CN108968767B - 微生物垫料厕所系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微生物垫料厕所系统,涉及生物和卫生洁具技术领域,本发明提供的微生物垫料厕所系统,包括便器、垫料装置和位于所述垫料装置内部的微生物垫料。通过垫料装置内的微生物垫料将粪尿进行生化分解,产生小分子简单物质能够使农作物吸收。并且,该微生物垫料厕所系统的维护也比较简单,只需要每隔几日将垫料搅动打散排泄物,与垫料充分接触混合加快分解。此外,如上的微生物垫料厕所系统还能够进一步用于固体有机废弃物的分解。使用一段时间后的废弃微生物垫料可以经过堆肥处理,达到高温腐熟,得到用于农业种植的有机肥料,实现对于废弃垫料的有效循环利用。

Description

微生物垫料厕所系统
技术领域
本发明涉及生物和卫生洁具技术领域,尤其是涉及一种微生物垫料厕所系统。
背景技术
目前,城市公厕和农村厕所的设计大多是采用死坑或水冲进化粪池,有条件地方进市政排污管网;在用的大多数厕所使用感官非常差——恶臭无比,运行中,管网里会堵管和产生沼气,容易出现爆炸事故、有二次污染及投入污水处理费用,运行成本高、同时存在资源浪费等问题。并且,水冲厕所是把污物放大6倍以上转移,转移过程污染周边环境,处理难度加大。
一般新排粪尿不是非常臭,而在自然环境下分解,速度慢,陈粪尿在腐变时,释放出恶臭气——氨气、硫化氢气、粪臭素等等,许多养分随臭气“跑掉”,不仅污染周边环境;另外,分解物留存是灰分和磷钾,对农业种植上使用效率极低,因此,现有的厕所往往臭气熏天,且无法对人粪尿和生活固体有机废弃物处理后可循环利用。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微生物垫料厕所系统,以缓解现有技术中存在的厕所的设计大多采用是水冲进化粪池或进市政排污管网,该种设计在运行后,容易出现爆炸、污水二次处理运行成本高、溢罐和资源浪费等问题的技术问题。
本发明提供了一种微生物垫料厕所系统,包括:便器、垫料装置和位于所述垫料装置内部的微生物垫料;
其中,所述便器为翻板蹲器或坐便器;
所述垫料装置包括壳体;
所述壳体包括相围接的侧壁和设置于所述侧壁的底端的底板;
所述侧壁和所述底板之间形成腔体,所述腔体内用于放置微生物垫料并与所述便器相连通;
所述微生物垫料能够分解粪尿,其由如下方法制备得到:
将微生物菌剂与有机废弃物粉末料混合后,加水堆料做预发酵,得到所述微生物垫料;
所述微生物菌剂包括:地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌,以及长柄木霉。
本发明提供的微生物垫料厕所系统,包括便器、垫料装置和位于所述垫料装置内部的微生物垫料。其中,微生物垫料分解粪尿的工作原理如下:垫料中微生物把人们排泄的粪尿作为扩大菌群的营养源,把粪尿原位快速分解时会产生热量蒸发水分,并生成腐殖酸类、多糖、多肽,氮磷钾养分化合物、CO2等小分子简单物质——便于农作物吸收。同时,便器设置于城市公厕或者农村厕所,而将垫料装置埋设于地下、或者特定场所,腔体内放置微生物垫料,且将便器与垫料装置的腔体连通,便器内的粪尿排入垫料装置的腔体内,并通过腔体内的微生物垫料将粪尿进行生化反应,产生小分子简单物质能够用于农作物吸收。并且,该微生物垫料厕所系统的维护也比较简单,只需要每隔几日将垫料搅动,排泄物打散与垫料充分接触和混合,例如可以采用长柄耙子或者电动搅拌器进行搅拌。此外,该微生物垫料厕所系统还能够进一步用于固体有机废弃物(例如剩菜剩饭、水果皮、烂蔬菜、刺骨、枯枝干叶等)的分解,可以将这些有机废弃物置于微生物垫料中,进行分解。进一步地,当使用一段时间后的废弃微生物垫料可以经过堆肥,达到高温腐熟,得到可以用于农作物生长的有机肥料,实现对于废弃垫料和固体有机废弃物的有效循环利用。
综上所述,使用本发明提供的微生物垫料处理粪尿有以下特点:1、无需水冲;2、无臭味;3、粪尿(及其它有机废弃物)原位同时分解;4、无运行成本;5、垫料自产热可抗东北寒冬;6、家庭正常使用,微生物垫料可用>3年;7、清理废弃微生物垫料时间宽松;8、废弃微生物垫料经过简单加工可以成为有机肥料,实现资源可持续循环利用。解决了在用的大多数厕所使用感官非常差——恶臭无比,在运行中,管网里会堵管和产生沼气容易出现爆炸事故、有二次污染及投入污水处理费用,运行成本高、资源浪费等问题。且排泄物臭味大,对农业种植生产作用甚微的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的垫料装置的主视图;
图2为本发明提供的垫料装置的俯视图;
图3为本发明提供的垫料装置的结构示意图;
图4为本发明提供的垫料装置的结构示意图(未显示顶盖的状态);
图5为本发明提供的垫料池的结构示意图;
图6为本发明提供的第一种翻板蹲器合盖状态的结构示意图;
图7为本发明提供的第一种翻板蹲器开盖状态的结构示意图;
图8为本发明提供的第二种翻板蹲器合盖状态的结构示意图;
图9为本发明提供的第二种翻板蹲器开盖状态的结构示意图;
图10为本实用新型实施例提供的第二种翻板蹲器中的控制原理图;
图11为本发明提供的第三种翻板蹲器合盖状态的结构示意图;
图12为本发明提供的第三种翻板蹲器开盖状态的结构示意图;
图13为本发明提供的坐便器支架的正面结构示意图;
图14为图13中的坐便器支架的内部结构示意图;
图15为图13中的A-A剖视图;
图16为本发明提供的坐便器支架的又一正面结构示意图;
图17为图16中的B-B剖视图;
图18为本发明实施例1提供的堆料过程中温度变化情况结果图。
图标:1-侧壁;2-底板;3-顶盖;31-进出料口;32-便器口;100-蹲器本体;200-翻板;300-传动装置;400-升降板;500-升降驱动装置;600-感应器;700-处理器;800-计数器;900-报警器;310-拉杆;311-第一摇臂;320-第二摇臂;321-摇杆;322-固定板;510-脚踏板;511-推杆;512-第一复位弹性件;520-电动推杆;530-上压杆;531-第二复位弹性件;11-支撑杆;12-支架;13-坐便器壳体;4-第一支座;5-第二支座;6-蜗轮;7-蜗杆;8-手轮;9-坐便器坐垫;10-升降件;40-第三支座;41-第四支座;70-蜗杆轴。
具体实施方式
下面将结合实施例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,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中,需要说明的是,如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等,其所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。此外,如出现术语“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。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,如出现术语“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。
有鉴于现有微生物垫料无法对于人排泄物进行有效分解,从而导致生物生态厕所系统无法推广使用等实际问题,本发明特提供了一种新型微生物垫料厕所系统,以解决现有技术问题。
具体地,本发明提供的一种微生物垫料厕所系统,包括:便器、垫料装置和位于所述垫料装置内部的微生物垫料;
其中,所述便器为翻板蹲器或坐便器;
所述垫料装置包括装置壳体;
所述装置壳体包括相围接的侧壁1和设置于所述侧壁1的底端的底板2;
所述侧壁1和所述底板2之间形成腔体,所述腔体内用于放置微生物垫料并与所述便器相连通;
所述微生物垫料能够分解粪尿,其由如下方法制备得到:
将微生物菌剂与有机废弃物粉末料混合后,加水堆料做预发酵,得到所述微生物垫料;
所述微生物菌剂包括:地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌,以及长柄木霉。
本发明提供的微生物垫料厕所系统,垫料中微生物把人们排泄的粪尿作为扩大菌群的营养源,把粪尿原位快速分解时会产生热量蒸发水分,并生成腐殖酸类、多糖、多肽,氮磷钾养分化合物、CO2等小分子简单物质——便于农作物吸收。同时,便器设置于城市公厕或者农村厕所,而将垫料装置埋设于地下、或者特定场所,腔体内放置微生物垫料,且将便器与垫料装置的腔体连通,粪尿经便器直接排入垫料装置的腔体内,并通过腔体内的微生物垫料将粪尿进行生化分解,产生小分子简单物质能够收集用于农作物吸收。并且,该微生物垫料厕所系统的维护也比较简单,只需要每隔几日将垫料搅动,把排泄物打散与垫料充分接触和混合加速粪尿分解,例如可以采用长柄耙子或者电动搅拌器进行搅拌。此外,使用一段时间后的废弃微生物垫料可以进一步经过堆肥,达到高温腐熟,得到可以使用在农作物生长的有机肥料,实现对于废弃垫料(有机废弃物)的有效循环利用。
垫料装置
如图1-4所示,在一些优选的实施方式中,垫料装置包括装置壳体;
所述装置壳体包括相围接的侧壁1和设置于所述侧壁1的底端的底板2;
所述侧壁1和所述底板2之间形成腔体;
所述腔体用于与蹲便器或者坐便器连通;
所述腔体内用于放置微生物垫料,且所述微生物垫料能够分解粪尿。
在一些优选的实施方式中,装置壳体的材料为玻璃钢。
玻璃钢(FRP)亦称作GFRP,即纤维强化塑料,一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料,称谓为玻璃纤维增强塑料,或称为玻璃钢,不同于钢化玻璃。使用玻璃钢作为装置壳体,能够使装置壳体具有以下优点:1、轻质高强;2、耐腐蚀;3、热性能良好;4、可设计性好;5、工艺性优良。
