CN106746222B - 一种畜禽粪污微生物净化系统及净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种畜禽粪污微生物净化系统，其包括第1级至第N级共N个净化池、第1级至第N级共N组折流结构、微生物添加器和曝气供氧装置，N为大于或等于3的自然数；所述N组折流结构分别设置在所述N个净化池内，每组折流结构由一顶部设有开口的箱体和多块斜板组成，该多块斜板安装在该箱体的侧壁上，该箱体的顶部低于其所在净化池的池口，底部固定在其所在净化池的池底；每级折流结构的箱体的内部与下一级净化池连通；所述微生物添加器设置在所述第1级净化池的池口上方；所述曝气供氧装置设置有供气管，该供气管与所述N个净化池的内底部连通。本发明所述的畜禽粪污微生物净化系统，具有净化程度高、不需要固液分离和占地面积小的优点。

Description

一种畜禽粪污微生物净化系统及净化方法
技术领域
本发明涉及畜禽粪污处理技术领域，特别是涉及一种畜禽粪污微生物净化系统及净化方法。
背景技术
畜禽养殖所产生的粪便和污水若直接排放，会对农田、河流等环境造成严重污染。目前，我国已出台了畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)及相关法规条例，以约束养殖户的排污行为，要求养殖户对畜禽粪污妥善处理，因此，如何对畜禽粪污进行净化处理已成为养殖行业需要解决的一项重大问题。
长期以来，养殖户一般采用粪池堆沤堆放、沼气池处理等方式处置畜禽粪污。然而，粪池堆沤堆放和沼气池处理对畜禽粪污的净化程度低、处理不彻底，经过处理后的水质仍难以达到排放标准，必须经过进一步净化处理才能排放。
目前，也有养殖户采用较为先进的氧化塘法来净化处理畜禽粪污。现有的氧化塘净化系统一般包括固液分离机、厌氧塘、兼性塘和好氧塘，该厌氧塘、兼性塘和好氧塘串连。该厌氧塘中主要含厌氧微生物，该兼性塘中既含好氧微生物，又含厌氧微生物，该好氧塘中主要含好氧微生物。该厌氧塘、兼性塘和好氧塘均是由土地经过人工修整形成的池塘，并设置有围堤和防渗层。氧化塘法的净化处理过程为：用水冲洗畜禽圈舍，冲洗所得的畜禽粪污先由固液分离机进行固液分离，所得粪渣再经过烘干、发酵制成生物肥，而所得污水依次进入厌氧塘、兼性塘和好氧塘，其中的有机废物在微生物作用下逐渐分解，污水最终变为净化水从好氧塘排出。
由于现有的氧化塘净化系统的净化效率通常不高，为了降低处理难度和成本，在氧化塘法的处理前期必须对畜禽粪污进行固液分离，然后才能将污水排入厌氧塘、兼性塘和好氧塘中净化。因此，该处理方法的步骤相对繁琐，而且为了实现彻底净化，厌氧塘等氧化塘结构的占地面积通常设计得很大，不利于扩大养殖用地的面积。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种畜禽粪污微生物净化系统，其具有净化程度高、前期不需要对畜禽粪污进行固液分离、占地面积小的优点。本发明由以下具体方案实现：
一种畜禽粪污微生物净化系统，包括
——N个净化池，其为依序串连设置的第1级净化池、第2级净化池、……、第N-1级净化池和第N级净化池，N为大于或等于3的自然数；
——N组折流结构，其为依序分别设置在所述N个净化池内的第1级折流结构、第2级折流结构、……、第N-1级折流结构和第N级折流结构，每组折流结构由一顶部设有开口的箱体和多块斜板组成，该多块斜板安装在该箱体的侧壁上，该箱体的顶部低于其所在净化池的池口，底部固定在其所在净化池的池底；第1级折流结构的箱体的内部与第2级净化池连通，第2级折流结构的箱体的内部与第3级净化池连通，……，第N-1级折流结构的箱体的内部与第N级净化池连通；
——微生物添加器，其设置在所述第1级净化池的池口上方；
——曝气供氧装置，其设置有供气管，该供气管分别与所述N个净化池的内底部连通。
