一种利用沼气池处理粪水的方法与流程

1.本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种利用沼气池处理粪水的方法。


背景技术：

2.养猪场粪水为高浓度有机粪水，特点是cod、氨氮、tp、固体颗粒含量高，臭味大。如果直接排入水体或会造成水体富营养化，破坏水体生态平衡严重影响环境。因此必须使用水处理设备对粪水进行处理才能排放。
3.但由于粪水中的污染指标(如氨氮值，cod值)太高，很大可能还达不到现有技术中水处理设备的进水标准，因此在水处理设备处理之前必须对粪水作一个前级处理。


技术实现要素：

4.本发明提供一种利用沼气池处理粪水的方法，旨在解决现有养殖场粪水难以解决的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种利用沼气池处理粪水的方法，包括以下步骤：
7.步骤一：将粪水送入沼气池的液料池中混合发酵，得到沼液；
8.步骤二：将发酵后的沼液通过潜污泵抽出送入智能水处理模组进行净化；在智能水处理模组之前可选的设有固液分离机，根据沼液实际情况决定是否在智能水处理模组之前使沼液进入固液分离机；
9.智能水处理模组包括容器、升降式滤芯、抽水机构和加药机构；升降式滤芯置于容器中；加药机构用于向容器中加入水处理药剂，容器为净化反应的场所；净化反应包含絮凝或混凝反应；升降式滤芯用于在净化反应之后将清液与絮状物分离，抽水机构用于将升降式滤芯中的清液抽出。
10.进一步地，包括步骤三；
11.步骤三：将从升降式滤芯中抽出的清液输入深度水处理模组，深度水处理模组用于对智能水处理模组输出的清液进一步净化。
12.进一步地，深度水处理模组为dtro模组或者stro模组；在智能水处理模组的清液出口与深度水处理模组之间可选的设有粗滤模组；粗滤模组为石英砂过滤器，活性炭过滤器，袋式过滤器，陶瓷膜过滤器中的至少一种。
13.进一步地，还包括将深度水处理模组输出的浓缩液输入三维电化模组作进一步处理的步骤。
14.进一步地，在步骤一包括使用地热交换机构通过地热能加热沼液的步骤。贴近所述液料池外侧壁修建有储水间，所述储水间至少有一部分处于地热层中；所述储水间用于注水，水用于吸收地热层的热量并对液料池中的沼液升温。依靠地热层中的热量将储水间中的水增温成热水，水是常见物体中比热容最大的物质，因此液料池底部处于热水中时可以有效对其中的沼液进行增温，以增加沼气产出。
15.进一步地，在步骤一中还包括以下步骤：
16.将一部分沼液发酵产生的沼气通过导气管输入增温单元，所述增温单元能够以沼气为能源产生热量；所述液料池中设有换热管且换热管与增温单元连通；
17.增温单元通入沼气产生热量，热量通过换热管传递给沼液。增温单元可以为锅炉或者利用沼气产生热量的其它设备。
18.进一步地，在步骤一还包括设置太阳能集热设备通过供热循环管道连通换热管；太阳能集热设备用于通过供热循环管道与换热管加热沼液。
19.进一步地，所述增温单元包括沼气发电机组与余热回收循环管道；所述沼气发电机组通入沼气发电，并通过余热回收循环管道将发电产生的热量传递给换热管；沼气发电机组与导气管连通。
20.进一步地，所述太阳能集热设备和沼气发电机组分别与控制设备电连接；
21.在日照充足时，控制设备控制所述太阳能集热设备通过供热循环管道与换热管加热沼液；在日照不足或夜间时，控制设备控制沼气发电机组发电，发电产生的余热通入沼气发电，并通过余热回收循环管道与换热管加热沼液。控制设备控制沼气发电机组与太阳能集热设备协同工作，在不同的情况下切换成太阳能集热设备或沼气发电机组来加热沼液，实现能源互补，降低了用户用能成本。
