一种制备设施农业水肥一体化的设备与工艺的制作方法

本发明涉及农业物资生产,特别涉及一种制备设施农业水肥一体化的设备与工艺。

背景技术：

利用设施农业生产有机食品,是现代农业发展趋势,设施农业生产有机食品,需要有机水肥一体化支持,于是获得有机肥料成为有机生产的技术核心；

为此,本发明提出:收集人类生活社区的人粪尿、洗涤水、厨房用水混合物,公共厕所人粪尿与冲厕水混合物,养猪业的猪粪尿与沖猪栏水混合物,以及类似来源的富含有机质废水,作必要的无害化前置处理后,构成水肥一体化用于设施农业生产,设施农业生产过程也是“人工快渗”cri水净化系统的净化过程,经设施农业生产利用与净化后中水,再送入后置净化系统处理后,排回环境；这样富含有机质废水获得了资源化应用,保障了设施农业生产有机食品的有机水肥一体化的来源；也减少了富含有机质废水生化处理负担,使污水处理成为可赢利、可持续产业。

技术实现要素：

一种制备设施农业水肥一体化的设备,由周转中贮池,水泵,集装箱化高效内循环厌氧反应总成,电解式次氯酸钠杀菌消毒总成,水肥一体化混合总成,管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成,集装箱化内循环三相生物流化床总成,集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成构成,其特征是周转中贮池通过管道与水泵进口联接,水泵出口通过管道与集装箱化高效内循环厌氧反应总成的进水口联接,集装箱化高效内循环厌氧反应总成的出水口通过管道与电解式次氯酸钠杀菌消毒总成的进水口联接,电解式次氯酸钠杀菌消毒总成的出水口通过管道与水肥一体化混合总成的进水口联接,水肥一体化混合总成的出水口通过管道与管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成的进水口联接,管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成的出水口通过管道与集装箱化内循环三相生物流化床总成的进水口联接,集装箱化内循环三相生物流化床总成的出水口通过管道与集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成的进水口联接；

周转中贮池为土建工程；

水泵是己商品化机器；

集装箱化高效内循环厌氧反应总成,由箱体a,箱体隔板a,导流管,排气管系,进水管a,出水管a,排污泥管a,滤网a,可浮陶粒层a构成,箱体a由集装箱构成,内襯防腐蝕pp塑料板,集装箱内由3块pp塑料板构成的箱体隔板a隔成4个等容积的蓄水槽a,箱体隔板a上开有60×120mm长方形溢流开孔,从左至右,第一个箱体隔板a上长方形溢流孔的长方形上边距箱体隔板a上边200mm,第二个箱体隔板a上长方形溢流孔的长方形上边距箱体隔板a上边300mm,第三个箱体隔板a上长方形溢流孔的长方形上边距箱体隔板a上边400mm,从而保持在重力作用下,水能从左至右,从第1蓄水槽a溢流到第4蓄水槽a；

每块箱体隔板a上都装有导流管,导流管上口与箱体隔板a上长方形溢流孔密封联接,导流管下口敞开,距集装箱底200mm；从而溢流水是上下反复从第1蓄水槽a溢流到第4蓄水槽a,充分延长了水流路程,形成高效内循环厌氧反应；进水管a装在集装箱左端面,进水管a中轴线距集装箱底400mm；出水管a装在集装箱右端面,出水管a中轴线与第3个箱体隔板上长方形溢流孔的长方形下边齐平；

在每个蓄水槽a的侧面,近下底面处都装有一个排污泥管a；

每个蓄水槽a上顶面都装有1个排气管支管,4个排气管支管并接在1根排气总管上构成排气管系；

在每个蓄水槽a内都装有滤网a,从左至右,第1块滤网a平面距箱体隔板a上边300mm,第2块滤网a平面距箱体隔板a上边400mm,第3块滤网a平面距箱体隔板a上边500mm,滤网a的网孔足以阻挡可浮陶粒层a的陶粒漏过；在滤网a下装可浮陶粒层a,可浮陶粒层a厚200-300mm,每粒陶粒的直径8-16mm；

