CN209923159U - 非液态粪污微氧式贮存系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及有机固体废弃物处置和资源化利用领域，提供了一种非液态粪污微氧式贮存系统，包括贮存槽，所述贮存槽上设有半渗透膜和曝气管路，所述半渗透膜覆盖所述贮存槽，所述曝气管路向所述贮存槽内充气。本实用新型的非液态粪污微氧式贮存系统，创造微压、微氧的环境，减少堆体厌氧区域，使粪污处于一个缓慢的、稳定的发酵状态，达到节能减排、智能环保、优质高效的目的。

Description

非液态粪污微氧式贮存系统

技术领域

本实用新型涉及有机固体废弃物处置和资源化利用领域，特别是涉及一种非液态粪污微氧式贮存系统。

背景技术

我国是畜禽养殖大国，随着畜禽养殖业生产水平的提高，畜禽粪污的资源化利用问题成为制约我国养殖业发展的一大重要因素。

目前集约化养殖场的粪污产出量大，在资源化利用之前需要进行集中贮存，但目前养殖场大多存在贮存场地建设不合理，贮存方法过于简单等问题，与我国高速发展的畜禽养殖业出现不匹配的情况，我国近期也针对于此提出了研制智能环保型畜禽粪污贮存设备及新型贮存技术的目标。

现有的贮存方式多为静态覆盖的方式贮存，畜禽粪污在贮存过程中极易因厌氧产生氨气以及甲烷等温室气体，危害周边环境及人畜健康。粪便进行覆盖以实现有害气体减排，但单一的覆盖工艺的减排效果不理想，覆盖处理虽然降低了气体的散逸速度，但仍未能从根本上解决堆体的厌氧问题，覆盖处理过程中仍然有大量因厌氧环境产生的温室气体，导致粪污堆体的处理效果差、处理效率低。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：(1)堆体厌氧问题；(2)传统的覆盖工艺氧气停留时间短、氧气利用率低；(3)传统的粪污处理过程无有效监控，不能及时了解反应池内的环境状况。

本实用新型的目的是：提供一种用于固态粪污的微氧式贮存系统，旨在结合我国粪污贮存现状，将覆盖工艺与槽式通风工艺相结合，在贮存过程中创造微压、微氧的环境，既能减少堆体厌氧区域，又能使粪污处于一个缓慢的、稳定的发酵状态，并通过智能监测控制设备自动控制通风开启与关闭，在提升我国贮存设备智能化的同时达到节能减排、智能环保、优质高效的目的。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种非液态粪污微氧式贮存系统，包括贮存槽，所述贮存槽上设有半渗透膜和曝气管路，所述半渗透膜覆盖所述贮存槽，所述曝气管路向所述贮存槽内充气。

优选的是，所述半渗透膜设为膨体聚四氟乙烯，所述半渗透膜的孔径设为0.2μm。

在上述任意方案中优选的是，所述贮存槽内形成氧气体积分数为4％-6％的微氧环境。

在上述任意方案中优选的是，所述半渗透膜上设有粘扣带，所述粘扣带在所述半渗透膜上间隔设置有若干个。

在上述任意方案中优选的是，所述贮存槽上设有传感器系统，所述传感器系统包括温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器。

在上述任意方案中优选的是，所述温度传感器设为电阻式温度传感器，所述氧浓度传感器设为氧化锆式氧浓度传感器，所述压力传感器设为电动式压力传感器，所述温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器均通过传感器套管和橡胶密封套与贮存槽密封连接。

在上述任意方案中优选的是，所述传感器系统连接到智能监测控制设备上，所述智能监测控制设备包括触摸屏、风机接口、传感器接口、PLC控制系统。

在上述任意方案中优选的是，所述传感器系统在所述贮存槽的长度或宽度方向间隔设有若干个。

在上述任意方案中优选的是，所述曝气管路上设有布气隔板，所述布气隔板上开设有通气孔，所述曝气管路上连接有曝气风机。

在上述任意方案中优选的是，所述贮存槽上罩扣有挡雨棚，所述贮存槽设为贮存槽框架与水泥地面围成的空间。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本系统以GB/T 27622-2011畜禽粪便贮存设施设计要求为指导，以我国普便应用的贮存设施为基础进行改进，具备可操作性强、适应面广、经济效益高等优势。

