申请日2014.11.25
公开(公告)日2015.02.18
IPC分类号C02F1/28
摘要
本发明公开了一种粪便废水过滤装置，所述过滤装置包括过滤容器、上开口和下开口;所述过滤容器内由上至下嵌套有间隔的过滤层，所述过滤层包括滤芯和衬架，所述衬架上设有多个间隔的镂空，所述滤芯嵌套在所述衬架的镂空处。本发明中的过滤装置其结构紧凑，用于处理粪便废水的效果明显，适合于工业化大规模处理粪便废水。如可以用于大中型牲畜养殖场粪便处理中的粪便废水处理工序中。
权利要求书
1.一种粪便废水过滤装置，其特征在于，所述过滤装置包括过滤容器、上开口和下开口; 所述过滤容器内由上至下嵌套有间隔的过滤层，所述过滤层包括滤芯和衬架，所述衬架 为表面镂空的空心结构，所述滤芯嵌套在所述衬架中。
2.如权利要求1所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述过滤层至少为三层。
3.如权利要求1所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述滤芯包括微孔包裹层和过滤材 料，所述过滤材料包裹于所述微孔包裹层中。
4.如权利要求3所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述过滤材料为畜粪活性炭和/或畜 粪炭。
5.如权利要求1所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述过滤容器内壁上也设有所述过 滤层。
6.如权利要水3所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述过滤层至少为四层，且位于所 述过滤容器中最下端的两层过滤层的滤芯中的过滤材料为畜粪活性炭。
7.如权利要求5所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述过滤容器的腔体被所述过滤层 间隔为由上至下的多个过滤空间，位于所述过滤容器最下部的两个过滤空间的内壁上的 过滤层中的过滤材料为畜粪活性炭。
8.如权利要求1所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述衬架为金属材料制成的衬架。
9.如权利要求1所述粪便废水过滤装置，其特征在于，所述微孔包裹层为具有微孔结构的 纤维制品。
10.如权利要求1～8任一所述粪便废水过滤装置在养殖场粪便废水处理工序中的应用。
说明书
一种用于养殖场粪便废水处理的过滤装置
技术领域
本发明涉及一种过滤装置，具体涉及一种用于处理养殖场粪便废水的过滤装置。
背景技术
目前，我国对于家禽和家畜的需求量极其旺盛，大中型养殖场也越来越多。但是，养殖 场所产生的大量的动物粪便污染了周围的土壤、河流和空气，而且还影响了周边居民的正常 生产生活。尽管有人提出将动物粪便作为有机肥，对农田进行施肥，但是，动物粪便中所包 含的比较高含量的重金属还是会对土壤环境和农作物造成潜在的污染。粪便废水中的水溶性 有机物和水溶性金属离子的含量如何有效得到控制成为一个难题。
现有技术中，国内申请号为2013101229028的发明专利公开了一种养殖场动物粪便处理 利用系统，其包含发酵池，所述发酵池通过管道与养殖场相连;固液分离装置，所述的固液 分离装置通过管道与发酵池相连;过滤装置，所述的过滤装置通过管道与固液分离装置相连; 泵站，所述的泵站分别通过管道与过滤装置和外部的农田相连。其中其过滤装置包含依次相 通的：第一级过滤器、第二级过滤器、沉淀容器;所述的第一级过滤器通过管道与固液分离装 置相连，所述的沉淀容器通过管道与泵站相连。优选的方案为所述的第一级过滤器的底部铺 满细沙，所述的第二级过滤器的底部铺满石子。