22.进一步地，液料池两侧设有与其连通的进料室和水压间；水压间设有用于检测水压间沼液液面高度的液位传感装置；所述导气管与供气管中均设置电磁阀，所述电磁阀与液位传感装置均电连接控制设备。水压间存贮沼液，当液料池与沼气储气囊中积聚了足够多的沼气后并超过大气压后，沼气将对液料池中沼液产生压力，使液料池中沼液液面下降，水压间沼液液面上升；因此水压间的沼液液面高度实际反映了沼气量的多少；通过液位传感装置记录水压间的沼液液面高度再将数据发送至控制设备。当水压间沼液液面较低甚至持平液料池时，代表此时沼气量较少；控制设备控制供气管或导气管中的电磁阀关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组或用气设备的其中一处，保障被供应的设备能正常运转。
23.所述控制设备连接光伏发电设备。所述光伏设备为太阳能电池板，太阳能电池板能够将太阳的光照热量转换为电能存储供控制设备运转。
24.所述液料池由内至外依次包括防渗层、内层、保温层以及外层，所述防渗层实际为涂覆在内壁上的由防水材料制成的防水涂层；防渗层的作用是防止液料池内存放的沼液渗出，沼液渗出后不仅会造成浪费，而且如果在冬天，沼液渗出后进入土壤中形成冻土层，会大大影响沼气的产生效率。
25.本发明的有益效果是：
26.1、沼气池将粪水发酵成沼液，待沼液完全发酵后，沼液中的污染指标(如氨氮值，cod值)会大大降低，并且会杀死粪水中的虫卵，减轻水处理设备的净化压力；同时在发酵过程中还能产生沼气。
27.2、沼气池、智能水处理模组、深度水处理模组以及三维电化模组的组合处理，可以使污水cod指标与氨氮指标都极大地下降，而且本系统对比现有的污水处理系统不管在可控性、处理效率以及节能方面都有进步；
28.采用智能水处理模组与污水进行絮凝并使污水过滤后，污水的各项指标(如cod和
氨氮等)极大的降低，再用后面的深度工艺(反渗透和三维电解)处理就能达到净水标准，从整体上代替了传统的生化工艺，相比传统生化工艺的不可控，受环境，投入消化菌量等多因素的影响较大，本系统完全可控，而且因为三维电解技术与环境温度几乎无关，所以能实现全天候的运行以及完全可靠的达标排放；
29.通过深度水处理模组对絮凝并过滤后的污水进行反渗透，使污水分成渗透液与需要进一步处理的浓缩液，渗透液直接进入消毒池消毒；因此三维电化模组需要处理的浓缩液的量大大降低了(反渗透后的浓缩液大约为之前污水量的10％～30％之间)，因此不但提高了污水处理的效率，还减少了能耗；另外三维电解技术特别适合对浓缩液进行净化处理。
30.3、本装置在沼气量较少时，可以自动将沼气集中供应至单独的设备上，保障该设备能正常运转。
31.通过液位传感装置记录水压间的沼液液面高度再将数据发送至控制设备。当水压间沼液液面较低甚至持平液料池时，代表此时沼气量较少；控制设备控制供气管或导气管中的电磁阀关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组或用气设备的其中一处，保障被供应的设备能正常运转。
32.综上所述，本方法特别适合对养殖场的粪水进行处理，相对现有粪水处理方法，不管在可控性、处理效率以及节能方面都有较大进步。
附图说明
33.图1为本实施例1使用利用沼气池处理粪水方法进行粪水处理时的示意图；
34.图2为本实施例1方法原理示意图；
35.图3为本实施例2沼气池的结构示意图；
36.图4为本实施例3沼气池的结构示意图；
37.图5为本实施例3中液料池内壁部分的局部放大图；
38.图6为智能水处理模组的滤芯位于最下端时的结构示意图(主视图)；
39.图7为智能水处理模组的滤芯位于最下端时的结构示意图(侧视图)；
40.图8为智能水处理模组的滤芯位于最上端时的结构示意图(侧视图)；
41.图9为智能水处理模组的滤芯位于最下端时的结构示意图(主视图)；
42.图10为检测报告中的水质检测参数；
43.图11为各种水样的实拍照片。
44.标号说明：1、流量传感器；2、液泵；3、抽水管；4、液位传感器；5、进液管；6、转轴；7、滤芯；8、容器；9、磁浮反集水器；10、支腿；11、排液阀；12、出料管；13、电机；14、第一齿轮；15、第二齿轮；16、轴承；17、电控升降驱动机构；18、升降平台；19、支架；