电解式次氯酸钠杀菌消毒总成是己商品化产品；

水肥一体化混合总成是己商品化产品；

管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成由进水总管b,设施农业栽培阵列,出水总管b构成；

设施农业栽培阵列由3-99根水平平行安装的相同结构的设施农业栽培单元构成,每个设施农业栽培单元由进水支管b,进水支管阀门b,管状设施农业栽培构件,出水支管b,出水支管阀门b构成；

管状设施农业栽培构件由直径200-400mm,长度2400-3600mm空心塑料管,陶粒,碳化腐植土与河砂混合物,泡沫玄武岩颗粒构成；

空心塑料管两端封闭,一端作为进水端,另一端作为出水端,在水平置放的空心塑料管管壁向上一面开有长矩形种植口,用于种植作物,在空心塑料管内,从下向上依序装有陶粒通水层,碳化腐植土与河砂混合物的种植作物生根层,泡沫玄武岩颗粒压土层；

进水支管b与空心塑料管进水端面联接,进水口使进水从泡沫玄武岩颗粒压土层上面流入,进水支管阀门b装在进水支管b中；

出水支管b与空心塑料管出水端面联接,出水口使出水从陶粒通水层流出,出水支管阀门b装在出水支管b中；

各个设施农业栽培单元的进水支管b都与进水总管b并联联接,各个设施农业栽培单元的出水支管b都与出水总管b并联联接；

集装箱化内循环三相生物流化床总成由箱体b,箱体隔板b,伯努利射流管,微界面接触反应管,进水管c,出水管c,排污泥管c,滤网b,可浮陶粒层b构成,箱体b由集装箱构成,内襯防腐蝕pp塑料板,集装箱内由2块pp塑料板构成的箱体隔板b隔成3个等容积的蓄水槽b,三个蓄水槽b的配置相同,伯努利射流管垂直安装在各个蓄水槽b中心,微界面接触反应管垂直同轴线安装在伯努利射流管下面,伯努利射流管下口直径与微界面接触反应管上口直径,及伯努利射流管下口与微界面接触反应管上口距离保障从伯努利射流管喷出空气时,会发生伯努利效应:将水与陶粒从微界面接触反应管上口吸入,使水、陶粒、空气三相发生微界面接触反应,反应后水、陶粒、空气都从微界面接触反应管下口排出,陶粒、空气上浮；

伯努利射流管外配鼓气系统己啇品化,鼓气压力与鼓气量足以维持伯努利效应；在各个蓄水槽b内装有滤网b,滤网b中心有孔,满足伯努利射流管穿过安装,滤网b平面距箱体隔板b上边300mm,在滤网b下装可浮陶粒层b,可浮陶粒层b厚200-300mm,每粒陶粒的直径8-16mm；

在每个在各个蓄水槽b的右侧面近底处装有进水管c,进水管c的进水口中轴在蓄水槽b底面上方400mm处,在每个在各个蓄水槽b的左侧面装有出水管c,出水管c的出水口中轴在滤网b上方100mm处；在每个在各个蓄水槽b的右侧面近底处还装有排污泥管c；

集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成是已商品化产品；

利用制备设施农业水肥一体化的设备,制备设施农业水肥一体化的工艺如下述:

a.)收集人类生活社区的人粪尿、洗涤水、厨房用水混合物,公共厕所人粪尿与冲厕水混合物,养猪业的猪粪尿与沖猪栏水混合物,以及类似来源的富含有机质废水存放在周转中贮池中备用；

b.)水泵将周转中贮池中富含有机质废水从集装箱化高效内循环厌氧反应总成进水管a泵入,富含有机质废水在重力作用下,从左至右从第1蓄水槽a溢流到第4蓄水槽a,再从出水管a流出,

