沼气-微藻-农业种植循环系统技术方案

沼气‑微藻‑农业种植循环系统，包括沼气部分（1）、微藻净化工程部分（2）和现代农业种植部分（3），沼气工程部分（1）采用多口沼气池联合集中供气的方式，通过沼气工程部分（1）进行沼渣、沼液集中无害化集中处理，沼气池集中管理；微藻净化工程部分（2）由一级秸秆过滤池（2‑1）、微藻初级净化池（2‑2）、二级秸秆过滤池（2‑3）、微藻深度净化池（2‑4）和三级秸秆过滤池（2‑5）组成；现代农业种植部分（3）由将大面积现代农业种植区域集中管理规划并划分区的每个种植区内设置沼肥储蓄罐（3‑1）、灌溉蓄水池（3‑2）和沼渣储存间（3‑3）构成。

Biogas-Microalgae-Agricultural Planting Cycle System

【技术实现步骤摘要】
沼气-微藻-农业种植循环系统
本技术涉及沼气工程、微藻净化工程和现代农业种植三个领域，形成一个以沼气为中心的物质、能源循环系统。
技术介绍
在我国农村沼气工程的开发使用已有多年的经验，但是沼气池的分散化使用与管理及沼气池原料的供应不及时，导致“沼气时代”每次都以失败告终。沼气的荒废不仅占用现有的土地面积，而且时刻威胁着人们的生命安全。近年来，所随着我国可持续发展战略的逐步实施，沼气作为可再生清洁能源再次得到推广使用。然而，农村沼气池的使用为人们带来便捷的同时，沼液、沼渣的乱排放带来了很大的环境问题；沼液的氮、磷含量很高，排入江河很容易造成水体污染，甚至导致“水华”现象，严重影响了河体景观和鱼虾养殖，为避免沼液沼渣造成环境污染、沼气原料的缺失和沼气池分散化施用与管理等问题，必须提出一种新型可靠的解决方法。目前，国内外的沼液处理方法一般有A/O-MBR工艺处理、氧化塘、序批式生物膜法、人工湿地等，这些方法多为传统的处理工艺，造价过高，模式简单，在操作过程中管理复杂，甚至由于管理的疏忽导致水体的二次污染。国内外针对沼液净化处理研究方向主要致力于生物处理。自1957年Oswald提出利用微藻净化污水中有机和无机化合物的思想，国内外各个研究机构对其可行性以及各种不同种类污水的净化效果等方面展开了大量的研究。结果证明，藻体同其他细菌等微生物一样，可以通过物理吸附、生物同化、吸收降解、生物富集等作用，从而将污水中的各种氮磷营养物以及其他有机和无机化合物减量或资源化。研究表明，微藻的生长与培养环境（光照、温度、培养时间）密切相关。因此，提出采用微藻进行生物净化营养成分较高的沼液。近年来，农业生产中化肥的过多使用，导致土地重金属和有毒元素的增加、养分失调，硝酸盐累计、严重污染地下水等问题。因此，国家农业政策明确要求在农业种植中少用、不用化肥，提倡使用有机肥。然而有机肥料成本较高，大大提升了农业种植成本，致使农业有机肥施用效果不佳。依据研究表明，沼液中含有大量的氮磷足以满足甚至超出农作物不同生长阶段的营养需求。因此，提出利用沼液、沼渣作为农业有机肥。结合以上研究，提出将沼气工程、微藻净化工程和农业种植工程有机结合在一起，将沼渣作为农业种植的有机肥；通过微藻初级净化沼液作为农业种植的有机水肥；通过微藻深度净化沼液作为农业种植区的灌溉用水；同时，农业种植工程为沼气工程及微藻净化工程提供大量的农作物秸秆；不仅杜绝沼液沼渣乱排乱放导致的环境污染问题，而且解决农业物所需的有机施肥及大量秸秆无法处理等问题。三个不同工程领域相互结合、相互交融、相互促进，不仅具有很强的环境保护能力，而且实现物质能源高效循环利用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种沼气-微藻-农业种植循环系统。