45.301、液料池；302、进料室；303、水压间；304、沼气储气囊；305、光伏发电设备；306、换热管；307、余热回收循环管道；308、导气管；309、液位传感装置；310、保温板；311、防渗层；312、内层；313、保温层；314、外层；315、太阳能集热设备；316、供热循环管道；317、供气管；318、电磁阀；319、储水间；320、储水罐；321、控制设备；322、水泵；323、热水管；324、沼气发电机组；
46.100、智能水处理模组；200、固液分离机；300、沼气池；400、粗滤模组；500、深度水处理模组；600、三维电化模组。
具体实施方式
47.为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
48.实施例1
49.(一)一种利用沼气池处理粪水的方法
50.如图1-图2所示，一种利用沼气池处理粪水的方法，包括以下步骤：
51.步骤一：将粪水送入沼气池的液料池301中混合发酵，得到沼液；
52.步骤二：将发酵后的沼液通过潜污泵抽出送入智能水处理模组进行净化；在智能水处理模组之前可选的设有固液分离机，根据沼液实际情况决定是否在智能水处理模组之前使沼液进入固液分离机；
53.智能水处理模组包括容器、升降式滤芯、抽水机构和加药机构；升降式滤芯置于容器中；加药机构用于向容器中加入水处理药剂，容器为净化反应的场所；净化反应包含絮凝或混凝反应；升降式滤芯用于在净化反应之后将清液与絮状物分离，抽水机构用于将升降式滤芯中的清液抽出。
54.进一步地，包括步骤三；
55.步骤三：将从升降式滤芯中抽出的清液输入深度水处理模组，深度水处理模组用于对智能水处理模组输出的清液进一步净化。
56.进一步地，深度水处理模组500为dtro模组或者stro模组；在智能水处理模组的清液出口与深度水处理模组之间可选的设有粗滤模组；粗滤模组为石英砂过滤器，活性炭过滤器，袋式过滤器，陶瓷膜过滤器中的至少一种。
57.进一步地，还包括将深度水处理模组输出的浓缩液输入三维电化模组作进一步处理的步骤。
58.本发明的具体工作原理：沼气池将粪水发酵成沼液，待沼液完全发酵后，沼液中的污染指标(如氨氮值，cod值)会大大降低，并且会杀死粪水中的虫卵，减轻水处理设备的净化压力；同时在发酵过程中还能产生沼气。
59.沼气池、智能水处理模组、深度水处理模组以及三维电化模组的组合处理，可以使污水cod指标与氨氮指标都极大地下降，具体指标请参见附图，而且本系统对比现有的污水处理系统不管在可控性、处理效率以及节能方面都有进步；
60.采用智能水处理模组与污水进行絮凝并使污水过滤后，污水的各项指标(如cod和氨氮等)极大的降低，再用后面的深度工艺(反渗透和三维电解)处理就能达到净水标准，从整体上代替了传统的生化工艺，相比传统生化工艺的不可控，受环境，投入消化菌量等多因素的影响较大，本系统完全可控，而且因为三维电解技术与环境温度几乎无关，所以能实现全天候的运行以及完全可靠的达标排放；
61.通过深度水处理模组对絮凝并过滤后的污水进行反渗透，使污水分成渗透液与需要进一步处理的浓缩液，渗透液直接进入消毒池消毒；因此三维电化模组需要处理的浓缩液的量大大降低了(反渗透后的浓缩液大约为之前污水量的10％～30％之间)，因此不但提高了污水处理的效率，还减少了能耗；另外三维电解技术特别适合对浓缩液进行净化处理。
62.(二)水处理模组
63.如图6-图9所示，水处理模组为具有旋转滤芯的桶型智能水处理装置，包括容器8、滤芯7、滤芯升降机构、进液管5、投药机构、抽液机构和排料机构；滤芯置于容器中；滤芯的桶壁上设有多个滤孔；滤芯为旋转式滤芯；滤芯升降机构包括升降平台和电控升降驱动机构17；电控升降驱动机构；如固定在容器上，或固定在地面上，或固定在其他支架上，与升降平台相连；电控升降驱动机构的运动方向与滤芯的轴向相同；电控升降驱动机构也可以是液压推杆或电动推杆；升降平台上设有轴承，滤芯的转轴6插装在所述轴承上；升降平台上还设有用于驱动转轴旋转的电机13以及传动机构；升降平台与滤芯连接，用于带动滤芯升降；进液管用于将待净化的水导入到容器内，进液管的供液管路上设有进液阀；投药机构的投药口设置在容器外壁上火容器上方，用于将水处理药剂投入到容器内；加药可以是另外的管子加入，或直接投入固体或粉末状的药剂；
