CN107651822A - 一种畜禽粪污液体生态治理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,包括源头分离节水型栏舍、污染治理工厂、饲料工厂以及配套种植土地,污染治理工厂包括源头分离节水型栏舍、固体高温好氧发酵系统、液体中温厌氧发酵系统、加热及热量平衡系统和检测控制系统;调节池经输送泵连接液体中温厌氧发酵系统的进料口,液体中温厌氧发酵系统产生的沼气输送到加热及热量平衡系统,加热及热量平衡系统通过管道连接液体中温厌氧发酵系统的加热盘管。本发明将污染治理工厂的产成品液体有机无机复混肥和液体微生物肥料,用于浇灌、滴灌配套种植土地上种植的作物,而牧草作为饲料工厂的饲料原料,为养殖降低了成本,提高了饲料的营养水平,促进养殖业与生态环境的和谐发展。

Description

一种畜禽粪污液体生态治理系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于环保技术接领域,具体涉及一种畜禽养殖场粪污液体生态治理系统及 方法。
背景技术
[0002]近年来,养殖业向集约化、规模化快速发展,为市场提供了丰富而优质畜禽产品的 同时,也带来粪尿等大量的污染物,若不得到及时、有效处置,将对农村环境造成严重的污 染。
[0003]传统沼气池一般为单体结构,采用钢筋混凝土结构建造,建造成本高、施工难度 大,而且使用过程存在如下问题:(丨)沼渣清理困难以致堵塞沼气池,影响沼气池正常使用; ⑵液面“结壳”,影响沼气池正常产气,还产生安全隐患。目前,按照农业部标准NY/T2374-2013《沼气工程沼液沼渣后处理技术规范》规定,要求常温条件下厌氧发酵要持续30天以 上,而且在冬季,由于环境温度低,要求厌氧发酵持续时间更长,这就要求养殖场配套的单 体沼气池足够大,沼气池基建成本高昂,而且在常温条件下,致病菌难以彻底杀灭,达不到 沼液农用标准,施用会对作物生长造成不利影响。研宄结果表明,在一定温度范围内,沼气 池产沼气率、致病菌死亡率与温度正相关,温度越高,产气率越高,致病菌死亡率越高,因 此,适当提高沼气池温度对提高产气率,以及沼液无害化程度都有重要作用。
[0004] CN101045901公开了一种联体沼气池,其目的是处理污水,尽可能的把污泥留在沼 气池中,长时间堆积造成发酵池堵塞,而联体的目的是扩大容积;CN104328035公开了一以 产沼肥为主的沼气池系统,软体沼气池间用污泥栗连接,能耗高、设备投入大。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是:解决上述背景技术存在的问题,而提供一种畜禽 养殖场粪污液体生态治理系统及方法,使畜禽养殖场粪污得到生态治理,达到资源化利用 的目的。
[0006] 本发明采用的技术方案是:一种畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,包括源头分 离节水型栏舍、污染治理工厂、饲料工厂以及配套种植土地;所述的污染治理工厂和饲料工 厂是由专业的团队对畜禽粪便进行专业化处置,把畜禽粪污在源头利用配套的污染治理车 间将污染转化并生产为改良土壤所需的肥料是为污染治理工厂,把畜禽粪污在源头,利用 配套的种植土地和饲料生产车间,将污染转化并植物源性饲料,是为饲料工厂;所述的污染 治理工厂由固体高温好氧发酵系统、液体中温厌氧发酵系统、加热及热量平衡系统和检测 控制系统组成;所述源头分离节水型栏舍用于将雨污、饮污进行分离,雨水、饮用余水排往 室外的沟渠而不是混入粪尿中,采用节水冲栏及机械刮粪或人工干清粪,或水泡粪清粪工 艺,在栏舍源头上使雨水、饮用余水不混入粪尿中,使粪尿最大程度的减量化,畜禽出栏或 转栏时采用高压水枪或采用高压空气进行冲栏,机械刮粪或人工干清粪清理出来的粪便输 往固体高温好氧发酵系统进行高温好氧发酵,生产固体有机肥料,类尿液体和冲栏水输送 往调节池,水泡粪清粪产生的粪污液体输送往调节池,调节池经输送栗连接液体中温厌氧 发酵系统的进料口,液体中温厌氧发酵系统产生的沼气通过沼气预处理装置及连接管道连 接到加热及热量平衡系统,加热及热量平衡系统通过管道连接液体中温厌氧发酵系统的加 热盘管;检测控制系统的各传感器设置在上述各系统内,对各关键参数进行设置、检测和控 制。
[0007] 上述技术方案中,饲料工厂是由专业的团队对畜禽粪污进行专业化处置,把畜禽 粪污在源头,利用配套的种植土地种植粮食和牧草,生产植物源饲料;种植的粮食和牧草包 含且不限定:皇竹草、象草、苜蓿草、苋草、黑麦草、狼尾草、构树、玉米、大豆等在内一种或几 种;饲料工厂是将收获的植物源性饲料再添加适当的粮食、微量元素等配方,生产全价营养 饲料,用于饲养畜禽。
[0008] 上述技术方案中,液体中温厌氧发酵系统包括调节池、N个液体中温厌氧发酵反应 器(N多1)、出液池、污泥泵、贮液池,以及连接管道,调节池的出液口经管道依次连接到串联 的液体中温厌氧发酵反应器。
[0009]进一步的,上述液体中温厌氧发酵反应器由软体厌氧发酵袋替代,调节池的出液 口经管道连接第一个软体厌氧发酵袋的进料口,其软体厌氧发酵袋的排料口经管道连接第 二个软体厌氧发酵袋的进料口,以此类推,直至连接到第N个软体厌氧发酵袋的进料口,其 排料口经管道连接出液池,出液池再经污泥泵连接贮液池。
