CN111943472A - 组合式节能自动循环生态系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合式节能自动循环生态系统及方法，包括化粪池，所述化粪池连接农村生活污水收集系统、厕所粪污收集系统和禽畜粪污收集系统，所述化粪池通过管道连接紫外线微曝气杀菌池和高温发酵池，所述高温发酵池连接有风干配料间，所述紫外线微曝气杀菌池通过管道连接组合式调节池，所述组合式调节池通过管道连接植物种植区。该循环系统可将农村生活污水、厕所粪污和畜禽粪污卫生化收纳、无害化处理和资源化利用，并进行紫外线灭活、高温发酵等系列无害化处理工艺，将固液分离物配伍成液态肥和固态肥，起到了土壤改良作用，不但提高了植物健康生长的活力和产量，而且提高植物品质，实现有机农业可持续发展。

Description

组合式节能自动循环生态系统及方法

技术领域

本发明属于复合生态农业循环种养殖技术领域，尤其涉及一种组合式节能自动循环生态系统及方法。

背景技术

农村生活污水处理来源于农村环境综合整治，为了杜绝农村生活污水横流造成农村人居环境和农业面源污染，农村生活污水处理后尾水直接排放和资源化利用两个层面，起初各地没有农村生活污水处理排放标准，没有农村生活污水处理成熟模式可寻，大都参考城镇污水处理排放标准选择农村生活污水处理工艺，各种各样的污水处理工艺一起上，因此导致农村生活污水过度处理，增加农村生活污水处理成本和设施运维成本，并且浪费了水资源同时也会造成农村生活污水集中污染。

且农村生活污水处理设施不允许畜禽粪污进入系统，因为农村生活污水处理合计标准是按照尾水排放收纳决定排放标准的。但是畜禽粪污和厕所粪污处理一直困扰农村环境整治，由于新生代农民缺乏粪污制肥技术导致畜禽粪污对农村人居环境造成污水横流臭气熏天，畜禽粪污处理一直困扰着农村养殖户，按环保要求畜禽粪污必须固液分离，液体要达标排放，固体粪污不能集中依然到处堆放没有得到肥料化利用，制约农村种养结合的发展思路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的问题，提供了一种将生活污水、厕所粪污和禽畜粪污卫生化处理、无害化处理和资源化利用的组合式节能自动循环生态系统及方法。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种组合式节能自动循环生态系统，包括化粪池，所述化粪池连接农村生活污水收集系统、厕所粪污收集系统和禽畜粪污收集系统，所述化粪池通过管道连接有紫外线微曝气杀菌池和高温发酵池，所述高温发酵池连接有风干配料间，所述紫外线微曝气杀菌池通过管道连接组合式调节池，所述组合式调节池通过管道连接于植物种植区土壤底部管网，为植物生长供给液态肥料和菌肥。

