罐与储液窖相互独立，或储水罐内置于储液窖。
本发明的有益效果：（1）S弯水封防臭器、储水罐、地埋防臭器、储液窖深埋于冻土层以下，解决了农村户外独立厕所冻害问题，实现了冬季在室外可用水冲马桶；
（2）配备脚踩式高压冲水器与水泵冲水两套系统，即可预防停电时水泵不能使用的状况，也方便农户节电，可自由选择冲水方式；
（3）用生物菌剂处理第三池及储液窖的粪液后，粪液中的有机物降解更彻底，粪液更清澈，既可达到粪便转化为高效肥的目的，也使粪便无害化处理更彻底，也利于中水循环回用；
（4）粪便经无害化处理到达第三格时，已基本清澈稍带氨气味道，再用生物菌剂处理过的粪液在储液窖内已变为清澈无异味的液体，用连通器导回储水罐用于冲厕，在节约水的基础上，实现了中水循环回用，减少了公共厕所后续清掏作业的劳动量及人工成本。
本设计适用于北方寒冷地区户外厕所，并解决了现有北方寒冷地区无供暖独立冲水厕所的设备组成及安装复杂、能耗高、费用高、检修复杂、粪便未经无害化处理、后续清掏工作量大的问题，具有节水、省电、防冻、防臭、环保、清掏量少的优点，且防冻及冲水系统均深埋冻土层以下，无需增加额外的保温措施、耗能防冻措施，降低了安装、使用、维护成本，利于推广，在北方改造农村厕所中可以大力推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例1储水罐储液窖分置式五坑位公厕的结构剖视示意图；
图2为本发明实施例1储水罐储液窖分置式五坑位公厕的地面俯视示意图；
图3为本发明实施例2储水罐内置于储液窖的七坑位公厕结构剖视示意图；
图4为本发明实施例2储水罐内置于储液窖的七坑位公厕地面俯视示意图。
图中，1-厕屋，2-储水罐，3-分格化粪罐，4-储液窖，5-便器，6-高压冲水踏板，7-地埋防臭器，8-高压冲水器，9-水泵，10-过粪管，11-通气管，12-清渣管道，13-清掏管道，14-排液管道，15-连接管，16-硅胶防臭器，17-立装管道，18-水泵开关，19-进粪管，20-S型防臭弯管，21-变径三通管，22-加水管；31-第一池，32-第二池，33-第三池。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
一种适合在寒冷地区户外使用的节水型防冻冲水公共厕所，储水罐储液窖分置式五坑位公厕为例，如图1所示，包括一个厕屋1、储水罐2、五个分格化粪罐3和储液窖4；
如图2所示，一个厕屋1内部地面安装有五个独立分隔的便器5；每个便器5各自配置有一个分格化粪罐3、高压冲水踏板6和水泵开关18，每个便器5下方皆连通有直通至冻土层以下的进粪管19，进粪管19底部内侧设有地埋防臭器7，进粪管19的底端连通有S型防臭弯管20；高压冲水踏板6通过立装管道17与储水罐2内部的高压冲水器8连接，水泵开关18与储水罐2内部设有水泵9电连接，通电时实现电动一键冲水；高压冲水器8和水泵9通过变径三通管21与地埋防臭器7连接；
分格化粪罐3包括相联的三个池子31、32、33，三个池子之间分别通过两个倒置L型的过粪管10连通，第一池31上方延伸出地面设有通气管11，第一池31和第二池32上方与地面连通设有清渣管道12，第三池33与地面连通设有清掏管道13a；其中，第一池31通过S型防臭弯管20与进粪管19连通；每一个分格化粪罐的第三池33通过倒置L型的排液管道14与储液窖4连通；储液窖4上方与地面连通设有清掏管道13b，储液窖4通过连接管15与储水罐2连通，连接管15进入储水罐2的管口处加装一个与连接管15同型号的硅胶防臭器16，保证了由储液窖4进入储水罐2的液体单向流通，储水罐2的水不会回流到储水窖4内；储水罐2上方与地面连通设有加水管22；
