CN100447113C

CN100447113C - 利用畜禽粪便制备生态肥的装置

Info

Publication number: CN100447113C
Application number: CNB2007100102946A
Authority: CN
Inventors: 洪武贵; 苗迪; 洪巍
Original assignee: Liaoning Zhongtian Drying Equipment Manufacturing Co ltd
Current assignee: Liaoning Zhongtian Drying Equipment Manufacturing Co ltd
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: CN101024589A

Abstract

一种利用畜禽粪便制备生态肥的装置，包括设置进料口、排料口及其闸阀门、沼气控制阀和支座的罐体，其技术要点是：罐体内利用隔板，将下部设置折返式换热器的本体内腔隔成厌氧腔和好氧腔，固定在罐体上部走台的返流泵输出管端伸入厌氧腔下部与喷气管相通，污水泵输出端伸入本体厌氧腔下部与喷水管连通，本体好氧腔顶部设置人孔式透光板，固定在罐体上部走台的爆气机输出端连通排列在本体好氧腔下部的爆气管。其除具有“高强度超薄型不锈钢容积罐”的优点外，还使罐体内工艺流程匹配合理，有利于应用厌、好氧发酵综合处理工艺来制备生态肥，其步骤顺畅，利用其自产沼气发电供机组运行，节电，降低运行成本，显著提高生态肥的生产效率和质量。