进一步的，所述组合式调节池设有有益菌肥补给装置、阶段性水溶肥补给装置。

进一步的，所述有益菌肥补给装置和所述阶段性水溶肥补给装置连接有定量给料装置。

进一步的，所述组合式调节池还设有水位调控装置。

进一步的，所述高温发酵池设有厌氧混合气回收装置。

进一步的，所述风干配料间还连接有贮存间，所述贮存间连接所述植物种植区。

进一步的，所述植物种植区的底部设有防渗漏层。

进一步的，所述防渗漏层包括合成树脂层和生物质焦油复合物层。

第二方面，本发明还提供了一种如第一方面所述的一种组合式节能自动循环生态系统种植的方法，包括如下步骤：

S1、将农村生活污水、厕所粪污和禽畜粪污收集后排放至化粪池中；

S2、化粪池通过沉淀进行固液分离，液态肥流入紫外线微曝气杀菌池中，固态肥进入高温发酵池内；

S3、液态肥在紫外线微曝气杀菌池中进行杀菌后，进入组合式调节池，并定量投入液态肥中缺少但土壤所需的水溶性肥料、有益菌肥料，进入植物种植区；

S4、固态肥在高温发酵池中发酵后，进入风干配料间，并按比例加入膨化后的白云石粉和橄榄石粉，再进入贮存间，需要施肥的时候再从贮存间中取出。

进一步的，所述固态肥在高温发酵池中发酵需加入高温腐熟剂。

本发明提供了一种组合式节能自动循环生态系统及方法，包括化粪池，所述化粪池连接农村生活污水收集系统、厕所粪污收集系统和禽畜粪污收集系统，所述化粪池通过管道连接紫外线微曝气杀菌池和高温发酵池，所述高温发酵池连接有风干配料间，所述紫外线微曝气杀菌池通过管道连接组合式调节池，所述组合式调节池通过管道连接植物种植区。该循环系统可将农村生活污水、厕所粪污和畜禽粪污卫生化收纳、无害化处理和资源化利用，并进行紫外线灭活、高温发酵等系统无害化处理工艺，将固液分离物配伍成液态肥和固态肥，起到了土壤改良作用，不但提高了植物健康生长的活力和产量，而且提高植物品质，实现有机农业可持续发展。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明的组合式节能自动循环生态系统的结构示意图；

图2为本发明的组合式调节池的结构示意图。

图中：1-农村生活污水收集系统、2-厕所粪污收集系统、3-禽畜粪污收集系统、4-化粪池、5-紫外线微曝气杀菌池、6-组合式调节池、61-有益菌肥补给装置、 62-阶段性水溶肥补给装置、63-定量给料装置、64-水位调控装置、7-高温发酵池、 71-厌氧混合气回收装置、8-风干配料间、9-贮存间、10-植物种植区。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例1

请参阅图1以及图2，本申请实施例提供了一种组合式节能自动循环生态系统，包括化粪池4，化粪池4连接农村生活污水收集系统1、厕所粪污收集系统 2和禽畜粪污收集系统3，化粪池4通过管道连接紫外线微曝气杀菌池5和高温发酵池7，高温发酵池7连接有风干配料间8，紫外线微曝气杀菌池5通过管道连接组合式调节池6，组合式调节池6通过管道连接植物种植区10。该系统将过去单一的农村生活污水收集系统1、厕所粪污收集系统2和禽畜粪污收集系统 3有机结合肥料化利用，解决了农村三大污染源，大大减少了农村治污投入和设施运维成本，现有技术中采用了三套处理系统，而在本系统中只采用了一套系统，相当于将三系统合一化，大大的减少了设施的维修与投入成本，例如每个月产生污水340吨，一年就会产生4080吨污水，但是用了本系统，每年就会节省污水处理费2.5万元，节省了厕所粪污和禽畜粪污处理设施的投入和运维成本；本系统还通过合理工艺技术将农村三大污染物做成农家肥和有机肥料，推动化肥减量化利用，为农田改良提供有机肥料使中国农业向有机农业转变，可有效提高土壤肥力，推动土壤改良向有机农业转变。

在本实施例中，紫外线微曝气杀菌池5可对大肠杆菌、蛔虫卵等有害菌进行灭活，在该紫外线微曝气杀菌池5中曝气，使液态肥上下翻滚，可对整个紫外线微曝气杀菌池5进行均匀的灭菌。

具体的，组合式调节池6设有有益菌肥补给装置61、阶段性水溶肥补给装置62。在本实施例中，有益菌肥补给装置61可补给活性有益菌，活性益生菌在土壤中不但具有为植物根系源源不断输送养分的作用，还能促使板结土壤团粒化，增强土壤透气度和保肥保墒能力，提高土壤肥力，且该有益菌肥补给装置 61不可被阳光直晒，需要透气，因为有益菌肥补给装置61中的菌种不可被太阳直晒，需要淹没入液态肥中；先检测该液态肥中缺少哪些植物生长或土壤中必需的的养分，从阶段性水溶肥补给装置62中给出可促进植物生长的水溶性肥料。

具体的，有益菌肥补给装置61和阶段性水溶肥补给装置62连接有定量给料装置63。在本实施例中，定量给料装置63控制有益菌肥补给装置61与阶段性水溶肥补给装置62一次的给料量不会过多。

