CN104355520A - 一种养殖场粪便处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种养殖场粪便处理的方法,所述粪便处理方法依次包括以下步骤:1)向养殖场粪便中加入生物质材料混合获得畜粪混合物;2)对所述畜粪混合物进行固液分离,获得固态粪便和废水;对所述固态粪便进行干馏,干馏后获得畜粪活性炭、畜粪炭和畜粪混合物裂解形成的燃气;对所述废水进行过滤。按照本发明公开的上述工艺对大中型养殖场中的粪便进行处理,不仅能够明显改善养殖场的环境,有效解决了养殖场中粪便的处理问题,而且其不会对环境造成新的污染,这种工艺快捷方便易于实现,并且效果显著,适合工业化大规模使用。

Description

一种养殖场粪便处理的方法
技术领域
本发明涉及一种污染物处理的方法,具体涉及一种养殖场粪便处理的方法。
背景技术
在我国,规模化养殖是城镇肉食的主要来源,然而因养殖而产生的大量牲畜粪便却给环境带来了严重困扰,目前虽然出现了各种畜粪处理措施,但仍缺乏有效的根治方法。就中国南方生猪养殖场而言,粪便处理途径主要包括六大类:(1)通过固体发酵生产有机肥、栽培基质、食用菌栽培基;(2)利用德国大型沼气池生产沼气;(3)循环利用进行生态养殖;(4)制作燃料;(5)通过污水处理厂净化处理;(6)利用化学方法进行酸化、氧化处理。猪粪固体发酵处理的过程中产生的臭气难以克服,同时因社会对猪粪发酵产品需求有限,处理量受到限制。利用德国大型沼气池技术在南方养猪大县处理猪粪有不可克服的难题,那就是该处理模式下猪粪处理须集中,而猪粪集中会产生大量运费,同时发酵产生巨量的沼液因无法利用而产生二次污染。利用猪粪进行生态循环养殖也不能完全解决问题:因猪粪产出量大,而人工食物链中的蝇蛆或蚯蚓等生物对猪粪转化量少,不能解决猪粪对环境的污染问题。利用猪粪结合煤、秸杆等制作燃料,在制作过程中及燃烧时仍会产生大量臭气及二恶英类有毒物质,难以被社会接受。通过污水处理厂处理猪粪成本高,周期长,效果差。利用化学方法进行酸化、氧化处理,处理成本高,产物容易形成二次污染。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种高效、低成本、无污染的养殖场粪便处理的方法,以克服现有技术中的粪便处理方法存在的成本高、周期长、效果差以及容易造成二次污染的缺陷。
为了实现上述目的或者其他目的,本发明是通过以下技术方案实现的。
一种养殖场粪便处理的方法,所述粪便处理方法依次包括以下步骤:
1)向养殖场粪便中加入生物质材料混合获得畜粪混合物;
2)通过对所述畜粪混合物进行固液分离,获得固态粪便和废水;
对所述固态粪便进行干馏,干馏后获得畜粪活性炭、畜粪炭和畜粪混合物裂解形成的燃气;
对所述废水进行过滤。
本发明中公开的养殖场粪便处理的方法适合于大中型牲畜养殖场畜粪处理。首先通过添加生物质材料对养殖场粪便进行预处理,便于养殖场畜粪的后续处理,同时也能消除畜粪臭气的空气污染、达到完全净化养殖场环境的目的;然后对要处理的畜粪混合物进行固液分离,使得固体物和液体物各自进入后续处理环节,降低处理难度;对固体物即固态粪便进行干馏处理,所述干馏产生的燃气回收作为后续干馏过程的燃料;由于液体物即废水尚有部分指标高于国家废水排放标准而不能直接排放,要进一步进行过滤处理,使之变成安全再生水,避免造成水污染。
优选地,所述生物质材料包括稻草、木屑、枯叶;所述生物质材料与所述养殖场粪便的重量比为1∶3~5。将稻草、木屑和枯叶这些生物质材料加入养殖场的畜圈中,直接与养殖场粪便混合,可任由牲畜践踏,使其与畜粪充分混匀。
