CN101134681A - 含有机物的废弃物和排泄物的资源化方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有机物的废弃物和排泄物的资源化方法及其装置，它进一步改善含有机物的废弃物和排泄物处理方法及其装置中存在的问题。本发明简化了以往工程机械设备的复杂工程，完善并整合具有相同功能的设备，改善现有促进熟成发酵所需的微生物问题，培养使用新开发的复合微生物，用新的方法改善了促进液肥分离发酵所需的散气装置和固体肥料残量问题。因此在发酵工程中，本发明形成最佳的发酵条件并利用效率性机械设备对畜产废弃物和有机物进行好氧性熟成发酵处理，使其在短时间内对含有机物的畜产排泄物和废弃物进行资源化利用而生产出高质量的有机固体肥料和液体肥料。
Description
含有机物的废弃物和排泄物的资源化方法及其装置 技术领域本发明涉及一种含有机物的废弃物和排泄物的资源化方法及其装 置，它能够利用最佳的发酵条件和效率性机械设备对含有机物的畜产排 泄物和废弃物进行好氧性熟成发酵处理，从而以生产出固体肥料和液体 肥料实现资源化。本发明去掉了以往的实现最佳发酵条件的活性发酵槽， 使吸收式自然发酵槽执行活性发酵槽的全部功能，尤其是利用较少能量 的锅炉在短时间内形成发酵条件，并添加适宜于韩国土壤的土壤微生物， 提出了短时间效率性自然发酵工法，生产出优质的有机肥料。背景技术在韩国所产生的家蓄粪尿为每年3,300万吨，其中猪粪尿为1,400万 吨，占总家蓄粪尿的42%。1980年之前，在副业规模以畜产为主的时期，家蓄粪尿代替化学肥 料使用，在农村它是作为农作物的营养源或土壤改良剂的主要资源。但 随着国民收入的提高和饮食生活的改变，肉类消耗量的增加导致家蓄饲 育数量增加，使其随着农业结构的变化而急剧形成规模化，因此频繁发 生家蓄粪尿随着地域的不同超出农耕面积对比利用限量的情况。对于粪 尿而言，应该保持还原于农地的循环体系，但这种均衡被打破后，家蓄 粪尿引发了环境污染问题，而且随着家蓄粪尿和饲育数量的增加，家蓄 排泄物和废弃物的处理不足，最终不得不将家蓄粪尿投弃到海洋。家蓄粪尿处理其终究性目的在于形成将家蓄粪尿资源化来生产亲环 境农产物的资源循环型体系。
目前的处理方法及设施只局限于小规模处理，其设备及方法中仍存 在很多问题。但通过本发明可在处理费用方面进一步完善小规模处理问 题，能够进行大容量的处理，实现家蓄粪尿等含有机物的废弃物和排泄 物形成亲环境资源化。以往的技术是申请号为10-2006-0007082的发明即含有机物的废弃 物及排泄物处理方法及其装置，它能够利用最佳的发酵条件和效率性机 械设备对含有机物的畜产排泄物和废弃物进行好氧性熟成发酵处理，该 发明改善了能在最短时间内以生产出高质量有机固体肥料和液体肥料实 现含有机物的畜产排泄物和废弃物的资源化方法及其装置。该发明为实 现以利用较少能量在较短的时间内形成发酵条件后进行发酵和千燥工序 的效率性水分蒸发工法以及吸收式自然发酵工法进行优质有机肥料生产 的目的，将含有机物的畜产排泄物及废弃物放入到有机物贮槽(l)后利用 泵(2)的作用使其进入到水分蒸发调整槽(活性槽)，将畜产排泄物和废弃 物（85-90%水分）在8(TC下加热24个小时，同时利用锅炉废气的废热(200 "C〜35(TC)，使排泄物及废弃物中含有的水分通过废热输送管及再生管 (Recycling Line)得到蒸发，并通过泵将其传送到多个吸收式自然发酵槽(9) 内。这时放入微生物和作为发酵调节剂的膨软的米糠和锯末(10-20%)形 成最佳的发酵条件(C/N 10-20， pH6-8)，而且在散气装置(10)所供应的每 l公斤2-4f/min的氧气和内部温度(40〜6(TC)下，通过搅拌机(11)进行3 天的搅拌，同时在完成1次发酵后液体肥料通过自动液肥分离器(12)吐出 并贮存到液肥贮槽(13)内，待其经过后熟和过滤之后在液肥浓度调节槽 (14)进行浓度调节，之后注入到自动注入器(15)中形成产品。而残留的固 体肥料在吸收式自然发酵槽进行3天的熟成、分解等2次发酵，这时有 害菌自然被杀灭并只存活有益的发酵菌。之后通过自重加压和分界引导