地埋防臭器7与储水罐2、分格化粪罐3、储液窖4安装在冻土层下方。
具体的，厕屋1至少一个，单个厕屋占地面积1.56平方m，即1250mm×1250mm×2200mm，可根据坑位需要多个并列建造；厕屋材质可选用砖混结构、彩钢板、金属雕花板、铝合金等材质建筑厕屋；厕屋内还可以安装通风、照明系统，扶手、手纸盒，放置厕纸篓、清洁用的扫把、水桶刷子。
具体的，每个便器5都配备一个储水罐2，储水罐2采用保温型集成水箱，采用不锈钢或玻璃钢材质，高度1 - 1.1m，深埋在冻土层以下；储水罐3罐口通过直径300mm以上的立装管道17与厕屋1地面齐平或略高，用于安装高压冲水器8及吊装水泵9；储水罐2罐底与储液窖4底齐平，用直径40mm的连接管15与储液窖4连接。
具体的，每个厕屋1内安装水泵或高压冲水器中一种或者两种安装，前述选用两种同时安装，可防止停电时的冲厕问题；用变径三通管21与S型防臭弯管20连接；两种同时安装时，在变径三通管口加装16mm三通管。其中，具体的，高压冲水器8的压杆加长至厕屋1地面，加长的压杆为可拆装的两节或三节，方便操作及后续维修作业。水泵功率370瓦，扬程7m，设计使用市电或太阳能电源，控制开关安装在厕屋便器旁边。
具体的，便器5使用直通式蹲便器或漏斗式坐便器，不能用水封式便器；安装时注意使便器下口处于进粪管的中央，防止粪便粘在进粪管壁。
具体的，分格化粪罐3容积≥1.5m³；第一池、第二池、第三池池容积比原则为2：1：3；第二池宽度不足50cm可加大至50cm。三池之间的隔板必须密封，不能漏气，否则影响第二池的厌氧发酵效果，直至影响中水回用效果。分格化粪罐贮留粪便的有效时间，第一池不少于20d，第二池不少于10d，第三池原则要求一、二池有效时间之和；三格池的深度相同，距地面不应小于冻土层厚度。
具体的，过粪管10要求选用内径100mm内壁光滑管材，设置成“I”或倒“L”型；连接第一池至第二池的过粪管入口应在第一池池壁的下三分之一处，溢出口应在第二池距池上沿至少保留100mm；第二池至第三池的过粪管入口可在第二池池壁的二分之一处，溢口同第一池至第二池的过粪管。第一池至第二池的过粪管与第二池至第三池的过粪管必须交错安装。
具体的，通气管11的圆形管径100mm、方形面积不小于225cm²，高于厕屋500mm或以上，加装防雨帽；通气管11的作用是排出第一格产生的气体，减压，防止气味从进粪管返回厕屋。
具体的，清渣管道12和清渣管道13顶部加盖板密封，用直径150mm或300mm的管材。
具体的，储液窖4单独建造，窖顶不放置厕屋时，宽1.2m，深1.1m，长度可根据坑位数决定；储液窖顶放置厕屋时，储液窖宽2m，深1.1m；储液窖窖顶水平线须低于分格化粪罐顶水平线40cm。
第三池33的出水口处伸入排液管道14，排液管道14管口在第三池33内距地基水平线400mm处，不能到罐底，防止有沉淀物进入储液窖4；排液管道14的直径40mm，且必须保持水平，起连通器的作用，使第三池33的粪液流入储液窖4继续沉淀、发酵降解，由生物菌继续降解粪液中残留的有机物；从储液窖4靠近储水罐2处伸入连接管，连接管口在储液窖4内距离窖底400mm处，用直径40mm的连接管15与储水罐连接，给高压冲水器及水泵9自流供水。