按工艺要求控制泵入富含有机质废水流量,使之富含有机质废水在集装箱化高效内循环厌氧反应总成中充分发酵降解成为富含有机质中水；

c.)向经充分厌氧发酵降解的富含有机质中水加入由电解式次氯酸钠杀菌消毒总成生成的次氯酸钠杀菌消毒；

加入次氯酸钠浓度达到杀菌消毒工艺要求；

d.)将经发酵降解与杀菌消毒富含有机质中水与水和其他必要原料在水肥一体化混合总成中混合成为设施农业水肥一体化；

其他必要原料包括微生物菌肥；

e.)设定管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成的设施农业栽培阵列由3根水平平行安装的相同结构的设施农业栽培单元构成,从左至右为第1栽培单元,第2栽培单元,第3栽培单元,控制阀门,先使第1栽培单元注满设施农业水肥一体化,达到工艺要求时间后排出水肥一体化余水,排出的水肥一体化余水进入集装箱化内循环三相生物流化床总成；

f.)依次轮流再向第2栽培单元,第3栽培单元,注满设施农业水肥一体化,达到工艺要求时间后排出水肥一体化余水；

g.)当管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成的设施农业栽培阵列由3的倍数根栽培单元构成时,将其分成3组,依次轮流向各组注满设施农业水肥一体化,达到工艺要求时间后排出水肥一体化余水；

在这个过滤、生物膜作用以及吸附三个人工快渗处理过程中,通过反复落干(氨氮通过硝化),淹水(反硝化作用脱氮)实现水净化,也满足设施农业栽培作物成长；

h.)排出水肥一体化余水在集装箱化内循环三相生物流化床总成被进一步净化；内循环三相生物流化床总成的三个蓄水槽b是并联连续工作的；

i.)被集装箱化内循环三相生物流化床总成净化水进入集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成,经平板陶膜负压过滤出净水,从水肥一体化混合总成回用设施农业栽培,余量水排向环境。

附图说明

附图1是本发明制备设施农业水肥一体化的逻辑方框图,其中标号内容:1.集装箱化高效内循环厌氧反应总成,2.电解式次氯酸钠杀菌消毒总成,3.水肥一体化混合总成,4.管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成,5.集装箱化内循环三相生物流化床总成,6.集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成,7周转中贮池,8.水泵；

附图2-1是集装箱化高效内循环厌氧反应总成的俯视图与n-n面剖视图,

附图2-2是集装箱化高效内循环厌氧反应总成的m-m面剖视图,

附图3-1是管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成的俯视图,

附图3-2是管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成的f-f面剖视图,

附图4是集装箱化内循环三相生物流化床总成的俯视图与h-h面剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述,但不是对本发明的一种限制；

一种制备设施农业水肥一体化的设备,由周转中贮池(7),水泵(8),集装箱化高效内循环厌氧反应总成(1),电解式次氯酸钠杀菌消毒总成(2),水肥一体化混合总成(3),管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成(4),集装箱化内循环三相生物流化床总成(5),集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成(6)构成,其特征是周转中贮池(7)通过管道与水泵(8)进口联接,水泵(8)出口通过管道与集装箱化高效内循环厌氧反应总成(1)的进水口联接,集装箱化高效内循环厌氧反应总成(1)的出水口通过管道与电解式次氯酸钠杀菌消毒总成(2)的进水口联接,电解式次氯酸钠杀菌消毒总成(2)的出水口通过管道与水肥一体化混合总成(3)的进水口联接,水肥一体化混合总成(3)的出水口通过管道与管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成(4)的进水口联接,管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成(4)的出水口通过管道与集装箱化内循环三相生物流化床总成(5)的进水口联接,集装箱化内循环三相生物流化床总成(5)的出水口通过管道与集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成(6)的进水口联接；

周转中贮池(7)为土建工程；

水泵(8)是己商品化机器；

集装箱化高效内循环厌氧反应总成(1),由箱体a(11),箱体隔板a(113),导流管(112),排气管系(114),进水管a(111),出水管a(115),排污泥管a(116),滤网a,(12)可浮陶粒层a(13)构成,箱体a(11)由集装箱构成,内襯防腐蝕pp塑料板,集装箱内由3块pp塑料板构成的箱体隔板a(113)隔成4个等容积的蓄水槽a,箱体隔板a(113)上开有60×120mm长方形溢流开孔(117),从左至右,第一个箱体隔板a上长方形溢流孔(117)的长方形上边距箱体隔板a上边200mm,第二个箱体隔板a上长方形溢流孔(117)的长方形上边距箱体隔板a上边300mm,第三个箱体隔板a上长方形溢流孔(117)的长方形上边距箱体隔板a上边400mm,从而保持在重力作用下,水能从左至右,从第1蓄水槽a溢流到第4蓄水槽a；

