Landwirtschaftlichen Abfall wiederverwerten, um heißes Wasser herzustellen/zh
描述了两种利用废弃生物质（例如厨房垃圾和农业垃圾）和人类粪便来加热水的堆肥系统。由于它们建造简单且成本低廉，使用常用材料，并且需要最少的技术专业知识，因此它们应该是发展中国家的理想选择。如果正确构建，它们只需最少的维护，无异味，并且不会构成健康风险。在俄勒冈州建造了一个系统并生产了两个月的家庭热水。提出了第二种更简单的设计。影响因素包括：冷水、废弃生物质和人类排泄物。费用包括：热水和堆肥。所需材料：金属丝或编织栅栏和管道。
堆肥
堆肥是将农业或园艺废物转化为肥料的一种历史悠久的方法。它是有机园艺的基石。该过程很简单，不需要太多专业知识。大多数园丁和农民都知道，通过在中心位置积累废弃生物质，可以加速自然溶解过程。生物质包括厨房废物（水果和蔬菜中不可食用的部分，例如外壳；食物已变质）、农业或林业废物（杂草、李子和已收获的农作物的残余物，例如玉米芯或外壳）。碾磨过程）和粪便。堆肥过程消耗这些废料，产生有价值的肥料并改善园艺卫生。如果建造和维护得当，它是无味且无害虫的。此外，虽然任何人都知道谁见过堆肥的实际情况，但一个重要的副产品是热量。
氮和碳在堆肥过程中的作用
分解物质的生命系统需要食物（底物）中富含碳的物质和蛋白质（含氮）。碳为代谢过程提供能量，存在于植物的结构基质（木材或植物茎中的纤维素）中。氮提供了氨基酸的来源，这些氨基酸可以产生将碳水化合物转化为能量所必需的蛋白质酶。它主要存在于植物的其他部分，例如叶子，以及动物物质或粪便中。富氮材料往往致密、无孔，厌氧分解且几乎不释放热量，经常产生恶臭并吸引昆虫。然而，当向富氮材料中添加足够的碳时，会形成多孔基质，并具有大面积的微生物可以在其上繁殖的面积。由此产生的溶解过程变得有氧，释放大量热量，并防止昆虫侵扰和难闻的气味。另一个优点是热破坏病原体，例如病毒和寄生虫。在实践中，这意味着要进行干净的美学程序来取悦。
化学溶解包括碳-氢分子化合物的氧化。这会释放二氧化碳、水和热能形式的能量。这与燃烧木材时发生的化学过程相同。然而，系统可以通过使用酶作为催化剂在较低温度下做到这一点。
堆肥热水器
我想描述一下我在俄勒冈州建造的堆肥系统，该系统利用堆肥原理为我的 2 个成人和 3 个孩子的家庭提供整个家庭的热水。该过程的主要输入是树木修剪操作中产生的废弃生物质。它由从硬木或结有圆锥体的树木上砍下的树枝组成，这些树枝经过锉磨机粗磨。这种材料富含碳（即主要含有木材）和贫氮（即含有少量叶子），并且自身腐烂缓慢。为此，我们添加富含氮的厨房和花园废物、来自社区的额外花园和庭院废物（例如树叶和草坪夹）以及厕所中收集的粪便和尿液（粪便）。结合起来，这两种材料大大加速了溶解和产热。
充足的生物量的重要性
适当的堆肥要求适当的堆肥创造适合细菌生长的环境。少量的植被会慢慢腐烂，并产生少量的热量，这些热量会很快消散。这有利于真菌生长，这就是为什么真菌是自然界的主要分解者。然而，当适当的物质聚集在一起时，例如在堆肥堆或堆肥床中，会产生足够的热量来阻止真菌生长，并有利于耐热细菌。该质量不仅是产生热量的基础，而且还是内部环境的绝缘体。外表面处于室温；底座的温度不断升高，直至达到内部最高温度。在我们的堆肥床中，我们测量的内部温度为 130 华氏度。
无水厕所提供宝贵的氮气
在我们的家庭系统中，我们使用粪便作为宝贵的氮源。我们使用一个简单的免水马桶收集它，该马桶由两个五加仑的水桶和一个传统的马桶套件组成。使用桶作为容器，并在法兰上安装有可拆卸的底座。第二个含有木屑或锯末，每次使用后，会形成一层薄薄的覆盖第一个并密封添加的气味。当第一个桶装满时，座椅被转移到第二个桶中，然后第二个桶变空，成为新的容器。然后将富含氮的粪便添加到堆肥床中。为了保持美观和适当的卫生，用干净的木质或其他高碳材料层覆盖堆肥床的任何添加物始终很重要。
