CN115231752A - 一种养殖用粪便处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及畜牧养殖舍粪便处理设施技术领域，具体公开了一种养殖用粪便处理系统，包括舍本体，还包括：集粪池、固液分离模块、过滤模块、发酵池、积水箱、第一出水管、重金属检测模块和控制模块，所述集粪池用于收集和储存粪便，所述固液分离模块用于将储存的粪便进行干湿分离后得到固体粪便和尿液，所述发酵池利用微生物和过滤得到的纯净水对固体粪便进行分解发酵得到有机肥料，所述重金属检测模块用于检测分解后有机肥料中的重金属含量。采用本发明的技术方案，可以用于解决经过发酵后的有机肥中，存在高含量重金属可能污染土壤和农产品的问题。

Description

一种养殖用粪便处理系统

技术领域

本方案属于畜牧养殖舍粪便处理设施技术领域，具体涉及一种养殖用粪便处理系统。

背景技术

当前随着人们生活水平的不断提高，促进了养殖业的迅猛发展，一方面为我们提供了丰富的肉类、蛋类食物，同时，也给我们的生态环境带来了很大的破坏。由于近年来迅猛发展起来的养殖场，排放的未经任何处理的污水污染，早年溪水清澈，鱼虾成群的河流，大部分已经变成了黑水沟臭水沟，鱼虾早已绝迹。因此，如何有效地治理养殖场特别是大型养殖场产生的粪便等污水，就成为恢复青山绿水的关键所在。

例如，中国发明专利申请号为201610610595.1，公开了规模化养殖场粪便自动清理及收集系统，整个清粪过程实现自动化控制，只需饲养员操作电控箱，控制各级刮板运行，一个刮粪周期结束后刮粪板自动停止运行，产生的粪尿和猪粪及时进行固液分离，尿液经一级排尿通道、二级排尿通道和三级排尿通道进入中转池，最后进入水解酸化池进行处理，猪粪通过一级排粪道、二级排粪道和三级排粪道实现猪粪的转运操作，最后送入有机肥发酵区进行处理。

该方案实现了猪粪清理的自动化操作，减轻了人员的劳动强度。同时，能够对猪粪进行尿液分离并设置有多级沉淀池，使分离更加彻底，减少了粪便与尿液的接触时间，从而减少氨气的产生，保证了良好的猪舍空气环境。但是，经过与尿液分离的粪便，如果直接进行发酵成为有机肥并施加给农作物，会给土壤环境和农产品造成潜在的污染风险，由于发酵后的有机肥中，存在有高含量的重金属。

发明内容

本方案提供一种养殖用粪便处理系统，用于解决经过发酵后的有机肥中，存在高含量重金属可能污染土壤和农产品的问题。

为了达到上述目的，本方案提供一种养殖用粪便处理系统，包括舍本体，还包括：集粪池、固液分离模块、过滤模块、发酵池、积水箱、第一出水管、重金属检测模块和控制模块，所述集粪池位于舍本体的下方，所述集粪池用于收集和储存粪便；

所述固液分离模块用于将储存的粪便进行干湿分离后得到固体粪便和尿液，所述发酵池用于盛放所述固体粪便，所述尿液利用所述过滤模块进行过滤得到纯净水，所述纯净水通过所述第一水管进入到所述积水箱中，所述第一水管上设有水阀，所述水阀与所述第一水管固定连接；

所述积水箱内设有液压缸和活塞，所述液压缸固定在所述积水箱的底部，所述活塞与所述积水箱的侧壁滑动连接，所述液压缸的活塞杆与所述积水箱的活塞固定连接，所述积水箱的外部还设有第二水管，所述第二水管与所述积水箱连通，所述第二水管上还设有电磁阀，所述电磁阀与所述第二水管固定连接；

所述发酵池中设有水量检测传感器，所述水量检测传感器用于检测所述固体粪便中的水量并生成水量信号发送给控制模块，所述控制模块用于接收到水量信号以后进行识别判断，所述控制模块预设水量阈值，当水量传感器所检测到的水量低于预设阈值，所述控制模块打开电磁阀，使得积水箱内的纯净水导入到发酵池中；

所述发酵池位于所述舍本体的下方，所述发酵池内设有微生物，所述发酵池利用微生物和过滤得到的纯净水对固体粪便进行分解发酵得到有机肥料；

所述重金属检测模块用于检测分解后的有机肥料中的重金属含量，并预设重金属含量阈值，当有机粪便中的重金属含量超过预设阈值时，所述重金属检测模块生成重金属含量异常信号并发送给控制模块，所述控制模块用于接收到重金属含量异常信号以后，直至有机粪便中的重金属含量低于预设阈值。