每块箱体隔板a(113)上都装有导流管(112),导流管(112)上口与箱体隔板a(113)上长方形溢流孔(117)密封联接,导流管(112)下口敞开,距集装箱底200mm；从而溢流水是上下反复从第1蓄水槽a溢流到第4蓄水槽a,充分延长了水流路程,形成高效内循环厌氧反应；

进水管a(111)装在集装箱左端面,进水管a(111)中轴线距集装箱底400mm；出水管a(115)装在集装箱右端面,出水管a(115)中轴线与第3个箱体隔板a(113)上长方形溢流孔(117)的长方形下边齐平；

在每个蓄水槽a的侧面,近下底面处装有一个排污泥管a(116)；

每个蓄水槽a上顶面装有1个排气管支管,4个排气管支管并接在1根排气管总管上构成排气管系(114)；

在每个蓄水槽a内都装有滤网a(12),从左至右,第1块滤网a(12)平面距箱体隔板a(113)上边300mm,第2块滤网a(12)平面距箱体隔板a(113)上边400mm,第3块滤网a(12)平面距箱体隔板a(113)上边500mm,滤网a(12)的网孔足以阻挡可浮陶粒层a(13)的陶粒漏过；

在滤网a(12)下装可浮陶粒层a(13),可浮陶粒层a(13)厚200-300mm,每粒陶粒的直径8-16mm；

电解式次氯酸钠杀菌消毒总成(2)是己商品化产品；

水肥一体化混合总成(3)是己商品化产品；

管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成(4)由进水总管b(41),设施农业栽培阵列(42),出水总管b(43)构成；

设施农业栽培阵列(42)由3-99根水平平行安装的相同结构的设施农业栽培单元构成,依序编号从左至右(201)-(299),因为每个设施农业栽培单元结构相同,以下以第3个设施农业栽培单元(203)为描述对象,设施农业栽培单元(203)由进水支管b(203-2),进水支管阀门b(203-1),管状设施农业栽培构件(203-3),出水支管b(203-5),出水支管阀门b(203-6)构成；

管状设施农业栽培构件(203-3)由直径200-400mm,长度2400-3600mm空心塑料管(203-31),陶粒(203-35),碳化腐植土与河砂混合物(203-36),泡沫玄武岩颗粒(203-37)构成；

空心塑料管(203-31)两端封闭,一端作为进水端,另一端作为出水端,在水平置放的空心塑料管(203-31)管壁向上一面开有长矩形种植口(203-34),用于种植作物,在空心塑料管(203-31)内,从下向上依序装有陶粒(203-35)通水层,碳化腐植土与河砂混合物(203-36)的种植作物生根层,泡沫玄武岩颗粒(203-37)压土层；

进水支管b(203-2)与空心塑料管(203-31)进水端面联接,进水口使进水从泡沫玄武岩颗粒(203-37)压土层上面流入,进水支管阀门b(203-1)装在进水支管b(203-2)中；

出水支管b(203-5)与空心塑料管(203-31)出水端面联接,出水口使出水从陶粒(203-35)通水层流出,出水支管阀门b(203-6)装在出水支管b(203-5)中；

各个设施农业栽培单元的进水支管b都与进水总管b(41)并联联接,各个设施农业栽培单元的出水支管b都与出水总管b(43)并联联接；

集装箱化内循环三相生物流化床总成(5)由箱体b(51),箱体隔板b(512),伯努利射流管(54),微界面接触反应管(55),进水管c(517),出水管c(518),排污泥管c(519),滤网b(53),可浮陶粒层b(56)构成,箱体b(51)由集装箱构成,内襯防腐蝕pp塑料板,集装箱内由2块pp塑料板构成的箱体隔板b(512)隔成3个等容积的蓄水槽b,三个蓄水槽b的配置相同,伯努利射流管(54)垂直安装在各个蓄水槽b中心,微界面接触反应管(55)垂直同轴线安装伯努利射流管(54)下面,伯努利射流管(54)下口直径与微界面接触反应管(55)上口直径,及伯努利射流管(54)下口与微界面接触反应管(55)上口距离保障从伯努利射流管(54)喷出空气时,会发生伯努利效应:将水与陶粒从微界面接触反应管(55)上口吸入,使水、陶粒、空气三相发生微界面接触反应,反应后水、陶粒、空气都从微界面接触反应管(55)下口排出,陶粒、空气上浮；

