一种农村黑水收集自动施肥系统及施肥方法 |
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| 申请号 | CN202311767113.X | 申请日 | 2023-12-21 | 公开(公告)号 | CN117770111A | 公开(公告)日 | 2024-03-29 |
| 申请人 | 宁夏大学; | 发明人 | 王德全; 许晓辰; 高洪香; 胡林山; 高跃林; 苏小燕; 陈淑娟; | ||||
| 摘要 | 一种农村 黑 水 收集自动 施肥 系统及施肥方法，该农村黑水收集自动施肥系统包括 发酵 系统以及施肥系统；发酵系统连接源头黑水收集装置，发酵系统通过自动抽水装置连接施肥系统，施肥系统位于 农作物 的根系部位滴漏施肥。本 申请 中，采用黑水与 灰水 进行分离，黑水通过发酵后对农作物的根系部位滴漏施肥，实现了高效、环保、安全并且造价低廉的自主化黑水发酵施肥全过程。另外，本申请还提供了一种施肥方法，采用该方法实现简单的自动化操作，减少人 力 投入，减少人工操作沼气中毒的 风 险，在源头上分离黑、灰水，实现黑水处置发酵、自动抽 有机肥 水和定点滴漏施肥工作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种农村黑水收集自动施肥系统，包括：发酵系统以及施肥系统；所述发酵系统连接源头黑水收集装置，所述发酵系统通过自动抽水装置连接所述施肥系统，所述施肥系统位于农作物的根系部位滴漏施肥；其特征在于， |
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| 说明书全文 | 一种农村黑水收集自动施肥系统及施肥方法技术领域： [0001] 本发明涉及黑水施肥处理技术领域，特别涉及一种农村黑水收集自动施肥系统及施肥方法。背景技术： [0002] 随着社会的不断发展，新农村建设不断更新完善，农村生活用水作为农村常见排放垃圾的一种，是农村环境影响的主要因素，部分区域实现雨污分流，避免生活用灰水对生态环境造成影响。 [0003] 我国农村分布较广，且农村当中具备较大面积的种植土地，农村黑水是指水冲式厕所产生的冲厕水，在发酵之后可以被用于肥料使用；黑水发酵后对葡萄藤、蔬菜种植、果园果树等作物来说，发酵后的黑水是一种很好的有机肥料。 [0004] 但现在许多农村居民不会把生活用水中的黑水和灰水分开处置、发酵，这种肥料使用有很大误区，灰水中含有新型污染物，如果灰水和黑水不分离进行发酵施肥会对土壤以及环境进行污染，并不能和黑水一起处置发酵。且现有的黑水收集施肥装置也并不能满足自动化进行发酵施肥，农村居民经常要去黑水发酵池井取肥料，对农村居民来说耗时耗力并且也有一定的沼气中毒的风险，在对黑水进行充分利用时达不到新农村建设标准。发明内容： [0005] 鉴于此，为本申请提出一种农村黑水收集自动施肥系统及施肥方法，采用黑水与灰水进行分离，黑水通过发酵后对农作物的根系部位滴漏施肥，实现了高效、环保、安全并且造价低廉的自主化黑水发酵施肥全过程。 [0006] 第一方面，一种农村黑水收集自动施肥系统，包括发酵系统以及施肥系统；所述发酵系统连接源头黑水收集装置，所述发酵系统通过自动抽水装置连接所述施肥系统，所述施肥系统位于农作物的根系部位滴漏施肥； [0007] 所述发酵系统包括：连接所述源头黑水收集装置的发酵井，所述发酵井的内部具有下段沉淀层、中段黑水层以及上段漂浮层； [0009] 所述浮漂限位器位于第一设定高度时，所述吸水泵将所述中段黑水层的黑水吸出后泵入所述施肥系统； [0010] 所述浮漂限位器位于第二设定高度时，所述吸水泵停止吸取所述中段黑水层的黑水； [0011] 所述施肥系统包括：依次预埋在所述农作物的根系部位的多个肥水施肥桶；任意相邻的两个肥水施肥桶的上部之间通过水平管路连接，且每个所述肥水施肥桶的下部均周向密布有多个滴漏孔。本申请中，采用黑水与灰水进行分离，黑水通过发酵后对农作物的根系部位滴漏施肥，实现了高效、环保、安全并且造价低廉的自主化黑水发酵施肥全过程。 [0012] 在一个具体的可实施方案中，所述源头黑水收集装置包括一个或多个便池。符合新农村建设标准。 [0013] 在一个具体的可实施方案中，所述便池通过与灰水分离的引流管路连接所述发酵井的上部。将灰水进行分离。 [0014] 在一个具体的可实施方案中，所述吸水管位于所述下段沉淀层的上方。中段黑水层吸取更加全面。 [0015] 在一个具体的可实施方案中，所述浮漂限位器位于所述第一设定高度时，所述浮漂限位器相距所述引流管路的排放口10～15cm； [0016] 所述浮漂限位器位于所述第二设定高度时，所述浮漂限位器相距所述下段沉淀层3～5cm。