搅拌机(11)和螺旋输送机(16，17)排出到腐熟槽(18)，并通过自动腐熟机(19) 使其腐熟一定时间（14-20天)之后利用固体肥料包装机(20)进行包装。发明要解决的技术课题上述的发酵工程中，在水分蒸发调整槽进行24小时的加热，之后转 移到多个吸收式自然发酵槽内，这时水分蒸发调整槽（活性槽）的全部 功能有水分蒸发装置、搅拌装置、散气装置、传送装置、脱臭装置、再 生管等装置的功能，如果能在吸收式自然发酵槽中整合完善这些功能并 去掉水分蒸发调整槽（活性槽），可避免设备功能的重复，防止维护设备所导致的设备运转率下降的问题，使局限在小规模家蓄粪尿处理的设 备进行大容量的处理，减少了人力费用、能源消耗量和设备维护费用， 因此有必要改善设备。而且，在进行短期熟成发酵并堆肥资源化的过程中使用益于熟成发 酵的蘑菇菌落等微生物，但根据微生物的种类和微生物的数量，对吸收 式自然发酵槽内可培育微生物的环境产生变化，因此发酵和熟成过程中 的厌氧性发酵会导致生产并吐出固体肥料和液体肥料时产生泡沫和恶 臭，而且也会因厌氧性发酵而消除残留在吸收式自然发酵槽下部的固体 肥料残量之后进行下一次原料的投放，这些通过厌氧性发酵形成的固体 肥料和液体肥料中存在其质量下降的问题，而对土壤施肥时也会存在对 土壤及植物产生危害的问题。另外，在吸收式自然发酵槽的发酵期间，因氧气供应装置即空气管 只向发酵槽上方及下方供应氧气，而发酵槽中央却缺乏氧气，这是形成 厌氧性发酵的主要原因。而且残留在发酵槽下方的固体肥料中存在微生 物，即时在下一次投放原料时少加入了微生物，但仍存在形成厌氧性发 酵时清除固体肥料残量的问题。此外，液体分离器设置在搅拌机轴下方的中央，只有清除固体肥料残量才能对液肥分离器的屏幕和空气管(Air line)进行维护、替换和清理。因此有必要更改液体分离器的安装位置， 并且在吐出固体肥料时，受到发酵槽下方加热箱(Heater Box)的热气影 响，固体肥料的水分得到蒸发，从而频频发生固体肥料变硬的现象，加 大了吐出固体肥料时的难度。因此，有必要改善吸收式自然发酵槽内因上述多种问题而发生厌氧 性发酵的问题。本发明为解决上述问题，将以往的技术及工程简化为一个工程，在 吸收式自然发酵槽内执行以往活性槽的功能而去掉了以往的活性槽。下 面参照附图详细说明本发明。附图简要说明图1为本发明的工程结构图； 图2为本发明的工程概略图； 图3为本发明的吸收式自然发酵槽的结构图；图4，A为本发明吸收式自然发酵槽的艾欠道克斯压气爆破筒上侧平 断面示意图；图4， B为本发明吸收式自然发酵槽的分界引导搅拌机的平面示意图；图5为本发明吸收式自然发酵槽的螺旋输送机的概略图。附图主要部分的符号说明1:有机物贮槽 2:泵 3:投料管4:锅炉 5:微生物、膨软米糠的投放口 6:气道(Gas Duct)7:加热用螺旋线 8:艾欠道克斯压气爆破筒(AirBlaster)9:吸收式自然发酵槽 10:散气装置 11:分界引导搅拌机12:液肥分离器 13:液肥贮槽 14:液肥浓度调节槽15:液肥自动注入口 16， 17:螺旋输送机18:固体肥料腐熟槽 19:自动腐熟机 20:固体肥料包装机(packer)21:压縮机 22:脱臭塔 