具体的，组合式调节池6还设有水位调控装置64。在本实施例中，水位调控装置64调控的是植物种植区10里的水位，使得液态肥不会没过植物，从而淹死植物，但也会供给该植物所需的水分，也不会使液体肥回流入该组合式调节池6中。

具体的，高温发酵池7设有厌氧混合气回收装置71，在本实施例中，厌氧混合气回收装置71回收高温发酵池7中产生的甲烷气体，甲烷气体若直接释放，对环境会造成污染，该厌氧混合气回收装置71可将甲烷气体收集起来，并到固定的热源地方燃烧，且在高温发酵池7中发酵的过程中，不会过多的产生甲烷气体，可直接收集。

具体的，风干配料间8还连接有贮存间9，贮存间9连接植物种植区10。在本实施例中，固态肥在风干配料间8风干后，则会将风干后的固态肥放入贮存间9中，因为固态肥的使用并不是时时刻刻都在使用，而是在需要的时候才从贮存间9中放入植物种植区10中。

具体的，植物种植区10的底部设有防渗漏层。

更具体的，所述防渗漏层包括合成树脂层和生物质焦油复合物层。在本实施例中，主要是将合成树脂层铺在植物种植区10的底部与四周，从而防止植物种植区渗透，当合成树脂层达不到植物种植区10的宽度或高度时，则采用生物质焦油层将多块合成树脂粘合在一起，并铺设与植物种植区10的底部与四周，防止植物种植区10渗透，且生物质焦油层为可降解材料；植物种植区10的防渗透层可确保液态肥不渗透不外扩散，时时保持植物生长所需要的养料和水分，且采用防渗透工艺技术改良盐碱地土壤，有效防止盐水反渗透，也有效预防止海水倒灌污染被修复后的田园土壤。

本申请实施例还提供了一种组合式节能自动循环生态系统的方法，包括以下步骤：

S1、将农村生活污水、厕所粪污和禽畜粪污收集后排放至化粪池中；

S2、化粪池通过沉淀进行固液分离，液态肥流入紫外线微曝气杀菌池中，固态肥进入高温发酵池内；

S3、液态肥在紫外线微曝气杀菌池中进行杀菌后，进入组合式调节池，并定量投入液态肥中缺少但土壤所需的肥料、有益菌，进入植物种植区；

S4、固态肥在高温发酵池中发酵后，进入风干配料间，并按比例加入膨化后的白云石粉和橄榄石粉，再进入贮存间，需要施肥的时候再从贮存间中取出。

具体的，所述固态肥在高温发酵池中发酵需加入高温腐熟剂。

在本实施例中，经过化粪池沉淀后实现固液分离，固态肥沉积在化粪池的底部，液态肥于化粪池的上层，液态肥通过管道流入紫外线微曝气杀菌池对大肠杆菌、蛔虫卵等有害菌进行灭活后进入组合式调节池，组合式调节池配有水位调节装置、阶段性水溶肥补给装置、有益菌肥补给装置等，有效控制植物种植区用水补给，并将土壤微生物枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和菌根真菌等有益菌、以及含硒含氨基酸水溶肥和水溶性土壤调节剂通过管道输送至植物种植区的土壤中，植物种植区中的管道铺设于土壤之中，因为有益菌补给装置中补给的有益菌不可直晒太阳，液态肥十分节省农田灌溉水源，其中含硒含氨基酸水溶性肥料对人体健康有益；组合式调节池使功能性液态肥通过植物种植区土壤之下铺设的管道渗透到植物种植区的土壤中，从植物生长土壤的底部由下至上增加土壤有益菌和土壤肥力，有益菌在为土壤输送养分的同时促进土壤团粒结构的形成，增加土壤蓄氧、蓄水、保肥、保墒能力，促进植物增产增收提高植物绿色品质。