相对于现有技术，本发明所述的畜禽粪污微生物净化系统对畜禽粪污的净化程度高、处理彻底，经过处理后的水质可达到排放标准，同时能减少养殖场的异味产生。其次，畜禽粪污进入该畜禽粪污微生物净化系统前不需要经过固液分离步骤，处理相对简单。再者，该畜禽粪污微生物净化系统容易维护。另外，该畜禽粪污微生物净化系统的结构不受地域限制，可依地形建设，其占地面积比氧化塘小，有利于扩大养殖用地的面积。
进一步地，所述第1级折流结构的多块斜板向下倾斜，避免排入第1级净化池内的大量固体粪渣积存在多块斜板上，对微生物的氧化分解造成不良影响。
进一步地，在所述N组折流结构中，第1级折流结构的多块斜板设置在其箱体的外侧壁上，防止第1级净化池内的大量粪渣堵塞第1级折流结构的箱体内部，其余每组折流结构的多块斜板设置在其箱体的内侧壁上，可节约净化池的内部空间。
进一步地，还包括水肥泵，该水肥泵的进料口与所述第3级净化池的内底部连通，该水肥泵将第3级净化池内经过3级净化所得的物料作为水肥抽出，再用于对农田施肥。
进一步地，还包括控制器，该控制器分别与所述微生物添加器、曝气供氧装置和水肥泵电连接。
进一步地，还包括蓄水池，所述第N级净化池的池壁设有排水口，该排水口与该蓄水池连通。该蓄水池用于储存经过N级净化所得的净化水。
进一步地，还包括净水泵，该净水泵的进水口与所述蓄水池的内底部连通，该净水泵与所述控制器电连接。该净水泵用于将蓄水池内的净化水抽走，再用于浇灌农田或冲洗畜禽圈舍。
进一步地，所述每一净化池的池口由一挡板覆盖，防止不良气味飘散出去，该挡板设有一可开闭的取样窗，便于技术人员取样化验，以及观察内部的净化处理情况。
进一步地，所述每组折流结构的多块斜板与其箱体通过筋板加固连接。
本发明的另一目的在于，提供一种畜禽粪污微生物净化方法，其包括以下步骤：用水冲洗畜禽圈舍，冲洗所得的畜禽粪污直接排入畜禽粪污微生物净化系统中进行净化处理；所述畜禽粪污微生物净化系统为上述任一项所述的畜禽粪污微生物净化系统。
本发明的畜禽粪污微生物净化方法的前期不需要对畜禽粪污进行固液分离，不需要使用固液分离机，处理步骤相对简单。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为实施例1的畜禽粪污微生物净化系统的侧面剖视图；
图2为实施例1的畜禽粪污微生物净化系统的俯视图；
图3为实施例1的第1级折流结构的立体示意图；
图4为实施例1的第2级折流结构的立体示意图；
图5为实施例1的第2级折流结构的侧面剖视图；
图6为实施例1的第3级折流结构的侧面剖视图；
图7为实施例2的畜禽粪污微生物净化系统的侧面剖视图；
图8为实施例2的第1级折流结构的立体示意图；
图9为实施例2的第2级折流结构的立体示意图；
图10为实施例2的第2级折流结构的侧面剖视图；
图11为实施例2的第4级折流结构的侧面剖视图。
具体实施方式
本发明提供一种畜禽粪污微生物净化系统，包括
——N个净化池，其为依序串连设置的第1级净化池、第2级净化池、……、第N-1级净化池和第N级净化池，N为大于或等于3的自然数；
——N组折流结构，其为依序分别设置在所述N个净化池内的第1级折流结构、第2级折流结构、……、第N-1级折流结构和第N级折流结构，每组折流结构由一顶部设有开口的箱体和多块斜板组成，该多块斜板安装在该箱体的侧壁上，该箱体的顶部低于其所在净化池的池口，底部固定在其所在净化池的池底；第1级折流结构的箱体的内部与第2级净化池连通，第2级折流结构的箱体的内部与第3级净化池连通，……，第N-1级折流结构的箱体的内部与第N级净化池连通；
——微生物添加器，其设置在所述第1级净化池的池口上方；
——曝气供氧装置，其设置有供气管，该供气管分别与所述N个净化池的内底部连通。
本发明还提供一种畜禽粪污微生物净化方法，其包括以下步骤：用水冲洗畜禽圈舍，冲洗所得的畜禽粪污直接排入上述畜禽粪污微生物净化系统中进行净化处理。
实施例1
为达到较好的净化处理效果，本实施例优选N等于9。
