CN205024219U - 可降解滤料过滤节水制肥沼气池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可降解滤料过滤节水制肥沼气池，其内部自然的分层，划分为沉渣层、清液层、浮渣层，在沼气池侧壁倾斜的插入过滤桶，桶内添加含碳可降解滤料，桶壁设有滤眼，过滤桶的下口位于清液层下部，滤眼位于沼气池外部，滤眼流出的液体进入滤液池，滤液池池底与下口相平，过滤桶的上口设有推料器。本实用新型能将城镇水厕中的有机质最大限度地发酵成沼气，滤液代替或与清水配合完成冲厕任务达到节水目的，沼渣和沼液作为有机肥料和农药。在一个系统内同时实现其过滤节水制肥产气。

Description

可降解滤料过滤节水制肥沼气池

技术领域

本实用新型属于沼气池领域，涉及一种可降解滤料过滤节水制肥沼气池。

背景技术

沼气池技术已经成熟，但在各地推广中有很多困难，主要是农村沼气池小，效益不明显；城镇沼气池原料成本高；水厕产气少，改建沼气池水分高，即使扩大池子体积，增大数倍投资，碳氮比易变小不利于持续产气，综合经济效益不理想，影响投资积极性。

水厕的使用浪费了大量的水资源，化粪池简单发酵后向空气中排放温室气体（二氧化碳和甲烷）和有毒气体（硫化氢）。现代农业特别是设施农业急需大量有机肥，重点是液态有机肥无合适渠道解决。水厕有大量的有机物具备产生沼气的条件，但由于水分含量在95%以上，产生的沼气量很少，一般城镇水厕，化粪池是100立方左右，干物质含量在1%-5%之间，不满足“猪屎尿、人粪尿的干物质浓度在7.5%-10%的范围”（《沼气技术及其应用》化学工业出版社张全国主编第二版）的要求。若池子体积增大2-5倍，保证有机物停留在发酵池中足够时间，沼气量也增加很少，因为随着发酵碳氮比变小，沼气发酵就会减慢直至停止，即通过投资扩大池体的办法行不通。

专利申请：可降解滤料沼液过滤器及其过滤方法（申请号：201310321015.3）其技术缺憾主要在其过滤设备是沼液过滤的专门设备，可降解的过滤物质下沉后必须需要定期清理，不清理，新产生的沼气通过上部过滤设备冒出，有中毒或爆燃的危险；气体浮在过滤层上部，不便于气液分离，若再装设备收集新产生的沼气，设备又更加复杂；需要加过滤材料时，必须要中断过滤工作，先停进液口，换料之后开进液口，等水浮起起到过滤作用，过滤过程不连续，稳定性差；降解的材料下沉后不能及时发现,过滤效果就会下降，如何确定需要换过滤材料，又需要人工干预。综上所述：整个过程需要停2次，过滤不稳定，操作繁杂，大规模推广建设使用不现实。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决以上现有技术存在的问题，提出一种可降解滤料过滤节水制肥沼气池。

本实用新型的技术方案：一种可降解滤料过滤节水制肥沼气池，该沼气池用于人畜粪便的处理，其内部自然的分层，由下往上依次为沉渣层、清液层、浮渣层，在沼气池侧壁倾斜的插入过滤桶，过滤桶的一部分在沼气池内，在过滤桶内设有能够降解发酵的滤料，过滤桶桶壁设有滤眼，过滤桶的下口位于清液层下部，滤眼位于沼气池外部，滤眼处在清液层上部所在高度范围，滤眼流出的液体进入滤液池，滤液池的底部与下口等高，过滤桶的上口高于沼气池口，上口设有推料器。

