(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240)

1 機(jī)車(chē)車(chē)輛生態(tài)環(huán)保衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)分析

機(jī)車(chē)生態(tài)環(huán)保衛(wèi)生間主要由攪拌發(fā)酵系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、通風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)等組成，利用微生物對(duì)糞便進(jìn)行降解處理，將大小便及衛(wèi)生紙清除，并轉(zhuǎn)換成水蒸氣、二氧化碳、氨氣等排放物。通過(guò)在便器下部設(shè)置添加微生物載體發(fā)酵設(shè)備槽，當(dāng)糞便與微生物及載體充分混合后，微生物水解菌種釋放具有降解有機(jī)物功能的高蛋白酶，將糞便中的有機(jī)物降解為糖、脂肪酸和氨基酸等小分子有機(jī)物，微生物產(chǎn)酸菌種再將其降解為有機(jī)酸，經(jīng)微生物甲烷菌的進(jìn)一步作用及代謝、完全氧化分解為水、氣體等簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，而且微生物菌通過(guò)此過(guò)程能夠保持不斷繁衍，進(jìn)而保證衛(wèi)生間能夠在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)任何維護(hù)的情況下正常使用。

而目前，和諧型機(jī)車(chē)上安裝的車(chē)載衛(wèi)生間主要采用有水沖式衛(wèi)生間、干式衛(wèi)生間，整體設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，經(jīng)與利用微生物技術(shù)的生態(tài)衛(wèi)生間對(duì)比就可見(jiàn)生態(tài)衛(wèi)生間的優(yōu)勢(shì)，具體情況如下：

1.1.1 水沖式衛(wèi)生間。水沖式衛(wèi)生間由衛(wèi)生間殼體、排污管、上水管、排水管、水箱溢流管、污物溢流管組成。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，便器噴液，便器排污閥打開(kāi)，利用噴液的水壓把污物推入便器下方的污物箱。水沖式衛(wèi)生間具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便的特點(diǎn)，但其冬季無(wú)法使用，耗電量大，污物箱冬天需要加熱，且電加熱故障率及排污閥故障率高，同時(shí)需要有地面接收裝置，保潔人員每車(chē)次都需要進(jìn)行吸污處理。

1.1.2 干式衛(wèi)生間。干式衛(wèi)生間由衛(wèi)生間殼體、便器系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及車(chē)底管路等組成。便器系統(tǒng)采用干粉式集便器系統(tǒng)，其工作原理是在沖洗水的壓力和污物自身的重力作用下將污物從便盆內(nèi)沖到攪拌槽中，經(jīng)過(guò)加藥和攪拌等程序，排污泵將攪拌槽內(nèi)處理好的糞便排入收集袋，方便污物收集。干式衛(wèi)生間具有無(wú)需地面污物收集系統(tǒng)，用水量少，只有(100-300)ml，在冬天可以無(wú)水進(jìn)行使用。其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，污物需要每車(chē)次進(jìn)行清理，下粉容易堵塞，在冬天無(wú)水使用時(shí)，衛(wèi)生間臭味比較大，保潔人員需要每車(chē)次進(jìn)行污物收集及定期加粉。

1.1.3 生態(tài)衛(wèi)生間。生態(tài)衛(wèi)生間由攪拌發(fā)酵系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、通風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)等4大系統(tǒng)組成。采用的是微生物降解技術(shù)，利用特殊培育的微生物菌種對(duì)大小便進(jìn)行降解，當(dāng)糞尿與微生物及載體充分混合后，微生物水解菌種釋放具有降解有機(jī)物功能的高蛋白酶，將糞尿中的有機(jī)物降解為糖、脂肪酸和氨基酸等小分子有機(jī)物，微生物產(chǎn)酸菌種再將其降解為有機(jī)酸，經(jīng)微生物甲烷菌的進(jìn)一步作用及代謝、完全氧化分解為水、氣體等簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，而且微生物菌通過(guò)此過(guò)程能夠保持不斷繁衍，進(jìn)而保證衛(wèi)生間能夠在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)任何維護(hù)的情況下正常使用。該衛(wèi)生間的缺點(diǎn)是：設(shè)備保養(yǎng)時(shí)不能使用化學(xué)試劑清理。