用热交换器提取热量
如果存在足够的质量，则可以通过简单的热交换器去除热量。我们安装了一个热交换器，其形式是嵌入堆肥床内的一圈柔性塑料管。溶液中的热量渗透管道，从而加热循环进入其中的水。冷水进入管道的一端。当另一端的水龙头打开时，热水就会出现，直到流入的冷水取代热水，从而冷却管道。然后需要等待热团的热量再次渗透管道，并加热新鲜的冷水。一次“服务”中可以排出的热水量取决于管道的直径和长度，在我们的系统中，我们使用了 100 英尺长的直径为 1.5 英寸的管道，该管道可提供大约 9 加仑的热水。 ，足以进行多次快速淋浴或单次衣物洗涤。
利用热量来加热温室
在设计我的堆肥系统时，我想将热量用于家庭热水和温室，以在俄勒冈州寒冷的冬天取暖。因此，我决定使用大量可用的生物质，这些生物质不是来自当地公司的。我使用了三英尺深的主要砧木（土树修剪）作为温室的地板，其尺寸约为 16 英尺 x 28 英尺。这些物质被包含在由三层稻草捆像砖块一样堆叠在一起建造的墙壁内，这些稻草捆在俄勒冈州也可以作为免费的农业废料获得。我使用稻草包是因为它们作为温室侧面和屋顶的基础也表现良好。我计划今年秋天使用跨越两侧的平行拱门来建造屋顶，透明的塑料布将覆盖在屋顶上，以封闭内部空间，保护其免受外部寒冷的影响。堆肥床底座不断向空间释放热量。稻草捆支撑和塑料屋顶有助于将热量保留在温室中。热交换器嵌入土壤深层堆肥中。因此，溶解过程产生的热量为水（被泵入室内）和温室空间提供热量。
结果
初步测量（两个月前）显示，最初从热交换器中流出的 10 加仑水温度高于 130 华氏度。此后，当达到 20 加仑时，它逐渐冷却到约 100 度。进入热交换器的水大约是45度，表明堆肥床将水加热到了80度以上！自建成以来，我们一直使用它产生的水来满足所有家庭需求。自从大约两个月前安装我们的系统以来，我们已经能够关闭电热水器并且仍然有 24 小时热水。该地点、堆肥过程不加热的能力已经过检查。不存在难闻的气味。
更简单的设计
我想提出以下更简单的设计，用于仅利用废弃生物质生产热水。 “基本”系统将由一个包含圆柱体形式的堆肥床的结构组成，其侧面由编织铁丝网制成，不需要柱子或其他结构材料，因为来自紧靠堆肥的生物质的压力。栅栏将保持栅栏垂直，其中嵌入了塑料或其他管道，理想情况下，这将是加压水，然后可以将其输送到使用的地方生物质将由任何材料制成。场地内可以使用高碳材料。圆柱体的尺寸取决于盘管的直径，我建议圆柱体的侧面位于盘管外一到两英尺，这将确保有。我使用的 1.5 英寸管子直径约为 6 英尺，具有足够的绝缘性能。因此，直径大约 10 英尺、高 4 英尺或更高的圆柱体可以容纳这种尺寸的管道。当添加氮源（例如叶状物质或粪肥）时，生物质开始溶解。
成本
本项目的主要成本是换热器。上述塑料管在俄勒冈州的售价为 45 美元。连接到现有水管系统（阀门供水管）的额外零件预计成本约为 10-20 美元。唯一的其他成本是围栏或其他支撑物以将生物质容纳在圆柱形中。在俄勒冈州，一个 35 英尺长、5 英尺高的编织铁丝网成本约为 30 美元。因此，该项目的总预算不到 100 美元。
未来
我估计我们实际上只提取了产生的热量的一小部分（每天数十加仑的热水）。一名和平队志愿者建议我们可以通过建造一个热水浴缸来更好地利用热量。事实上，通过在堆肥床中间挖出一个凹陷并用厚塑料或橡胶板衬里来容纳水，可以很容易地建造一个简单的盆。然后，当水冷却到所需高度以下时，通过将池塘中的水循环回热交换器，可以构建一个堆肥驱动的热水浴缸。我相信热水浴缸中的水温通常为 105 度。因此堆肥达到的温度要适宜。只有实验才能证明！我邀请任何有兴趣尝试以新颖的方式利用堆肥力量的人与我联系并提供活动报告。可能性是多种多样的！