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积肥环保厕所及其有机肥发酵腐熟控制方法

文献发布时间:2024-04-18 19:48:15


积肥环保厕所及其有机肥发酵腐熟控制方法

技术领域

本发明涉及环保厕所领域,特别涉及一种积肥环保厕所及其有机肥发酵腐熟控制方法。

背景技术

近年来,随着我国土壤有机质含量持续下降,化肥使用量仍然持续增加,进而导致农村土地质量下降,这使得农业农村发展面临很大挑战,有机肥是使用能够有效改善土壤的理化条件和生物特性,使土壤熟化,增加农作物产量,提高农作物质量,因此有机肥在农业上有着巨大的应用空间。

有机肥的原料包括粪尿、秸秆和动植物的残体,人粪尿是有机肥重要的原料之一,而目前的人粪尿利用率不高,绝大部分进入集中污水管网进行处理,资源化再利用存在很大空白。为破解人粪尿污处理与资源化利用难题,现有技术将人粪尿再利用作为主要方向,经过近几年的探索,初步探索出人粪尿转化为有机肥生产方式,实现了变废为宝、综合利用,对无害化卫生厕所粪污全面开展无害化处理和资源化利用开辟了新模式。而焦点在于资源化再利用,通过把源源不断的粪尿进行资源化利用,比如做成有机肥、沼气等,替代部分化肥和能源,形成良性循环,对生态文明建设有着深远的影响。

现有技术中的厕所只是将人的粪便和尿液进行收集,将收集到的尿液、粪污以及冲厕水集中存放在污物存储箱中,由人工将污物抽取至另外的地方进行无害化处理,这样一方面造成了成本的增加;另一方面,这样的处理方式需要有完整的处理链,这并不适合农村厕所的使用情况,因为我国农村分布较为分散,因此如果要对农村的厕所人粪尿进行收集再利用,则需要建立一套低成本载体系统对厕所粪污自行加工成能够直接利用的有机肥料。综上考虑,现有技术中的厕所仍然具有一定的缺陷,因此设计出一套能够实现人类粪污回收再利用的载体系统对人类粪尿污物直接转有机肥的高效利用具有重要意义。

发明内容

基于现有技术中的生态厕所无法对人类粪污进行高效转换和利用的技术问题,本申请提出了一种积肥环保厕所及其有机肥发酵腐熟控制方法。

发明采用的技术方案是:一种积肥环保厕所,包括:真空负压排污系统,所述真空负压排污系统包括收集粪尿的便池,用于存储粪尿的收集箱,用于将便池中的粪尿抽吸至所述收集箱的抽真空机构以及用于给所述便池提供清洁水的供水机构;发酵处理系统,所述发酵处理系统包括发酵箱体、搅拌装置和调节机构,所述发酵箱体与所述出料口通过送料管连通,所述送料管设有第一开关阀,所述搅拌装置设于所述发酵箱体内,所述调节机构用于控制所述发酵箱体内部的湿度、温度以及含氧量;粪尿预处理系统,所述粪尿预处理系统用于将所述收集箱中的粪污粉碎后排入至所述发酵处理系统中。

进一步地,所述粪尿预处理系统包括干湿分离机构、集液箱以及送料管,所述集液箱设于所述收集箱的下端并与所述收集箱连通,所述干湿分离机构包括锥形的过滤网,所述过滤网设于所述收集箱和集液箱之间,且所述过滤网的中部设有出料口,且所述过滤网的横截面为从下到上为尺寸递增的锥形,所述干湿分离机构还包括设于所述过滤网内的螺旋输送机。

进一步地,所述抽真空机构包括真空泵、真空罐、第一抽真空管、抽污管、真空隔膜阀、气动控制管路、第一控制阀和第二控制阀,所述真空泵与所述真空罐连通,所述第一抽真空管连接于所述真空罐和收集箱之间,所述第一抽真空管上设有所述第二控制阀,所述抽污管连接于所述收集箱和便池之间,所述抽污管上设有所述真空隔膜阀,所述真空隔膜阀通过气动控制管路与所述真空罐连通,所述气动控制管路上设有所述第一控制阀,所述第一控制阀开启控制所述真空隔膜阀打开。