2、本系统所采用的半渗透膜可抑制VOCs、NH₃和H₂S的排放，且半渗透膜下形成的微压环境可提升曝气的效果，减少CH₄和N₂O等温室气体的排放。

3、本系统所采用的智能监测控制设备可通过氧浓度传感器进行反馈控制，使半渗透膜下堆体处于微氧环境中，并辅以压力传感器和温度传感器对贮存状态进行实时监控，具备节能环保、智能高效、贮存稳定等优势。

4、本系统所采用的粘扣带连接方式可实现膜的便捷收放，成本较低，且密封效果良好。

5、本系统可随贮存槽的粪污堆积量选择相应区域的传感器进行监控，具有实时准确的优势。

本实用新型提供的非液态粪污微氧式贮存系统参考如下附图做进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型非液态粪污微氧式贮存系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型非液态粪污微氧式贮存系统的图1所示实施例中A的局部放大结构示意图；

图3为本实用新型非液态粪污微氧式贮存系统的图1所示实施例中B的局部放大结构示意图；

图4为本实用新型非液态粪污微氧式贮存系统的图1所示实施例的侧视结构示意图；

图5为本实用新型非液态粪污微氧式贮存系统的控制原理示意图；

图6为本实用新型非液态粪污微氧式贮存系统的半渗透膜的结构示意图。

图中，1、挡雨棚；2、半渗透膜；3、贮存槽；4、曝气管路；5、水泥地面；6、曝气风机；7、布气隔板；8、通气孔；9、传感器套管；10、橡胶密封套；11、智能监测控制设备；12、传感器系统；13、贮存槽侧壁槽孔；14、风机接口；15、温度传感器接口；16、氧浓度传感器接口；17、压力传感器接口；18、触摸屏；19、PLC控制系统；20、粘扣带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

目前，实现畜禽粪污智能、环保的绿色贮存是集约化养殖场发展过程中的难点。本实施例的贮存系统以GB/T 27622-2011畜禽粪便贮存设施设计要求为指导，提出一种新的设计思路，具有极高的经济效益。

结合图1-图6所示，本实施例的非液态粪污微氧式贮存系统，包括贮存槽3，贮存槽3上设有半渗透膜2和曝气管路4，半渗透膜2覆盖贮存槽3，曝气管路4向贮存槽3内充气，贮存槽3内形成氧气体积分数为4％-6％的微氧环境。

本实施例的贮存系统，半渗透膜2作为覆盖材料，并配合底部的曝气风机6共同营造微压、微氧的贮存环境，半渗透膜2与曝气管路4共同营造微压、微氧的贮存环境，减少堆体内部的厌氧环境，实现堆体的稳定贮存，可有效减少有害气体的产生与排放。

本实施例的贮存系统，适用于规模化养殖场中的粪污集中处理，用来处理固态或固液混合态的粪污，使粪污在贮存槽3的微氧状态下缓慢发酵；贮存槽3可以设为养殖场中原有的粪污存放、贮存用槽体，在原有的养殖场的基础建筑上进行改装，形成具有微氧环境的粪污处理空间，适用于规模化的粪污处理，如猪牛等牲畜粪污、鸡鸭等禽类粪污。

半渗透膜2的微孔孔径为0.2μm，可有效阻止灰尘、气溶胶和微生物向外扩散，但贮存槽3内的水蒸气和空气可以通过半渗透膜2流出，而半渗透膜2上凝聚形成的液态水(液态水的最小直径为20μm)因无法通过半渗透膜2而在膜下形成水膜，对半渗透膜2上的微孔起到密封作用，提升保压效果，使贮存槽3内形成微压、微氧环境，微氧环境抑制厌氧反应过程，使粪污堆体在微氧条件下缓慢发酵；并且半渗透膜2阻碍了贮存槽3内挥发性有机物的排放，减缓粪污堆体产生的臭气的排放，增长粪污堆体产生的气体在贮存槽3内停留时间，减少养分损失且优化养殖环境。

贮存槽3内的氧气体积分数保持在4％-6％，贮存槽3内的氧气的体积分数低于4％时，通过曝气管路4向贮存槽3内曝气来补充氧气，当氧气的体积分数达到6％时，停止曝气，通过曝气来调节氧气含量使贮存槽3内保持微氧环境，实现微氧式贮存。

