一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法与流程

本发明属于畜牧环境工程领域，涉及一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法。

背景技术：

我国既是生猪养殖大国，又是猪肉消费大国，生猪饲养量和猪肉消费量均占全球总量的一半左右，发展生猪养殖，对保障市场供应、增加农民收入、促进经济社会稳定发展均有重要意义。然而，随着人们对空气污染物的关注和环保要求的不断提高，生猪养殖产生的臭气成为影响人居环境的重大隐患，也是制约生猪产业可持续发展的重大挑战。因此，如何在不影响养猪生产的前提下降低臭气排放、保障周边人居环境，是生猪养殖业当前迫切需要解决的关键问题。

降低臭气排放可以从饲料控制、粪便管理、排放降解等环节开展，排放降解是猪舍臭气排到外界环境的“最后一道防线”。生物过滤是一种排放降解技术，是在猪舍排风口位置安装生物过滤器，将猪舍排出的空气导入生物过滤器，经生物过滤器中的微生物降解后再排放到外界环境，以此降低臭气排放。生物过滤方法由于具有建设成本低、运行维护简单等优势，获得生猪养殖业的广泛认可。

影响生物过滤装置使用效果的主要因素有填料种类、水分含量、气体停留时间、压降等。填料种类的作用主要体现在材料的孔隙度，孔隙度越大则可为微生物提供更多的附着面，增加微生物的数量，进而提高臭气降解效率；水分含量是指填料中用于微生物生存繁殖的水分的多少，适当的水分含量有利于保持微生物降解活性；气体停留时间，是指猪舍排出空气穿过生物过滤填料的时间，这一时间越长微生物降解臭气的程度越高，实际应用中，通常根据排风量、气体停留时间计算出填料体积(填料体积＝排风量×气体停留时间)，排风量越大、气体停留时间越久，所需的填料量越多；压降，是指猪舍排风口气体经过填料时受到的阻力产生的空气压力降低值，压降越大说明气体经过填料的阻力越大，即填料被压实的程度越高，而压降升高会使猪舍排风风机效率降低，不利于猪舍通风，实际应用中应将压降控制在可接受范围内。

因此，控制好猪舍排风量(排风量＝填料体积÷气体停留时间)、水分含量、压降等指标，对降低生物过滤装置制造成本、提高降解效率至关重要。

现有生物过滤装置直接对接猪舍主排风风机，该风机排出的是猪舍内的全部污浊空气，排风量通常很大(单栋猪舍达排放量高达20m³/秒)，即便按照最小气体停留时间(1秒)计算，填料体积也会高达20m³，这不仅造成较高的填料购买成本，也会占用较多的猪场用地。而从另一方面讲，猪舍臭气主要来自猪的粪便、尿液挥发产生，而粪便和尿液多储存在粪沟中，因此，猪舍臭气主要来源于粪沟，也主要集中在粪沟，猪舍主排风风机排出的气体臭气浓度远远小于粪沟，因此，将猪舍主排风风机的全部气体导入生物过滤器进行处理，其实是一种资源浪费。

现有生物过滤装置的填料使用一段时间后，由于风压的长期作用，填料被不断压实，填料体积不断缩小，在排风量一定的情况下这不仅减少了气体停留时间，降低了降解效果，也增加了风机压降，不利于风机高效使用。实际应用中，当出现这种情况时，填料往往已经严重压实，使用者只能人工翻动填料或直接更换填料，这不利于填料利用寿命和猪场自动化管理。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法，以猪舍粪沟局部空气处理代替传统的猪舍全部空气处理，降低臭气处理量，节省生物过滤装置建设成本。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置，应用于猪舍粪沟的局部空气处理，包括抽气系统、与抽气系统相连接的生物过滤系统；