[0010]上述技术方案中,液体中温厌氧发酵反应器是在矩形的反应池池底建设沿长度方 向的斜面,其倾斜度的范围为0• 3〜1 %,斜面的四周建有排水沟,排水沟通过管道连接地势 更低处的集水井,反应池底收集的水份经水沟汇集到集水井排出,矩形池底的四周及池底 斜面设置有保温层,保温层由保温材料组成,在池底部保温层表面设置热辐射板,在热辐射 板上均匀固定加热盘管,在加热盘管上覆盖软体厌氧发酵袋,软体厌氧发酵袋沿长度方向 位置高的一侧设置有进料口,低的一侧设置有排料口,为防止沼气袋内液面结壳,在矩形反 应器长度方向的中部设置有偏振器,软体沼气袋的顶部设置有沼气管道,管道上设置有压 力传感器,软体厌氧发酵袋上方还覆盖有保温层和防水盖。
[0011]上述技术方案中,彼此串联的液体中温厌氧发酵反应器,后面的液体中温厌氧发 酵反应器进料口的池底低于前面液体中温厌氧发酵反应器出料口的高度〇. 2米以上,以防 止后面反应器中的沉淀物,回流到前面的反应器中去,每个液体中温厌氧发酵反应器,其进 料口侧的池底都高于出料口的池底,其倾斜度的范围为0.3〜1%,以减少液体中温厌氧发 酵反应器清理污泥的次数。
[0012]上述技术方案中,加热及热量平衡系统包括常压热水锅炉、E个高温保温水箱(E多 1)、F个低温保温水箱(F彡1)、循环水栗、电磁阀以及连接管道,对于太阳能资源充裕的地 区,加热及热量平衡系统还包括太阳能加热系统;高温保温水箱是常压热水锅炉和太阳能 加热系统的水源,高温保温水箱的出水管连接水泵,分别向常压热水锅炉和太阳能加热系 统输送热水,高温保温水箱的外面包裹有保温层,保温层由保温隔热材料组成;被常压热水 锅炉、太阳能加热系统加热的水,通过各自的管道,送回到高温保温水箱实现储能;高温保 温水箱的另一个出水管连接水泵,分别向液体中温厌氧发酵反应器的加热盘管输送热水, 各反应器的回水经各自的回水_^道送回到高温保温水箱;低温保温水箱摆放在高温保温水 箱的上方,低温保温水箱作为高温保温水箱的水源,在检测控制系统的控制下自动地对高 温保温水箱进行补水,低温保温水箱的外面包暴有保温层,保温层由保温隔热材料组成。
[0013] 上述技术方案中,常压热水锅炉的能量来源包括电、沼气、柴油、生物质燃料、煤, 以及太阳能等。
[0014] 上述技术方案中,饲料工厂是在配套种植土地种经济作物、饲料作物和粮食作物 中的一种或多种,如果树、苗木、蔬菜、玉米等,饲料原料收获后经饲料工厂加工制成的饲 料。
[0015] 优选地,饲料作物包括皇竹草、象草、苜蓿草、籽粒苋、黑麦草、狼尾草、玉米、大豆 中的一种或多种。
[0016] 上述技术方案中,配套的种植土地面积是综合养畜禽数量和作物的纳污能力而 定。
[0017] 一种畜禽养殖场粪污液体生态治理方法,包括如下步骤:
[0018] 一、栏舍源头分离、节水:将雨污、饮污进行分离,雨水、饮用余水排往舍外的沟渠 而不是混入粪尿中,采用节水冲栏,机械刮粪或人工干清粪,或水泡粪清粪工艺,在栏舍源 头上使雨水、饮用余水不混入粪尿中,使粪尿最大程度的减量化,清洗栏舍采用高压水枪甚 至采用高压空气,机械刮粪或人工干清粪清理出来的粪便输往固体高温好氧发酵系统进行 高温好氧发酵,生产固体有机肥料,粪尿和冲栏水输送往调节池,而水泡粪产生的粪污液体 输送往调节池;
[0019] 二、粪污液体中温厌氧发酵:
[0020] (1)自来水自动对低温保温水箱补水,低温保温水箱利用高度差在检测控制系统 的控制下,自动向高温保温水箱补水,启动常压热水锅炉以及太阳能加热系统的循环栗,循 环泵将高温保温水箱的水输往常压热水锅炉和太阳能加热系统进行加热后,输往高温保温 水箱进行储能;
[0021] (2)将粪尿液体与冲栏水混合液输送至调节池内,使调节池内液体液位不断升高, 当高于调节池排液口时,粪污液体因高度差沿连接管道自然流入第一个软体厌氧发酵袋 内,检测控制系统控制打开第一个液体中温厌氧发酵反应器加热盘管前端的电磁阀,开启 循环水泵,热水进入加热盘管内循环,使软体厌氧发酵袋内物料温度迅速升至设定温度,物 料开始进行中温厌氧发酵反应;
[0022] ⑶当第一个软体厌氧发酵袋内液体液位逐渐升高,高于排液口时,液体因高度差 沿连接管道自然流入第二个软体厌氧发酵袋内,检测控制系统控制打开第二个液体中温厌 氧发酵反应器加热盘管前端的电磁阀,热水进入加热盘管内循环,使软体厌氧发酵袋内物 料温度迅速升至设定温度,物料持续进行中温厌氧发酵反应;
[0023] ⑷当第二个软体厌氧发酵袋内液体液位逐渐升高,高于排液口时,粪污液体因高 度差沿连接管道自然流出,以此类推,粪污液体通过第N个软体厌氧发酵袋直至流入出液池 内,检测控制系统控制打开第N个液体中温厌氧发酵反应器加热盘管前端的电磁阀,热水进 入加热盘管内循环,使第N个软体厌氧发酵袋内物料温度迅速升至设定温度,物料持续进行 中温厌氧发酵反应;
[0024] 分别定时启动N个液体中温厌氧发酵反应器中的偏振器,防止软体厌氧发酵袋 内液体“结壳”,减慢液体沉积物沉淀速度;
[0025] ⑹检测控制系统分别控制各液体中温厌氧发酵反应器加热盘管前的电磁阀的开 启和关闭,分别控制各软体厌氧发酵袋内物料温度,使之恒定在设定温度范围内,粪污液体 依次流经N个软体厌氧发酵袋,第N个软体厌氧发酵袋内发酵液因高度差沿管道自然流入出 液池中,制得沼液肥;
[0026] (7)检测控制系统根据设定的厌氧发酵时间T,定时启动污泥泵以控制出液池的液 位,确保粪污液体在厌氧中温发酵反应器内的停留时间达到T,当厌氧发酵的时间达到T后, 用污泥泵将出液池中沼液泵入贮液池中,使出液池中液体液位降低,当检测控制系统检测 出液池的液位到达下限液位后关闭污泥泵;
[0027] (8)检测控制系统检测、控制高温保温水箱中水温,使之恒定在H1〜H2内:①当高 温保温水箱中温度低于H1时,启动循环泵和常压热水锅炉,加热高温保温水箱的热水,当太 阳能加热系统集热水箱的热水温度大于H1时,启动太阳能加热系统的循环泵,加热高温保 温水箱热水;②当高温保温水箱中温度达到H2时,关闭常压热水锅炉;