綜上所述，習(xí)近平總書(shū)記指出，綠水青山就是金山銀山。建設(shè)生態(tài)文明是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來(lái)的千年大計(jì)，是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要戰(zhàn)略任務(wù)。結(jié)合我院建成高鐵實(shí)訓(xùn)基地高仿真一比一模擬駕駛一、二級(jí)檢修“和諧號(hào)”動(dòng)車(chē)組。我院從2016年開(kāi)始籌備建設(shè)，于2018年1月設(shè)備進(jìn)入我院開(kāi)始安裝調(diào)試。但車(chē)廂衛(wèi)生間不能使用，因?yàn)闆](méi)有上、下水也沒(méi)有排污管路。為此結(jié)合生態(tài)環(huán)保衛(wèi)生間在機(jī)車(chē)上的應(yīng)用，也可以應(yīng)用在我院高鐵實(shí)訓(xùn)基地動(dòng)車(chē)組上，既解決了上下水的問(wèn)題，又解決排污難題。同時(shí)還可以應(yīng)用在旅游地區(qū)缺水，排污困難的地方。如青海的茶卡鹽湖等許多旅游勝地，都需要生態(tài)環(huán)保衛(wèi)生間待我們開(kāi)發(fā)，習(xí)近平總書(shū)記很早就用金山銀山、綠水青山作比喻，生動(dòng)形象、入木三分地闡述了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的辯證關(guān)系，提出了“綠水青山就是金山銀山”的重要理念，為我們建設(shè)生態(tài)文明、建設(shè)美麗中國(guó)提供了根本遵循。

總之，水沖式衛(wèi)生間、干式衛(wèi)生間均需配備水箱，在冬季使用時(shí)極易發(fā)生凍結(jié)，存在適應(yīng)性差的問(wèn)題，水沖式衛(wèi)生間排污是直接排到集污箱內(nèi)，需要在裝備時(shí)及時(shí)排污否則容易造成堵塞，干式衛(wèi)生間雖利用藥劑對(duì)污物處理后排到收集袋內(nèi)但容易造成管路堵塞和衛(wèi)生間氣味處理不徹底等問(wèn)題。生態(tài)衛(wèi)生間則更能適應(yīng)機(jī)車(chē)工作環(huán)境和更好的滿(mǎn)足機(jī)務(wù)段需求，在總體性能、維護(hù)性能上均優(yōu)于水沖、干式衛(wèi)生間，其技術(shù)先進(jìn)，具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，因此，是我們對(duì)車(chē)載衛(wèi)生間方案的首選。

1.2 工作原理

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有車(chē)載衛(wèi)生間結(jié)構(gòu)和工作原理的研究并對(duì)其實(shí)施改造，采用微生物降解技術(shù)，通過(guò)除臭-醇化-分解-消化-蒸發(fā)等步驟將大小便及廁所用紙等消除，隨后轉(zhuǎn)換為二氧化碳和少量氨氣和水蒸氣排放到空氣中，無(wú)需水沖、拒絕污染、無(wú)臭味、無(wú)污染物排放(排放物滿(mǎn)足國(guó)家《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB14554的要求)，其主要設(shè)計(jì)方案如下：

1.2.1 攪拌發(fā)酵系統(tǒng)：采用單軸正反旋轉(zhuǎn)方式，攪拌均勻，無(wú)死角。攪拌時(shí)間及頻率有自動(dòng)和人工控制兩種方式：自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，正轉(zhuǎn)運(yùn)行30秒、停止30秒；反轉(zhuǎn)運(yùn)行30秒、停止30秒，二循環(huán)運(yùn)行過(guò)程；人工控制時(shí)根據(jù)人控制運(yùn)轉(zhuǎn)方式和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間運(yùn)行。