在一些优选的实施方式中,如图3所示,垫料装置还包括顶盖3;
沿所述腔体的延伸方向,所述腔体的一端贯穿所述装置壳体,并在所述装置壳体上形成开口;
所述顶盖3盖设于所述开口处;
所述顶盖3上开设有进出料口31和便器口32,且所述进出料口31和所述便器口32均与所述腔体连通。
顶盖3盖设于开口处,为微生物垫料生化处理粪尿提供适宜的环境,以增强微生物垫料的活性,提高微生物垫料生化处理粪尿的效率。
进出料口31便于向腔体内投入微生物垫料或者将腔体内微生物垫料排出。
在一些优选的实施方式中,如图1所示,底板2和所述腔体沿垂直于延伸方向的截面之间有角度。
微生物垫料内微生物适宜的环境湿度范围为40%-70%,而环境湿度<40%或>70%,微生物分解粪尿效率会降低,因此需要调整微生物垫料水分。
所述底板2和所述腔体沿垂直于延伸方向的截面之间有角度,也就是说,底板2倾斜,从而微生物垫料内的过多水分能够沿着倾斜的底板2向较低处汇集,以便于快速、有效的将微生物垫料内的水分收集,以便于集中处理,例如将水分从腔体内泵除等,防止微生物垫料内水分影响垫料分解粪尿(有机废弃物)的效率。
在一些优选的实施方式中,底板2和所述腔体沿垂直于延伸方向的截面之间的角度为5°-8°。
可选地,所述底板2和所述腔体沿垂直于延伸方向的截面之间的角度为5°、6°、7°或者8°等。
优选地,如图4所示,侧壁1和所述底板2之间圆滑过渡。
例如,通过在所述侧壁1和所述底板2之间倒圆角的方式实现。
所述侧壁1和所述底板2之间圆滑过渡以便于装置壳体的生产加工,且方便对腔体进行清理,以及便于将腔体内的微生物垫料进行装卸。
优选地,所述腔体沿延伸方向的深度为1.4-1.8 m;
或者,所述腔体沿延伸方向的深度为1.0-1.3 m。
微生物垫料内微生物分解粪尿的适宜温度5℃-50℃,微生物垫料温度低,微生物分解粪尿效率低,但是不会“冻死”也不会发臭,微生物垫料温度高,微生物分解粪尿(有机废弃物)效率高。
北方地区由于冬天气温低,因此,令所述腔体沿延伸方向的深度为1.4-1.8 m,通过增加腔体的深度来保障腔体内的保温效果,而保障腔体内环境适宜的温度;
可选地,所述腔体沿延伸方向的深度为1.4 m、1.5 m、1.6 m、1.7 m或者1.8 m等。
南方地区由于冬天气温不太低,因此,令所述腔体沿延伸方向的深度为1.0-1.3m,就能保障腔体内的保温效果,而保障腔体内环境适宜的温度。
可选地,所述腔体沿延伸方向的深度为1.0 m、1.1 m、1.2 m或者1.3 m等。
由于微生物垫料在分解粪尿时可以自发热,因而,本发明微生物垫料厕所系统即使在低温条件下,也能够发挥正常的微生物分解作用。然而,如果在极寒冷(冰冻层>1米)的东北地区还需要进行保温处理。
优选地,所述装置壳体外绕设有加热盘管(图中未显示),且所述加热盘管用于与热源连接;
或者,所述装置壳体外绕设有加热盘管(图中未显示),且所述加热盘管用于与热源连接;且,所述装置壳体外绕设有保温带(图中未显示);
或者,所述装置壳体外绕设有加热盘管(图中未显示),且所述加热盘管用于与热源连接;且,所述装置壳体外设置有保温层(图中未显示)。
以进一步提高对装置壳体的保温加热效果,从而保障微生物垫料内微生物的活性,提高对粪尿的分解效率。
可选地,热源可以为锅炉或者电热炉等。
本发明还提供了一种垫料罐,所述垫料罐包括上述的垫料装置。
该垫料罐进一步解决了现有技术中存在的城市公厕和农村厕所的使用使用感官非常差——恶臭无比,在运行中,管网里会堵管和产生沼气容易出现爆炸事故、有二次污染及投入污水处理费用,运行成本高、资源浪费等技术难题。
可选地,多个垫料罐可并联使用,形成垫料罐组提供多人同时使用。
需要说明的是,垫料罐适用于家用厕所(我国地域辽阔,冬季温度变化大,垫料罐的尺寸就不同)。可选地,垫料罐内腔体容积为3 m3-5 m3等。
如图5所示,本发明还提供了一种垫料池,包括上述的垫料装置。
进一步解决了现有技术中存在的城市公厕和农村厕所的使用感官非常差——恶臭无比,在运行中,管网里会堵管和产生沼气容易出现爆炸事故、有二次污染及投入污水处理费用,运行成本高、资源浪费等技术难题。
需要说明的是,垫料池适用于公共厕所,公共微生物垫料池的尺寸要根据用户需求定。
翻板蹲器
在一些优选的实施方式中,翻板蹲器,作为微生物垫料厕所系统中的附件,包括:蹲器本体100、翻板200、传动装置300、升降板400和升降驱动装置500;
蹲器本体100与垫料装置连通;
升降驱动装置500、升降板400、传动装置300和翻板200依次传动连接,驱动装置通过驱动升降板400上升和下降而带动传动装置300动作,以使翻板200翻转盖合和开启垫料池的开口。
当无人使用时,垫料装置的开口被翻板200遮盖;当有人使用时,驱动装置驱动升降板400上升或下降而带动传动装置300动作,传动装置300带动翻板200翻转,以使翻板200开启垫料装置的开口,当人离开该翻板蹲器后,驱动装置驱动升降板400下降或上升而带动传动装置300动作,传动装置300带动翻板200翻转,以使翻板200盖合垫料装置的开口。即该翻板蹲器能够实现当人使用时,翻板200翻转打开露出垫料池,当人不使用时,翻板200翻转隐藏垫料池,在一定程度上缓解了因无盖的蹲便器使人们视觉感官窘迫的问题。
在一些优选的实施方式中,传动装置300包括拉杆310和第一摇臂311;
拉杆310一端与升降板400连接,另一端与第一摇臂311铰接,第一摇臂311靠近拉杆310一端与翻板200连接,第一摇臂311背离拉杆310一端与蹲器本体100铰接;
升降板400通过拉杆310和第一摇臂311带动翻板200转动。
在一些优选的实施方式中,升降驱动装置500包括脚踏板510和推杆511;
推杆511一端与脚踏板510连接,另一端与升降板400连接。
在一些优选的实施方式中,升降驱动装置500还包括第一复位弹性件512,第一复位弹性件512一端与蹲器本体100连接,另一端与升降板400连接,用于驱动升降板400上升。
如图6和图7所示,两个脚踏板510高于蹲器本体100,此时该翻板蹲器处于合盖状态,即两块翻板200将垫料池的开口遮盖,防止垫料装置内的味道污染空气环境以及病菌自垫料装置内散发到室内的空气中。当使用时,使用者脚踩在脚踏板510上,脚踏板510在人的作用下向下移动,同时与脚踏板510连接的推杆511也向下移动,推杆511推动与其连接的升降板400下降,第一复位弹性件512被拉伸,升降板400下降时拉动拉杆310下降,左边的拉杆310下降拉动左边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处顺时针旋转,从而使得左边的翻板200随第一摇臂311顺时针翻转,右边的拉杆310下降拉动右边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处逆时针旋转,从而使得右边的翻板200随第一摇臂311逆时针翻转,垫料装置的开口露出。使用完毕后,使用者的脚自脚踏板510上移开,第一复位弹性件512在弹力的作用下恢复形变,从而带动升降板400上升,升降板400通过推杆511推动脚踏板510向上运动,脚踏板510返回原位;升降板400还通过推动拉杆310而带动第一摇臂311转动,左边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处逆时针旋转,从而使得左边的翻板200随第一摇臂311逆时针翻转,右边的拉杆310下降拉动右边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处顺时针旋转,从而使得右边的翻板200随第一摇臂311顺时针翻转,垫料装置的开口被两块翻板200遮盖。
在一些优选的实施方式中,升降驱动装置500包括电动推杆520,电动推杆520安装于蹲器本体100内,且电动推杆520与升降板400传动连接。
在一些优选的实施方式中,翻板蹲器还包括感应器600和处理器700;
感应器600通过处理器700与电动推杆520信号连接;
感应器600用于感应是否有人,当感应器600感应到有人时,处理器700控制电动推杆520驱动翻板200翻转以打开垫料装置;当感应器600感应到无人时,处理器700控制电动推杆520驱动翻板200翻转以关闭垫料装置。
在一些优选的实施方式中,感应器600为光感应传感器或者压力传感器;光感应传感器可以但不仅限于安装于侧墙,压力传感器可以但不仅限于安装在脚踏板510下面。
在一些优选的实施方式中,翻板蹲器还包括计数器800和报警器900,计数器800和报警器900均与处理器700信号连接;
当计数器800达到预设周期时,处理器700控制报警器900发出预警。
如图8-10所示,两个脚踏板510位于蹲器本体100上方,该翻板蹲器处于合盖状态时,即两块翻板200将垫料装置的开口遮盖,防止垫料装置内的味道污染空气环境以及病菌自垫料装置内散发到室内的空气中。当使用时,使用者靠近该翻板蹲器并被光感应传感器采集到,或者使用者脚踩在脚踏板510上,压力传感器采集到有人,光感应传感器或者压力传感器等感应器600将信号发送给处理器700,处理器700控制电动推杆520驱动与其连接的升降板400下降,升降板400下降时拉动拉杆310下降,左边的拉杆310下降拉动左边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处顺时针旋转,从而使得左边的翻板200随第一摇臂311顺时针翻转,右边的拉杆310下降拉动右边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处逆时针旋转,从而使得右边的翻板200随第一摇臂311逆时针翻转,垫料装置的开口露出。使用完毕后,当使用者的脚自脚踏板510上移开或者使用者走出感应器600的感应范围,感应器600给处理器700另一个信号,从而处理器700驱动电动推杆520带动升降板400上升,升降板400通过推杆511推动脚踏板510向上运动,使脚踏板510返回原位;升降板400还通过推动拉杆310而带动第一摇臂311转动,左边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处逆时针旋转,从而使得左边的翻板200随第一摇臂311逆时针翻转,右边的拉杆310下降拉动右边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处顺时针旋转,从而使得右边的翻板200随第一摇臂311顺时针翻转,垫料装置的开口被两块翻板200遮盖。
