CN109134071A - 用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水及其制备方法 - Google Patents

用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及环保工程领域，尤其涉及一种用于人类粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水及其制备方法，由含量为4.5‑5.5g/L的氯化钙、0.68‑0.83g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成；有效氯含量为150‑160mg/L，氧化电位为990‑1000mV，pH值为6.6‑6.7，杀菌效果好、稳定性高，且能够有效保存肥效。

Description

用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保工程领域，尤其涉及一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水及其制备方法。
背景技术
厕所革命这一概念，最早是联合国儿童基金提出的，意在改善厕所卫生状况从而改善人民的健康和环境卫生。厕所革命近年来在中国正轰轰烈烈地开展中。厕所革命的中心工作是人粪尿的科学处理，因为人粪尿这种排泄物会污染食物和水源，引发肠道疾病，肠道疾病在全球每年造成150万未满五岁的儿童丧生，比艾滋病和疟疾共同造成的死亡人数还高。据统计，全球因为厕所问题而致GDP的损失高达5％。每人每天上厕所6-8次，一年约2500次，算下来人的一生大概有3年时间在厕所里度过。成年人平均一年有790公斤人粪尿，其中90公斤人粪，700公斤人尿，1吨人粪尿相当于硫酸铵25～40公斤，过磷酸钙13～25公斤，硫酸钾4～6公斤，我国农村有5亿成年人，一年的人粪尿相当于1625万化肥，占有机肥的13-20％。
人类粪便及尿液中各种成分含量如表1。
表1
种类 水份 有机质 氮 磷 钾
粪便 70％ 20％左右 1.00％ 0.50％ 0.37％
尿液 ≥90％ 3％左右 0.50％ 0.13％ 0.19％
人粪尿 80％左右 5-10％ 0.5-0.8％ 0.2-0.4％ 0.2-0.3％
人粪尿里会污染环境和危害人们健康的的成分是氨氮、COD、大肠杆菌、沙门氏菌等，其中大肠杆菌群是生长于人肠道中的一组肠道细菌，随粪便排出体外，约占粪便干重的1/3以上，故称为粪大肠菌群.
人粪尿的目的是除臭、灭菌、保氮素肥效，保氮肥效是将有机氮转化为植物容易吸收的无机氮化合物。现有的技术主要是将人粪尿集中堆积高温腐熟发酵。
国家标准GB7959-2012《粪便无害化卫生要求》，粪便无害化处理的内容是减少、去除或杀灭粪便中的肠道致病菌、寄生虫卵等致病体，能控制蚊蝇孽生，防止臭味扩散，并使其处理物达到土地处理与农业资源化利用的处理技术(GB7959-2012 3.2)。这里粪便无害化处理的中心技术是集中堆积高温发酵，其中好氧发酵(高温堆积)是采用人工与机械堆积的方式，在有氧条件下，经微生物作用，使粪便和生活垃圾及植物秸杆等有机物，温度达到50℃及以上并维持一定的时间，人工法堆温≥50℃，至少持续10天；堆温≥60℃，至少持续5天，机械法堆温≥50℃，至少持续2天。厌氧与兼性厌氧消化户用型的常温厌氧消化持续时间≥30天，兼性厌氧发酵持续时间≥30天。根据我们处理人粪尿的目的是除臭、灭菌、保氮素肥效，审视集中堆积高温发酵技术存在以下不足：一是将多处的粪便或堆积多天的粪便集中处理，已经失去除臭、灭菌、保氮素肥效的最佳时间、最需要的时间，结果依然是现场臭气污染，大肠杆菌、沙门氏菌等致病菌污染食物和水源，其中的尿氨也挥发不少。二是粪便堆积发酵需要的高温(50-60℃以上)如何获得，该方法的高温是通过粪便和大量的植物拮杆或生活垃圾混合，使C∶N比至少25∶1，该高温实际是利用纤维素酶对纤维素等物质的发酵发热升温形成的。实际是达到50-60℃以上的高温需要多天，维持这样的高温只有中间几天，真正达到无害化处理的标准要求，往往超过所规定的时间。三是发酵时间长，往往达到要求的时间不确定。四是对粪便处理的除臭、灭菌、保氮素肥效三项内容，其中的致病菌致病体是直接危害人们健康，可是本技术只能是“减少、去除或杀灭粪便中的肠道致病菌、寄生虫卵等致病体”(GB7959-2012 3.2)不能确定地杀灭粪便中的肠道致病菌、寄生虫卵等致病体。五是堆积高温发酵法的保氮肥效技术是通过纤维素发酵产生的碳酸气体与有机氨氮化学反应生成无机物碳酸铵，再将碳酸铵与人工添加的保氮剂磷酸盐或硫酸盐反应生成稳定的磷酸铵或硫酸铵。发酵生成碳酸气需要时间，在这个时间段里，有机氨氮在此高温下也相当多地被挥发。所以，堆积高温发酵的实际效果是产生比人粪尿多很多倍的有机肥料。六是堆积高温发酵法用于人粪尿的技术目的不够精准，不是在最需要的现场和时间除臭、灭菌，保氮肥效，而是在若干时间后伴随着大量其他有机物，制造有机肥料。在这里人粪尿是作为提供氮源的，其本身的变化是有机氮转化的无机氮肥。如何在厕所现场即时地除臭、灭菌、保氮肥效，规范性定量地运行是本发明努力的目标。
《消毒技术规范2002版》4.6.3.5，非芽孢污染场所、污染物品的消毒处理方法与用量如表2。
表2
审视该技术用于厕所现场即时地除臭、灭菌、保氮肥效不可采取，因为没有考虑对粪便的保氮肥效的内容，漂白粉和普通含氯消毒剂存在严重的污染，这样高浓度的用量，结果使粪便本是植物生长的营养物反成为有害物。
GB28234-2011《酸性氧化电位水生成器安全与卫生标准》酸性氧化电位水对光线敏感，生成后应尽快使用，最好现用现制备。存放时室温条件下不超过3天。酸性氧化电位水的理化指标是：pH 2.0-3.0，有效氯浓度60mg/L±10mg/，氧化电位(ORP)≥1100mV。