伯努利射流管(54)外配鼓气系统己啇品化,鼓气压力与鼓气量足以维持伯努利效应；

在各个蓄水槽b内装有滤网b(53),滤网b(53)中心有孔,满足伯努利射流管(54)穿过安装,滤网b(53)平面距箱体隔板b(512)上边300mm,在滤网b(53)下装可浮陶粒层b(56),可浮陶粒层b厚(56)200-300mm,每粒陶粒的直径8-16mm；

在每个在各个蓄水槽b的右侧面近底处装有进水管c(517),进水管c(517)的进水口中轴在蓄水槽b底面上方400mm处,在每个在各个蓄水槽b的左侧面装有出水管c(518),出水管c(518)的出水口中轴在滤网b(53)上方100mm处；在每个在各个蓄水槽b的右侧面近底处还装有排污泥管c(519)；

集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成(6)是已商品化产品；

利用制备设施农业水肥一体化的设备,制备设施农业水肥一体化的工艺如下述:

1.)收集人类生活社区的人粪尿、洗涤水、厨房用水混合物,公共厕所人粪尿与冲厕水混合物,养猪业的猪粪尿与沖猪栏水混合物,以及类似来源的富含有机质废水存放在周转中贮池(7)中备用；

2.)水泵(2)将周转中贮池(7)中富含有机质废水从集装箱化高效内循环厌氧反应总成(1)进水管a(111)泵入,富含有机质废水在重力作用下,从左至右从第1蓄水槽a溢流到第4蓄水槽a,再从出水管a(115)流出,

按工艺要求控制泵入富含有机质废水流量,使之富含有机质废水在集装箱化高效内循环厌氧反应总成(1)中充分发酵降解成为富含有机质中水；

3.)向经充分厌氧发酵降解的富含有机质中水加入由电解式次氯酸钠杀菌消毒总成(2)生成的次氯酸钠杀菌消毒；

加入次氯酸钠浓度达到杀菌消毒工艺要求；

4.)将经发酵降解与杀菌消毒富含有机质中水与水和其他必要原料在水肥一体化混合总成(3)中混合成为设施农业水肥一体化；

其他必要原料包括微生物菌肥；

5.)设定管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成(4)的设施农业栽培阵列(42)由3根水平平行安装的相同结构的设施农业栽培单元构成,从左至右为第1栽培单元(201),第2栽培单元(202),第3栽培单元(203),控制阀门,先使第1栽培单元(201)注满设施农业水肥一体化,达到工艺要求时间后排出水肥一体化余水,排出的水肥一体化余水进入集装箱化内循环三相生物流化床总成(5)；

6).依次轮流再向第2栽培单元(202),第3栽培单元(203),注满设施农业水肥一体化,达到工艺要求时间后排出水肥一体化余水；

7.)当管道化“人工快渗”型设施农业栽培总成(4)的设施农业栽培阵列(42)由3的倍数根栽培单元构成时,将其分成3组,依次轮流向各组注满设施农业水肥一体化,达到工艺要求时间后排出水肥一体化余水；

在这个过滤、生物膜作用以及吸附三个人工快渗处理过程中,通过反复落干(氨氮通过硝化),淹水(反硝化作用脱氮)实现水净化,也满足设施农业栽培作物成长；

8.)排出水肥一体化余水在集装箱化内循环三相生物流化床总成(5)被进一步净化；内循环三相生物流化床总成(5)的三个蓄水槽b是并联连续工作的；

9.)被集装箱化内循环三相生物流化床总成(5)净化水进入集装箱化带次氯酸钠反洗的平板陶瓷膜过滤总成(6),经平板陶膜负压过滤出净水,从水肥一体化混合总成(3)回用设施农业栽培,余量水排向环境。