1.2.2 加熱系統(tǒng)：采用硅橡膠電加熱絲，加熱絲連接溫度傳感器，當(dāng)溫度低于50℃，傳感器接通電源，開(kāi)始加熱；當(dāng)溫度高于75℃，傳感器切斷電源，停止加熱，確保分解物進(jìn)行蒸發(fā)和微生物所需溫度。溫度控制分高、中、低三檔，正常使用時(shí)采用中檔，使用人流量較多或冬天寒冷時(shí)使用高檔，夏天或人流量較少時(shí)使用低檔。

1.2.3 通風(fēng)系統(tǒng)：通風(fēng)口安裝在處理槽上部，由便器口進(jìn)風(fēng)，處理槽上部向外排風(fēng)，其作用有：(1)將處理過(guò)程分解出來(lái)的二氧化碳、水蒸氣、微量氮?dú)獾葰怏w及時(shí)排出；(2)保持處理槽上部空氣新鮮，因?yàn)椴蹆?nèi)使用的是好氧性微生物，需要新鮮的空氣，促進(jìn)微生物分解能力和自身的傳代繁殖。

1.2.4 電氣控制系統(tǒng)：整體運(yùn)行IC板自動(dòng)控制，故障漏電自動(dòng)保護(hù)。

1.2.5 微生物及載體：微生物采用存在于自然界土壤中的微生物，經(jīng)過(guò)提純培養(yǎng)，具有對(duì)糞便快速高效的處理能力，能對(duì)糞便和廁所用紙進(jìn)行分解處理，不留任何固體廢棄物，自身傳代繁殖能力強(qiáng)，與糞便形成相互依賴(lài)的生態(tài)鏈，遺傳性穩(wěn)定，無(wú)毒、無(wú)害，對(duì)活體及生態(tài)安全，生存能力強(qiáng)，能在-55℃-75℃環(huán)境中生存。

2 主要技術(shù)指標(biāo)與試用情況

2.1 技術(shù)指標(biāo)

2.1.1 使用環(huán)境溫度：-30℃—50℃。

工作環(huán)境溫度：-40℃～～+70℃

周?chē)h(huán)境最大相對(duì)濕度：大于95%

安裝條件：安裝在能防止風(fēng)、沙、雨、雪直接侵襲的車(chē)體內(nèi)

2.1.2 電源要求：AC 220V或AC 380V 、50HZ。

2.1.3 技術(shù)類(lèi)型：微生物菌種發(fā)酵處理糞便、免水沖、無(wú)污染物排放。

2.1.4 電氣控制方式：IC版自動(dòng)控制。

2.1.5 衛(wèi)生指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T17217《城市公共廁所衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的水沖式廁所一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.1.6 攪拌槽內(nèi)殘?jiān)谢紫x(chóng)卵死亡率、類(lèi)大腸菌值符合GB7959《糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定。

2.1.7 排放氣體的臭濃度、氧氣濃度符合GB14554《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定。

2.1.8 微生物菌種在連續(xù)傳代繁殖過(guò)程中不產(chǎn)生變異和遺傳。

2.1.9 電氣安全性符合GB/T18092《免水沖衛(wèi)生間廁所》規(guī)定。

2.2 技術(shù)關(guān)鍵

2.2.1 免水沖：采用電動(dòng)攪拌加生物菌吸收轉(zhuǎn)化，對(duì)糞便實(shí)現(xiàn)無(wú)水化處理。

2.2.2 免清淘：該微生物生態(tài)衛(wèi)生間的最終產(chǎn)物為水蒸氣、二氧化碳及微量的氨氣，不需要清淘，就池處理，避免二次污染。省去了水沖衛(wèi)生間的污物箱的排放和干式衛(wèi)生間的污物打包處理，節(jié)約了人力物力。

2.2.3 有效控制異味：該微生物生態(tài)衛(wèi)生間，采用好氧微生物的繁殖，消耗了產(chǎn)生臭味的氣體，生化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水蒸氣等穩(wěn)定物質(zhì)，所以，微生物生態(tài)衛(wèi)生間不會(huì)產(chǎn)生刺激性臭味，這種載體還可以在需要除臭的場(chǎng)所作為除臭基料使用。