Description

利用畜禽粪便制备生态肥的装置

技术领域

本发明涉及一种畜禽粪便无害化处理装置，特别是一种以厌好氧生物法利用畜禽粪便制备生态肥的装置，其副产品为沼气，它也适用于化工行业和城市的污物治理。

背景技术

目前，随着畜牧业的飞速发展，养殖场畜禽粪便的堆放和畜禽粪便污水的排放带来了严重的环境污染。因此，防治、控制污染、消除或减少污染源已成为当前养殖场必须解决的首要问题。养殖场畜禽粪污，污水含量大、呈胶质状流体形态，脱水困难，气味恶臭，但富含氮、磷、钾成分和微量元素及大量有机物的物质特性，是可利用的资源，是制备沼气和生态肥的有用资源。畜禽粪便污水任其随意排放会污染环境，如果进行硝化或碱化处理，则留下的后遗症更大，严重时还会造成农用土地贪脊或寸草不生。现有城乡对污染源的治理和养殖场对畜禽粪便的无害化处理，都要使用以畜禽粪便为基质的发酵罐或化粪池等容器，作为生产沼气和制备有机肥的装置。为了节省投资、降低造价，一般的容器采用需作防腐处理的黑色金属板制成或采用钢筋混凝土、砖混结构制成。据报道，因容器的黑色金属板被腐蚀而造成的泄漏或因水泥固有的孔隙度产生的渗漏，所造成的地下水污染非常严重。现有发酵罐或化粪池等容器的结构设计存在的缺陷导致其内畜禽粪便基质发酵不完全，这既影响有机肥的生产效率及其生物活性、又容易排放有害气体，还会造成对周边环境的二次污染。因此，发酵罐或化粪池等容器的选材和结构设计是当前科研人员研究的重点课题。近年来，厌氧污泥床、厌氧滤池和上流式厌氧污泥床及气、固、液三项分离器的问世，推动了以提高污泥浓度和改善废水与污泥混合效果为基础的一系列高负荷厌氧反应器的发展，推动了污水治理业的进步并逐步应用到畜禽粪便污水处理中。近几年有机肥生产业迅速发展，推动了治污技术进步，但也存在一些不足。其一厌氧法畜禽粪便发酵装置的结构存在的问题多、隐患大，容易污染环境。众所周知，钢筋混凝土、砖混结构发酵装置的水泥所固有的孔隙度特性，使这种发酵装置防水能力较低下，特别是当沼气生产的高峰期时，内压力大于2000Pa以上，沼气和污水会同时渗漏；发酵装置的内衬尼龙薄膜的抗压强度、抗老化能力有限，冰冻低温的脆裂等问题都是潜在的危险和隐患，缺乏安全感。即使发酵装置的内层再增加防水设施，顶盖增加防渗漏功能，工程造价增加，工程质量也很难把握。因此，采用钢筋混凝土、砖混结构的发酵装置存在的隐患较大，污染地下水资源已成为极待解决的严重问题。如公告号CN2187154Y公开的“钢塑组合成型沼气罐和液体贮罐”，就是采用塑料铆钉铆接成的整体容器罐，但其在运输承载、内外压力、内外温度差等因素发生变化时，塑料铆钉存在的应力变形大、抗冲击能力差及其在-20℃时变脆等问题，同样有不安全因素和隐患。其二好氧法利用畜禽粪便制备有机肥技术是成熟的，但其采用的粪便一般含水率较低，还要掺兑大量的有机物，基本限制了全水分粪污的治理分额。该方法是制备一批，起出一批，难以实现工业化生产，并且在发酵过程中产生的沼气和恶臭气体多是对空排放或采用除味剂处理，存在着影响周围空气和环境质量的问题。如公开号CN1397525A公开的“高效有机肥及其生产方法”，就是一种规模化露天生产方式；公开号CN1398824A公开的“生物有机肥及其制造方法”中，畜禽粪便只利用10-30％；公告号CN1189431C公开的“两次接种微生物复合菌剂堆肥法”，其要求含水率仅为60％，而一般养殖场粪污含水率96％左右；公开号CN1412154A公开的“菌种生态法有机废弃物快速生产有机肥”，其含水率45-80％；公开号CN1309110A公开的“利用畜禽粪便生产生物有机肥的方法”，需要加水调到含水率为20-40％等等。其三厌氧法利用畜禽粪便制备有机肥的工艺流程不尽合理、步骤复杂，成本高。如在公开号CN1226518A公开的“有机废水厌氧发酵生态利用新工艺”中，主要是针对某食品厂日排1000T有机废水，需要建造2000m³厌氧发酵池、3000m³计量调节池和900亩地的池塘，这是以昂贵的投资代价，来繁殖生物或养鱼的特殊工艺，不容易推广。公开号CN1068551A公开的“畜禽粪便厌氧发酵工艺及其装置”，其采用水泥结构发酵池，以牛、猪、鸡干质鲜粪各10-13％混配，并向消化池内通入蒸汽来调节发酵温度，其方法虽然比较简单，但100℃以上温度的蒸汽热既能杀死有害细菌，但也能杀死各种有益微生物，有些得不偿失。公告号CN1080759C公开的“固体有机废物的厌氧发酵方法和装置”，在污泥水中采用叶轮等机械破浮渣法，其运行阻力大，结构复杂，维修困难，工艺繁琐，推广难度较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用畜禽粪便制备生态肥的装置，它有效的解决了现有发酵容器存在的渗漏及好、厌氧处理工艺复杂等问题，其结构设计除具有“高强度超薄型不锈钢容积罐”的优点外，还具有罐体内工艺流程匹配合理，有利于应用厌、好氧发酵综合处理工艺以畜禽粪便来制备生态肥，其步骤顺畅易操作的优点，特别是利用其自产沼气发电供机组运行，可以节电，降低运行成本，显著提高生态肥的生产效率和质量，使之更具环保性，有利于促进循环经济发展，延长利废的产业链条。

本发明的目的是这样实现的：该装置包括设置进料口、排料口及其闸阀门、沼气控制阀和支座的罐体，其技术要点是：所述罐体的进料口、排料口分别设置在本体两端的封头上，罐体内设置底部带通口的大隔板，将下部设置折返式换热器的本体内腔隔成厌氧腔和好氧腔，沼气控制阀连通本体厌氧腔的沼气储腔，返流泵固定在罐体上部走台一端，返流泵输入管端连通厌氧腔的杂气储腔，输出管端伸入厌氧腔下部与喷气管相通，设置在本体厌氧腔的大隔板端水封区内的吸污水管与固定在罐体上部走台的污水泵输入端连通，污水泵输出端伸入本体厌氧腔下部与喷水管连通，本体好氧腔顶部设置人孔式透光板，固定在罐体上部走台的爆气机输出端连通排列在本体好氧腔下部的爆气管。

所述罐体采用高强度超薄型不锈钢容积罐中的一体式龙骨包容罐壳的结构，由本体与两端封头及支座组成，罐体的本体、封头均由格网状骨骼及内壁壳体和外罩护板组成，其内壁壳体采用簿壁不锈钢板，在内壁壳体和外罩护板之间铺设保温材料。