[0028] (9) N个软体厌氧发酵袋产生的沼气经输送管道输送至沼气预处理装置处理后,作 为燃烧燃料提供给常压热水锅炉,当冬季气温低时,常压热水锅炉和蒸汽发生器使用补充 燃料,所述补充燃料包括电、柴油和生物质中的一种或多种;
[0029] 三、种植:
[0030] (1)根据作物生长需求,在沼液中添加适量的氮磷钾化肥,制得液体有机无机复混 月巴;将微生物菌剂按一定比例添加到沼液中,制得液体微生物肥料;
[0031] (2)根据畜禽养殖场饲养畜禽数量和种植作物的纳污能力配套种植土地,种植果 树、苗木如桉树、蔬菜等,以及牧草、玉米等饲料作物和粮食作物,在种植前及种植过程中, 根据作物生长需求施用适量固体有机肥料、液体有机无机复混肥和液体微生物肥料,收获 水果、苗木、蔬菜等经济作物,以及牧草、玉米等饲料作物和粮食作物,收获的牧草、玉米等 饲料原料输送至饲料工厂,经加工制得植物源性饲料,再添加适当的粮食、微量元素等配 方,生产全价营养饲料,用于饲养畜禽。
[0032]与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
[0033]本发明按照可持续发展治理原则、生态循环经济治理原则和自动化、设备化治理 原则治理规模化养殖场养殖污染:
[0034] (1)可持续发展治理原则是一种注重长远发展的经济增长模式,要求既满足当代 人的需求,又不损害后代人满足其需求的能力,本发明通过治理畜禽养殖场粪便、尿液和冲 栏水等污染物,在解决养殖废弃物污染问题的同时,将养殖废弃物转化为对人类、对生态可 持续发展的有益资源,用于建设和修复环境,使规模化养殖业不会危害人类的可持续发展; [0035] (2)生态循环经济治理是一种以减少进入生产流程的物质量、以不同方式多次反 复使用某种物品、废弃物资源化为目的的全过程的管理模式,满足生态循环、经济发展需求 的废弃物治理,其原则主要体现在减量化、再使用和再循环三个方面,本发明通过栏舍源头 分离和节水冲栏,将雨污、饮污分离,在栏舍源头减少污水量,使粪尿实现了最大程度的减 量化,为粪污资源化利用奠定了基础,本发明将畜禽养殖产生的粪便、尿液和冲栏水等污染 物资源化利用,制成液体有机肥料进行还田,同时在土地上种植果树、蔬菜、苗木,以及牧草 等作物,而且牧草等饲料原料经加工后制成植物源性饲料再用于饲养畜禽,实现养种结合, 将粪污厌氧发酵产生的沼气再利用,作为治理所需的燃料,从而使所有的治理环节,都形成 了循环的生态闭环,促进了养殖业与生态环境的和谐发展;
[0036] (3)自动化、设备化治理原则是运用自动化技术、远程监控技术、使用自动化设备 完成废弃物治理,避免治理工作项目化、工程化,减少人为因素、环境因素的干扰和影响,使 治理效果高度一致、产成品的质量高度一致的原则,本发明通过液体中温厌氧发酵反应器 等设备对粪便、尿液和冲栏水等污染物进行治理,使治理过程设备化、标准化,降低人工参 与程度,提高治理过程的稳定性和连续性,同时,本发明利用自动检测控制系统实现设备工 艺和原料、产品的远程实时监控,记录污染物去向,现场不需要专家管理,设备全自动化运 行,设备远程预警及诊断,在云端即可获取现场设备的运行状况,以利提前维修;
[G037] (4)粪污液体在串联的软体厌氧发酵袋中先进先出,不会出现未经发酵流出软体 厌氧发酵袋的情况;
[QQ38] (5)粪污液体在软体厌氧发酵袋中停留的时间可以通过控制出液池的液位来调 节,以确保粪尿液体在软体厌氧发酵袋中厌氧发酵的停留时间,达到法定的时间的要求。 [GG39]针对传统厌氧发酵方法时间长、致病菌杀死不彻底、沼液质量不稳定、沼气产气 率、沼气池要求容量大、沼气池建设成本高,以及沼气池底部沼渣难以清理等一系列问题, 本发明创新设计新型液体中温厌氧发酵反应器,并将多个液体中温厌氧发酵反应器串联进 行中温厌氧发酵,其创新如下:(1)采用中温厌氧发酵,大大提高发酵效益,缩短发酵时间, 物料在沼气池停留时间短,从而降低沼气池容量要求,降低沼气池成本,同时,与高温厌氧 发酵方式相比,本方案能极大地降低能耗;(2)利用软体厌氧发酵袋作为厌氧发酵容器,施 工简单,基建工程量大大减小、极大地降低基建成本;(3)每个液体中温厌氧发酵反应器底 部设置沿长度方向的斜面,且多个液体中温厌氧发酵反应器斜面最低位置沿粪污液体流向 依次降低,形成高度差,粪污液体因高度差依次自然流经多个液体中温厌氧发酵反应器进 行多级发酵,避免传统处理方式中因液体在各反应池输送产生的能耗,同时,串联的液体中 温厌氧发酵反应器内液体不断流动,液体在单个反应器停留时间相对较短,沼渣沉积慢,沼 渣随不断流动的沼液带出,避免传统沼气发酵时,物料在单个沼气池停留时间过长,沼渣大 量沉积难以清理的问题;(4)在液体中温厌氧发酵反应器内设置偏振器,避免传统沼气发酵 时,沼气池液面结壳的问题,提高产气效率;(5)在各反应池底部设计加热盘管,发酵过程中 通过向各液体中温厌氧发酵反应器的加热盘管注入循环热水,控制各液体中温厌氧发酵反 应器内物料温度始终稳定在限定范围内,彻底杀死致病菌,使之迅速达到无害化标准,发酵 效率大大提高,物料在多级液体中温厌氧发酵反应器内累计停留超过15天,充分腐熟,制得 的沼液质量稳定,而且达到沼液农用标准,不会对作物生长产生毒害作用。
[0040]本发明将污染治理工厂的产成品液体有机无机复混肥和液体微生物肥料,用于浇 灌、滴灌配套种植土地上种植的种植果树、蔬菜、苗木,以及牧草等作物,而牧草作为饲料工 厂的饲料原料,为养殖降低了成本,提高了饲料的营养水平,促进了养殖业与生态环境的和 谐发展!