所述滤眼直径在5-15mm之间。

所述过滤桶的上口上设置有采用推料活塞或螺旋加料器的推料器。

所述过滤桶上位于滤眼区域以上的部位设有连续加料口,区域以下设有环形的集液槽。

所述滤眼分布在过滤桶的上半侧。

所述能够降解滤料采用粉碎后直径大于滤眼的含碳农作物秸秆。

本实用新型的有益效果：本实用新型所述的沼气池能够通过设置的过滤桶和滤眼对沼气池内产的液体进行过滤排出，通过加入含碳能降解的滤料，在起到过滤作用节水的同时，能够及时调整沼气池内料液的碳氮比保证厌氧发酵，能够将有机质的料液最大限度的发酵成沼气，并将污水完全处理成液态肥料；过滤设备不需冲洗或反冲洗，加碳和过滤有机结合，过滤过程连续、稳定，投资少，操作、维护简单，过滤设备能改装成自动化过滤设备，易大规模推广，工作连续可靠，结构简单，设计巧妙，效果显著。在一个系统内同时实现过滤、节水、制肥、产气。

通过配合设置的加料口能够方便的对滤料进行添加，利用推料器保证了滤料的方便加入，并提高其添加密度和保证了添加的力度。通过集液槽的设置能够更好地收集滤液同时能够方便的观察滤液流量。

能将城镇水厕中的有机质最大限度地发酵成沼气，滤液代替或与清水配合完成冲厕任务达到节水目的，沼渣和沼液作为有机肥料和农药，碳元素多以甲烷形态产生且收集不外排，减少直接向大气释放热量，沼气脱硫降低污染空气有害物质。沼气可做短距离往复交通能源，去除二氧化碳后可制成高压或液态天然气。整体效益明显，绿色清洁，环保高效。整个处理过程不产生二次污染，降低当地污水处理费用的同时向现代农业提供大量绿色环保的有机肥料。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2本实用新型的只在过滤桶上半侧设置滤眼示意图；

图3本实用新型的集液槽示意图。

具体实施方式

如图所示，一种可降解滤料过滤节水制肥沼气池，该沼气池用于人畜粪便的处理，其内部自然的分层，由下往上依次为沉渣层3、清液层2、浮渣层1，在沼气池侧壁倾斜的插入过滤桶4，过滤桶4的倾角为15-60度，还可根据实际调整，过滤桶4的一部分在沼气池内，在过滤桶4内设有可降解滤料，过滤桶4桶壁设有滤眼7，过滤桶4的下口6位于清液层下部，滤眼7位于沼气池外部，滤眼7处在清液层上部所在高度，滤眼7流出的液体进入滤液池10，滤液池10池底与下口6相平，过滤桶4的上口5设有推料器8。过滤桶4采用不锈钢或加厚的塑料管材为宜。滤眼7直径在5-15mm之间。滤液池10体积是沼气池体积的10-20%。

本实用新型将沼气池内液体分流至滤液池10，过滤桶4内滤料过滤液体使流出的液体含颗粒物较少，可以循环利用或用作浇地，使沼气池内干物质浓度达到可以发酵出沼气的要求，将有机物长时间保存在沼气池中厌氧发酵。从成本考虑，可降解滤料可由麦草、稻草、玉米杆等农作物秸秆或树叶、锯末等物，若要过滤效果更好也可专门生产制造可降解的有机物滤料，过滤材料经过一段时间后被直接挤入反应池中，作为了发酵原料，过滤材料可以连续加入，过滤设备不需冲洗或反冲洗，投资少，操作、维护简单，过滤过程连续、稳定。水厕应用本技术后能产生大量的液态有机肥料，可供现代农业使用。城市居民楼只要改造或新建独立的下水系统，只接受马桶的粪便，完全可实现该功能。城市化粪池需要改造成细菌厌氧环境，具体的要有足够的密封性。

推料器8为推料活塞或螺旋加料器，加料时可以取出推料活塞或螺旋加料器，从上口5加入滤料再装入推料器8进行推料，更方便的是在滤眼7之上设有连续加料口9，滤料从连续加料口9进入，推料器8直接推料即可。

由于过滤桶4倾斜，滤液流出后一部分会沿桶外壁流，流到沼气池外壁后再进入滤液池10，这样就不容易观察滤液流量大小，为此在滤眼7下方的过滤桶4上设有用于收集滤液便于观察滤液流量的集液槽11，集液槽11为弧形，环绕的设在滤眼7区域以下，滤液从滤眼7出来后先由集液槽11阻挡，不会沿桶外壁流，再由集液槽11出口流出，所有滤液的流量都能看到。