在发酵井接近最大容载量时，吸水泵将中段黑水层的黑水进行吸收泵出；在中段黑水层接近完全吸取后，吸水泵停止工作。 [0020] 所述浮漂限位器位于所述第二设定高度时，控制所述吸水泵与所述太阳能电池板中断电能关闭。采用新能源进行电力供应，实现简单便捷的自动化操作。 [0021] 在一个具体的可实施方案中，所述吸水泵的泵水端通过泵水管路连接其中任意一个肥水施肥桶； [0022] 且所述泵水管路的排放端高于所述水平管路。保证多个肥水施肥桶具备同等量的黑水进行滴漏施肥作业。 [0023] 在一个具体的可实施方案中，每个所述肥水施肥桶的顶部均封堵。具备较好的预埋效果。 [0024] 在一个具体的可实施方案中，每个滴漏孔的孔径均为0.5cm。具有较好的滴漏施肥作用。 [0025] 第二方面，一种施肥方法，包括以下步骤： [0026] 步骤一、构建独立的源头黑水收集装置； [0027] 步骤二、源头黑水收集装置通过独立的引流管路将黑水汇集至发酵井中进行发酵，独立的引流管路与生活灰水进行分离； [0028] 步骤三、在农作物的根系部位的底部预埋多个肥水施肥桶，并通过吸水泵使发酵井与多个肥水施肥桶形成泵连接关系； [0029] 步骤四、安装太阳能电池板，并在发酵井中安装浮漂限位器； [0030] 步骤五、黑水在发酵井中沉淀发酵后，随着黑水的不断增加，浮漂限位器上升至第一设定高度，此时吸水泵将发酵井中的中段黑水层的黑水吸取后泵入多个肥水施肥桶当中； [0031] 步骤六、多个肥水施肥桶之间连接的水平管路保证多个肥水施肥桶中的黑水水平高度一致，每个肥水施肥桶均通过下部设置的多个滴漏孔对农作物的根系部位滴漏施肥； [0032] 步骤七、随着中段黑水层的水位不断下降，浮漂限位装置位于第二设定高度，吸水泵停止吸取中段黑水层的黑水，源头黑水收集装置继续收集黑水至发酵井中发酵。 [0034] 附图1是本发明提供的农村黑水收集自动施肥系统的结构示意图； [0035] 附图2是本发明提供的施肥方法的步骤流程图。 [0036] 图中： [0037] 便池‑1、引流管路‑2、发酵井‑3、下段沉淀层‑4、上段漂浮层‑5、浮漂限位器‑6、吸水管‑7、吸水泵‑8、第一肥水施肥桶‑9、第二肥水施肥桶‑10、水平管路‑11、滴漏孔‑12、太阳能电池板‑13、农作物‑14。具体实施方式： [0038] 一并参阅图1，图1是本发明提供的农村黑水收集自动施肥系统的结构示意图；该农村黑水收集自动施肥系统包括：发酵系统以及施肥系统；发酵系统连接源头黑水收集装置，发酵系统通过自动抽水装置连接施肥系统，施肥系统位于农作物14的根系部位滴漏施肥；本申请中采用从根源上对黑水和灰水进行分离，黑水进入发酵系统当中进行充分发酵，并采用自动化控制黑水对农作物14进行滴漏施肥，减少人为干预，实现黑水处置发酵、自动抽取有机肥水和定点滴漏施肥工作。 [0039] 具体的，发酵系统包括：连接源头黑水收集装置的发酵井3或化粪池，在本申请实施例中，优选采用发酵井3，发酵井3的内部具有下段沉淀层4、中段黑水层以及上段漂浮层5。该源头黑水收集装置包括一个或多个便池1。 [0040] 通过独立的引流管路2综合铺设，使其在便池1冲水后进入发酵井3当中进行发酵，符合新农村建设标准。并且，便池1通过与灰水分离的引流管路2连接发酵井3的上部。从而实现在根源上将灰水进行分离。应理解为，黑水在进入发酵井3当中发酵后，下段沉淀层4作为有机肥发酵物，中段黑水层在持续发酵后形成有机肥水，上段漂浮层5为发酵产生的泡沫层，从而中段黑水层的有机肥水对葡萄藤、蔬菜种植、果园果树等作物来说，发酵后的黑水是一种很好的有机肥料。 [0041] 继续参阅图1，自动抽水装置包括：连接中段黑水层的吸水管7、连接吸水管7的吸水泵8、以及漂浮位于中段黑水层的浮漂限位器6；在发酵井3或化粪池的中段黑水层部分建立管道系统，连接至吸水泵8，吸水泵8通过太阳能电池板13来进行供电。吸水管7位于下段沉淀层4的上方。从而实现，中段黑水层吸取更加全面。 [0043] 浮漂限位器6位于第一设定高度时，吸水泵8将中段黑水层的黑水吸出后泵入施肥系统；浮漂限位器6位于第二设定高度时，吸水泵8停止吸取中段黑水层的黑水；应理解为，浮漂限位器6飘浮在中段黑水层的顶部，并随着中段黑水层的高度变化进行对应升降。具体为，浮漂限位器6位于第一设定高度时，浮漂限位器6相距引流管路2的排放口10～15cm；浮漂限位器6位于第二设定高度时，浮漂限位器6相距下段沉淀层43～5cm。