进一步地,所述供水机构包括水箱,所述水箱和集液箱之间通过补液管连通,所述补液管上设有第三控制阀,所述发酵箱体包括横截面为圆形的内箱体和外箱体,所述内箱体和外箱体之间设有环形腔室,所述内箱体和外箱体轴向方向的一端设有开口,所述开口处设有可拆卸门板,且所述内箱体还设有与所述环形腔室连通的通孔,所述出料口与所述内箱体的顶部连通,所述搅拌装置设于所述内箱体,且所述内箱体的底部还设有卸料口。

进一步地,搅拌装置包括驱动单元、转动轴以及若干组叶片,所述内箱体的轴向方向为水平,且所述粪尿预处理系统设于所述内箱体的径向方向的上端,所述转动轴设于所述内箱体的轴向方向,若干组所述叶片沿所述传动轴的轴向方向间隔设置。

进一步地,所述调节机构包括温度调控组件,所述温度调控组件包括:设于所述环形腔室内的第一盘管、设于所述集液箱中的第二盘管以及设于所述集液箱中的加热器,所述第一盘管与第二盘管形成循环回路。

进一步地,所述调节机构还包括:湿度调控组件,所述湿度调控组件包括:加湿管路,所述加湿管路的一端与所述集液箱连接,另一端与所述内箱体或外箱体连通,所述加湿管路上还设有第四控制阀;第二抽真空管,所述第二抽真空管的一端与所述抽真空机构连通,另一端与所述外箱体连通,所述第二抽真空管上还设有第二开关阀;通风组件,所述通风组件包括与所述外箱体连通的通风管,设于所述通风管上的风机。

进一步地,所述积肥环保厕所还包括供热片和第三盘管,所述第三盘管设于所述集液箱中,且所述供热片与第三盘管形成循环回路。

一种用于所述的积肥环保厕所的有机肥发酵腐熟控制方法,方法包括以下步骤:

步骤S1:将粪尿和清洁水集中存储在收集箱中;

步骤S2:当收集箱中的存储量达到第一预设值的时候,将粪尿通过干湿分离机构脱水后输送至内箱体中进行发酵;

步骤S3:监测所述内箱体中的物料湿度、温度和含氧量,调节机构根据监测结果控制内箱体中的物料湿度、温度和含氧量在预设区间;

步骤S4、在输送步骤S3中好氧发酵时间结束的前2到3天内停止通风,使得固态物料进行好氧发酵阶段的时候能够充分消耗空气中的氧气,为后续的厌氧发酵创造无氧环境;

步骤S5、将集液箱中的液态物料通过加湿管路排放至内箱体中,同步将水箱中的清水补充至集液箱中,关闭风机和通风管,为发酵箱体创造无氧环境,经过干湿分离机构粗过滤的水份与经过好氧发酵后的干物料进行混合,开始进行二次厌氧发酵;

步骤S6、当对物料进行二次厌氧发酵预设时长之后开启第二开关阀,通过打开第二真空管降低所述内箱体中的空气压力,并开启通风管给内箱体提供外部气体,同时开启加热器或者提高加热器的工作功率,使得有机液肥中的多余液态水能够快速蒸发,有机液肥能够得到浓缩;

步骤S7、停止第二开关阀、通风管和加热器,通过卸料口将有机液肥抽送。

所述调节机构的调节方法包括:

当所述内箱体中物料的湿度和温度均低于预设区间时,开启所述加热器和所述加湿管路,通过加热第一盘管与第二盘管的循环水路给内箱体中的物料进行升温,同时抽取所述集液箱中的热水给物料进行加湿和升温;

当所述内箱体中物料的湿度低于预设区间时,仅抽取所述集液箱中的水给物料进行加湿;

当所述内箱体中物料的湿度低于预设区间,且温度高于预设区间时,抽取所述集液箱中的水给物料进行加湿,并同步开启搅拌装置和通风组件,使物料与水份充分混合、加快物料散热;