更优选地,所述生物质材料包括稻草、木屑、枯叶;所述生物质材料与所述养殖场粪便的重量比为1∶4。
稻草、木屑和枯草能够吸收水分,保持畜圈适度干燥;同时这些物质中钾元素的含量高,与养殖场粪便混合后经高温干馏便可形成K2CO3、KOH等能作为高温环境下二恶英还原分解的催化剂。
优选地,所述生物质材料包括所述畜粪炭,所述畜粪炭与所述养殖场粪便的重量比为1∶80~120。
更优选地,所述生物质材料包括所述畜粪炭,所述畜粪炭与所述养殖场粪便的重量比为1∶100。
畜粪炭能够吸附挥发性有机物、可溶性有机物及可溶性金属阳离子;它一方面能够祛除畜圈臭气,净化畜圈空气环境,另一方面能够初步净化畜粪,降低畜粪液态物中的可溶性有机质、重金属离子等环境有害物质含量。
优选地,采用离心装置对所述畜粪混合物进行固液分离。所述离心装置可以采用现有技术中常用的用于处理粪便固液分离的离心装置。如,采用PD平板式吊袋卸料离心机进行固液分离。
优选地,所述干馏是指对所述固态粪便采用干馏装置干馏处理。
本发明中所述干馏装置可以为现有技术中常用干馏装置进行干馏处理。
优选地,本发明中的干馏装置为复式畜粪干馏装置,
所述干馏装置包括高温炉,畜粪炭干馏箱,畜粪活性炭干馏箱;
所述高温炉沿着水平方向分为第一端和第二端,所述高温炉的第一端底部设有燃料加热组件,第二端的顶部设有烟囱,且沿着所述高温炉的第一端至第二端的方向,所述高温炉依次分为第一温度段、第二温度段和第三温度段;
沿着所述高温炉的水平方向,所述畜粪炭干馏箱的第一端位于所述第二温度段,第二端位于所述高温炉的第二端外;
所述畜粪活性炭干馏箱沿着所述高温炉的水平方向贯穿所述高温炉,且所述畜粪活性炭干馏箱的第一端延伸至所述高温炉的第一端的外部,所述畜粪活性炭干馏箱的第二端延伸至所述高温炉的第二端的外部;
所述畜粪炭干馏箱与所述畜粪活性炭干馏箱通过管道相通,所述管道的第一端与所述畜粪炭干馏箱位于所述第二温度段且靠近所述第一端的部分连接,所述管道的第二端与所述畜粪活性炭干馏箱位于所述第一温度段的部分连接。
本发明中的这种复式干馏箱为厌氧型复式干馏箱,并采用两个干馏箱的工作模式进行工作,其中畜粪炭干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪炭即现有技术中的生物质炭;所述畜粪活性炭干馏箱用于干馏畜粪形成畜粪活性炭,也可以称为生物质活性炭。且在干馏的过程中,在畜粪炭干馏箱产生的燃气和二氧化碳等气体会与其尾部连接的管道进入所述畜粪活性炭干馏箱中活化畜粪炭而形成畜粪活性炭。
优选地,所述畜粪炭干馏箱包括第一箱体、第一推进器和第一出料管道;所述第一箱体的第一端位于所述畜粪炭干馏箱的第一端,所述第一箱体的第二端位于所述畜粪炭干馏箱的第二端;所述第一出料管道的第一端连接所述第一箱体的第一端,所述第一出料管道的第二端沿着所述高温炉竖直方向向下延伸至所述高温炉外;所述第一推进器密封活动连接于所述第一箱体的第二端。
更优选地,本发明中的第一推进器为现有技术中常用的螺杆推进器。
优选地,所述第一箱体的第二端处还设有第一入料口。
在使用时,通过向第一入料口喂入畜粪,然后通过推进器压缩使其进入处于高温炉内箱段,并在高温箱段干馏后形成畜粪炭,此时其由于干馏后失去水分,密度降低,质地由紧变松,并在重力作用下沿着所述第一出料管道出料。出料后洗涤、烘干即可作为畜粪炭包装上市或用于畜粪除臭、废水过滤。
优选地,所述畜粪活性炭干馏箱包括第二箱体、第二推进器和第二出料管道;所述第二箱体的第一端位于所述畜粪活性炭干馏箱的第一端,所述第二箱体的第二端位于所述畜粪活性炭干馏箱的第二端;所述第二出料管道设于所述高温炉的第一端外,且所述第二出料管道的第一端连接所述第二箱体的第一端,所述第二出料管道的第二端沿着所述高温炉竖直方向向下延伸;所述第二推进器密封活动连接于所述第二箱体的第二端。
