本发明涉及户外车载式厕所领域，特别是一种除臭抑菌复合材料及制备方法和应用其的野战厕所。
背景技术：
野战厕所是一种在结构上便于在野外拆卸和组装可车载式人体粪便处理装置，由于其对可车载和移动性的要求很高，野战厕所在组装应用时，不可以依赖外部水源用于冲洗厕所，只能主要依靠内部粪便处理系统得到适合用于冲洗厕所的冲洗用水，通过实现野战厕所内部的水循环才能满足野战厕所在户外的正常运作。
野战厕所在户外应用时，其环境温度在-41℃至46℃之间，其打包便器结构简单，可靠性高，体积小，重量轻，携行方便，是野战军等野外作业人员配设的粪便处理装置，其处理需要满足内部水源循环利用外，还需要尽量少的排污量，便于野战厕所应用过程中对排污进行快速打包和携带，进而实现野战厕所在户外应用时不需要外部水源添加，也不会对户外造成污染；为了让野战厕所实现上述应用要求，就要求野战厕所的粪便处理系统能具备全面的粪便处理功能。现有技术中虽然出现了对人或牲畜的粪便处理技术，但是这些技术应用至上述野战厕所时，难以满足野战厕所对粪便处理中关于味道、颜色和排放量等的技术要求，因此如何提野战厕所对粪便处理能力，成为野战厕所在实际应用中的技术难题。
技术实现要素：
针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种除臭抑菌复合材料及制备方法和应用其的野战厕所，所述野战厕所的粪便处理系统具有良好的除臭抑菌效果，厕所冲洗用水无异味，能使得野战厕所在实际应用效果得到大大提高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种除臭抑菌复合材料，其包括质量百份比含量为80％第一除臭抑菌材料和20％的第二除臭抑菌材料；所述第一除臭抑菌材料，包括以下质量百份比含量的组分：活化后的生物质超临界液化残渣40％～55％，活性炭15％～25％，麸皮10％～15％，有机钙10％～15％；所述第二除臭抑菌材料由1:1:1质量百份比蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株混合均匀而成；其中，蛋白质降解菌株为枯草芽孢杆菌；所述淀粉降解菌株为黑曲霉菌；所述纤维素降解菌株为人参芽孢杆菌。
具体的，所述有机钙为甲酸钙、苯甲酸钙、醋酸钙、丙酸钙中的一种或多种。
具体的，所述生物质为牡蛎壳或杉木屑。
用于制备如上述的除臭抑菌复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一除臭抑菌材料制备阶段：
a.在高压密闭反应釜中加入粉碎的生物质、液化溶剂和催化剂，在惰性气氛下进行液化反应，除去液化油的残渣即为生物质超临界液化残渣；
b.将步骤a所得的生物质超临界液化残渣铺设在循环流化床上，在惰性气氛下进行烘焙，烘焙温度为130℃，时间为100min，得到活化后的生物质超临界液化残渣；
第二除臭抑菌材料制备阶段：
c.将蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株分别进行活化、培养，调每株菌的含菌量大于等于109cfu/ml，分别获得蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株的菌液；
d.将步骤1获得的蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株的菌液，按照1:1:1质量百份比进行混合，得到液态微生物菌剂；其中，液态微生物菌剂的活菌数大于等于4.5×109cfu/ml；
e.将步骤d获得的液态微生物菌剂，按每升菌液加入附着载体1千克的比例，并按每1千克附着载体添加50克发酵引物的比例混合均匀；
恒温培养，使含水量为45％，获得固态微生物菌剂；其中，固态微生物菌剂的活菌数大于等于4.5×109cfu/g。
具体的，所述第一除臭抑菌材料制备阶段中液化溶剂为乙醚或丙酮；所述催化剂为碳酸钠或碳酸钾，所述生物质、液化溶剂和催化剂的比为10g∶60ml∶1g；所述液化反应的温度为200℃，压力为15mpa，时间为80min。