当所述内箱体中物料的温度低于预设区间时,开启所述加热器,通过加热第一盘管与第二盘管的循环水路给内箱体中的物料进行升温;

当所述内箱体中物料的温度高于预设区间时,利用所述集液箱中的低温水给第一盘管与第二盘管的循环水路换热,从而降低内箱体中的物料温度;

当所述内箱体中物料的湿度和温度均高于预设区间时,开启所述第二开关阀,通过打开所述第二真空管降低所述内箱体中的空气压力,并开启通风管给所述内箱体提供外部气体,使所述内箱体中形成负压,降低物料中水分的蒸发温度,同时打开所述搅拌装置加快气体流动,对内箱体中的物料进行降温和除湿;

当所述内箱体中物料的湿度高于预设区间时,开启所述第二开关阀,通过打开所述第二真空管降低所述内箱体中的空气压力,并开启通风管给所述内箱体提供外部气体,使所述内箱体中形成负压,降低物料中水分的蒸发温度;

当所述内箱体中物料的湿度高于预设区间,且温度低于预设区间时,开启所述加热器,通过加热第一盘管与第二盘管的循环水路给内箱体中的物料进行升温,并开启所述第二开关阀,通过打开所述第二真空管降低所述内箱体中的空气压力,并开启通风管给所述内箱体提供外部气体,使所述内箱体中形成负压,降低物料中水分的蒸发温度。

与现有技术比较,本申请中提出的真空负压排污系统用于将便池中的粪尿抽取到粪尿预处理系统中,粪尿预处理系统用于存储粪尿等污物,将污物存储的同时还可以对粪污进行预处理,当真空负压排污系统中存储的污物达到一定量的时候,将进行预处理后的污物排放到发酵处理系统中进行一次好氧次发酵及二次厌氧发酵过程,发酵处理系统控制物料的湿度、温度和含氧量,从而保证物料能够快速和充分发酵,利用一套发酵处理系统配合真空负压排污系统,能够仅通过发酵箱体和管路切换技术完成有机液肥的快速发酵、腐熟、浓缩和再利用,得到高品质的半成品有机液肥,后期仅需要根据需求添加勾兑即可得到成品有机液肥,实现了厕所粪污的高效利用,系统科学真正实现了无污染、无基建、无异味、资源再利用四大目标,且厕所使用后期无需支出抽污水费用、节约了成本,同时,本申请还具有安全省电、节水等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中积肥环保厕所的俯向布局结构示意图;

图2为本发明中积肥环保厕所的系统结构示意图;

图3为本发明中发酵箱体的立体结构示意图;

图4为本发明中发酵箱体的爆炸结构示意图;

图5为本发明中发酵箱体省略外箱体的结构示意图。

本申请中主要的附图标记为:11、便池;12、收集箱;13、抽真空机构;131、真空泵;132、真空罐;133、第一抽真空管;134、抽污管;135、真空隔膜阀;136、气动控制管路;137、第一控制阀;138、第二控制阀;14、供水机构;141、水箱;142、补液管;143、第三控制阀;21、干湿分离机构;211、过滤网;212、出料口;213、螺旋输送机;22、集液箱;23、送料管;31、发酵箱体;311、内箱体;312、通孔;313、卸料口;314、外箱体;315、门板;32、搅拌装置;321、驱动单元;322、转动轴;323、叶片;332、第一盘管;335、加湿管路;337、第二抽真空管;338、第二开关阀;339、通风管;340、风机;4、供热片;5、屋体;51、男厕;52、女厕;53、设备间;55、真空负压排污系统。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本申请提出了一种积肥环保厕所及其有机肥发酵腐熟控制方法,如图1所示,本申请中提出的积肥环保厕所包括屋体5,屋体5外部采用金属框架并结合1.4mm的热镀锌钢板整体压制焊接而成,进而保证屋体5的结构强度,墙体及底板均采用聚氨酯保温材料,从而确保卫生间内部的保温隔热效果,屋体5的顶部为倾斜设置,在屋顶的最底端设置有集水槽,从而方便雨水和积雪的排放,在内部装修采用高端竹木纤维集成材料整体装修,易清洁,安全耐用。