该翻板蹲器还设有使用次数报警系统,该使用次数报警系统包括计数器800、处理器700和报警器900,该处理器700可以为继电器;计数器800到周期后触发电路开启报警器900,由继电器控制报警时长,时间自动关闭,控制过程:计数器800-继电器(时间继电器)-报警器900。该使用次数报警系统记录翻板蹲器的使用次数,翻板蹲器使用到限用次数后,报警器900报警,清洁人员清理或者打散成坨粪污,以便垫料装置内垫料中的微生物有足够的时间分解粪便。
在一些优选的实施方式中,传动装置300包括第二摇臂320、摇杆321和固定板322;
固定板322与蹲器本体100连接;摇杆321包括与升降板400铰接的短杆和与第二摇臂320铰接的长杆,且长杆与短杆的连接处与固定板322铰接;第二摇臂320远离长杆一端与翻板200连接。
在一些优选的实施方式中,升降驱动装置500包括上压杆530和脚踏板510;
上压杆530一端与脚踏板510连接,另一端与固定板322连接。
在一些优选的实施方式中,升降驱动装置500还包括第二复位弹性件531;传动装置300为两个,其中,第二复位弹性件531的两端分别与两个长杆连接。
如图11和图12所示,两个脚踏板510高于蹲器本体100,此时该翻板蹲器处于合盖状态,即两块翻板200将垫料装置的开口遮盖。当使用时,使用者脚踩在脚踏板510上,脚踏板510在人力的作用下向下移动,同时与脚踏板510连接的上压杆530也向下移动,上压杆530带动与其连接的升降板400下降,升降板400下降时拉动与其连接的左边摇杆321和右边摇杆321,使左边摇杆321和右边摇杆321分别绕与固定板322的铰接处逆时针旋转和顺时针旋转,从而带动升降板400上升,升降板400通过上压杆530推动脚踏板510向上运动,使脚踏板510返回原位;左边的摇杆321带动左边的第二摇臂320绕其与蹲器本体100的铰接处顺时针旋转,从而使得左边的翻板200随第二摇臂320顺时针翻转,右边的摇杆321下降拉动右边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处逆时针旋转,从而使得右边的翻板200随第二摇臂320逆时针翻转,垫料装置的开口露出,第二复位弹性件531被拉伸。使用完毕后,使用者的脚自脚踏板510上移开,第二复位弹性件531在弹力的作用下恢复形变,从而带动左边摇杆321的长杆靠近右边摇杆321的长杆,即,左边摇杆321和右边摇杆321分别绕与固定板322的铰接处顺时针旋转和逆时针旋转,左边的摇杆321带动左边的第二摇臂320绕其与蹲器本体100的铰接处逆时针旋转,从而使得左边的翻板200随第二摇臂320逆时针翻转,右边的摇杆321下降拉动右边的第一摇臂311绕其与蹲器本体100的铰接处顺时针旋转,从而使得右边的翻板200随第二摇臂320顺时针翻转,垫料装置的开口被两块翻板200遮盖。
坐便器
如图13-18所示,在一些优选的实施方式中,坐便器,作为微生物垫料厕所系统中的附件,包括:坐便器坐垫9和坐便器支架12,所述坐便器坐垫9与所述坐便器支架连接,所述坐便器支架用于带动所述坐便器坐垫9升降;
其中,所述坐便器支架包括升降件10、支撑杆11和支架12;
所述支架12用于与坐便器的坐垫连接;
所述升降件10与所述支撑杆11连接,所述升降件10能够沿所述支撑杆11的延伸方向升降;
所述升降件10与所述支架12连接,所述升降件10用于带动所述支架12升降。
在一些优选的实施方式中,在实际应用中,需要调节坐便器的坐垫高度时,可以使升降件10在支撑杆11的延伸方向上上升或者下降,由于升降件10与支架12连接,因此上升或者下降的升降件10可以带动支架12上升或者下降,进而可以调节坐便器坐垫9的高度。
与现有技术相比,本发明提供的坐便器支架12通过使升降件10在支撑杆11上升降,最终可以调节坐便器坐垫9的高度,进而可以以满足不同身高的人对坐便器坐垫9高度的需求,改善了现有技术不能满足不同身高的人最佳使用体验的技术问题。
在一些优选的实施方式中,支撑杆11可以竖直设置,支撑杆11的位置固定,支架12可以与支撑杆11平行设置,升降件10与支架12下半部分的支架侧壁连接。可以看出,升降件10可以带动支架12在支撑杆11轴向方向上上升或者下降。
其中,升降件10可以与支架12活动连接,还可以与支架12固接,由于升降件10与支架12固接可以使坐便器支架12的稳定性更好,本实施例优选升降件10与支架12固接。
在一些优选的实施方式中,升降件10可以为中空结构,升降件10套设在支撑杆11上,升降件10的内侧壁上设置有与支撑杆11外侧壁上的螺纹相对应的螺纹。支撑杆11能够绕支撑杆11的轴向转动,以使升降件10在支撑杆11上沿支撑杆11的轴向升降。
在实际应用中,可以使支撑杆11绕支撑杆11的轴向转动,由于升降件10的内侧壁上设置有与支撑杆11外侧壁上的螺纹相对应的螺纹,因此升降件10可以沿着螺纹在支撑杆11上上升或者下降,进而可以带动与升降件10连接的支架12上升或者下降,最终实现调节坐便器坐垫9高度的目的。
其中,支撑杆11上可以设置有穿孔,支架12上也可以设置有穿孔,支撑杆11与支架12的穿孔之间可以安装有定位销,定位销可以防止支撑杆11自由转动。在将支架12调节至所需高度后,可以将定位销安装在支撑杆11与支架12之间,进而可以将支撑杆11固定。由于支撑杆11不能转动,升降件10的位置固定,最终可以使支架12的位置固定。
在一些优选的实施方式中,坐便器支架12还可以包括坐便器壳体13、第一支座4和第二支座5,支撑杆11、升降件10和支架12均安装在坐便器壳体13内部。
其中,第一支座4与第二支座5分别与坐便器壳体13的内侧壁固接,第一支座4与支撑杆11的一端可拆卸连接,第二支座5与支撑杆11的另一端可拆卸连接,支撑杆11能够相对于第一支座4和第二支座5转动。
其中,支架12可以在坐便器壳体13内升降,且支架12上升时可以伸出至坐便器壳体13外,支架12下降时可以下降缩进坐便器壳体13内部。
在实际应用中,第一支座4与第二支座5内部可以安装有轴承,支撑杆11的一端可以与第一支座4中的轴承连接,支撑杆11的另一端可以与第二支座5中的轴承连接。在支撑杆11转动的过程中,第一支座4与第二支座5可以起到支撑的作用,而第一支座4与第二支座5中的轴承使支撑杆11可以相对于第一支座4和第二支座5转动。
在一些优选的实施方式中,坐便器支架还可以包括蜗轮6和蜗杆7,蜗轮6与支撑杆11连接,蜗轮6用于带动支撑杆11转动。蜗杆7与蜗轮6连接,蜗杆7能够转动以带动蜗轮6转动。
由于蜗杆7可以带动蜗轮6转动,蜗轮6可以带动支撑杆11转动,因此转动蜗杆7即可实现支撑杆11的转动,进而可以带动升降件10上升或者下降。
其中,由于蜗轮6与蜗杆7之间具有自锁性,即只能蜗杆7带动蜗轮6,而不能由蜗轮6带动蜗杆7,因此当将支架12调节至所需高度后,停止转动蜗杆7即可使支撑杆11不能自由转动,进而可以使升降件10和支架12的位置固定。
因此,坐便器支架包括蜗轮6和蜗杆7时,支撑杆11与支架12之间可以不设置有定位销。
在一些优选的实施方式中,坐便器支架还可以包括蜗杆7轴、第三支座40和第四支座41,蜗杆7轴与蜗杆7连接,蜗杆7轴能够转动以带动蜗杆7转动。第三支座40和第四支座41分别与第一支座4固接,第三支座40与蜗杆7轴的一端可拆卸连接,第四支座41与蜗杆7轴的另一端可拆卸连接,蜗杆7轴能够相对于第三支座40和第四支座41转动。
在使用过程中,蜗杆7轴可以套设在蜗杆7轴的外壁上,转动蜗杆7轴可以带动套设在蜗杆7轴上的蜗杆7转动,进而可以带动蜗轮6转动。由于蜗杆7轴的长度比蜗杆7的长度长,因此蜗杆7轴可以使转动蜗杆7的操作更加便捷。其中,蜗杆7轴与蜗杆7之间可以是可拆卸连接,还可以是固接,由于蜗杆7轴的作用是带动蜗杆7转动,因此本实施例优选蜗杆7轴与蜗杆7之间固接。
在使用过程中,第三支座40与第四支座41中也可以安装有轴承,蜗杆7轴的一端与第三支座40中的轴承连接,蜗杆7轴的另一端与第四支座41中的轴承连接。可以看出,第三支座40和第四支座41对蜗杆7轴起到支撑作用,而第三支座40与第四支座41中的轴承使蜗杆7轴可以相对于第三支座40和第四支座41转动。
在一些优选的实施方式中,坐便器支架还可以包括手轮8,手轮8与蜗杆7轴连接,手轮8用于带动蜗杆7轴转动。
在实际应用中,转动手轮8即可转动蜗杆7轴,进而可以带动蜗杆7转动,转动的蜗杆7可以带动蜗轮6转动,进而可以实现支撑杆11的转动。可以看出,手轮8可以使转动蜗杆7轴的操作更加便捷。
其中,由于手轮8的作用是带动蜗杆7轴转动,因此优选手轮8与蜗杆7轴之间固接。
在一些优选的实施方式中,坐便器支架12还可以包括电机,电机与蜗杆7连接,电机用于带动蜗杆7转动。在实际应用中,电机带动蜗杆7转动可以节省人力,实现电动控制支架12升降的过程。
在一些优选的实施方式中,坐便器支架12还可以包括位置传感器,位置传感器与支架12连接,位置传感器用于检测支架12的顶端至地面之间的距离。
在使用过程中,不同身高的人均可以通过位置传感器明确各自的坐便器坐垫9最佳高度,还可以在利用支撑杆11和升降件10使支架12上升或者下降的同时,根据位置传感器检测到的高度明确坐便器坐垫9是否达到最佳高度。