贮存槽3内贮存条件的优选实施例

贮存槽3内的氧气体积分数设为5％，当贮存槽3内的氧气体积分数在5％±0.5％时，曝气管路4向贮存槽3内充气或停止充气；当贮存槽3内的氧气体积分数低于4.5％时，曝气管路4进行充气，当贮存槽3内的氧气体积分数高于5.5％时，曝气管路4停止充气。

目前微氧处理广泛应用于废水、污泥等研究，但在固态、固液混合态的畜禽粪污中的还没有相关研究和应用。半渗透膜耦合微氧技术创造的微压、微氧环境，即贮存槽3内的氧气体积分数为4％-6％，可有效减少NH₃及CH₄的排放并使堆体处于一个缓慢稳定的发酵状态，因此结合国家对于贮存设施的建设标准及智能控制技术设计该贮存系统，以提供适合养殖场实施的绿色、智能、高效的贮存模式及方法。

半渗透膜2设为膨体聚四氟乙烯材料，膨体聚四氟乙烯材料为具有微细纤维连接而形成的网状结构，半渗透膜2的孔径设为0.2μm，保证贮存槽3内的粒径小于0.2μm的小分子物质通过、阻碍粒径大于0.2μm的大分子的溶胶类物质溢出。

结合图1和图6所示，半渗透膜2上设有粘扣带20，粘扣带20在半渗透膜2上间隔设置有若干个，可实现贮存过程中半渗透膜2的便捷收放。半渗透膜2的固定方式采用粘扣带20，相邻两个半渗透膜2可以通过粘扣带20粘合连接，结构简单、方便拆卸和运输；半渗透膜2还可以通过粘扣带20粘扣在贮存槽3上，粘扣带20的连接方式将半渗透膜2固定在贮存槽3上，保证了密闭性的同时，也可在运送粪污时便捷的将膜收起与闭合，方便通过半渗透膜2开闭贮存槽3，以便进行粪污的运送。

优选的，粘扣带20长为20cm，每两条的间隔为20cm，均匀布置在半渗透膜2长度方向上，可实现半渗透膜2与贮存槽3的槽体间的紧密接合，保证内部的微压环境。

结合图1、3和图4所示，贮存槽3上设有传感器系统12，传感器系统12对贮存槽3内的温度、压力、氧浓度进行测量，以便监控贮存槽3内的储存环境。具体的，传感器系统12包括温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器，传感器系统12固定在贮存槽框架的侧壁上，每3个传感器为一组，每组传感器均包括温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器，在贮存槽框架的长度方向、高度方向间隔设置有若干组，传感器系统12中传感器数量的设置根据贮存槽3的尺寸、测试要求等调节进行调节。

优选的，温度传感器设为电阻式温度传感器，氧浓度传感器设为氧化锆式氧浓度传感器，压力传感器设为电动式压力传感器。

结合图3所示，温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器均通过传感器套管9和橡胶密封套10与贮存槽3密封连接。传感器套管9优选为不锈钢材料，在贮存槽框架上开设贮存槽侧壁槽孔13，传感器套管9插接在贮存槽侧壁槽孔13内，传感器套管9与贮存槽侧壁槽孔13之间通过橡胶密封套10密封，减少贮存槽3内物质的泄漏。

三种传感器均先插入不锈钢的传感器套管9中，再插入贮存槽侧壁槽孔13中，传感器套管9起支撑保护的作用，贮存槽侧壁槽孔13中的橡胶密封套10则起密封作用，防止贮存槽3内气体逸出，安装简便、方便拆装。

结合图4所示，贮存槽侧壁槽孔13及传感器系统12共有三组，分别布置于贮存槽3的前部、中部、后部，可根据粪污贮存量选取不同组别的传感器作为参数控制风机的启动及关闭；贮存槽3的侧壁的前端为半圆形，利于实现半渗透膜2与贮存槽3的槽体间的密封。

结合图5所示，传感器系统12连接到智能监测控制设备11上，智能监测控制设备11包括触摸屏18、风机接口14、传感器接口、PLC控制系统19。温度传感器、压力传感器、氧浓度传感器均通过传感器接口接入PLC控制系统19，曝气风机6通过风机接口14接入到PLC控制系统19，温度传感器、压力传感器、氧浓度传感器和曝气风机6的工作状态通过触摸屏18显示，并且用户能够通过触摸屏18向PLC控制系统19输入控制指令，以对各个部件进行集中调节。