在一个具体的实施例中,厕所的内部设有男厕51、女厕52、便池11、设备间53等。进一步地,设备间53用于安装各种设备,存储间则用于放置水箱141、下箱体,以及在设备间53内部还专门设置了一个独立间用于安装真空负压排污系统55的组件,在屋体的背部设有门体用于取出水箱141、下箱体,水箱141设置在下箱体之上,水箱141用于存储清洁水,且水箱141还通过储水泵进行蓄水,保持水箱141内部的水量;同时,本申请中的厕所在内部还可以加装空调主机用于给内部降温,在厕所内部还设有排风装置用于给内部通风,加装照明装置来照明,并且还可以单独安装电热器来给厕所内部供暖,电热器在一个具体的实施例中可以为石墨烯加热器。

基于积肥环保厕所的运行方案角度:本申请中的积肥环保厕所主要由三大系统组成,分别为真空负压排污系统、粪尿预处理系统和发酵处理系统,男厕和女厕设有若干个便池11(包括大便池和小便池),真空负压排污系统用于将便池11中的粪尿抽取到粪尿预处理系统中,粪尿预处理系统用于存储粪尿等污物,将污物存储的同时还可以对粪污进行预处理,当真空负压排污系统中存储的污物达到一定量的时候,将进行预处理后的污物排放到发酵处理系统中进行发酵及腐熟过程,发酵处理系统控制物料的湿度、温度和含氧量,从而保证物料能够快速和充分发酵,保证从厕所中输出的物料基本是半成品的有机肥商品,可以缓解当前农田化肥使用居高不下的困境,切实提高土壤有机质含量,使得包括城市、农村在内的公厕的粪污无害化处理的效率大大提高。本申请中的真空厕所将罐体内抽成负压利用大气压差把粪尿抽吸到收集箱内真正解决了粪尿异味污染问题,利用气压压缩水使水压更大用更少的水更大的压力冲厕史便器更干净更节水更节能实现真正的环保厕所,并在厕所上设有4G网络控制系统及远程视频监控系统,能更好的服务于厕所,能及时发现问题并处理问题。

在可选的第一个实施例中,真空排污系统包括上述便池、收集箱、抽真空机构以及供水机,收集箱设置在下箱体内部且内部密封,供水机构包括水箱,水箱通过水管与便池的上端进行连通,通过按压冲洗开关将水箱中的清洁水引入到便池中对便池进行冲洗,供水机构上还设有增压组件,增压组件包括增压管,增压管上设有水控电磁阀和加压阀,当对便池进行冲洗的时候,水箱中的水通过增压管增压,从而达到节水的目的。抽真空机构集成设置在上述设备间内,抽真空机构包括真空粉碎泵、第一抽真空管、排污管、真空隔膜阀、气动控制管路、真空控制阀和水控制阀,真空粉碎泵与收集箱连通,从而保证收集箱的真空状态,且通过设置在收集箱内的方形过滤网防止杂物进入泵体内,第一抽真空管连接于真空粉碎泵和收集箱之间,且在第一抽真空管上设有真空隔膜阀,当对便池进行冲洗的时候,通过打开真空控制阀使得真空隔膜阀打开,气动控制管路上电磁水阀水加压阀,同时真空控制阀开启后真空隔膜阀打开,可以依靠负压作用将便池里的粪尿吸入收集箱,排污管连接于发酵箱和真空粉碎泵之间,打开排污管从而依靠真空粉碎泵的抽真空作用将收集箱中的粪污又抽取至发酵箱中进行发酵处理,同时经过真空粉碎泵粉碎排放到发酵箱中可大量节约水资源。

