CN103477909B - 基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统 - Google Patents

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Abstract

基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统，涉及一种基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统。该方法是要解决现有方法对三沼的利用率低、费时费力、工序复杂的问题。基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统，包括温室大棚、模块式沼气生产系统和蔬菜种植系统，所述模块式沼气生产系统设置于温室大棚内部地面以上，由产气单元、增温保温单元、沼渣沼液分离单元和沼气输送单元组成，所述蔬菜种植系统位于温室大棚内部。本发明组装拆卸简单，运输便利，占地面积小，增温保温效果好，产气效率高，对三沼的利用率达到100%。可应用于北方蔬菜棚室种植。

Description

基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统
技术领域
本发明涉及一种基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统。
背景技术
我国北方地区在全国畜牧业及粮食生产中占有极为重要的地位，每年可产生大量的作物秸秆及畜禽粪便等生物质资源，以黑龙江省为例，2012年粮食产量达到5592万吨，秸秆产量可达6152万吨，畜禽养殖产生的畜禽鲜粪约为1.1亿吨。利用畜禽粪便、作物秸秆、餐厨垃圾等废弃物作为沼气原料进行厌氧消化，对三沼(沼渣、沼液、沼气)进行合理利用，可以有效提高农业、畜牧业等生物质能的利用率，从而促进循环经济的发展。
但是，由于我国北方冬季漫长寒冷，农作物生长季节短，冬季大田作物无法生长，粮食生产受到严重制约，棚室蔬菜需要增温保温措施的应用，大大增加生产成本；与此同时，我国北方传统的户用地下沼气池，冬季无法维持正常运行，甚至停用。为了解决这一问题，将模块式沼气池设置在温室大棚内，并对沼气池进行加温保温，利用大棚中的较高温度来保证其产气效率，同时以北方棚室沼气建设为纽带，充分利用农业、畜牧业产生的生物质能，对三沼进行综合利用，向大棚蔬菜供气供肥，可以达到高产高效、低耗的目的，实现清洁化、资源化生产，提高大棚蔬菜产量及市场竞争力，最大限度的发挥其生态效益。
三沼经过处理后用于温室大棚内作物生长。其中，沼气净化后，通过沼气灯燃烧，提供光源及热源，同时可以为大棚作物提供CO2气肥；沼渣含有丰富的有机质、腐殖酸、粗蛋白、速效氮磷钾、维生素、生长素等，经过锯末或炉灰过滤进行二次发酵后作为有机肥及土壤调理剂，改善棚内土壤的理化性状；沼液中含有丰富的N、P、K等营养元素、以及氨基酸、维生素、生长素、各种水解酶，经过滤和稀释后作为液体肥料，可降低生产成本、增加棚室作物产量，另外，沼液中还含有对农作物病虫害有抑制作用的物质或因子，可以起到杀灭病虫的效果。
近年来，沼气池在北方温室大棚中的应用逐渐得到人们的重视和发展。人们希望利用沼气池产生的沼气通过管道对大棚提供光源、热源及气肥；利用沼渣、沼液提供有机肥料及叶面水溶性肥料。但是传统的温室大棚往往将沼气池设置在地下或外围，这就造成了热源的浪费，还需要对沼气池的增温保温进行额外的支出，以保证沼气池冬季的正常运行。而这些方法对于沼气、沼液、沼渣的使用都极不方便，对三沼的利用率低，费时费力，工序复杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有方法对三沼的利用率低、费时费力、工序复杂的问题，提供一种基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统。
本发明的基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统，包括温室大棚(18)、模块式沼气生产系统和蔬菜种植系统(14)，所述模块式沼气生产系统设置于温室大棚(18)内部地面以上，所述蔬菜种植系统(14)设置于温室大棚(18)内部。
本发明包含以下有益效果：
将模块式沼气池设置在温室大棚内部地面以上，组装拆卸简单，运输便利，占地面积小，增温保温效果好，产气效率高；在模块式沼气池出料口下方设置固液分离池，可以方便在温室大棚内直接使用沼渣沼液，同时利用固液分离，可以更好的保证沼渣作为有机肥、沼液作为叶面肥的合理施用，本发明对三沼的利用率达到100％。在出气口与导气管处设置气水分离器，脱硫器，增压泵，以及在固液分离池上方设置密封隔板，可增强气肥施用及棚室蔬菜生产的安全系数；在温室大棚内部设置沼气灯，直接与导气管相连接，可以提高沼气的利用率，增加蔬菜作物生长所需的热源，光源，同时可以产生更多的CO2供棚室作物进行充分的光合作用，从多方面保证农作物的生长，进而增加作物产量。
附图说明
