CN105418171A - 一种富磷生物肥料的制备方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富磷生物肥料的制备方法及其装置，将畜禽粪便经过挤压、混合、干化、炭化、细磨和分选步骤，获得富磷肥料和炭吸附材料，畜禽废弃物进行破碎、水热处理、固液分离后的后续产物也可以结合到前述的步骤中进一步运用，最后产生的净化后的水可用于绿化。本发明可有效利用畜禽粪便与畜禽废弃物，变废为宝，充分体现循环经济与清洁生产理念，降低对环境的负面影响风险，操作简单，工艺过程节能效益显著，运行成本低，对病死禽畜无害化处理的同时，实现了产品高附加值利用，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种资源回收利用的方法和装置，尤其是涉及一种富磷生物肥料的制备方法及其装置。
背景技术
随着中国城市化进程的加速，集约化畜禽养殖技术在国民经济中占据的位置越来越重要，养殖规模不断壮大，随之而来的畜禽粪便处置问题也日益严重。畜禽粪便污染已被视为农业环境污染源之首。2011年我国的畜禽粪便排放总量约为21.2亿吨，预计2020年将达到28.75亿，其中80％以上未经过任何处理就直接施用于农田中。通过畜禽粪便排放的氮、磷大于化肥流失量，数量惊人。畜禽粪便极易腐败发酵，产生硫化氢、氨等有害气体和恶臭物质，污染畜禽场、舍和周围的大气环境。许多养殖区长期处于高浓度的污染环境中，生产管理受到影响，严重阻碍了畜禽养殖业自身的持续发展。另一方面，在畜禽养殖过程中，基于保健作用和增肥效应，在养殖过程中添加抗生素已经成为养殖业中的通常做法。2003年中国用于畜禽养殖的抗生素就已经达到6000吨以上，这些抗生素在进入动物体内后，其中70％-90％的部分会以原药或代谢物的形式，通过粪便或尿液排出体外。这些含有大量抗生素的畜禽粪便，通常直接施用作为有机肥料，以提高土壤肥力。在这个过程中，畜禽粪便中残留抗生素必然转移到环境中，进而引发一系列环境问题，增加了环境中抗生素抗性基因污染威胁，影响土壤的生态环境和植物生长，对水生态环境造成影响等等，对人类健康和环境安全产生威胁。针对抗生素引起的环境问题，近年来引起众多国家与学者的广泛关注。2015年，以中国华南农业大学的刘华为首的研究人员，在英国《柳叶刀·传染病》杂志上发表了他们的研究成果：在从中国人和猪体内采集的细菌(包括具有传染性的细菌样本)中，发现了一种能对终极抗生素产生强耐药性的新基因，该基因具有在细菌种群间传播和变化的“令人担忧的潜力”。
与此同时，每年因各种原因引起死亡的畜禽动物数量也在逐年增加，如何做好病死动物无害化处理工作成为整个畜牧养殖行业面临的迫切难题。据中国畜牧业协会相关资料显示，目前我国的生猪存栏量约为4.7亿头左右，家禽类(含鸡、鸭、鹅等)存栏量约70亿羽，牛羊存栏量为3亿头，家兔存栏量2.3亿只，城市宠物8000万只，特种动物(貂狐)3.8亿只等。一般来说，猪的死亡率为5％-10％，禽类的死亡率为5％-8％，牛羊死亡率为3％，宠物死亡率为2％，特种动物死亡率为3％。如果这些动物尸体等畜禽废弃物得不到科学、及时、妥善的处理，将会引起扩散、传播疫病，如果病死畜禽患有人畜共患病后果更是不堪设想；未经处理的动物尸体腐烂变质，产生恶臭，污染空气，污染其接触的水源等，对人类健康和环境将是巨大的潜在威胁。
针对畜禽粪便、畜禽废弃物的资源化利用与无害化处理，已经有一些研究者开展了相关工作。如发明专利申请CN1837155A提出采用生物菌好氧堆肥无害化资源化生态化综合利用畜禽废弃物，主要通过固液分离技术将含湿量较高的畜禽粪便进行固液分离，从而降低其含湿量，降低后续堆肥工艺的难度，固液分离后的废液经过生化处理后达到相关标准后用作浇灌农作物；经过脱湿的粪便加入专门培养的专性生物菌进行好氧堆肥，由于加入了专性生物菌，加速了好氧堆肥的周期，降低了生产成本。发明专利申请CN102925494A公开了一种利用畜禽废弃物与农作物秸秆生产沼气及有机肥的方法，将干物质浓度大于15％的固态畜禽粪便与经过预处理的农作物秸秆按照一定比例与经过驯化的活性污泥一起进入厌氧干发酵装置，发酵过程中产生的少量沼液回收重新作为接种物，发酵残余物经二次堆肥生产有机肥。发明专利申请CN104211458A将从养殖场收集到的畜禽粪便或病死畜禽尸体与收集到的作物秸秆按照设计配比配料，并充分混合后投放入反应釜中，经反应釜发酵阶段、灭菌阶段、扩繁菌种阶段、有机肥原料发酵阶段、二次发酵阶段，最终得到有机肥。