本方案的基本原理在于：猪舍里面产生了猪粪以后，集粪池会将所产生的猪粪（包括固体粪便和尿液）全部收集起来，收集完成后通过固液分离模块将固体粪便和尿液进行分开储存。尿液经过滤模块蒸馏提纯得到纯净水，固体粪便则会进入到发酵池中进行发酵成为有机肥料。在发酵之前，水量检测传感器会对固体粪便进行水量检测，当水量低于一定阈值时，控制模块就会将过滤后的纯净水部分注入到发酵池中以帮助固体粪便进行发酵。

当粪便发酵完毕以后，重金属检测模块则会对发酵后的粪便肥料进行重金属的含量检测，当粪便肥料中的重金属含量超标时，该有机肥料则会继续在发酵池重进行二次发酵，以降低粪便中的重金属含量。如果粪便肥料中的重金属含量较低，则可以将其作为有机肥料直接给农作物进行施肥。

本方案的有益效果在于：首先，本方案中实现了对粪便的固液分离，保证了固体粪便和尿液在微生物发酵时，减少了固体粪便与尿液的接触时间，从而减少氨气的产生，随之硫化氢的浓度也维持在较低水平，保证了良好的猪舍空气环境。

其次，通过对部分尿液进行蒸馏净化一方面可以将尿液转化为能够对农作物进行灌溉的纯净水（尿液中含有尿素、无机盐和水，蒸馏可以将尿素和无机盐等沉淀下来，从而收集尿液中的水分）实现了废物利用，节约了成本。在进行蒸馏时，发酵池中所产生的沼气也可以作为热源，方便进行蒸馏提纯。另一方面，固体粪便通入发酵池中进行发酵时，该纯净水可以根据水量检测传感器所测得的粪便中的含水量，适时注入进发酵池中。即当粪便中的含水量较低时，表明此时粪便硬度较大，不利于粪便进行充分发酵，此时经过蒸馏所得到的纯净水可以注入到发酵池中，提高粪便的含水量，使得粪便发酵充分，避免未发酵完全的有机肥对农作物造成损害。本方案中多余的尿液，也可以直接当作有机肥，能够帮助农作物进行更好的生长

最后，经过发酵后的有机肥料，通过重金属检测模块检测其重金属含量，当粪便中的重金属含量较高时，将该有机肥料会重新注入到发酵池中进行二次发酵。二次发酵的过程中，粪便会产生更多的有机物，这些有机物能够络合固定重金属，即粪便中的金属离子如（Zn2+、Cu2+和Cd2+等)和粪便在发酵过程中产生的N2、NH3和H2O等会彼此结合而形成络合物，有效减少粪便肥料中的重金属对土壤环境和农产品的污染。

综上，本方案通过设计固液分离模块、过滤模块和重金属检测模块，实现了对粪便的有效处理与利用，对农作物的生长起到了促进作用。

进一步，所述固液分离模块包括漏缝板、弹性筛网和尿液收集管，所述漏缝板位于所述舍本体的底部，所述漏缝板与所述舍本体固定连接，所述漏缝板上开有粪孔，所述弹性筛网位于发酵池内，所述弹性筛网与发酵池可拆洗连接，所述弹性筛网上的筛孔孔径为1cm，所述发酵池上设有出水口，所述尿液收集管一端与所述出水口固定连接且贯通，另一端与所述过滤模块固定连接。

有益效果：漏缝板能够将猪粪便从猪舍导入到发酵池中，便于后续发酵成有机肥料。弹性筛网可以使得固体粪便与尿液分离，即尿液从筛网上的筛孔流入到发酵池的底部，而固体粪便则位于发酵池中的弹性筛网上，实现了固液分离的作用且结构简单。尿液收集管能够将发酵池中的尿液收集起来并导入到过滤模块进行过滤，避免了固体粪便与尿液的过度接触，从而产生过度的氨气。

进一步，所述弹性筛网上还设有弹力件，所述弹力件一端与所述弹性筛网固定连接，所述弹力件另一端朝向所述粪孔且杆端部固定有磁铁，所述磁铁能嵌入所述粪孔。

有益效果：猪粪在下落过程中由于有重力作用，使得猪粪在接触到弹性筛网时，给弹性筛网提供了反向的弹力。弹性筛网的弹力通过力的传递到达弹性件处，使得弹性件上的磁铁向上运动，能够和漏缝板上的粪孔进行接触，从而起到疏通粪孔的作用。防止猪粪将漏缝板上的粪孔堵住，影响猪粪的固液分离。