在发酵井3接近最大容载量时，吸水泵8将中段黑水层的黑水进行吸收泵出；在中段黑水层接近完全吸取后，吸水泵8停止工作。 [0044] 该黑水收集自动施肥系统还包括太阳能电池板13；太阳能电池板13电性连接吸水泵8；浮漂限位器6位于第一设定高度时，控制吸水泵8与太阳能电池板13通导电能开启；浮漂限位器6位于第二设定高度时，控制吸水泵8与太阳能电池板13中断电能关闭。采用新能源进行电力供应，实现简单便捷的自动化操作。需要具体说明的，浮漂限位器6在升高至第一设定高度后，使太阳能电池板13和吸水泵8通导电能，并在浮漂限位器6在下降至第二设定高度后，使太阳能电池板13和吸水泵8中断电能；浮漂限位器6由浮子、开关和支架组成。浮子通常是一个空心的球体或圆柱体，它可以漂浮在中段黑水层的黑水面上，并随着水位的变化而上升或下降。开关是一个电气元件，它可以通过浮子的运动来触发开关的动作。支架是用来固定浮子和开关的，它通常是一个金属或塑料的架子。浮漂限位器6的工作原理是当水位上升时，浮子会随之上升，当浮子上升到一定高度时，就会触发开关，从而控制吸水泵8开启。具体来说，当浮子上升到一定高度时，它会触碰到开关，从而使开关开启，这时电路就会通电，吸水泵8就会启动。当水位下降时，浮子也会随之下降，当浮子下降到一定高度时，开关就会断开，这时电路就会断电，吸水泵8就会停止工作。为现有浮漂限位器6中常用的控制方法，在此不做过多赘述。 [0045] 另外，施肥系统包括：依次预埋在农作物14的根系部位的多个肥水施肥桶；任意相邻的两个肥水施肥桶的上部之间通过水平管路11连接，且每个肥水施肥桶的下部均周向密布有多个滴漏孔12。示例性的，多个肥水施肥桶包括第一肥水施肥桶9和第二肥水施肥桶10，第一肥水施肥桶9和第二肥水施肥桶10上部之间通过水平管路11连通，吸水泵8的泵水端通过泵水管路连接第一肥水施肥桶9；在第一肥水施肥桶9的内部黑水注满一定高度后，第一肥水施肥桶9内部的黑水溢流至第二肥水施肥桶10当中。应理解为，在设置多个肥水施肥桶时，因泵水管路的排放端高于水平管路11，并在依次溢流的作用下，保证多个肥水施肥桶具备同等量的黑水进行滴漏施肥作业。 [0046] 每个肥水施肥桶的顶部均封堵。具备较好的预埋效果。每个滴漏孔12的孔径均为0.5cm。具有较好的滴漏施肥作用。 [0047] 本申请中，采用黑水与灰水进行分离，黑水通过发酵后对农作物14的根系部位滴漏施肥，实现了高效、环保、安全并且造价低廉的自主化黑水发酵施肥全过程。 [0048] 另外，结合图2中所示，本申请还提供了一种施肥方法，包括以下步骤： [0049] S1、构建独立的源头黑水收集装置。 [0050] S2、源头黑水收集装置通过独立的引流管路将黑水汇集至发酵井中进行发酵，独立的引流管路与生活灰水进行分离。 [0051] S3、在农作物的根系部位的底部预埋多个肥水施肥桶，并通过吸水泵使发酵井与多个肥水施肥桶形成泵连接关系。 [0052] S4、安装太阳能电池板，并在发酵井中安装浮漂限位器。 [0053] S5、黑水在发酵井中沉淀发酵后，随着黑水的不断增加，浮漂限位器上升至第一设定高度，此时吸水泵将发酵井中的中段黑水层的黑水吸取后泵入多个肥水施肥桶当中。 [0054] S6、多个肥水施肥桶之间连接的水平管路保证多个肥水施肥桶中的黑水水平高度一致，每个肥水施肥桶均通过下部设置的多个滴漏孔对农作物的根系部位滴漏施肥。 [0055] S7、随着中段黑水层的水位不断下降，浮漂限位装置位于第二设定高度，吸水泵停止吸取中段黑水层的黑水，源头黑水收集装置继续收集黑水至发酵井中发酵。 [0056] 采用以上方法实现简单的自动化操作，减少人力投入，减少人工操作沼气中毒的风险，在源头上分离黑、灰水，实现黑水处置发酵、自动抽有机肥水和定点滴漏施肥工作。 [0057] 所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。 [0058] 另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出其它部件的公知的连接。此外，可以以框图的形式示出系统，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图系统的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。 [0060] 本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。 |
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