一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所制造技术

本发明专利技术属于农村人畜粪便无害化处理和环境卫生技术领域，并公开了一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所，包括尿粪分离便器、尿液收集容器、粪便存储搅拌箱、生物质存储箱、沙子存储箱、搅拌器、柱状阴燃反应容器、空气压缩机、电加热器和自动控制系统；第一绞龙连接生物质存储箱和粪便存储搅拌箱；第二绞龙连接沙子存储箱和粪便存储搅拌箱；第三绞龙连接粪便存储搅拌箱和柱状阴燃反应容器；空气管道连接空气压缩机和柱状阴燃反应容器；烟气管道连接柱状阴燃反应容器和尿液收集容器；第四绞龙连接柱状阴燃反应容器和尿液收集容器；本发明专利技术能够快速、经济、安全、彻底地实现农村人畜粪便无害化，并回收其中的无机营养元素作为绿色肥料。

An intelligent toilet based on mixed smoldering of human and animal feces and biomass in rural areas

The invention belongs to the technical field of harmless treatment of rural human and animal excrement and environmental sanitation, and discloses an intelligent toilet based on smoldering of rural human and animal excrement and biomass mixture, which comprises a urine and excrement separator, a urine collection container, a excrement storage and mixing tank, a biomass storage tank, a sand storage tank, a mixer, and a columnar smoldering device. Reactor, air compressor, electric heater and automatic control system; the first winch connects the biomass storage tank and the excrement storage agitator; the second winch connects the sand storage tank and the excrement storage agitator; the third winch connects the excrement storage agitator and the columnar smoldering reactor; the air pipe connects the air compressor and the excrement storage agitator; and the third winch connects the excrement storage agitator Columnar smoldering reaction vessel; flue gas pipeline connecting columnar smoldering reaction vessel and urine collecting vessel; fourth winch connecting columnar smoldering reaction vessel and urine collecting vessel; the invention can quickly, economically, safely and thoroughly realize the harmlessness of rural human and animal excrement, and recycle the inorganic nutrient elements as green manure. Material.