具体的，所述步骤e中附着载体为经过灭菌处理的粒度均匀的锯末或沸石；发酵引物为葡萄糖或蔗糖；所述恒温培养具体包括：在30℃恒温环境下，烘干24小时。
具体的，所述步骤c中，将枯草芽孢杆菌、硼酸赖氨酸杆菌、人参芽孢杆菌分别在lb固体斜面培养基中活化；再分别接种到lb液体培养基培养中，在35℃恒温培养箱中培养30小时，调每株菌的含菌量大于等于109cfu/ml；将黑曲霉菌、单胞瓶霉属真菌分别在pda固体斜面培养基中活化；再分别接种到pda液体培养基培养中，在35℃恒温培养箱中培养100小时，每株菌的含菌量大于等于109cfu/ml。
具体的，lb固体斜面培养基配方为：每500ml去离子水中置入8g胰蛋白胨、3g酵母浸粉、5g氯化钠、10g琼脂，ph7.0；pda固体斜面培养基配方为：每500ml水中置入100g土豆、10g葡萄糖、10g琼脂，ph值6.0-8.0。
应用如上述的除臭抑菌复合材料的野战厕所，其包括：粪便处理系统；所述粪便处理系统依次包括第一除臭槽和第二除臭槽；所述第一除臭槽内和所述第二除臭槽内均铺设有基材，基材为牡蛎壳或杉木块；所述第一除臭槽内填充所述第一除臭抑菌材料，所述第二除臭槽内填充有所述第二除臭抑菌材料。
更优的，所述野战厕所还包括便池底座和可以拆卸罩设于所述便池底座上方罩体；所述便池底座的排污口连通有所述污水处理系统，所述污水处理系统沿着粪便流动方向依次设有碎解装置、厌氧分解槽、好氧生物氧化反应槽、除臭装置和有机无分解槽；所述除臭装置内依次设有所述第一除臭槽和所述第二除臭槽。
本发明中除臭抑菌复合材料由两种除臭抑菌材料组合而成；其中所述第一除臭抑菌材料主要成分为活化后的生物质超临界液化残渣，生物质超临界液化残渣是生物质液化过程的第二大产物，其表面含有丰富的碳、氧官能团，如：羰基、羧基、芳香基、羟基，这些基团是硫化氢和氨气的潜力结合基团。本发明中用多种活化方法后发现，木屑经超临界液化后的残渣在缺氧条件下低温烘焙后，由于纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、脂肪酸化合物、淀粉和碳水化合物都发生不同程度的降解，热解过程中产生的灰分和提取物、半纤维和木质素分解的中间产物等，与硫化氢和氨气等臭气分子的结合能力大大强于纤维素、半纤维素、木质素等。其原理可能是与大分子有机物相比，热解后的低分子有机物c-c和c-h键富集，与臭气分子的结合能力和结合稳定性更高、且对臭气分子有较强的反应活性，因而大大提高了其持久除臭的效果；且c/n比更高，能降低粪便或堆肥中nh3的挥发。另外，樟木屑和杉木屑经超临界液化后的残渣经热解活化后，隧道结构在一定的程度上被破坏，小孔隙结构增加，从而比表面积增大，因而对硫化氢和氨气等臭气分子吸附效率也有提高；此外，所述第一除臭抑菌材料中还包括15％～25％的活性炭，10％～15％的麸皮，10％～15％的有机钙，麸皮能调节堆肥物料或禽畜排泄物的c/n比值，有机钙具有优良的脱硫脱硝性能，能辅以臭气分子的分解，且能起到很好的固硫杀菌的作用；活性炭是公认的具有良好吸附性能的材料，本身具有的多孔性结构能够起到很好的除臭作用。这些辅助组分的添加及成分优化配比，能够让活化后的生物质超临界液化残渣中的及辅助组分自身的除臭有效成分与臭气分子充分反应，极大地提高了除臭效果。
所述第二除臭抑菌材料采用筛选出的蛋白质降解微生物、淀粉降解微生物、纤维素降解微生物制备成复合菌剂，直接用于恶臭粪便等方式解决恶臭困扰，用法简单、作用显著、成本低廉、安全环保。具体的，本发明菌剂中的菌株取自自然环境中的腐殖层，不会对使用场所的环境和生态带来危害，符合生物安全法规。蛋白质降解微生物、淀粉降解微生物、纤维素降解微生物等多种功能菌株组合，可快速充分的降解淀粉、蛋白质、纤维素等形成恶臭气味的源头物质，除臭的效果明显，同时还具有适应性广和持久性强的优点；品形式多样，寿命周期长，便于保存运输，易于商品化销售。