作为一个更优选地的方案，所述的第一级过 滤器与第二级过滤器之间的连通口的高度高于细沙的高度;所述的第二级过滤器与第三季过 滤器之间的连通口的高度高于石子的高度。此专利中公开的用于处理养殖场粪便废水的过滤 装置虽然也能够到达过滤和进一步地净化粪便废水的目的，但是也存在明显的缺限：其采用 泵作为动力源、整个过程中都需消耗动力，废水过滤能耗大;滤出水只能作农田灌溉水、不 能成为安全再生水直接排放自然水环境，说明该装置过滤效果有限;使用过程中过滤器中的 堵塞物不容易清理，使用效率较低;因农田对滤出废水容量有限，如果大规模使用，滤出水 对环境可能存在二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粪便废水过滤装置，用于克服现有过滤技术处理养殖场粪便 废水时存在的过滤装置能耗大、效率低、易致二次污染的缺陷。
为实现上述目的，本发明是采取以下的具体技术方案实现的：
一种粪便废水过滤装置，所述过滤装置包括过滤容器、上开口和下开口;所述过滤容器 内由上至下嵌套有间隔的过滤层，所述过滤层包括滤芯和衬架，所述衬架为表面镂空的空心 结构，所述滤芯嵌套在所述衬架中。
本发明中公开了一种用于粪便废水处理的过滤装置，这种粪便过滤装置并不是现有技术 中常用的从左至右过滤系统，而是从上之下的多级过滤系统。粪便废水可以通过上开口进入 过滤容器内，并由于重力，通过所述过滤层过滤后至下一过滤层过滤，通过一层一层过滤， 废水中含有的污染物和有机物等污染物被过滤和吸附掉，经过滤后净化的安全再生水最终通 过下开口流出。
可以根据需要设置本发明过滤装置中的过滤层的层数。本发明中过滤层为嵌套固定在所 述过滤容器内部的过滤层，所述过滤层的四周与所述过滤容器的内壁密封连接。
可以根据需要设置本发明中过滤装置中过滤容器的容量，形状。如其形状可以为现有技 术中的三棱柱、四棱柱、圆柱或托圆柱等常规的规则容器或不规则容器。
粪便废水经过本发明中的过滤装置过滤后，可以根据实际情况调节各过滤层之间的间距。
优选地，所述过滤层至少为三层。
优选地，所述滤芯包括微孔包裹层和过滤材料，所述过滤材料包裹于所述微孔包裹层中。
优选地，所述过滤材料为畜粪活性炭和/或畜粪炭。
所述的畜粪活性炭和所述畜粪炭为通过以下方法获得的：
向养殖场粪便中加入生物质材料混合获得畜粪混合物;
1)通过对所述畜粪混合物进行固液分离，获得固态粪便和废水;
2)对所述固态粪便进行干馏，干馏后获得畜粪活性炭;
优选地，所述生物质材料包括稻草、木屑、枯叶;所述生物质材料与所述养殖场粪便的 质量比为1∶3～5。将稻草、木屑和枯叶这些生物质材料加入养殖场的畜圈中，直接与养殖场粪 便混合，可任由牲畜践踏，使其与畜粪充分混匀。
更优选地，所述生物质材料包括稻草、木屑、枯叶;所述生物质材料与所述养殖场粪便 的质量比为1∶4。
稻草、木屑和枯草能够吸收水分，保持畜圈适度干燥;同时这些物质中钾元素的含量高， 与养殖场粪便混合后经高温干馏便可形成K2CO3、KOH等能作为高温环境下二恶英还原分解 的催化剂。
优选地，所述生物质材料包括所述畜粪炭，所述畜粪炭与所述养殖场粪便的质量比为 1∶80～120。
更优选地，所述生物质材料包括所述畜粪炭，所述畜粪炭与所述养殖场粪便的质量比为 1∶100。
畜粪炭能够吸附挥发性有机物、可溶性有机物及可溶性金属阳离子;它一方面能够祛除 畜圈臭气，净化畜圈空气环境，另一方面能够初步净化畜粪，降低畜粪液态物中的可溶性有 机质、重金属离子等环境有害物质含量。
用离心装置对所述畜粪混合物进行固液分离。所述离心装置可以采用现有技术中常用的 用于处理粪便固液分离的离心装置。如，采用PD平板式吊袋卸料离心机进行固液分离。
优选地，所述干馏是指对所述固态粪便采用干馏装置干馏处理。
本发明中所述干馏装置可以为现有技术中常用干馏装置进行干馏处理。
本发明中，所述干馏为采用厌氧干馏。