进一步，所述弹力件设有2个，分别为第一弹力件和第二弹力件，所述第一弹力件和第二弹力件并排设置在所述弹性筛网两端，所述第一弹力件朝向所述粪孔端部固定有N级磁铁，所述第二弹力件朝向所述粪孔端部固定有S级磁铁。

有益效果：第一弹力件上的N级磁铁和第二弹力件上的S级磁铁，可以使得磁铁在疏通粪孔的同时，由于磁铁间的吸引作用，第一弹力件和第二弹力件彼此向弹性筛网的中部移动。在移动过程中，固体粪便位于弹性筛网上，从而对固体粪便起到了搅拌的作用，从而进行更好的发酵。

进一步，还包括有清洗模块，所述清洗模块用于清洗猪舍里面多余的粪便，所述清洗模块包括喷头、水管和水泵，所述喷头固定在所述漏缝板上，所述喷头通过水管与水泵可拆卸连接，所述水泵设置在清洗中。

有益效果：清洗模块可以对舍本体内的多余粪便进行冲洗（通过水泵产生水压，使得水进入到水管中，最终从喷头上喷出），使得未进入到发酵池中的猪粪，可以在水的冲击作用下，进入到粪孔中，提高猪粪的固液分离效率，保证了猪粪的有效处理。

进一步，还包括有氨气浓度测量模块和警报模块，所述氨气浓度测量模块用于检测舍本体内的氨气浓度并预设浓度阈值，当氨气浓度超过预设阈值生成氨气浓度异常信号并发送给控制模块，所述控制模块接收到氨气浓度异常信号以后，发出警报信号给所述警报模块，所述警报模块接收到警报信号以后发出警报。

有益效果：能够实时的检测到猪舍内的氨气浓度，从而了解固体粪便与尿液分离是否完全，帮助养殖人员进行后期维护，同时也确保了猪舍的安全。

进一步，所述氨气浓度测量模块用于经过检测舍本体内的氨气浓度一段时间以后，再次对舍本体内的氨气浓度进行检测。

有益效果：防止因为其他原因（例如：环境中本身的氨气含量较大）所引起的检测不准确，影响养殖人员的判断。

进一步，所述舍本体内还设有温度传感器，所述温度传感器用于检测舍本体内的温度变化，并将温度信号发送给控制模块，当温度信号超过一定阈值时，所述控制模块控制警报模块发出警报。

有益效果：能够实时的获取到猪舍里的温度，防止温度过低，所引起的尿液结冰，影响猪粪的固液分离，导致发酵产生氨气给猪舍造成危险。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图；

图2为本发明实施例的三维图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：舍本体1、固液分离模块2、集粪池3、发酵池4。

实施例基本如附图1、附图2所示：

一种养殖用粪便处理系统，包括舍本体1，舍本体1采用钢材制成，钢材可以为不锈钢，不锈钢具有耐腐蚀、耐高温等特点，能够适应不同的使用环境。还包括：集粪池3、固液分离模块2、过滤模块、发酵池4、重金属检测模块和控制模块。集粪池3位于舍本体的下方，集粪池3呈长方形，集粪池3可在猪产生粪便后收集和储存所产生的粪便。固液分离模块可以将在集粪池3中储存的粪便进行干湿分离后，得到固体粪便和尿液。该固体粪便进入到发酵池4中，尿液则利用过滤模块进行过滤得到纯净水。

固液分离模块2包括漏缝板、弹性筛网、尿液收集管和水管，漏缝板位于舍本体的底部，漏缝板与舍本体一体成型，漏缝板上开有粪孔，粪孔的直径可为8cm（根据不同种类的猪，可在其他实施例中设计不同大小直径的粪孔）。8cm的粪孔可以使猪舍内的大部分猪粪都能掉入到集粪池3中，同时猪的猪蹄也不会卡入到粪孔中。弹性筛网位于发酵池4内，水管和尿液收集管则位于发酵池外部。弹性筛网与发酵池4可拆卸连接，弹性筛网上的筛孔孔径为1cm，1cm的筛孔可以使得固体猪粪能够储存在该弹性筛网上，而猪的尿液则通过该弹性筛网掉落进发酵池4中。固液分离模块实现了对粪便的固液分离，保证了固体粪便和尿液在微生物发酵时，减少了固体粪便与尿液的接触时间，从而减少氨气的产生，随之硫化氢的浓度也维持在较低水平，保证了良好的猪舍空气环境。

