自动杀灭虫卵及腐熟的系统、方法及基于其的智能厕所与流程

1.本发明涉及智能厕所的技术领域。


背景技术：

2.在未经腐熟的粪便类有机肥中，通常携带有大量的致病微生物和寄生性蛔虫卵，施入农田后，一部分附着在作物上造成直接污染，一部分进入土壤造成间接污染，且未经腐熟的粪便类有机肥在直接施入土壤后，需要再经过发酵的过程才能被作物吸收选用，在该过程中容易产生高温造成烧苗现象，还会释放氨气，使植株生长不良。总的来说，如果不对动物粪尿、秸秆、有机垃圾等进行腐熟处理，会产生如下情况：
3.(1)直接用做植物的肥料，会造成烧根，秸秆和粪尿中大量的碳氢能量会在土壤中大量发酵，产生高温，并烧坏植物根系，即物理性烧根，或由于粪尿中的高浓度矿物质肥素，造成根系局部渗透压过高，从而造成植物根细胞脱水，甚至死亡，造成生理性烧根；
4.(2)直接施肥，则由于残留在粪尿中和降解料的寄生虫卵大量繁殖，直接对植物本身造成危害，造成当年减产；
5.(3)残留在粪尿和降解料中的植物病毒和病菌，大量入侵植物细胞，造成植物病害，直接减产和危害田间生态环境；
6.(4)残留在这些物料中的杂草种子会大量发芽生长，增加人工清除杂草的劳动强度，同时，与农作物争夺土肥。
7.上述情况一般可通过腐熟发酵解决，如情况(1)中，若对用做植物的肥料进行腐熟发酵，则可以螯合化肥料元素，形成初步的缓释肥效，减少生理烧根现象。
8.但另一方面，自然发酵的时间通常非常长，可长达3到6个月以上，与现代农业往往一年种植两茬甚至三茬，且两茬作物之间的时间只有不到2个月的需求不符，因此，现有技术中通过一些措施如人工添加微生物菌种加快秸秆和粪尿的腐熟进程等进行了改进。
9.基于上述改进，利用添加的微生物将粪便分解腐蚀成为堆肥产品的新型厕所进一步得到了推出，其具有维护费用低、节约用水、不污染环境、资源利用充分等特点，但仍然存在粪便难以快速、持续地腐熟且通常腐熟程度较低等技术问题。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提出一种基于自动加热控制的新型排泄物腐熟系统及腐熟方法，同时提出基于该系统和/或方法的一种新型厕所。
11.本发明首先提供了如下的技术方案：
12.自动杀灭虫卵及腐熟的系统，其包括与排泄装置连通的降解槽，位于降解槽内用于接收、搅拌、传送并降解排泄物的降解组件，向降解槽内进行降解料添加的加料组件，位于降解组件与降解槽内壁之间的加热组件，与所述加热组件相连的、用于控制加热组件进行受控加热的控制组件，与所述加热组件及所述控制组件电相连的电源；其中所述加热组件包括：底部接触所述降解槽的槽体底面、两端接触降解槽的槽体顶面、围绕于所述降解组
件外的弧面型加热板，对所述加热板背面进行包覆的保温件，及与所述加热板相连的、对其进行受控电输送的自动开关件；所述控制组件包括：固定于所述降解槽的一个内端面的温度传感器，接收温度传感器信号并与所述自动开关件相连的控制器；所述加热板由电加热材料形成，所述保温件由保温材料形成。
13.发明人意外地发现，在特定的受控加热条件下，排泄物中的虫卵可得到几乎完全的消杀，并在消杀后或消杀过程中实现快速、高效、高程度的生物肥腐熟；进一步的，一些特定的受控加热条件还同时高度满足智能厕所、特别是无水公用智能厕所的其他需求，如排泄物的快速降解、消臭；无水条件下排泄装置及降解槽的快速洁净；低能耗，高资源利用率等。
14.根据上述发现，本系统在降解装置与排泄装置的组合中，引入了可通过受控加热实现排泄物自动的、持续的、快速的腐熟的装置，其通过特定形态的、由电加热材料形成的加热板提供热能，加热过程为基于温度参数调控的自动化受控加热，该系统在可实现受控加热的情况下，还具有极高的体积利用率和升温、降温效率。
15.在一些具体实施例中，所述电加热材料选自石墨烯。
16.在一些具体实施例中，所述保温材料选自保温棉。
17.在一些具体实施例中，所述自动开关件选自继电器。
18.在一些具体实施例中，所述控制器包括：可接收和输出信号并按设定程序进行系统运行的控制系统，可显示控制系统操作界面的显示设备，存储有设定程序的存储设备，及通过所述操作界面进行操作选择的输入设备。
19.本发明进一步提出了一种基于以上系统的自动杀灭虫卵及腐熟的方法，其包括：
20.s1通过所述控制器下达启动指令，由启动指令的电信号控制所述自动开关件闭合，使所述加热板通电加热；