优选地，本发明中的干馏装置为复式畜粪干馏装置，
所述干馏装置包括高温炉，畜粪炭干馏箱，畜粪活性炭干馏箱;
所述高温炉沿着水平方向分为第一端和第二端，所述高温炉的第一端底部设有燃料加热 组件，第二端的顶部设有烟囱，且沿着所述高温炉的第一端至第二端的方向，所述高温 炉依次分为第一温度段、第二温度段和第三温度段;
沿着所述高温炉的水平方向，所述畜粪炭干馏箱的第一端位于所述第二温度段，第二端 位于所述高温炉的第二端外;
所述畜粪活性炭干馏箱沿着所述高温炉的水平方向贯穿所述高温炉，且所述畜粪活性炭 干馏箱的第一端延伸至所述高温炉的第一端的外部，所述畜粪活性炭干馏箱的第二端延 伸至所述高温炉的第二端的外部;
所述畜粪炭干馏箱与所述畜粪活性炭干馏箱通过管道相通，所述管道的第一端与所述畜 粪炭干馏箱位于所述第二温度段且靠近所述第一端的部分连接，所述管道的第二端与所 述畜粪活性炭干馏箱位于所述第一温度段的部分连接。
本发明中的这种复式干馏箱为厌氧型复式干馏箱，并采用两个干馏箱的工作模式进行工 作，其中畜粪炭干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪炭即现有技术中的生物质炭;所述畜粪活性炭 干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪活性炭，也可以称为生物质活性炭。且在干馏的过程中，在畜 粪炭干馏箱产生的燃气和二氧化碳等气体会与其尾部连接的管道进入所述畜粪活性炭干馏箱 中使用用于生产畜粪活性炭。
优选地，所述畜粪炭干馏箱包括第一箱体、第一推进器和第一出料管道;所述第一箱体 的第一端位于所述畜粪炭干馏箱的第一端，所述第一箱体的第二端位于所述畜粪炭干馏箱的 第二端;所述第一出料管道的第一端连接所述第一箱体的第一端，所述第一出料管道的第二 端沿着所述高温炉竖直方向向下延伸至所述高温炉外;所述第一推进器密封活动连接于所述 第一箱体的第二端。
更优选地，本发明中的第一推进器为现有技术中常用的螺杆推进器。
优选地，所述第一箱体的第二端处还设有第一入料口。
在使用时，通过向第一入料口喂入畜粪，然后通过推进器压缩使其进入高温炉内，并在 高温炉内干馏后形成畜粪炭，此时其由于干馏后失去水分，密度降低，质地由紧变松，并在 重力作用下沿着所述第一出料管道出料。
优选地，所述畜粪活性炭干馏箱包括第二箱体、第二推进器和第二出料管道;所述第二 箱体的第一端位于所述畜粪活性炭干馏箱的第一端，所述第二箱体的第二端位于所述畜粪活 性炭干馏箱的第二端;所述第二出料管道设于所述高温炉的第一端外，且所述第二出料管道 的第一端连接所述第二箱体的第一端，所述第二出料管道的第二端沿着所述高温炉竖直方向 向下延伸;所述第二推进器密封活动连接于所述第二箱体的第二端。
更优选地，所述第二推进器为螺杆推进器。
优选地，所述第二箱体的第二端处还设有第二入料口。
在使用时，通过向第二入料口喂入畜粪，然后通过第二推进器压缩使其进入高温炉内， 并在高温炉内依次经第三温度段、第二温度段和第一温度段，在第二温度段形成畜粪炭，畜 粪炭在第一温度段内在与所述畜粪炭干馏箱裂解气体和水蒸汽等的混合气体相互作用形成畜 粪活性炭。此时混合气体中的二噁英等有毒物质在第一温度段内与畜粪炭和畜粪活性炭中的 K2CO3、KOH等矿物成分的催化作用下得以分解。由于畜粪干馏后失去水分，密度降低，质 地由紧变松，并在重力作用下沿着所述第二出料管道出料口出料。本发明中的畜粪活性炭具 有更密集的微孔，更大的比表面积，其吸附性能更强，用于粪便废水处理时对于粪便废水中 的水溶性有机污染物和水溶性金属离子的吸附祛除能力更好。
优选地，所述畜粪干馏装置还包括燃气导管，所述燃气导管的第一端与所述畜粪活性炭 干馏箱的第一端连接，所述燃气导管的第二端连接有燃气燃烧嘴，所述燃气燃烧嘴位于所述 燃料加热组件的燃料区。