图1为本发明的基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的基于三沼综合利用的北方棚室蔬菜生产系统，包括包括温室大棚(18)、模块式沼气生产系统和蔬菜种植系统(14)，所述模块式沼气生产系统设置于温室大棚(18)内部地面以上，所述蔬菜种植系统(14)设置于温室大棚(18)内部。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述模块式沼气生产系统由产气单元、增温保温单元、沼渣沼液分离单元和沼气输送单元组成，所述产气单元由发酵间(3)、进料口(2)、出样管(8)、储气空间(1)和集气口(19)组成，所述进料口(2)设置在发酵间(3)左侧上方，所述出样管(8)设置在发酵间(3)右侧下方，所述集气口(19)设置在发酵间(3)上方，集气口(19)与输气管道(16)连接。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述增温保温单元由保温室(9)、加热装置(4)、隔热苯板(5)组成，所述保温室(9)包裹于发酵间(3)外部，所述加热装置(4)设置在发酵间(3)底部，加热装置(4)位于隔热苯板(5)上方。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述沼渣沼液分离单元由固体储存室(20)、液体储存室(6)、滤网(7)和取样口(17)组成，所述液体储存室(6)设置在地面以下，液体储存室(6)位于发酵间(3)正下方，液体储存室(6)左侧上方设有取样口(17)，固体储存室(20)设置在发酵间(3)右下方，固体储存室(20)下部为滤网(7)，出样管(8)的外端部的下方对应固体储存室(20)，沼渣储存在固体储存室(20)中，沼液储存在液体储存室(6)中。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述沼气输送单元由输气管道(16)、阀门(15)、气水分离器(10)、脱硫器(11)、增压泵(12)和沼气灯(13)组成，所述输气管道(16)与集气口(19)连接，输气管道上依次设置有阀门(15)、气水分离器(10)、脱硫器(11)、增压泵(12)和沼气灯(13)。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述滤网为水平放置。其它与具体实施方式一至五之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种北方棚室蔬菜三沼综合利用的生产系统，结合图1说明，包括温室大棚(18)、模块式沼气生产系统和蔬菜种植系统(14)，所述模块式沼气生产系统设置于温室大棚(18)内部地面以上，所述蔬菜种植系统(14)设置于温室大棚内部(18)，所述模块式沼气生产系统由产气单元、增温保温单元、沼渣沼液分离单元和沼气输送单元组成，所述产气单元由发酵间(3)、进料口(2)、出样管(8)、储气空间(1)和集气口(19)组成，所述进料口(2)设置在发酵间(3)左侧上方，所述出样管(8)设置在发酵间(3)右侧下方，所述集气口(19)设置在发酵间(3)上方，集气口(19)与输气管道(16)连接，所述增温保温单元由保温室(9)、加热装置(4)、隔热苯板(5)组成，所述保温室(9)包裹于发酵间(3)外部，所述加热装置(4)设置在发酵间(3)底部，加热装置(4)位于隔热苯板(5)上方，所述沼渣沼液分离单元由固体储存室(20)、液体储存室(6)、滤网(7)和取样口(17)组成，所述液体储存室(6)设置在地面以下，液体储存室(6)位于发酵间(3)正下方，液体储存室(6)左侧上方设有取样口(17)，固体储存室(20)设置在发酵间(3)右下方，固体储存室(20)下部为滤网(7)，出样管(8)的外端部的下方对应固体储存室(20)，沼渣储存在固体储存室(20)中，沼液储存在液体储存室(6)中，所述沼气输送单元由输气管道(16)、阀门(15)、气水分离器(10)、脱硫器(11)、增压泵(12)和沼气灯(13)组成，所述输气管道(16)与集气口(19)连接，输气管道上依次设置有阀门(15)、气水分离器(10)、脱硫器(11)、增压泵(12)和沼气灯(13)，所述滤网为水平放置，所述蔬菜生产系统为沼渣经过二次发酵后作为有机肥及土壤调理剂，沼液经过滤和稀释后作为液体肥料，所产生的沼气净化后作为植物生长的热源、光源及气肥。
以牛粪为底物，TS6％，水分滞留期15d～20d，采用半连续进料方式，通过3m3模块式沼气池产生的三沼，可供应体积为1125m3温室大棚的作物生产，沼气灯大约每10m设置一个，沼气灯由管道相连，发酵间上方产气口与导气管连接处，依次设置有气水分离器、脱硫器和增压泵。在大棚内每天上午9点施用CO2气肥，每次施肥时间2h，阴天下雨天除外。
模块式沼气池组装、拆卸简单，运输便利，占地面积小，增温保温效果好，产气效率高。将禽畜粪便、作物秸秆等生物质通过进料口送入发酵间进行发酵，在发酵间的厌氧环境下原料分解成沼气、沼液和沼渣等；沼渣沼液可由出料口排出，进入下部固液分离池，沼渣发酵后作为基肥施用，沼液作为叶面肥喷施，沼气则由上部出气管排出，经沼气灯燃烧后提供光源及气肥；外部包裹的保温室，以及发酵间下部的加热装置可以保证沼气池在冬季大棚中正常运行。
经过气水分离器和脱硫器之后，可去除沼气中的水分和硫，提高沼气的纯度，保证沼气使用的安全性，使用效果更好，沼气通过增压泵之后进入管道；沼气灯的使用可为CO2提供光源及热源，同时产生的CO2可作为气肥，供农作物进行充分的光合作用，起到增产增收的效果。
固液分离池设置在地下，于沼气池出样管的下方，在发酵间的厌氧环境下原料分解的沼液、沼渣可由出样管排出，进入下部固液分离池以备使用；沼渣直接进入固液分离池上部的固体储存室，沼液则经过滤网后，进入到下部的液体储存室。这样，沼渣可以经过二次发酵当做有机肥以改善棚内土壤的理化性状；沼液用水稀释后或可根据需要加入所需的元素及物质，作为水溶性叶面肥直接喷洒到作物上，即可有助于作物生长，提高作物产量，也可起到杀灭病虫的效果。
固液分离池上部设置隔板，可以更好的保存沼渣沼液，也可起到隔气隔臭的效果，另使用更加安全、清洁。

