[發明專利]一種制備設施農業水肥一體化的設備與工藝

在審

• 申請號: 202010480835.7
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111606514A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 侯夢斌
• 申請（專利權）人: 侯夢斌
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;A01C23/00;C02F101/30;C02F101/16
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1.一種制備設施農業水肥一體化的設備,由周轉中貯池(7),水泵(8),集裝箱化高效內循環厭氧反應總成(1),電解式次氯酸鈉殺菌消毒總成(2),水肥一體化混合總成(3),管道化“人工快滲”型設施農業栽培總成(4),集裝箱化內循環三相生物流化床總成(5),集裝箱化帶次氯酸鈉反洗的平板陶瓷膜過濾總成(6)構成,其特征是周轉中貯池(7)通過管道與水泵(8)進口聯接,水泵(8)出口通過管道與集裝箱化高效內循環厭氧反應總成(1)的進水口聯接,集裝箱化高效內循環厭氧反應總成(1)的出水口通過管道與電解式次氯酸鈉殺菌消毒總成(2)的進水口聯接,電解式次氯酸鈉殺菌消毒總成(2)的出水口通過管道與水肥一體化混合總成(3)的進水口聯接,水肥一體化混合總成(3)的出水口通過管道與管道化“人工快滲”型設施農業栽培總成(4)的進水口聯接,管道化“人工快滲”型設施農業栽培總成(4)的出水口通過管道與集裝箱化內循環三相生物流化床總成(5)的進水口聯接,集裝箱化內循環三相生物流化床總成(5)的出水口通過管道與集裝箱化帶次氯酸鈉反洗的平板陶瓷膜過濾總成(6)的進水口聯接；

周轉中貯池(7)為土建工程；

水泵(8)是己商品化機器；

集裝箱化高效內循環厭氧反應總成(1),由箱體A(11),箱體隔板A(113),導流管(112),排氣管系(114),進水管A(111),出水管A(115),排污泥管A(116),濾網A,(12)可浮陶粒層A(13)構成,箱體A(11)由集裝箱構成,內襯防腐蝕PP塑料板,集裝箱內由3塊PP塑料板構成的箱體隔板A(113)隔成4個等容積的蓄水槽A,箱體隔板A(113)上開有60×120mm長方形溢流開孔(117),從左至右,第一個箱體隔板A上長方形溢流孔(117)的長方形上邊距箱體隔板A上邊200mm,第二個箱體隔板A上長方形溢流孔(117)的長方形上邊距箱體隔板A上邊300mm,第三個箱體隔板A上長方形溢流孔(117)的長方形上邊距箱體隔板A上邊400mm,從而保持在重力作用下,水能從左至右,從第1蓄水槽A溢流到第4蓄水槽A；

每塊箱體隔板A(113)上都裝有導流管(112),導流管(112)上口與箱體隔板A(113)上長方形溢流孔(117)密封聯接,導流管(112)下口敞開,距集裝箱底200mm；從而溢流水是上下反復從第1蓄水槽A溢流到第4蓄水槽A,充分延長了水流路程,形成高效內循環厭氧反應；

進水管A(111)裝在集裝箱左端面,進水管A(111)中軸線距集裝箱底400mm；出水管A(115)裝在集裝箱右端面,出水管A(115)中軸線與第3個箱體隔板A(113)上長方形溢流孔(117)的長方形下邊齊平；

在每個蓄水槽A的側面,近下底面處裝有一個排污泥管A(116)；

每個蓄水槽A上頂面裝有1個排氣管支管,4個排氣管支管并接在1根排氣管總管上構成排氣管系(114)；

在每個蓄水槽A內都裝有濾網A(12),從左至右,第1塊濾網A(12)平面距箱體隔板A(113)上邊300mm,第2塊濾網A(12)平面距箱體隔板A(113)上邊400mm,第3塊濾網A(12)平面距箱體隔板A(113)上邊500mm,濾網A(12)的網孔足以阻擋可浮陶粒層A(13)的陶粒漏過；

在濾網A(12)下裝可浮陶粒層A(13),可浮陶粒層A(13)厚200-300mm,每粒陶粒的直徑8-16mm；

電解式次氯酸鈉殺菌消毒總成(2)是己商品化產品；

水肥一體化混合總成(3)是己商品化產品；

管道化“人工快滲”型設施農業栽培總成(4)由進水總管B(41),設施農業栽培陣列(42),出水總管B(43)構成；

設施農業栽培陣列(42)由3-99根水平平行安裝的相同結構的設施農業栽培單元構成,依序編號從左至右(201)-(299),因為每個設施農業栽培單元結構相同,以下以第3個設施農業栽培單元(203)為描述對象,設施農業栽培單元(203)由進水支管B(203-2),進水支管閥門B(203-1),管狀設施農業栽培構件(203-3),出水支管B(203-5),出水支管閥門B(203-6)構成；

管狀設施農業栽培構件(203-3)由直徑200-400mm,長度2400-3600mm空心塑料管(203-31),陶粒(203-35),碳化腐植土與河砂混合物(203-36),泡沫玄武巖顆粒(203-37)構成；

空心塑料管(203-31)兩端封閉,一端作為進水端,另一端作為出水端,在水平置放的空心塑料管(203-31)管壁向上一面開有長矩形種植口(203-34),用于種植作物,在空心塑料管(203-31)內,從下向上依序裝有陶粒(203-35)通水層,碳化腐植土與河砂混合物(203-36)的種植作物生根層,泡沫玄武巖顆粒(203-37)壓土層；

