一种粪污智能处理装置及其处理工艺
技术领域：
本发明属于能源环保设备技术领域，具体涉及一种粪污智能处理装置及其处理工艺。
背景技术：
近年来，通过“厕所革命”的不断推进，尽管我国的新建及改建厕所的数量有了大幅提高，一些地区农村厕所、城市公厕、工矿企业公厕、学校及其他事业单位的厕所系统，其管理水平也得到了一定的提升，可是这些厕所处理手段，都存在一些共性的问题：设施孤立，不成体系；产出不稳，不宜变现；投资高昂，性价比低，基本停留在解决传统三难“如厕难、粪污处理难、排污难”的“如厕难”问题上，并没转换思路，将这些可能污染环境的“废物”转变为“宝贝”，从根本上解决另外两个“粪污处理难、排污难”问题是目前需要解决的问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种粪污智能处理装置及其处理工艺，进一步挖掘这些废物的价值，既能减少这些废物对环境的污染，又能实现变废为宝的目标。一方面减少这些“废物”对环境造成的污染，另一方面将这些传统的“废物”转变成可交易的天然有机肥，达成资源充分利用，提高经济效益和社会效益，实现保护环境、变废为宝的目标。
本发明采用的技术方案为：一种粪污智能处理装置，所述处理装置包括用于收集物料的物料收集系统、用于沼液发酵和沼气收集储存的沼气制备储存系统、用于沼液和沼气交易的计量系统及用于对电气元件智能控制的控制系统；所述物料收集系统通过传输管与沼气制备储存系统连通，所述沼液和沼气交易的计量系统通过信号线与控制系统连接，并将数据传输到后端云平台，所述控制系统通过导线与沼气制备储存系统的电气元件连接。
进一步地，所述物料收集系统包括物料收集罐、第一电子液位计、过滤器、污物提升泵和第一截止阀；所述物料收集罐侧面设有厕所排污管道），其顶部设有排气管和杂物入口，所述第一电子液位计安装于物料收集罐内，所述过滤器、污物提升泵和截止阀设置于物料收集罐的传输管上。
进一步地，所述沼气制备储存系统包括设置于容器内的污物缓冲容器、发酵反应容器和沼渣储存容器、压缩机、沼气缓冲罐及沼气存储罐；所述污物缓冲容器、发酵反应容器和沼渣储存容器内分别设有第二电子液位计和数字压力传感器，所述发酵反应容器内设有数字温度传感器，发酵反应容器底部设有加热器；所述污物缓冲容器和发酵反应容器、发酵反应容器和沼渣储存容器底部的传输管上分别设有第二截止阀和第三截止阀；所述沼渣储存容器的输出管上设有第一流量计和第四截止阀；所述沼气存储罐的输气管上设有第五截止阀、第二流量计和泄压阀；所述沼气存储罐和沼气缓冲罐内设有数字压力传感器。
进一步地，所述沼气存储罐通过连通管与沼气缓冲罐的进气管及压缩机的出气管连通，该出气管与设置于污物缓冲容器、发酵反应容器和沼渣储存容器内的沼气吹扫管道连通；所述沼气缓冲罐的出气管和压缩机的进气管与设置于污物缓冲容器、发酵反应容器和沼渣储存容器内的导气管连通；所述导气管、进气管、出气管、连通管和沼气吹扫管道上均设有电磁阀。
进一步地，所述污物缓冲容器通过传输管与物料收集系统连通。
进一步地，所述控制系统的控制模块包括温度及加热器控制模块、液位控制模块、压力控制模块、压缩机控制模块、电磁阀控制模块、流量计控制模块和GPS定位及数据传输模块。
进一步地，所述温度及加热器控制模块分别通过导线与数字温度传感器和加热器连接，所述液位控制模块分别通过导线与电子液位计连接，所述压力控制模块分别通过导线与数字压力传感器连接，所述压缩机控制模块通过导线与压缩机连接，所述电磁阀控制模块分别通过导线与电磁阀连接，所述流量计控制模块分别通过导线与流量计连接。
进一步地，所述污物缓冲容器、发酵反应容器和沼渣储存容器为一体罐体或三个独立的罐体。
进一步地，所述装置为封闭运行，各个容器上端均设有检查口。
