CN114380476A - 一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法，包括以下步骤：将经预处理后的畜禽粪污输送至发酵装置进行沼气发酵，生成的沼气用于制备生物天然气或用于沼气发电，其中，沼气发电的电能被输送至全钒液流储能电站贮存以用于实现至少部分电能的场内循环；将发酵后的剩余混合粪污输送至分离装置进行固液分离，分离出的沼渣用于制备固态有机肥，沼液经过沉淀、过滤后用于制备液态有机肥；将前述粪污处理工艺中产生的废液输送至污水处理装置以进行尾水处理，其中，所述尾水处理包括对所述废液进行脱磷脱氮处理；将经尾水处理后的部分达标尾水用于灌溉农田和/或用于养殖场内的畜禽喂养，而将至少另一部分达标尾水用于全钒液流储能电站的温度调控。

Description

一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法
技术领域
本发明涉及畜禽养殖及其粪便处理技术领域，尤其涉及一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法。
背景技术
畜禽排出的粪便和污水一般含有大量的氮、磷等元素，这些元素从粪污中提取的难度很大、成本高，很难对这些元素进行资源化的有效利用，并且当前畜牧业生产中，畜禽粪污资源综合利用率不高，畜禽粪污如果随意堆放而不加以再处理利用，或者因设施、条件不足不能实现高效的循环利用，则会严重污染养殖场周边环境。
传统意义上的畜禽粪污收贮处理只能减少有机物排放，降低污染，其最终成效十分有限，只有将粪污资源合理及有效利用才是转变畜牧发展方式和消化粪污、发展生态养殖从而实现农业可持续发展的有效途径，因此如何实现畜禽粪污资源化利用是当前养殖业面临的一项重大难题。为此，现有技术提供了一些对动物粪便进行回收及利用的系统或方法。
CN102657282A提供了一种以动物粪便为原料的微生物合成饲料的加工方法，包括将芽孢杆菌菌群粉剂稀释到水中，制成带有芽孢杆菌菌群的水溶液，向新鲜陆生动物粪便加入带有芽孢杆菌菌群的水溶液，并搅拌均匀，将带有厌氧菌菌群的水溶液全部加入到步骤C处理得到的陆生动物粪便中，并搅拌均匀，然后通过翻动陆生动物粪便，将陆生动物粪便由于发酵导致的升温温度控制在80℃以下，利用发酵产生的热升温进行杀菌处理，并堆放68-76小时；将处理得到的饲料合成品，混入玉米和/或大豆中任意一种或其任意组合。其目的在于提供一种饲料营养丰富，氨基酸齐全，适口性好，动物采食量大，可使畜、禽、水生动物抗病能力提高，饲料成本低的以动物粪便为原料的微生物合成饲料的加工方法及产品。
CN107311711A公开了有机肥制备技术领域的一种利用畜禽粪便制备有机肥的自动化生产系统，包括养殖房和与养殖房连通的阳光生产车间；所述阳光生产车间内设有粪池、从粪池向上延伸的斜坡及有机肥储槽；所述斜坡上铺设轨道，所述轨道两端设有限位器，轨道上设翻抛机；翻抛机可在轨道上往复运动。本发明采用畜禽粪便为原料生产有机肥，不需添加任何辅料，成品有机肥肥效高；采用养殖与有机肥生产相结合的生产模式，实现畜禽粪便的资源化利用，既减少环境污染，又能取得经济效益。
CN105693297A公开了一种畜禽粪便及动物尸体的无害化资源再利用处理方法。该再利用处理方法，其特征为，将畜禽粪便收集投送至粪便搅拌池；将畜禽的养殖废水输送入粪便搅拌池，将畜禽粪便稀释为糊状；用固液分离设备将糊状的畜禽粪便进行分离，得到粪便固体和分离废液；将粪便固体堆积并将动物尸体置于堆积体内，一并进行自然发酵，成为有机肥，同时分离废液进入厌氧罐生产沼气。本发明解决了动物粪便及动物尸体造成的细菌病毒传播及环境污染问题，减少了劳动强敌，降低了劳动成本，同时把动物尸体加以利用，转化为肥料。