在一些优选的实施方式中,坐便器支架12还可以包括显示屏,显示屏与位置传感器连接,显示屏用于显示位置传感器检测到的支架12顶端至地面之间的距离。在使用过程中,可以通过显示屏直观明确的知悉支架12顶端至地面之间的距离,进而可以尽快将坐便器坐垫9的高度调节至最佳高度。
可以看出,位置传感器和显示屏便于将坐便器坐垫9的高度尽快调节至最佳高度,因此本实施例优选包括位置传感器和显示屏,位置传感器与支架12连接,显示屏与位置传感器连接。
微生物垫料
本发明微生物垫料的制备包括如下步骤:
(a)菌剂制备:
本发明中,主要是通过地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌,以及长柄木霉的配合使用,以实现对于人粪尿排泄物和固体有机废弃物的生化分解和再利用;且如上四种菌种均为有益菌。
其中,地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别接种于菌用培养液中,然后在发酵罐中进行发酵扩繁;然后,菌株在活力最旺时放罐(扩繁菌数>200亿个/ml),并加入干燥吸附剂进行吸附,并在常温(优选的为20~28℃)下干燥,粉碎成粉末;分别得到地衣芽孢杆菌粉和枯草芽孢杆菌粉。
戊糖片球菌属于乳酸菌,因而可以接入乳酸菌通用培养基中;比如MRS培养基,或MRS肉汤;然后在发酵罐中进行扩繁,发酵罐控制最适生长温度35℃,在菌株活力最旺时放罐(扩繁菌数>80亿个/ml),并加入干燥吸附剂进行吸附,并在常温(优选的为20~28℃)下干燥,粉碎成粉末;得到戊糖片球菌粉。
长柄木霉接种后,用遥瓶扩繁,再分散于专用固体培养基中发酵;在菌株活力最旺时(扩繁菌数>4×108个/ml),在常温(优选的为20~28℃)下干燥,粉碎成粉末;得到长柄木霉粉。
如上四种细菌扩繁得到对应菌粉的过程中,所用干燥吸附剂优选的由麦糠/稻壳粉与麦饭石/海泡石/碳粉混合得到;
优选的,所用麦糠/稻壳粉的粒径为60~80目,所用麦饭石/海泡石/碳粉的粒径为100~120目;
优选的,二者的质量比为7:3(麦糠/稻壳粉:麦饭石/海泡石/碳粉)。
然后,将如上所制备的四种菌粉混合,即得到菌剂,并使得菌剂中的活菌总数5-10亿个/ml即可,制成微生物制剂;
同时,地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉和长柄木霉粉等四种菌粉的质量比例为:(10~20):(20~30):(20~30):(25~35);优选的,地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉和长柄木霉粉等四种菌粉的质量比例为:(15~20):(25~30):(20~35):(30~35);
特别的,地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉和长柄木霉粉等四种菌粉的质量比例为:20:25:25:30。
菌剂对于微生物垫料的使用效果,特别是对于人类粪尿等排泄物的原位分解效果,是至关重要的。需要通过多种菌株的相互配合,才能够实现粪尿的高效分解。本发明中,也是通过对于所用菌株种类的搭配选择和优化,从而才能够使得进一步所制备的微生物垫料能够实现对于排泄物的原位有效分解,从而使得微生物生态厕所系统能够实施。
国内外研究和实际应用证明,多菌种的协同作用,使其取长补短、扬长避短,互补缺失,具有比单一菌剂更显著、更稳定、更适用的应用效果;复合型多菌种制剂将成为今后实用化发展方向。
有机质的化学组分:1、含碳有机物质,2、含氮有机物质,3、含磷有机物质,4、含硫有机物质;有机质的质地分纤维素和木质素。
枯草和地衣芽孢杆菌具有固氮、解磷和解钾的功能,这样特性就能分解有机质的1、含碳有机物质,2、含氮有机物质,3、含磷有机物质,4、含硫有机物质;用枯草和地衣芽孢杆菌能分泌多种抗菌杀菌物质特性,抑制多种病虫害的发生。如脂肽类、肽类、磷脂类、类噬体颗粒、细菌素、几丁质酶、蛋白酶等,不仅能够抑制或杀死病原菌,而且还可以克服病原菌对现有的抗菌素的抗性问题。
枯草和地衣芽孢杆菌分泌的抑菌物质不仅能抑制植物病虫害的发生,同时还能对人类肠道致病菌:大肠杆菌、结肠炎耶尔森氏菌、副溶血弧菌、金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌和痢疾志贺氏菌等的生长繁殖有效抑制。
自然界广泛存在的糖类物质主要是多糖,包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶和几丁质等,糖类物质是微生物赖以生存的主要碳源物质与能源物质,戊糖片球菌无蛋白水解作用,发酵多种糖产酸不产气,酸环境下更适应菌的生长。
木霉是产纤维素酶活性最高的菌株之一,所产生的纤维素酶对作物秸秆有降解作用,并能强力分解粗纤维、木质素等大分子有机物,使其转化为利于植物吸收利用的小分子物质,效果非常好。
不止上述四种菌株的配伍,还可以加入光合菌等等有益菌,进一步提高菌剂使用效率。利用光合菌特性:能在厌氧光照或好氧黑暗条件下,分解有机物料含硫化物和氨等,作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。在规模化扩繁光合菌时注意,兼顾厌氧或好氧。
多年实践经验总结,相较于地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉,以及长柄木霉粉的单独使用、或者其中任意两种及三种的搭配使用而言,在自然环境下使用,只有将如上这四种菌种配合使用(或再增加几个菌种),才能够通过菌种间的相互作用,实现到对于粪尿等人体排泄物和日常有机质废弃物原位高效分解,并还能够使得应用其的微生物垫料厕所系统满足厕所使用环境标准要求。如果少于四种菌种,任一种、两种,或者三种菌种独自/搭配伍使用,则所制备的微生物垫料在实际应用中,是无法实现排泄物以及日常有机废弃物原位有效分解的,更无法满足微生物垫料厕所系统在使用中,对于空气中氨浓度、硫化氢浓度、吲哚(粪臭素)、二氧化碳浓度、噪音,等未来环境新标准的要求。
(b)微生物垫料制备
微生物垫料可以进一步由如上所制得的微生物菌剂与有机废弃物混合后,加水发酵制得。
进一步的,在将菌剂和有机废弃物混合发酵前,还优选的需要将这些有机废弃物分别进行粉碎,以得到相应的粉料,从而能够与菌剂进行更为均匀的混合。
其中,所述有机废弃物包括:秸秆(例如玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆等农业秸秆中的一种或几种),园林植物废弃物(例如园林枯枝干叶草等),谷物壳(加工粮食所得副产物,例如稻壳、高粱壳等谷物壳中的一种或几种),麦麸,以及玉米皮中的一种或几种;
优选的,本发明中,所述有机废弃物为:秸秆(或园林枯枝干叶草)和谷物壳,以及麦麸(或玉米皮)。
同时,优选的,以体积百分数计,有机废弃物粉料的组成为:秸秆(或园林枯枝干叶草)粉料40~60%,例如可以为,但不限于45、50,或者55%等;谷物壳粉料30~50%,例如可以为,但不限于35、40,或者45%等;以及麦麸(或玉米皮)粉料5~20%,例如可以为,但不限于10,或者15%等;
更优选的,以体积百分数计,有机废弃物粉料的组成为:秸秆(或园林枯枝干叶草)粉料50~60%,谷物壳粉料30~40%,麦麸(或玉米皮)粉料10~20%;
进一步优选的,以体积百分数计,有机废弃物粉料的组成为:秸秆(或园林枯枝干叶草)粉料50%,谷物壳粉料40%,麦麸(或玉米皮)粉料10%;
特别的,以体积百分数计,有机废弃物粉料的组成为:秸秆(或园林枯枝干叶草)粉料50%,稻壳粉料40%,麦麸(或玉米皮)粉料10%。
同时,菌剂与有机废弃物(有机废弃物粉料)的比例为1:(2~8)(kg/m3),例如可以为,但不限于1:3、1:4、1:5、1:6,或者1:7等;
优选的,菌剂与有机废弃物(有机废弃物粉料)的比例为1:(3~6)(kg/m3);
特别的,菌剂与有机废弃物(有机废弃物粉料)的比例为1:4(kg/m3)。
进一步的,本发明中,可以将菌剂与多种有机废弃物(有机废弃物粉料)混匀后加水堆垛发酵;也可以将菌剂与部分有机废弃物(或者特定种类的有机废弃物)混匀后,再与剩余部分的有机废弃物(剩余部分的有机废弃物也可以先混匀后再进行混合)进行混匀,然后再加水堆垛发酵。
优选的,本发明中,是分别将:菌剂与麦麸粉料/玉米皮粉料混匀;谷物壳粉料与秸秆粉料混匀,稻壳粉料与秸秆粉料混合过程中,还可以适当加入少量水;然后,将分别得到的两种混合物继续混匀,接着堆垛发酵。
在如上过程中,需要控制加水量,并通过加水使得待堆垛发酵的混合物料中含水量达到50~60%(优选为55%),然后发酵7~10天。
同时,在堆垛发酵过程中,需要对堆料垛进行温度测定,优选的,分别在堆料垛的三个典型点进行温度测定,即堆料外侧斜坡、中部、斜坡三个位置。温度的测定一次为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm,其中40cm-100cm用长杆温度计测定,10cm-30cm用普通酒精温度计测定。
本发明具体的:如果在公共厕所中使用,则可以将由如上方法所制备的微生物垫料铺设于厕所底部,形成垫料池;如果家庭使用,则可以将微生物垫料填充于垫料罐中,并将垫料罐与特为垫料厕所开发的——翻板蹲器或坐便器。
此外,为保证微生物垫料的分解效率,微生物垫料厕所系统中的微生物垫料在使用几年后,需要进行更换,可以用泵车等将垫料抽出。例如:泵车用管子(<10米)插入垫料装置内部,把废弃微生物垫料吸到垫料装置外,泵车再把新的微生物垫料送入垫料装置内部;吸一次3-20立方,耗时10-40分钟,吸送合计<120分钟。
吸出的废弃微生物垫料可以经过加工制成有机肥料,实现有机废弃物资源可持续循环利用。
在一些优选的实施方式中,通过将混合了微生物菌剂的废弃微生物垫料经腐熟处理后制成有机肥料。