进一步地，所述的污物缓冲容器、发酵反应容器和沼渣储存容器中均有沼气吹扫管道系统，该系统对容器内沉淀物进行搅拌，同时对容器进行加压，实现物料的转运。
进一步地，使用粪污智能处理装置处理粪污的处理工艺包括以下步骤：
步骤一、物料收集
厕所污物通过厕所排污管道进入物料收集罐，禽畜粪污及可腐烂的植物废料通过杂物入口进入物料收集罐，当罐内液位值超过系统设定的限值时，并且物料缓冲容器中的液位值低于系统设定的限值时，启动污物提升泵，直到上述两个开启条件缺少一个或两个，污物提升泵停止运行；
步骤二、物料缓冲
物料缓冲容器不断接收从物料收集罐送过来的物料，根据物料缓冲容器内的液位值、压力值以及发酵反应容器内的液位值和压力值，如果上述参数符合系统设定的条件，则启动压缩机从沼气缓冲罐中抽取沼气，经沼气吹扫管道往物料缓冲容器中送气加压，将物料从缓冲容器中送入发酵反应容器，直到发酵反应容器内的液位值达到系统设定的限值；
步骤三、发酵反应
发酵反应容器不断接收从物料缓冲容器输送过来的物料，容器内的电子液位计和数字压力传感器实时监测，上述值是满足系统设定的限值，启动控制模块的计时功能和发酵反应容器中的加热装置，并依据发酵反应容器中的压力值，通过压缩机及沼气缓冲罐不断调整发酵反应容器内的压力和温度，使该容器内的温度值和压力值处于系统设定的浮动区间范围内，直到发酵反应的时间达到系统设定的值，同时沼渣储存容器中的液位值满足系统设定的下限值，系统从沼气缓冲罐中抽取沼气，通过沼气吹扫管道往发酵反应容器中送气加压，将发酵反应容器中的反应物料送入沼渣储存容器中，直到发酵反应容器内的液位值达到系统设定的限值；
步骤四、沼渣储存
沼渣储存容器中的液位值满足系统设定的值，系统启动提醒功能，间隔一定的时间，给装置的拥有者发送提示信息，直到沼渣储存容器中的液位值降低到满足系统设定的限制，当沼渣储存容器的截止阀开启，系统从沼气缓冲罐中抽取沼气，通过沼气吹扫管道往沼渣储存容器中开始吹扫搅拌加压，流量计开始计量，并将计量结果通过控制系统传输到后台的数据库，直到沼渣储存容器的液位值到达系统设定的限值，吹扫出料工作停止；
步骤五、沼气收集存储
控制及计量单元通过压力控制模块实时收集物料缓冲容器、发酵反应容器、沼渣储存容器中的沼气，不断送往沼气缓冲罐中运送沼气，待沼气缓冲罐中的压力值，达到系统设定的上限值，压缩机将沼气缓冲罐中的沼气转运到沼气存储罐中，直到沼气存储罐中的压力值达到系统设定的下限值，系统启动提醒功能，间隔一定的时间，给装置的拥有者发送提示信息；当沼气存储罐中压力值达到系统设定的上限值时，自动开启泄压阀，直到沼气存储罐中的压力值满足系统设定的限制；当沼气存储罐的截止阀开启时，流量计开始工作，并将计量结果通过控制系统传输到后台的数据库，直到沼气存储罐的压力值到达系统设定的下限值，沼气输出工作停止。
本发明的有益效果：提供了一种粪污智能处理装置及其处理工艺，进一步挖掘这些废物的价值，既能减少这些废物对环境的污染，又能实现变废为宝的目标。一方面减少这些“废物”对环境造成的污染，另一方面将这些传统的“废物”转变成可交易的天然有机肥，达成资源充分利用，提高经济效益和社会效益，实现保护环境、变废为宝的目标，它既能适用于南方酷热的环境，又能适用于北方严寒的环境；它既可以适用于农村的小型标准用户，又能适用于城市公厕标准用户；它既能适用于城市单位和工矿企业的中型用户，还能适用于各种养殖类企业的大型用户；它能实现智能运行实时监控，还能通过单独的共享平台进行产品的交易，通过该发明的应用，可以实现全国一张网，交易一平台。