所述罐体的本体内设有横向定位加强支撑，它由连接在中心环拉和罐体各型钢骨架的型钢之间的径向支撑组合而成。

所述罐体排料口端的封头上设置溢流口，溢流口前方设置防堵挡渣板。

由于本发明的设置进料口、排料口及其闸阀门、沼气控制阀和支座的罐体，采用本申请人研制的“高强度超薄型不锈钢容积罐”，以“龙骨包容罐壳”的结构形式，由本体与两端封头及支座组成的卧式结构罐体，并利用隔板将其下部设置折返式换热器的本体内腔隔成厌氧腔和好氧腔，所以除具有“高强度超薄型不锈钢容积罐”的特点外，其罐体内的工艺流程匹配合理，有利于应用厌、好氧发酵综合处理工艺以畜禽粪便来制备生态肥，其步骤顺畅易操作，使之更具环保性。该装置的区别特征还有：在厌氧腔内利用返流泵进行沼气返激活纯化，利用污水泵及其喷水管进行菌液返激活熟化，在好氧腔内利用爆气机进行肥料返激活增效，进行好氧生物反应。巧妙运用厌、好氧微生物学原理，有目的的植入固氮菌、有机磷细菌、无机磷细菌、钾细菌、甲烷细菌、光合细菌等微生物菌种群，为微生物菌提供足够氮源和炭源的畜禽粪便发酵基质，以适合微生物生长和调节微生物对基质降解的条件，使降解菌高速消化分解基质，特别是在好氧腔内加强生物反应的光合作用和通过爆气搅动，使好氧微生物菌种群的繁衍增殖，有利于生态肥进一步增效。按批次的投入畜禽粪便及排放生成的高效肥，能够显著提高生态肥的生产效率和质量。罐体虽然采用的是不锈钢材质，但其造价仅是300m³ 40万元水泥发酵池的95％，同比下降了5％，因此，一次性投资少，运行成本低。采用厌、好氧结合型式发酵，微生物菌种群多，数量大，产生的是绿色、有机、生态的肥料。与好氧发酵法相比较，具有操作容易、占地面积小的优点。如果利用其自产沼气发电供机组运行，不仅节电，而且降低了运行成本，使之更具环保性，有利于促进循环经济发展，延长利废的产业链条。实际检测表明，该装置的甲烷收取率75％以上，纯度为70％以上。一个日产40m³粪污水的养殖场，采用500m³的生物发酵装置，日产气量4000m³，可发电5800kw·h，其中30％电量就完全可供全套机组的设备运行使用。其余热回收利用，剩余的部分可以做为机组燃料使用，沼液内含大量有益生物菌是农作物所必须的廉价肥料。这种生物的绿色液肥，由有机质、氮、磷、钾，微量元素和微生物菌种群构成，其中：有机质10-20％、有机氮8-15％、有机磷4-6％、有机钾3-5％、微量元素1-3％、微生物2.0-2.5％亿个/g。用本发明生产的生态肥，可增加土壤团粒结构，改良土壤品质，利用微生物生态治理农药和化肥的残留，既降低农民生产成本，又实现了废弃物质资源的再生利用，净化了环境，提供了绿色生态的农产品。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种具体结构示意图。

图2是图1沿A-A线的剖示图。

图3是图1沿B-B线的剖示图。

图中序号说明：1进料口、2罐体、3安全阀、4返流泵、5走台、6沼气控制阀、7污水泵、8爆气机、9大隔板、10透光板、11排气阀、12挡渣板、13溢流口、14排料口、15好氧腔、16爆气管、17喷水管、18厌氧腔、19喷气管、20换热器、21支座、22定位加强支撑、23小隔板、24径向支撑、25环拉、26格网状骨骼。

具体实施方式

根据图1-3详细说明本发明的具体结构和工艺过程。该装置的罐体2采用本申请人研制的“高强度超薄型不锈钢容积罐”(已同时申请专利)中的卧式结构的基本结构。其罐体2由本体与两端封头及支座21组成。罐体2的本体、封头均由格网状骨骼26及内壁壳体和外罩护板组成，将罐体2加工成一体式“龙骨包容罐壳”的结构。其内壁壳体采用簿壁不锈钢板，格网状骨骼26为罐体的“龙骨”。它是由径向型钢骨架、纬向型钢骨架和两个封头型钢骨架固接成的一个整体，各型钢骨架以其型钢的大平面为垫托，与内壁壳体或外罩护板的接缝处紧密结合在一起。罐体2各型钢骨架的型钢可采用槽钢或方管、矩型管、异型管、角钢或其它型材。罐体2的封头根据实际需要可制成锥形体、半球形体、椭圆形体、蝶形体或其它结构形式。罐体2的外罩护板采用薄壁不锈钢板、彩板、镀锌板或其它薄型板材。其支座21的上端点置于罐体2的格网状骨骼26底部的径向型钢骨架和纬向型钢骨架交汇处，采用常用的双平行等长径条形结构或双侧面点位结构。为了提高罐体的保温效果，在内壁壳体和外罩护板之间铺设保温材料。

