[发明专利]一种基于农村人畜粪便和生物质混合阴燃的智能厕所

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于农村人畜粪便无害化处理和环境卫生技术领域，更具体地，涉及一种智能厕所。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明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，按照本发明，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；