发酵池4上设有2个大小相同的出水口，该出水口的形状设为圆形。其中，一个出水口与水管一端螺纹连接且贯通，该水管另一端导向农田内的农作物旁，使得分离的尿液可以直接用作肥料，促进农作物更好的生长。另一个出水口与尿液收集管一端螺纹连接且贯通，另一端与过滤模块连接。过滤模块采用蒸馏技术可以对尿液中的水分进行提取，尿液中的尿素和无机盐等则沉淀下来后被养殖人员给处理掉。发酵池中的粪便在进行发酵时，可以产生甲烷，将甲烷进行燃烧，产生的能量可以进行蒸馏以提取尿液中的水分，既能节省能源也节能环保。

发酵池4中还设有含水率检测仪，该含水率检测仪的型号为JT-K6，含水率检测仪用于检测粪便内的含水量。发酵池4外部设有积水箱，积水箱用于收集经过蒸馏得到的纯净水，积水箱内设有液压缸和活塞，活塞上方为水区，下方为液压缸，液压缸的液压杆与活塞焊接，液压缸缸体与积水箱内壁粘接。粘接相比于其他连接方式，连接简单且易于更换。积水箱外焊接有第二水管，该第二水管一端与积水箱贯通，另一端置于发酵池内。当含水率检测仪检测到粪便内的含水量以后，将含水量信息发送给控制中心，控制中心对粪便内的含水量进行识别判断，当含水量低于所设定的阈值时，则控制中心控制液压杠向上移动，使得积水箱内的水分进入到发酵池内，促进粪便的发酵。所提取的纯净水一方面可以用于灌溉农作物，实现了废物利用节约了成本，另一方面，该纯净水可以通入发酵池内，使得粪便可以充分发酵成为有机肥料，帮助农作物进行更好的生长。避免粪便在发酵池中发酵不充分，导致粪便产生的肥料对农作物产生烧苗的风险。

发酵池4位于舍本体的下方，发酵池4利用微生物和过滤得到的纯净水对固体粪便进行分解发酵得到有机粪便。重金属检测模块用于检测分解后的固体粪便中的重金属含量，并预设重金属含量阈值，当固体粪便中的金属含量超过预设阈值时，重金属检测模块生成重金属含量异常信号并发送给控制模块，控制模块用于接收到重金属含量异常信号以后，将有机粪便重新注入到发酵池4中。同时，在发酵池的外部还设有旋转式警报闪烁灯，当固体粪便中的金属含量超过预设阈值时，控制中心也会生成警报信号，发送给旋转式警报闪烁灯，该旋转式警报闪烁灯接收到信号以后会发出警报，以提醒人们往发酵池中加入重金属钝化剂，以方便有机肥料继续在发酵池中进行发酵。重金属检测模块，可以选用食品重金属检测仪，由于猪粪通常为食物经过消化后所产生的残渣，因此该食品重金属检测仪可以用于检测猪粪重的重金属含量。该固体粪便在二次发酵时，重金属钝化剂可以降低粪便中的重金属含量，使其保持在较低水平。重金属钝化剂相比于传统的活性炭、吸附颗粒相比，其去除重金属率更高。同时，在进行二次发酵时，固体粪便可以更多的聚集在一起进行发酵。在堆肥发酵的过程中会产生更多的有机物，这些有机物能够络合固定重金属，即粪便中的金属离子如（Zn2+、Cu2+和Cd2+等)和粪便在发酵过程中产生的N2、NH3和 H2O等会彼此结合而形成络合物，有效减少粪便肥料中的重金属对土壤环境和农产品的污染。

具体使用过程：猪舍里面产生了猪粪以后，集粪池会将所产生的猪粪（包括固体粪便和尿液）全部收集起来，收集完成后通过固液分离模块将固体粪便和尿液进行分开储存。尿液经过滤模块蒸馏提纯得到纯净水，固体粪便则会进入到发酵池中进行发酵成为有机肥料。在发酵之前，水量检测传感器会对固体粪便进行水量检测，当水量低于一定阈值时，控制模块就会将过滤后的纯净水部分注入到发酵池中以帮助固体粪便进行发酵。