然而，参考上述专利所提供的技术方案不难看出，现有技术在对畜禽粪污处理及合理化利用时，普遍存在着对畜禽粪污的利用方式单一、动物粪便的回收、处理/分解不彻底、粪污发酵或制备沼气所用或产生的残余物料没有被彻底回收利用从而导致资源被浪费，并且对环境造成污染等问题。此外，由于通常都是将畜禽粪便用于沼气发酵，而沼气的利用途径一般是就地燃烧产生热能，二则是用于沼气发电，然而若沼气燃烧不彻底，那么其本身就是一种新的污染物，而对于沼气发电而言，往往会受沼气产量所限制，并且沼气的产生又与季节的联系密切。除此之外，现有沼气电能的储备通常需要建立相关的配电设施，而对于多建立在偏远地带的畜禽养殖场而言，这意味着大量的成本投入。因此，现有技术仍有亟待解决的至少一个或多个问题。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法，所方法至少包括以下步骤：将经预处理后的畜禽粪污输送至发酵装置进行沼气发酵，生成的沼气用于制备生物天然气或用于沼气发电，其中，沼气发电的电能被输送至全钒液流储能电站贮存以用于实现至少部分电能的场内循环；将发酵后的剩余混合粪污输送至分离装置进行固液分离，分离出的沼渣用于制备固态有机肥，沼液经过沉淀、过滤后用于制备液态有机肥；将前述粪污处理工艺中产生的废液输送至污水处理装置以进行尾水处理，其中，所述尾水处理包括对所述废液进行脱磷脱氮处理；将经尾水处理后的部分达标尾水用于灌溉农田和/或用于养殖场内的畜禽喂养，而将至少另一部分达标尾水用于全钒液流储能电站的温度调控。
通过配套建立在畜禽养殖场的全钒液流储能电站实现对利用沼气所产出电能的储存及利用，且该全钒液流储能电站可将通过沼气产出的盈余电能集中存储起来，以在用电高峰期或是冬季沼气产出量匮乏之时提供额外的电能补给，并且将储存的至少部分电能用于养殖场的日常生产运行，能够减轻现有供电系统的电力负荷，从而实现养殖场内电能的自我供给。
优选地，所述沼气发酵之步骤包括：将畜禽粪污输送至好氧发酵设备进行高温好氧发酵，后将经高温好氧发酵后的畜禽粪污输送至厌氧发酵设备；将秸秆破碎后投入酸化池进行增温水解处理，后将经水解酸化后的秸秆输送至厌氧发酵设备；将经水解酸化处理后的秸秆与畜禽粪污于厌氧发酵设备进行中温厌氧发酵，产生的沼气由厌氧发酵设备顶部排出并收集，剩余物料排出后被输送至分离装置进行固液分离。
优选地，用于全钒液流储能电站温度调控的至少部分所述达标尾水被输送至加热装置以提供沼气发酵所需热能，并且所述至少部分用于全钒液流储能电站冷却以及用于向发酵装置提供热能的达标尾水在经冷却后被返送至养殖场利用和/或用于灌溉农田。
由于粪污处理及相关的生产工艺需要大量的水，故直接将处理后的尾水返送至养殖场利用可减少纯净水的消耗，且全钒液流电池的冷却也同样需要消耗大量的水，而将处理后的尾水用于储能系统的循环冷却则大大降低了纯净水的消耗，使得不需要额外耗费过多的纯净水对全钒液流电池进行冷却。此外，相比于通过加热装置直接对额外添加的低温纯净水进行加热以提供发酵所需的温度，向加热装置内注入部分温升后的具有较高温度的达标尾水以代替部分纯净水并进行加热能够有效减少纯净水的消耗量，实现废水的循环再利用，且对温升后的达标尾水进行加热所消耗的例如电能将低于对低温纯净水的加热消耗，因此能够一定程度上节约能源消耗。而部分用于全钒液流储能电站冷却和/或用于向发酵装置提供热能的达标尾水在经冷却后可被返送至养殖场利用，通过上述对达标尾水的循环工艺，使得整个粪污处理及生产体系对于纯净水的消耗量大大降低，从而将养殖场内的废水的利用率显著提高。
优选地，所述预处理之步骤包括：将畜禽粪污通过破碎设备进行破碎处理以除去其中的软、硬质垃圾；将经破碎处理后的畜禽粪污与养殖场污水进行混合形成混合粪污浆料；对混合粪污浆料进行增温水解处理。