发明专利申请CN104498407A、发明专利申请CN104498408A、发明专利申请CN104560816A、发明专利申请CN104560817A均涉及采用地衣芽抱杆菌对下水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾、动物尸体及畜禽粪便等废弃物进行好氧堆肥发酵，发酵过程温度可达80-90℃，最高可达100℃以上，并长时间维持高温，实现有效分解废弃物中的有机物的目标。上述公开专利主要采用堆肥与发酵等微生物处理方式实现畜禽废弃物无害化处理，处理过程周期较长，且堆肥与发酵温度有限，无法彻底消除畜禽废弃物中的抗生素、病原菌等，易产生次生污染，而且，并不涉及从畜禽废弃物中提取磷肥。
未来世界面临的危机不是水的危机，也不是石油的危机，而是磷的危机。按照目前的使用速度，磷在全世界的储备量仅够使用50-100年，而没有磷我们就无法生产粮食，磷的危机已经对粮食的生产构成了严重的威胁。我国的富磷矿储量仅占总储量的8.4％，仅能维持我国10-15年时间的使用需求。由于畜禽粪便与畜禽尸体中含有丰富的磷元素，相当于“城市磷矿”，因此，在实现畜禽粪便与畜禽尸体无害化处理的同时获取磷肥具有重要意义。
发明内容
本发明克服了现有病死禽畜处理技术与畜禽粪便资源利用不充分、容易产生二次污染、处理过程能源消耗大、占地面积广等不足，提供了一种利用畜禽废弃物与畜禽粪便混合制备富磷生物肥料的方法与系统，在获取磷肥的过程中，实现了畜禽粪便与畜禽废弃物的协同资源化利用，低碳、高效、清洁地利用各项副产物，达到物尽其用、节约能源、低碳环保、减少成本的目标。
具体方案如下：
一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：将畜禽粪便经过挤压、混合、干化、炭化、细磨和分选步骤，获得富磷肥料，所述的挤压是将畜禽粪便分为挤压固相与挤压液相，挤压固相与外来固相混合后，经过干化与炭化得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料；
任选的，所述的挤压固相含水率<30％。
其进一步的技术方案是，所述的外来固相包括畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的固相；
任选的，水热处理的温度为100-160℃，压力为2-10bar，时间为30-60min；
任选的，水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤法或带式过滤法。
其进一步的技术方案是，畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的液相，与挤压液相混合后，进行发酵，发酵过程调节碳氮比为20：1-30:1，pH值调节为6-8。
其进一步的技术方案是，发酵过程中产生的发酵气作为炭化过程的燃料；
任选的，发酵过程中产生的沼渣作为外来固相，与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料；
任选的，发酵过程中产生的沼液，经过炭吸附材料净化吸附处理后，作为外来固相，与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。
其进一步的技术方案是，所述的挤压固相与外来固相混合的比例为：质量比2/3-4，混合时间为5-30min。
其进一步的技术方案是，所述的干化温度为80℃-150℃。
其进一步的技术方案是，所述的炭化温度为500℃-1100℃，物料停留时间为3-30min。
一种富磷生物肥料的制备装置，其特征在于：包括挤压脱水装置(1)、输送装置1#(2)、固相混合装置(3)、低温干化装置(4)、高温炭化装置(5)、冷却装置(6)、输送装置2#(7)、细磨装置(8)、输送装置3#(9)、分选装置(10)、破碎装置(11)、输送装置4#(12)、水热装置(13)、固液分离装置(14)、液相混合装置(15)、发酵装置(16)、净化吸附装置(17)、输送装置5#(18)、输送装置6#(19)、压滤装置(20)、输送装置7#(21)、输送装置8#(22)、燃烧装置(23)、换热装置(24)，其中，挤压脱水装置(1)出口与输送装置1#(2)入口相连；输送装置1#(2)出口与固相混合装置(3)入口相连；固相混合装置(3)出口低温干化装置(4)入口相连、低温干化装置(4)出口高温炭化装置(5)入口相连；高温炭化装置(5)出口与冷却装置(6)入口相连；冷却装置(6)出口与输送装置2#(7)入口相连；输送装置2#(7)出口与细磨装置(8)入口相连；细磨装置(8)出口与输送装置3#(9)入口相连；输送装置3#(9)出口与分选装置(10)入口相连；分选装置(10)出口即得到富磷生物肥料；