23:启动减速电机24:搅拌机轴(Shaft) 25:废热输送管(Duct) 26:液肥提取管27:分界引导搅拌机叶片28， 29:空气喷嘴 30:再生管(RecyclingLine) 31， 32:空气管 发明的构成及作用本发明的资源化方法及其装置，其目的在于：在吸收式自然发酵槽 (9)设置以下功能：具备以往活性槽功能中利用锅炉的废热形成最佳发酵 条件的水分蒸发装置，搅拌均匀原料上下方的分界引导搅拌机(ll)，激活 微生物的散气装置(IO)，传送原料的螺旋输送机(16)(17)，将原料传送到 吸收式自然发酵槽(9)的传送装置，猪粪干燥发酵工程中的脱臭装置，识 别原料的传送及投放量的等级显示器(Levd Indicator),有助于水分蒸发 的再生管(30:Recycling line)等设备的功能，从而避免功能的重复，提高 设备运转率，使局限于小规模家蓄粪尿处理演化为大容量处理，减少人力费用和能源消耗量。为解决堆肥过程中现有蘑菇菌落等微生物剂的问题，根据进口微生 物剂中为主要种类微生物，通过判别畜产废弃物和有机物的发酵程度、 分析根据发酵时间的吸收式自然发酵槽发酵温度、对比分析用进口微生 物剂发酵生成的发酵产物、确定酵母特性、清除猪粪熟成发酵工程中产 生的恶臭等无数次的分析实验等多个实验，从附近畜产农家的畜舍中采 样的猪粪中，分离出微生物菌落(Colony)模样和革兰氏染色剂、芽孢染色 的形态特性上存在差异的11种菌株。从发酵产物的分析结果中可以看到，土壤中如含有适量的有机物就 能有效维持土壤的化学、物理性及生物性。如果对土壤大量供给氮含量 比碳含量相对较少的有机物，就会在分解有机物时土壤微生物利用土壤 中的氮，因此植物无法得到氮而影响植物的发育。
而且，吸收式自然发酵槽(9)的恶臭气体排出量是根据温度结构和微生物活动所需的空气量以及发酵过程中的蒸发水分量决定的，而不是根据形成好氧条件所需要的理论空气量决定。夏季和冬季的畜产废弃物和排泄物根据有机物的结构略有差异，但上述分离鉴定的ll种的微生物菌株中，为了分离出良好的猪粪发酵微生 物菌株，测定了各菌株的活性。其中，使用地衣形芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、 KD-1、蜡状芽 胞杆菌(cereus)、短小芽孢杆菌(pumilus)等4种微生物，培育出既适宜于 韩国土壤、短时间内形成熟成发酵又能显著减少各工程期间恶臭的固有 微生物，并在吸收式自然发酵槽(9)进行混合发酵。因此本发明是以生产 优质固体肥料和液体肥料实现资源化的熟成发酵方法及其装置和技术。而且，由于吸收式自然发酵槽(9)的原材料其特性上的高密度和高黏 度，缺乏氧气供应，从而产生部分或整体的厌氧性发酵，甚至会产生全 部原材料的厌氧性发酵，这会导致发酵工程中产生过多的恶臭和最终副 产物即固体肥料和液体肥料的质量下降的问题，并在发酵槽下方残留着 固体肥料，加大了维护液肥分离器(12)的难度，而且固体肥料的水分蒸发 又会引发固体肥料变硬的现象。以往的发明中，将连接于供氧装置即艾欠道克斯压气爆破筒(8)的空 气管(31)(32)只安装在发酵槽(9)的上下方，但为解决上述问题，本发明在 分界引导搅拌机叶片(27)上加设空气管(31)(32)，从而形成顺畅的氧气供 应（图4，viewB)。另外，解决自然发酵槽下方固体肥料残量的方法是，下调发酵槽下 方吐出螺旋输送机(16)的高度(Level-Down)，从而易于贮存或清除残量， 能使微生物剂残留在固体肥料残量中，也可完全清除残量。以往的发明中，由于将液肥分离器设置在搅拌机轴(24)下方中央，在 清理并更换液肥分离器(12)屏幕时需要事先清除固体肥料之后才可进行