优选地，所述脱磷脱氮处理之步骤包括：将所述废液输送至脱磷池中作脱磷处理以生成至少包含有磷酸铵镁的沉淀物，并且将所述沉淀物分离纯化后用作有机肥添加剂；将经脱磷处理后的废液输送至好氧区进行硝化反应以除去部分氨氮化合物，后将所述废液输送至厌氧区中以将所述废液中的剩余氨氮转化为氮气。
优选地，所述尾水处理之步骤还包括对经脱磷脱氮处理后的废液进行深度处理，所述深度处理之步骤至少包括：将所述废液输送至氧化池以通过所述氧化池中的臭氧对所述废液中的难降解物质进行断链处理；将所述废液输送至沉淀池以通过沉淀反应除去所述废液中的悬浮物及胶体杂质；将所述废液输送至过滤池以将断链后的所述难降解物质作氧化处理。
优选地，至少另一部分所述秸秆经破碎及增温水解处理后被输送至锅炉用于燃烧发电，并为所述生物天然气制备之步骤提供所需热能。
优选地，所述生物天然气制备之步骤包括：将所述沼气经干燥机、气水分离器、脱水脱硫塔及过滤器作脱水、脱硫及除尘处理；后将所述沼气经恒温加热器加热以得到压缩沼气；将压缩沼气输送至膜分离系统进行分离以制得生物天然气。
优选地，将由所述秸秆经燃烧发电后产生的灰渣添加至被粉碎后的所述固态有机肥中，并在经造粒机进行颗粒制备之后，作烘干、冷却处理以制成有机碳肥。
优选地，所述方法包括检测控制部，所述检测控制部被配置为收集粪污处理现场和全钒液流储能电站下各设备的运行状态信息，以及待处理粪污的物料信息和/或各工艺现场的环境信息等，从而基于各检测样本数据提供针对现场设备的连锁控制及操作之功能。
附图说明
图1是本发明提供的一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法优选的方法流程图；
图2是根据本发明实施例所述的一种畜禽粪污资源化利用管理系统优选的结构原理图；
图3是根据图2示出的一种畜禽粪污资源化利用管理系统中检测控制单元优选的控制原理图；
图4是根据图2示出的一种畜禽粪污资源化利用管理系统中第一监测部与控制部优选的信号传输示意图。
附图标记列表
10：粪污处理单元；20：检测控制单元；30：云服务器；40：管理平台；101：预处理部；102：输送部；103：处理部；201：第一监测部；202：电气柜；203：控制部；204：通讯部；205：第二监测部；206：图像采集部；201a：料位检测模块；201b：温度检测模块；201c：湿度检测模块；201d：重量检测模块；203a：第一收发模块；203b：第二收发模块；203c：中央处理器；203d：通讯扩展模块。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
根据一种优选实施方式，由于畜禽养殖场多建立在距离闹市区、村庄较远或是地理位置较为偏远的地带，因此为了保障养殖场日常生活、生产所需的电力供给，养殖场附近都搭建有相应的电网、供电基站及发电设备等，而相应配套设施的建立是需要大量资源投入的，而仅靠将发酵处理后的畜禽粪污产生的沼气用于发电是难以获得高收益从而用于抵消高额的生产运行成本的，尤其是一些养殖规模较小的养殖场；此外，由于畜禽粪污的处理需要利用众多机械电气设备，而尤其是在设备运行高峰期时则需要消耗更多的电力，因此养殖场周边配套的供电系统的电力负荷是非常大的，严重时可能会造成电力系统故障或瘫痪，而畜禽养殖场多处于偏远区域，当出现这类问题时，无疑又将增加更多的维修/维护困难；其次，沼气产出受季节因素影响巨大，导致畜禽粪污的处理量及沼气的生产量随季节的不同存在差异，例如在夏季阶段气温较高，满足适宜的发酵条件，因此畜禽粪污的处理量巨大，可用于发电的沼气的产出量就相对较多，而在冬季阶段气温寒冷，沼气的产出量就少得多，故受季节因素制约，通过沼气发电集中供能的效果并不稳定，尤其在冬、夏季差异显著。