2.2.4 無(wú)害化：該微生物生態(tài)衛(wèi)生間在生化反應(yīng)過(guò)程中有益微生物將病原菌消耗掉，另外，生化反應(yīng)產(chǎn)生的溫度也會(huì)對(duì)人類(lèi)大小便進(jìn)行消毒。

2.3 創(chuàng)新點(diǎn)

2.3.1 利用微生物菌降解技術(shù)對(duì)糞便進(jìn)行無(wú)害化處理，大小便轉(zhuǎn)化成水蒸氣、二氧化碳及微量氨氣,真正達(dá)到了無(wú)二次污染。

2.3.2 能耗低、載體獲取方便、便宜(更換1次/年)，可有效控制異味、安裝和運(yùn)行均方便。

2.3.3 改變了原衛(wèi)生間需要水、風(fēng)沖洗，需配備排污及水洗設(shè)備，還需要整備人員收集清理的弊端，改變了衛(wèi)生間無(wú)法正常使用的情況。

2.4 試裝運(yùn)用情況

該衛(wèi)生間利用了微生物菌技術(shù)，解決了原有和諧型機(jī)車(chē)上裝備的車(chē)載式衛(wèi)生間由于現(xiàn)有整備場(chǎng)條件限制、配套集污設(shè)備無(wú)法安裝、整備作業(yè)人員不足、以及機(jī)車(chē)長(zhǎng)交路運(yùn)行而未安設(shè)固定排污站點(diǎn)等等問(wèn)題。該機(jī)車(chē)生態(tài)環(huán)保衛(wèi)生間自2017年10月開(kāi)始投入使用后，有效解決了機(jī)車(chē)乘務(wù)員在機(jī)車(chē)運(yùn)行中上廁所難的問(wèn)題，切實(shí)改善了機(jī)車(chē)乘務(wù)員的作業(yè)工作環(huán)境，同時(shí)解決了整備場(chǎng)地面需投入大量設(shè)備設(shè)施及場(chǎng)地、人員不足的問(wèn)題。生態(tài)衛(wèi)生間的實(shí)施適應(yīng)性較強(qiáng)，可整體安裝也可在既有機(jī)車(chē)車(chē)載衛(wèi)生間基礎(chǔ)上實(shí)施技術(shù)改造，自使用以來(lái)受到了機(jī)車(chē)乘務(wù)員的廣泛歡迎，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

3 使用注意事項(xiàng)

使用生態(tài)衛(wèi)生間前仔細(xì)閱讀以下注意事項(xiàng)以確保安全正確地使用和管理生態(tài)衛(wèi)生間，下列注意事項(xiàng)是為了防止對(duì)生態(tài)衛(wèi)生間損壞和對(duì)使用者及他人可能造成的人身傷害，以及可能對(duì)財(cái)產(chǎn)造成的損壞。

3.1 事情前請(qǐng)將生態(tài)衛(wèi)生間金屬部件進(jìn)行接地連接，以防漏電事故發(fā)生造成人身傷害；

3.2 生態(tài)衛(wèi)生間使用電源：AC220v、50Hz

3.3 未經(jīng)培訓(xùn)的非專(zhuān)業(yè)人員請(qǐng)勿自行拆卸、維護(hù)、修理生態(tài)衛(wèi)生間，以免發(fā)生意外；

3.4 使用衛(wèi)生間是免水沖廁所，便后請(qǐng)按按鈕，以便攪拌均勻，快速降解；

3.5 使用衛(wèi)生間時(shí)請(qǐng)勿將手紙以外的物品投入處理槽，禁止報(bào)紙、婦女衛(wèi)生巾、紙尿褲投入處理槽，請(qǐng)投入專(zhuān)用垃圾桶；

3.6 請(qǐng)勿用潔廁靈、洗滌劑等化學(xué)試劑清洗便器，否則會(huì)導(dǎo)致處理槽內(nèi)微生物的死亡，需全部更換微生物及載體；

3.7 請(qǐng)用少量清潔水清洗便器，保證處理槽內(nèi)載體的濕度，含氯自來(lái)水請(qǐng)放置四小時(shí)以上再用來(lái)清洗便器，否則會(huì)導(dǎo)致分解能力降低；