附图说明
[0041]图1为本发明所涉及的一种畜禽养殖场粪污液体生态治理系统示意图;
[0042]图2为本发明所涉及的一种液体中温厌氧发酵系统连接关系截面示意图;
[0043]图3为本发明所涉及的一种液体中温厌氧发酵系统连接关系俯视示意图;
[0044]图4为本发明所涉及的一种液体中温厌氧发酵反应器结构截面示意图;
[0045]图5为本发明所涉及的一种液体中温厌氧发酵反应器加热盘管布置示意图;
[0046]图6为本发明所涉及的作物种植示意图;
[0047]图7为本发明所涉及的一种加热及热量平衡系统示意图。
[0048]图中,101-源头分离节水型栏舍、1〇2_污染治理工厂、1〇3—饲料工厂、1〇4-液体中 温厌氧发酵系统、105-加热及热量平衡系统、106-检测控制系统、107-配套种植土地;
[0049] 201-调节池、202A-液体中温厌氧发酵反应器、202B-液体中温厌氧发酵反应器、 202N-液体中温厌氧发酵反应器、203-出液池、204-污泥栗、205-贮液池;
[0050] 301-反应池、302-保温层、303-热反射板、304-加热盘管、305-软体厌氧发酵袋、 306-排水沟、307-进料口、308-出料CK309-集水井、310-沼气排气管、31卜保温层、312 一压 力传感器、313-偏振器;
[0051 ] 401-沼液肥、402-化肥、403-固体有机肥料、404-液体有机无机复混肥、405-液体 微生物肥料、406-植物源性词料、407-水果、苗木和蔬菜等、408-微生物菌剂;
[0052] 5〇1—常压热水锅炉、502-太阳能加热系统、503-高温保温水箱、504-低温保温水 箱、505a-循环水栗、505b-循环水栗、505c-循环水栗、505d-循环水栗、506a-电磁阀、506b -电磁阀、506c-电磁阀、506d-电磁阀、506e-电磁阀、506f-电磁阀、506g-电磁阀、506h-电磁 阀、506i-电磁阀、506 j-电磁阀、506k-电磁阀、5061-电磁阀、506m-电磁阀、507-输汽管道、 508-沼气预处理装置。
具体实施方式
[0053] 本^明所涉及的一种畜禽养殖场粪污液体生态治理系统示意图如图1所示,系统 包括源头分离节水型栏舍101、污染治理工厂102、饲料工厂103以及配套种植土地107等,所 述的污染治理工厂1〇2和饲料工厂1〇3是由专业的团队对畜禽粪便进行专业化处置,把畜禽 粪污在源头利用配套的污染治理车间将污染转化并生产为改良土壤所需的肥料是为污染 治理工厂1〇2,把畜禽粪污在源头,利用配套的种植土地1〇7和饲料生产车间,将污染转化并 植物源性饲料,是为饲料工厂103;所述的污染治理工厂1〇2由固体高温好氧发酵系统、液体 中温厌氧发酵系统104、加热及热量平衡系统1〇5和检测控制系统丨⑽组成;所述的源头分离 节水型栏舍101是将雨污、饮污进行分离,雨水、饮用余水排往室外的沟渠而不是混入粪尿 中,采用节水冲栏及机械刮粪或人工干清粪,或水泡粪清粪工艺,在栏舍源头上使雨水、饮 用^水^混入粪尿中,使粪尿最大程度的减量化,而且畜禽出栏或转栏时采用高压水枪甚 至采用高压空气进行冲栏,机械刮粪或人工干清粪清理出来的粪便输往固体高温好氧发酵 系统进行高温好氧发酵,生产固体有机肥料4〇3,粪尿液体和冲栏水输送往调节池2〇1,而水 泡粪清粪产生的粪污液体输送往调节池201,调节池201经输送栗连接液体中温厌氧发酵系 统104的进料口,液体中温厌氧发酵系统104产生的沼气通过沼气预处理装置5〇8及输汽管 道5〇7连接到加热及热量平衡系统1〇5,加热及热量平衡系统1〇5通过管道连接液体中温厌 氧发酵系统104的加热盘管3〇4,检测控制系统1〇e的各传感器设置在上述各系统内,对各关 键参数进行设置、检测和控制。
[00M]本发明所涉及的液体中温厌氧发酵系统示意图如图2和图3所示,液体中温厌氧发 酵系统104由调节池2〇1、液体中温厌氧发酵反应器(202A、2〇2B和• • • .2〇2N)、出液池2〇3、污 泥泵204和贮液池2〇5组成,调节池加丨的出液口经管道连接第一个液体中温厌氧发酵反应 器2〇2A进料口,其排料口经管道连接第二个液体中温厌氧发酵反应器2〇2B进料口,以此类 推,直至连接到第N个液体中温厌氧发酵反应器2〇別进料口,其排料口经管道连接出液池 203, $液池203再经污泥泵204连贮液池205,液体中温厌氧发酵反应器202B进料口的池底 低于液体中温厌氧发酵反应器202A进料口 0 • 2米,以此类推,第N个液体中温厌氧发酵反应 器202N进料口的池底低于前面液体中温厌氧发酵反应器出料口〇.2米,以防止后面液体中 温厌氧发酵反应器中的沉淀物,回流到前面的液体中温厌氧发酵反应器中去,而每个液体 中温厌氧发酵反应器(2〇2A、202B和• • . .202N)进料口侧的池底都高于出料口的池底,其倾 斜度的范围为0 •5%,以减少液体中温厌氧发酵反应器(2〇2A、2〇2B和.... 202N)清理污泥的 次数。
[0055]本发明所涉及的中温厌氧发酵反应池示意图如图4所示,液体中温厌氧发酵反应 器(202A、202B和• • • _202N)是在矩形的反应池301池底建设有从进料口向出料口倾斜的斜 面,其倾斜度为0 • 5%,斜面的四周建有排水沟3〇6,排水沟306通过管道连接地势更低处的 集水井309,反应池301池底收集的水份经水沟汇集到集水井309排出,反应池301池底的四 周及池底斜面设置有保温层302,保温层302由保温材料组成,在反应池301池底部保温层 302表面设置热辐射板303,在热辐射板303上均匀固定加热盘管304,在加热盘管304上覆盖 软体厌氧发酵袋30f5,软体厌氧发酵袋305沿长度方向位置高的一侧设置有进料口 307,低的 一侧设置有出料口 308,为防止软体厌氧发酵袋3〇5内液面接壳,在矩形反应器长度方向的 中部,设置有偏振器幻3,软体厌氧发酵袋305的顶部设置有沼气排气管310,沼气排气管310 上设置有压力传感器312,软体厌氧发酵袋305上方还覆盖有保温层302和防水盖。