特别地，考虑到上述种种原因，本发明涉及一种将畜禽粪污资源化利用的方法，该方法可包括通过配套建立在畜禽养殖场的全钒液流储能电站实现对利用沼气所产出电能的储存及利用，且该全钒液流储能电站可将通过沼气产出的盈余电能集中存储起来，以在用电高峰期或是冬季沼气产出量匮乏之时提供额外的电能补给，并且将储存的至少部分电能用于养殖场的日常生产运行，能够减轻现有供电系统的电力负荷，从而实现养殖场内电能的自我供给。之所以选择全钒液流储能电站对沼气电能进行贮存，是考虑到全钒液流电池以及沼气发电的特性。具体地，全钒液流电池的设计容量较为灵活，其功率和容量可分别独立设计，若要增加储能容量，只要增大电解液储罐容积或电解液浓度即可，而尤其是在养殖场规模扩充或是沼气产量扩增的情况下时，相比于额外增设更多的配电设施而言，只需要对全钒液流储能电站进行调整即可，更易于操作及维护。此外，全钒液流电池的安全运行温度范围大约为-10℃～50℃；而沼气发酵的适宜温度区间为10℃～60℃，其中，在45℃～60℃温度区间下的产气率最高，而最经济的发酵温度为35℃，由此可见，全钒液流电池的运行温度区间和沼气发酵所需的温度区间是非常接近的，根据这一特性能够更加有效利用二者间的热量以做好全钒液流储能电站以及沼气发酵的温度调控，从而保障全钒液流储能电站的储能安全以及沼气发酵的效率及产量。
根据一种优选实施方式，如图1所示，本发明提供了一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法，该方法可以包括：将畜禽粪污进行预处理后与养殖场内污水进行混合形成混合粪污浆料。优选地，对混合粪污浆料可进行增温水解处理，以提高对废水中的还原性有害物质的处理量。进一步地，将混合后的畜禽粪污输送至发酵装置进行沼气发酵，生成的沼气经脱水脱硫处理后可直接用于制备生物天然气或是用于沼气发电。其次，将经发酵后的混合粪污通过输送装置被运送至分离装置进行固液分离，以除去其中的固体颗粒，其中，分离出的沼渣可被用于制备固态有机肥，而分离出的沼液在流入沼液暂存池，经过一系列沉淀过滤处理后被用于制备液态有机肥。
根据一种优选实施方式，针对畜禽粪污的发酵过程可以是好氧发酵与厌氧发酵结合，即通过两种发酵方式的结合能够显著缩短发酵时间、使发酵更加彻底，且又能克服单一好氧发酵带来的高额成本，和厌氧发酵发酵周期长、污染大及效率低的问题。特别地，在处理畜禽粪污并将其转化为有机肥料或天然气、沼气等物质及能源的过程中，可将例如秸秆等生物质与畜禽粪污一同处理。具体地，在将畜禽粪污进行沼气发酵处理之前，可先将部分秸秆破碎成细小状态，后将其投放至酸化池中进行水解酸化反应，然后可将部分水解后的秸秆送入锅炉中用于燃烧发电，同时提供天然气制备所需的热能。所述天然气制备之步骤可以包括：将脱硫后的沼气依次经干燥机、气水分离器、脱水脱硫塔及过滤器除去其中的水蒸汽、H2S及固体微粒；后经恒温加热器加热得到压缩沼气；将压缩沼气输送至膜分离系统进行分离以制得生物天然气。
根据一种优选实施方式，在将畜禽粪污输送至好氧发酵设备以进行好氧发酵之后，可将经好氧发酵后的畜禽粪污输送至厌氧发酵设备进行厌氧发酵，且同时可将部分经酸化池作增温水解处理后的秸秆投入至厌氧发酵设备中以同畜禽粪污同步进行厌氧发酵，其中，产生的沼气可从厌氧反应器顶部排出并收集，而其余发酵后的剩余物料则从厌氧反应器中排出输送至分离装置进行固液分离。
优选地，好氧发酵可采用高温发酵方式；而厌氧发酵则采用中温发酵方法，例如前文优选地35℃。此外，可将秸秆燃烧后产生的灰渣添加至被粉碎后的固态有机肥中，然后通过造粒机进行颗粒制备，后进行烘干、冷却处理制成有机碳肥，以增加有机肥料的肥效。将畜禽粪污与秸秆联用不仅能够增强畜禽粪污的处理效果，还能够提高对废物资源的利用率；此外，此种联合处理方式也降低了畜禽粪污处理过程中的能耗，同时也使得转化后的有机肥料的肥料有所增强。