64.排料机构包括设置在容器的底部的用于排出废料的出料管12和出料管上设置的排料阀11；
65.抽液机构包括液泵2和与液泵相连的抽水管3，抽水管的下端位于滤芯内的底部，用于抽出滤芯中经过滤的水。液泵优选自吸出水泵。
66.液泵为外置液泵；
67.容器上设有液位检测模块；液位检测模块可以直接采用液位传感器，或采用其他传感器换算为液位，如采用进水管处的流量计，通过流量以及容器的横截面积，换算成液位，也可以通过压力传感器采集的液压数据换算成液位，因为液体底部的压力与液位成正比；
68.智能水处理模组还包括控制模块，控制模块用于控制滤芯升降机构、进液阀、抽液机构和排料阀动作。控制模块可以是继电控制模块，或基于mcu的控制模块，mcu为单片机，plc，arm处理器或dsp；
69.电控升降驱动机构为至少2个；电控升降驱动机构的静止部固定在容器上或外部支架上。这样结构紧凑，整个设备形成一体式设备，电控升降驱动机构包括静止部和运动部；动作时，静止部不动作，运动部伸缩动作；
70.进液管为环形进液管，进液管的管壁上设有多个出水孔，环形进液管位于容器的开口处，且固定在容器的内壁；环形进液管的直径大于滤芯的外直径。
71.进液管固定在容器上；环形管的内圈直径大于滤芯的外直径；保障滤芯能在环形管上升降，这样环形管的出水可以清洗滤芯的外壁；
72.转轴为中空转轴，抽水管位于转轴的通孔中。
73.液泵设置在外桶外部的地面上，或设置在地面的支架上。
74.容器为外桶，外桶底部设有起支撑作用的支腿10。
75.容器的内壁设有液位检测模块；液位检测模块可以直接采用液位传感器，或采用其他传感器换算为液位，如采用进水管处的流量计，通过流量以及容器的横截面积，换算成液位，也可以通过压力传感器采集的液压数据换算成液位，因为液体底部的压力与液位成正比，液位检测模块优选液位传感器4，液位传感器与控制器相连。液位传感器优先为2个，一个安装在容器的较高端用于检测最高水位，一个安装在容器的较低端用于检测最低水位；
76.出水管处设有流量传感器1，流量传感器与控制器连接。
77.滤芯的底部设有磁浮反集水器9，磁浮反集水器位于的滤芯的外部。有水的时候，磁浮反集水器在浮力的作用下，封闭磁浮反集水器的管路，无水的时候，通道打开，杂质从管口排出。
78.过程说明：
79.进水时，废水从出水孔射出以清洗滤芯的外壁，设计出水孔倾斜一定角度，这样清洗效果更好。具体的，倾斜角度为1-30度，优选10-20度，使得出水的角度偏离径向一定角度，如10-20度。
80.实施例2
81.如图3所示，沼气池包括：
82.液料池301，位于液料池两侧并与其连通的进料室和水压间；该液料池301为堆积沼液并产生沼气的主要区域；
83.沼气储气囊304，位于液料池的开口上方，其构造为由黑膜包覆地面所形成封闭储气室，阻止沼气泄露，用于储存沼气，所述沼气储气囊中的沼气通过供气管317输入用户的用气设备；
84.保温层313，其构造为铺设在液料池301内侧，并由保暖材料制成的池壁；
85.所述沼气储气囊304与液料池301之间通过保温板310分隔，液料池开口处扣合保温板，所述保温板310上开有用于使液料池301中的沼气进入沼气储气囊304的通孔；由于液料池301与沼气储气囊304之间的连通区域面积较小(仅仅是数个通孔)，因此可以极大程度上的避免液料池301中的热量散失。
86.本实施例中，在步骤一包括使用地热交换机构通过地热能加热沼液的步骤。贴近所述液料池301外侧壁修建有储水间319，所述储水间319至少有一部分处于地热层中；所述储水间319用于注水，水用于吸收地热层的热量并对液料池301中的沼液升温。依靠地热层中的热量将储水间中的水增温成热水，水是常见物体中比热容最大的物质，因此液料池底部处于热水中时可以有效对其中的沼液进行增温，以增加沼气产出。