[0056]本发明所涉及的作物种植示意图如图6所示,适量的化肥402和微生物菌剂408分 别添加到沼液肥401中,制得液体有机无机复混肥404和液体微生物肥料405,将固体有机肥 料403、液体有机无机复混肥404和液体微生物肥料分别施用到配套种植土地107上,配套种 植土地1〇7种植果树、苗木、蔬菜等经济作物,以及牧草、玉米等饲料粮食作物,收获水果、苗 木和蔬菜407等销售,而收获的饲料原料输送至饲料工厂103,经加工制得植物源性饲料 406,用于饲喂畜禽。
[0057]本发明所涉及的加热及热量平衡系统示意图如图7所示,系统由常压热水锅炉 501、E个高温保温水箱(E多1) 5〇3、F个低温保温水箱(F多1) 504、循环水栗(505a〜505d)、电 磁阀(506a〜5〇6m),以及连接管道等组成,进一步地,对于太阳能资源充裕的地区,加热及 热量平衡系统105还包括太阳能加热系统502;高温保温水箱503是常压热水锅炉501和太阳 能加热系统502的水源,高温保温水箱503的出水管连接水泵505c,分别向常压热水锅炉501 和太阳能加热系统502输送热水,高温保温水箱503的外面包裹有保温层,保温层由保温隔 热材料组成;而被常压热水锅炉501、太阳能加热系统502加热的水,通过各自的管道,送回 到高温保温水箱503实现储能;高温保温水箱503的另一个出水管连接水泵505d,分别向液 体中温厌氧发酵反应器(202A、202B和• • • .202N)的加热盘管304输送热水,液体中温厌氧发 酵反应器(202A、202B和.• • .202N)的回水经各自的回水管道送回到高温保温水箱503;低温 保温水箱504是高温保温水箱503的水源,低温保温水箱504摆放在高温保温水箱503的上 方,在检测控制系统106的控制下自动地对高温保温水箱503进行补水,低温保温水箱504的 外面包裹有保温层,保温层由保温隔热材料组成。
[0058] 实施例一
[0059] —种养猪场粪污液体生态治理方法,包括如下步骤:
[0060] —、栏舍源头分离、节水:将雨污、饮污进行分离,雨水、饮用余水排往舍外的沟渠 而不是混入粪尿中,采用节水冲栏,机械刮粪或人工干清粪,在栏舍源头上使雨水、饮用余 水不混入粪尿中,使粪尿最大程度的减量化,清洗栏舍采用高压水枪甚至采用高压空气,机 械刮粪或人工干清粪清理出来的猪粪便进行高温好氧发酵,生产固体有机肥料403,猪粪尿 和冲栏水输送往调节池201;
[0061]二、粪污液体中温厌氧发酵:
[0062] (1)打开电磁阀5〇6d,自来水自动对低温保温水箱504补水,打开电磁阀506f,低温 保温水箱504利用高度差在检测控制系统106的控制下,自动向高温保温水箱503补水,打开 电磁阀(506b和506e),启动循环泵5〇5c,高温保温水箱503热水分别进入常压热水锅炉501 以及太阳能加热系统502的集热水箱内,分别启动常压热水锅炉501以及太阳能加热系统 502,再分别打开电磁阀(506a和506c),启动循环泵(505a和505b),将经常压热水锅炉501以 及太阳能加热系统502加热的热水输往高温保温水箱503进行储能;
[0063] (¾将粪尿液体与冲栏水混合液输送至调节池201内,使调节池201内液体液位不 断升高,当高于调节池201排液口时,粪污液体因高度差沿连接管道自然流入第一个软体厌 氧发酵袋202A内,打开电磁阀506g,打开第一个软体厌氧发酵袋202A加热盘管304前端的电 磁阀5〇6h,开启循环水泵505d,热水进入入第一个软体厌氧发酵袋202A的加热盘管304内循 环,使软体厌氧发酵袋202A内物料温度迅速升至35 °C,物料开始进行中温厌氧发酵反应; [OOM] (2)当第一个软体厌氧发酵袋202A内液体液位逐渐升高,高于排液口时,液体因高 度差沿连接管道自然流入第二个软体厌氧发酵袋202B内,检测控制系统控106制打开第二 个软体厌氧发酵袋202B加热盘管304前端的电磁阀506i,热水进入软体厌氧发酵袋202B加 热盘管304内循环,使软体厌氧发酵袋202B内物料温度迅速升至35°C,物料持续进行中温厌 氧发酵反应;
[0065] CB)当第二个软体厌氧发酵袋202B内液体液位逐渐升高,高于排液口时,粪污液体 因高度差沿连接管道自然流出,以此类推,粪污液体通过第N个软体厌氧发酵袋202N直至流 入出液池203内,检测控制系统106控制打开第N个软体厌氧发酵袋202N加热盘管304前端的 电磁阀5〇6j,热水进入加热盘管304内循环,使第N个软体厌氧发酵袋202N内物料温度迅速 升至35°C,物料持续进行中温厌氧发酵反应;
[0066] 分别定时启动N个软体厌氧发酵袋(202A、202B和202N)中的偏振器313,防止软 体厌氧发酵袋(202A、202B和202N)内液体“结壳”,减慢液体沉积物沉淀速度;
[0067] (5)检测控制系统106分别控制各软体厌氧发酵袋(202A、202B和202N)加热盘管 304前的电磁阀(506h、506i和506j)的开和闭,分别控制各软体厌氧发酵袋(202A、202B和 202N)内物料温度,使之恒定在35〜50°C恒定范围内,粪污液体依次流经N个软体厌氧发酵 袋(2〇2A、202B和202N),第N个软体厌氧发酵袋202N内发酵液因高度差沿管道自然流入出液 池2〇3中,制得沼液肥401;