当粪便发酵完毕以后，重金属检测模块则会对发酵后的粪便肥料进行重金属的含量检测，当粪便肥料中的重金属含量超标时，该有机肥料则会继续在发酵池重进行二次发酵，以降低粪便中的重金属含量。如果粪便肥料中的重金属含量较低，则可以将其作为有机肥料直接给农作物进行施肥。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种养殖用粪便处理系统，包括舍本体，其特征在于，还包括：集粪池、固液分离模块、过滤模块、发酵池、积水箱、第一出水管、金属检测模块和控制模块，

所述集粪池位于舍本体的下方，所述集粪池用于收集和储存粪便；

所述固液分离模块用于将储存的粪便进行干湿分离后得到固体粪便和尿液，所述发酵池用于盛放所述固体粪便，所述尿液利用所述过滤模块进行过滤得到纯净水，所述纯净水通过所述第一水管进入到所述积水箱中，所述第一水管上设有水阀，所述水阀与所述第一水管固定连接；

所述积水箱内设有液压缸和活塞，所述液压缸固定在所述积水箱的底部，所述活塞与所述积水箱的侧壁滑动连接，所述液压缸的活塞杆与所述积水箱的活塞固定连接，所述积水箱的外部还设有第二水管，所述第二水管与所述积水箱连通，所述第二水管上还设有电磁阀，所述电磁阀与所述第二水管固定连接；

所述发酵池中设有水量检测传感器，所述水量检测传感器用于检测所述固体粪便中的水量并生成水量信号发送给控制模块，所述控制模块用于接收到水量信号以后进行识别判断，所述控制模块预设水量阈值，当水量传感器所检测到的水量低于预设阈值，所述控制模块打开电磁阀，使得积水箱内的纯净水导入到发酵池中；

所述发酵池位于所述舍本体的下方，所述发酵池内设有微生物，所述发酵池利用微生物和过滤得到的纯净水对固体粪便进行分解发酵得到有机肥料；

所述重金属检测模块用于检测分解后的有机肥料中的重金属含量，并预设重金属含量阈值，当有机粪便中的重金属含量超过预设阈值时，所述重金属检测模块生成重金属含量异常信号并发送给控制模块，所述控制模块用于接收到重金属含量异常信号以后，直至有机粪便中的重金属含量低于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的一种养殖用粪便处理系统，其特征在于，所述固液分离模块包括漏缝板、弹性筛网和尿液收集管，所述漏缝板位于所述舍本体的底部，所述漏缝板与所述舍本体固定连接，所述漏缝板上开有粪孔，所述弹性筛网位于发酵池内，所述弹性筛网与发酵池可拆卸连接，所述弹性筛网上的筛孔孔径为1cm，所述发酵池上设有出水口，所述尿液收集管一端与所述出水口固定连接且贯通，另一端与所述过滤模块固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种养殖用粪便处理系统，其特征在于，所述弹性筛网上还设有弹力件，所述弹力件一端与所述弹性筛网固定连接，所述弹力件另一端朝向所述粪孔且固定有磁铁，所述磁铁能嵌入所述粪孔。

4.根据权利要求3所述的一种养殖用粪便处理系统，其特征在于，所述弹力件设有2个，分别为第一弹力件和第二弹力件，所述第一弹力件和第二弹力件并排设置在所述弹性筛网两端，所述第一弹力件朝向所述粪孔端固定有N级磁铁，所述第二弹力件朝向所述粪孔端固定有S级磁铁。

5.根据权利要求1所述的一种养殖用粪便处理系统，其特征在于，还包括有清洗模块，所述清洗模块用于清洗猪舍里面多余的粪便，所述清洗模块包括喷头、水管和水泵，所述喷头固定在所述漏缝板上，所述喷头通过水管与水泵可拆卸连接，所述水泵设置在清洗中。

6.根据权利要求1所述的一种养殖用粪便处理系统，其特征在于，还包括有氨气浓度测量模块和警报模块，所述氨气浓度测量模块用于检测舍本体内的氨气浓度并预设浓度阈值，当氨气浓度超过预设阈值生成氨气浓度异常信号并发送给控制模块，所述控制模块接收到氨气浓度异常信号以后，发出警报信号给所述警报模块，所述警报模块接收到警报信号以后发出警报。

7.根据权利要求6所述的一种养殖用粪便处理系统，其特征在于，所述氨气浓度测量模块用于经过检测舍本体内的氨气浓度一段时间以后，再次对舍本体内的氨气浓度进行检测。

8.根据权利要求1所述的一种养殖用粪便处理系统，其特征在于，所述舍本体内还设有温度传感器，所述温度传感器用于检测舍本体内的温度变化，并将温度信号发送给控制模块，当温度信号超过一定阈值时，所述控制模块控制警报模块发出警报。

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