Claims (1)

1.基于“三沼”综合利用的北方棚室蔬菜生产系统，包括温室大棚(18)、模块式沼气生产系统和蔬菜种植系统(14)，其特征在于：所述模块式沼气生产系统设置于温室大棚(18)内部地面以上，所述蔬菜种植系统(14)设置于温室大棚(18)内部；
所述模块式沼气生产系统由产气单元、增温保温单元、沼渣沼液分离单元和沼气输送单元组成，所述产气单元由发酵间(3)、进料口(2)、出样管(8)、储气空间(1)和集气口(19)组成，所述进料口(2)设置在发酵间(3)左侧上方，所述出样管(8)设置在发酵间(3)右侧下方，所述集气口(19)设置在发酵间(3)上方，集气口(19)与输气管道(16)连接；
所述增温保温单元由保温室(9)、加热装置(4)、隔热苯板(5)组成，所述保温室(9)包裹于发酵间(3)外部，所述加热装置(4)设置在发酵间(3)底部，加热装置(4)位于隔热苯板(5)上方；
所述沼渣沼液分离单元由固体储存室(20)、液体储存室(6)、滤网(7)和取样口(17)组成，所述液体储存室(6)设置在地面以下，液体储存室(6)位于发酵间(3)的正下方，液体储存室(6)左侧上方设有取样口(17)，固体储存室(20)设置在发酵间(3)右下方，固体储存室(20)下部为滤网(7)，出样管(8)的外端部的下方对应固体储存室(20)，沼渣储存在固体储存室(20)中，沼液储存在液体储存室(6)中；
所述沼气输送单元由输气管道(16)、阀门(15)、气水分离器(10)、脱硫器(11)、增压泵(12)和沼气灯(13)组成，所述输气管道(16)与集气口(19)连接，输气管道(16)上依次设置有阀门(15)、气水分离器(10)、脱硫器(11)、增压泵(12)和沼气灯(13)；所述滤网(7)为水平放置；
沼气灯位于蔬菜种植系统(14)的上方，液体储存室(6)、固体储存室(20)和蔬菜种植系统(14)依次设置；
所述蔬菜种植系统(14)中，将沼渣经过二次发酵后作为有机肥及土壤调理剂，沼液经过滤和稀释后作为液体肥料，所产生的沼气净化后作为植物生长的热源、光源及气肥。
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