[0068] (5)检测控制系统106根据设定的厌氧发酵时间,定时启动污泥泵204以控制出液 池203的液位,确保粪污液体在软体厌氧发酵袋(202A、202B和2〇2N)内的停留时间达到I5天 以上,当发酵的时间达到15天后,用污泥泵204将出液池203中沼液肥401泵入贮液池2〇5中, 使出液池203中液体液位降低,当检测控制系统106检测出液池2〇3的液位到达下限液位后 关闭污泥泵204;
[0069] (6)检测控制系统106检测、控制高温保温水箱503中水温,使之恒定在60〜8(TC范 围内:①当高温保温水箱503中温度低于60°C时,打开电磁阀506a,启动循环泵505a,开启常 压热水锅炉501,加热高温保温水箱503的热水,当太阳能加热系统502集热水箱的热水温度 大于60°C时,启动太阳能加热系统502出水管道上的电磁阀506c和循环栗505b,加热高温保 温水箱503热水;②当高温保温水箱503中温度达到80°C时,关闭常压热水锅炉501;
[0070] (7)分别打开软体厌氧发酵袋(202A、2〇2B和202N)沼气排气管道上的电磁阀 (5〇6k、5〇ei和506m),产生的沼气经输气管道5〇7输送至沼气预处理装置508处理后,作为常 压热水锅炉501燃烧燃料,当冬季气温低时,蒸汽发生器501还燃烧包括电、柴油,以及生物 质等作为补充燃料;
[0071] 三、种植:
[0072] (1)根据作物生长需求,在沼液肥401中添加适量的氮磷钾化肥402,制得液体有机 无机复混肥404;将微生物菌剂40S按一定比例添加到沼液肥401中,制得液体微生物肥料 405;
[0073] (2)根据养猪场存栏数量和经济作物407的纳污能力配套种植土地107,在配套种 植土地107上种植果蔬、苗木和蔬菜等经济作物,在种植前及种植过程中,根据果蔬、苗木和 蔬菜等经济作物不同生长时期对养分需求,分别施用适量固体有机肥料403、液体有机无机 复混肥404和液体微生物肥料405,收获水果、苗木和蔬菜等407后销售。
[0074] 实施例二
[0075] 一种养猪场粪污液体生态治理方法,包括:
[0076] 一、栏舍源头分离、节水:将雨污、饮污进行分离,雨水、饮用余水排往舍外的沟渠 而不是混入粪尿中,采用节水冲栏及水泡粪清粪工艺,在栏舍源头上使雨水、饮用余水不混 入粪尿中,使粪尿最大程度的减量化,清洗栏舍采用高压水枪甚至采用高压空气,水泡粪清 粪产生的粪污液体输送往调节池201;
[0077] 二、粪污液体中温厌氧发酵:
[0078] ⑴打开电磁阀5〇6d,自来水自动对低温保温水箱504补水,打开电磁阀506f,低温 保温水箱504利用高度差在检测控制系统106的控制下,自动向高温保温水箱503补水,打开 电磁阀(506b和506e),启动循环泵505c,高温保温水箱503热水分别进入常压热水锅炉501 以及太阳能加热系统502的集热水箱内,分别启动常压热水锅炉501以及太阳能加热系统 502,再分别打开电磁阀(506a和506c),启动循环栗(505a和505b),将经常压热水锅炉501以 及太阳能加热系统502加热的热水输往高温保温水箱503进行储能;
[0079] (2)将粪尿液体与冲栏水混合液输送至调节池201内,使调节池201内液体液位不 断升高,当高于调节池201排液口时,粪污液体因高度差沿连接管道自然流入第一个软体厌 氧发酵袋2〇2A内,打开电磁阀506g,打开第一个软体厌氧发酵袋202A加热盘管304前端的电 磁阀5〇6h,开启循环水泵5〇5d,热水进入入第一个软体厌氧发酵袋202A的加热盘管304内循 环,使软体厌氧发酵袋2〇2A内物料温度迅速升至35°C,物料开始进行中温厌氧发酵反应; [0080] (2)当第一个软体厌氧发酵袋202A内液体液位逐渐升高,高于排液口时,液体因高 度差沿连接管道自然流入第二个软体厌氧发酵袋202B内,检测控制系统控106制打开第二 个软体厌氧发酵袋20¾加热盘管304前端的电磁阀506i,热水进入软体厌氧发酵袋202B加 热盘管304内循环,使软体厌氧发酵袋202B内物料温度迅速升至35°C,物料持续进行中温厌 氧发酵反应;
[0081] (3)当第二个软体厌氧发酵袋202B内液体液位逐渐升高,高于排液口时,粪污液体 因高度差沿连接管道自然流出,以此类推,粪污液体通过第N个软体厌氧发酵袋202N直至流 入出液池2〇3内,检测控制系统106控制打开第N个软体厌氧发酵袋2〇2N加热盘管304前端的 电磁阀5〇ej,热水进入加热盘管304内循环,使第N个软体厌氧发酵袋202N内物料温度迅速 升至35°C,物料持续进行中温厌氧发酵反应;
[0082] ⑷分别定时启动N个软体厌氧发酵袋(202A、202B和20別)中的偏振器313,防止软 体厌氧发酵袋(202A、202B和202N)内液体“结壳”,减慢液体沉积物沉淀速度;
[0083] ⑸检测控制系统106分别控制各软体厌氧发酵袋(2〇2A、2〇2B和202N)加热盘管 304前的电磁阀(506h、506i和506j)的开和闭,分别控制各软体厌氧发酵袋(202A、202B和 202N)内物料温度,使之恒定在设定35〜50°C恒定范围内,粪污液体依次流经N个软体厌氧 发酵袋(202A、2〇2B和202N),第N个软体厌氧发酵袋202N内发酵液因高度差沿管道自然流入 出液池203中,制得沼液肥401;
