CN113603248B - 一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置及沼液浓缩分离工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置及沼液浓缩分离工艺，包括罐体，所述罐体的上端固定嵌有电机，所述电机的下端连接有限速器，所述限速器下端固定连接有传动轴，所述传动轴通过电机驱动旋转，所述传动轴下端套有轴承，所述传动轴的轴壁固定连接有一对上支撑臂和下支撑臂，一对上支撑臂和下支撑臂远离所述传动轴的一端均固定连接有过滤筒，所述过滤筒下端均通过连接轴铰接有筛网，所述过滤筒下方设有固定板。该装置能够利用玉米秸秆滤料过滤沼液，使得沼液中的悬浮物的得到有效去除，且过滤后滤料堆肥、过滤后沼液经过处理后循环利用，降低沼液处理成本，有良好的的经济效益。

Description

一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置及沼液浓缩分离工艺

技术领域

本发明涉及农业有机废弃物资源化循环利用领域，具体来说，涉及一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置及沼液浓缩分离工艺。

背景技术

沼液含有丰富的氮、磷和钾等大量营养成分，且多为速效养分。此外，还含有丰富的氨基酸、B族维生素、各种水解酶、某些植物激素、对病虫害有抑制作用的物质或因子以及大量的钙、铜、铁、锌和锰等微量营养元素。因此，沼液具备作为优质有机肥的有利因素。

现有的沼液作为肥料的施用手段主要有滴灌直接施用和膜浓缩再稀释施用两种。上述两种施用方法都存在一个共同的技术障碍，即滴灌管道微孔与膜孔的堵塞问题，如何有效的去除沼液中的悬浮物成为这两种处理手段运行效果的关键。现有的过滤手段仍以一些常见的过滤材料为主，但常规滤料在达到饱和状态后需要通过反冲洗进行再生，这一过程不仅浪费水资源，且反冲洗的出水也是高浓度污水，同样需要进行处理，增加了运行成本；沼液浓缩分离集成装置也常采用多级筛分进行初级过滤，去除沼液中的悬浮物，但多级筛分增加了设备费用且筛板清理困难。因此，急需找到一种替代滤料及工艺方法降低运行成本。

玉米秸秆是一种廉价易得的常见农业废弃物，同时多地仍存在秸秆田间焚烧的现象，不能使其高效循环利用。秸秆还田是当今世界上广泛重视的一项培肥地力的增产措施，在杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产的作用。但是单一的秸秆还田腐熟时间长，肥效差且容易导致病虫害增加。所以在秸秆还田前还需要加以堆肥处理以加快秸秆腐熟，避免虫卵孵化。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置及沼液浓缩分离工艺，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置。

该利用玉米秸秆过滤沼液的装置包括罐体，所述罐体的上端固定嵌有电机，所述电机的下端连接有限速器，所述限速器下端固定连接有传动轴，所述传动轴通过电机驱动旋转，所述传动轴下端套有轴承，所述传动轴的轴壁固定连接有一对上支撑臂和下支撑臂，一对上支撑臂和下支撑臂远离所述传动轴的一端均固定连接有过滤筒，所述过滤筒下端均通过连接轴铰接有筛网，所述过滤筒下端设有固定板，且所述固定板与所述罐体内壁固定连接，所述轴承固定在所述固定板上，所述固定板一侧开设有圆孔，且所述圆孔下端固定连接有出液斗，所述出液斗下端固定连接有出液管，所述出液管固定连接有出液口，所述固定板另一侧开设有弧形排料口，且所述弧形排料口下端固定连接有卸料滑道，所述卸料滑道固定连接有卸料口，所述固定板上固定有弧形滑轨，所述筛网下端均安装有与所述弧形滑轨相匹配的定滑轮，所述罐体上端设有沼液添加装置和玉米秸秆添加装置。