请参阅图1和图2，图1为本实施例的畜禽粪污微生物净化系统的侧面剖视图，图2为本实施例的畜禽粪污微生物净化系统的俯视图。本实施例的畜禽粪污微生物净化系统包括9个净化池、9组折流结构、微生物添加器13、曝气供氧装置14、水肥泵15、蓄水池16、净水泵17和控制器18。
所述9个净化池分别为第1级净化池111、第2级净化池112、第3级净化池113、第4级净化池114、第5级净化池115、第6级净化池116、第7级净化池117、第8级净化池118和第9级净化池119。所述每一净化池的池口由一挡板1101覆盖，该挡板1101设有一可开闭的取样窗1102。
所述第3级净化池113的池壁上部设有与第4级净化池114连通的溢流口1130，所述第5级净化池115的池壁上部设有与第6级净化池116连通的溢流口1150，所述第7级净化池117的池壁上部设有与第8级净化池118连通的溢流口1170，所述第9级净化池119的池壁上部设有排水口1190。
所述9组折流结构分别为第1级折流结构121、第2级折流结构122、第3级折流结构123、第4级折流结构124、第5级折流结构125、第7级折流结构127、第8级折流结构128和第9级折流结构129。
具体地，请参阅图3，其为本实施例的第1级折流结构121的立体示意图。所述第1级折流结构121的箱体1210为立方形，其顶部向上逐渐缩小，避免排进第1级净化池111内的畜禽粪污直接排入第1级折流结构121的箱体1210内部。该箱体1210的顶部设有的开口为一缝隙1211。该箱体1210的侧壁上部设有通孔1212，该通孔1212通过管道1214连通第2级净化池112的池壁与第2级折流结构122之间形成的空间。该第1级折流结构121包括6块向下倾斜的斜板1213，该6块斜板1213分成两组，每组3块斜板1213，两组分别安装在所述箱体1210的一对平行的外侧壁上，每块斜板1213与该箱体1210通过筋板1201加固连接。
请参阅图4和图5，图4为本实施例的第2级折流结构122的立体示意图，图5为本实施例的第2级折流结构122的的侧面剖视图。所述第2级折流结构122的箱体1220为立方形，其顶部设有的开口为两圆孔1221。该第2级折流结构122包括6块向下倾斜的斜板1222，该6块斜板1222分成两组，每组3块斜板1222，两组位置相对地分别安装在所述箱体1220的一对平行的内侧壁上，每块斜板1222与该箱体1220通过筋板1201加固连接。所述第5级折流结构125、第6级折流结构126、第9级折流结构129与该第2级折流结构122的结构相同。
请参阅图6，其为本实施例的第3级折流结构123的侧面剖视图。所述第3级折流结构123的箱体1230为立方形，其顶部设有的开口为两圆孔1231。该第2级折流结构122包括6块向上倾斜的斜板1232，该6块斜板1232分成两组，每组3块斜板1232，两组位置相对地分别安装在所述箱体1230的一对平行的内侧壁上，每块斜板1232与该箱体1230通过筋板1201加固连接。所述第4级折流结构124、第7级折流结构127、第8级折流结构128与该第3级折流结构123的结构相同。
所述第2级折流结构122的箱体1220的内底部通过管道1223连通第3级折流结构123的箱体1230的内底部。所述第4级折流结构124的箱体的内底部通过管道1243连通第5级折流结构125的箱体的内底部。所述第6级折流结构126的箱体的内底部通过管道1263连通第7级折流结构127的箱体的内底部。所述第8级折流结构128的箱体的内底部通过管道1283连通第9级折流结构129的箱体的内底部。
所述微生物添加器13设置在所述第1级净化池111的池口上方，其内部装有微生物净化液。该微生物添加器13用于将微生物净化液添加到第1级净化池111内。
所述曝气供氧装置14设置有供气管140，该供气管140分别与所述9个净化池的内底部连通。该曝气供氧装置14用于将空气或氧气从上至下地通入到所述9个净化池的内部。
所述水肥泵15的进料口与所述第3级净化池113的内底部连通。
所述蓄水池16与所述第9级净化池119的排水口1190连通。