[0084] (5)检测控制系统106根据设定的厌氧发酵时间,定时启动污泥栗204以控制出液 池203的液位,确保粪污液体在软体厌氧发酵袋(202A、202B和202N)内的停留时间达到15天 以上,当发酵的时间达到15天后,用污泥泵204将出液池203中沼液泵入贮液池205中,使出 液池203中液体液位降低,当检测控制系统106检测出液池203的液位到达下限液位后关闭 污泥栗204;
[0085] ⑹检测控制系统106检测、控制高温保温水箱503中水温,使之恒定在60〜80°C范 围内:①当高温保温水箱503中温度低于60°C时,打开电磁阀506a,启动循环栗505a,开启常 压热水锅炉5〇1,加热高温保温水箱503的热水,当太阳能加热系统502集热水箱的热水温度 大于60°C时,启动太阳能加热系统502出水管道上的电磁阀506c和循环栗505b,加热高温保 温水箱503热水;②当高温保温水箱503中温度达到80°C时,关闭常压热水锅炉501;
[0086] (7)分别打开软体厌氧发酵袋(202A、202B和202N)沼气排气管道上的电磁阀 (5〇6k、5061和5〇6m),产生的沼气经输气管道507输送至沼气预处理装置508处理后,作为常 压热水锅炉501燃烧燃料,当冬季气温低时,蒸汽发生器501还燃烧包括电、柴油,以及生物 质等作为补充燃料;
[0087] 三、种植:
[0088] (1)根据作物生长需求,在沼液肥401中添加适量的氮磷钾化肥402,制得液体有机 无机复混肥404;将微生物菌剂408按一定比例添加到沼液肥401中,制得液体微生物肥料 405;
[0089] (2)根据养猪场存栏数量和饲料粮食作物的纳污能力配套种植土地107,在配套种 植土地107上种植牧草、玉米等饲料粮食作物,在种植前及种植过程中,根据种植牧草、玉米 等饲料粮食作物不同生长时期对养分需求,分别施用适量固体有机肥料403、液体有机无机 复混肥404和液体微生物肥料4〇5,收获的饲料原料输送至饲料工厂103,经加工制得植物源 性饲料406,再添加适当的粮食、微量元素等配方,生产全价营养饲料,用于饲养猪只。

Claims (9)

1.一种畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,包括源头分离节水型栏舍、污 染治理工厂、饲料工厂以及配套种植土地;所述的污染治理工厂和饲料工厂是由专业的团 队对畜禽粪便进行专业化处置,把畜禽粪污在源头利用配套的污染治理车间将污染转化并 生产为改良土壤所需的肥料是为污染治理工厂,把畜禽粪污在源头,利用配套的种植土地 和饲料生产车间,将污染转化并植物源性饲料,是为饲料工厂;所述的污染治理工厂由固体 高温好氧发酵系统、液体中温厌氧发酵系统、加热及热量平衡系统和检测控制系统组成;所 述源头分离节水型栏舍用于将雨污、饮污进行分离,雨水、饮用余水排往室外的沟渠而不是 混入粪尿中,采用节水冲栏及机械刮粪或人工干清粪,或水泡粪清粪工艺,在栏舍源头上使 雨水、饮用余水不混入粪尿中,使粪尿最大程度的减量化,畜禽出栏或转栏时采用高压水枪 或采用高压空气进行冲栏,机械刮粪或人工干清粪清理出来的粪便输往固体高温好氧发酵 系统进行高温好氧发酵,生产固体有机肥料,粪尿液体和冲栏水输送往调节池,水泡粪清粪 产生的粪污液体输送往调节池,调节池经输送栗连接液体中温厌氧发酵系统的进料口,液 体中温厌氧发酵系统产生的沼气通过沼气预处理装置及连接管道连接到加热及热量平衡 系统,加热及热量平衡系统通过管道连接液体中温厌氧发酵系统的加热盘管;检测控制系 统的各传感器设置在上述各系统内,对各关键参数进行设置、检测和控制。
2. 根据权利要求1所述的畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,所述液体中 温厌氧发酵系统包括调节池、N个液体中温厌氧发酵反应器(N多1)、出液池、污泥栗、贮液 池,以及连接管道,调节池的出液口经管道依次连接到串联的液体中温厌氧发酵反应器。
3. 根据权利要求2所述的畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,所述液体中 温厌氧发酵反应器由软体厌氧发酵袋替代,调节池的出液口经管道连接第一个软体厌氧发 酵袋的进料口,其软体厌氧发酵袋的排料口经管道连接第二个软体厌氧发酵袋的进料口, 以此类推,直至连接到第N个软体厌氧发酵袋的进料口,其排料口经管道连接出液池,出液 池再经污泥泵连接贮液池。
4. 根据权利要求2所述的畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,所述液体中 温厌氧发酵反应器是在矩形的反应池池底建设沿长度方向的斜面,其倾斜度的范围为〇-3 〜1 %,斜面的四周建有排水沟,排水沟通过管道连接地势更低处的集水井,反应池底收集 的水份经水沟汇集到集水井排出,矩形池底的四周及池底斜面设置有保温层,保温层由保 温材料组成,在池底部保温层表面设置热辐射板,在热辐射板上均匀固定加热盘管,在加热 盘管上覆盖软体厌氧发酵袋,软体厌氧发酵袋沿长度方向位置高的一侧设置有进料口,低 的一侧设置有排料口,为防止沼气袋内液面结壳,在矩形反应器长度方向的中部设置有偏 振器,软体沼气袋的顶部设置有沼气管道,管道上设置有压力传感器,软体厌氧发酵袋上方 还覆盖有保温层和防水盖。
5. 根据权利要求2所述的畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,彼此串联的 液体中温厌氧发酵反应器,后面的液体中温厌氧发酵反应器进料口的池底低于前面液体中 温厌氧发酵反应器出料口的高度〇.2米以上,每个液体中温厌氧发酵反应器,其进料口侧的 池底都高于出料口的池底,其倾斜度的范围为〇.3〜1%。