粪污智能处理装置是由物料收集系统、沼液发酵储存系统、沼渣沼气收集存储系统、计量销售系统组成。物料收集系统由物料收集罐、厕所排污管道、排气管、其他杂物入口、电子液位计、过滤器、污物提升泵、截止阀组成。沼液发酵储存系统由容器、污物缓冲容器、发酵反应容器、截止阀、电子液位计、加热装置、数字压力传感器、数字温度传感器组成、电磁阀、沼气吹扫管道组成。沼渣沼气收集存储系统由沼渣储存容器、电子液位计、数字压力传感器、沼气吹扫管道、电磁阀、压缩机、沼气缓冲罐、沼气存储罐组成。控制计量系统由温度及加热装置控制模块、液位控制模块、压力控制模块、压缩机控制模块、电磁阀控制模块、流量计控制模块、GPS定位及数据传输模块组成。物料收集罐与污物缓冲容器通过过滤器、污物提升泵、截止阀组成及管道连接，物料通过污物提升泵进入污物缓冲容器内。
附图说明：
图1是实施例一的结构示意图；
图2是实施例二的处理工艺流程框图。
具体实施方式：
实施例一
参照图1，一种粪污智能处理装置，所述处理装置包括用于收集物料的物料收集系统、用于沼液发酵和沼气收集储存的沼气制备储存系统、用于沼液和沼气交易的计量系统及用于对电气元件智能控制的控制系统；所述物料收集系统通过传输管与沼气制备储存系统连通，所述沼液和沼气交易的计量系统通过信号线与控制系统连接，并将数据传输到后端云平台，所述控制系统通过导线与沼气制备储存系统的电气元件连接。
所述物料收集系统包括物料收集罐1、第一电子液位计1-4、过滤器1-5、污物提升泵1-6和第一截止阀1-7；所述物料收集罐1侧面设有厕所排污管道1-1，其顶部设有排气管1-2和杂物入口1-3，所述第一电子液位计1-4安装于物料收集罐1内，所述过滤器1-5、污物提升泵1-6和截止阀1-7设置于物料收集罐1的传输管上。
所述沼气制备储存系统包括设置于容器2内的污物缓冲容器21、发酵反应容器22和沼渣储存容器23、压缩机2-10、沼气缓冲罐2-11及沼气存储罐2-12；所述污物缓冲容器21、发酵反应容器22和沼渣储存容器23内分别设有第二电子液位计2-6和数字压力传感器2-7，所述发酵反应容器22内设有数字温度传感器2-8，发酵反应容器22底部设有加热器2-2；所述污物缓冲容器21和发酵反应容器22、发酵反应容器22和沼渣储存容器23底部的传输管上分别设有第二截止阀2-1和第三截止阀2-3；所述沼渣储存容器23的输出管上设有第一流量计2-5和第四截止阀2-4；所述沼气存储罐2-12的输气管上设有第五截止阀2-15、第二流量计2-14和泄压阀2-13；所述沼气存储罐2-12和沼气缓冲罐2-11内设有数字压力传感器2-7。
所述沼气存储罐2-12通过连通管与沼气缓冲罐2-11的进气管及压缩机2-10的出气管连通，该出气管与设置于污物缓冲容器21、发酵反应容器22和沼渣储存容器23内的沼气吹扫管道2-16连通；所述沼气缓冲罐2-11的出气管和压缩机2-10的进气管与设置于污物缓冲容器21、发酵反应容器22和沼渣储存容器23内的导气管连通；所述导气管、进气管、出气管、连通管和沼气吹扫管道2-16上均设有电磁阀2-9。
所述污物缓冲容器21通过传输管与物料收集系统连通。
所述控制系统的控制模块3包括温度及加热器控制模块31、液位控制模块32、压力控制模块33、压缩机控制模块34、电磁阀控制模块35、流量计控制模块36和GPS定位及数据传输模块37。
所述温度及加热器控制模块31分别通过导线与数字温度传感器2-8和加热器2-2连接，所述液位控制模块32分别通过导线与电子液位计连接，所述压力控制模块33分别通过导线与数字压力传感器2-7连接，所述压缩机控制模块34通过导线与压缩机2-10连接，所述电磁阀控制模块35分别通过导线与电磁阀2-9连接，所述流量计控制模块36分别通过导线与流量计连接。
所述污物缓冲容器21、发酵反应容器22和沼渣储存容器23为一体罐体或三个独立的罐体。
所述装置为封闭运行，各个容器上端均设有检查口。
