本發(fā)明屬于污水和畜禽糞便處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全自動高效處理污水、糞便且產(chǎn)沼氣的裝置。

背景技術(shù)：

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)廢棄物資源分布廣泛，其中農(nóng)業(yè)秸稈年產(chǎn)量超過6億噸左右，可作為能源用的秸稈約3.5億噸，約折合1.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。工業(yè)廢水和禽畜養(yǎng)殖場廢棄物理論上可以產(chǎn)生沼氣近800億立方米，相當(dāng)于5700萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。沼氣已成為我國農(nóng)村能源的重要組成部分，它不僅可解決農(nóng)村的部分能源問題，而且可以把養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)有機(jī)的融為一體，形成綠色農(nóng)業(yè)、環(huán)保農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。沼氣技術(shù)在我國具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?jù)專家測算數(shù)據(jù)，安裝一個6-8立方的沼氣罐，能解決5口之家每年的做飯、取暖、照明、洗浴等生活能源。每年可節(jié)煤約8000塊、節(jié)電約230度、薪柴和秸稈2噸左右（相當(dāng)于3.5畝森林植被），折合人民幣可節(jié)約5000元以上，同時還可減少二氧化碳的排放，保護(hù)森林資源和防治水土流失。一次產(chǎn)生的沼渣相當(dāng)于300斤氮肥、250斤磷肥、200斤鉀肥，含有17種氨基酸和多種微量元素，對40多種農(nóng)作物病蟲害有顯著的防治效果。

沼氣是有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定水分、溫度、酸堿度等條件下，經(jīng)過多種微生物(統(tǒng)稱沼氣細(xì)菌)的分解而產(chǎn)生的。沼氣細(xì)菌分解有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生沼氣的過程，叫沼氣發(fā)酵。在沼氣發(fā)酵過程中，發(fā)酵原料既是產(chǎn)生沼氣的基質(zhì)，又是沼氣發(fā)酵微生物賴以生存的養(yǎng)料來源。沼氣發(fā)酵原料十分廣泛和豐富，除了礦物油和木質(zhì)素外，自然界中的有機(jī)物質(zhì)一般都可以作為沼氣發(fā)酵的原料，例如農(nóng)作物秸稈，人、畜和家禽糞便，生活污水，工業(yè)和生活有機(jī)廢物等。

沼氣池內(nèi)的發(fā)酵溫度是影響沼氣產(chǎn)生和產(chǎn)氣率高低的關(guān)鍵因素，在一定范圍內(nèi)，溫度高，沼氣微生物的生命活動活躍，發(fā)酵順利進(jìn)行，沼氣產(chǎn)生得快，產(chǎn)氣率也高；溫度低，沼氣微生物活動力差，原料的產(chǎn)氣速率差，甚至長時間不產(chǎn)氣。根據(jù)發(fā)酵溫度的高低可分為常溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵、高溫發(fā)酵三種。高溫發(fā)酵，最適宜的溫度是50-60℃，每1立方米池容，日產(chǎn)氣2立方米以上；高濃度中高溫發(fā)酵日產(chǎn)氣可達(dá)3.0-6.0立方米；中溫發(fā)酵最適宜的溫度是30-35℃，每1立方米池容，日產(chǎn)氣0.4-0.9立方米；常溫發(fā)酵的溫度是10-30℃，每1立方米池容，一般日產(chǎn)氣量為0.1-0.25立方米。由于沼氣池一般建設(shè)在室外，受到室外自然天氣的影響，常規(guī)沼氣池的發(fā)酏溫度一般只有10-35℃,屬于低溫發(fā)酵，因此沼氣產(chǎn)率較低，而且反應(yīng)時間長。