在可选的第二个具体的实施例中,参阅附图2所示,真空排污系统包括上述便池11、收集箱12、抽真空机构13以及供水机构14,抽真空机构13集成设置在上述设备间53内,抽真空机构13包括真空泵131、真空罐132、第一抽真空管133、抽污管134、真空隔膜阀135、气动控制管路136、第一控制阀137和第二控制阀138,真空泵131与真空罐132连通,从而保证真空罐132的真空状态,通过设置真空罐132能够防止污物被吸入到真空泵131中影响真空泵131的寿命,第一抽真空管133连接于真空罐132和收集箱12之间,且在第一抽真空管133上设有第二控制阀138,通过打开第二控制阀138使得收集箱12内部保持一定的真空度,抽污管134连接于收集箱12和便池11之间,污管上设有真空隔膜阀135,真空隔膜阀135通过气动控制管路136与真空罐132连通,气动控制管路136上设有第一控制阀137,当对便池11进行冲洗的时候,第一控制阀137开启后控制真空隔膜阀135打开,抽污管134打开,可以依靠负压作用将污物抽取到收集箱12中,大量节约水资源,冲水时间≤4.5S,自吸时间≤1.3S,每次冲水量≤0.45L。

优选地,真空隔膜阀135外壳采用聚丙烯材质,内部膜片采用硅橡胶材质;且内部结构简单可靠,无弹簧、无导向、无需添加润滑剂;每根抽污管134上设置两个真空隔膜阀135,保证厕所在恶劣环境下正常使用。

粪尿预处理系统包括干湿分离机构21、集液箱22以及送料管23,集液箱22设于收集箱12的下端并与收集箱12连通,干湿分离机构21包括锥形的过滤网211,过滤网211设于收集箱12和集液箱22之间,过滤网211将收集箱12和集液箱22之间进行分隔,在过滤网211的中部设有出料口212,出料口212下端连接有一送料管23,送料管23连通发酵处理系统用于将物料输送到发酵处理系统进行发酵处理,且过滤网211的横截面为从下到上为尺寸递增的锥形,干湿分离机构21还包括设于输送腔内的螺旋输送机213,收集箱12用来存积粪污,在重力作用下,部分液体通过过滤网211进入到集液箱22中进行单独存储,从而起到第一次的固液分离,当集液箱22中的粪污存量达到第一预设值的时候,此时打开送料管23,并同步开启螺旋输送机213转动送料,通过螺旋输送机213转动将粪污向下输送,因为过滤网211自上而下的截面大小递减,粪污收到挤压,粪污中的水分进一步降低,被挤出的水分进入到集液箱22中,完成第二次的固液分离,经过分离的粪污由送料管23送入到发酵处理系统进行发酵,本申请中的粪污先由粪尿预处理系统进行干湿分离,而不是将粪污直接进行发酵,这是由于抽取至收集箱12中的粪便、尿液和清洁水的比例不是恒定的,由于影响因素很多,难以保证粪便和水的比例在合适水平,因此这里先进行固液分离保证得到一定湿度且湿度可控的粪污,进而进行后续发酵的参数控制,保证发酵条件更容易得到控制和调节。而且,由于粪污要在收集箱12中存储较长时间,粪污可以先进行软化,在被输送到送料管23中的时候更容易进行破碎和分解,也更容易被输送,且在存积的也同时可以视为一次初步的发酵过程,便于后续进行发酵,分离后的液体可以进行再利用,例如用于为后续发酵过程进行补湿。

进一步地,水箱141和集液箱22之间还通过补液管142连通,补液管142上设有第三控制阀143,从而当集液箱22中的水分不足的时候,可以通过补液管142及时将水箱141中的清洁水补充到集液箱22。

进一步地,在送料管23上还可以设置排污泵,为防止排污泵发生堵塞,排污泵叶轮进口尺寸为41mm(±2mm),叶轮出口凹槽尺寸42(±2mm),叶轮内部通径53(±2mm)。