根据一种优选实施方式，在畜禽粪污过程中产生的废液将被输送至污水处理装置进行尾水处理，而达标后的部分尾水可直接用于灌溉农田或是用于养殖场内的动物饲养。除此之外，达标后的尾水可被输送至全钒液流储能电站的冷却系统以用于对全钒液流电池的温度调控。由此一来，由于畜禽粪污处理及其余相关工艺需要大量的水，故直接将处理后的尾水返送至养殖场利用可减少纯净水的消耗，且全钒液流电池的冷却也同样需要消耗大量的水，而将处理后的部分尾水用于储能系统的循环冷却则大大降低了纯净水的消耗，使得不需要额外耗费过多的纯净水对全钒液流电池进行冷却。
根据一种优选实施方式，通过沼气发电所获得的部分电能可被储存于全钒液流储能电站，且同时在全钒液流储能电站持续运行的过程中，需要实时控制全钒液流储能电站的工作温度，因此可通过相应的温度检测模块实时监测全钒液流储能电站的工作温度，并且在其温度过高或过低之时启动相应的温度调控。优选地，在全钒液流储能电站的工作温度高于设定阈值之时，相应的控制器可启动输送装置将经污水处理后的达标尾水输送至全钒液流储能电站的冷却系统以对其进行降温；而例如在冬季气温较低时，若全钒液流储能电站的工作温度低于设定阈值之时，可通过秸秆燃烧向全钒液流储能电站提供热能。而进一步地，控制器可驱动相应的输送装置将用于降温后的达标尾水输送至加热装置(例如热水锅炉)进行二次升温，以通过加热装置向发酵装置提供热能以维持适宜的发酵温度。由于用于全钒液流储能电站冷却的达标尾水经热量交换之后温度升高，相比于通过加热装置直接对额外添加的低温纯净水进行加热以提供发酵所需的温度，向加热装置内注入部分温升后的具有较高温度的达标尾水以代替部分纯净水并进行加热能够有效减少纯净水的消耗量，实现废水的循环再利用，且对温升后的达标尾水进行加热所消耗的例如电能将低于对低温纯净水的加热消耗，因此能够一定程度上节约能源消耗。此外，部分用于全钒液流储能电站冷却和/或用于向发酵装置提供热能的达标尾水在经冷却后可被返送至养殖场利用，通过上述对达标尾水的循环工艺，使得整个粪污处理及生产体系对于纯净水的消耗量大大降低，从而将养殖场内的废水的利用率显著提高。
优选地，将通过沼气产出的盈余电能贮存于全钒液流储能电站，一方面使得在用电高峰期或是冬季沼气产出量匮乏之时，全钒液流储能电站能够向养殖场内的生产处理、检测控制设备提供维持其稳定运行所需的电能，从而有效应对由于季节因素而造成的整个养殖场区的电能供给问题；另一方面，由于全钒液流储能电站的储能容量较大，当现有的供电系统出现故障或是供电负荷较高之时，调动全钒液流储能电站中储存的电能能够维持养殖场内部分基本设施的运行；其次，由于养殖场多建立于偏远地带，因此在维护及运行方面存在一定困难，通过配套建立全钒液流储能电站，提高了畜禽养殖场的稳定运行能力，使其具备更高自由度，且利用沼气所产出的大部分电能又能反馈至畜禽养殖场中，从而能够一定程度减轻畜禽养殖场的投入成本，以增加相应的产出及收益。
根据一种优选实施方式，本发明涉及一种畜禽粪污资源化利用的管理系统，该系统可用于如图1所示的粪污资源化利用方法。具体地，如图2所示，该管理系统可以包括：粪污处理单元10、检测控制单元20、云服务器30和管理平台40。且粪污处理单元10、检测控制单元20、云服务器30和管理平台40彼此间通过网络进行连接。具体地，粪污处理单元10被配置为对从畜禽养殖厂回收到的畜禽粪污进行固液分离，并将经固液分离后的畜禽粪污内的液态组分和固态组分分别收集后进行集中处理。检测控制单元20被配置为收集粪污处理现场和全钒液流储能电站下各设备的运行状态信息，以及待处理粪污的物料信息和/或各工艺现场的环境信息等，并能够基于前述各检测样本数据提供针对现场设备的连锁控制及操作之功能，此外检测控制单元20能够将现场设备的操作反馈之信息及现场监测数据上传至云服务器30及管理平台40储存，以为操作员或技术工程师的远程设备操控、数据监测及故障排除、分析等决策提供依据。