所述净水泵17的进水口与所述蓄水池16的内底部连通。
所述控制器18分别与所述微生物添加器13、曝气供氧装置14、水肥泵15和净水泵17电连接，该控制器18用于控制微生物添加器13定时、定量地添加微生物净化液，以及控制曝气供氧装置14、水肥泵15和净水泵17的工作状态。
本实施例所述畜禽粪污微生物净化系统中物料的流动过程为：
(1)用水冲洗畜禽圈舍，冲洗所得的畜禽粪污直接排入第1级净化池111内；
(2)第1级净化池111内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从第1级折流结构121的箱体1210顶部的缝隙1211流入箱体1210内，箱体1210内的物料不断积累并达到足够的高度时，再经过管道1214流入第2级净化池112内；
(3)第2级净化池112内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从第2级折流结构122的箱体1220顶部的两圆孔1221流入箱体1220内，箱体1220的物料再通过管道1223流入第3级折流结构123的箱体1230内；当箱体1230内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从箱体1230顶部的两圆孔1231溢流到第3级净化池113内，第3级净化池113内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从第3级净化池113的池壁的溢流口1130流入第4级净化池114中，如此类推，直至物料流入第9级净化池119内；
(4)第9级净化池119内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从第9级净化池119的池壁的排水口1190流入蓄水池16中。
实施例2
本实施例的畜禽粪污微生物净化系统与实施例1的区别在于：N的数值不同，折流结构的结构不同，折流结构与净化池的连通方式不同以及水肥泵25的位置不同。
请参阅图7，其是本实施例的畜禽粪污微生物净化系统的侧面剖视图。本实施例选取N为8，则本实施例的畜禽粪污微生物净化系统包括8个净化池、8组折流结构、微生物添加器23、曝气供氧装置24、水肥泵25、蓄水池26、净水泵27和控制器28。
所述8个净化池分别为第1级净化池211、第2级净化池212、第3级净化池213、第4级净化池214、第5级净化池215、第6级净化池216、第7级净化池217和第8级净化池218。
所述第2级净化池212的池壁上部设有与第3级净化池213连通的溢流口2120，所述第4级净化池214的池壁上部设有与第5级净化池215连通的溢流口2140，所述第6级净化池216的池壁上部设有与第7级净化池217连通的溢流口2160，所述第8级净化池218的池壁上部设有排水口2180。
所述8组折流结构分别为第1级折流结构221、第2级折流结构222、第3级折流结构223、第4级折流结构224、第5级折流结构225、第7级折流结构227和第8级折流结构228。
具体地，请参阅图8，其为本实施例的第1级折流结构221的立体示意图。所述第1级折流结构221的箱体2210为圆筒形，其顶部向上逐渐缩小，顶部设有的开口为一圆孔2211。该第1级折流结构221包括3块向下倾斜的环形的斜板2212，该3块斜板2212相互平行地安装在该箱体2210的外侧壁上。
请参阅图9和图10，图9为本实施例的第2级折流结构222的立体示意图，图10为本实施例的第2级折流结构222的侧面剖视图。所述第2级折流结构222的箱体2220为立方形，其顶部的开口为一缝隙2221。该第2级折流结构222包括8块向下倾斜的斜板2222，该8块斜板2222分成两组，每组4块斜板2222，两组位置交错地分别安装在所述箱体2220的一对平行的内侧壁上，形成蜿蜒曲折的物料流动通道。所述第3级折流结构223、第5级折流结构225、第8级折流结构228与该第2级折流结构222的结构相同。