更优选地,所述第二推进器为螺杆推进器。
优选地,所述第二箱体的第二端处还设有第二入料口。
在使用时,通过向第二入料口喂入畜粪,然后通过第二推进器压缩使其进入处于高温炉内的箱段,并依次经过箱段内第三温度段、第二温度段和第一温度段,在第二温度段形成畜粪炭,畜粪炭在第一温度段内被在第二温度段及所述畜粪炭干馏箱产生的裂解气体和水蒸汽等的混合气体活化形成畜粪活性炭。此时混合气体中的二噁英等有毒物质在第一温度段内与畜粪炭和畜粪活性炭中的K2CO3、KOH等矿物成分的催化作用下得以高温还原分解。由于畜粪干馏后密度降低,质地由紧变松,并在重力作用下沿着所述第二出料管道出料口出料。出料后的产品经洗涤、烘干即为质量上乘的畜粪活性炭。本发明中的畜粪活性炭具有更密集的微孔,更大的比表面积,其吸附性能更强,用于粪便废水处理时对于粪便废水中的水溶性有机污染物和水溶性金属离子的吸附祛除能力更好。
优选地,所述畜粪干馏装置还包括燃气导管,所述燃气导管的第一端与所述畜粪活性炭干馏箱的第一端连接,所述燃气导管的第二端连接有燃气燃烧嘴,所述燃气燃烧嘴位于所述燃料加热组件的燃料区。
畜粪炭干馏箱产生的燃气由管道进入畜粪活性炭干馏箱,其与畜粪活性炭干馏箱产生的燃气一起通过燃气导管进入高温炉的燃气加热部件的燃料区,作为高温炉的加热燃料。
优选地,所述高温炉的第一温度段、第二温度段和第三温度段的炉壁上依次对应设有第一温度控制仪、第二温度控制仪和第三温度控制仪,且第一温度段的温度为800~1000℃,第二温度段的温度为500~600℃,第三温度段的温度为150~300℃。畜粪固体物进入干馏箱后在第二温度段干馏2~2.5小时即可形成畜粪生物质炭;活性炭干馏箱内的畜粪生物质炭进入第三温度段后保持1.5~2小时即可活化形成畜粪活性炭。
在上述温度段和时间段内,畜粪不仅能够彻底干馏,而且干馏的效果好。
优选地,所述第一温度控制仪包括第一感温棒,所述第一感温棒的一端位于所述高温炉第一温度段内,所述第二温度控制仪包括第二感温棒,所述第二感温棒的一端位于所述高温炉第二温度段内;所述第三温度控制仪包括第三感温棒,所述第三感温棒的一端位于所述高温炉第三温度段内。通过上述这些组件进一步的控制高温炉内各温度段的温度。
优选地,所述第一入料口与所述第二入料口处均分别对应设有第一入料口水封和第二入料口水封。水封组件保证了高温炉工作的气密性,使得高温炉处理厌氧工作状态。
优选地,所述第一出料管道的第二端与第二出料管道的第二端均分别对应设有第一出料口水封和第二出料口水封。不管是畜粪炭还是畜粪活性炭其出料时的温度都很高,又由于其处于非常干馏的状态,出料时若接触空气很容易燃烧起来,本发明中采用水封装置不仅保证了高温炉整个工作状态中的厌氧工作,而且进一步使得畜粪炭和畜粪活性炭出料时是水浴出料,避免了燃烧。出料后经洗涤、烘干程序,畜粪炭和畜粪活性炭即可包装上市,或者作为畜圈除臭和初步净化畜粪之用。
本发明中对所述废水进行过滤处理。
优选地,所述过滤为采用过滤装置进行。
本发明中所述过滤装置包括过滤容器,上开口和下出口;所述过滤容器内由上之下设有间隔的过滤层,所述过滤层包括滤芯和衬架,所述滤芯嵌套在所述衬架的镂空处。
所述过滤层将所述过滤容器间隔为若干个过滤空间。
优选地,所述过滤层至少为三层。本发明中三层过滤层成为三级过滤,四级过滤层成为四级过滤,依次类推。
优选地,本发明中所述过滤层为四层。所述四层过滤层依次将所述过滤容器分为由上至下的五个过滤空间。