进一步的，所述固定板上固定连接设有两对定位器，且两对定位器分别设置在对应的所述过滤筒下端的两侧。

进一步的，所述沼液添加装置包括入液管、入液口和入液斗，所述罐体一侧固定嵌设有入液管，所述入液管下端固定有与所述过滤筒相匹配的入液斗，所述入液管远离所述入液斗一端设有入液口。

进一步的，所述玉米秸秆添加装置包括入料管、入料斗和入料口，所述罐体上端远离所述入液管的一侧固定嵌设有入料管，所述入料管下端固定有与所述过滤筒相匹配的入料斗，所述入料管上端固定有入料口。

进一步的，所述筛网远离所述连接轴的一端固定有配重块。

进一步的，所述入液管安装有第一流量计，所述出液管安装有第二流量计。

进一步的，所述过滤筒一侧外壁均固定有壳体，所述壳体一侧内壁固定有电动机，所述电动机的转轴外壁固定套设有偏心轮。

进一步的，所述电机为步进电机且所述电机电性连接有驱动器，所述驱动器和所述电动机均与PLC控制器电性连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种沼液浓缩分离工艺。

该沼液浓缩分离工艺，包括以下步骤：

步骤一、新鲜玉米秸秆滤料和沼液原液加入到上述的过滤沼液的装置中对沼液原液进行初步过滤后，回收饱和的玉米秸秆滤料作堆肥使用；

步骤二、初步过滤后的沼液进入固液分离单元进行进一步的固液分离，待沼液固体率小于5g/L后，进入重金属吸附单元，分离出的固体沼渣可作固体肥料使用；

步骤三、沼液经重金属吸附单元吸附后进入吸附剂回收单元，回收吸附后的重金属吸附剂可做光催化剂使用，吸附后的沼液即为浓缩沼液进入贮罐中贮存。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）、本发明装置通过电机限速器和转轴两端带有支撑臂和过滤筒，在电机带动下，方便实现入液斗和入料斗与过滤筒的分离及结合，而卸料利用重力原理，使得装卸滤料更加方便简单，通过将电机和电动机与PLC控制器相连，能够实现自动更换滤料，能够广泛应用沼液过滤环节。

（2）、本发明装置利用玉米秸秆滤料过滤沼液，使得沼液中的悬浮物的得到有效去除，且过滤后滤料堆肥、过滤后沼液经过处理后循环利用，降低沼液处理成本，有良好的的经济效益。

（3）、本发明工艺通过对过滤后沼液的固液分离及重金属吸附，使得沼液中固体颗粒及重金属得到有效去除，且吸附重金属后的吸附剂可作为光催化剂继续使用，分离出的固体沼渣可作为固体肥料使用，使得重金属资源回收利用，具有良好的经济效益和环保价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置的剖视图；

图2是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置的俯视图；

图3是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置中传动轴和过滤筒的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置中过滤筒下端的局部结构示意图；

图5是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置中过滤筒下端筛网打开的局部结构示意图；

图6是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置中筛网的仰视图；

图7是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置中固定板的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置中壳体的截面图；

图9是根据本发明实施例的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置中的电路框图；

图10是根据本发明实施例的一种沼液浓缩分离工艺的流程图。

附图标记：

1、罐体；2、电机；3、限速器；4、传动轴；5、入料口；6、入料管；7、入料斗；8、入液口；9、入液管；10、入液斗；11、过滤筒；12、定位器；13、上支撑臂；14、下支撑臂；15、轴承；16、圆孔；17、筛网；18、出液斗；19、出液管；20、出液口；21、卸料滑道；22、卸料口；23、固定板；24、第一流量计；25、第二流量计；26、连接轴；27、弧形滑轨；28、定滑轮；29、配重块；30、弧形排料口；31、壳体；32、电动机；33、偏心轮；34、驱动器；35、PLC控制器；110、过滤沼液的装置；120、固液分离单元；130、重金属吸附单元；140、吸附剂回收单元；150、贮罐。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置。