本技术是沼气-微藻-农业种植循环系统，包括沼气工程部分1、微藻净化工程部分2和现代农业种植部分3，沼气工程部分1采用多口沼气池联合集中供气的方式，通过沼气工程部分1进行沼渣、沼液集中无害化集中处理，沼气池集中管理；微藻净化工程部分2由一级秸秆过滤池2-1、微藻初级净化池2-2、二级秸秆过滤池2-3、微藻深度净化池2-4和三级秸秆过滤池2-5组成；现代农业种植部分3由将大面积现代农业种植区域集中管理规划并划分区的每个种植区内设置沼肥储存罐3-1、灌溉蓄水池3-2和沼渣储存间3-3构成。本技术由沼气工程、微藻净化工程和现代农业种植构成。沼气工程采用集中供气，集中管理的新模式，通过这种模式能够快速地消纳现代农业种植领域中的大量农作物秸秆，并解决沼气工程原料不足问题。沼气工工程产生的沼液及沼渣，能够解决现代农业种植的有机肥料供给问题。大量剩余沼液采用新型控温控光的微藻净化工程处理，不但解决过量沼液无法处理的问题，而且为农作种植工程提供沼肥及灌溉水源，并消纳部分的农作物秸秆。三个工程领域相互结合，物质、能量循环利用，实现无废物，无污染生产，提高物质能源高效循环利用。不仅具有很高的农业生产价值，而且具有很强的环境保护价值。特别适用于平原农村开发区。附图说明图1为本技术的沼气工程系统框图，图2为本技术的现代农业种植系统框图，图3为本技术的微藻净化工程的一级秸秆过滤装置结构图，图4为本技术的微藻净化工程的微藻初级净化池剖面图，图5为本技术的微藻净化工程的微藻初级净化池2-1和二级秸秆过滤池2-2的平面图，图6为本技术的物质、能源循环图，图7为本技术的整体框架示意图。具体实施方式如图1~图7所示，本技术是沼气-微藻-农业种植循环系统，包括沼气部分1、微藻净化工程部分2和现代农业种植部分3，沼气工程部分1采用多口沼气池联合集中供气的方式，通过沼气工程部分1进行沼渣、沼液集中无害化集中处理，沼气池集中管理；微藻净化工程部分2由一级秸秆过滤池2-1、微藻初级净化池2-2、二级秸秆过滤池2-3、微藻深度净化池2-4和三级秸秆过滤池2-5组成；现代农业种植部分3由将大面积现代农业种植区域集中管理规划并划分区的每个种植区内设置沼肥储存罐3-1、灌溉蓄水池3-2和沼渣储存间3-3构成。如图2所示，沼气-微藻-农业种植循环的循环连接为：沼液经过一级秸秆过滤池2-1进入微藻初级净化池2-2，初级净化后，经过二级秸秆过滤池2-3，经过滤后的沼液进入现代农业种植部分3中的沼肥储存罐3-1中，其余的沼液流入微藻深度净化池2-4，随后进入三级秸秆过滤池2-5，经过滤后，进入灌溉蓄水池3-2；经过滤获得的微藻和秸秆将运输至沼气工程部分1和现代农业种植部分3。如图3所示，一级秸秆过滤池2-1由格栅2-1-1、沉砂池2-1-2、第一沉渣池2-1-3、第一秸秆滤层2-1-4和曝气池2-1-5构成；其中所述的第一沉渣池2-1-3和第一秸秆滤层2-1-4分为前后两组，两组秸秆滤层孔径相异。所述的格栅采用的是中格栅；所述的沉砂池和沉渣池都设有排泥管道；所述的碎秸秆滤层安装在沉渣池沿水流方向的后边沿。所述的碎秸秆滤层分为前后两组，沿水流方向孔径依次减小，沿水流方向的孔径分别为：18目、20目。曝气池采用搅拌曝气，搅拌时间为48h。如图4所示，微藻初级净化池2-2由第一日光板2-2-1、第一保温墙2-2-2、第一微藻培养渠2-2-3、第一太阳能发电控温控制系统2-2-4、第一太阳能发电控光系统2-2-5组成；第一日光板2-2-1和第一保温墙2-2-2构成温室，覆盖于第一微藻培养渠2-2-3之上；第一微藻培养渠2-2-3是由调水池和回转型明渠构成。如图5所示，二级秸秆过滤池2-3是由第二沉渣池2-3-1、第二秸秆滤层2-3-2和配水池2-3-3构成；其中第二沉渣池2-3-1和第二秸秆滤层2-3-2分为前后两组；两组秸秆滤层孔径相异。