進水支管B(203-2)與空心塑料管(203-31)進水端面聯接,進水口使進水從泡沫玄武巖顆粒(203-37)壓土層上面流入,進水支管閥門B(203-1)裝在進水支管B(203-2)中；

出水支管B(203-5)與空心塑料管(203-31)出水端面聯接,出水口使出水從陶粒(203-35)通水層流出,出水支管閥門B(203-6)裝在出水支管B(203-5)中；

各個設施農業栽培單元的進水支管B都與進水總管B(41)并聯聯接,各個設施農業栽培單元的出水支管B都與出水總管B(43)并聯聯接；

集裝箱化內循環三相生物流化床總成(5)由箱體B(51),箱體隔板B(512),伯努利射流管(54),微界面接觸反應管(55),進水管C(517),出水管C(518),排污泥管C(519),濾網B(53),可浮陶粒層B(56)構成,箱體B(51)由集裝箱構成,內襯防腐蝕PP塑料板,集裝箱內由2塊PP塑料板構成的箱體隔板B(512)隔成3個等容積的蓄水槽B,三個蓄水槽B的配置相同,伯努利射流管(54)垂直安裝在各個蓄水槽B中心,微界面接觸反應管(55)垂直同軸線安裝伯努利射流管(54)下面,伯努利射流管(54)下口直徑與微界面接觸反應管(55)上口直徑,及伯努利射流管(54)下口與微界面接觸反應管(55)上口距離保障從伯努利射流管(54)噴出空氣時,會發生伯努利效應:將水與陶粒從微界面接觸反應管(55)上口吸入,使水、陶粒、空氣三相發生微界面接觸反應,反應后水、陶粒、空氣都從微界面接觸反應管(55)下口排出,陶粒、空氣上浮；

伯努利射流管(54)外配鼓氣系統己啇品化,鼓氣壓力與鼓氣量足以維持伯努利效應；

在各個蓄水槽B內裝有濾網B(53),濾網B(53)中心有孔,滿足伯努利射流管(54)穿過安裝,濾網B(53)平面距箱體隔板B(512)上邊300mm,在濾網B(53)下裝可浮陶粒層B(56),可浮陶粒層B厚(56)200-300mm,每粒陶粒的直徑8-16mm；

在每個在各個蓄水槽B的右側面近底處裝有進水管C(517),進水管C(517)的進水口中軸在蓄水槽B底面上方400mm處,在每個在各個蓄水槽B的左側面裝有出水管C(518),出水管C(518)的出水口中軸在濾網B(53)上方100mm處；在每個在各個蓄水槽B的右側面近底處還裝有排污泥管C(519)；

集裝箱化帶次氯酸鈉反洗的平板陶瓷膜過濾總成(6)是已商品化產品。

2.根據權利要求1,利用制備設施農業水肥一體化的設備,制備設施農業水肥一體化的工藝如下述:

1.)收集人類生活社區的人糞尿、洗滌水、廚房用水混合物,公共廁所人糞尿與沖廁水混合物,養豬業的豬糞尿與沖豬欄水混合物,以及類似來源的富含有機質廢水存放在周轉中貯池(7)中備用；

2.)水泵(2)將周轉中貯池(7)中富含有機質廢水從集裝箱化高效內循環厭氧反應總成(1)進水管A(111)泵入,富含有機質廢水在重力作用下,從左至右從第1蓄水槽A溢流到第4蓄水槽A,再從出水管A(115)流出,

按工藝要求控制泵入富含有機質廢水流量,使之富含有機質廢水在集裝箱化高效內循環厭氧反應總成(1)中充分發酵降解成為富含有機質中水；

3.)向經充分厭氧發酵降解的富含有機質中水加入由電解式次氯酸鈉殺菌消毒總成(2)生成的次氯酸鈉殺菌消毒；

加入次氯酸鈉濃度達到殺菌消毒工藝要求；

4.)將經發酵降解與殺菌消毒富含有機質中水與水和其他必要原料在水肥一體化混合總成(3)中混合成為設施農業水肥一體化；

其他必要原料包括微生物菌肥；

5.)設定管道化“人工快滲”型設施農業栽培總成(4)的設施農業栽培陣列(42)由3根水平平行安裝的相同結構的設施農業栽培單元構成,從左至右為第1栽培單元(201),第2栽培單元(202),第3栽培單元(203),控制閥門,先使第1栽培單元(201)注滿設施農業水肥一體化,達到工藝要求時間后排出水肥一體化余水,排出的水肥一體化余水進入集裝箱化內循環三相生物流化床總成(5)；

6.)依次輪流再向第2栽培單元(202),第3栽培單元(203),注滿設施農業水肥一體化,達到工藝要求時間后排出水肥一體化余水；

7.)當管道化“人工快滲”型設施農業栽培總成(4)的設施農業栽培陣列(42)由3的倍數根栽培單元構成時,將其分成3組,依次輪流向各組注滿設施農業水肥一體化,達到工藝要求時間后排出水肥一體化余水；

在這個過濾、生物膜作用以及吸附三個人工快滲處理過程中,通過反復落干(氨氮通過硝化),淹水(反硝化作用脫氮)實現水凈化,也滿足設施農業栽培作物成長；

8.)排出水肥一體化余水在集裝箱化內循環三相生物流化床總成(5)被進一步凈化；內循環三相生物流化床總成(5)的三個蓄水槽B是并聯連續工作的；

9.)被集裝箱化內循環三相生物流化床總成(5)凈化水進入集裝箱化帶次氯酸鈉反洗的平板陶瓷膜過濾總成(6),經平板陶膜負壓過濾出凈水,從水肥一體化混合總成(3)回用設施農業栽培,余量水排向環境。