实施例：

请参阅图1-8该利用玉米秸秆过滤沼液的装置包括罐体1，所述罐体1的上端固定嵌有电机2，所述电机2的下端连接有限速器3，所述限速器3下端固定连接有传动轴4，所述传动轴4通过电机2驱动旋转，所述传动轴4下端套有轴承15，所述传动轴4的轴壁固定连接有一对上支撑臂13和下支撑臂14，一对上支撑臂13和下支撑臂14远离所述传动轴的一端均固定连接有过滤筒11，所述过滤筒11下端均通过连接轴26铰接有筛网17，所述过滤筒11下端设有固定板23，且所述固定板23与所述罐体1内壁固定连接，所述轴承15固定在所述固定板23上，所述固定板23一侧开设有圆孔16，且所述圆孔16下端固定连接有出液斗18，所述出液斗18下端固定连接有出液管19，所述出液管19固定连接有出液口20，所述固定板23另一侧开设有弧形排料口30，且所述弧形排料口30下端固定连接有卸料滑道21，所述卸料滑道21固定连接有卸料口22，所述固定板23上固定有弧形滑轨27，所述筛网17下端均安装有与所述弧形滑轨27相匹配的定滑轮28，所述罐体1上端设有沼液添加装置和玉米秸秆添加装置。

在进一步的实施例中，所述固定板23上固定连接设有两对定位器12，且两对定位器12分别设置在对应的所述过滤筒11下端的两侧，其中定位器12用于对过滤筒11进行精准定位。

在进一步的实施例中，所述沼液添加装置包括入液管9、入液口8和入液斗10，所述罐体1一侧固定嵌设有入液管9，所述入液管9下端固定有与所述过滤筒11相匹配的入液斗10，所述入液管9远离所述入液斗10一端设有入液口8。

在进一步的实施例中，所述玉米秸秆添加装置包括入料管6、入料斗7和入料口5，所述罐体1上端远离所述入液管9的一侧固定嵌设有入料管6，所述入料管6下端固定有与所述过滤筒11相匹配的入料斗7，所述入料管6上端固定有入料口5。

在进一步的实施例中，所述筛网17远离所述连接轴26的一端固定有配重块29，配重块29的作用在于将筛网17在重力的作用下能够顺利打开。

在进一步的实施例中，所述入液管9安装有第一流量计24，所述出液管19安装有第二流量计25。

在进一步的实施例中，所述过滤筒11一侧外壁均固定有壳体31，所述壳体31一侧内壁固定有电动机32，所述电动机32的转轴外壁固定套设有偏心轮33，其中，电动机32工作能够带动偏心轮33转动，从而能够产生振动，有利于过滤过程中的滤液和卸料过程中滤料的顺利排出。

在进一步的实施例中，所述电机2为步进电机且所述电机2电性连接有驱动器34，所述驱动器34和所述电动机32均与PLC控制器35电性连接，能够通过PLC控制器35控制电机2和电动机32的工作，从而能够实现自动更换滤料。

通过本发明的上述方案，能够方便实现入液斗10和入料斗7与过滤筒11的分离及结合，而卸料利用重力原理，使得装卸滤料更加方便简单，通过将电机2和电动机32与PLC控制器35相连，能够实现自动更换滤料，能够广泛应用沼液过滤环节，并且利用玉米秸秆滤料过滤沼液，使得沼液中的悬浮物的得到有效去除，且过滤后滤料堆肥、过滤后沼液经过处理后循环利用，降低沼液处理成本，有良好的的经济效益。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，过滤筒11分别位于入料斗7和入液斗10正下方，且筛网17在定滑轮和弧形滑轨的限位下处于闭合状态；