进一步地，云服务器30和管理平台40均搭载于计算机设备之上，且通过云服务器30并结合相应的监控软件可为管理平台40提供数据的集中计算、指令的收发以及信息管理等功能。优选地，管理平台40作为用户端或操作端，可提供针对粪污处理单元10与全钒液流储能电站的数据监控及过程控制相关之功能，例如与粪污处理现场或储能电站相关的设备信息、环境信息、粪污物料信息以及电解液浓度、温度等信息的显示与存储、过程控制的记录与存储，以及现场设备的异常信息的记录与存储等。
根据一种优选实施方式，如图3所示，粪污处理单元10可以包括预处理部101、输送部102以及处理部103。优选地，预处理部101、输送部102以及处理部103之间可通过管道依次连接，其中，预处理部101设置于粪污入口处，畜禽粪污依次经过预处理部101、输送部102以及处理部103。具体地，预处理部101配置为对畜禽粪污中的垃圾进行破碎，考虑到畜禽粪污中可能会存在大量的软质及硬质垃圾，通过预处理部101能够防止粪污垃圾对输送部102及处理部103的相关设备造成损害，例如软质垃圾卷绕至输送设备以及处理设备内部使得电机卡死，或是硬质垃圾与设备间的摩擦、挤压及撞击等；同时也降低了粪污处理的难度，减少对不必要成分的处理过程，提高粪污处理效率。可选地，预处理部101可以是破碎机，且优选地可在预处理部101的入口处设置过滤筛网，以将粪污中的较大体积垃圾进行滤除，使其无法进入后续设备之中，从而提高粪污处理的效率，并且能够保护相关的设备。
进一步地，输送部102用于提供抽吸动力以将经预处理部101预处理后的粪污输送至处理部103进行集中处理。可选地，输送部102可以包括真空泵、凸轮泵或潜水泵中的一种或其结合，以及相应的输送管道。在具体使时用，启动输送部102以基于负压作用将经预处理部101处理后的畜禽粪污输送至处理部103，处理部103配置为对畜禽粪污进行沼气发酵、固液分离及废物处理等。
根据一种优选实施方式，处理部103可以包括分离装置、发酵装置、加热装置和污水处理装置等。具体地，将经预处理部101预处理后的畜禽粪污与养殖场内污水进行混合并通过发酵装置进行发酵以生成沼气。生成的沼气可通过发电途径被转化为电能由全钒液流储能电站进行电力贮存。进一步地，经发酵后的剩余混合粪污物料通过输送部102进入分离装置进行固、液分离以除去其中的固体颗粒物。加热装置例如可以是热水锅炉，其用于提供粪污发酵、污水处理时所需的热能，以促进发酵、缩短发酵时间，从而提升制肥效率；而在通过污水处理装置处理废液时，可以通过加热装置控制水体温度。
根据一种优选实施方式，分离出的沼液可被储存以进一步制成液态有机肥，而固态沼渣可被制备成固态有机肥料。优选地，在沼气使用之前，还应进行脱硫处理，以避免沼气中的诸如H2S对设备的侵蚀以及防止大气环境污染，常用的脱硫方法包括干法脱硫、湿法脱硫以及生物法脱硫。污水处理装置用于对上述各过程中产生的废水进行净化处理，并且经污水处理装置处理后所得的达标尾水可以被返送至畜禽养殖厂进行利用。优选地，污水处理装置可以包括脱磷脱氮单元，其用于废水的脱磷脱氮处理，脱磷处理所得的沉淀物主要以磷酸铵镁为主，经分离纯化后可将其添加至有机肥中以增加肥效。
根据一种优选实施方式，脱磷脱氮单元可以由脱磷部和脱氮部依次连接而成。具体地，脱磷部为投放有NaOH等物质的脱磷池，废水中的磷酸盐等物质于脱磷部中发生化学反应并生成以磷酸铵镁为主的沉淀物，以将废水中的大部分磷酸及铵根除离子去。另一方面，脱氮部可以包括顺次连接的好氧区和厌氧区，经脱磷后的废水首先进入好氧区中进行部分硝化反应以将废水中的部分氨氮氧转化为亚硝酸氮，而之后废水则进入厌氧区中，使得废水中的剩余氨氮能够在厌氧氨氧化菌的作用下生成氮气以完成脱氮过程。