【技术实现步骤摘要】
一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所
本专利技术属于农村人畜粪便无害化处理和环境卫生
，更具体地，涉及一种智能厕所。
技术介绍
人畜粪便若处置不当，严重危害中国农村地区的公共卫生及健康。由于农村的人口密度低、经济不发达，造价昂贵的集中式污水处理系统显然不可行。当前农村主要使用的厕所类型有化粪式和蹲坑式，这两种类型的厕所都面临着粪便堆积时间长、建造粗糙、和疏于管理等问题，造成了病菌的泄露以及地表水和地下水的严重污染。由于人畜粪便的含水量高达65-85％，采用焚烧或热解的处理方式需要消耗大量的能量来干燥粪便。因此，开发出一种快速、经济、安全、彻底的粪便无害化处理方法和系统迫在眉睫。阴燃是一种无火焰的、异相的燃烧反应，通常发生在燃料表面。常见的阴燃反应包括烧烤木炭和香烟的燃烧等。当燃烧反应释放的热量大于损失的热量以及燃烧传播所需热量的总和时，可自持续阴燃条件就可以实现。在该条件下维持燃烧反应并不需要额外的能量输入，因此能耗很低。鉴于这个技术优势，加拿大西安大略大学和澳大利亚昆士兰大学的研究者率先于2013年在比尔及梅琳达·盖茨基金会的资助下，开始了利用可自持续阴燃来无害化处理粪便的研究，并于2015年在加拿大建成了一个阴燃厕所的示范装置(设计规模：20人)。该装置的粪便日处理时间为5小时，日能耗为4MJ。因为阴燃过程的燃烧温度在400℃以上，粪便杀菌率高达100％。除了上述这些喜人的技术指标外，现有的阴燃厕所及其设计技术还存在如下的技术缺陷：(1)系统复杂，耗水量大；(2)目前只能处理健康粪便，对含水量大于90％的痢疾粪便的处理尚处在研发阶段；(3)为了实现可自持续阴燃，不得不对粪便进行部分干燥，使得含水量降低到50％左右，而干燥的过程消耗大量的能量；(4)设计规模不够灵活(10-20人/户)，且大于中国农村平均每户人口数(约3-5人)；(5)只针对人的粪便设计，无法对家禽、家畜的粪便作无害化处理；和(6)能量管理远未达到最优化，并且阴燃生成的气体产物未得到任何处理和控制。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所，能够快速、经济、安全、彻底地实现农村人畜粪便无害化，并回收其中的无机营养元素(如磷和钾等)作为绿色肥料。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所，其特征在于，包括尿粪分离便器、尿液收集容器、粪便存储搅拌箱、生物质存储箱、沙子存储箱、搅拌器、柱状阴燃反应容器、空气压缩机、电加热器和自动控制系统，其中，所述尿粪分离便器分别连接所述尿液收集容器和粪便存储搅拌箱，以用于使尿液和人粪便分别进入所述尿液收集容器和粪便存储搅拌箱；第一绞龙连接所述生物质存储箱和所述粪便存储搅拌箱，以用于将生物质存储箱内的生物质送入所述粪便存储搅拌箱内与人粪便形成燃料混合物；第二绞龙连接所述沙子存储箱和所述粪便存储搅拌箱，以用于将沙子存储箱内的沙子送入所述粪便存储搅拌箱内；所述搅拌器设置在所述粪便存储搅拌箱内，以用于搅拌燃料混合物和沙子；第三绞龙连接所述粪便存储搅拌箱和所述柱状阴燃反应容器，以用于将所述粪便存储搅拌箱内的燃料混合物和沙子送入所述柱状阴燃反应容器内；空气管道连接所述空气压缩机和所述柱状阴燃反应容器，以用于将空气导入所述柱状阴燃反应容器内；所述电加热器设置在所述柱状阴燃反应容器内，以用于让燃料混合物阴燃烧成灰，所述沙子与灰形成沙灰混合物；烟气管道连接所述柱状阴燃反应容器和所述尿液收集容器，以用于将所述柱状阴燃反应容器内产生的烟气送入所述尿液收集容器内对尿液消毒；第四绞龙连接所述柱状阴燃反应容器和所述尿液收集容器，以用于将所述柱状阴燃反应容器内的灰和沙子送入所述尿液收集容器内对尿液消毒；所述尿液收集容器上设置有烟气出口和沙灰混合物出口，以分别排出烟气和沙灰混合物；所述自动控制系统分别连接所述搅拌器、电加热器、空气压缩机、第一绞龙、第二绞龙、第三绞龙和第四绞龙。优选地，还包括家禽家畜粪便存储箱，第五绞龙连接所述家禽家畜粪便存储箱和所述粪便存储搅拌箱，以用于将家禽家畜粪便存储箱内的家禽家畜粪便送入所述粪便存储搅拌箱内，所述第五绞龙与所述自动控制系统连接。优选地，还包括与所述自动控制系统连接的热电偶，所述热电偶设置在所述柱状阴燃反应容器内，以用于监测点火温度和阻燃峰值温度。优选地，还包括与所述自动控制系统连接的温度记录装置，所述温度记录装置与所述热电偶也连接。优选地，还包括与所述自动控制系统连接的流量控制装置，所述流量控制装置设置在所述空气管道，以用于控制进入所述柱状阴燃反应容器内的空气流量。优选地，所述尿液收集容器上的烟气出口处设置有活性炭吸附装置，以用于净化烟气。优选地，还包括设置在所述柱状阴燃反应容器内的空气均布装置，所述空气均布装置设置在所述电加热器的下方。优选地，所述沙子与燃料混合物的质量比为1.5：1～7.5：1。优选地，还包括与所述自动控制系统连接的第六绞龙，所述第六绞龙设置在所述沙灰混合物出口处，以用于送出沙灰混合物。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)本专利技术采用湿粪便和干燥生物质混合的方式间接干燥，使混合物含水量提高至可自持续阴燃所允许的最高值(～50％)，从而省略了现有阴燃厕所的皮带运输干燥系统，免除了直接热干燥所需的能量输入，因此极大地简化了系统并降低了建造成本和运行能耗。2)由于生物质的燃料特性普遍优于粪便，二者混合后的阴燃速度和峰值温度，与单一粪便相比，会有显著提高。因此，阴燃过程更加灵活、易控。3)本专利技术适用于所有的人畜粪便，包括健康粪便和含水量极高的痢疾粪便。因此，粪便和生物质混合阴燃厕所可以用来无害化处理农村所有粪便，并实现其中无机营养元素的资源化回收利用。4)本专利技术可以将粪便暂存在存储搅拌箱中，若使用人数较少时，可以将粪便积累到足够的处理量后再进行阴燃杀菌无害化处理(例如每天处理一次)。若使用人数较多或者需要处理家禽、家畜粪便时，可以根据需要延长阴燃时间。因此本专利技术系统规模十分灵活，既适用于单个农户分布式进行家庭粪便无害化处理，又适用于建造农村公厕，农村政府可以根据实际情况灵活管理规划。5)本专利技术利用阴燃后生成的热烟气和灰沙混合物对尿液进行高温消毒，从而实现了系统能量管理最优化。6)本专利技术具有处理速度快、杀菌彻底、投资小、工艺系统简单、运行成本和能耗低、适用性广、系统规模灵活、和优化能量管理等优点。在进一步推进农村“厕所革命”的进程中，拥有良好的推广应用前景。附图说明图1是基于人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1，一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所，包括尿粪分离便器1、尿液收集容器16、粪便存储搅拌箱2、生物质存储箱4、沙子存储箱6、搅拌器9、柱状阴燃反应容器13、空气压缩机22、电加热器20和自动控制系统10，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所，其特征在于，包括尿粪分离便器、尿液收集容器、粪便存储搅拌箱、生物质存储箱、沙子存储箱、搅拌器、柱状阴燃反应容器、空气压缩机、电加热器和自动控制系统，其中，所述尿粪分离便器分别连接所述尿液收集容器和粪便存储搅拌箱，以用于使尿液和人粪便分别进入所述尿液收集容器和粪便存储搅拌箱；第一绞龙连接所述生物质存储箱和所述粪便存储搅拌箱，以用于将生物质存储箱内的生物质送入所述粪便存储搅拌箱内与人粪便形成燃料混合物；第二绞龙连接所述沙子存储箱和所述粪便存储搅拌箱，以用于将沙子存储箱内的沙子送入所述粪便存储搅拌箱内；所述搅拌器设置在所述粪便存储搅拌箱内，以用于搅拌燃料混合物和沙子；第三绞龙连接所述粪便存储搅拌箱和所述柱状阴燃反应容器，以用于将所述粪便存储搅拌箱内的燃料混合物和沙子送入所述柱状阴燃反应容器内；空气管道连接所述空气压缩机和所述柱状阴燃反应容器，以用于将空气导入所述柱状阴燃反应容器内；所述电加热器设置在所述柱状阴燃反应容器内，以用于让燃料混合物阴燃烧成灰，所述沙子与灰形成沙灰混合物；烟气管道连接所述柱状阴燃反应容器和所述尿液收集容器，以用于将所述柱状阴燃反应容器内产生的烟气送入所述尿液收集容器内对尿液消毒；第四绞龙连接所述柱状阴燃反应容器和所述尿液收集容器，以用于将所述柱状阴燃反应容器内的灰和沙子送入所述尿液收集容器内对尿液消毒；所述尿液收集容器上设置有烟气出口和沙灰混合物出口，以分别排出烟气和沙灰混合物；所述自动控制系统分别连接所述搅拌器、电加热器、空气压缩机、第一绞龙、第二绞龙、第三绞龙和第四绞龙。...