首先进行装料作业，新鲜的秸秆滤料从入料口5加入，顺入料管6进入入料斗7，均匀落入入料斗7正下方的过滤筒11，到达预定填料高度后，停止进料；随后启动电机2通过限速器3减速后，带动传动轴4逆时针旋转，传动轴4带动上支撑臂13和下支撑臂14逆时针转动，上支撑臂13和下支撑臂14带动过滤筒11逆时针旋转，定滑轮28在弧形滑轨27上滑动且支撑筛网17使其处于闭合状态，筛网17孔径小于秸秆滤料粒径；当过滤筒11从入料斗7正下方旋转180°到达入液斗10正下方时，电机2停止运作，在定位器12的作用下，过滤筒11分别精准停在入料斗7和入液斗10正下方，入液斗10正下方的过滤筒11进行过滤作业，入料斗7正下方的过滤筒11进行上述装料作业；

在进行过滤作业时，新鲜沼液从入液口8加入，顺入液管9进入入液斗10，新鲜沼液均匀进入入液斗10正下方的过滤筒11，沼液经秸秆过滤后滤液通过筛网17进入出液斗18，筛网17的主要作用是截留秸秆滤料，过滤后的沼液经出液管19后从出液口20流出，当第二流量计25表盘示数低于第一流量计24时，即认定滤料饱和；待滤料饱和后，停止新鲜沼液进入，之后对入液斗10正下方的过滤筒11进行卸料作业，入料斗7正下方的过滤筒11进行上述过滤作业；

在进行卸料作业时，启动电机2通过限速器3减速后，带动传动轴4逆时针旋转，传动轴4带动上支撑臂13和下支撑臂14转动，上支撑臂13和下支撑臂14带动过滤筒11逆时针旋转；当入液斗10正下方的过滤筒11经过弧形排料口30上方时，由于弧形滑轨27在此处不与定滑轮28接触支撑和配重块29的原因，筛网17打开，过滤筒11内饱和滤料由于重力原因以及电动机32工作产生的振动作用落入卸料滑道21，随后由卸料口22排出罐体1，当过滤筒11继续转动时，弧形滑轨27与定滑轮28再次接触，缓慢抬起筛网17，且弧形滑轨27的一端设置有45度的斜面，待过滤筒11转到入料斗7正下方时，筛网17完全闭合，电机2停止运作，完成卸料；此时，在定位器12的作用下，过滤筒11分别精准停在入料斗7和入液斗10正下方，之后入液斗10正下方的过滤筒11进行上述过滤作业，入料斗7正下方的过滤筒11进行上述装料作业，本装置除了能够实现上述的手动控制，也可以将电机2、电动机32与PLC控制器35连接实现自动控制，使得PLC控制器35能够控制电机2和电动机32的工作进而控制各个运动部件，从而实现自动更换滤料，其中，PLC控制器35如何控制电机2和电动机32的开启与关闭属于现有技术，在此不做过多描述。

采用此装置，用玉米秸秆颗粒作为滤料，对沼液进行过滤预处理，可以过滤悬浮性固体，加快后续处理进程，降低后续处理成本的作用，卸掉的饱和滤料经堆肥处理后，腐熟加快，肥效增加，过滤后的沼液经过后续处理循环利用。