3.8 請(qǐng)勿用大量水沖洗便器，以免電器受潮發(fā)生意外；

3.9 正常使用時(shí)，晚間請(qǐng)勿切斷電源，微生物處理需要一定的時(shí)間和氧氣，否則會(huì)產(chǎn)生處理不完全或產(chǎn)生異味；

3.10 正常使用時(shí)，請(qǐng)定期檢查處理槽濕度情況，處理槽濕度應(yīng)保持在45%～～70%AH范圍內(nèi)，水分過(guò)多或過(guò)少均會(huì)造成微生物降解能力降低或產(chǎn)生異味；

3.11 正常使用時(shí)，請(qǐng)定期檢查排風(fēng)機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，需要時(shí)及時(shí)清理風(fēng)機(jī)葉片上的積灰；

3.12 正常使用時(shí)：請(qǐng)定期檢查電器漏電是否不正常；

3.13 正常使用時(shí)：請(qǐng)定期檢查攪拌工作是否正常

3.14 正常使用時(shí)：傳動(dòng)系統(tǒng)的軸承、齒輪應(yīng)定期加注潤(rùn)滑油脂；定期檢查鍵、緊固件是否松動(dòng)；

3.15 使用衛(wèi)生間時(shí)，若有物品不慎掉入槽中，應(yīng)切斷電源后進(jìn)行尋找，以免發(fā)生人身傷害事故；

3.16 生態(tài)衛(wèi)生間長(zhǎng)期停用時(shí)，應(yīng)讓衛(wèi)生間運(yùn)轉(zhuǎn)處理20小時(shí)以上，待糞尿完全處理好在切斷電源，并保持便器內(nèi)部清潔，處理槽內(nèi)加適量清水，濕度約為45%RH；

3.17 生態(tài)衛(wèi)生間長(zhǎng)期停用后重新啟用時(shí)，應(yīng)做到:(1)檢查電器、機(jī)械部分是否正常；(2)檢查處理槽載體濕度；(3)激活并添加微生物。

4 微生物的添加調(diào)整方法

4.1 使用前

生態(tài)衛(wèi)生間處理槽內(nèi)微生物及載體在出廠時(shí)已添加，但在儲(chǔ)存、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中處理槽內(nèi)水分可能會(huì)部分揮發(fā)，在產(chǎn)品安裝后須做必要的調(diào)整。

4.1.1 接通電源，檢查處理處理槽攪拌、通風(fēng)、加熱系統(tǒng)是否正常；

4.1.2 檢查處理槽內(nèi)載體濕度，若濕度過(guò)低請(qǐng)加清水，調(diào)整濕度至45%RH左右；

4.1.3 活化微生物：50克蜂蜜加水1升稀釋后均勻加入處理槽。

4.2 使用過(guò)程中

4.2.1 處理槽載體濕度過(guò)低或過(guò)高，均會(huì)導(dǎo)致物生物弱化，分解不完全而產(chǎn)生氣味，若濕度過(guò)高請(qǐng)暫停使用，帶濕度恢復(fù)正常在使用；若濕度過(guò)低，請(qǐng)暫時(shí)切斷加熱電源，必要時(shí)視情況加部分清水調(diào)整濕度；

4.2.2 當(dāng)生態(tài)衛(wèi)生間超負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致產(chǎn)生異味時(shí)，請(qǐng)及時(shí)調(diào)整濕度和濕度，同時(shí)添加載體和微生物；具體如下：

4.2.3 將濕度過(guò)高的載體(水分揮發(fā)后仍可使用)取出部分，加入等量的干載體；

4.2.4 處理槽添加1升除臭菌和1升分解菌，去除異味并促進(jìn)分解

4.2.5 當(dāng)處理槽內(nèi)誤入洗滌劑或化學(xué)藥品而導(dǎo)致微生物死亡情況時(shí)要部分更換載體及微生物。