6. 根据权利要求1所述的畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,所述加热及 热量平衡系统包括常压热水锅炉、高温保温水箱(E多丨)、?个低温保温水箱(F>D、循环 水栗、电磁阀以及连接管道,对于太阳能资源充裕的地区,加热及热量平衡系统还包括太阳 B匕巧热糸统;咼温保温水箱是常压热水锅炉和太阳能加热系统的水源,高温保温水箱的出 f管连接水泵,分别向常压热水锅炉和太阳能加热系统输送热水,高温保温水箱的外面包 裹有保温层,保温层由保温隔热材料组成;被常压热水锅炉、太阳能加热系统加热的水,通 过各自的管道,送回到高温保温水箱实现储能;高温保温水箱的另一个出水管连接水泵,分 别向液体中温厌氧发酵反应器的加热盘管输送热水,各反应器的回水经各自的回水管道送 回到高温保温水箱;低温保温水箱摆放在高温保温水箱的上方,低温保温水箱作为高温保 温水箱的$源,在检测控制系统的控制下自动地对高温保温水箱进行补水,低温保温水箱 的外面包裹有保温层,保温层由保温隔热材料组成。
7.根据权利要求1所述的畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,配套种植土 地用作饲料工厂,种植经济作物、饲料作物和粮食作物中的一种或多种,词料原料收获后经 饲料工厂加工制成的饲料。
8.根据权利要求7所述的畜禽养殖场粪污液体生态治理系统,其特征在于,饲料作物包 括皇竹草、象草、苜蓿草、籽粒苋、黑麦草、狼尾草、玉米、大豆中的一种或多种。
9. 一种畜禽养殖场粪污液体的生态治理方法,其特征在于,包括如下步骤: 一、 栏舍源头分离、节水:将雨污、饮污进行分离,雨水、饮用余水排往舍外的沟渠,采用 节水冲栏,机械刮粪或人工干清粪,或水泡粪清粪工艺,在栏舍源头上使雨水、饮用余水不 混入粪尿中,使粪尿最大程度的减量化,清洗栏舍采用高压水枪甚至采用高压空气,机械刮 粪或人工干清粪清理出来的粪便输往固体高温好氧发酵系统进行高温好氧发酵,生产固体 有机肥料,粪尿和冲栏水输送往调节池,而水泡粪产生的粪污液体输送往调节池; 二、 粪污液体中温厌氧发酵: (1)自来水自动对低温保温水箱补水,低温保温水箱利用高度差在检测控制系统的控 制下,自动向高温保温水箱补水,启动常压热水锅炉以及太阳能加热系统的循环泵,循环泵 将高温保温水箱的水输往常压热水锅炉和太阳能加热系统进行加热后,输往高温保温水箱 进行储能; ⑵将粪尿液体与冲栏水混合液输送至调节池内,使调节池内液体液位不断升高,当高 于调节池排液口时,粪污液体因高度差沿连接管道自然流入第一个软体厌氧发酵袋内,检 测控制系统控制打开第一个液体中温厌氧发酵反应器加热盘管前端的电磁阀,开启循环水 泵,热水进入加热盘管内循环,使软体厌氧发酵袋内物料温度迅速升至设定温度,物料开始 进行中温厌氧发酵反应; (3)当第一个软体厌氧发酵袋内液体液位逐渐升高,高于排液口时,液体因高度差沿连 接管道自然流入第二个软体厌氧发酵袋内,检测控制系统控制打开第二个液体中温厌氧发 酵反应器加热盘管前端的电磁阀,热水进入加热盘管内循环,使软体厌氧发酵袋内物料温 度迅速升至设定温度,物料持续进行中温厌氧发酵反应; ⑷当第二个软体厌氧发酵袋内液体液位逐渐升高,高于排液口时,粪污液体因高度差 沿连接管道自然流出,以此类推,粪污液体通过第N个软体厌氧发酵袋直至流入出液池内, 检测控制系统控制打开第N个液体中温厌氧发酵反应器加热盘管前端的电磁阀,热水进入 加热盘管内循环,使第N个软体厌氧发酵袋内物料温度迅速升至设定温度,物料持续进行中 温厌氧发酵反应; (5)分别定时启动N个液体中温厌氧发酵反应器中的偏振器,防止软体厌氧发酵袋内液 体“结壳”,减慢液体沉积物沉淀速度; (6) 检测控制系统分别控制各液体中温厌氧发酵反应器加热盘管前的电磁阀的开启和 关闭,分别控制各软体厌氧发酵袋内物料温度,使之恒定在设定温度范围内,粪污液体依次 流经N个软体厌氧发酵袋,第N个软体厌氧发酵袋内发酵液因高度差沿管道自然流入出液池 中,制得沼液肥; (7) 检测控制系统根据设定的厌氧发酵时间T,定时启动污泥泵以控制出液池的液位, 确保粪污液体在厌氧中温发酵反应器内的停留时间达到T,当厌氧发酵的时间达到T后,用 污泥泵将出液池中沼液泵入贮液池中,使出液池中液体液位降低,当检测控制系统检测出 液池的液位到达下限液位后关闭污泥泵; (8) 检测控制系统检测、控制高温保温水箱中水温,使之恒定在H1〜H2内:①当高温保 温水箱中温度低于H1时,启动循环杲和常压热水锅炉,加热高温保温水箱的热水,当太阳能 加热系统集热水箱的热水温度大于H1时,启动太阳能加热系统的循环泵,加热高温保温水 箱热水;②当高温保温水箱中温度达到H2时,关闭常压热水锅炉; (9) N个软体厌氧发酵袋产生的沼气经输送管道输送至沼气预处理装置处理后,作为燃 烧燃料提供给常压热水锅炉,当冬季气温低时,常压热水锅炉和蒸汽发生器使用补充燃料; 三、种植: (1) 根据作物生长需求,在沼液中添加适量的氮磷钾化肥,制得液体有机无机复混肥; 将微生物菌剂按一定比例添加到沼液中,制得液体微生物肥料; (2) 根据畜禽养殖场饲养畜禽数量和种植作物的纳污能力配套种植土地,种植果树、苗 木以及饲料作物和粮食作物,在种植前及种植过程中,根据作物生长需求施用适量固体有 机肥料、液体有机无机复混肥和液体微生物肥料,收获经济作物、饲料作物和粮食作物,收 获的饲料原料输送至饲料工厂,经加工制得植物源性饲料,再添加适当的粮食、微量元素等 配方,生产全价营养饲料,用于饲养畜禽。
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