优选地,所述滤芯为用纱布包裹的所述畜粪活性炭和/或所述畜粪炭。
优选地,所述容器内壁上也设有所述过滤层。
本发明中固液分离后产生的废水经过滤装置的上开口进入过滤容器后由上至下依次经各个过滤层后由下出口排出。
经过本发明中的过滤装置过滤后废水经检测合格后即可直接排放。
所述滤芯可定期更换,换出的畜粪炭和畜粪活性炭可以进一步进行干馏处理。
按照本发明公开的上述工艺对大中型养殖场中的粪便进行处理,能够明显改善养殖场的环境,有效解决了养殖场中粪便的处理问题,根绝养殖场对环境造成的空气、水、土壤污染。这种工艺快捷方便易于实现,并且效果显著,适合工业化大规模使用。
综上,本发明公开的养殖场粪便处理的方法具有明显的创造性。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
以对养殖场中猪圈产生的猪粪进行处理。
模拟猪圈初步处理猪粪:按每头存栏生猪日排粪7.5kg及猪圈铺垫料稻草末与猪粪重量比1∶4,猪粪炭与猪粪重量比1∶50计,选一5m2无臭场所模拟猪圈,取22.5kg新鲜猪粪,加入5.7kg稻草末,0.45kg猪粪炭,拌匀堆放,3天后起出猪粪混合物,然后按50g/m2的标准铺撒猪粪炭粉(过30目筛)。堆放过程中,每天用三点式臭袋法测定模拟猪圈的臭气浓度。经测定,模拟猪圈臭气浓度为0(无量纲)。
固液分离:对出栏的猪粪混合物用平板式吊袋缷料离心机固液分离,得到固态猪粪混合物(含水量38%)和液态的猪粪初级处理废水。检测结果,初级处理废水化学需氧量(COD)为350mg/L,5日生物需氧量(BOD5)为120mg/L,悬浮物为89mg/L,NH3-N为62mg/L,总磷11mg/L,粪大肠菌群数为2504cfu/L,蛔虫卵0个/L,除总磷含量及粪大肠菌群数高于《畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)》相关限值外,其余指标均低于相关指标限值。
初级废水过滤净化:为了彻底净化初级处理废水,让废水进入设有四个过滤层的四级过滤装置进行四级处理。经过过滤处理,滤出水化学需氧量(COD)为46mg/L,5日生物需氧量(BOD5)为25mg/L,悬浮物为32mg/L,NH3-N为0mg/L,总磷0.8mg/L,粪大肠菌群数为125cfu/L,蛔虫卵0个/L,检测指标浓度均远低于《畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)》相关限值。
畜粪干馏:将固液分离得到的固态猪粪混合物(含水量38%)在150~300℃的低温下预热0.5h,然后再500-600℃条件下干馏2小时得到猪粪生物质炭(猪粪炭),产出率18.5%;在800-900℃条件下干馏2小时得到猪粪活性炭,产率9.9%。产出的燃气经气质联用仪分析,不含二噁英成分,燃气得到净化。燃气用于干馏时的燃料,经检测,且在厌氧干馏过程中排出的烟气主要成分是CO2,颗粒物含量5mg/L,二氧化硫8mg/L,氮氧化物含量25mg/L,烟气黑度(林格曼黑度)0级,二噁英类、汞、镉、铅等皆为0mg/L,基本达到了零排放。
实施例2
模拟养牛场初步处理牛粪:按每头存栏牛日排粪17.5kg及牛栏铺垫料稻草末与猪粪重量比1∶5,猪粪炭与猪粪重量比1∶50计,选一10m2无臭场所模拟牛栏,取52.5kg新鲜牛粪,加入7kg稻草末,0.7kg牛粪炭,拌匀堆放,2天后起出牛粪混合物,然后按50g/m2的标准铺撒牛粪炭粉(过30目筛)。堆放过程中,每天用三点式臭袋法测定模拟牛栏的臭气浓度。经测定,模拟牛栏臭气浓度为0(无量纲)。
