沼气风屏养殖废水处理系统及装置

技术领域

本发明属于养殖业废水处理领域，尤其是涉及到一种沼气风屏养殖废水处理系统及装置。

背景技术

养殖废水主要包含养殖冲洗时的粪、尿、残余药剂混合水以及部分生活污水，水质水量变化大，悬浮物多、有机物浓度高、氨氮浓度高、含有重金属、致病菌并有恶臭。大量悬浮物沉淀，会使土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降；高浓度有机物及氨氮，会使土壤养分失衡，导致土壤板结、盐化，消耗水体溶解氧，会引起水体发黑、变臭；畜禽饲料含有的锌、铜等重金属则易在土壤中积累，导致土壤重金属超标，影响作物生长；畜禽粪尿排泄物带有的致病微生物、寄生虫卵通过水源或蚊蝇传播，易引起感染，甚至引发疫情；畜禽粪尿排泄物伴有的H

朱云强申请的养殖场污水处理系统（CN 209039292 U）专利技术是将所有猪粪经过干湿分离机进行分离，分离后的干粪，可以直接装袋子销售或者做有机肥，挤压后的污水，先流入到组合式发酵池或者红、黑膜沼气池里进行深度厌氧发酵，后流入氧化塘或者三级沉淀池,再进入酵解风屏系统进行蒸发处理。一组风屏（3米宽30米长）日处理10－15吨废水，可处理存栏规模为500～2000头肥猪所产生粪污。上述方案虽然具有操作简单(一键启动)，运行成本低(夏天低至5毛一吨)，占地面积小(一组设备90平方左右)，整个猪场没有排污口，真正做到养殖废水零排放等优点，但仍存在冬春季节和阴雨天气需要开启除湿机，使运行成本大幅提高，不能全天候的满足养殖场需求。

现行普通沼气池建造成本高；红、黑膜沼气池尽管建造成本低，但产生的沼气压力低，需要增压输送和使用，且存在安全隐患；厌氧池、化粪池沼气几乎没有收集利用。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种既全天候低成本废水零排放，又输出可以直接使用的沼气能源的沼气风屏养殖废水处理系统及装置。

本发明所采用的技术方案是：它是先将养殖粪污经过双层多级厌氧、好氧发酵、过滤和沉淀，后用自产部分沼气加热，最后通过风屏蒸发器蒸发，既实现全天候低成本废水零排放，又不用建造普通沼气池，就能收集具有一定压力的可直接输送使用的沼气能源；具体工艺步骤是：

（1）让养殖场沉砂池内的粪污进入双层发酵池下层进行多级厌氧发酵产生沼气；

（2）沼气进入气柜备用，过滤后沼液进入发酵池上层进行多级好氧发酵和过滤；

（3）氧化液进入沉清池，沉清液进入温水器被自产部分沼气加热，沼气燃烧烟气进入风屏下部，沿风屏上升，进行热风蒸发；

（4）温水器内被加热的温水一部分进入蒸发器上部，润湿风屏进行蒸发处理，风屏淌下的水滴经过滤层进入回水池，回流到温水器；另一部分注入发酵池，实现升温高效发酵,使风屏蒸发量和沼气产率都不受季节和天气影响。

一种沼气风屏养殖废水处理装置，它由沉砂池、发酵池和风屏蒸发器等构成，所述发酵池是由下层厌氧层和上层好氧层组成的双层多级结构，沉砂池通过管道与首级下层厌氧层相通，并在下层厌氧层末级与上层好氧层首级之间设置了过滤池，每级下层厌氧层顶部设置了沼气排放口，通过管道与气柜相连；所述风屏蒸发器下方设置了回水池和过滤层；在发酵池和风屏蒸发器之间设置了沉清池和温水器，该温水器是通过沼气燃烧进行加热，燃烧烟气通过管道进入风屏下方，对风屏上的沉清液进行热风蒸发；沉清池通过冷水泵与发酵池的末级上层好氧层相连，温水器主进水口通过管道与沉清池溢流口相连，次进水口通过管道与回水池底部设置的出水口相连；温水器的出水口通过管道和温水泵进口连接，温水泵出口一路经过设置阀门的管道与风屏蒸发器顶部设置的喷水管相连，另一路通过设置阀门的管道与设置在发酵池下层厌氧层底部的喷水阀门相连。

进一步的，所述过滤池内的过滤层为河砂，该河砂滤层部分堵塞后，应及时用泥砂泵冲洗，产生的有机质浮渣返回发酵池继续发酵，去掉有机杂质的河砂继续作滤料。所述回水池上方设置的过滤层为谷壳,该谷壳滤层部分堵塞后，应及时更换。换下来的谷壳可晒干作燃料。