进一步地，经处理后的废水可进一步通过深度处理单元除去其中难以降解的物质，并进行消毒处理以获取可排放的污水和可回用的达标尾水。具体地，深度处理单元可以包括氧化池、沉淀池、过滤池及消毒池。氧化池中添加有O3，利用O3可以将废水中的难降解物质进行断链处理，同时通过O3可以对废水进行除臭和脱色处理，以提高废水的可用性。沉淀池配置为除去废水中的悬浮物及胶体等杂质，例如可向沉淀池中添加混凝剂以将废水中的悬浮固体杂质沉淀出来。过滤池能够将断链后的难降解物质氧化为CO2和H2O。消毒池中投放有消毒物质(例如ClO2)，以对废水进行最终的消毒处理。
根据一种优选实施方式，检测控制单元20能够监测粪污处理单元10下以及全钒液流储能电站各设备的实时运行状态，此外，检测控制单元20还能够检测或获取粪污的状态信息(包括粪污的重量、温度、水分等参数信息)以及环境信息(例如空气质量、有害气体浓度等)，以及提供相应的对现场设备的监督反馈、控制保护之功能。进一步地，如图3所示，检测控制单元20可以包括：第一监测部201、电气柜202、控制部203、通讯部204、第二检测部205以及图像采集部206。
具体地，第一监测部201被配置为提供粪污处理设备缺料提醒、物料的温度、水分检测及进出物料的重量检测之功能。如图4所示，第一监测部201具体可包括料位检测模块201a、温度检测模块201b、湿度检测模块201c以及重量检测模块201d。
根据一种优选实施方式，电气柜202及控制部203用于设备的电气控制，包括针对设备状态的监测及反馈、检测数据的接收和处理以及设备运行时的连锁保护等，且控制部203优选采用可编程式控制。如图3所示，控制部203可以包括第一收发模块203a、第二收发模块203b、中央处理器203c以及通讯扩展模块203d。
根据一种优选实施方式，通讯部204配置为提供粪污处理单元10、检测控制单元20、云服务器30和管理平台40彼此间的信息传输交互之功能。料位检测模块201a通信连接于第一收发模块203a，温度检测模块201b、湿度检测模块201c和重量检测模块201d通信连接于第二收发模块203b。第一收发模块203a和第二收发模块203b通信连接于中央处理器203c，中央处理器203c通过通讯扩展模块203d以及通讯模块24网络连接于云服务器30。
根据一种优选实施方式，第二检测部205，例如可以是环境质量监测仪，用于采集与现场设备及产出物料相关的环境数据。图像采集部206例如摄像监控设备，用于实时监测并上传粪污处理现场的动态信息。
进一步地，粪污处理单元10通信耦连于第一监测部201、第二检测部205以及图像采集部206。第一监测部201的检测数据由控制部203接收进行计算处理，并将分析结果通过通讯部204上传至云服务器30。第二检测部205和图像采集部206通过通讯部204网络连接于云服务器30，以使得第二检测部205和图像采集部206的监测信息能够通过通讯部204被上传至云服务器30进行存储管理。此外，电气柜202具备操作显示屏，其通信连接于控制部203，控制部203能够基于各项检测数据生成相应的调控指令并通过控制阀门或电机等来调节各粪污处理设备。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

Claims (10)

1.一种智能化畜禽养殖并利用其粪污的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将经预处理后的畜禽粪污输送至发酵装置进行沼气发酵，生成的沼气用于制备生物天然气或用于沼气发电，其中，沼气发电的电能被输送至全钒液流储能电站贮存以用于实现至少部分电能的场内循环；
将发酵后的剩余混合粪污输送至分离装置进行固液分离，分离出的沼渣用于制备固态有机肥，沼液经过沉淀、过滤后用于制备液态有机肥；