将化粪池底部的固态肥沉积到一定程度后分离出来，按比例将粪污渣、生物质废弃物、餐厨餐余垃圾和高温腐熟剂混合切碎搅拌，物料水分控制住55-65％之间，搅拌均匀后转入高温发酵池，物料在高温发酵池高温发酵十天对所发酵物料进行高温腐熟和有害菌灭活，该高温发酵池中配备有厌氧混合气回收装置，将发酵过程中产生的各种气体收集起来。十天后将物料转入风干配料房，按配比参入膨化后的白云石粉和橄榄石粉，意在补充土壤中矿物质和微量元素，在本实施例中，也可直接在高温发酵池中发酵的时候将膨化后的白云石粉和橄榄石粉加入，例如含水量85％的1000kg的粪污渣、含水量40％的1000kg的生物质废弃物或者餐厨餐余垃圾，需要按配比加入50kg的膨化白云石粉、50kg的膨化橄榄石粉以及2kg的高温发酵剂；受过热膨胀的白云石粉和橄榄石粉补充到土壤中，缓解土壤板结增加土壤沙粒化，补充土壤矿物质含量和多种植物生长的微量元素。物料进行风干后再放入贮存间，因为在植物的生长过程中，并不是时刻都需要固态肥，在植物需要固态肥的时候，再将固态肥从贮存间取出，并施入植物种植区，为植物的生长提供养分。配制好的有机肥施入田园增加了田园土壤有机质，大、中、微量元素和矿物质，起到了土壤改良作用，不但提高了植物健康生长的活力和产量，而且提高植物品质，实现有机农业可持续发展。

在本实施例中，本系统采用了“液态肥+固态肥”模式，每亩植物种植区施用禽畜粪渣、生物质废弃物等经过充分腐熟的有机肥4-5方，而每亩植物种植区的液态肥需要30-40方，阶段性水溶肥需要3-5kg，有益菌肥需要0.5-0.8kg，每隔3-5天施入液态肥20-30方一次，植物出土后每隔20天需要补充一次阶段性水溶肥和有益菌肥，每亩植物种植区需要液态肥30-40方，阶段性水溶肥为 2-3.5kg，有益菌肥为0.6-0.9kg。

在本实施例中，本系统有效的解决了上述污染源并且将农村生活污水、禽畜粪污、厕所粪污集中收纳使其液态污染物经厌氧和科学搭配变成液态肥和固态肥，固态肥与本系统田园秸秆等生物质废弃物通过粉碎二次发酵，在经科学配伍变成固态有机肥料，本系统真正将农村生活污水、禽畜粪污、厕所粪污和田园废弃物变废为宝，形成了闭环循环经济产业园。固态肥中的粪肥取之于农民，用之于农民，将国家给的有机肥补贴用于系统运维，土壤应用有机肥改良，国家补贴土壤改良费发给农民，激励农民养成生活垃圾与餐厨餐余垃圾分别投放习惯，激励农民积极参与农村人居环境治理，且有机肥与化肥虽然都可给植物养分，但是化肥对人体的伤害比较大，有机肥并不伤害人体；液态肥中的农村生活污水包含厨房污水和洗涤污水，厨房污水与洗涤污水中会含有一些洗涤剂，但从毒理学和土壤学角度来讲，洗涤剂溶解在大量的生活污水中，并不会对土壤产生危害。

植物体中存在着近60种不同元素，然而其中大部分元素并不是植物生长发育所必需，植物生长发育必需的元素只有16种，这就是碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜、钼、硼和氯，大家将这16种元素称为必要元素。它们之所以被称为必要元素，是因为缺少了其中任何一种，植物的生长发育就不会正常，而且每一种元素不能互相取代，也不能由化学性质非常相近的元素代替。植物所必需的16种元素中，碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、镁等9种元素，植物吸收量多，称为大量元素；铁、锰、锌、铜、钼、硼和氯等 7种元素，植物吸收量少，称为微量元素。16种必要元素中的碳、氢、氧来自大气和水，其余元素均靠植物根系从土壤中吸收。每种元素的化合物形态很多，但根系只能吸收其自身可以利用的化合物形态，例如，对于氮元素来说，大多数植物只能吸收铵态氮(NH4—N)和硝态氮(NO3—N)，又如磷元素，植物主要利用的形态是正磷酸盐(H3PO4)。下表为几种禽畜粪污的养分含量表。由下表可知，植物生长的过程中可通过固态肥或液态肥获得大量有用的元素。