87.进一步地，所述储水间中伸入热水管323的一端，所述热水管323另一端连通水泵322；所述热水管323穿过液料池，所述热水管323一端连通水泵322；热水通过热水管323被水泵322抽取至地表上的储水罐320中，其中热水管323大部分管体处于沼液中，以对沼液加热；进入储水罐320中的热水可以在水泵322作用下再次通过热水管323进入储水间319，也可以通过另外一条水管通向猪舍供家猪饮用。
88.实施例3
89.如图4所示，本实施例中，在步骤一中还包括以下步骤：
90.将一部分沼液发酵产生的沼气通过导气管308输入增温单元，所述增温单元能够以沼气为能源产生热量；所述液料池中设有换热管306且换热管306与增温单元连通；
91.增温单元通入沼气产生热量，热量通过换热管306传递给沼液。增温单元可以为锅炉或者利用沼气产生热量的其它设备。
92.进一步地，在步骤一还包括设置太阳能集热设备315通过供热循环管道316连通换热管；太阳能集热设备315用于通过供热循环管道316与换热管加热沼液。
93.进一步地，所述增温单元包括沼气发电机组324与余热回收循环管道307；所述沼
气发电机组324通入沼气发电，并通过余热回收循环管道307将发电产生的热量传递给换热管；沼气发电机组324与导气管308连通。
94.进一步地，所述太阳能集热设备315和沼气发电机组分别与控制设备321电连接；
95.在日照充足时，控制设备321控制所述太阳能集热设备通过供热循环管道316与换热管加热沼液；在日照不足或夜间时，控制设备321控制沼气发电机组发电，发电产生的余热通入沼气发电，并通过余热回收循环管道307与换热管加热沼液。控制设备控制沼气发电机组与太阳能集热设备协同工作，在不同的情况下切换成太阳能集热设备或沼气发电机组来加热沼液，实现能源互补，降低了用户用能成本。
96.进一步地，液料池两侧设有与其连通的进料室302和水压间303；水压间303设有用于检测水压间303沼液液面高度的液位传感装置309；所述导气管308与供气管317中均设置电磁阀318，所述电磁阀318与液位传感装置309均电连接控制设备。水压间存贮沼液，当液料池与沼气储气囊中积聚了足够多的沼气后并超过大气压后，沼气将对液料池中沼液产生压力，使液料池中沼液液面下降，水压间沼液液面上升；因此水压间的沼液液面高度实际反映了沼气量的多少；通过液位传感装置309记录水压间的沼液液面高度再将数据发送至控制设备。当水压间沼液液面较低甚至持平液料池时，代表此时沼气量较少；控制设备控制供气管317或导气管中的电磁阀318关闭，使余量不多的沼气集中供应沼气发电机组或用气设备的其中一处，保障被供应的设备能正常运转。
97.所述控制设备连接光伏发电设备305。所述光伏设备为太阳能电池板，太阳能电池板能够将太阳的光照热量转换为电能存储供控制设备运转。
98.如图5所示，所述液料池由内至外依次包括防渗层、内层、保温层以及外层，所述防渗层实际为涂覆在内壁上的由防水材料制成的防水涂层；防渗层的作用是防止液料池内存放的沼液渗出，沼液渗出后不仅会造成浪费，而且如果在冬天，沼液渗出后进入土壤中形成冻土层，会大大影响沼气的产生效率。
99.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将粪水送入沼气池的液料池(301)中混合发酵，得到沼液；步骤二：将发酵后的沼液抽出送入智能水处理模组(100)进行净化；智能水处理模组(100)包括容器、升降式滤芯、抽水机构和加药机构；升降式滤芯置于容器中；加药机构用于向容器中加入水处理药剂，容器为净化反应的场所；净化反应包含絮凝或混凝反应；升降式滤芯用于在净化反应之后将清液与絮状物分离，抽水机构用于将升降式滤芯中的清液抽出。2.