抽气系统包括设置在猪舍地面下粪沟侧面的粪沟排气主管，设置在粪沟排气主管上的若干粪沟排气支管，设置在猪舍外部与该粪沟排气主管相连的离心式风机；

生物过滤系统设置在猪舍外部，包括与离心式风机相连的生物过滤箱体、设置在生物过滤箱体顶部的喷淋系统以及设置在箱体内的若干多孔填料。

可选的，粪沟排气支管进气口朝向粪沟底面，避免猪圈地面的杂物落入堵塞管道，相邻粪沟排气支管之间的间距随其与离心式风机的距离增大而减少。

可选的，生物过滤箱体底部固定安装有箱体支架，该箱体支架顶端与生物过滤箱体相连的高度位置上设置有用于放置多孔填料的金属网。

可选的，若干多孔填料堆叠的缝隙中设置有贯穿的翻料机。

可选的，喷淋系统包括喷淋水管和喷嘴，喷淋水管固定于生物过滤箱体顶盖的内部，喷嘴均匀布置在喷淋水管下方。

一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤方法，应用如上述的一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置，粪沟排气主管中部下方设置有第一氨气传感器，翻料机上方在多孔填料中设置有水分传感器，喷淋水管之间设置有空气压力传感器，金属网下方设置有第二氨气传感器，该第一氨气传感器、水分传感器、空气压力传感器、第二氨气传感器，通过无线联通有设置在猪舍外墙上智能控制器，该智能控制器输出端控制有离心式风机、翻料机、喷淋系统、以及报警装置，智能控制器控制打开离心式风机抽气，将氨气抽入至生物过滤箱体中，氨气进入生物过滤箱体中经过多孔填料，并通过多孔填料上的微生物降解为无害物质后，从金属网向下排出至空气中。

可选的，第一氨气传感器检测到猪舍粪沟内的氨气浓度值超过设定限值时，将信号发送至智能控制器，智能控制器控制开启离心式风机进行抽气，当氨气浓度值降低到设定值以下时，智能控制器控制离心式风机自动关闭。

可选的，水分传感器检测到多孔填料中的水分含量低于设定值时，将信号发送至智能控制器，智能控制器控制开启喷淋系统，当水分含量达到设定值后，智能控制器控制喷淋系统关闭。

可选的，空气压力传感器检测到空气压力值超过设定值时，将信号发送至智能控制器，智能控制器控制开启翻料机，当空气压力值降低到设定值以下后，智能控制器控制翻料机关闭。

可选的，第二氨气传感器检测到生物过滤系统处理后空气中的氨气浓度大于设定值时，将信号发送至智能控制器，智能控制器触发报警装置，向管理员发送警报信息，提示管理员进行填料系统检查或填料更换。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法，以猪舍粪沟的局部空气为处理对象，减少排风量，进而减少生物过滤所需的填料量及其装置的占地面积。

2、本发明所公开的一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法，通过增加空气压力传感器和翻料机，当空气压力值超过限值时自动开启翻料机，实现自动翻料，延长填料使用寿命，减少翻料劳动量。

3、本发明所公开的一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法，通过增加猪舍粪沟的第一氨气传感器，当粪沟氨气浓度超过限值时自动开启离心式风机，避免风机常开对填料的压实等不利影响。

4、本发明所公开的一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法，通过增加填料水分传感器和喷淋系统，当多孔填料水分低于限值时自动开启喷淋系统，使填料处于最佳湿度状态，保持微生物降解活性。

5、本发明所公开的一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置及方法，通过增加生物过滤装置排气口的第二氨气浓度传感器，当排放的氨气浓度超过限值时触发报警装置，并自动发送报警信息，通知管理者及时检查系统状态或更换填料，避免填料过度使用造成的臭气降解不充分和环境污染。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置的整体剖面图；

图2为本发明一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置的整体平面图；

图3为本发明一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置的智能控制架构图。

附图标记：粪沟排气主管1、粪沟排气支管2、离心式风机3、生物过滤箱体4、多孔填料5、翻料机6、金属网7、箱体支架8、智能控制器9、第一氨气传感器10、第二氨气传感器11、喷淋水管12、喷嘴13、空气压力传感器14、水分传感器15。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，为一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置，应用于猪舍粪沟的局部空气处理，包括抽气系统、与抽气系统相连接的生物过滤系统。

抽气系统包括设置在猪舍地面下粪沟侧面采用耐腐蚀的ppr材质的粪沟排气主管1，设置在粪沟排气主管1上的若干粪沟排气支管2，该粪沟排气支管2进气口朝向下(粪沟底面)，避免猪圈地面的粪便等杂物落入堵塞管道，同时为了保证近端、远端具有较均匀的排气压力，相邻粪沟排气支管2之间的间距随其与离心式风机3的距离增大而减少，以及设置在猪舍外部与该粪沟排气主管1相连的离心式风机3，用于产生负压，将猪舍粪沟的污浊空气抽出，并导入生物过滤系统，离心式风机3相比于现有猪舍的主排风风机(轴流式风机)，其优势和特点在于风压大而流量小，“压力大”适合于较长管路或阻力较大的排风，可以为粪沟排气主管1、支管提供足够的抽气压力，“流量小”可以降低生物过滤填料的用量。