实践证明酸性氧化化电位水，对通常的被消毒对象进行杀灭大肠杆菌，检验结果完全可以满足要求，但对于大肠杆菌所含数量巨大的粪便明显不适用，酸性氧化电位水还有一个明显的劣势是有效氯≥90mg/L就有刺激性气味，并且难于作成有效氯≥90mg/L的稳定性酸性氧化电位水。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种杀菌效果好、稳定性高的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，由含量为4.5-5.5g/L的氯化钙、0.68-0.83g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成；
有效氯含量为150-160mg/L，氧化电位为990-1000mV，pH值为6.6-6.7。
进一步地，由含量为4.5g/L的氯化钙、0.71g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
进一步地，由含量为5g/L的氯化钙、0.75g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
进一步地，由含量为5.3g/L的氯化钙、0.6gg/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
进一步地，由含量为5.5g/L的氯化钙、0.82g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水的制备方法，包括以下步骤，
步骤一，称取氯化钙颗粒、磷酸二氢钾粉末和水按照配比混合，得到原溶液；
步骤二，将步骤一得到的原溶液加入氧化电位水生成器中，控制原溶液流速为18-22L/h，控制电解电流19-21A，制得成品用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水。
进一步地，控制原溶液流速为20L/h，控制电解电流20A。
本发明的有益效果在于：本发明得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水有效氯含量为150-160mg/L，氧化电位为990-1000mV，pH值为6.6-6.7，将用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水预存在坐便器内，每次使用坐便器后释放部分用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，随人粪尿一同排出，利用当即人粪尿的余热和氧化电位水弱酸性，使其中的有机氨氮通过与保氮剂磷酸二氢钾化学反应顺利地转化为无机肥料磷酸铵，氧化电位水主要依靠水本身的高氧化电位除臭灭菌，其作用快但该作用消退也快，这样有利于后续的自然发酵，磷酸二氢钾具有多功能，它即是保氮剂，也是发酵用微生物营养剂、pH调节剂、优越的化肥。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行说明，以下各实施例中氧化电位水生成器为农业用生态性杀菌液生成机，由专利号201420033529.9记载的技术方案制得，以下各实施例得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水可以配合吉林通化天意医疗科技有限公司的干厕所智能坐便器使用，氧化电位水预先存放在坐便器的排水箱，该器械安装有红外线感应器，人在排便前排便后都有不同识别感应，排便一结束随即电位水定量放出同时推送螺杆启动，推送螺杆边搅拌边推送，将人粪尿推送到房墙外，使用方便。
实施例1
一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，由含量为4.5g/L的氯化钙、0.71g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
制备方法如下：
步骤一，称取氯化钙颗粒、磷酸二氢钾粉末和水按照配比混合，得到原溶液；
步骤二，将步骤一得到的原溶液加入氧化电位水生成器中，控制原溶液流速为18L/h，控制电解电流21A，制得成品用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水。
本实施例得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，检测结果见附表3。
实施例2
一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，由含量为5g/L的氯化钙、0.75g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
制备方法如下：
步骤一，称取氯化钙颗粒、磷酸二氢钾粉末和水按照配比混合，得到原溶液；
步骤二，将步骤一得到的原溶液加入氧化电位水生成器中，控制原溶液流速为20L/h，控制电解电流20A，制得成品用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水。
本实施例得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，检测结果见附表3。
实施例3
一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，由含量为5.3g/L的氯化钙、0.68g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
制备方法如下：
步骤一，称取氯化钙颗粒、磷酸二氢钾粉末和水按照配比混合，得到原溶液；
步骤二，将步骤一得到的原溶液加入氧化电位水生成器中，控制原溶液流速为22L/h，控制电解电流19A，制得成品用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水。
本实施例得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，检测结果见附表3。
实施例4
一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，由含量为5.5g/L的氯化钙、0.82g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
制备方法如下：
