CN104150987B - 一种畜禽养殖废弃物资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种畜禽废弃物资源化利用的方法，步骤如下：畜禽养殖废弃物经固液分离后获得固体粪便和养殖废水，固体粪便经高温堆肥后炭化制取生物质炭，养殖废水经沼气发酵后浓缩制取液体肥。本发明的方法将畜禽养殖废弃物进行物料和能量的优化利用，获得可用于农业生产的生物质炭和浓缩液体肥，从而实现废弃物的资源化利用，且可以在畜禽养殖废弃物处理区内部实现资源的循环利用，达到降低能耗和污染物减排的目的。
Description
技术领域
本发明属于有机废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种畜禽养殖废弃物资源化利用的方法。
背景技术
我国规模化畜禽养殖场14000多个，畜禽养殖存栏量123.6亿头(只)/年，畜禽养殖业是关系国计民生的重要产业。然而，近年来我国畜禽养殖废弃物污染防治问题日益突出。全国畜禽粪便产生量25亿吨/年，养殖废水排放量超过200亿吨/年，80%左右养殖场养殖废水未经任何处理而外排，成为我国水环境质量和农村环境质量恶化的主要污染源，危及城乡居民饮用水安全。现有的畜禽养殖废弃物处理方式往往受到周围种植业土地环境容量的制约。在一些种植业发达的区域，畜禽养殖废弃物往往采取生态循环利用方式施用至农田进行消纳，然而在一些周围种植业环境容量不足以容纳产生的畜禽养殖废弃物或者在环境敏感区时，畜禽废弃物的资源化利用显得尤为重要。
传统的畜禽粪便最主要的利用方式是堆肥处理，堆肥可以在高温下杀死大部分病菌使畜禽粪便无害化同时腐殖化得到绿色肥料，但由于堆肥资源化技术产品质量低，受养殖场周围土壤利用方式及季节制约大，当冬季无农作物耕种时，畜禽粪便的出路大大受到限制，因此堆肥处理产生的效益较差；养殖废水一般利用常规厌氧-好氧组合处理工艺进行处理，资源化利用率低，由于养殖废水污染物浓度高，导致后续生化处理污染治理技术投资大、稳定性差、运行费用高。因此，实现畜禽养殖废弃物高值化利用是解决畜禽养殖污染，克服畜禽废弃物利用周边区域限制，达到污染物减排的有效途径。
生物质炭是由农林废弃物等生物质在完全或部分缺氧的情况下经300-600℃热解产生的一类含碳量60％-80％的高度芳香化难熔性物质。近些年研究表明，生物质炭对减缓农业全球温室气体排放、改良土壤性质、增加土壤碳库容量、持留土壤养分、降低土壤中重金属生物有效性等方面具有重要作用，具有广泛的应用前景。由于畜禽粪便含有大量的有机质以及营养元素，如果将畜禽粪便经过适当处理后制备成生物质炭，可以大大拓宽畜禽粪便的应用领域，并解决其应用的季节性限制。养殖废水含有大量的有机物及氮磷营养物质，是很好的有机肥料，其资源化利用可以灌溉农作物作为底肥及追肥施用，但由于管道运输费用较高，养殖废水农作物利用目前仅限于周边农田利用，辐射半径较短。如果将养殖废水厌氧发酵后沼液制成浓缩液体肥，则可以大大提高液体肥的肥力，远距离运输仍有较高的性价比，浓缩液体肥可以用于高档花卉、温室大棚种植等领域，产生较高的经济效益。
因此，寻找一种畜禽养殖废弃物资源高值化利用制备生物质炭和液体浓缩肥，并实现废弃物物料和能量最优化利用，最终达到污染物减排的目的，是目前研究的关键所在。
发明内容
本发明的目的是提供一种畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，以实现畜禽养殖废弃物资源的高值化利用和污染物减量化。
本发明的畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，步骤如下：
1）采用水冲粪收集畜禽养殖场粪便，将收集的粪便通过格栅或者螺旋挤压进行固液分离，获得固体粪便和废水；或者采用干清粪收集畜禽养殖场粪便并进行固液分离，获得固体粪便和废水；
2）将步骤1）的废水通入沼气发酵单元，发酵产生的沼气收集入集气罐；发酵出料经脱水成沼渣和沼液，一部分沼液返混至沼气发酵单元，另一部分沼液采用膜浓缩方法制成浓缩液体肥；
3）将步骤1）的固体粪便和步骤2）的沼渣送入室内封闭式堆肥单元进行条垛堆酵，步骤2）收集于集气罐中的沼气通入沼气燃烧炉进行燃烧，燃烧产生的气体通入封闭式堆肥单元，使堆肥堆体在55-60℃温度下堆肥7-15d，获得腐殖质出料，堆肥过程中的恶臭气体用恶臭生物滤器进行处理；
4）将步骤3）腐殖质出料的10~20％覆盖至下一次堆肥堆体的表面，剩余的腐殖质出料于200-300℃下烘干，送入回转式封闭炭化炉，步骤3）沼气燃烧炉产生的气体也导入回转式封闭炭化炉中，使腐殖质出料在500±20℃温度下干馏2h，炭化炉的余热气体再通入封闭式堆肥单元和沼气燃烧炉，待干馏产物低于100℃，取出，获得的生物质炭。
为了提高沼气发酵单元的产气量，本发明可以在沼气发酵单元中加入秸秆进行联合发酵。
为了加快堆肥堆体发酵速度，本发明可以在步骤3）的堆肥单元中加入体积为堆肥堆体体积10-15%的辅料，所述的辅料为秸秆、木屑或稻糠。
为了加速堆肥的堆酵并减少氮素损失，也可以在步骤3）的堆肥单元中加入体积为堆肥堆体体积1~3%步骤4）中获得的生物质炭。
本发明的有益效果在于：