21.s2通过所述控制器接收所述温度传感器的温度数值，至其达到设定上限值时，通过所述控制器下达停止加热指令，由停止加热指令的电信号控制所述自动开关件断开，使所述加热板断电停止加热；
22.s3至所述控制器接收到的所述温度传感器的温度数值达到设定下限值时，通过所述控制器下达加热指令，由加热指令的电信号控制所述自动开关件闭合，使所述加热板通电加热；
23.s4反复进行步骤s2
‑
s3，至达到停止条件后，通过所述控制器下达终止指令，由终止指令的电信号控制控制所述自动开关件断开，使所述加热板断电终止加热。
24.在一些优选实施例中，所述设定上限值为90℃，所述设定下限值为60℃，所述停止条件为自启动后系统运行时长达到1～48小时。
25.发明人意外地发现，该优选实施例具有极佳的虫卵消杀效率和虫卵消杀程度，并可实现排泄物的高效、快速腐熟，且同时有效地节省能源消耗。
26.在一些优选实施例中，以上方法还包括：
27.在步骤s2中，在停止加热后通过加料组件向降解槽3内添加降解料，在步骤s4中，在终止加热后再次通过加料组件向降解槽3内添加降解料；
28.其后：
29.s5在降解料添加后1天内通过降解组件将腐熟后的混合物传送出降解槽；
30.s6持续进行过程s1
‑
s5。
31.在另一些优选实施例中，以上方法还包括：
32.在步骤s1，首先加入降解料，其后通过控制器下达启动指令；
33.其后：
34.s5从降解料添加时开始记录时间，当系统运行时间到达6个月或使用排泄装置的人员数量大于50人/天的情况下达到4个月后，进行统一出料；
35.所述统一出料的过程包括：
36.封闭排泄装置，其后按s1
‑
s4的过程进行加热总腐熟，该加热过程满足：
37.在0～12时内，首先以60～80℃加热2小时，其后终止加热1小时，其后升温至80～90℃加热2小时，其后终止加热1小时，以此循环；
38.在12～23时内，以60℃加热，每加热1小时，停止加热1小时，以此循环；
39.在第23～24时内，以90℃加热1小时，其后出料。
40.在一些优选实施例中，所述降解料包括谷糠、谷壳、木屑、活性炭和微生物菌种。
41.此外，一种新型的智能厕所可基于以上系统和/或方法而实现。
42.本发明的系统可在生物有机肥出料前对其中的虫卵进行高效消杀并使其得到高效腐熟，避免农作物使用有机肥导致病虫害危害，确保有机肥出产质量。
附图说明
43.图1为一种具体的排泄物腐熟系统的正面结构截面示意图。
44.图2为一种具体的排泄物腐熟系统的立体结构局部剖视示意图。
45.图3为一种具体的排泄物腐熟系统的内部结构示意图。
具体实施方式
46.以下结合实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.参照图1
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3，本发明的新型厕所在其排泄装置如蹲便器、马桶等下设置如下的杀灭虫卵及腐熟系统：
49.该系统包括：
50.降解槽3，位于降解槽3内、用于接收/搅拌/传送并降解排泄物的降解组件，位于降解槽3内用于添加降解料的加料组件，位于降解组件与降解槽3内壁之间的加热组件，用于控制加热组件进行受控加热的控制组件，电源。
51.其中，降解组件、加料组件及降解槽3的具体结构可选自现有技术，如其设置为申请人的在先申请“智慧环保公厕生物降解槽”中的结构。
52.加热组件可进一步包括：底部接触降解槽3的槽体底面、两端接触降解槽3的槽体顶面、围绕于所述降解组件外的弧面型加热板1，对该加热板1背面进行包覆的保温件2，对该加热板1进行受控电输送的继电器，其中，继电器进一步与控制组件内的控制器电相连或通信相连，加热板1可选择电加热材料如石墨烯，保温件2可选择保温材料如保温棉。
53.其中，石墨烯加热板属于柔性材料可对降解槽进行包裹。
54.电源可采用常规市电供电或光伏供电，优选的，电源为220v交流电，还可选择如24v直流电。
55.控制组件可进一步包括：通过固定支架5固定于降解组件端面用于感应降解组件内温度的温度传感器4，及接受温度传感器4反馈信息并根据设定程序控制继电器工作的控制器。
56.在一些具体实施例中，所述控制器可进一步与降解组件电相连或通信相连，以控制降解组件工作。
57.在一些具体实施例中，通信相连可采用如在相连的双方中设置无线信号发射器件和无线信号接收器件等方式实现。