实施例2
一种适合在寒冷地区户外使用的节水型防冻冲水公共厕所，储水罐内置于储液窖式七坑位公厕为例，如图3所示，包括一个厕屋1、储水罐2、七个分格化粪罐3和储液窖4；储水罐2内置于储液窖4；
如图4所示，一个厕屋1内部地面安装有七个独立分隔的便器5；每个便器5各自配置有一个分格化粪罐3、高压冲水踏板6和水泵开关18，每个便器5下方皆连通有直通至冻土层以下的进粪管19，进粪管19底部内侧设有地埋防臭器7，进粪管19的底端连通有S型防臭弯管20；高压冲水踏板6通过立装管道17与储水罐2内部的高压冲水器8连接，水泵开关18与储水罐2内部设有水泵9电连接，通电时实现电动一键冲水；高压冲水器8和水泵9通过变径三通管21与地埋防臭器7连接；
分格化粪罐3包括相联的三个池子31、32、33，三个池子之间分别通过两个倒置L型的过粪管10连通，第一池31上方延伸出地面设有通气管11，第一池31和第二池32上方与地面连通设有清渣管道12，第三池33与地面连通设有清掏管道13a；其中，第一池31通过S型防臭弯管20与进粪管19连通；每一个分格化粪罐的第三池33通过排液管道14与储液窖4连通；储液窖4上方与地面连通设有清掏管道13b，储水罐2内置于储液窖4，进入储水罐2的管口处安装一个硅胶防臭器16，保证了由储液窖4进入储水罐2的液体单向流通，储水罐2的水不会回流到储水窖4内；
地埋防臭器7与储水罐2、分格化粪罐3、储液窖4安装在冻土层下方。
本发明的工作原理：
（1）冲水：储水罐2内预先加水，人员如厕后，按下高压冲水踏板6（或电动水泵开关），高压冲水器或水泵9工作，将储水罐2内的水吸抽至地埋防臭器7中冲走粪便尿液；粪便尿液通过防臭弯管9b进入分格化粪罐3第一池31中，进行下一步无公害处理；
（2）无公害处理：分格化粪罐3第一池31中，因比重不同，粪液可自然分为三层，上层为糊状粪皮，下层为块状或颗状粪渣，中层为比较澄清的粪液；同时利用厌氧发酵、中层过粪和寄生虫卵比重大于一般混合液比重而易于沉淀的原理，粪便在池内经过30天以上的发酵分解，中层粪液依次由第一池流至第三池，以达到沉淀及杀灭粪便中寄生虫卵和肠道致病菌的目的，第三池粪液在前面两池兼氧发酵、厌氧发酵及自然沉淀的基础上，加入生物活性菌，使粪液逐步转化成为澄清无异味的优质液体肥（中水），既可用于循环冲厕，也可以抽掏农用，总结为三格化粪池厕所工艺流程为“一留、二酵、三贮”；具体为：
a）新鲜粪便尿液进入第一池31，池内粪便开始发酵分解，在上层粪皮和下层粪渣中含细菌和寄生虫卵最多，中层含虫卵最少；初步发酵的中层粪液经过粪管10溢流至第二池32，而将大部分未经充分发酵的粪皮和粪渣阻留在第一池31内继续发酵；
b）流入第二池32的粪液进一步发酵分解，虫卵继续下沉，病原体逐渐死亡，粪液有机质发酵降解转化，达到进一步无害化，产生的粪皮和粪厚度比第一池31显著减少；
c）流人第三池33的粪液一般已经腐熟，其中病菌和寄生虫卵已基本杀灭；第三池33功能主要起储存已基本无害化的粪液作用；并在第三池33与储液窖4进再经一步加入生物菌剂处理及沉淀，可以作为中水回用；
（3）中水自回流：储液窖4内的中水经进入连接管15自回流至储水罐2循环使用。