破碎装置(11)出口与输送装置4#(12)入口相连；输送装置4#(12)出口与水热装置(13)入口相连；水热装置(13)出口与固液分离装置(14)入口相连；固液分离装置(14)液体出口与液相混合装置(15)入口相连；液相混合装置(15)出口与发酵装置(16)入口相连；发酵装置(16)沼液出口与净化吸附装置(17)入口相连；
固液分离装置(14)固体出口与输送装置5#(18)入口相连；输送装置5#(18)出口与固相混合装置(3)入口相连；
发酵装置(16)沼渣出口与压滤装置(20)入口相连；压滤装置(20)出口与输送装置6#(19)入口相连；输送装置6#(19)出口与固相混合装置(3)入口相连；
细磨装置(8)出口与输送装置8#(22)入口相连；输送装置8#(22)出口与净化吸附装置(17)入口相连。净化吸附装置(17)装置通过输送装置7#(21)与固相混合装置(3)入口相连；
发酵装置(16)产气出口与燃烧装置(23)的燃料气入口相连，作为炭化装置的热源；
燃烧装置(23)的燃烧烟气出口与换热装置(24)入口相连；换热装置(24)废烟气出口与低温干化装置(4)出口相连，作为低温干化装置(4)热源；换热装置(24)蒸汽出口与水热装置(13)相连，作为水热装置(13)热源。
其进一步的技术方案是，所述的挤压脱水装置(1)为螺旋挤压脱水机；
所述的输送装置1#(2)为螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的固相混合装置(3)为单轴混合机、双轴混合机或螺带混合机；
所述的低温干化装置(4)为回转筒间接干燥装置或螺旋干燥机；
所述的高温炭化装置(5)为普通间接加热回转筒炭化装置；
所述的冷却装置(6)为回转筒间接冷却装置；
所述的输送装置2#(7)为斗式提升机、螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的细磨装置(8)为雷蒙磨、卧辊磨、球磨与气流磨；
所述的输送装置3#(9)为气力输送机、斗式提升机、螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的分选装置(10)为普通风选机；
所述的破碎装置(11)为普通剪切式破碎机或撕碎机；
所述的输送装置4#(12)为单轴螺旋输送机、双轴螺旋输送机与无轴螺旋输送机；
所述的水热装置(13)为普通间接加热式水热反应釜；
所述的固液分离装置(14)为带式压滤机、板框压滤机或滚筒筛分机；
所述的液相混合装置(15)为普通带电动搅拌的混合罐；
所述的发酵装置(16)为普通厌氧发酵反应器；
所述的净化吸附装置(17)为普通炭吸附装置；
所述的输送装置5#(18)、输送装置6#(19)与输送装置7#(21)为螺旋输送机与皮带输送机；
所述的压滤装置(20)为带式压滤机与板框压滤机；
所述的输送装置8#(22)为气力输送机、斗式提升机、螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的燃烧装置(23)为普通煤气燃烧装置；
所述的换热装置(24)为列管式换热器与盘管换热器。
其进一步的技术方案是，将畜禽粪便在挤压脱水装置(1)中进行挤压处理，所获得的挤压液相送入液相混合装置(15)，所获得的挤压固相通过输送装置(2)送入到固相混合装置(3)，挤压固相与外来固相在固相混合装置(3)中充分混合后，送到低温干化装置(4)中进行干化，之后到高温炭化装置(5)中进行炭化，然后送入冷去装置(6)中冷却，冷去后通过输送装置(7)送入细磨装置(8)进行细磨，再通过输送装置(9)送入分选装置(10)进行分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料，通过输送装置(22)送入净化吸附装置(17)；