沼氣池內(nèi)的攪拌也是影響沼氣產(chǎn)生和產(chǎn)氣率高低的關(guān)鍵因素，普通沼氣池的攪拌通常分為機(jī)械攪拌、氣體攪拌和液體攪拌三種方式。機(jī)械攪拌是通過機(jī)械裝置運轉(zhuǎn)達(dá)到攪拌目的；氣體攪拌是將沼氣從池底部沖進(jìn)去，產(chǎn)生較強(qiáng)的氣體回流，達(dá)到攪拌的目的；液體攪拌是從沼氣池的出料間將發(fā)酵液抽出，然后從進(jìn)料管沖入沼氣池內(nèi)，產(chǎn)生較強(qiáng)的液體回流，達(dá)到攪拌的目的。實踐證明，適當(dāng)?shù)臄嚢璺绞胶蛷?qiáng)度，可以使發(fā)酵原料分布均勻，增強(qiáng)微生物與原料的接觸，使之獲取營養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)會增加，活性增強(qiáng)，生長繁殖旺盛，從而提高產(chǎn)氣量。現(xiàn)有技術(shù)采用的這三種攪拌方式還是存在一些不足，如機(jī)械攪拌和液體攪拌，需要攪拌機(jī)和輸送泵才能完成，因此需要增加設(shè)備和能源消耗。而利用沼氣產(chǎn)生的氣體攪拌力量有限，無法攪拌均勻，使沼氣的產(chǎn)率降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種全自動高效處理污水糞便且生產(chǎn)沼氣的裝置，其要解決的技術(shù)問題是能實現(xiàn)污水和畜禽糞便的自動高效處理，通過高溫發(fā)酵和自動攪拌的方式將污水和畜禽糞便快速生成沼氣，還能實現(xiàn)污水和畜禽糞便的零排放。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種全自動高效處理污水、糞便且產(chǎn)沼氣的裝置，包括固液分離池、沼氣池、沼渣池，所述的沼氣池底部呈左高右底長方形狀，上部設(shè)有人字屋頂，在人字屋頂?shù)闹胁吭O(shè)有一根沼氣管，其特征在于：所述的固液分離池包括粗渣池、細(xì)渣池、膜過濾池和中水池，所述的粗渣池和細(xì)渣池呈u字型圍著膜過濾池，所述的粗渣池的上部設(shè)有進(jìn)料口，粗渣池和細(xì)渣池內(nèi)各設(shè)有一根虹吸管，粗渣池和細(xì)渣池分別通過虹吸管與沼氣池相連通，所述的人字屋頂上還鋪設(shè)有金屬吸熱板，在金屬吸熱板上方還設(shè)有透光面板，金屬吸熱板與透光面板之間的空間為真空層，與金屬吸熱板相連通的傳熱裝置將熱能傳入沼氣池內(nèi)，所述沼渣池墻體的中上部通過沼渣出料管與沼氣池相連通，所述的沼渣池旁邊還設(shè)有沼液池，沼渣池上部通過格柵過濾網(wǎng)與沼液池相連通，所述的沼液池設(shè)有一根通到沼氣池的沼液池虹吸管，在沼液池虹吸管上設(shè)有只讓沼液回流到沼氣池的單向控制閥。

本發(fā)明所述的粗渣池通過第一道格柵過濾網(wǎng)與細(xì)渣池相連通，細(xì)渣池通過第二道格柵過濾網(wǎng)與膜過濾池相連通，膜過濾池的上部設(shè)有抽水管，膜過濾池通過抽水管與中水池相連通。

本發(fā)明所述粗渣池的虹吸管呈幾字狀，其入口設(shè)在粗渣池的底部，其出口設(shè)在沼氣池的底部且管口向上。

本發(fā)明所述細(xì)渣池的虹吸管呈幾字狀，虹吸管的入口設(shè)在細(xì)渣池的底部，虹吸管的出口設(shè)在沼氣池的底部后呈u型向上延伸到沼氣池的中部。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果有：

1、確保進(jìn)料的濃稠度。本發(fā)明由于設(shè)有固液分離池，通過粗渣池和細(xì)渣池的過濾作用，能提高進(jìn)入沼氣池中料液的濃稠度，濃稠度的增加使原料在沼氣池內(nèi)發(fā)酵時間縮短、發(fā)酵過程升溫明顯，而且原料濃稠度增加使得進(jìn)料減小、料液質(zhì)量提高、沼氣池內(nèi)溫降減小。

2、沼汽池中沼液發(fā)酵時能實現(xiàn)高溫快速發(fā)酵。本發(fā)明由于在沼氣池的人字屋頂上鋪設(shè)有金屬吸熱板，在金屬吸熱板上還設(shè)有透光面板，金屬吸熱板吸收的熱能通過傳熱裝置不斷的傳入沼氣池，沼氣池的下底部及外部使用新型的防潮隔熱板，隔熱板的導(dǎo)熱系數(shù)為0.03w/mk以下，池體就像一個蓄熱罐一樣，溫度恒定，熱能流失很小，加上池內(nèi)原料發(fā)酵產(chǎn)生的溫度，達(dá)到了中高溫恒溫發(fā)酵的需求。沼氣池內(nèi)溫度夏天可達(dá)到55℃以上，冬天可達(dá)到35℃以上，達(dá)到高中溫恒溫快速發(fā)酵的溫度要求，因此使原料的發(fā)酵分解周期和使用量各縮小一倍以上。