若滤眼7在遍布过滤桶4，当滤料较细碎时，由于重力作用下半侧的滤眼7会漏出滤料，为了不使滤料从滤眼7漏出，省去清理的麻烦，滤眼7分布在过滤桶4的上半侧。

北方冬季气温较低时，对沼气池增设保温结构、加热装置。为加快发酵，沼气池内设搅拌装置。

三个相同结构的沼气池配合使用，每个池分为节水阶段、发酵阶段、制肥阶段，北方地区90天1个周期（冬天120天1个周期），同一时间段内三个池分别处在节水阶段、发酵阶段、制肥阶段，用过滤池里面的液体互相调节沼气池的PH值在6.5-8之间，超过这个范围用常规方法调节。

节水阶段：在连续加料口9加料后，持续向下供料（可用活塞挤压或用螺旋杆加料），待沼气池使用一段时间后，液面上升到最低过滤眼7位置，开始过滤出液体。定期在连续加料口9加料，看到过滤液的流量减少时，表明过滤层有堵塞情况或沼气池液面下降，持续向下供料，刚开始供料不要过快，主要满足过滤要求，暂不注意发气量，等一段时间后过滤效果若不明显改善，在确定池液面未降低时，连续加料，直到滤液流量增加为止。一段时间后就会掌握应加多少秸秆或麦草，在保证过滤效果的前提下，也要注意加入秸秆量，一般白天加的多，晚上加的少，最大限度地产生沼气,主要目的是节水。每3-5天用内部搅拌装置搅拌1次，持续搅拌2-6分钟。过滤池10里面的滤液用污水泵抽到水箱或独立水箱上端，定量定期配合完成水厕冲洗工作,连续工作使用30天。

发酵阶段：新鲜粪便从30天后停止加入，从第2个月即第31天开始，过滤池10液体液位与发酵池液位等高后自然停止过滤,之后每隔5天进行一次将过滤液体抽回到沼气池，主要是配合内部搅拌装置完成搅拌，每3-5天用内部搅拌装置搅拌1次，持续搅拌5-10分钟。滤料基本不加，除非一点过滤液流量都没有，要稍加入秸秆即可。这样维持30天,沼气自然收集,定期搅拌。

制肥阶段：第61天到90天之间，通过独立的加热装置保持制肥池在35摄氏度左右发酵，每3-5天用内部搅拌装置搅拌1次，持续搅拌5-10分钟。过滤池10中液面和沼气池液面等高后，过滤工作停止，不要抽走过滤液体，维持24-28天左右。在最后的2-6天中将过滤液体抽到沼气池中，每天一次，这时从过滤眼流出的滤液就是液态肥，为保证滤液的质量，可以适当加秸秆，秸秆要切割的更短，过滤液流量虽少，但颗粒物很少，还可进一步采用外部设备进一步过滤，保证液态肥便于喷洒等作业。沼气池液面下降到最低过滤眼后，滤眼7就不出液体了,从人孔或过滤桶放入污水泵抽走泥渣后进入下一个循环。制肥阶段沼气池里面的沼渣和沼泥不必每次清理干净，可作为下次发酵提供接种物细菌。

按照粪草质量比1.5:1的比例添加秸秆，秸秆的含碳量可以根据相关资料查阅后计算，具体操作时可不每一天准确计算加料，但整个周期90天内的加料量至少不能少于计算量。节水阶段加料多约70%，制肥阶段加料少约25%，发酵阶段最少约5%。

经过一段时间后，加入的料和过滤浸水的料受力达到平衡后，即能计算出加入多长距离的料为多少公斤。不建议用过滤桶容积与长度来计算加料量，过滤桶上方的连续加料器里面加入的料，总体应有质量的记录，如一次总共放了1吨料，多少天加完，即每天加入多少就可以算出来。通过总量宏观控制和直观的操作就可以准确掌握加料量，根据不同秸秆和麦草完成加料工作。