几种畜禽粪污的养分含量(％)

综上所述，本发明提供了一种组合式节能自动循环生态系统及方法，包括化粪池，所述化粪池连接农村生活污水收集系统、厕所粪污收集系统和禽畜粪污收集系统，所述化粪池通过管道连接紫外线微曝气杀菌池和高温发酵池，所述高温发酵池连接有风干配料间，所述紫外线微曝气杀菌池通过管道连接组合式调节池，所述组合式调节池通过管道连接植物种植区。该循环系统可将农村生活污水、厕所粪污和畜禽粪污卫生化收纳、无害化处理和资源化利用，并进行紫外线灭活、高温发酵等系列无害化处理工艺，将固液分离物配伍成液态肥和固态肥，起到了土壤改良作用，不但提高了植物健康生长的活力和产量，而且提高植物品质，实现有机农业可持续发展。该系统中只采用了一套系统，相当于将三系统合一化，大大的减少了设施的维修与投入成本，且科学利用农村生活污水、厕所粪污、畜禽粪污、餐厨餐余垃圾和田园生物质废弃物资源，有效解决农村畜禽粪污解决难问题，提高农村人居环境质量，有效预防农业面源污染，协同农村土壤污染防治和土壤改良；且该系统将三污转换的液态肥从植物生长土壤的底部由下至上增加土壤有益菌和土壤肥力，有益菌在为土壤输送养分的同时促进土壤团粒结构的形成，增加土壤蓄氧、蓄水、保肥、保墒能力，固态肥增加了田园土壤有机质，大、中、微量元素和矿物质，起到了土壤改良作用，不但提高了植物健康生长的活力和产量，而且提高植物品质，实现有机农业可持续发展；本系统中组合式调节池中补给的含硒含氨基酸水溶肥对人体十分有益，且与化肥相比，三污转换的固态肥和液态肥并不会对人体有害；且使用三污转换的固态肥和液态肥，还可节省水资源与化肥。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，包括化粪池，所述化粪池连接农村生活污水收集系统、厕所粪污收集系统和禽畜粪污收集系统，所述化粪池通过管道连接有紫外线微曝气杀菌池和高温发酵池，所述高温发酵池连接有风干配料间，所述紫外线微曝气杀菌池通过管道连接组合式调节池，所述组合式调节池通过管道连接于植物种植区。

2.如权利要求1所述的组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，所述组合式调节池设有有益菌肥补给装置、阶段性水溶肥补给装置。

3.如权利要求2所述的组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，所述有益菌肥补给装置和所述阶段性水溶肥补给装置连接有定量给料装置。

4.如权利要求3所述的组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，所述组合式调节池还设有水位调控装置。

5.如权利要求4所述的组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，所述高温发酵池设有厌氧混合气回收装置。

6.如权利要求5所述的组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，所述风干配料间还连接有贮存间，所述贮存间连接所述植物种植区。

7.如权利要求6所述的组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，所述植物种植区的底部设有防渗漏层。

8.如权利要求7所述的组合式节能自动循环生态系统，其特征在于，所述防渗漏层包括合成树脂层和生物质焦油复合物层。

9.一种采用如权利要求1至权利要求8任一项所述的组合式节能自动循环生态系统种植的方法，包括以下步骤：

S1、将农村生活污水、厕所粪污和禽畜粪污收集后排放至化粪池中；

S2、化粪池通过沉淀进行固液分离，液态肥流入紫外线微曝气杀菌池中，固态肥进入高温发酵池内；

S3、液态肥在紫外线微曝气杀菌池中进行杀菌后，进入组合式调节池，并定量投入液态肥中缺少但土壤所需的肥料、有益菌，进入植物种植区；

S4、固态肥在高温发酵池中发酵后，进入风干配料间，并按比例加入膨化后的白云石粉和橄榄石粉，再进入贮存间，需要施肥的时候再从贮存间中取出。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述固态肥在高温发酵池中发酵需加入高温腐熟剂。

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