3、沼氣池在產(chǎn)氣及用氣的過程中，通過合理的管道布局實現(xiàn)自動高效的攪拌效果及料液的循環(huán)。本發(fā)明沼氣池產(chǎn)氣及用氣時通過沼氣池自身的壓力變化，實現(xiàn)原料、沼液、沼渣及活性淤泥的自動混合均勻，不需要外部動力，不用消耗能源，能達(dá)到非常理想的攪拌效果。本發(fā)明在用氣過程中，沼氣池內(nèi)壓力會減小，這時固液分離池內(nèi)混合均勻的人蓄糞便、活性淤泥通過虹吸管進(jìn)入沼氣池內(nèi)，并且提供供氣壓力，由于虹吸管道內(nèi)較強(qiáng)的液體回流動力，可將沼氣池內(nèi)分布明顯的浮渣層、清液層、活性層和沉渣層打破，達(dá)到非常理想攪拌的效果；其次用戶在用氣過程中，沼液池內(nèi)的沼液通過設(shè)有單向閥的管道進(jìn)入沼氣池，提供沼氣壓力并實現(xiàn)沼氣池內(nèi)浮渣層打破及攪拌的效果。沼氣池在產(chǎn)氣和用氣的過程中通過自身的壓力變化實現(xiàn)原料、沼液、沼渣及活性淤泥的自動混合均勻。

4、能使污水中的有機(jī)物及畜禽糞便在固液分離池中得到預(yù)發(fā)酵，節(jié)省污水及畜禽糞便在沼氣池內(nèi)的發(fā)酵時間。本發(fā)明由于粗渣池和細(xì)渣池分別通過虹吸管與沼氣池相連通，當(dāng)沼氣池在產(chǎn)氣過程中池內(nèi)的壓力大于固液分離池時，沼氣池內(nèi)的沼液和活性淤泥又通過虹吸管進(jìn)入固液分離池內(nèi)與原料混合攪拌，并為沼氣池提供氣體壓力及儲氣空間，使污水及畜禽糞便在固液分離池中得到預(yù)發(fā)酵、預(yù)處理，使污水及畜禽糞便在沼氣池內(nèi)的發(fā)酵時間縮短一半以上。同時沼氣池在產(chǎn)氣過程中，由于沼渣池出料管與沼氣池相連通，沼氣池尾底部的沼渣及沼液通過管道進(jìn)入沼渣池，沼渣池內(nèi)的沼液又通過格柵過濾網(wǎng)進(jìn)入沼液池。

5、在污水及畜禽糞便處理過程中能實現(xiàn)零排放。本發(fā)明在固液分離池中沉淀過濾后的污水，通過膜過濾池生成中水后回用到養(yǎng)殖圈舍；沼氣池產(chǎn)生的沼渣進(jìn)入沼渣池變成沼泥，制作成有機(jī)肥使用；沼渣池過濾出的沼液通過沼液池內(nèi)的單向控制閥管道回流到沼氣池。因此本發(fā)明完全實現(xiàn)了原料、污水、沼液、沼渣及活性淤泥的零排放。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視剖視示意圖。

圖2為本發(fā)明的俯視剖視示意圖。

圖中，1-中水池，2-抽水管，3-膜組件，4-第二道格柵過濾網(wǎng)，5-第一道格柵過濾網(wǎng)，6-細(xì)渣池，7-虹吸管，8-沼氣池，9-沼液池虹吸管，10-沼液池，11-格柵過濾網(wǎng),12-沼渣池出料管，13-沼渣池，14-膜過濾池，15-粗渣池，16-單向控制閥，17-三通接頭，18-人字屋頂，19-金屬吸熱板，20-沼氣管，21-透光面板，22-陽光板。23-進(jìn)料口,24-液位開關(guān)，25-防潮隔熱板,26-傳熱裝置。

