本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)與資源利用，具體地說是涉及一種外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑在化糞池糞污水解與發(fā)酵中的應(yīng)用及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、化糞池是通過厭氧水解、發(fā)酵等作用對糞便進(jìn)行預(yù)處理的設(shè)施，是農(nóng)村廁改的主要單元。然而，糞便水解發(fā)酵過程慢、無害化過程停留時間長、對化糞池的容積要求大，導(dǎo)致目前農(nóng)村廁所糞污難以滿足無害化處理和安全、清潔儲存的要求。因此，在化糞池原有池容下，提高糞污的水解發(fā)酵速率，減少糞水滿容外溢現(xiàn)象，降低清運(yùn)成本，對糞污減量化和無害化處理具有重要意義。此外，農(nóng)村地區(qū)糞污集中處理設(shè)施少，通常在化糞池中進(jìn)行自然發(fā)酵后回用，腐熟化程度和肥效低。因此，開發(fā)適用于農(nóng)村地區(qū)的化糞池糞污集中處理技術(shù)和裝備，對提高糞污的資源化利用率也具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑在化糞池糞污水解與發(fā)酵中的應(yīng)用，提高水解發(fā)酵速率，實現(xiàn)糞污快速腐熟與穩(wěn)定化，減輕對生態(tài)環(huán)境的污染負(fù)荷。

2、所述外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑是外源水解酶與生物炭復(fù)配制成。

3、作為優(yōu)選，所述外源水解酶包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶。

4、作為優(yōu)選，所述蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶與生物炭的質(zhì)量比為（0.3~3）：（0.2~1）：（0.5~3）：（0.5~4）：（89~98）。

5、作為優(yōu)選，所述外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑的使用量為1次/周，投加方式為直接從馬桶沖入進(jìn)糞口，投加量根據(jù)該化糞池服務(wù)的人數(shù)確定，更為優(yōu)選為每人每周投加3~10克。

6、本發(fā)明的第二個目的是提供一種農(nóng)村化糞池糞污快速腐熟設(shè)備，包括前處理模塊、好氧發(fā)酵系統(tǒng)、收集池、生物脫臭系統(tǒng)、太陽能輔熱模塊、智能監(jiān)控模塊。

7、所述前處理模塊，對化糞池糞污進(jìn)行脫水處理，然后將濾液送入收集池，濾渣和前述的外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑混合后送入好氧發(fā)酵系統(tǒng)。

8、所述好氧發(fā)酵系統(tǒng)，對濾渣和外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑的混合物進(jìn)行好氧發(fā)酵處理，得到腐熟糞污，并會產(chǎn)生惡臭氣體。

9、所述太陽能輔熱模塊，負(fù)責(zé)對好氧發(fā)酵系統(tǒng)的反應(yīng)器進(jìn)行輔助加熱；同時，還對好氧發(fā)酵系統(tǒng)處理后的腐熟糞污進(jìn)行太陽能干化。

10、所述生物脫臭系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對好氧發(fā)酵系統(tǒng)處理后的惡臭氣體進(jìn)行生物脫臭處理，氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后外排；對惡臭氣體中的氨、硫化氫轉(zhuǎn)化為液相中硝酸鹽和硫酸鹽，處理后的濾液送入收集池。

11、所述收集池，負(fù)責(zé)對收集的濾液排放進(jìn)入組合流人工濕地進(jìn)行深度脫氮除磷。

12、所述智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器組件、主控器、通信模塊。

13、所述傳感器組件包括負(fù)責(zé)監(jiān)控好氧發(fā)酵系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、氧氣濃度傳感器、氧分壓傳感器、含水率傳感器、ph傳感器，負(fù)責(zé)監(jiān)控生物脫臭系統(tǒng)的污染物傳感器；所述污染物包括氨氣、硫化氫。

14、所述主控器通過實時監(jiān)控的好氧發(fā)酵系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)，預(yù)測得到好氧發(fā)酵系統(tǒng)處理后的有機(jī)肥質(zhì)量指標(biāo)；然后根據(jù)好氧發(fā)酵系統(tǒng)處理后的有機(jī)肥質(zhì)量指標(biāo)預(yù)測值調(diào)整好氧發(fā)酵系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)行工況條件。