经腐熟处理的废弃微生物垫料中,有机质经矿质化和腐殖化过程最后达到稳定的程度。矿质化过程就是在微生物作用下,复杂的有机物质被分解成简单的无机化合物(CO2、H2O、NH3和灰分等),并释放出矿质营养(臭气里含有养分)的过程。腐殖化过程则是在微生物作用下,有机物质分解产生的简单有机化合及中间产物转化成更为复杂的、稳定的、特殊高分子有机化合物,使有机质及其养分保蓄起来的过程。有机质的腐殖质化过程是一个相当复杂的过程。有机质的分解主要靠水解酶,合成腐殖质则主要是氧化酶的作用。一般认为腐殖质的形成要经过两个阶段。
第一阶段是微生物将动植物残体转化为腐殖质的组分,如芳香族化合物(多元酚)和含氮化合物(氨基酸)等。第二阶段是在微生物的作用下,各组分合成(缩合作用)腐殖质。在这一阶段中微生物分泌的酚氧化酶,将多元酚氧化为醌类,醌易于和其他组成分(氨基酸、肽)缩合成腐殖酸的单体分子。
腐殖质形成后是很难分解的,在不改变其形成的条件下具有相当的稳定性。但当形成条件变化后,微生物种群也发生改变,新的微生物种群就会促进腐殖质的分解,并将其贮藏的营养物质释放出来,为植物吸收利用。所以腐殖质的形成和分解两种对立的过程与土壤肥力都有密切的关系,协调和控制这两种作用是农林业生产中的重要问题。
矿质化和腐殖化是不可分割和互相联系的两个过程,随条件的改变而互相转化。矿化过程的中间产物又是形成腐殖质的基本材料,腐殖化过程的产物腐殖质并不是永远不变的,它可以再经过矿化分解释放其养分。
对于农林业生产而言,矿化作用为作物生长提供充足的养分,但过强的矿化作用,会使有机质分解过快,造成养分的大量损失,腐殖质难于形成,使土壤肥力水平下降。因此,适当的调控有机质的矿化速度,促使有机质向腐殖化转化,有利于提高改善有机质做成肥料的品质。
因此,本发明在腐熟废弃微生物垫料时使用多菌种的协同作用,使其取长补短、互补缺失,具有比单一菌剂更显著、更稳定、更适用的应用效果。本发明使用的微生物菌剂包含地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌和木霉。
地衣芽孢杆菌是一类需氧或兼性厌氧菌,在一定条件下能产生抗逆性内生孢子的化能异养菌。枯草芽孢杆菌是一类好氧型、内生抗逆孢子的杆状细菌,自身没有致病性。枯草芽孢杆菌有良好的发酵基础,可以分泌多种酶和抗生素。
枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌具有固氮、解磷和解钾的功能,这样特性就能分解废弃微生物垫料中的含碳、含氮、含磷和含硫的有机物质。用枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌能分泌多种抗菌杀菌物质特性,抑制多种病虫害的发生,如脂肽类、肽类、磷脂类、类噬体颗粒、细菌素、几丁质酶、蛋白酶等,不仅能够抑制或杀死病原菌,而且还可以克服病原菌对现有的抗菌素的抗性问题。枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌分泌的抑菌物质不仅能抑制植物病虫害的发生,同时还能对人类肠道致病菌,如大肠杆菌、结肠炎耶尔森氏菌、副溶血弧菌、金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌和痢疾志贺氏菌等的生长繁殖有效抑制。
戊糖片球菌是乳酸菌的一个属,为兼性厌氧的革兰氏阳性菌。自然界广泛存在的糖类物质主要是多糖,包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶和几丁质等。糖类物质是微生物赖以生存的主要碳源物质与能源物质,发酵多种糖产酸不产气,酸环境下更适应菌的生长。
废弃微生物垫料中还含有大量的木质素和纤维素,木霉是产纤维素酶活性最高的菌株之一,所产生的纤维素酶对作物秸秆有降解作用,并能强力分解粗纤维、木质素等大分子有机物,使其转化为利于植物吸收利用的小分子物质,效果非常好。本发明优选长柄木霉,长柄木霉分解木质素和纤维素的能力优于木霉属中其他种类木霉。
本发明所述的微生物菌剂不止上述四种菌株的配伍,还可以加入光合菌等有益菌,进一步提高菌剂使用效率。光合菌能在厌氧光照或好氧黑暗条件下,分解有机物料含硫化物和氨等,作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。在规模化扩大培养光合菌时应注意,兼顾厌氧或好氧。需要注意的是,选取的各菌种必须是农业部规定使用的菌种,即均为有益菌。
(ⅰ)微生物菌剂:
在一些可选的实施方式中,地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌做如下处理:先将分别在培养基中扩大培养的地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌,再使用吸附剂吸附。
在一些优选的实施方式中,先将地衣芽孢杆菌接入培养基后在发酵罐内扩大培养,优选扩大培养至菌数>200×108个/ml后再吸附于吸附剂。保证各菌种扩大培养时的活菌数量,有利于保持各菌种进行后续处理时的活性和腐熟废弃微生物垫料时菌种的活力。培养基可选择如下配方:葡萄糖20g、牛肉膏5g、蛋白胨15g、NaCl 15g和水1000mL。当地衣芽孢杆菌扩大培养至目标活菌数时,将培养基倾倒于吸附剂上,优选在20-28℃的条件下干燥,以防止地衣芽孢杆菌在不适宜的生长温度中生存造成吸附剂上的大量菌体死亡,然后将干燥后的吸附剂粉碎至0.1-0.2mm的颗粒,得到地衣芽孢杆菌菌粉。
在一些优选的实施方式中,微生物菌剂中的枯草芽孢杆菌和戊糖片球菌也可以经过上述处理。其中,枯草芽孢杆菌可以选择和地衣芽孢杆菌相同的培养基进行扩大培养,优选扩大培养至菌数>200×108个/ml;戊糖片球菌可以使用乳酸菌通用培养基进行扩大培养,优选使用MRS培养基或MRS肉汤在32-37℃条件下扩大培养,优选扩大培养至菌数>80×108个/ml。其余步骤与地衣芽孢杆菌的处理方法相同,分别得到枯草芽孢杆菌菌粉和戊糖片球菌菌粉。
在一些可选的实施方式中,所述吸附剂主要由质量比为(5-10):(1:5)的第一吸附剂和第二吸附剂混合制得;所述第一吸附剂包括米糠和/或稻壳,所述第二吸附剂包括麦饭石和/或海泡石。可选的,第一吸附剂和第二吸附剂的质量比例如可以为但不限于为1:1、3:2、2:1、7:3、3:1、7:2、4:1、9:2、5:1、11:2、6:1、13:2、7:1、15:2、8:1、9:1或10:1;优选(2-3):1,更优选7:3。可选地,上述米糠和/或稻壳粉碎至60-80目,例如可以为但不限于为60目、70目或80目;可选地,上述麦饭石和/或海泡石粉碎至100-120目,例如可以为但不限于为100目、110目或120目。通过调节吸附剂的组成成分和各成分的配比和粒径,可以调节和优化吸附剂的吸附效果。
在一些可选的实施方式中,木霉做如下处理:将经木霉发酵的固体培养基干燥后制成粉末,得到木霉菌粉;在一些优选的实施方式中,先将木霉在液体培养基中扩大培养至菌数>4×108个/ml,然后再置于固体培养基中发酵。木霉优选使用长柄木霉时,可选择市售的长柄木霉专用培养基。
需要说明的是,本发明对培养地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌和长柄木霉制的培养基均不做限制,可以理解的是自行配置的培养基或市售培养基均可。
需要说明的是,本发明不限制微生物菌剂中各种类微生物的配比,在解决实际生产的问题中,只需将地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌和木霉配伍使用即能有效的解决实际问题。但在一些优选的实施方式中,实验发现将上述分别制得的地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉和长柄木霉粉等四种菌粉按照质量比例为:(10-20):(20-30):(20-30):(25-35)的方式配比,制备出的有机肥料质量更佳;更优选地,地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉和长柄木霉粉等四种菌粉的质量比例为:(15-20):(25-30):(20-35):(30-35);特别地,地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉和长柄木霉粉等四种菌粉的质量比例为20:25:25:30时,效果更优。
在一些可选的实施方式中,微生物菌剂的活菌总数以2×108-20×108个/ml为宜,例如可以为但不限于为2×108个/ml、4×108个/ml、5×108个/ml、6×108个/ml、8×108个/ml、10×108个/ml、12×108个/ml、14×108个/ml、15×108个/ml、16×108个/ml、18×108个/ml或20×108个/ml;优选5×108-15×108个/ml;更优选5×108-10×108个/ml。微生物菌剂适当的活菌总数可既维持微生物的活力,又避免微生物密度过大而造成不利于微生物生长,反而使微生物分解废弃微生物垫料的效率下降的问题。
(ⅱ)使用后的微生物垫料:
微生物垫料与排泄物接触和混合后,微生物垫料中的微生物菌剂可以把排泄的粪尿作为扩大菌群的营养源,粪尿原位快速分解时会产生热量从而蒸发水分,并生成腐殖酸类、多糖、多肽、氮、磷、钾等养分和CO2等小分子简单物质,将废弃的微生物垫料制成肥料后,上述营养物质便于农作物吸收;并且在降解粪便的同时避免了粪便堆积导致的对环境的污染和带来大量的异味,使制备有机肥料的过程更加的环境友好。另一方面,由于微生物垫料在投放使用前,其中已经包含了大量的微生物,因此其在使用中可以调整微生物垫料中的微生物的菌群环境,抑制粪便中病原微生物的过量增长,避免了将其制成有机肥料后携带大量病原微生物。