请参阅图9，该沼液浓缩分离工艺，包括以下步骤：

S101、新鲜玉米秸秆滤料和沼液原液加入到上述的过滤沼液的装置110中对沼液原液进行初步过滤后，回收饱和的玉米秸秆滤料作堆肥使用；

S103、初步过滤后的沼液进入固液分离单元120进行进一步的固液分离，待沼液固体率小于5g/L后，进入重金属吸附单元130，分离出的固体沼渣可作固体肥料使用；

S105、沼液经重金属吸附单元130吸附后进入吸附剂回收单元140，回收吸附后的重金属吸附剂可做光催化剂使用，吸附后的沼液即为浓缩沼液进入贮罐150中贮存。

通过本发明的上述方案，能够对过滤后沼液的固液分离及重金属吸附，使得沼液中固体颗粒及重金属得到有效去除，且吸附重金属后的吸附剂可作为光催化剂继续使用，分离出的固体沼渣可作为固体肥料使用，使得重金属资源回收利用，具有良好的经济效益和环保价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，包括罐体（1），所述罐体（1）的上端固定嵌有电机（2），所述电机（2）的下端连接有限速器（3），所述限速器（3）下端固定连接有传动轴（4），所述传动轴（4）通过电机（2）驱动旋转，所述传动轴（4）下端套有轴承（15），所述传动轴（4）的轴壁固定连接有一对上支撑臂（13）和下支撑臂（14），一对上支撑臂（13）和下支撑臂（14）远离所述传动轴（4）的一端均固定连接有过滤筒（11），所述过滤筒（11）下端均通过连接轴（26）铰接有筛网（17），所述过滤筒（11）下端设有固定板（23），且所述固定板（23）与所述罐体（1）内壁固定连接，所述轴承（15）固定在所述固定板（23）上，所述固定板（23）一侧开设有圆孔（16），且所述圆孔（16）下端固定连接有出液斗（18），所述出液斗（18）下端固定连接有出液管（19），所述出液管（19）固定连接有出液口（20），所述固定板（23）另一侧开设有弧形排料口（30），且所述弧形排料口（30）下端固定连接有卸料滑道（21），所述卸料滑道（21）固定连接有卸料口（22），所述固定板（23）上固定有弧形滑轨（27），所述筛网（17）下端均安装有与所述弧形滑轨（27）相匹配的定滑轮（28），所述罐体（1）上端设有沼液添加装置和玉米秸秆添加装置。

2.根据权利要求1所述的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，所述固定板（23）上固定连接设有两对定位器（12），且两对定位器（12）分别设置在对应的所述过滤筒（11）下端的两侧，所述两对定位器（12）分别对应沼液添加装置和玉米秸秆添加装置，以便于在添加沼液和玉米秸秆时精准定位过滤筒（11）。

3.根据权利要求2所述的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，所述沼液添加装置包括入液管（9）、入液口（8）和入液斗（10），所述罐体（1）一侧固定嵌设有入液管（9），所述入液管（9）下端固定有与所述过滤筒（11）相匹配的入液斗（10），所述入液管（9）远离所述入液斗（10）一端设有入液口（8）。

4.根据权利要求3所述的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，所述玉米秸秆添加装置包括入料管（6）、入料斗（7）和入料口（5），所述罐体（1）上端远离所述入液管（9）的一侧固定嵌设有入料管（6），所述入料管（6）下端固定有与所述过滤筒（11）相匹配的入料斗（7），所述入料管（6）上端固定有入料口（5）。

5.根据权利要求4所述的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，所述筛网（17）远离所述连接轴（26）的一端固定有配重块（29）。

6.根据权利要求5所述的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，所述入液管（9）安装有第一流量计（24），所述出液管（19）安装有第二流量计（25）。

7.根据权利要求6所述的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，所述过滤筒（11）一侧外壁均固定有壳体（31），所述壳体（31）一侧内壁固定有电动机（32），所述电动机（32）的转轴外壁固定套设有偏心轮（33）。

8.根据权利要求7所述的一种利用玉米秸秆过滤沼液的装置，其特征在于，所述电机（2）为步进电机且所述电机（2）电性连接有驱动器（34），所述驱动器（34）和所述电动机（32）均与PLC控制器（35）电性连接。

9.一种沼液浓缩分离工艺，其特征在于，用权利要求8所述的利用玉米秸秆过滤沼液的装置进行沼液浓缩分离工艺，包括以下步骤：

步骤一、新鲜玉米秸秆滤料和沼液原液加入到上述的过滤沼液的装置（110）中对沼液原液进行初步过滤后，回收饱和的玉米秸秆滤料作堆肥使用；

步骤二、初步过滤后的沼液进入固液分离单元（120）进行进一步的固液分离，待沼液固体率小于5g/L后，进入重金属吸附单元（130），分离出的固体沼渣可作固体肥料使用；

步骤三、沼液经重金属吸附单元（130）吸附后进入吸附剂回收单元（140），回收吸附后的重金属吸附剂可做光催化剂使用，吸附后的沼液即为浓缩沼液进入贮罐（150）中贮存。

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