所述的外来固相来自于畜禽废弃物，将畜禽废弃物在破碎装置(11)中破碎后，通过输送装置(12)送入水热装置(13)进行水热反应，产物经过固液分离装置(14)处理后，其中的固相通过输送装置(18)送入固相混合装置(3)，与挤压固相混合，其中的液相送入液相混合装置(15)，与挤压液相混合，混合后的液相送入发酵装置(16)进行发酵，发酵后产生的沼气送入燃烧装置(23)，燃烧后产生的热量作为高温炭化装置(5)的热源，产生的燃烧烟气经过换热装置(24)回收后，产生的废烟气作为低温干化装置(4)的热源，产生的蒸汽送入水热装置(13)，作为水热装置(13)的热源；
任选的，所述的外来固相还来自于发酵装置(16)产生的沼渣，将沼渣通过压滤装置(20)处理后，所获得的沼渣固体通过输送装置(19)送入固相混合装置(3)；
任选的，所述的外来固相还来自于发酵装置(16)产生的沼液，将沼液送入净化吸附装置(17)处理，获得的沼液固相通过输送装置(21)送入固相混合装置(3)，剩余的液体净化后用于绿化。
本发明利用畜禽粪便与病死畜禽为主要原料，生产的富磷生物肥料碳含量高(C％>30％)与磷含量高(>30％)，作为生物肥料，绿色环保、性能优良。
本发明将热解炭化产生的热解气与发酵产生的以甲烷为主的发酵气作为热解炭化过程的燃料，实现能源自给；将热烟气余热回收用于水热处理过程和固相干化过程中，工艺过程节能效益显著；通过细磨风选得到粒度<100u的富磷生物肥料，而所得到粒度>100u的作为生物炭吸附材料(约占热解炭总产率的25％)对发酵后的沼液经吸附净化后，通过与沼渣以及其它固相混合后进行干化与炭化处理，使畜禽发酵产物终端处理更加清洁，实现畜禽粪便与病死畜禽中所含的有害物质(如含有的细菌、微生物和抗生素污染物)完全消解。
本发明的设备充分体现循环经济与清洁生产理念，操作简单，运行成本低，对病死禽畜无害化处理的同时，实现了产品高附加值利用，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益。
干化过程中，温度为80℃-150℃，因为温度高于150℃，易在干燥过程产生有机物质分解，温度低于80℃，则影响干燥效率。物料停留时间为10-30min，停留时间大于30min，浪费能源且影响产能。
炭化步骤中，温度为500℃－1100℃。这是因为此温度区间可以达到固相的完全分解，完全消减细菌、微生物和抗生素污染物。温度低于500℃，不但无法顺利实现固相的完全热解，而且无法消除其中含有的细菌、微生物和抗生素污染物；高于1100℃，对改善热解炭质量几乎没有影响，能源浪费。
有益效果：(1)利用畜禽粪便与畜禽废弃物为主要原料，生产的富磷生物肥料，碳与磷含量高，作为生物肥料，绿色环保、性能优良。
(2)通过高温热解炭化过程彻底消除畜禽废弃物中的抗生素与病原菌，实现重金属稳定化，与发酵堆肥处理工艺相比，大大降低对环境的负面影响风险。
(3)将热解炭化产生的热解气与发酵产生的以甲烷为主的发酵气作为热解炭化过程的燃料，不需要外供能源；将热烟气余热回收用于水热处理过程和固相干化过程中，工艺过程节能效益显著。
(4)所得到的生物炭吸附材料对发酵后的沼液经吸附净化后，通过与沼渣以及其它固相混合进行干化与炭化处理，使畜禽发酵产物的处理更加清洁环保。
(5)工艺设备流程良好发挥发酵与炭化的组合优势，充分体现循环经济与清洁生产理念，操作简单，运行成本低，对病死禽畜无害化处理的同时，实现了产品高附加值利用，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种富磷生物肥料的制备方法的工艺流程图；
图2是本发明实施例提供的一种富磷生物肥料的制备装置的设备联接图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本实施方式可具有不同的形式并且不应被理解为限于在此阐述的说明。文中相同的附图标记始终代表相同的元件，相似的附图标记代表相似的元件。
图1是本发明实施例提供的一种富磷生物肥料的制备方法的工艺流程图：将畜禽粪便经过挤压、混合、干化、炭化、细磨和分选步骤，获得富磷肥料。具体的，挤压是将畜禽粪便分为挤压固相与挤压液相，挤压固相与外来固相混合后，经过干化与炭化得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。具体的，上述的外来固相包括畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的固相，还包括畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的液相，与挤压液相混合后，进行发酵产生的沼渣，以及发酵产生的沼液经过炭吸附材料处理后所得的沼液固相。发酵产生的沼气作为炭化过程的燃料。