1）畜禽养殖固体粪便先经高温堆肥处理，可以大幅降低畜禽粪便含水率，大大提高堆肥产物热值，后续烘干预处理需要的热量将大幅降低。
2）采用回转式封闭炭化炉无氧热解，燃料选用清洁燃气甲烷，而甲烷可由养殖废水厌氧发酵生成沼气提供，沼气量可由养殖废水和秸秆联合发酵进行调整，在广大农村，秸秆废弃物量大，完全可以通过联合发酵实现炭化炉热解能量的自供给。利用甲烷作为燃料，防止热解过程二次污染物多环芳烃的产生。
3）以畜禽养殖固体粪便为生物质炭制备原料，产物生物质炭中重金属含量极低，比较适合于农用。
4）整个过程实现了物料的最优化利用。养殖废水沼气发酵后产生的沼渣可以与固体粪便合并处理；经浓缩处理后的沼液肥力高，可以作为高效的农业肥料；沼气可作为炭化炉和烟气处理的清洁助燃气；生物质炭可以作为高温堆肥的辅料，加速了堆肥的进程并减少氮素损失。
5）整个处理过程实现了能量的最优化利用。炭化炉的余热可以作为高温堆肥的保温和堆肥产物的烘干，烟气处理后可燃气体还可以用于燃烧炉的助燃和堆肥的保温。
6）综合利用畜禽养殖场固体粪便和养殖废水等，生产生物质炭和浓缩液体肥，产生经济效益。在畜禽养殖废弃物处理区内部实现资源的循环利用，同时实现污染物减排的目的。
附图说明
图1为本发明的畜禽废弃物资源化利用的流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明的畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，步骤如下：
1）采用水冲粪收集畜禽养殖场粪便，将收集的粪便通过格栅或者螺旋挤压进行固液分离，获得固体粪便和废水；或者采用干清粪收集畜禽养殖场粪便并进行固液分离，获得固体粪便和废水；
2）将步骤1）的废水通入沼气发酵单元，发酵产生的沼气收集入集气罐；沼气发酵出料经脱水(如用板框压滤机脱水)成沼渣和沼液，一部分沼液返混至沼气发酵单元，另一部分沼液采用膜浓缩方法制成浓缩液体肥；
3）将步骤1）的固体粪便和步骤2）的沼渣送入室内封闭式堆肥单元进行条垛堆酵，这时，可以加入体积为固体粪便和沼渣堆肥堆体体积10-15%的辅料，如秸秆、木屑或稻糠，以加快堆肥堆体发酵速度，并将步骤2）收集于集气罐中的沼气通入沼气燃烧炉进行燃烧，燃烧产生的气体通入封闭式堆肥单元，使堆肥堆体在55-60℃温度下堆肥7-15d，获得腐殖质出料，堆肥过程中的恶臭气体用恶臭生物滤器进行处理；
4）将步骤3）腐殖质出料的10~20％覆盖至下一次堆肥堆体的表面，这样可以加快下一轮堆肥堆体的腐熟速度，并减少恶臭的产生；将剩余的腐殖质出料于200-300℃下烘干，送入回转式封闭炭化炉，步骤3）沼气燃烧炉产生的气体也导入回转式封闭炭化炉中，利用温度传感器控制温度在500±20℃之间对腐殖质出料干馏2h，待干馏产物低于100℃，取出，获得的生物质炭。炭化炉的余热气体再通入封闭式堆肥单元和沼气燃烧炉，可用于堆肥过程的保温和燃烧炉的助燃气体。
如将上述获得的生物质炭，按照堆肥堆体体积的1~3%加入到下一次堆肥堆体中，还可以加速堆肥堆酵并减少氮素损失。
Claims (5)
1.一种畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，其特征是步骤如下：
1）采用水冲粪收集畜禽养殖场粪便，将收集的粪便通过格栅或者螺旋挤压进行固液分离，获得固体粪便和废水；或者采用干清粪收集畜禽养殖场粪便并进行固液分离，获得固体粪便和废水；
2）将步骤1）的废水通入沼气发酵单元，发酵产生的沼气收集入集气罐；发酵出料经脱水成沼渣和沼液，一部分沼液返混至沼气发酵单元，另一部分沼液采用膜浓缩方法制成浓缩液体肥；
3）将步骤1）的固体粪便和步骤2）的沼渣送入室内封闭式堆肥单元进行条垛堆酵，步骤2）收集于集气罐中的沼气通入沼气燃烧炉进行燃烧，燃烧产生的气体通入封闭式堆肥单元，使堆肥堆体在55-60℃温度下堆肥7-15d，获得腐殖质出料，堆肥过程中的恶臭气体用恶臭生物滤器进行处理；
4）将步骤3）腐殖质出料的10~20％覆盖至下一次堆肥堆体的表面，剩余的腐殖质出料于200-300℃下烘干，送入回转式封闭炭化炉，步骤3）沼气燃烧炉产生的气体也导入回转式封闭炭化炉中，使腐殖质出料在500±20℃温度下干馏2h，炭化炉的余热气体再通入封闭式堆肥单元和沼气燃烧炉，待干馏产物低于100℃，取出，获得生物质炭。
2.根据权利要求1所述的畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，其特征是在沼气发酵单元中加入秸秆进行联合发酵。
3.根据权利要求1所述的畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，其特征是在步骤3）的堆肥单元中加入体积为堆肥堆体体积10-15%的辅料。
4.根据权利要求3所述的畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，其特征在于所述的辅料为秸秆、木屑或稻糠。
5.根据权利要求1所述的畜禽养殖废弃物资源化利用的方法，其特征是在步骤3）的堆肥单元中加入体积为堆肥堆体体积1~3%步骤4）中获得的生物质炭。
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