该装置包括带有支座21的罐体2和设置其上的安全阀3、进料口1、排料口14及其闸阀门，维护用走台5及组装在走台5上的沼气控制阀6、返流泵4、污水泵7、爆气机8及通过控制线路与控制台联接的传感元件等。其中罐体2的进料口1、排料口14分别设置在本体两端的封头上。罐体2内设置底部带通口的大隔板9，将下部设置折返式换热器20的本体内腔隔成厌氧腔18和好氧腔15，折返式换热器20至少排列为一层。在罐体2内的厌氧腔18设置小隔板23，又将厌氧腔18上方分隔成杂气储腔和沼气储腔。沼气控制阀6连通本体厌氧腔18的沼气储腔，以控制沼气的排放量。返流泵4固定在罐体上部走台5的靠近进料口1端，返流泵4输入管端连通厌氧腔18的杂气储腔(当杂气压力大于设定值便从安全阀3排入燃烧管道内)，返流泵4输出管端伸入厌氧腔18下部与置于折返式换热器20下方的喷气管19相通。设置在本体厌氧腔18的大隔板9端水封区内的吸污水管与固定在罐体上部走台5的污水泵7输入端连通，污水泵7输出端伸入本体厌氧腔18下部与置于折返式换热器20上方的喷水管17连通。本体好氧腔15顶部设置人孔式透光板10，可以为罐体2提供光源。固定在罐体上部走台5的爆气机8输出端连通排列在本体好氧腔15下部的置于折返式换热器20上方的爆气管16。对于大容量的罐体2在其本体内设有横向定位加强支撑22，它由连接在中心环拉25和罐体各型钢骨架的型钢26之间的径向支撑24组合而成。罐体排料口14端的封头上设置溢流口13和排气阀11，其是调整罐体2内部压力时的泄压设施，溢流口13前方设置防堵挡渣板12。上述各喷气管19、喷水管17和爆气管16中的喷射孔为下开孔结构，其孔的规格、形状根据实际使用要求确定。为实现该装置的自动控制，用户可根据实际需要自行配备控制台，并将所用的各设备中的传感元件及控制阀等，按常用电路和常规控制方法，通过控制线路汇总与控制台联接。

由污水泵7、设置在本体厌氧腔18的吸污水管、伸入本体厌氧腔18下部连通污水泵7输入端的喷水管17构成的菌液返激活熟化装置，其吸污水管设在厌氧腔18的大隔板9端的水封区内，该端本体厌氧腔18内污水中的微生物经过若干天的扩繁，数量明显大于进料口端污水中的微生物量的数万倍；又由于喷水管17设在折返式换热器20的上方，喷射出的水流经换热器20携有足够的温度向罐底深处低温区冲击，水流的搅动将沉积在罐底的污泥激发接菌而活化，大颗粒污泥受撞击而破碎使形体变小，水封区顶部的浮渣层，受水流的搅动影响，不断的变换方位，沉入水中，加速了基质消化，促使微生物增殖扩繁。并且返激活法是采用末端的沼液前移经微生物降解所产生的大量的新物质、而这正是前端新微生物所需要的，因此，在含有微生物菌种群数量多、发酵时间长的菌液，与数量较少的新液菌种群有机混合，搅动中大量无机氮、磷、钾被微生物吞噬、消化反应并转化为有机物质，易于氨化的氮被固氮菌所固化，磷钾被分解，加速了生化反应，缩短了发酵时间，比现有的厌氧污泥法明显增速数十倍；其微生物菌种群的含量多也是其无法相比的。