进一步的，设置在下层厌氧层底部的进水管为倾斜喷头,使注入温水时，对厌氧层有搅拌作用。

进一步的，在风屏上方设置雾化喷头，进一步增加气-液接触面积即蒸发面积。除润湿风屏蒸发水份外，细小雾滴也有蒸发作用。

进一步的，向发酵池上层增氧，选择地在发酵池上层底部铺设增氧管，增氧管布满通气孔，使通入的空气在池底均匀分布。

进一步的，发酵池上层可种植浮萍、水葫芦和放养鱼虾。

进一步的，发酵池和沉清池之间，可增设生态湿地。

进一步的，与风屏垂直的进风和出风两侧，可选择地增设可升降挡风帘，在有风的晴天，升起挡风帘；在无风的阴雨天，降下挡风帘，使蒸发的热气体形成自然对流。为加速自然对流，可在风屏顶部增设排风扇。

进一步的，温水器7增设测温探头，建立根据设定的温水器温度，自动调节沼气流量的自动控制系统；发酵池下层厌氧层增设测温探头，阀门13、14为自动控制阀，建立根据发酵池温度自动调节阀门13、14流量的厌氧发酵温控系统，将温度控制在35-40℃。

进一步的，双层池中间的隔层为倒扣锅形，可以用塑料膜、玻璃钢、铁皮和水泥等材料制作。输出沼气的压力为P=hρg,式中h为倒扣锅状隔层顶端距液面的高度。

更进一步的，在发酵池和温水器之间设置A、B两级沉清池，在每级沉清池进水口混合槽内，定期分别加入沉淀剂A和B，定期取出沉清池底沉淀物作肥料。

本发明的有益效果：由于发酵池采取厌氧和好氧双层结构，避免粪污大面积暴露影响环境；并能定期抽干发酵池，掀开中间隔层，露天安全清除沼渣，使粪便污水不需要干湿分离，直接进行发酵处理；同时能够收集大量具有一定压力的沼气供生活生产使用；进而利用沼气作为热源对处理液进行加热，使蒸发加速；继而可将热处理液重新注入发酵池下层厌氧层内控温高效发酵，多产沼气；还可将沼气燃烧过程中产生的烟气作为热风，使风屏蒸发进一步加速。本发明不需建造沼气池，只需将化粪池作简易改造，就能处理粪污、输出沼气、美化环境。本发明不需要大量消耗电能的除湿机，就能稳定废水处理量（一组设备10～15吨/日），使处理成本大大降低，真正做到全天候养殖废水零排放。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明产品结构布局示意图。

图中：1为沉砂池，2为发酵池，3为下层厌氧层，4为过滤池，5为上层好氧层，6为冷水泵，7为温水器，8为温水泵，9为沉清池，10为蒸发器，11为回水池，12为回流管，13为第一阀门，14为喷水阀门,15为第二阀门,16为气柜，17为过滤层。

具体实施方式

如图1所示，沼气风屏养殖废水处理系统是先将养殖粪污经过双层多级厌氧、好氧发酵、过滤和沉淀，后用自产部分沼气加热，最后通过风屏蒸发器蒸发，既实现全天候低成本废水零排放，又不用建造普通沼气池，就能收集具有一定压力的可直接输送使用的沼气能源；具体工艺步骤是：

（1）让养殖场沉砂池内的粪污进入双层发酵池下层进行多级厌氧发酵产生沼气；

（2）沼气进入气柜备用，过滤后沼液进入发酵池上层进行多级好氧发酵和过滤；

（3）氧化液进入沉清池，沉清液进入温水器被自产部分沼气加热，沼气燃烧烟气进入风屏下部，沿风屏上升，进行热风蒸发；

（4）温水器内被加热的温水一部分进入蒸发器上部，润湿风屏进行蒸发处理，风屏淌下的水滴经过滤层进入回水池，回流到温水器；另一部分注入发酵池，实现升温高效发酵,使风屏蒸发量和沼气产率都不受季节和天气影响。