根据上述内容，本发明提出一种除臭抑菌复合材料及制备方法和应用其的野战厕所，所述除臭抑菌复合材料有两种特性完全不同的除臭抑菌材料组成，能更全面的对粪便进行除臭抑菌，所述除臭抑菌复合材料片成分均为天然环保材料，对人畜无害，不仅能持续发挥固定分解臭气分子的作用，其应用至野战厕所中后，可使得野战厕所中粪便污水经过处理后，内部水源可循环利用，野战厕所排污更少且不会对环境造成污染。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种除臭抑菌复合材料其包括质量百份比含量为80％第一除臭抑菌材料和20％的第二除臭抑菌材料；所述第一除臭抑菌材料，包括以下质量百份比含量的组分：活化后的生物质超临界液化残渣40％～55％，活性炭15％～25％，麸皮10％～15％，有机钙10％～15％；所述第二除臭抑菌材料由1:1:1质量百份比蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株混合均匀而成；其中，蛋白质降解菌株为枯草芽孢杆菌bacillussubtilis；所述淀粉降解菌株为黑曲霉菌aspergillusniger；所述纤维素降解菌株为人参芽孢杆菌bacillusginsengisoli。
用于制备上述的除臭抑菌复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一除臭抑菌材料制备阶段：
a.在高压密闭反应釜中加入粉碎的生物质、液化溶剂和催化剂，在惰性气氛下进行液化反应，除去液化油的残渣即为生物质超临界液化残渣。
b.将步骤a所得的生物质超临界液化残渣铺设在循环流化床上，在惰性气氛下进行烘焙，烘焙温度为130℃，时间为100min，得到活化后的生物质超临界液化残渣。
液化溶剂为乙醚或丙酮；所述催化剂为碳酸钠或碳酸钾，所述生物质、液化溶剂和催化剂的比为10g∶60ml∶1g；所述液化反应的温度为200℃，压力为15mpa，时间为80min。
第二除臭抑菌材料制备阶段：
c.将蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株分别进行活化、培养，调每株菌的含菌量大于等于109cfu/ml，分别获得蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株的菌液；具体的，将枯草芽孢杆菌、硼酸赖氨酸杆菌、人参芽孢杆菌分别在lb固体斜面培养基中活化；再分别接种到lb液体培养基培养中，在35℃恒温培养箱中培养30小时，调每株菌的含菌量大于等于109cfu/ml；将黑曲霉菌、单胞瓶霉属真菌分别在pda固体斜面培养基中活化；再分别接种到pda液体培养基培养中，在35℃恒温培养箱中培养100小时，每株菌的含菌量大于等于109cfu/ml；lb固体斜面培养基配方为：每500ml去离子水中置入8g胰蛋白胨、3g酵母浸粉、5g氯化钠、10g琼脂，ph7.0；pda固体斜面培养基配方为：每500ml水中置入100g土豆、10g葡萄糖、10g琼脂，ph值6.0-8.0。
d.将步骤1获得的蛋白质降解菌株、淀粉降解菌株、纤维素降解菌株的菌液，按照1:1:1质量百份比进行混合，得到液态微生物菌剂；其中，液态微生物菌剂的活菌数大于等于4.5×109cfu/ml。
e.将步骤d获得的液态微生物菌剂，按每升菌液加入附着载体1千克的比例，并按每1千克附着载体添加50克发酵引物的比例混合均匀；恒温培养，使含水量为45％，获得固态微生物菌剂；其中，固态微生物菌剂的活菌数大于等于4.5×109cfu/g；具体的，附着载体为经过灭菌处理的粒度均匀的锯末或沸石；发酵引物为葡萄糖或蔗糖；所述恒温培养具体包括：在30℃恒温环境下，烘干24小时。