由返流泵4及其连通厌氧腔18杂气储腔的输入管、伸入厌氧腔18下部的喷气管19构成的沼气返激活纯化装置，其厌氧腔18靠近进料口1端为杂气储腔，其内含有初始形成的沼气和大量的氧、氢、氨等成分的杂气体，从喷气管19将杂气喷出，经过换热器20而形成较为强劲的气流向罐底不断冲击，又造成新的发酵基质沿罐体运动，将沉积的污泥激发接菌而活化，氢和氧在运动中被微生物所合成水化反应，氨被固氮菌固化，经过一系列周而复始的微生物运动过程，甲烷的纯度被提升，溶于水中的甲烷被汇集并托水水面，获得了甲烷生成数量的增加和甲烷纯度纯化的效果，与现有的厌氧污泥法的沼气池相比，其甲烷的数量和纯度将明显的增大数倍，效果是显著的，是现有普通的常规沼气池无法相比拟的。

由设置在本体好氧腔15上部的人孔式透光板10、爆气机8及与爆气机8输出端连通的爆气管16构成的肥料返激活增效装置，其爆气机8提供的带有一定压力的氧气不断冲击进入好氧腔15的菌液和生态肥，使好氧菌接氧而增强活力，进行好氧生物反应。人孔式透光板10可以为罐体2提供光源，光合细菌通过透光板10射入的可见光，在爆氧气流的搅动下可以加强其光合作用，使好氧微生物菌种群的繁衍增殖，有利于生态肥进一步增效。

实际操作时，将适量养殖场中含水率不受限制的发酵基质粪污，从国家微生物菌种保藏管理中心选择所保藏的固氮菌、有机磷分解菌、无机磷分解菌、钾细菌、产甲烷细菌、光合细菌等微生物菌种群，利用适配培养基进行适当培养，把按比例调配好的生物料，由调节池以污泥切割泵从进料口1送入罐体2内，在一定条件下发酵。循环操作进行序批式的进料或出料，厌氧腔内发酵好的厌氧生物料靠压力差进入带有好氧爆气装置的好氧腔内，再进行好氧生物反应。

所用发酵基质和微生物，允许添加5-15％无机氮、磷、钾和微量元素以及糖渣、豆饼渣、糠麸、秸杆、其它畜禽粪便，同时允许增加、替换和全部更换新种源微生物。

厌氧腔18内产生的高纯度沼气，可以经沼气控制阀6送入发电机组进行发电，所产生的动力电供机组运行使用。所产生的余热经导管与折返式换热器20联接，冷却水返回再利用。其中污泥切割泵可采用WQP型泵；沼气发电机采用GF-Z型机；返流泵4采用ZL0.5-10-15油封防爆型专用设备；好氧爆气机8采用HPD型空压泵。折返式换热器20的钢管是空心的，内置PE-RT型“地板辐射采暖管”，操作者在罐体外面就可以完成全部安装、检修、更换等环节的各项工作，并且操作容易、施工方便。上述产品均为常规通用技术，在专业厂家和零售商店均可买到，故不详述。

Claims

1、一种利用畜禽粪便制备生态肥的装置，包括设置进料口、排料口及其闸阀门、沼气控制阀和支座的罐体，其特征在于：所述罐体的进料口、排料口分别设置在本体两端的封头上，罐体内设置底部带通口的隔板，将下部设置折返式换热器的本体内腔隔成厌氧腔和好氧腔，沼气控制阀连通本体厌氧腔的沼气储腔，返流泵固定在罐体上部走台的一端，返流泵输入管端连通厌氧腔的杂气储腔，泵输出管端伸入厌氧腔下部与喷气管相通，设置在本体厌氧腔的隔板端水封区内的吸污水管与固定在罐体上部走台的污水泵输入端连通，污水泵输出端伸入本体厌氧腔下部与喷水管连通，本体好氧腔顶部设置人孔式透光板，固定在罐体上部走台的爆气机输出端连通排列在本体好氧腔下部的爆气管。

2、根据权利要求1所述的利用畜禽粪便制备生态肥的装置，其特征在于：所述罐体采用高强度超薄型不锈钢容积罐中的一体式龙骨包容罐壳的结构，由本体与两端封头及支座组成，罐体的本体、封头均由格网状骨骼及内壁壳体和外罩护板组成，其内壁壳体采用簿壁不锈钢板，在内壁壳体和外罩护板之间铺设保温材料。

3、根据权利要求1所述的利用畜禽粪便制备生态肥的装置，其特征在于：所述罐体的本体内设有横向定位加强支撑，它由连接在中心环拉和罐体各型钢骨架的型钢之间的径向支撑组合而成。

4、根据权利要求1所述的利用畜禽粪便制备生态肥的装置，其特征在于：所述罐体排料口端的封头上设置溢流口，溢流口正前方设置防堵挡渣板。