15、所述通信模塊負(fù)責(zé)傳感器組件與主控器間的通信，以及主控器與太陽能輔熱模塊好氧發(fā)酵系統(tǒng)內(nèi)部控制曝氣器、鼓風(fēng)機(jī)工作設(shè)備間的通信。

16、本發(fā)明的有益效果是：

17、本發(fā)明通過在化糞池中投加外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑，實現(xiàn)糞污快速腐熟與穩(wěn)定化，減輕對生態(tài)環(huán)境的污染負(fù)荷；通過人工智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)糞污處理與資源化過程中運(yùn)行工況的在線自適應(yīng)智能控制。

18、本發(fā)明采用水解酶-生物炭復(fù)合制劑源頭減量處理后，在設(shè)計停留時間內(nèi)，化糞池內(nèi)凈固體含量減少30%以上；既有池容下，固體有效停留時間≥60?d，腐熟化效果好；好氧發(fā)酵集中處理智能一體化設(shè)備的發(fā)酵時間≤4?d，單位能耗≤25?kw·h/t，運(yùn)行工況24?h在線自適應(yīng)智能控制。

技術(shù)特征：

1.外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑在化糞池糞污水解與發(fā)酵中的應(yīng)用，其特征在于所述外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑是外源水解酶與生物炭復(fù)配制成；所述外源水解酶包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶與生物炭的質(zhì)量比為（0.3~3）：（0.2~1）：（0.5~3）：（0.5~4）：（89~98）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑的使用量為1次/周，投加方式為直接從馬桶沖入進(jìn)糞口。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述應(yīng)用，其特征在于，所述外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑的每次加入量為3~10克/人。

5.一種農(nóng)村化糞池糞污快速腐熟設(shè)備，其特征在于包括前處理模塊、好氧發(fā)酵系統(tǒng)、收集池、生物脫臭系統(tǒng)、太陽能輔熱模塊、智能監(jiān)控模塊；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述設(shè)備，其特征在于，實時監(jiān)控好氧發(fā)酵系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)和運(yùn)行狀況，并預(yù)測優(yōu)化得到好氧發(fā)酵系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)的最優(yōu)結(jié)果，具體是：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述設(shè)備，其特征在于，所述好氧發(fā)酵系統(tǒng)的時序列數(shù)據(jù)x={x1,x2,……,xn},n表示時刻；x1={運(yùn)行溫度,濕度,氧濃度,氧分壓,含水率,ph,發(fā)酵時間}。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述設(shè)備，其特征在于，所述主元分析法（pca）-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的工作過程是：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述設(shè)備，其特征在于，所述外源水解酶-生物炭復(fù)合制劑中蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶與生物炭的質(zhì)量比為（0.3~3）：（0.2~1）：（0.5~3）：（0.5~4）：（89~98）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開外源水解酶?生物炭復(fù)合制劑在化糞池糞污水解與發(fā)酵中的應(yīng)用及設(shè)備。農(nóng)村化糞池糞污快速腐熟設(shè)備，包括前處理模塊、好氧發(fā)酵系統(tǒng)、收集池、生物脫臭系統(tǒng)、太陽能輔熱模塊、智能監(jiān)控模塊。智能監(jiān)控系統(tǒng)的主控器通過實時監(jiān)控的好氧發(fā)酵系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)，預(yù)測得到好氧發(fā)酵系統(tǒng)處理后的有機(jī)肥質(zhì)量指標(biāo)；然后根據(jù)好氧發(fā)酵系統(tǒng)處理后的有機(jī)肥質(zhì)量指標(biāo)預(yù)測值調(diào)整好氧發(fā)酵系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)行工況條件。本發(fā)明通過在化糞池中投加外源水解酶?生物炭復(fù)合制劑，實現(xiàn)糞污快速腐熟與穩(wěn)定化，減輕對生態(tài)環(huán)境的污染負(fù)荷；通過人工智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)糞污處理與資源化過程中運(yùn)行工況的在線自適應(yīng)智能控制。

技術(shù)研發(fā)人員：黃進(jìn)剛,汪睿琳,韓偉,呂挺,裘姍姍,徐曉濱,劉潔,侯平智
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6