在腐熟处理的过程中,微生物菌剂使未充分分解的粪便和微生物垫料中的大分子降解成为农作物可利用的小分子物质,由于微生物垫料在分解粪便的过程中粪便和有机废弃物粉料已经发生了一定程度的降解,因此腐熟处理使组成微生物垫料的各组分降解发酵的更充分。因此使用该废弃微生物垫料制备的有机肥料营养丰富,效率更高。
(ⅲ)有机肥料的制备过程
本发明有机肥料的制备方法包括将微生物菌剂和废弃微生物垫料混合后腐熟的步骤。
在一些可选的实施方式中,将废弃微生物垫料和所述微生物菌剂混合均匀,在含水率为65%-70%的条件下采用堆肥腐熟的方式制成有机肥料;其中,微生物菌剂的质量千克数和废弃微生物垫料的体积立方米数之比为(1-3):(6-10)。例如可以为但不限于为1:10、1:5、1:4、3:10、2:5或3:6;优选(2-3):10。
在一些可选的实施方式中,先维持堆肥温度在55-70℃的条件下腐熟5-10天后将堆肥翻堆,可选地,堆肥温度在55-70℃的条件下腐熟至少5天后将堆肥整体翻堆,以使废弃微生物垫料腐熟发酵的更均匀和充分。当堆肥温度>70℃时也要将堆肥整体翻堆,防止肥堆温度过高造成微生物的大量死亡,从而降低腐熟效果。
在一些可选的实施方式中还包括后熟化的过程,以使大颗粒物质充分的降解,后熟化10-20天为宜。可选地,在后腐熟的过程中每2-3天至少将堆肥翻堆1次,以达到均匀散发多于水分和均匀腐熟的目的。
在一些优选的实施方式中,腐熟处理按照如下步骤进行:
a)将废弃微生物垫料和微生物菌剂按照配方量混合搅拌均匀,并且使堆肥的含水达到65-70%。
b)堆肥优选至少为9m³,并且成梯体堆放,堆放至梯体底宽约2 m,高也约2 m,然后记录堆肥初始温度和气温。
c)在堆好堆肥的第二天,记录堆肥温度和气温,整体翻堆1次,再记录一次堆肥温度。
d)在堆好堆肥的第三天,记录堆肥温度和气温,整体翻堆1次,再记录一次堆肥温度。
e)当堆肥温度维持至55-70℃时,将腐熟发酵5天后生物堆肥再整体翻堆1次,并且保持每天测堆肥温度2-3次;当堆肥温度>70℃时,也要整体翻堆堆肥,并且测量堆肥翻堆后的温度;并且注意控制堆肥的水分含量,当堆肥中的水分低于目标含水率时要及时浇水补充水分。
f)维持堆肥温度在55-70℃的条件下腐熟发酵5-10天后,检测肥堆,判断可否进行后熟化的过程,可选地,可以从肥堆的颜色气味、基质硬度、堆肥浸出液、堆肥体积等指标进行检测,以判断腐熟程度。
g)进入后熟化发酵阶段,此过程中2-3天翻堆1次,散发过多水分,后熟化10-20天后粉碎、筛分,即得有机肥料。
下面结合优选实施例进一步说明本发明的有益效果。
其中下述实施例和对比例中地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌和长柄木霉的来源如下:
地衣芽孢杆菌:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,登记证入册编号:CGMCC NO.4997;
枯草芽孢杆菌:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,登记证入册编号:CGMCC NO.4998;
长柄木霉:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,登记证入册编号:CGMCC NO.4996;
戊糖片球菌:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,登记证入册编号:CGMCC NO.5001。
实施例1
本实施例提供了一种微生物垫料厕所系统,其中的微生物垫料由如下方法制备得到:
(1)微生物菌剂制备:
(i)将60~80目的麦糠/稻壳粉,与100~120目的麦饭石/海泡石,按照质量比为7:3的比例混合,得到干燥吸附剂。
(ii)将地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌分别接种于菌用培养液中,然后在发酵罐中进行发酵扩繁;然后,菌株在活力最旺时放罐(扩繁菌数>200亿个/ml),并加入干燥吸附剂进行吸附,并在常温下干燥,粉碎成粉末,分别得到地衣芽孢杆菌粉和枯草芽孢杆菌粉;
戊糖片球菌接入MRS培养基基中,然后在发酵罐中进行扩繁,发酵罐控制最适生长温度35℃,在菌株活力最旺时放罐(扩繁菌数>80亿个/ml),并加入干燥吸附剂进行吸附,并在常温下干燥,粉碎成粉末,得到戊糖片球菌粉;
长柄木霉接种后,用遥瓶扩繁,再分散于专用固体培养基中发酵;在菌株活力最旺时(扩繁菌数>4×108个/ml),在常温下干燥,粉碎成粉末,得到长柄木霉粉。
(iii)按照质量比20:25:25:30的比例,将地衣芽孢杆菌粉、枯草芽孢杆菌粉、戊糖片球菌粉和长柄木霉粉等四种菌粉混合,得到微生物菌剂。
(2)微生物垫料制备:
按照微生物菌剂:有机废弃物粉料=1:4(kg/m3)的比例,进行有机废弃物粉料的量取;
有机废弃物中,各原料体积占比如下:秸秆粉料50%,稻壳粉料40%,以及麦麸粉料10%(如上各种粉料可以由对应的有机废弃物粉碎得到);
将微生物菌剂与麦麸粉料混合;同时,将稻壳粉料与秸秆粉料混合,并在稻壳粉料和秸秆粉料的混合过程中加入少量水;
接着,将两种混合后的混合料再次混合均匀,然后加水至混合料中的含水量达到55%,堆垛发酵7-10 d,即得到实施例1的微生物垫料;
堆垛发酵期间,堆料过程中温度变化情况请参考图18。
实验例1
分别将实施例所制得的微生物垫料填充于体积为3m3,且形状相同的垫料罐中,然后将所得垫料罐与翻板蹲器相连接,得到实施例1的微生物垫料厕所系统,然后随机在北方某地进行实验测试,实验测试在秋季进行,在人口组成、年龄接近的家庭中进行;同时,以未铺设微生物垫料的普通旱厕作为对比;结果如下表所示:
项目 气温/℃ 气湿/% 气流 /(m/s) 照度/lx 空气中氨浓度 /1×10-6 空气中硫化氢浓度 /1×10-6 空气中微生物浓度(百万单位/m3) 空气中二氧化碳浓度 /1×10-6 噪音 /dB 微粒 /(mg/m3)
适宜范围 15-25 50-80 冬:0.1-0.2夏:0.5-1.0 40-50 40以下 6.6以下 - 1500以下 90以下 -
实施例1 25.26 50.23 0.80 48.36 9.09 0.17 123200 1095 46.3 3.0
对照 23.31 60.70 0.85 47.95 28.60 0.8 21500 567 48.5 2.0
厕外 27.41 72.06 1.04 83.47 0 0 5000 312 57.4 0.89
由如上对比数据可知,铺设有本发明实施例微生物垫料的微生物垫料厕所系统能够有效的将人体排泄物分解为氨氮,实现对于排泄物的有效分解和利用。
实施例2
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂按照如下方法制备:
(ⅰ)制备吸附剂:将80目的麦糠与100目的麦饭石按照1:1混合均匀,得到吸附剂;
(ⅱ)制备微生物粉末:
地衣芽孢杆菌粉末:将地衣芽孢杆菌接入液体培养基后在发酵罐内进行扩大培养至菌数>200×108个/ml,将培养基倾倒于吸附剂上,使培养基中的地衣芽孢杆菌充分的吸附于吸附剂,然后将干燥后的吸附剂粉碎至0.1-0.2mm的颗粒,得到地衣芽孢杆菌菌粉;培养基配方如下:葡萄糖20g、牛肉膏5g、蛋白胨15g、NaCl 15g和水1000mL;枯草芽孢杆菌粉末的制备方法同地衣芽孢杆菌粉末;
戊糖片球菌粉末的制备方法与枯草芽孢杆菌粉末的区别在于扩大培养至菌数>80×108个/ml,培养基为MRS培养基;
长柄木霉粉末:先在长柄木霉专用液体培养基中扩大培养至菌数>4×108个/ml,然后将该液体培养基洒在专用固体培养基进行发酵,发酵后将固体培养基干燥,然后粉碎成粉末待用;
(ⅲ)取地衣芽孢杆菌粉末10份、枯草芽孢杆菌粉末40份、戊糖片球菌粉末15份和长柄木霉粉末50份混合均匀,混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数约为5-10×108个。
实施例3
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂按照如下方法制备:
(ⅰ)制备吸附剂:将60目的稻壳与120目的海泡石按照10:1混合均匀,得到吸附剂;
步骤(ⅱ)同实施例2;
(ⅲ)取地衣芽孢杆菌粉末30份、枯草芽孢杆菌粉末15份、戊糖片球菌粉末40份和长柄木霉粉末20份混合均匀。混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数约为5-10×108个。
实施例4
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂按照如下方法制备:
(ⅰ)制备吸附剂:将80目的米糠与100目的麦饭石按照2:1混合均匀,得到吸附剂;
步骤(ⅱ)同实施例2;
(ⅲ)取地衣芽孢杆菌粉末15份、枯草芽孢杆菌粉末35份、戊糖片球菌粉末20份和长柄木霉粉末40份混合均匀。混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数约为5-10×108个。
实施例5
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂按照如下方法制备:
(ⅰ)制备吸附剂:将60目的米糠与100目的海泡石按照3:1混合均匀,得到吸附剂;
步骤(ⅱ)同实施例2;
(ⅲ)取地衣芽孢杆菌粉末25份、枯草芽孢杆菌粉末20份、戊糖片球菌粉末35份和长柄木霉粉末25份混合均匀。混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数约为5-10×108个。
实施例6
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂按照如下方法制备:
(ⅰ)制备吸附剂:将80目的稻壳与100目的麦饭石按照7:3混合均匀,得到吸附剂;
步骤(ⅱ)同实施例2;
(ⅲ)取地衣芽孢杆菌粉末20份、枯草芽孢杆菌粉末25份、戊糖片球菌粉末25份和长柄木霉粉末30份混合均匀。混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数约为5-10×108个。
实施例7
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂与实施例6的区别在于步骤(ⅲ)中取地衣芽孢杆菌粉末50份、枯草芽孢杆菌粉末50份、戊糖片球菌粉末10份和长柄木霉粉末10份混合均匀。混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数约为15-20×108个。
实施例8
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂与实施例6的区别在于步骤(ⅲ)中取地衣芽孢杆菌粉末10份、枯草芽孢杆菌粉末10份、戊糖片球菌粉末45份和长柄木霉粉末50份混合均匀。混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数约为2-5×108个。
实施例9
本实施例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂与实施例6的区别在于还添加了25重量份的光和细菌菌粉;光和细菌菌粉按照如下方法制备得到:在培养基中间光和细菌扩大培养至活菌数>4×108个/ml,将培养基倾倒于吸附剂上,使培养基中的细菌菌粉充分的吸附于吸附剂,然后将干燥后的吸附剂粉碎至0.1-0.2mm的颗粒,得到光和细菌菌粉;培养基配方如下:NH4Cl 1.0g,CH3COONa 3.5g,MgCl20.1g,CaCl2 0.1g,KH2PO4 0.6g,K2HPO40.4g,酵母膏 0.1g,蒸馏水1000ml,pH7.2。
对比例1
本对比例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂与实施例6的区别在于不包含枯草芽孢杆菌。
对比例2
本对比例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂与实施例6的区别在于不包含地衣芽孢杆菌。
对比例3
本对比例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂与实施例6的区别在于不包含戊糖片球菌。
对比例4
本对比例提供了一种微生物菌剂,该微生物菌剂与实施例6的区别在于不包含长柄木霉。
实施例10
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,包括如下步骤:
a)按照微生物菌剂:废弃微生物垫料=1:4(kg/m3)的比例混合均匀,然后浇水使堆肥的含水达到65-70%。
b)将堆肥成梯体堆放,堆放至梯体底宽约2 m,高也约2 m,然后记录堆肥初始温度和气温。
c)在堆好堆肥的第二天,记录堆肥温度和气温,整体翻堆1次,再记录一次堆肥温度。
d)在堆好堆肥的第三天,记录堆肥温度和气温,整体翻堆1次,再记录一次堆肥温度。
e)当堆肥温度维持至55-70℃时,将腐熟发酵5天后生物堆肥再整体翻堆1次,并且保持每天测堆肥温度2-3次;需要注意的是,在此期间当堆肥温度>70℃时,也要整体翻堆堆肥,并且测量堆肥翻堆后的温度;期间随时注意控制堆肥的水分含量,当堆肥中的水分低于目标含水率时要及时浇水补充水分。
f)维持堆肥温度在55-70℃的条件下腐熟发酵5-10天,检测肥堆,判断可否进行后熟化的过程,可以参考一下判断标准:
从颜色气味看,腐熟堆肥的秸杆变成褐色或黑褐色,有黑色汁液,具有氨臭味,用铵试剂速测,其铵态氮含量显著增加。
堆肥浸出液(微量),取腐熟堆肥,加清水搅拌后(肥水比例1:5-10),放置3-5分钟,其浸出液呈淡黄色。
g)符合上述标准后将堆肥翻堆,进入后熟化发酵阶段,此过程中2-3天翻堆1次,散发过多水分,后熟化10-20天后粉碎、筛分,即得有机肥料。
本实施例中微生物菌剂为实施例6提供的微生物菌剂,废弃微生物垫料为包含80%的实施例1提供的废弃的微生物垫料,其余为农作物废弃物。
实施例11
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于步骤a)中,按照微生物菌剂:废弃微生物垫料=1:10(kg/m3)的比例混合均匀。
本实施例中微生物菌剂为实施例2提供的微生物菌剂,废弃微生物垫料为实施例1提供的废弃的微生物垫料。
实施例12
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于步骤a)中,按照微生物菌剂:废弃微生物垫料=1:2(kg/m3)的比例混合均匀。
本实施例中微生物菌剂为实施例3提供的微生物菌剂,废弃微生物垫料为包含50%的实施例1提供的废弃的微生物垫料,其余为园林废弃物。
实施例13
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于步骤a)中,按照微生物菌剂:废弃微生物垫料=1:5(kg/m3)的比例混合均匀。
本实施例中微生物菌剂为实施例4提供的微生物菌剂,废弃微生物垫料为包含80%的实施例1提供的废弃的微生物垫料,其余为未经处理的畜禽粪便。
实施例14
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于步骤a)中,按照微生物菌剂:废弃微生物垫料=3:10(kg/m3)的比例混合均匀。
本实施例中微生物菌剂为实施例5提供的微生物菌剂,废弃微生物垫料为包含80%的实施例1提供的废弃的微生物垫料,其余为玉米秸秆。
实施例15
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为实施例7提供的微生物菌剂。
实施例16
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为实施例8提供的微生物菌剂。
实施例17
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为实施例9提供的微生物菌剂。
实施例18
本实施例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为实施例6提供的微生物菌剂。废弃微生物垫料为包含50%的未经处理的畜禽粪便和50%的农作物废料,主要成分是玉米秸秆和枯树叶。
对比例5
本对比例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为对比例1提供的微生物菌剂。
对比例6
本对比例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为对比例2提供的微生物菌剂。
对比例7
本对比例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为对比例3提供的微生物菌剂。
对比例8
本对比例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例10的区别在于,本实施例中微生物菌剂为对比例4提供的微生物菌剂。
对比例9
本对比例提供了一种有机肥料的制备方法,与实施例18的区别在于,本实施例中微生物菌剂为对比例1提供的微生物菌剂。
实验例2
检测实施例10-18和对比例5-9如下表中所示的物质指标,其中有机质和总养分以干质计,总养分为氮+五氧化二磷+氧化钾的质量分数。其中,有机质、总养分、水分、酸碱度、粪大肠菌群和卵虫死亡率按照NY525-2012测定,腐殖酸按照腐殖酸含量的测定采用焦磷酸钠提取-重铬酸钾法测定。结果如下表所示。
组别 腐殖酸g/kg 有机质 总养分 水分,% 酸碱度(pH) 粪大肠菌群数,个/g 卵虫死亡率,%
实施例10 106.2 84.1 8.65 49.08 7.5 <3 100
实施例11 96.6 82.5 6.27 48.65 7.5 <3 100
实施例12 97.5 82.8 6.54 48.21 7.5 <3 100
实施例13 101.8 83.5 6.89 47.96 7.7 <3 100
实施例14 102.5 82.4 7.23 48.56 7.6 <3 100
实施例15 94.8 81.6 5.89 49.25 7.8 <3 100
实施例16 95.6 82.5 6.12 45.2 7.8 <3 100
实施例17 108.5 83.2 8.58 48.52 7.6 <3 100
实施例18 93.5 82.5 6.22 47.58 7.5 <3 100
对比例5 85.6 75.26 5.28 47.08 6.8 <28 98
对比例6 82.5 78.45 5.65 48.56 7.2 <22 97
对比例7 83.2 75.23 5.33 46.85 7.3 <30 98
对比例8 82.5 76.45 5.25 48.12 7.2 <25 98
对比例9 74.5 68.56 3.86 47.45 6.9 <112 95
由上表可以看出,本发明提供的有机肥料的制备方法制备得到的有机肥料营养物质丰富(总养分含量高),腐熟程度更好(腐殖酸含量高)。