根据权利要求1所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，包括步骤三；步骤三：将从升降式滤芯中抽出的清液输入深度水处理模组，深度水处理模组用于对智能水处理模组(100)输出的清液进一步净化。3.根据权利要求2所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，深度水处理模组(500)为dtro模组或者stro模组；在智能水处理模组(100)的清液出口与深度水处理模组之间可选的设有粗滤模组(400)；粗滤模组(400)为石英砂过滤器，活性炭过滤器，袋式过滤器，陶瓷膜过滤器中的至少一种。4.根据权利要求3所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，还包括将深度水处理模组输出的浓缩液输入三维电化模组(600)作进一步处理的步骤。5.根据权利要求1所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，在步骤一包括使用地热交换机构通过地热能加热沼液的步骤。6.根据权利要求1所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，在步骤一中还包括以下步骤：将一部分沼液发酵产生的沼气通过导气管(308)输入增温单元，所述增温单元能够以沼气为能源产生热量；所述液料池(301)中设有换热管(306)且换热管与增温单元连通；增温单元通入沼气产生热量，热量通过换热管传递给沼液。7.根据权利要求6所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，在步骤一还包括设置太阳能集热设备(315)通过供热循环管道(316)连通换热管(306)；太阳能集热设备用于通过供热循环管道与换热管加热沼液。8.根据权利要求7所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，所述增温单元包括沼气发电机组(324)与余热回收循环管道(307)；所述沼气发电机组(324)通入沼气发电，并通过余热回收循环管道(307)将发电产生的热量传递给换热管(306)；沼气发电机组(324)与导气管(308)连通。9.根据权利要求8所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，所述太阳能集热设备(315)和沼气发电机组(324)分别与控制设备(321)连接；在日照充足时，控制设备(321)控制所述太阳能集热设备(315)通过供热循环管道(316)与换热管(306)加热沼液；在日照不足或夜间时，控制设备(321)控制沼气发电机组(324)发电，发电产生的余热通入沼气发电，并通过余热回收循环管道(307)与换热管(306)加热沼液。10.根据权利要求7所述的一种利用沼气池处理粪水的方法，其特征在于，液料池(301)两侧设有与其连通的进料室(302)和水压间(303)；水压间(303)设有用于检测水压间(303)沼液液面高度的液位传感装置(309)；所述导气管(308)与供气管(317)中均设置电磁阀
(318)，所述电磁阀(318)与液位传感装置(309)均电连接控制设备(321)。

技术总结
本发明适用于污水处理领域，提供了一种利用沼气池处理粪水的方法，包括以下步骤：步骤一：将粪水送入沼气池的液料池中混合发酵，得到沼液；步骤二：将发酵后的沼液抽出送入智能水处理模组进行净化；智能水处理模组包括容器、升降式滤芯、抽水机构和加药机构；升降式滤芯置于容器中；净化反应包含絮凝或混凝反应；本方法特别适合对养殖场的粪水进行处理，相对现有粪水处理方法，不管在可控性、处理效率以及节能方面都有较大进步。及节能方面都有较大进步。及节能方面都有较大进步。


技术研发人员：陈志伟
受保护的技术使用者：陈志伟
技术研发日：2022.02.11
技术公布日：2023/8/24