请参阅图11，其为本实施例的第4级折流结构224的侧面剖视图。所述第4级折流结构224的箱体2240为立方形，其顶部的开口为一缝隙2241。该第4级折流结构224包括8块向上倾斜的斜板2242，该8块斜板2242分成两组，每组4块斜板2242，两组位置交错地分别安装在所述箱体2240的一对平行的内侧壁上，形成蜿蜒曲折的物料流动通道。所述第6级折流结构226、第7级折流结构227与该第4级折流结构224的结构相同。
所述第1级折流结构221的箱体2210的内底部通过管道2213连通第2级折流结构222的箱体2220的内底部。所述第3级折流结构223的箱体的内底部通过管道2233连通第4级折流结构224的箱体2240的内底部。所述第5级折流结构225的箱体的内底部通过管道2253连通第6级折流结构226的箱体的内底部。所述第7级折流结构227的箱体的内底部通过管道2273连通第8级折流结构228的箱体的内底部。
所述微生物添加器23设置在所述第1级净化池211的池口上方，其内部装有微生物净化液。
所述曝气供氧装置24设置有供气管240，该供气管240分别与所述8个净化池的内底部连通。
所述水肥泵25的进料口与所述第2级净化池212的内底部连通。
所述蓄水池26与所述第8级净化池218的排水口2180连通。
所述净水泵27的进水口与所述蓄水池26的内底部连通。
所述控制器28分别与所述微生物添加器23、曝气供氧装置24、水肥泵250和净水泵27电连接。
本实施例所述畜禽粪污微生物净化系统中物料的流动过程为：
(1)用水冲洗畜禽圈舍，冲洗所得的畜禽粪污直接排入第1级净化池211内；
(2)第1级净化池211内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从第1级折流结构221的箱体2210顶部的圆孔2211流入箱体2210内，箱体2210内的物料再经过管道2213流入第2级折流结构222的箱体内；第2级折流结构222的箱体2220内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从箱体2220顶部的缝隙2221溢流进第2级净化池212内，第2级净化池212内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从第2级净化池212的池壁的溢流口2120流入第3级净化池213中，如此类推，直至物料流入第8级净化池218内；
(3)第8级净化池218内的物料不断积累并达到足够的高度时，则从第8级净化池218的池壁的排水口2180进入到蓄水池26中。
本发明所述畜禽粪污微生物净化系统的工作原理为：
微生物添加器将微生物净化液添加到第1级净化池内，微生物随即进入到各个净化池中，物料中的有机废物在微生物的作用下进行多级分解、净化、澄清。
各个净化池与各组折流结构配合设置，能不断地改变物料的流动方向，特别是不断地改变物料的竖直流动方向，而倾斜角度不同的斜板会对物料的流动造成阻碍，因此物料的流动路径增长，而流动速度减慢。再者，由于密度的差异、物料流动方向的改变以及微生物分解的作用，物料中体积较大的固体粪渣会逐渐分散、细化，一部分粪渣会沉降到各个净化池的内底部，另一部分粪渣会附着在斜板的表面，而物料中的污水则继续流动，由此，最终流入蓄水池的物料为净化水，其中几乎不含固体粪渣，因此达到了固液分离的效果。
各组折流结构为微生物提供了面积庞大的良好生活场所，物料中的有机废物为微生物提供了生长繁殖所需要的营养物质，而曝气供氧装置将空气或氧气从上至下地通入到各个净化池的内部，使净化池中的物料具备充足的溶解氧，从而有效促进微生物对有机废物进行氧化分解，该曝气供氧装置还能防止各个净化池内的固体粪渣完全沉降，加强微生物与固体粪渣的相互接触，使固体粪渣在多级净化过程中完全被消解，进一步提高净化效果。