一般的过滤由于采用了网或膜的方式，一段时间后网或膜都有堵塞的情况，必须定时进行反冲洗，长期还需要更换过滤网等材料，不仅费水且增加了设备的复杂性，增加人力和物力开销。本实用新型的材料简单加工后可形成疏密透气的含碳物质（麦草或秸秆等含碳高的柴草等），由于其自身挤压、叠加厚度、水浸胀致密、空隙被过滤物堵塞的原因过滤的效果很理想，过滤一段时间后效果下降，只需要在过滤桶斜上方添加新秸秆再用活塞将下端秸秆缓慢连续或阶段性挤入反应池，过滤效果很快恢复，无需冲洗或反冲洗。秸秆本身是沼气池可用的原料，水厕有机质中氮元素含量过高，加入含碳的秸秆或含碳的碎屑物就会调整碳氮比，加快反应速度和增加沼气池的总发气量。过滤设备建造成本低，操作简单。

本技术能产沼气，减少温室气体（二氧化碳和甲烷）和有毒气体（硫化氢）排放，显著提高城市空气质量；化粪池是有氧发酵而沼气池是厌氧发酵，前者发酵过程能量多以热能释放，后者能量多以化学能转化到可燃气体中；可减少直接释放到空气中的热量，大量推广使用后能降低城镇平均气温减缓热岛效应，特别是在大城市和南方意义重大；为现代农业提供无害农药和液态肥料，现代农业科技研究表明：长期使用沼渣和沼液，增产的同时，能明显改良土壤。全国城镇的水厕若多半建成本技术推广的沼气池，液态肥料数量将很大，对设施农牧业现代化升级改造起到助推作用。

中温发酵主要是为了保证液肥的卫生和环境要求，高温发酵效果更好，但热量供给困难，保温很难做好，热量浪费很严重，所以采用中温发酵。

应用实例：调查武威南城门公共水厕，1个月用水60立方，水价是1立方3元，若能节约50%的用水量，将节省30立方水，节约水费90元，增加用电80元，合计不节约费用，但增加了50立方的沼液肥同时减少了50立方的污水，减轻了污水厂处理污水的压力和费用。

Claims (7)

1.一种可降解滤料过滤节水制肥沼气池，该沼气池内部自然的分层，由下往上依次为沉渣层(3)、清液层(2)、浮渣层(1)，其特征是：在沼气池侧壁倾斜的插入过滤桶（4），过滤桶（4）的一部分在沼气池内，在过滤桶（4）内设有能够降解发酵的滤料，过滤桶（4）桶壁设有滤眼（7），过滤桶（4）的下口（6）位于清液层下部，滤眼（7）位于沼气池外部，滤眼（7）处在清液层上部所在高度范围，滤眼（7）流出的液体进入滤液池（10），滤液池（10）的底部与下口（6）等高，过滤桶（4）的上口（5）高于沼气池口，上口（5）设有推料器（8）。

2.根据权利要求1所述的可降解滤料过滤节水制肥沼气池，其特征是：所述滤眼（7）直径在5-15mm之间。

3.根据权利要求1所述的可降解滤料过滤节水制肥沼气池，其特征是：所述过滤桶（4）的上口（5）上设置有采用推料活塞或螺旋加料器的推料器（8）。

4.根据权利要求1所述的可降解滤料过滤节水制肥沼气池，其特征是：所述过滤桶（4）上位于滤眼（7）区域以上的部位设有连续加料口（9）,区域以下设有环形的集液槽（11）。

5.根据权利要求1所述的可降解滤料过滤节水制肥沼气池，其特征是：所述滤眼（7）分布在过滤桶（4）的上半侧。

6.根据权利要求1所述的可降解滤料过滤节水制肥沼气池，其特征是：所述能够降解滤料采用粉碎后直径大于滤眼（7）的含碳农作物秸秆。

7.根据权利要求1所述的可降解滤料过滤节水制肥沼气池，其特征是：滤液池(10)体积是沼气池体积的10-20%。