物料收集罐：厕所污物通过厕所排污管道进入物料收集罐，禽畜粪污及其他可腐烂的植物废料通过其他杂物入口进入物料收集罐，当第一电子液位计的测量值超过系统设定的某个值时，控制模块收到可以启动污物提升泵的开启条件之一，当控制模块接收到物料缓冲容器中的第二电子液位计的测量值，然后系统判断该测量值是否可以启动污物提升泵的开启条件之二，两个开启条件均满足，开启污物提升泵往物料缓冲容器中泵送污物物料，直到上述两个开启条件缺少一个或两个，污物提升泵停止运行，直到下一次两个开启条件均满足，如此往复循环。
物料缓冲容器：物料缓冲容器不断接受从物料收集罐泵送过来的反应物料，通过第二电子液位计和数字压力传感器将测量值送到控制模块和压力控制模块,等待系统反馈发酵反应容器的信号，当发酵反应容器内的反应物料排空后，通过发酵反应容器内的第二电子液位计和数字压力传感器将信号传输给控制模块，经系统判断可以往发酵反应容器补充反应物料，控制模块通过压缩机控制模块和电磁阀控制模块从沼气缓冲罐中抽取沼气，经沼气吹扫管道往物料缓冲容器中送气加压，将物料缓冲容器中的反应物料通过第二截止阀送入发酵反应容器，直到发酵反应容器内的第二电子液位计的测量值达到系统设定的值，压缩机往物料缓冲容器中的加压工作停止，反应物料转运工作结束；控制系统通过物料缓冲容器内的数字压力传感器收到物料缓冲容器中压力值，系统判断，若高于系统设定的值，启动压缩机，抽取物料缓冲容器内的气体，直到满足系统设计的值，物料缓冲容器处于可以补充物料状态，系统判断物料收集罐的状态，不断往物料缓冲容器补充物料，直到物料缓冲容器第二电子液位计的值满足系统设定的限制，物料缓冲容器完成一次转送反应物料和补充物料的工作，直到下一次转运反应物料条件均满足系统设定的限值，如此往复循环。
发酵反应容器：控制系统收到发酵反应容器中的第二电子液位计、数字压力传感器、数字温度传感器输送来的测量值，如果这些值是满足系统设定的值，启动控制模块的计时功能和发酵反应容器中的加热器，并依据发酵反应容器中的数字压力传感器，通过压缩机及沼气缓冲罐不断调整发酵反应容器内的压力和温度，使该容器内的温度值和压力值处于系统设定的浮动区间范围内，直到发酵反应的时间达到系统设定的值，同时系统判断沼渣储存容器中的第二电子液位计输送的值，如果上述两个限值中只有一个或两个均不满足，则发酵反应容器处于等待状态，并通过控制模块给装置的拥有者发送提示信息，直到上述两个值均满足系统设定的限值，控制模块通过压缩机控制模块和电磁阀控制模块从沼气缓冲罐抽取沼气，经沼气吹扫管道往发酵反应容器中送气加压，将发酵反应容器中的反应物料通过第三截止阀送入沼渣储存容器中，直到发酵反应容器内的第二电子液位计的测量值达到系统设定的值，压缩机往发酵反应容器中的加压工作停止，沼渣物料转运工作结束；控制系统通过发酵反应容器内的数字压力传感器收到发酵反应容器中压力值，系统判断，若高于系统设定的值，启动压缩机，抽取发酵反应容器中的气体，直到满足系统设计的值，发酵反应容器处于可以补充物料状态，系统判断物料缓冲容器的状态，开始往发酵反应容器转运物料，直到发酵反应容器第二电子液位计的值满足系统设定的限制，至此，发酵反应容器完成了一次恒温恒压发酵工作、转送发酵物料和补充发酵物料的工作，直到下一次补充发酵物料开始，如此往复循环。
沼渣储存容器：控制系统收到沼渣储存容器中的第二电子液位计输送来的测量值，如果这些值是满足系统设定的值，启动控制模块的提醒功能，间隔一定的时间，给装置的拥有者发送提示运走沼渣的信息，直到沼渣储存容器中的第二电子液位计输送来的测量值满足系统设定的限制，当沼渣储存容器的第四截止阀开启时，第一流量计开始工作，并将测量信号通过控制系统传输到后台的数据库，与此同时控制模块通过压缩机控制模块和电磁阀控制模块从沼气缓冲罐抽取沼气，经沼气吹扫管道往沼渣储存容器中送气加压，将沼渣储存容器中的物料通过第四截止阀送入转运容器内，直到沼渣储存容器内的第二电子液位计的测量值达到系统设定的值，压缩机往发沼渣储存容器中的加压工作停止，沼渣物料转运工作结束，控制系统通过沼渣储存容器内的数字压力传感器收到沼渣储存容器中压力值，系统判断，若高于系统设定的值，启动压缩机，抽取沼渣储存容器中的气体，直到满足系统设计的值，沼渣储存容器处于可以补充物料状态，直到下一次沼渣物料转运开始，如此往复循环。