技术人员通过取样、化验各个净化池中的物料，确定N的数值，保证第N级净化池内的水质达到排放标准，并将水肥泵的进料口设置在特定净化池的内底部，获取有机物质浓度适中的水肥。
相对于现有技术，本发明所述的畜禽粪污微生物净化系统对畜禽粪污的净化程度高、处理彻底，能减少养殖场的异味产生，处理后的水质可达到排放标准，不会对环境造成污染。其次，畜禽粪污进入该畜禽粪污微生物净化系统前不需要经过固液分离步骤，处理相对简单。再者，该畜禽粪污微生物净化系统发生故障时，技术人员只需对损坏的净化池或折流结构等相应部件维修，维护相对容易。另外，该畜禽粪污微生物净化系统的结构不受地域限制，可依地形建设，其占地面积比氧化塘小，有利于扩大养殖用地的面积，该畜禽粪污微生物净化系统也可在原净化池或原氧化塘的基础上就地改造建设而成。而且，技术人员可将两套以上的所述畜禽粪污微生物净化系统并联设置、启用，以便在线处理不同排放量的畜禽粪污。
经投产试验，具备7个以上净化池、总容积为100m3的畜禽粪污微生物净化系统，可在线处理1000头存栏生猪的粪便尿液，其电费成本为72度/日，约45元/日，微生物净化液消耗量为2kg/日，约70元/日，合计成本约为每头猪3.45元/月。经该畜禽粪污微生物净化系统处理后的净化水的质量达到国家畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)和农田灌溉水质标准(GB5804-2005)，可直接排放、用于浇灌农田或循环用于冲洗畜禽圈舍。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种畜禽粪污微生物净化系统，其特征在于：包括
——N个净化池，其为依序串连设置的第1级净化池、第2级净化池、……、第N-1级净化池和第N级净化池，N为大于或等于3的自然数；
——N组折流结构，其为依序分别设置在所述N个净化池内的第1级折流结构、第2级折流结构、……、第N-1级折流结构和第N级折流结构，每组折流结构由一顶部设有开口的箱体和多块斜板组成，该多块斜板安装在该箱体的侧壁上，该箱体的顶部低于其所在净化池的池口，底部固定在其所在净化池的池底；第1级折流结构的箱体的内部与第2级净化池连通，第2级折流结构的箱体的内部与第3级净化池连通，……，第N-1级折流结构的箱体的内部与第N级净化池连通；
——微生物添加器，其设置在所述第1级净化池的池口上方；
——曝气供氧装置，其设置有供气管，该供气管分别与所述N个净化池的内底部连通；
在所述N组折流结构中，第1级折流结构的多块斜板设置在其箱体的外侧壁上，其余每组折流结构的多块斜板设置在其箱体的内侧壁上；所述第1级折流结构的多块斜板向下倾斜。
2.根据权利要求1所述的畜禽粪污微生物净化系统，其特征在于：还包括水肥泵，该水肥泵的进料口与所述第3级净化池的内底部连通。
3.根据权利要求2所述的畜禽粪污微生物净化系统，其特征在于：还包括控制器，该控制器分别与所述微生物添加器、曝气供氧装置和水肥泵电连接。
4.根据权利要求3所述的畜禽粪污微生物净化系统，其特征在于：还包括蓄水池，所述第N级净化池的池壁设有排水口，该排水口与该蓄水池连通。
5.根据权利要求4所述的畜禽粪污微生物净化系统，其特征在于：还包括净水泵，该净水泵的进水口与所述蓄水池的内底部连通，该净水泵与所述控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的畜禽粪污微生物净化系统，其特征在于：所述每一净化池的池口由一挡板覆盖，该挡板设有一可开闭的取样窗。
7.根据权利要求1所述的畜禽粪污微生物净化系统，其特征在于：所述每组折流结构的多块斜板与其箱体通过筋板加固连接。
8.一种畜禽粪污微生物净化方法，其特征在于：包括以下步骤：用水冲洗畜禽圈舍，冲洗所得的畜禽粪污直接排入畜禽粪污微生物净化系统中进行净化处理；所述畜禽粪污微生物净化系统为权利要求1-7任一项所述的畜禽粪污微生物净化系统。
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