【技术特征摘要】
1.一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所，其特征在于，包括尿粪分离便器、尿液收集容器、粪便存储搅拌箱、生物质存储箱、沙子存储箱、搅拌器、柱状阴燃反应容器、空气压缩机、电加热器和自动控制系统，其中，所述尿粪分离便器分别连接所述尿液收集容器和粪便存储搅拌箱，以用于使尿液和人粪便分别进入所述尿液收集容器和粪便存储搅拌箱；第一绞龙连接所述生物质存储箱和所述粪便存储搅拌箱，以用于将生物质存储箱内的生物质送入所述粪便存储搅拌箱内与人粪便形成燃料混合物；第二绞龙连接所述沙子存储箱和所述粪便存储搅拌箱，以用于将沙子存储箱内的沙子送入所述粪便存储搅拌箱内；所述搅拌器设置在所述粪便存储搅拌箱内，以用于搅拌燃料混合物和沙子；第三绞龙连接所述粪便存储搅拌箱和所述柱状阴燃反应容器，以用于将所述粪便存储搅拌箱内的燃料混合物和沙子送入所述柱状阴燃反应容器内；空气管道连接所述空气压缩机和所述柱状阴燃反应容器，以用于将空气导入所述柱状阴燃反应容器内；所述电加热器设置在所述柱状阴燃反应容器内，以用于让燃料混合物阴燃烧成灰，所述沙子与灰形成沙灰混合物；烟气管道连接所述柱状阴燃反应容器和所述尿液收集容器，以用于将所述柱状阴燃反应容器内产生的烟气送入所述尿液收集容器内对尿液消毒；第四绞龙连接所述柱状阴燃反应容器和所述尿液收集容器，以用于将所述柱状阴燃反应容器内的灰和沙子送入所述尿液收集容器内对尿液消毒；所述尿液收集容器上设置有烟气出口和沙灰混合物出口，以分别排出烟气和沙灰混合物；所述自动控制系统分别连接所述搅拌器、电加热器、空气压缩机、第一绞龙、第二绞龙、第三绞龙和第四绞龙。2.根据权利要求1所述的一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔瑜，高翔鹏，徐明厚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42