一种基于云平台的数字智能化碳减排系统及方法与流程

1.本发明属于粪水处理及碳减排技术领域，具体涉及一种基于云平台的数字智能化碳减排系统及方法。


背景技术：

2.国际农业研究磋商组织《气候变化与食物系统》报告表明，全世界食物生产过程所排放温室气体占人类温室气体排放总量1/3，相当于约100亿吨二氧化碳排放。食物消费后约有20%碳氮进入粪便，如果不能资源化利用，全球会造成约20亿吨二氧化碳排放的温室效应。
[0003][0004]


技术实现要素：

[0005]
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于云平台的数字智能化碳减排系统及方法，运用物联网技术、数据采集、人工智能技术等，通过对人畜粪尿水等在原位进行高效液肥化处理，并将对控制二氧化碳排放的实际功效转化为经过国际或国内指定机构认证的具体碳减排数据，为今后实现与各碳排放交易中心平台对接进行在线交易做出前瞻性的探索和实践。
[0006]
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于云平台的数字智能化碳减排系统，包括人畜粪水池（1），其特征在于，人畜粪水池（1）数据连通智能云平台（2），人畜粪水池（1）向配肥站（3）运送，配肥站（3）向肥料需求点（4）运送；智能云平台（2）数据连通碳排放交易所（5）。
[0007]
所述的人畜粪水池（1）设有数据传感器。
[0008]
所述的数据传感器包括cod和总氮传感器、温室气体复合传感器、活菌密度检测传感器、ph值传感器、液位传感器、温度传感器。
[0009]
所述的温室气体复合传感器包括co2传感器、ch4传感器和n2o传感器。
[0010]
所述的人畜粪水池（1）包括小区化粪池、乡村化粪池、公共厕所以及畜禽养殖场。
[0011]
所述的人畜粪水池（1）采用曝气装置和循环及抽提装置，并加入微生物菌剂，实现原位液肥化。
[0012]
所述的智能云平台（2）为通过传感器定期收集数据，构建数据收集，分析形成数字模型，通过云计算，智能化控制处理操作系统，在不同环境中自动调整各个人畜粪水池（1）的曝气装置和循环及抽提装置，实现最佳处理条件，以实时准确测算总碳氮量和实际碳减排量。
[0013]
所述的智能云平台（2）包括显示大屏、服务器、交换机、防火墙、数据传输、网络及基础机房支撑设备及监控中心。
[0014]
一种基于云平台的数字智能化碳减排方法，包括以下步骤：
将粪尿原液在各个粪水收集处下部粪尿混合处理箱中使用曝气装置和循环及抽提装置及微生物，集中处理3
‑
4天，按实验数据设计plc自动控制后溢流入液肥储存箱即可成肥；通过人畜粪水池内的微纳米曝气装置，增加水中溶解氧的效率，同时加入微生物，实现迅速粪尿混合成肥（微生物菌肥或微生物复合菌肥），一方面使粪尿中氨氮成分迅速氧化为硝态氮，来不及形成n2o并释放，另一方面粪尿生成后马上进行高效好氧处理（微纳米曝气+高效微生物）则不会形成ch4，因此粪尿中的ch4和n2o不会形成并被排放到空气中，而是被锁在液肥中，之后回到土壤里（农业种植）并多数被其表层上的农作物等植物所吸收，通过植物的光合作用在植物体内吸收固定碳氮，并释放出氧气；并在液肥储存箱将满时由专用罐车拉走用于种植业、市政园林、家庭花草用浓缩液态肥。
[0015]
所述的微生物为高效有益微生物和酶制剂组合。
[0016]
本发明的有益效果是：1、生物除臭，无臭、无毒、无次生污染物，实现或接近零污染。
[0017]
2、粪尿混合原地制成国标微生物液肥实现显著碳氮减排，或处理成符合入网标准水排入城市污水管网，也可以处理成符合中水标准水作为中水使用。
[0018]
3、自动控制成肥、数据智能化云平台管理。
[0019]
4、高效肥料化处理技术的产业优势：采用高效有益微生物和酶制剂组合，通过对化粪池的简易投放，维护化粪池长期保持其中的碳氮成分不易被转化为甲烷和氧化亚氮，同时去除臭气，抑制杂菌和蚊蝇。增强粪渣在化粪池里的降解和流动性以达到免清掏。显著减少氨气、甲烷和二氧化碳排放。
附图说明
[0020]
图1为本发明的系统框图。
[0021]
图2为本发明的原理图。
[0022]
图3为公共厕所实施示意图。
[0023]
图4为养殖场水肥生产示意图。
具体实施方式
[0024]
以下结合附图及实施例对本发明进一步叙述。
[0025]