智能监测控制设备11可通过氧浓度传感器的监测数据对曝气风机6进行自动控制，确保内部始终处于微压、微氧的环境中，降低了人工成本和运行成本。温度传感器和压力传感器的测得温度、压力参数为系统提供数据参考。

结合图5所示，温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器将实时监测到的数据分别通过温度传感器接口15、氧浓度传感器接口16和压力传感器接口17三种传感器接口反馈到智能监测控制设备11的PLC控制系统19中，当监测到的氧浓度超出上限值/低于下限值时，PLC控制系统19通过风机接口14控制曝气风机6关闭/开启，即当氧浓度传感器测得的氧气浓度小于下限值时，启动曝气风机6，当氧浓度传感器测得的氧气浓度达到上限值时，关闭曝气风机6。通过触摸屏18可设置氧浓度反馈调节的参数，并能够显示即时的贮存温度、内部的压力和氧浓度，方便工作人员对内部的贮存状态做出判断。

结合图1和图2所示，曝气管路4上设有布气隔板7，布气隔板7上开设有通气孔8，曝气管路4上连接有曝气风机6，曝气风机6向曝气管路4内鼓风，曝气管路4内的气流通过通气孔8进入贮存槽3，贮存槽3内的液体还可以通过通气孔8排入曝气管路4，沿曝气管路4排出，有助于分离出贮存槽3内的液态粪污。

曝气风机6优选为离心式曝气鼓风机。

如图1所示，更进一步的，贮存槽3上罩扣有挡雨棚1，挡雨棚1设为倾斜面，挡雨棚1的材质为水泥石棉瓦楞板，便于其上的雨水、杂物等下落，具有遮光挡雨的作用，保证挡雨棚1的结构强度、使用寿命。挡雨棚1为半渗透膜2起到隔挡作用，减小半渗透膜2受外界环境的影响，保证半渗透膜2的使用寿命。

结合图1和图4所示，贮存槽3设为贮存槽框架与水泥地面5围成的空间，贮存槽3为常见的“n”型槽，贮存槽框架可以设为水泥墙体结构、砌筑的墙体结构、板材围覆的框架结构等多种结构形式。贮存槽3的地面设为水泥地面5，水泥地面5具有防渗功能，水泥地面5内布置有不锈钢的曝气管路4，曝气管路4兼具渗滤液管路的功能，贮存槽3内的液体能够通过曝气管路4上的布气隔板7的通气孔8渗流到曝气管路4中，同时通气孔8会对渗流到曝气管路4中的物质进行过滤，防止曝气管路4封堵。

贮存槽3的槽体左侧设置有曝气风机6，曝气风机6与水泥地面5下设置的曝气管路4相连，曝气管路4共有4条，均匀铺设在贮存槽3的槽体中，其材质为具有良好支撑作用及耐腐蚀性的不锈钢，并在上方辅以布气隔板7，布气隔板7上开有圆形的通气孔8，主要有通风供氧及收集渗透液的作用。

结合我国粪污贮存现状，替换传统的处理工艺，在贮存过程中创造微压、微氧的环境，既能减少堆体厌氧区域，又能使粪污处于一个缓慢的、稳定的发酵状态，并通过智能监测控制设备11自动控制通风开启与关闭，在提升我国贮存设备智能化的同时达到节能减排、智能环保、优质高效的目的。

本实施例的贮存系统，适用于固态、固液混合态的多种粪污的处理，尤其适用于集约化奶牛场、肉牛场及猪场等集中养殖场所，并且该贮存系统价格适中，性价比高，可操作性强，监测准确，适用性广，专门针对粪污产生量巨大的集约化养殖场。

此外，所采用的智能监测控制设备11可通过氧浓度传感器进行反馈控制，使半渗透膜2下堆体处于微氧环境中，并辅以压力传感器和温度传感器对贮存状态进行实时监控，具备节能环保、智能高效等优势。综上所述，本实用新型具有良好的潜在的经济与社会效益。

该贮存系统如果在我国进行推广，主要是针对集约化养殖奶牛场、肉牛场及猪场等。该贮存系统的存在一方面可以对集约化养殖场的粪污进行稳定的贮存，减少其对环境带来的不利影响，另一方面通过贮存处理可获得优质的粪便原料用于堆肥或者是生产垫料等，为后续的资源化利用提供了一定的便利，具有较高的推广价值和潜在的未来收益。