具體實施方式

本發(fā)明所述的一種全自動高效處理污水、糞便且產(chǎn)沼氣的裝置，包括u型固液分離池、沼氣池、沼渣池、沼液池和中水池。

本發(fā)明所述的固液分離池包括粗渣池、細(xì)渣池、膜過濾池，所述的粗渣池和細(xì)渣池呈u字型圍著膜過濾池，粗渣池通過第一道格柵過濾網(wǎng)與細(xì)渣池相連通，細(xì)渣池通過第二道格柵過濾網(wǎng)與膜過濾池相連通，膜過濾池的上部設(shè)有抽水管，膜過濾池通過抽水管與中水池相連通。污水和畜禽糞便先從粗渣池的進(jìn)料口進(jìn)入到粗渣池，所述的粗渣池和細(xì)渣池內(nèi)各設(shè)有一根虹吸管，粗渣池和細(xì)渣池分別通過虹吸管與沼氣池相連通。所述粗渣池的虹吸管呈幾字狀，虹吸管的入口設(shè)在粗渣池的底部，虹吸管的出口設(shè)在沼氣池的底部且管口向上；所述細(xì)渣池的虹吸管呈幾字狀，虹吸管的入口設(shè)在細(xì)渣池的底部，虹吸管的出口設(shè)在沼氣池的底部，管口呈u型向上延伸到沼氣池的中部。當(dāng)沼氣池內(nèi)的壓力大于固液分離池時，沼氣池內(nèi)的沼液和活性淤泥通過虹吸管進(jìn)入固液分離池，并為沼氣管提供氣體壓力及儲氣空間，使原料在固液分離池中混合均勻后先預(yù)發(fā)酵、預(yù)處理，使原料在沼氣池內(nèi)的發(fā)酵時間至少縮短一半以上。當(dāng)用戶在用氣過程中沼液池內(nèi)的沼液通過設(shè)有單向閥的管道進(jìn)入沼氣池，提供沼氣壓力并實現(xiàn)沼氣池內(nèi)液體攪拌的效果，同時u型固液分離池內(nèi)混合均勻的人蓄糞便、活性淤泥通過虹吸管進(jìn)入沼氣池內(nèi)，并且提供供氣壓力，由于虹吸管道內(nèi)較強(qiáng)的液體回流動力，將沼氣池內(nèi)分布明顯的浮渣層、清液層、活性層和沉渣層打破達(dá)到非常理想攪拌的效果。固液分離池頂部采用透明陽光板吸隔熱，防止熱能在雨季、夜晚及冬天大量流失。

本發(fā)明所述的沼氣池底部呈左高右底長方形狀，上部設(shè)有人字屋頂，在屋頂頂部的中間位置設(shè)有一根沼氣管，沼氣池的人字屋頂上還鋪設(shè)有金屬吸熱板，在金屬吸熱板上方還設(shè)有透光面板，金屬吸熱板和透光面板之間的空間為真空層。金屬吸熱板吸收的熱能通過傳熱裝置傳入沼氣池內(nèi)，沼氣池下底部及外圍通過防潮隔熱板隔熱。這樣沼氣池內(nèi)溫度夏天可以達(dá)到55℃以上，能實現(xiàn)高溫快速發(fā)酵；冬天可以達(dá)到35℃以上，實現(xiàn)中溫快速發(fā)酵。沼氣池體的建設(shè)可采用玻璃鋼、磚砌、混凝土澆筑或其它新型材料組裝，池體及配套設(shè)施設(shè)備的大小可以根據(jù)原料及場地實際情況按比例增加或縮小。

本發(fā)明所述沼渣池墻體的中上部通過沼渣出料管與沼氣池相連通，沼渣出料管可設(shè)為2根，其中一根作為備用，沼渣出料管的管口可上下調(diào)節(jié)。所述的沼渣池旁邊還設(shè)有沼液池，沼渣池上部通過格柵過濾網(wǎng)與沼液池相連通。在沼渣池池體上部通過格柵網(wǎng)將沼液過濾到沼液池，沼渣池內(nèi)的沼渣沉積滿后統(tǒng)一清理生產(chǎn)有機(jī)肥回用。當(dāng)沼氣池內(nèi)壓力減小時，沼液池的沼液會通過設(shè)有單向控制閥的虹吸管道進(jìn)入沼氣池內(nèi)。沼液池頂部采用透明陽光板吸隔熱，防止熱能在雨季、夜晚及冬天大量流失。

本發(fā)明u型固液分離池、沼渣池、沼氣池與沼液池通過管道連通的，當(dāng)沼液池的液位在最高位時，固液分離池內(nèi)膜過濾池的液位也接近最高位了，基本離池體上口皮20cm左右，這時膜過濾池內(nèi)的液位開關(guān)已閉合，抽水泵啟動直到抽去u型固液分離池體內(nèi)1/2的污水，確保進(jìn)料時粗渣、細(xì)渣池內(nèi)有機(jī)物的濃稠度。

本發(fā)明能提升沼氣池內(nèi)的溫度和提高料液濃稠度的，加上理想的攪拌效果，使得沼氣池的產(chǎn)氣效率比普通沼氣池提升10倍以上，原料的發(fā)酵分解周期和使用量縮小1-2倍。

本發(fā)明在原料充足的情況下，一個5立方米的沼氣池，夏天日產(chǎn)氣10立方米以上，冬天日產(chǎn)氣5立方米以上，每立方的沼氣可以發(fā)2.2-2.5度電。而同樣一個5立方米的普通沼氣池，夏天日產(chǎn)氣1立方米左右，冬天日產(chǎn)氣0.5立方米左右，就產(chǎn)氣量而言本發(fā)明超過普通沼氣池的10倍以上。