58.在一些具体实施例中，控制器可进一步包括具有操作界面的输入设备，如包括输入键和显示屏，或直接使用触控屏等。
59.基于上述系统的一种具体的杀灭虫卵及腐熟的方法包括：
60.s1通过控制器下达启动指令，由启动指令的电信号控制加热组件中的继电器触点吸合，实现加热板1的通电加热；
61.s2通过控制器接收温度传感器4的温度数值，至其达到设定上限值时，通过控制器下达停止加热指令，由停止加热指令的电信号控制加热组件中的继电器触点断开，实现加热板1的断电与停止加热；
62.s3至控制器接收到的温度传感器4的温度数值达到设定下限值时，通过控制器下达加热指令，由加热指令的电信号控制加热组件中的继电器触点吸合，实现加热板1的通电加热；
63.s4反复进行步骤s2
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s3，至达到停止条件后，通过控制器下达终止指令，由终止指令的电信号控制加热组件中的继电器触点断开，实现加热板1的断电与终止加热。
64.在一些具体实施例中，所述停止条件可如自启动后时长达到一定周期，或反复次数达到设定值，或其他条件。
65.在一些优选实施例中，所述设定上限值为90℃，所述设定下限值为60℃，所述停止条件为自启动后系统运行时长达到1～48小时。
66.发明人意外地发现，该优选实施例可在有限的降解槽空间内基本完全杀灭排泄物内的虫卵，使虫卵消杀率达到95％以上，并可维持降解槽内的湿度在30～60％、平均温度在12～50℃内，保证降解料的活性，并与降解料添加时机相配合后可快速完成排泄物与降解
料的混合腐熟及排泄装置和降解槽的除臭、消毒。
67.在一些优选实施例中，所述杀灭虫卵及腐熟的方法还包括：
68.在步骤s2中，在停止加热后通过加料组件向降解槽3内添加降解料，在步骤s4中，在终止加热后再次通过加料组件向降解槽3内添加降解料；
69.其后：
70.s5在降解料添加后1天内通过降解组件将腐熟后的混合物传送出降解槽；
71.s6持续进行过程s1
‑
s5。
72.在该实施例中，可进一步设置所述停止条件为自启动后系统运行时长为1小时。
73.在另一些优选实施例中，所述杀灭虫卵及腐熟的方法还包括：
74.在步骤s1，首先加入降解料，其后通过控制器下达启动指令；
75.其后：
76.s5从降解料添加时开始记录时间，当系统运行时间到达6个月或使用排泄装置的人员数量大于50人/天的情况下达到4个月后，进行统一出料；
77.所述统一出料的过程包括：
78.封闭排泄装置，其后按s1
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s4的过程进行加热总腐熟，该加热过程满足：
79.在0～12时内，首先以60～80℃加热2小时，其后终止加热1小时，其后升温至80～90℃加热2小时，其后终止加热1小时，以此循环；
80.在12～23时内，以60℃加热，每加热1小时，停止加热1小时，以此循环；
81.在第23～24时内，以90℃加热1小时，其后出料。
82.其中，使用排泄装置的人员数量可通过如在厕所内设置感知人员存在与否的红外传感器并对感知结果进行计数的方式实现。
83.发明人意外地发现，该优选实施例可实现最佳的能源利用率、最低的处理成本，同时可有效维持系统的洁净。
84.在一些优选实施例中，所述降解料包括：谷糠、谷壳、木屑、活性炭、微生物菌种。
85.所述微生物菌种更优选为复合菌种，如包括枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、乳酸菌和木霉菌。
86.更优选的，所述枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、乳酸菌和木霉菌的质量配比为1:(0.1～0.3):(0.05～0.15):(0.01～0.1)，在该优选方式下，降解料与上述快速出料的加热过程的协同效果较佳，得到可快速排出的腐熟混合物，且在很短的时间内即实现降解槽的消臭。
87.在一些具体实施例中，所述启动指令的下达可通过操控控制器的操作面板实现。
88.在另一些具体实施例中，所述系统还可包括与控制器电相连或通信相连的、用于感应人体位置的红外传感器，所述启动指令可通过控制器根据红外传感器的反馈基于设定程序自动下达。
89.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。