牛粪混合物固液分离:对出栏的牛粪混合物用平板式吊袋缷料离心机固液分离,得到固态牛粪混合物(含水量38%)和液态的牛粪初级处理废水。检测结果,初级处理废水化学需氧量(COD)为250mg/L,5日生物需氧量(BOD5)为90mg/L,悬浮物为60mg/L,NH3-N为42mg/L,总磷2mg/L,粪大肠菌群数为1504cfu/L,蛔虫卵0个/L,除粪大肠菌群数高于《畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)》相关限值外,其余指标均低于相关指标限值。
初级废水过滤净化:为了彻底净化初级处理废水,让废水进入设有四层过滤层的过滤容器中进行四级处理。经过过滤处理,滤出水化学需氧量(COD)为26mg/L,5日生物需氧量(BOD5)为20mg/L,悬浮物为12mg/L,NH3-N为0mg/L,总磷0.2mg/L,粪大肠菌群数为136cfu/L,蛔虫卵0个/L,检测指标浓度均远低于《畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)》相关限值。
畜粪干馏:将固液分离得到的固态牛粪混合物(含水量38%)进行厌氧干馏,具体为在150~300℃下预热,再在500-600℃条件下干馏2小时得到牛粪生物质炭(牛粪炭),产出率14.5%;最后在800-900℃条件下干馏2小时得到牛粪活性炭,产出率8.5%。产出的燃气经气质联用仪分析,不含二噁英成分,SO2含量5.6%,燃气得到净化。燃气作为干馏时的燃料使用,在厌氧干馏过程总排出的烟气主要成分是CO2,颗粒物含量3mg/L,二氧化硫2.5mg/L,氮氧化物含量12mg/L,烟气黑度(林格曼黑度)0级,二噁英类、汞、镉、铅等皆为0mg/L,基本达到了零排放。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种养殖场粪便处理的方法,其特征在于,所述粪便处理方法依次包括以下步骤:
1)向养殖场粪便中加入生物质材料混合获得畜粪混合物;
2)对所述畜粪混合物进行固液分离,获得固态粪便和废水;
对所述固态粪便进行干馏,干馏后获得畜粪活性炭、畜粪炭和畜粪混合物裂解形成的燃气;
对所述废水进行过滤。
2.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述生物质材料包括稻草、木屑、枯叶;所述生物质材料与所述养殖场粪便的质量比为1∶3~5。
3.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述生物质材料包括所述畜粪炭,所述畜粪炭与所述养殖场粪便的质量比为1∶80~120。
4.如权利要求1所述方法,其特征在于,采用离心装置对所述畜粪混合物进行固液分离。
5.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述干馏处理过程包括在低温段预热0.5~2h,在中温段处理1.5~3h,在高温段处理0.5~5h;所述低温为150~300℃;所述中温为500~600℃;所述高温为800~1000℃。
6.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述过滤为采用滤芯进行多级过滤。
7.如权利要求6所述方法,其特征在于,所述滤芯为所述畜粪活性炭和/或所述畜粪炭。
8.如权利要求6所述方法,其特征在于,所述多级过滤为至少三级过滤。
9.如权利要求1所述方法,其特征在于,所述燃气用于干馏时的燃料。
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