由实施例和对比例对比可以看出,地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、戊糖片球菌和木霉复配对废弃微生物垫料的腐熟效果更优,当缺少其中一种菌种时,微生物菌剂对废弃微生物垫料的发酵效果显著下降,例如腐殖酸和总养分的含量均下降。并且通过实施例之间的对比可以看出,优化各菌种之间复配的比例,也可以适当的提高废弃微生物垫料的腐熟效果。由实施例10和实施例18对比可以看出,当废弃微生物垫料使用本发明的一些实施方式中提供的微生物垫料时,可以提高有机肥料的质量。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述微生物垫料厕所系统包括:便器、垫料装置和位于所述垫料装置内部的微生物垫料;
其中,所述便器为翻板蹲器或坐便器;
所述垫料装置包括壳体;
所述壳体包括相围接的侧壁和设置于所述侧壁的底端的底板;
所述侧壁和所述底板之间形成腔体,所述腔体内用于放置微生物垫料并与所述便器相连通;
所述微生物垫料包括微生物菌剂;
所述微生物菌剂按照如下方法制备:
(ⅰ)制备吸附剂:将80目的稻壳与100目的麦饭石按照7:3混合均匀,得到吸附剂;
(ⅱ)制备微生物粉末:
地衣芽孢杆菌粉末:将地衣芽孢杆菌接入液体培养基后在发酵罐内进行扩大培养至菌数>200×108个/ml,将培养基倾倒于吸附剂上,使培养基中的地衣芽孢杆菌充分的吸附于吸附剂,然后将干燥后的吸附剂粉碎至0.1-0.2mm的颗粒,得到地衣芽孢杆菌菌粉;培养基配方如下:葡萄糖20g、牛肉膏5g、蛋白胨15g、NaCl 15g和水1000mL;
枯草芽孢杆菌粉末的制备方法同地衣芽孢杆菌粉末;
戊糖片球菌粉末的制备方法与枯草芽孢杆菌粉末的区别在于扩大培养至菌数>80×108个/ml,培养基为MRS培养基;
长柄木霉粉末:先在长柄木霉专用液体培养基中扩大培养至菌数>4×108个/ml,然后将该液体培养基洒在专用固体培养基进行发酵,发酵后将固体培养基干燥,然后粉碎成粉末待用;
(ⅲ)取地衣芽孢杆菌粉末20份、枯草芽孢杆菌粉末25份、戊糖片球菌粉末25份和长柄木霉粉末30份混合均匀;混匀后检测每毫升菌粉中活菌总数为5-10×108个,制得微生物菌剂;
所述微生物垫料由如下方法制备得到:
按照微生物菌剂:有机废弃物粉料=1:4kg/m3的比例,进行有机废弃物粉料的量取;
有机废弃物中,各原料体积占比如下:秸秆粉料50%,稻壳粉料40%,以及麦麸粉料10%;
将微生物菌剂与麦麸粉料混合;同时,将稻壳粉料与秸秆粉料混合,并在稻壳粉料和秸秆粉料的混合过程中加入少量水;
接着,将两种混合后的混合料再次混合均匀,然后加水至混合料中的含水量达到55%,堆垛发酵7-10 d,即得到微生物垫料。
2.根据权利要求1所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述便器为翻板蹲器;
所述翻板蹲器包括:蹲器本体、翻板、传动装置、升降板和升降驱动装置;
所述蹲器本体与垫料装置连通;
所述升降驱动装置、所述升降板、所述传动装置和所述翻板依次传动连接,所述升降驱动装置通过驱动所述升降板上升和下降而带动所述传动装置动作,以使所述翻板翻转盖合和开启所述垫料装置的开口。
3.根据权利要求2所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述翻板蹲器中的传动装置包括拉杆和第一摇臂;
所述拉杆一端与所述升降板连接,另一端与所述第一摇臂铰接,所述第一摇臂靠近所述拉杆一端与所述翻板连接,所述第一摇臂背离所述拉杆一端与所述蹲器本体铰接;
所述升降板通过所述拉杆和所述第一摇臂带动所述翻板转动;
所述传动装置还包括第二摇臂、摇杆和固定板;
所述固定板与所述蹲器本体连接;所述摇杆包括与所述升降板铰接的短杆和与所述第二摇臂铰接的长杆,且所述长杆与所述短杆的连接处与所述固定板铰接;所述第二摇臂远离所述长杆一端与所述翻板连接。
4.根据权利要求3所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述升降驱动装置包括上压杆和脚踏板;
所述上压杆一端与所述脚踏板连接,另一端与所述固定板连接;
所述升降驱动装置还包括第二复位弹性件;所述传动装置为两个,其中,所述第二复位弹性件的两端分别与两个所述长杆连接。
5.根据权利要求3所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述升降驱动装置包括脚踏板和推杆;
所述推杆一端与所述脚踏板连接,另一端与所述升降板连接;
所述升降驱动装置还包括第一复位弹性件,所述第一复位弹性件一端与所述蹲器本体所述连接,另一端与所述升降板连接,用于驱动所述升降板上升。
6.根据权利要求3所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述升降驱动装置还包括电动推杆,所述电动推杆安装于所述蹲器本体内,且所述电动推杆与所述升降板传动连接;
所述翻板蹲器还包括感应器和处理器;
所述感应器通过所述处理器与所述电动推杆信号连接;
所述感应器用于感应是否有人,当所述感应器感应到有人时,所述处理器控制所述电动推杆驱动所述翻板翻转以打开所述垫料装置;当所述感应器感应到无人时,所述处理器控制所述电动推杆驱动所述翻板翻转以关闭所述垫料装置;
所述翻板蹲器还包括计数器和报警器,所述计数器和所述报警器均与所述处理器信号连接;
当所述计数器达到预设周期时,所述处理器控制所述报警器发出预警。
7.根据权利要求1所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述便器为坐便器;
所述坐便器包括坐便器坐垫和坐便器支架,所述坐便器坐垫与所述坐便器支架连接,所述坐便器支架用于带动所述坐便器坐垫升降;
其中,所述坐便器支架包括升降件、支撑杆和支架;
所述支架用于与坐便器的坐垫连接;
所述升降件与所述支撑杆连接,所述升降件能够沿所述支撑杆的延伸方向升降;
所述升降件与所述支架连接,所述升降件用于带动所述支架升降。
8.根据权利要求7所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述升降件为中空结构,所述升降件套设在所述支撑杆上,所述升降件的内侧壁上设置有与所述支撑杆外侧壁上的螺纹相对应的螺纹;所述支撑杆能够绕所述支撑杆的轴向转动,以使所述升降件在所述支撑杆上沿所述支撑杆的轴向升降;
所述坐便器支架还包括壳体、第一支座和第二支座,所述升降件、支撑杆和所述支架均安装在所述壳体内部;
所述第一支座与第二支座分别与所述壳体的内侧壁固接,所述第一支座与所述支撑杆的一端可拆卸连接,所述第二支座与所述支撑杆的另一端可拆卸连接,所述支撑杆能够相对于所述第一支座和所述第二支座转动;
所述坐便器支架还包括蜗轮和蜗杆;
所述蜗轮与所述支撑杆连接,所述蜗轮用于带动所述支撑杆转动;
所述蜗杆与所述蜗轮连接,所述蜗杆能够转动以带动所述蜗轮转动;
所述坐便器支架还包括蜗杆轴、第三支座和第四支座;
所述蜗杆轴与所述蜗杆连接,所述蜗杆轴能够转动以带动所述蜗杆转动;
所述第三支座和第四支座分别与所述第一支座固接,所述第三支座与所述蜗杆轴的一端可拆卸连接,所述第四支座与所述蜗杆轴的另一端可拆卸连接,所述蜗杆轴能够相对于所述第三支座和第四支座转动;
所述坐便器支架还包括手轮,所述手轮与所述蜗杆轴连接,所述手轮用于带动所述蜗杆轴转动;
所述坐便器支架还包括电机,所述电机与所述蜗杆连接,所述电机用于带动所述蜗杆转动;
所述坐便器支架还包括位置传感器,所述位置传感器与所述支架连接,所述位置传感器用于检测所述支架的顶端至地面之间的距离;
所述坐便器还包括计数器,所述计数器安装在所述坐便器上,所述计数器用于统计所述坐便器被使用次数。
9.根据权利要求1所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述垫料装置还包括顶盖;
沿所述腔体的延伸方向,所述腔体的一端贯穿所述壳体,并在所述壳体上形成开口;
所述顶盖盖设于所述开口处;
所述顶盖上开设有进出料口和便器口,且所述进出料口和所述便器口均与所述腔体连通;
所述底板和所述腔体沿垂直于延伸方向的截面之间有角度;
所述底板和所述腔体沿垂直于延伸方向的截面之间的角度为5°-8°;
所述侧壁和所述底板之间圆滑过渡;
所述腔体沿延伸方向的深度为1.4-1.8 m或1.0-1.3 m。
10.根据权利要求9所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,所述壳体外绕设有加热盘管,且所述加热盘管用于与热源连接;
所述壳体外绕设有保温带或保温层。
11.根据权利要求1所述的微生物垫料厕所系统,其特征在于,使用后的废弃微生物垫料可制备为有机肥料;
所述有机肥料的制备方法,包括如下步骤:
a)按微生物菌剂:废弃微生物垫料=1:4kg/m3的比例混合均匀,然后浇水使堆肥的含水达到65-70%;
b)将堆肥成梯体堆放,堆放至梯体底宽约2 m,高也约2 m,然后记录堆肥初始温度和气温;
c)在堆好堆肥的第二天,记录堆肥温度和气温,整体翻堆1次,再记录一次堆肥温度;
d)在堆好堆肥的第三天,记录堆肥温度和气温,整体翻堆1次,再记录一次堆肥温度;
e)当堆肥温度维持至55-70℃时,将腐熟发酵5天后生物堆肥再整体翻堆1次,并且保持每天测堆肥温度2-3次;在此期间当堆肥温度>70℃时,也要整体翻堆堆肥,并且测量堆肥翻堆后的温度;期间随时注意控制堆肥的水分含量,当堆肥中的水分低于目标含水率时要及时浇水补充水分;
f)维持堆肥温度在55-70℃的条件下腐熟发酵5-10天,检测肥堆,判断可否进行后熟化的过程,可以参考一下判断标准:
从颜色气味看,腐熟堆肥的秸秆变成褐色或黑褐色,有黑色汁液,具有氨臭味,用铵试剂速测,其铵态氮含量显著增加;
堆肥浸出液,取腐熟堆肥,加清水搅拌后,肥水比例1:5-10,放置3-5分钟,其浸出液呈淡黄色;
g)符合上述标准后将堆肥翻堆,进入后熟化发酵阶段,此过程中2-3天翻堆1次,散发过多水分,后熟化10-20天后粉碎、筛分,即得有机肥料。
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