维护。但在本发明中，将多个液肥分离器设置在吸收式自然发酵槽侧面，因此在发酵过程中也可进行屏幕(Screen)的更换、清理和维护，能够短时 间内吐出液肥。此外，为了防止吐出固体肥料时因发酵槽下方的高温空气而吐出螺 旋输送机(16)中央的固体肥料水分蒸发后变硬的现象，在吸收式自然发酵 槽(9)下方以圆形设置空气管(31)，并使用多个喷嘴(28)(图4，viewA)， 使艾欠道克斯压气爆破筒(8)的空气进行周期性暴气，防止固体肥料变硬 的现象。综上所述，本发明解决了以往上述吸收式自然发酵槽(9)中存在的问 题。本发明使用含有机物的排泄物和废弃物，经吸收式自然发酵槽(9)内 的发酵工程，防止固体肥料和液体肥料的生产工程及吐出时产生厌氧性 发酵，以生产适宜于韩国土壤的优质肥料实现资源化。发明的效果综上所述，本发明对现有的含有机物的排泄物处理方法及其装置与 现有的发酵工程进行整合，从而能够形成最佳的发酵条件，防止维护设 备所导致的设备运转率的下降，节省设备的维护费用，因工程的简化而 减少人力上的费用。而且开发培育并投入使用适宜于韩国土壤的复合微 生物，既能减少多种发酵工程中产生的恶臭，又能在短时间内形成最佳 的发酵条件，以生产出高质量的有机肥料实现资源化。另外，以完善多 种设备来保证能够向现有吸收式自然发酵槽平稳的供应氧气、縮短液肥 吐出时间、易于吐出固体肥料，因此更有效地（无放流、无恶臭、无嫌 恶）处理畜产废弃物和排泄物，并可由小量处理演化为大量处理，从根 本上防止了畜产废水的海洋投弃，能有效防止对水处理设施进行处理时 可能会发生的水质污染和大气污染。
Claims (3)
1.一种含有机物的废弃物和排泄物的资源化装置，其特征在于：投放到有机物贮槽(1)的含有机物的畜产废弃物和排泄物，通过泵(2)进入到水分蒸发调整槽(活性槽)进行发酵工程，但在吸收式自然发酵槽(9)中实现具备水分蒸发调整槽(活性槽)的功能即水分蒸发装置、搅拌装置、螺旋传送装置、脱臭装置、再生管(30)等设备的多种功能，使废弃物和排泄物通过泵(2)直接进入到吸收式自然发酵槽内，从而去掉现有的水分蒸发调整槽(活性槽)；将空气喷嘴(28)(29)安装在上述吸收式自然发酵槽的原料中间处另外一个散气装置即分界引导搅拌机的叶片(27)上，从而向原料内部均匀的提供氧气。
2. —种含有机物的废弃物和排泄物的资源化方法，其特征在于：在含 有机物的畜产废弃物和排泄物中培育4种自我开发的复合微生物 (Bacillus licheniformis，KD-l,cereus，pumilus)，并在吸收式自然发酵槽进行 混合发酵，从而能够进行既适宜于韩国土壤、显著减少各工程期间产生 的恶臭，又能短时间内生产出优质固体肥料及液体肥料的熟成发酵。
3. 根据权利要求2所述的含有机物的废弃物和排泄物的资源化方法， 其特征在于：由于含有机物的畜产废弃物和排泄物具有高密度和高黏度，当发酵槽中缺乏氧气时，就会产生部分或整体的厌氧性发酵，甚至会产 生全部原材料的厌氧性发酵，这会导致发酵工程中产生过多的恶臭和最 终副产物即固体肥料和液体肥料的质量下降的问题。因此供应平稳的提 供氧气是必然的。为防止吸收式自然发酵槽内的厌氧性发酵，增设液肥 分离器，为了使内部屏幕的清理和更换更容易而变更其安装位置，并安 装多个液肥分离器。而且，为处理固体肥料的残量，向下调整吐出螺旋输送机(16)的高度，并安装多个艾欠道克斯压气爆破筒(8)来防止固体肥 料变硬。从而根本上防止吸收式自然发酵槽内的厌氧性发酵，能平稳的 提供氧气，以通过好氧性发酵生产出固体肥料和液体肥料实现资源化。
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