应用如上所述的一种除臭抑菌复合材料的野战厕所，包括：粪便处理系统、便池底座和可以拆卸罩设于所述便池底座上方罩体；所述粪便处理系统依次包括第一除臭槽和第二除臭槽；所述第一除臭槽内和所述第二除臭槽内均铺设有基材，基材为牡蛎壳或杉木块；所述第一除臭槽内填充所述第一除臭抑菌材料，所述第二除臭槽内填充有所述第二除臭抑菌材料；所述便池底座的排污口连通有所述污水处理系统，所述污水处理系统沿着粪便流动方向依次设有碎解装置、厌氧分解槽、好氧生物氧化反应槽、除臭装置和有机无分解槽；所述除臭装置内依次设有所述第一除臭槽和所述第二除臭槽；具体的，碎解装置、厌氧分解槽、好氧生物氧化反应槽和有机无分解槽为现有功能模块；所述碎解装置为用于破碎粪便中固体；所述厌氧分解槽利用微生物的厌氧消化作用，进行有机浮游物均质化、软质化及减少负荷，通过与流入量相比的恒量消化分解过滤装置把好氧生物送到好氧生物氧化反应槽中；所述好氧生物反应槽通过生物反应器及吸附培养微生物的活化产生好氧氧化作用，污水通过空气接触曝气氧化分解有机物并去除，通过自动控制装置以间歇曝气法进行好氧和厌氧的交替；除臭装置用于催污水进行除臭抑菌和过滤处理，其内部设有的所述除臭脱色材料可根据实际应用情况更换或添加；有机分解槽不断分解和消灭在污水中的浮游有机物。人体粪粪便经过所述污水处理系统处理后，产生的液体无色无味，可以直接用于冲洗厕所，从而使得野战厕所完全实现了内部水源的循环利用。
本发明中所述除臭抑菌复合材料的应用效果试验检测：
分别将50g人体粪便样本置入高20cm和直径为30cm的八个反应槽内，第一反应槽内不添加任何除臭抑菌剂，24小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果3，作为空白对照组；第二反应槽内加入市售除臭抑菌剂20g，24小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果2；第三反应槽内加入所述第一除臭抑菌材料20g，24小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果3；第四反应槽内加入第二除臭抑菌材料20g，24小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果4；第五反应槽内先加入第一除臭抑菌材料10g，12小时后再向所述第五反应槽内加入所述第二除臭抑菌材料10g，12小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果5；第六反应槽内先加入第一除臭抑菌材料16g，12小时后再向所述第六反应槽内加入所述第二除臭抑菌材料4g，12小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果6；第七反应槽内先加入第一除臭抑菌材料20g，12小时后再向所述第六反应槽内加入所述第二除臭抑菌材料4g，12小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果7；第八反应槽内先加入第一除臭抑菌材料16g，12小时后再向所述第六反应槽内加入所述第二除臭抑菌材料10g，12小时后测定吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度得到检测结果8，测定结果见下表。
从上表可知，与对照组相比较，添加除臭抑菌材料的五组检测结果中吲哚浓度、粪臭素浓度、氨气浓度均有明显的下降。其中，从检测结果2、3、4对比可知，本发明中所述第一除臭抑菌材料和所述第二除臭抑菌材料单独与市售除臭抑菌材料相比也具有更好的抑菌除臭效果；从检测结果5与检测结果3和4对比可知，本发明中所述第一除臭抑菌材料和所述第二除臭抑菌材料混合应用时的除臭抑菌效果更好；从检测结果5、6和7对比可知，即当所述粪便处理系统中在定量除臭抑菌材料总量内，本发明中所述第一除臭抑菌材料和所述第二除臭抑菌材料按照质量百分比为80％：20％时，整体对人体粪便样本的除臭抑菌效果大大提高，为了进一步提高抑菌除臭效率，可以进一步增加所述第一除臭抑菌材料或第二除臭抑菌材料的量，但是这样不加限定的增加除臭抑菌材料的量，并不能最大程度的提高除臭效果，反而会造成所述野战厕所的应用成本，所述第一除臭抑菌材料成本相对于所述第二除臭抑菌材料更低，本发明中采用上述比例应用，能将两种除臭抑菌材料的除臭抑菌效率尽可能提高，同时能大幅度节省成本，外加两者特定的应用顺序，进一步保证所述野战厕所在户外应用具有更长效的微生物除臭效果。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。