步骤一，称取氯化钙颗粒、磷酸二氢钾粉末和水按照配比混合，得到原溶液；
步骤二，将步骤一得到的原溶液加入氧化电位水生成器中，控制原溶液流速为20L/h，控制电解电流21A，制得成品用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水。
本实施例得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，检测结果见附表3。
实施例5
一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，由含量为5g/L的氯化钙、0.83g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
制备方法如下：
步骤一，称取氯化钙颗粒、磷酸二氢钾粉末和水按照配比混合，得到原溶液；
步骤二，将步骤一得到的原溶液加入氧化电位水生成器中，控制原溶液流速为18L/h，控制电解电流21A，制得成品用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水。
本实施例得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，检测结果见附表3。
附表3
由附表3可以知道，当氯化钙含量为4.5-5.5g/L、磷酸二氢钾含量为0.68-0.83g/L、原溶液流速为18-22L/h、电解电流19-21A时，得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水有效氯含量为150-160mg/L、氧化电位为990-1000mV、pH值为6.6-6.7，能够达到使用要求，利用当即人粪尿的余热和氧化电位水弱酸性，使其中的有机氨氮通过与保氮剂磷酸二氢钾化学反应顺利地转化为无机肥料磷酸铵，氧化电位水主要依靠水本身的高氧化电位除臭灭菌，其作用快但该作用消退也快，这样有利于后续的自然发酵。
本发明使用的氯化钙与其它电解质相比，性能对比如表4。
表4
由表4可以知道选用氯化钙和磷酸二氢钾二者组合作为电解质，有效含氯最高、氧化电位大于900mV，该电位值已经具有杀菌能力，且pH呈弱酸性。
本发明获得的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水稳定性实验，结果如表5。
表5
由表5可知，将本发明得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水在54℃环境下放置14天后，有效氯含量下降7.1％、氧化电位下降3.4％、PH值上升3.9％，但其性能依然较高，符合使用要求，经过实验，本发明得到的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水常温下有效期能够达到12个月。
经过本发明提供的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水处理后的人粪尿，检测结果如表6。
检测类别废水(人粪尿)
项目名称：环保智能性除臭杀菌生物减量化厕所送样项目
委托单位；吉林省通化县住房和城乡建设局
样品名称：用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水
样品生产单位 吉林天意医疗科技有限公司
检验单位：沈阳泽尔检测服务有限公司
表6
由表6可以知道，按照GB7959-2012《粪便无害化卫生要求》，经过本发明提供的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水处理后的人粪尿理是达到卫生要求的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，其特征在于，由含量为4.5-5.5g/L的氯化钙、0.68-0.83g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成；
有效氯含量为150-160mg/L，氧化电位为990-1000mV，pH值为6.6-6.7。
2.根据权利要求1所述的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，其特征在于，由含量为4.5g/L的氯化钙、0.71g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
3.根据权利要求1所述的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，其特征在于，由含量为5g/L的氯化钙、0.75g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
4.根据权利要求1所述的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，其特征在于，由含量为5.3g/L的氯化钙、0.68g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
5.根据权利要求1所述的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水，其特征在于，由含量为5.5g/L的氯化钙、0.82g/L的磷酸二氢钾和余量的水组成。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤一，称取氯化钙颗粒、磷酸二氢钾粉末和水按照配比混合，得到原溶液；
步骤二，将步骤一得到的原溶液加入氧化电位水生成器中，控制原溶液流速为18-22L/h，控制电解电流19-21A，制得成品用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水。
7.一种根据权利要求6所述的用于人粪尿灭菌及保肥效的氧化电位水的制备方法，其特征在于，控制原溶液流速为20L/h，控制电解电流20A。
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