如图1、2所示，一种基于云平台的数字智能化碳减排系统，包括人畜粪水池（1），其特征在于，人畜粪水池（1）数据连通智能云平台（2），人畜粪水池（1）向配肥站（3）运送，配肥站（3）向肥料需求点（4）运送；智能云平台（2）数据连通碳排放交易所（5）。
[0026]
所述的人畜粪水池（1）设有数据传感器。
[0027]
所述的数据传感器包括cod和总氮传感器、温室气体复合传感器、活菌密度检测传感器、ph值传感器、液位传感器、温度传感器。
[0028]
所述的温室气体复合传感器包括co2传感器、ch4传感器和n2o传感器。
[0029]
所述的人畜粪水池（1）包括小区化粪池、乡村化粪池、公共厕所以及畜禽养殖场。
[0030]
所述的人畜粪水池（1）采用曝气装置和循环及抽提装置，并加入微生物菌剂，实现
原位液肥化。
[0031]
所述的智能云平台（2）为通过传感器定期收集数据，构建数据收集，分析形成数字模型，通过云计算，智能化控制处理操作系统，在不同环境中自动调整各个人畜粪水池（1）的曝气装置和循环及抽提装置，实现最佳处理条件，以实时准确测算总碳氮量和实际碳减排量。
[0032]
所述的智能云平台（2）包括显示大屏、服务器、交换机、防火墙、数据传输、网络及基础机房支撑设备及监控中心。
[0033]
一种基于云平台的数字智能化碳减排方法，包括以下步骤：将粪尿原液在各个粪水收集处下部粪尿混合处理箱中使用曝气装置和循环及抽提装置及微生物，集中处理3
‑
4天，按实验数据设计plc自动控制后溢流入液肥储存箱即可成肥；通过人畜粪水池内的微纳米曝气装置，增加水中溶解氧的效率，同时加入微生物，实现迅速粪尿混合成肥（微生物菌肥或微生物复合菌肥），一方面使粪尿中氨氮成分迅速氧化为硝态氮，来不及形成n2o并释放，另一方面粪尿生成后马上进行高效好氧处理（微纳米曝气+高效微生物）则不会形成ch4，因此粪尿中的ch4和n2o不会形成并被排放到空气中，而是被锁在液肥中，之后回到土壤里（农业种植）并多数被其表层上的农作物等植物所吸收，通过植物的光合作用在植物体内吸收固定碳氮，并释放出氧气；并在液肥储存箱将满时由专用罐车拉走用于种植业、市政园林、家庭花草用浓缩液态肥。
[0034]
所述的微生物为高效有益微生物和酶制剂组合。
[0035]
如图3，实施例1厕所温室气体氧化亚氮和甲烷（生物活动产生的二氧化碳不计入温室气体）分别主要产生于氧化环境（集便器，浅部管道中流动等）和厌氧环境（深部管道，化粪池等）。基线假设为氧化池排放氧化亚氮，厌氧池排放甲烷；对应的项目场景分别为厕所室内和地下成肥装置。
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按每日客流量3000
‑
3300人次的佳净洁碳减排智慧云厕计算，每日接纳1000公斤人粪尿，含有机质vs10%=100公斤，含氮tn1%=10公斤。
[0037]
基线碳排放估算：甲烷排放bec=gwpcxdcxmcfxbxvsx365/1000=23x0.67x0.8x0.29x100x365/1000=130.4918t/a；氧化亚氮排放ben=gwpnxcfnxtnxefx365/1000=296x（44/28）x10x0.01x0.365=16.9777t/a。
[0038]
南方气候mcf=0.8取高值；取中等值b=0.29用于人粪尿；中心大城市vs取高值，tn取高值。
[0039]
项目碳减排估算：监测项目室内每日氧化亚氮排放pen：预计为0监测项目地下成肥池每日甲烷排放pec：预计为0项目碳减排估算：er=bec+ben
ꢀ–ꢀ
pec
ꢀ–ꢀ
pen=147.4695t/a。
[0040]
如图4，实施例2由于使用ec11，qs1和微纳米曝气系统，大幅抑制甲烷和氧化亚氮产出，各自场景计量甲烷和氧化亚氮排放0。项目碳排放只剩下灌溉子场景的氧化亚氮排放。
[0041]
灌溉子场景：项目中3个氧化子场景中氮衰减系数均为0.7，进入灌溉子场景的氮tn=tnx（1
‑
0.7）x（1
‑
0.7）x（1
‑
0.7）。
[0042]
项目用电：每年58380度，华东电网发电温室效应0.997kg/度，用电碳排放ped=58.2049t/a。
[0043]
项目碳排放：pe=pec+pen+ped=65.0369t/a。
[0044]
项目碳减排：er=be
‑
pe=3832.8012t/a。