发酵处理系统包括发酵箱体31、搅拌装置32和调节机构,送料管23的下端与发酵箱体31进行连通,从而将干湿分离后的干物料输送至发酵箱体31中进行发酵处理,搅拌装置32设置在发酵箱体31中对物料进行搅拌,一方面可以使物料保持湿度一致,另一方面可以使物料充分与氧气接触,更好的进行好氧发酵,而调节机构则主要用于控制发酵箱体31内部的湿度、温度以及含氧量,保证发酵的条件参数控制在最优,保证发酵效果,加快发酵速度。

参阅附图3到5所示,发酵箱体31具体包括内箱体311和外箱体314,外箱体314和内箱体311均为圆筒状构造,内箱体311同轴设置在外箱体314内部,且内箱体311和外箱体314的轴向方向的同一端部为封闭,而轴向方向的另一端部为开口,在开口端设有一门板315,门板315可拆卸的安装在开口处上,以便于对发酵箱体31内部进行检修、更换及人工转运清理有机肥料;在内箱体311和外箱体314之间具有一环形腔室,内箱体311的侧壁上还设有通孔312,环形腔室通过这些通孔312与内箱体311之间相通;搅拌装置32设置在内箱体311之中,且内箱体311和外箱体314设置在粪尿预处理系统的正下方,并且粪尿预处理系统在内箱体311和外箱体314的径向方向上,送料管23的下端与内箱体311之间进行连通,从而将干料输送到内箱体311进行发酵处理。

进一步地,搅拌装置32包括驱动单元321、转动轴322以及若干组叶片323,内箱体311的轴向方向为水平,且粪尿预处理系统设于内箱体311的径向方向的上端,转动轴322设于所述内箱体311的轴向方向,若干组所述叶片323沿所述传动轴的轴向方向间隔设置,通过驱动单元321带动转动轴322转动,从而对内箱体311中的物料进行充分的搅拌。

进一步地,调节机构包括温度调控组件、湿度调控组件以及通风组件,温度调控组件、湿度调控组件以及通风组件相互配合运行,从而充分保证发酵的湿度、温度和氧含量在最优区间。

温度调控组件包括第一盘管332、第二盘管和加热器,第一盘管332设于环形腔室内,第二盘管设于集液箱22中,第一盘管332与第二盘管形成循环回路,在第一盘管332和第二盘管形成的循环回路上还设有循环泵浦,循环泵浦运行带动循环回路的水流动在环形腔室和集液箱22,当集液箱22中的加热器开启运行之后可对集液箱22中的水进行加热,其可以视为换热器,从而通过循环回路对发酵箱体31进行升温。

湿度调控组件包括加湿管路335和第二抽真空管337,加湿管路335的一端与集液箱22连接,另一端与内箱体311或外箱体314连通,加湿管路335上还设有第四控制阀,当第四控制阀开启后,加湿管路335打开从而可以为发酵箱体31中的物料进行增湿,也可以在加湿管路335的出水端上也可以设有雾化器,从而将液体进行雾化后喷洒在物料表面,配合搅拌装置32对物料进行均匀补湿。第二抽真空管337的一端与抽真空机构13连通,另一端与外箱体314连通,第二抽真空管337上还设有第二开关阀338,当第二开关阀338开启后,可以将发酵箱体31进行抽真空,保持发酵箱体31内的真空度,发酵箱体31内保持负压状态,进而使得发酵箱体31内的水蒸发温度降低,使发酵箱体31内的水快速蒸发,并通过通风组件排出,从而降低发酵箱体31内的湿度。

通风组件包括与外箱体314连通的通风管339和设于通风管339上的风机340,通过打开风机340为外箱体314进行通风,保证外箱体314内含氧量的稳定。

进一步地,积肥环保厕所还包括供热片4和第三盘管,第三盘管设于集液箱22中,且供热片4与第三盘管形成循环回路,供热片4设于屋体内部用于对厕所供热,第三盘管设置在集液箱22中,以便于供热片4在供热阶段可以利用集液箱22中的热量进行换热,集液箱22中的热量可以为发酵产生的热量(通过第一盘管332和第二盘管形成的回路换热到集液箱22中的热量),也可以为加热器加热的热量,通过这样的方式可以提升热利用率,避免了热能的浪费。