沼气收集存储控制系统：控制系统通过压力控制模块，收集物料缓冲容器、发酵反应容器、沼渣储存容器、沼气缓冲罐、沼气存储罐中的压力值，比对系统设定的值，将上述容器内的沼气通过压缩机及控制模块，电磁阀及电磁阀控制模块，在维持沼气缓冲罐中压力值满足系统限制的前提下，不断将沼气输送到沼气存储罐中，当沼气存储罐中压力值达到系统设定的下限值时，启动控制模块的提醒功能，间隔一定的时间，给装置的拥有者发送提示运走沼气的信息，当沼气存储罐中压力值达到系统设定的上限值时，自动开启泄压阀，直到沼气存储罐中的压力值满足系统设定的限制，当沼气存储罐的第五截止阀开启时，第二流量计开始工作，并将测量信号通过控制系统传输到后台的数据库，实行后台监控保护。
实施例二
参照图2，使用实施例一的粪污智能处理装置处理粪污的处理工艺包括以下步骤：
步骤一、物料收集
厕所污物通过厕所排污管道进入物料收集罐，禽畜粪污及可腐烂的植物废料通过杂物入口进入物料收集罐，当罐内液位值超过系统设定的限值时，并且物料缓冲容器中的液位值低于系统设定的限值时，启动污物提升泵，直到上述两个开启条件缺少一个或两个，污物提升泵停止运行；
步骤二、物料缓冲
物料缓冲容器不断接收从物料收集罐送过来的物料，根据物料缓冲容器内的液位值、压力值以及发酵反应容器内的液位值和压力值，如果上述参数符合系统设定的条件，则启动压缩机从沼气缓冲罐中抽取沼气，经沼气吹扫管道往物料缓冲容器中送气加压，将物料从缓冲容器中送入发酵反应容器，直到发酵反应容器内的液位值达到系统设定的限值；
步骤三、发酵反应
发酵反应容器不断接收从物料缓冲容器输送过来的物料，容器内的电子液位计和数字压力传感器实时监测，上述值是满足系统设定的限值，启动控制模块的计时功能和发酵反应容器中的加热装置，并依据发酵反应容器中的压力值，通过压缩机及沼气缓冲罐不断调整发酵反应容器内的压力和温度，使该容器内的温度值和压力值处于系统设定的浮动区间范围内，直到发酵反应的时间达到系统设定的值，同时沼渣储存容器中的液位值满足系统设定的下限值，系统从沼气缓冲罐中抽取沼气，通过沼气吹扫管道往发酵反应容器中送气加压，将发酵反应容器中的反应物料送入沼渣储存容器中，直到发酵反应容器内的液位值达到系统设定的限值；
步骤四、沼渣储存
沼渣储存容器中的液位值满足系统设定的值，系统启动提醒功能，间隔一定的时间，给装置的拥有者发送提示信息，直到沼渣储存容器中的液位值降低到满足系统设定的限制，当沼渣储存容器的截止阀开启，系统从沼气缓冲罐中抽取沼气，通过沼气吹扫管道往沼渣储存容器中开始吹扫搅拌加压，流量计开始计量，并将计量结果通过控制系统传输到后台的数据库，直到沼渣储存容器的液位值到达系统设定的限值，吹扫出料工作停止；
步骤五、沼气收集存储
控制及计量单元通过压力控制模块实时收集物料缓冲容器、发酵反应容器、沼渣储存容器中的沼气，不断送往沼气缓冲罐中运送沼气，待沼气缓冲罐中的压力值，达到系统设定的上限值，压缩机将沼气缓冲罐中的沼气转运到沼气存储罐中，直到沼气存储罐中的压力值达到系统设定的下限值，系统启动提醒功能，间隔一定的时间，给装置的拥有者发送提示信息；当沼气存储罐中压力值达到系统设定的上限值时，自动开启泄压阀，直到沼气存储罐中的压力值满足系统设定的限制；当沼气存储罐的截止阀开启时，流量计开始工作，并将计量结果通过控制系统传输到后台的数据库，直到沼气存储罐的压力值到达系统设定的下限值，沼气输出工作停止。
