一体式全闭环生态循环农业系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种一体式全闭环生态循环农业系统，包括：在地面上建造的立体种植设施；设置在地下的厌氧发酵子系统；固液分离装置与沼气发电装置，所述沼气发电装置与所述立体种植设施连接，用于向所述立体种植设施供电；余热回收装置，回收所述沼气发电装置产生的余热，所述余热回收装置的热输出部件分别与所述水解酸化池和厌氧发酵池连接。本实用新型专利技术所述的农业系统所产生的沼气全部用于发电，电能、余热、CO2也完全自用，成功实现了能源的多级利用。且采用地下式厌氧发酵子系统，大大降低了投资成本、缩短建设周期，同时有利于减少项目冬季运行过程中热量的散失，降低了系统的运行能耗。

Integrated Closed-loop Ecological Circulating Agricultural System

The utility model provides an integrated closed-loop ecological circulating agricultural system, which comprises: a three-dimensional planting facility built on the ground; an anaerobic fermentation subsystem installed underground; a solid-liquid separation device and a biogas power generation device, which are connected with the three-dimensional planting facility for power supply to the three-dimensional planting facility; a waste heat recovery device for recovering the biogas. The heat output parts of the waste heat recovery device are respectively connected with the hydrolysis acidification tank and the anaerobic fermentation tank. The biogas generated by the agricultural system of the utility model is all used for power generation, and the electric energy, waste heat and CO2 are also fully self-used, and the multi-level utilization of energy is successfully realized. And the underground anaerobic fermentation subsystem can greatly reduce the investment cost and construction cycle, at the same time, it is conducive to reducing the heat loss during the winter operation of the project and reducing the energy consumption of the system.