将前述粪污处理工艺中产生的废液输送至污水处理装置以进行尾水处理，其中，所述尾水处理包括对所述废液进行脱磷脱氮处理；
将经尾水处理后的部分达标尾水用于灌溉农田和/或用于养殖场内的畜禽喂养，而将至少另一部分达标尾水用于全钒液流储能电站的温度调控。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沼气发酵之步骤包括：
将畜禽粪污输送至好氧发酵设备进行高温好氧发酵，后将经高温好氧发酵后的畜禽粪污输送至厌氧发酵设备；
将秸秆破碎后投入酸化池进行增温水解处理，后将经水解酸化后的秸秆输送至厌氧发酵设备；
将经水解酸化处理后的秸秆与畜禽粪污于厌氧发酵设备进行中温厌氧发酵，产生的沼气由厌氧发酵设备顶部排出并收集，剩余物料排出后被输送至分离装置进行固液分离。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，用于全钒液流储能电站温度调控的至少部分所述达标尾水被输送至加热装置以提供沼气发酵所需热能，并且所述至少部分用于全钒液流储能电站冷却以及用于向发酵装置提供热能的达标尾水在经冷却后被返送至养殖场利用和/或用于灌溉农田。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述预处理之步骤包括：
将畜禽粪污通过破碎设备进行破碎处理以除去其中的软、硬质垃圾；
将经破碎处理后的畜禽粪污与养殖场污水进行混合形成混合粪污浆料；
对混合粪污浆料进行增温水解处理。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述脱磷脱氮处理之步骤包括：
将所述废液输送至脱磷池中作脱磷处理以生成至少包含有磷酸铵镁的沉淀物，并且将所述沉淀物分离纯化后用作有机肥添加剂；
将经脱磷处理后的废液输送至好氧区进行硝化反应以除去部分氨氮化合物，后将所述废液输送至厌氧区中以将所述废液中的剩余氨氮转化为氮气。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述尾水处理之步骤还包括对经脱磷脱氮处理后的废液进行深度处理，所述深度处理之步骤至少包括：
将所述废液输送至氧化池以通过所述氧化池中的臭氧对所述废液中的难降解物质进行断链处理；
将所述废液输送至沉淀池以通过沉淀反应除去所述废液中的悬浮物及胶体杂质；
将所述废液输送至过滤池以将断链后的所述难降解物质作氧化处理。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少另一部分所述秸秆经破碎及增温水解处理后被输送至锅炉用于燃烧发电，并为所述生物天然气制备之步骤提供所需热能。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述生物天然气制备之步骤包括：
将所述沼气经干燥机、气水分离器、脱水脱硫塔及过滤器作脱水、脱硫及除尘处理；
后将所述沼气经恒温加热器加热以得到压缩沼气；
将压缩沼气输送至膜分离系统进行分离以制得生物天然气。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将由所述秸秆经燃烧发电后产生的灰渣添加至被粉碎后的所述固态有机肥中，并在经造粒机进行颗粒制备之后，作烘干、冷却处理以制成有机碳肥。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括检测控制单元，所述检测控制单元被配置为收集粪污处理现场和全钒液流储能电站下各设备的运行状态信息，以及待处理粪污的物料信息和/或各工艺现场的环境信息等，从而基于各检测样本数据提供针对现场设备的连锁控制及操作之功能。
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