如图6所示，微藻深度净化池2-4由第二日光板2-4-1、第二保温墙2-4-2、第二微藻培养渠2-4-3、第二太阳能发电控温系统2-4-4、第二太阳能发电控光系统2-4-5组成；第二日光板2-4-1和第二保温墙2-4-2构成温室，覆盖于第二微藻培养渠2-4-3之上；所述的第二微藻培养渠2-4-3是一种回转型明渠。微藻培养渠由调水池和回转型明渠构成，根据设定的微藻停留时间和水流流速，确定微藻培养渠的长度；所述的调水池具有回流管道及布水孔。所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.沼气‑微藻‑农业种植循环系统，沼气‑微藻‑农业种植循环系统，包括沼气工程部分（1）、微藻净化工程部分（2）和现代农业种植部分（3），其特征在于沼气工程部分（1）采用多口沼气池联合集中供气的方式，通过沼气工程部分（1）进行沼渣、沼液集中无害化集中处理，沼气池集中管理；微藻净化工程部分（2）由一级秸秆过滤池（2‑1）、微藻初级净化池（2‑2）、二级秸秆过滤池（2‑3）、微藻深度净化池（2‑4）和三级秸秆过滤池（2‑5）组成；现代农业种植部分（3）由将大面积现代农业种植区域集中管理规划并划分区的每个种植区内设置沼肥储存罐（3‑1）。

【技术特征摘要】
1.沼气-微藻-农业种植循环系统，沼气-微藻-农业种植循环系统，包括沼气工程部分（1）、微藻净化工程部分（2）和现代农业种植部分（3），其特征在于沼气工程部分（1）采用多口沼气池联合集中供气的方式，通过沼气工程部分（1）进行沼渣、沼液集中无害化集中处理，沼气池集中管理；微藻净化工程部分（2）由一级秸秆过滤池（2-1）、微藻初级净化池（2-2）、二级秸秆过滤池（2-3）、微藻深度净化池（2-4）和三级秸秆过滤池（2-5）组成；现代农业种植部分（3）由将大面积现代农业种植区域集中管理规划并划分区的每个种植区内设置沼肥储存罐（3-1）。2.根据权利要求1所述的沼气-微藻-农业种植循环系统，其特征在于沼-藻-农循环系统的循环连接为：沼液经过一级秸秆过滤池（2-1）进入微藻初级净化池（2-2），初级净化后，经过二级秸秆过滤池（2-3），经过滤后的沼液进入现代农业种植部分（3）中的沼肥储存罐（3-1）中，其余的沼液流入微藻深度净化池（2-4），随后进入三级秸秆过滤池（2-5），经过滤后，进入灌溉蓄水池（3-2）；经过滤获得的微藻和秸秆将运输至沼气工程部分（1）和现代农业种植部分（3）。3.根据根据权利要求1所述的沼气-微藻-农业种植循环系统，其特征在于一级秸秆过滤池（2-1）由格栅（2-1-1）、沉砂池（2-1-2）、第一沉渣池（2-1-3）、第一秸秆滤层（2-1-4）和曝气池（2-1-5）构成；其中所述的第一沉渣池（2-1-3）和第一秸秆滤层（2-1-4）分为前后两组，两组秸秆滤层孔径相异。4.根据根据权利要求1所述的沼气-微藻-农业种植循环系统，其特征在于微藻初级净化池（2-2）由第一日光板（2-2-1）、第一保温墙（2-2-2）、第一微藻培养渠（2-2-3）、第一太阳能发电控温系统（2-2-4）、第一太阳能发电控光系统（2-2-5）组成；第一日光板（2-2-1）和第一保温墙（2-2-2）构成温室，覆盖于第一微藻培养渠（2-2-3）之上；第一微藻培养渠（2-2-3）是由调水池和回转型明渠构成。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王昱，时文强，李金平，郭亚敏，卢世国，连运涛，刘娟娟，张百娟，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62