畜粪炭干馏箱产生的燃气由管道进入畜粪活性炭干馏箱，其与畜粪活性炭干馏箱产生的 燃气一起通过燃气导管进入高温炉的燃气加热部件的燃料区，作为高温炉的加热燃料。
优选地，所述高温炉的第一温度段、第二温度段和第三温度段的炉壁上依次对应设有第 一温度控制仪、第二温度控制仪和第三温度控制仪，且第一温度段的温度为800～1000℃，第 二温度段的温度为500～600℃，第三温度段的温度为150～300℃。
在上述温度段和时间段内，畜粪不仅能够彻底干馏，而且干馏的效果好。
优选地，所述第一温度控制仪包括第一感温棒，所述第一感温棒的一端位于所述高温炉 第一温度段内，所述第二温度控制仪包括第二感温棒，所述第二感温棒的一端位于所述高温 炉第二温度段内;所述第三温度控制仪包括第三感温棒，所述第三感温棒的一端位于所述高 温炉第三温度段内。通过上述这些组件进一步的控制高温炉内各温度段的温度。
优选地，所述第一入料口与所述第二入料口处均分别对应设有第一入料口水封和第二入 料口水封。水封组件保证了高温炉工作的气密性，使得高温炉处理厌氧工作状态。
优选地，所述第一出料管道的第二端与第二出料管道的第二端均分别对应设有第一出料 口水封和第二出料口水封。不管是畜粪炭还是畜粪活性炭其出料时的温度都很高，又由于其 处于非常干馏的状态，出料时若接触空气很容易燃烧起来，本发明中采用水封装置不仅保证 了高温炉整个工作状态中的厌氧工作，而且进一步使得畜粪炭和畜粪活性炭出料时是水浴出 料，避免了燃烧。出料后的畜粪炭和畜粪活性炭经洗涤、烘干后可以包装上市，或者作为畜 圈除臭和初步净化畜粪之用。
优选地，所述过滤容器内壁上也设有所述过滤层。
优选地，所述过滤层至少为四层，位于所述过滤容器中最下端的两层过滤层的滤芯中的 过滤材料为畜粪活性炭。四层过滤层将所述过滤容器由上至下分为一级过滤空间，二级过滤 空间，三级过滤空间，四级过滤空间和五级过滤空间。所述废水经过四级过滤然后从下开口 排出。通过本发明中这种具有畜粪炭和畜粪活性炭作为滤芯的四级过滤的过滤装置过滤后， 废水的各种水溶性有机物含量以及水溶性重金属离子含量已经可以达到《畜禽养殖业污染物 排放标准(GB18596-2001)》国家废水排放的相关标准。
如果经过四级过滤后，废水中的指标如果仍然不能满足国家废水排放标准，可以按照本 发明中公开的过滤装置及其原理相应的增加过滤层的层数。如采用五层过滤层或六层过滤层。 优选地，所述过滤容器的腔体被所述过滤层间隔为由上至下的多个过滤空间，位于所述过滤 容器最下部的两个过滤空间的内壁上的过滤层中的过滤材料为畜粪活性炭。因为畜粪活性炭 中的微孔更加密集，比表面积更大，对废水中的有机污染物和金属离子的吸附强度更大，畜 粪活性炭能够更有效吸附废水中的有害物质，对废水的处理作用更好。
优选地，所述衬架为金属材料制成的衬架。金属材料的衬架保证了整个过滤层的结构的 强度和稳定性。所述衬架为表面镂空的空心结构。所述衬架的表面镂空可以为现有技术中常 用的各种规则或不规则的镂空图案，以保证粪便废水能够接触并渗透穿过位于衬架中空心中 的过滤层。若所述衬架为贯穿的镂空，且仅在贯穿的镂空处设有过滤层，则所述过滤层的四 周设有密封圈，以保证过滤层与衬架之间的密封连接，达到废水不会绕过过滤层进入下一级 过滤或排放出去的效果。
优选地，所述微孔包裹层为具有微孔结构的纤维制品。本发明中所述的微孔包裹层一方 面使得过滤材料成为一个固定的形态不易松散和流失，另一方面使得废水能够通过所述微孔 渗透进过滤材料中，并经由过滤材料过滤后进入下一层过滤。
本发明中的过滤装置其结构紧凑，用于处理粪便废水的效果明显，适合于工业化大规模 处理粪便废水。如可以用于大中型牲畜养殖场粪便处理中的粪便废水处理工序中。
本发明中的粪便废水过滤装置克服了现有技术中的种种缺陷而具有创造性。