【技术实现步骤摘要】
一体式全闭环生态循环农业系统
本技术属于现代农业
，具体涉及一种可实现粪污、秸秆等农业废弃物资源化、生态化、无害化、产业化治理的全闭环生态循环农业系统。
技术介绍
目前，我国每年产生畜禽粪污的总量达到近40亿吨，畜禽养殖业排放物化学需氧量达到1268万吨，占农业源排放总量的96％，是造成农业面源污染的重要原因。这类畜禽粪污如果能够有效处置、合理利用，就会变成宝贵的资源，同时也可以为加快畜牧产业转型升级带来契机。除了畜禽粪污外，我国每年产生农作物秸秆的量约为7亿吨，这些秸秆的利用率仅有30％左右，这导致大量的秸秆没有得到好的处置而最终只能被焚烧掉，在给农业生产造成障碍的同时也给大气带来了严重的污染。在这种背景下，如何对畜禽粪污、秸秆等农业废弃物进行资源化利用，是本领域关注的一个重点问题。现有技术中，对于粪便、秸秆等农业废弃物进行处理时，通常会采用厌氧发酵工艺，如中国专利文献CN101337838A公开了一种联合厌氧发酵方法，其对包括生活垃圾、剩余污泥、粪便、餐厨垃圾、秸秆等在内的有机固体废弃物进行预处理，获得粒度小于5mm的有机物料，再经过切割泵、碳氮比调节、水分调节等手段获得固含率为2-10％的均质均浆发酵底物。该发酵底物在水解酶作用下水解酸化，然后进入在35±3℃的中温搅拌条件下进行15-25天周期的发酵，产出沼气能源用于系统能量供应或输出，沼液则经过陈化脱盐后制成腐殖酸液态肥，沼渣制成腐殖质颗粒肥。上述厌氧发酵方法将沼液制成液态肥，将沼渣制成颗粒肥，从而实现了发酵产物的利用。除了上述联合厌氧发酵方法外，现有技术中中国专利文献CN102260019A也公开了一种分离式两相厌氧发酵装置，其包括水解酸化反应装置、厌氧发酵装置、沼气处理装置和沼液氧化装置，所述水解酸化反应装置包括至少两个并联的水解酸化基本单元的水解酸化反应池和水解液收集池。该装置设置有沼液氧化装置，对沼液进行曝气氧化后杀死其中的产甲烷菌，再将沼液回流至水解酸化池，用于弥补水解酸化池中的用水，防止了因回流液中含有甲烷导致甲烷外泄的问题。上述现有技术中通过水解酸化、厌氧发酵工艺的联合应用，可对粪便、秸秆等农业有机废弃物进行有效处理，一定程度上实现了废弃物的资源化利用。但是这一过程中涉及大量机械装置的运行，会耗费大量的能源及原料，其与农业设施相结合使用时会大幅增加运营的成本，降低农业系统的经济性能。
技术实现思路
本技术解决的是现有技术中的农业废弃物资源化处理系统及工艺需要耗费大量的能源与原料，经济性能较低的技术问题，进而提供一种可实现粪污、秸秆等农业废弃物资源化、生态化、无害化、产业化治理的全闭环生态循环农业系统。本技术解决上述技术问题采用的技术方案为：一体式全闭环生态循环农业系统，包括：在地面上建造的立体种植设施；设置在地下的厌氧发酵子系统，所述厌氧发酵子系统进一步包括串联设置的水解酸化池和厌氧发酵池；固液分离装置，与所述厌氧发酵池连接设置，将完成厌氧发酵后的底物分离为沼渣与沼液；沼气发电装置，与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置，所述沼气发电装置与所述立体种植设施连接，用于向所述立体种植设施供电；余热回收装置，回收所述沼气发电装置产生的余热，所述余热回收装置的热输出部件分别与所述水解酸化池和厌氧发酵池连接。所述厌氧发酵子系统还包括设置在所述水解酸化池上游的预处理池，所述固液分离装置的沼液出口与所述预处理池连通设置。与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置有脱硫脱水装置，所述脱硫脱水装置的气体出口与独立柔性气柜连通设置，所述独立柔性气柜与所述沼气发电装置连通，用于向所述沼气发电装置供气。与所述余热回收装置连接设置有余热制冷装置，用于对所述立体种植设施进行控温。所述沼气发电装置的二氧化碳排气出口与所述立体种植设施连通设置。在所述固液分离装置的沼液出口与所述预处理池之间设置有沼液储池，所述沼液储池设置在地下。在所述厌氧发酵池内设置有横向桨式机械搅拌装置。本技术所述的一体式全闭环生态循环农业系统，优点在于：(1)本技术所述的一体式全闭环生态循环农业系统，采用地下式厌氧发酵子系统(UHCAF)，大大降低了投资成本、缩短建设周期，同时有利于减少项目冬季运行过程中热量的散失，降低系统运行能耗；本技术将水解酸化过程与产气过程分开，防止酸在厌氧发酵池中积累导致发酵原料酸化，保证产气率与全年稳定运行。(2)本技术所述的一体式全闭环生态循环农业系统，在厌氧发酵池内采用横向浆式搅拌方式保证发酵原料流动性，避免发酵过程中混合物料的下沉和结壳现象的发生。(3)本技术所述的一体式全闭环生态循环农业系统，所产生的沼气全部用于发电，电能、余热、CO2也完全自用，成功实现了能源的多级利用。为了使本技术所述的一体式全闭环生态循环农业系统的技术方案更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图对本技术中的技术方案进行进一步的描述。附图说明如图1所示为本技术所述的一体式全闭环生态循环农业系统的流程示意图；如图2所示为本技术所述的厌氧发酵子系统的俯视示意图；其中，附图标记为：1-禽畜粪便；2-预处理池；3-水解酸化池；4-厌氧发酵池；41-厌氧发酵区；42-管道和走廊；5-沼气；6-脱硫脱水装置；7-沼气发电装置；8-立体种植设施；9-秸秆、尾菜；10-渣液；11-固液分离装置；12-沼液；13-沼渣。具体实施方式在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。本实施方式提供了一种一体式全闭环生态循环农业系统，如图1所示，所述一体式全闭环生态循环农业系统包括在地面上建造的立体种植设施8，本实施方式中所述立体种植设施8可选用现有技术中任意的立体农业设施，如建筑在地面上的大棚，在大棚内设置有立体架用于农作物的立体种植。本实施方式中的农业系统还包括设置在地下的厌氧发酵子系统，如图2所示，所述厌氧发酵子系统进一步包括串联设置的水解酸化池3和厌氧发酵池4，所述厌氧发酵池4的厌氧发酵区41以及管道和走廊42均设置在地下；所述厌氧发酵池4设置有两个厌氧发酵区41，每一个厌氧发酵区41配置一套横向桨式机械搅拌装置，所述横向桨式机械搅拌装置的一端为连接端，所述连接端贯穿所述厌氧发酵区41的壁面延伸至走廊，与所述连接端连接设置有电机，电机放置于走廊上，便于巡检及维修；所述横向桨式机械搅拌装置的另一端为固定端，在所述固定端设置有转动轴，所述转动轴旋转固定在所述厌氧发酵区41的一侧壁面上，在所述固定端与连接端之间设置有浆片，所述电机可带动所述浆片进行转动从而实现搅拌，在保证物料流动性的同时避免结壳现象的发生。与所述厌氧发酵池4连接设置有固液分离装置11，所述固液分离装置11适宜于将完成厌氧发酵后的底物分离为沼渣13与沼液12。与所述厌氧发酵池4的沼气出口连通设置有沼气发电装置7，所述沼气发电装置7与所述立体种植设施8连接，用于向所述立体种植设施8供电；作为优选的实施方式，与所述厌氧发酵池4的沼气出口连通设置有脱硫脱水装置6，所述脱硫脱水装置6包括串联设置的第一脱水器、脱硫器和除雾器，所述第一脱水器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，包括：在地面上建造的立体种植设施；设置在地下的厌氧发酵子系统，所述厌氧发酵子系统进一步包括串联设置的水解酸化池和厌氧发酵池；固液分离装置，与所述厌氧发酵池连接设置，将完成厌氧发酵后的底物分离为沼渣与沼液；沼气发电装置，与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置，所述沼气发电装置与所述立体种植设施连接，用于向所述立体种植设施供电；余热回收装置，回收所述沼气发电装置产生的余热，所述余热回收装置的热输出部件分别与所述水解酸化池和厌氧发酵池连接。

【技术特征摘要】
1.一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，包括：在地面上建造的立体种植设施；设置在地下的厌氧发酵子系统，所述厌氧发酵子系统进一步包括串联设置的水解酸化池和厌氧发酵池；固液分离装置，与所述厌氧发酵池连接设置，将完成厌氧发酵后的底物分离为沼渣与沼液；沼气发电装置，与所述厌氧发酵池的沼气出口连通设置，所述沼气发电装置与所述立体种植设施连接，用于向所述立体种植设施供电；余热回收装置，回收所述沼气发电装置产生的余热，所述余热回收装置的热输出部件分别与所述水解酸化池和厌氧发酵池连接。2.根据权利要求1所述的一体式全闭环生态循环农业系统，其特征在于，所述厌氧发酵子系统还包括设置在所述水解酸化池上游的预处理池，所述固液分离装置的沼液出口与所述预处理池连通设置。3.根据权利要求2所述的一体式全闭环生态循环农业系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泓江，
申请(专利权)人：刘泓江，
类型：新型
国别省市：吉林,22