进一步地,本申请还提出了一种用于上述积肥环保厕所的有机肥发酵腐熟控制方法,该方法包括:

步骤S1、先将粪尿和清洁水集中存储在收集箱12中,这一步骤中可以软化粪便,将较大的粪污分解为小颗粒粪污,为粪污的充分发酵提供保障。

步骤S2、检测收集箱12中的存储量,当收集箱12中的存储量达到第一预设值的时候,将粪尿通过干湿分离机构21脱水后输送至内箱体311中进行发酵,第一预设值是根据内箱体311的发酵量制定,为了保证内箱体311中的粪污进行充分发酵,保证有机肥的充分腐熟,后续不会再加入新的粪污,通过干湿分离机构21之后控制粪污的含水量保持在45%到60%之间(下同),去除多余的水分,避免含水量太多,影响发酵效果。

步骤S3、监测内箱体311中的物料湿度、温度和含氧量,调节机构根据监测结果控制内箱体311中的物料湿度、温度和含氧量在预设区间,使固态物料进行好氧发酵,调节机构的调节方法包括:

当内箱体311中物料的湿度和温度均低于预设区间时,开启加热器和加湿管路335,加热器将集液箱22中的水进行加热,并通过加热第一盘管332与第二盘管的循环水路给内箱体311中的物料进行升温,同时抽取集液箱22中的热水给物料同步进行加湿和升温,通过这种方式可快速对内箱体311中的物料进行升温和加湿;

当内箱体311中物料的湿度低于预设区间时,仅抽取集液箱22中的水给物料进行加湿,由于集液箱22中的水是经过干湿分离后的废水,其中会含有一定的有机质和含氮物质,既可以对物料进行补湿,还可以补充发酵所需的有机质和含氮物质;

当内箱体311中物料的湿度低于预设区间,且温度高于预设区间时,抽取集液箱22中的水给物料进行加湿,并同步开启搅拌装置32和通风组件,使物料与水份充分混合、加快物料散热,同时保证内箱体311中含氧量的稳定;

当内箱体311中物料的温度低于预设区间时,开启加热器,加热器加热集液箱22中的水,通过加热第一盘管332与第二盘管的循环水路给内箱体311中的物料进行升温,保证温度在30℃到60℃之间(下同);

当内箱体311中物料的温度高于预设区间时,利用集液箱22中的低温水给第一盘管332与第二盘管的循环水路换热,从而降低内箱体311中的物料温度,由于发酵期间,物料的温度始终会上升,因此集液箱22中的水大部分处于低温状态,可以对第一盘管332与第二盘管的循环水路换热降温,进而降低物料温度;

当内箱体311中物料的湿度和温度均高于预设区间时,开启第二开关阀338,通过打开第二真空管降低内箱体311中的空气压力,并开启通风管339给内箱体311提供外部气体,进气量小于出气量,从而使内箱体311中形成负压,降低物料中水分的蒸发温度,同时打开搅拌装置32加快气体流动,同时对内箱体311中的物料进行降温和除湿,使物料的温度和湿度快速回到最优区间;

当内箱体311中物料的湿度高于预设区间时,开启第二开关阀338,通过打开第二真空管降低内箱体311中的空气压力,并开启通风管339给内箱体311提供外部气体,使内箱体311中形成负压,降低物料中水分的蒸发温度;

当内箱体311中物料的湿度高于预设区间,且温度低于预设区间时,开启加热器,通过加热第一盘管332与第二盘管的循环水路给内箱体311中的物料进行升温,并开启第二开关阀338,通过打开第二真空管降低所述内箱体311中的空气压力,并开启通风管339给内箱体311提供外部气体,使内箱体311中形成负压,降低物料中水分的蒸发温度。

上述调节方法能够对保证对发酵箱体31中的湿度、温度和含氧量进行快速调节,温度调控组件、湿度调控组件以及通风组件相互配合且充分利用自身优势,统一协调控制各组件的运行与停止,实现湿度、温度和含氧量在不同条件下的精准调控,好且快的保证发酵箱体31中的湿度、温度和含氧量维持在最优区间,加快微生物的繁殖,提升好氧发酵效率。