本实施例提供一种非液态粪污微氧式贮存方法，贮存槽3内的氧气体积分数设为4％-6％之间，贮存槽3内设有曝气管路4，当贮存槽3内的氧气体积分数小于4％，曝气管路4向贮存槽3内充气，直至贮存槽3内的氧气体积分数达到6％，曝气管路4停止充气，使贮存槽3内的氧气体积分数维持在4％-6％之间。

优选的，氧气体积分数设为5％，当贮存槽3内的氧气体积分数在5％±0.5％时，曝气管路4向贮存槽3内充气或停止充气；当贮存槽3内的氧气体积分数低于4.5％时，曝气管路4进行充气，当贮存槽3内的氧气体积分数高于5.5％时，曝气管路4停止充气。

本实用新型的具体使用方法，

1)完成相关设施的搭建后，将每日产生的粪污运送到贮存槽3中；

2)从贮存槽侧壁槽孔插入温度传感器、压力传感器及氧浓度传感器，将各个传感器和曝气风机6连接到智能监测控制设备11、设定智能监测控制设备11的氧浓度反馈参数，氧气的体积分数设为4％-6％；

3)将半渗透膜2覆盖到贮存槽3上，利用粘扣带20使其达到良好的密封效果，曝气风机6向贮存槽3内通风，通风开启一段时间后若观测到内部压力大于标准大气压说明密封效果较好；

4)每日贮存粪污前将半渗透膜2的前端部分收起，运送结束后重新密闭；

5)随着粪污贮存量的增加，换用不同位置、不同组别的氧浓度传感器示数作为曝气风机6的控制参数；

6)贮存槽3装满后卸下半渗透膜2及三种传感器，关闭智能监测控制设备11及曝气风机6，将贮存槽3内粪污全部运出后重复上述步骤继续使用。

本实施例，将半渗透膜2覆盖与通风供氧有效的结合以维持微压、微氧的贮存环境，能够实现集约化养殖场固态粪污的稳定贮存，并减少了粪污贮存过程中有害气体的排放，其配备的智能监测控制设备11贴合目前集约化养殖场贮存设备智能化、自动化的需求。该套贮存系统操作便捷，节能环保，对我国畜禽粪便贮存设施的智能化升级及贮存工艺的环保性能升级均起到了积极的作用。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种非液态粪污微氧式贮存系统，其特征在于，包括贮存槽，所述贮存槽上设有半渗透膜和曝气管路，所述半渗透膜覆盖所述贮存槽，所述半渗透膜上设有粘扣带，所述粘扣带粘扣于所述贮存槽上；所述曝气管路上设有布气隔板，所述布气隔板上开设有通气孔，所述通气孔向所述贮存槽内充气，所述曝气管路上连接有曝气风机；所述贮存槽上设有传感器系统，所述传感器系统包括温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器。

2.根据权利要求1所述的非液态粪污微氧式贮存系统，其特征在于，所述半渗透膜设为膨体聚四氟乙烯，所述半渗透膜的孔径设为0.2μm。

3.根据权利要求1或2所述的非液态粪污微氧式贮存系统，其特征在于，所述粘扣带在所述半渗透膜上间隔设置有若干个。

4.根据权利要求1所述的非液态粪污微氧式贮存系统，其特征在于，所述温度传感器设为电阻式温度传感器，所述氧浓度传感器设为氧化锆式氧浓度传感器，所述压力传感器设为电动式压力传感器，所述温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器均通过传感器套管和橡胶密封套与贮存槽密封连接。

5.根据权利要求1所述的非液态粪污微氧式贮存系统，其特征在于，所述传感器系统连接到智能监测控制设备上，所述智能监测控制设备包括触摸屏、风机接口、传感器接口、PLC控制系统。

6.根据权利要求1或4或5所述的非液态粪污微氧式贮存系统，其特征在于，所述传感器系统在所述贮存槽的长度或宽度方向间隔设有若干个。

7.根据权利要求1所述的非液态粪污微氧式贮存系统，其特征在于，所述贮存槽上罩扣有挡雨棚，所述贮存槽设为贮存槽框架与水泥地面围成的空间。

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