沼气风屏养殖废水处理装置是由沉砂池、发酵池和风屏蒸发器等构成，所述发酵池2是由下层厌氧层3和上层好氧层5组成的双层多级结构，沉砂池1通过管道与发酵池2的首级下层厌氧层3相通，并在下层厌氧层3的末级与上层好氧层5的首级之间设置了过滤池4，每级下层厌氧层3顶部设置了沼气排放口，通过管道与气柜16相连；所述风屏蒸发器10下方设置了回水池11和过滤层17；在发酵池2和风屏蒸发器10之间设置了沉清池9和温水器7，该温水器7是通过沼气燃烧进行加热，燃烧烟气通过管道进入风屏下方，对风屏上的沉清液进行热风蒸发；沉清池9的A级沉清池通过冷水泵6与发酵池2的末级上层好氧层5相连，温水器7主进水口通过管道与沉清池9的溢流口相连，次进水口通过管道与回水池11底部设置的出水口相连；温水器7的出水口通过管道和温水泵8进口连接，温水泵（8）的出口一路经过设置第二阀门15的管道与风屏蒸发器10顶部设置的喷水管相连，另一路通过设置第一阀门13的管道与设置在发酵池2的下层厌氧层3底部的喷水阀门14相连。

所述过滤池4内的过滤层为河砂，该河砂滤层部分堵塞后，应及时用泥砂泵冲洗，产生的有机质浮渣返回发酵池继续发酵，去掉有机杂质的河砂继续作滤料；所述回水池11上方设置的过滤层17为谷壳,该谷壳滤层部分堵塞后，应及时更换，换下来的谷壳可晒干作燃料。

设置在下层厌氧层3底部的进水管为倾斜喷头,使注入温水时，对厌氧层有搅拌作用。

在风屏蒸发器10的上方设置雾化喷头，进一步增加气-液接触面积即蒸发面积，除润湿风屏蒸发水份外，细小雾滴也有蒸发作用。

选择地在发酵池2上层好氧层5底部铺设增氧管，增氧管布满通气孔，向发酵池2上层好氧层5内增氧，使通入的空气在池底均匀分布。

发酵池2的上层好氧层5内种植浮萍、水葫芦和放养鱼虾。

发酵池2和沉清池9之间设置生态湿地。

所述风屏蒸发器10内与风屏垂直的进风和出风两侧，可选择地增设可升降挡风帘，在有风的晴天，升起挡风帘；在无风的阴雨天，降下挡风帘，使蒸发的热气体形成自然对流，为加速自然对流，可在风屏顶部增设排风扇。

温水器7上设置了测温探头，建立根据设定的温水器温度，自动调节沼气流量的自动控制系统；发酵池2的下层厌氧层3设置测温探头，第一阀门13、喷水阀门14和第二阀门15均为自动控制阀，建立根据发酵池温度自动调节第一阀门13、喷水阀门14流量的厌氧发酵温控系统，将温度控制在35-40℃。

双层发酵池2中间的隔层为倒扣锅形，是以塑料膜、玻璃钢、铁皮和水泥为材料制作而成，输出沼气的压力为P=hρg,式中h为倒扣锅状隔层顶端距液面的高度。

在发酵池和温水器之间设置A、B两级沉清池，在每级沉清池进水口混合槽内，定期分别加入沉淀剂A和B，定期取出沉清池底沉淀物作肥料。

实施本发明时，将养殖场内的粪便集中到沉砂池1内，粪便进入发酵池2的下层厌氧层3内，经过多级厌氧发酵后，产生的沼气自下层厌氧层3顶部设置的排气口进入气柜16储存，以便作为温水器热源和供人们日常生活生产使用。沼液则经过过滤池4内的河砂过滤进入上层好氧层5，经过多级发酵和沉淀过滤后，氧化液通过冷气泵6打入沉清池9，然后溢流到温水器7内加热。被加热的沉清液一路经过设置第二阀门15的管道送入风屏蒸发器10顶部设置的喷水管喷洒在风屏上，另一路通过设置第一阀门13的管道和设置在下层厌氧层3底部的喷水阀门14送入下层厌氧层3内使池内温度升高加快沼液发酵速度。温水器7在燃烧过程中产生的烟气自回水池11上方的过滤层17进入风屏蒸发器10内对喷洒在风屏上的沼液进行蒸发，水蒸汽被排入空中，流下的水滴则经过谷壳过滤层17后自回水池11中经过管道12洲入温水器7中。

本发明沼气加热蒸发和现行工艺自然蒸发的实验数据记录如下：

根据上述数据相对于现有技术而言，废水处理量大（一组设备11～18吨/日），运行成本低（0.25元/吨以下），整个猪场没有排污口，真正做到全天候养殖废水零排放。

本发明发酵池与现行普通沼气池比，建造简单，成本低，清理沼渣容易；与红、黑膜沼气池比，收集的沼气具有一定压力，不需要加压使用，还不存在安全隐患；与普通化粪池和厌氧池相比，产出沼气，减少臭气，对环境影响较少。