生物过滤系统设置在猪舍外部，包括与离心式风机3相连的生物过滤箱体4、设置在生物过滤箱体4顶部的喷淋系统以及设置在箱体内的若干多孔填料5，喷淋系统包括喷淋水管12和喷嘴13，喷淋水管12固定于生物过滤箱体4顶盖的内部，喷嘴13均匀布置在喷淋水管12下方，用于对多孔填料5添加水分，若干多孔填料5堆叠的缝隙中设置有贯穿的翻料机6，生物过滤箱体4底部固定安装有箱体支架8，用于对生物过滤箱体4的支撑，为处理后气体的排出提供空间，该箱体支架8顶端与生物过滤箱体4相连的高度位置上设置有用于放置多孔填料5的金属网7，提供气体穿过的空隙。

在本实施例中，多孔填料5可选用大块树皮、木块、火山石等多孔材料，水分、微生物在多孔填料5表面形成液态生物膜，是微生物降解臭气的主要场所，污浊气体和氧气通过填料空隙进入液态生物膜，微生物将其降解为水分和二氧化碳等无害物质。

一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤方法，应用如上述的一种猪舍粪沟空气智能化生物过滤装置，粪沟排气主管1中部下方设置有第一氨气传感器10，翻料机6上方在多孔填料5中设置有水分传感器15，喷淋水管12之间设置有空气压力传感器14，金属网7下方设置有第二氨气传感器11，该第一氨气传感器10、水分传感器15、空气压力传感器14、第二氨气传感器11，通过无线联通有设置在猪舍外墙上的智能控制器9，该智能控制器9输出端控制有离心式风机3、翻料机6、喷淋系统、以及报警装置，智能控制器9控制打开离心式风机3抽气，将氨气抽入至生物过滤箱体4中，氨气进入生物过滤箱体4中经过多孔填料5，并通过多孔填料5上的微生物降解为无害物质后，从金属网7向下排出至空气中。

在本实施例中，第一氨气传感器10检测到猪舍粪沟内的氨气浓度值超过设定限值时，将信号发送至智能控制器9，智能控制器9控制开启离心式风机3进行抽气，当氨气浓度值降低到设定值以下时，智能控制器9控制离心式风机3自动关闭。

在本实施例中，水分传感器15检测到多孔填料5中的水分含量低于设定值时，将信号发送至智能控制器9，智能控制器9控制开启喷淋系统，当水分含量达到设定值后，智能控制器9控制喷淋系统关闭。

在本实施例中，空气压力传感器14检测到空气压力值超过设定值时，将信号发送至智能控制器9，智能控制器9控制开启翻料机6，当空气压力值降低到设定值以下后，智能控制器9控制翻料机6关闭。

在本实施例中，第二氨气传感器11检测到生物过滤系统处理后空气中的氨气浓度大于设定值时，将信号发送至智能控制器9，智能控制器9触发报警装置，向管理员发送警报信息，提示管理员进行填料系统检查或填料更换。

本发明以猪舍粪沟的局部空气为处理对象，减少排风量，进而减少生物过滤所需的填料量及其装置的占地面积；通过增加空气压力传感器14和翻料机6，当空气压力值超过限值时自动开启翻料机6，实现自动翻料，延长填料使用寿命，减少翻料劳动量；通过增加猪舍粪沟的第一氨气传感器10，当粪沟氨气浓度超过限值时自动开启离心式风机3，避免风机常开对填料的压实等不利影响；通过增加填料水分传感器15和喷淋系统，当多孔填料5水分低于限值时自动开启喷淋系统，使填料处于最佳湿度状态，保持微生物降解活性；通过增加生物过滤装置排气口的第二氨气浓度传感器，当排放的氨气浓度超过限值时触发报警装置，并自动发送报警信息，通知管理者及时检查系统状态或更换填料，避免填料过度使用造成的臭气降解不充分和环境污染；降低了生物过滤装置占地面积、填料用量，提高填料使用寿命，实现智能控制和报警提示，提高使用和管理效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。