步骤S4、上述步骤S3持续时长在8到10天,在步骤S3中好氧发酵时间结束的前2到3天内停止通风,使得一次好氧发酵在刚刚进入腐熟阶段即不再进行好氧发酵,而此时的固态肥料经过前两个阶段(升温阶段和高温阶段)将大分子有机质转换为小分子有机质,产生较难分解的腐殖质,在此时停止通风注入氧气,使得固态物料进行好氧发酵阶段的时候能够充分消耗空气中的氧气,为后续的厌氧发酵创造无氧环境。

步骤S5、将集液箱22中的液态物料通过加湿管路335排放至内箱体中,同步将水箱141中的清水补充至集液箱中,关闭风机和通风管,为发酵箱体31创造无氧环境,经过干湿分离机构21粗过滤的水份与经过好氧发酵后的干物料进行混合,开始进行二次厌氧发酵,该发酵为厌氧发酵过程,此时的固体物料经过好氧发酵快速且较为彻底的分解,将大分子物质分解为小分子的有机质,经过一次发酵之后的固态肥料变得细腻,加入液态物料后并转动搅拌装置32使得固态肥料充分且迅速溶解在液态物料中,通过第一盘管332和第二盘管形成的循环回路以及加热器对集液箱22中的水进行加热,通过水循环的方式保障厌氧发酵温度在合适区间,在步骤S5中可以使未完全腐熟的固态肥料和液体混合之后并同时进行厌氧发酵腐熟,经过二次厌氧发酵之后肥料能够充分的腐熟,大部分有机质、氮等微量元素溶解在有机液肥中,同时有机液肥中还具有氨基酸、腐殖酸等多种营养成分,而且在发酵箱体31的底部会具有部分沉淀。

步骤S6、当对物料进行二次厌氧发酵预设时长之后(根据多次实验得出),即可视为安全腐熟,此时开启第二开关阀338,通过打开第二真空管降低所述内箱体311中的空气压力,并开启通风管339给内箱体311提供外部气体,使内箱体311中形成负压,同时开启加热器或者提高加热器的工作功率,从而快速升高发酵箱体31的温度,使得有机液肥中的多余液态水能够快速蒸发,有机液肥能够得到浓缩。

步骤S7、当有机液肥浓缩到一定程度之后停止第二开关阀338、通风管339和加热器,此时得到高浓度的半成品有机液肥,通过卸料口313将有机液肥抽取,将本成品的有机液肥运输至加工车间,从中增加所需物质,如无机肥料、增稠剂等并进行包装,从而得到成品有机液肥。与此同时,在内箱体311的下底部还设有一卸料口313,这样使得经过发酵后得到的有机液肥料从卸料口313送出,且内箱体311中固态沉积物及少量的有机液肥可以通过通孔312落入到环形腔室中,因此每次排放完物料之后,仍然会有部分有机肥位于环形腔室的底部进行积累,这部分存留的有机肥中含有大量的微生物,在后续送入到发酵箱体31中的物料进行发酵时,这些微生物可以进行大量繁殖,从而避免了频繁投放菌种的过程,重复利用有机液肥。同时,这样还可以使得每次抽取有机液肥的量变少,提升了有机液肥是输送效率。

本申请提出的积肥环保厕所能够直接将人类粪污进行收集,利用一套发酵处理系统配合真空负压排污系统,能够仅通过发酵箱体31和管路切换技术完成有机液肥的快速发酵、腐熟、浓缩和再利用,得到高品质的半成品有机液肥,后期仅需要根据需求添加勾兑即可得到成品有机液肥,实现了厕所粪污的高效利用,系统科学真正实现了无污染、无基建、无异味、资源再利用四大目标,且厕所使用后期无需支出抽污水费用、节约了成本,同时,本申请还具有安全省电、节水等优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,应包含在本发明的保护范围之内。

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