图2是本发明实施例提供的一种富磷生物肥料的制备装置的设备联接图。其中，1是挤压脱水装置；2是输送装置1#；3是固相混合装置；4是低温干化装置；5是高温炭化装置；6是冷却装置；7是输送装置2#；8是细磨装置；9是输送装置3#；10是分选装置；11是破碎装置；12是输送装置4#；13是水热装置；14是固液分离装置；15是液相混合装置；16是发酵装置；17是净化吸附装置；18是输送装置5#；19是输送装置6#；20是压滤装置；21是输送装置7#；22是输送装置8#；23是燃烧装置；24是换热装置。
实施例1
将畜禽粪便经过挤压，获得含水率小于30％的挤压固相，将其与外来固相按照质量比2/3混合30min，混合后进行干化处理，干化温度为80℃，产物进行炭化，炭化温度为500℃，物料停留时间为30min，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，其碳含量高(>30％)，磷含量高(>30％)，可作为生物肥料，绿色环保、性能优良；后者作为炭吸附材料，其比表面积>300m2/g，吸附性能较好。
具体的，外来固相包括畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的固相，具体的，水热处理的温度为160℃，压力为10bar，时间为30min；水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤法或带式过滤机。
上述畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的液相，与挤压液相混合后，进行发酵，发酵过程调节碳氮比为20：1，pH值调节为6；发酵过程中产生的发酵气作为炭化过程的燃料。
外来固相还包括发酵过程中产生的沼渣，其与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。
发酵过程中产生的沼液，经过炭吸附材料净化吸附处理后，作为外来固相，与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。
实施例2
将畜禽粪便经过挤压，获得含水率小于30％的挤压固相，将其与外来固相按照质量比4:1混合5min，混合后进行干化处理，干化温度为150℃，产物进行炭化，炭化温度为1100℃，物料停留时间为3min，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。
外来固相包括畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的固相，具体的，水热处理的温度为100℃，压力为2bar，时间为60min；水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤法或带式过滤机。
上述畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的液相，与挤压液相混合后，进行发酵，发酵过程调节碳氮比为30:1，pH值调节为8；发酵过程中产生的发酵气作为炭化过程的燃料。
外来固相还包括发酵过程中产生的沼渣，其与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。
发酵过程中产生的沼液，经过炭吸附材料净化吸附处理后，作为外来固相，液相经炭吸附净化后，无色无味，COD与BOD去除率>85％，出水指标可以达到绿化用水质标准。
实施例3
将畜禽粪便在挤压脱水装置(1)中进行挤压处理，所获得的挤压液相送入液相混合装置(15)，所获得的挤压固相通过输送装置(2)送入到固相混合装置(3)，挤压固相与外来固相在固相混合装置(3)中充分混合后，送到低温干化装置(4)中进行干化，之后到高温炭化装置(5)中进行炭化，然后送入冷去装置(6)中冷却，冷去后通过输送装置(7)送入细磨装置(8)进行细磨，再通过输送装置(9)送入分选装置(10)进行分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料，通过输送装置(22)送入净化吸附装置(17)；
所述的外来固相来自于畜禽废弃物，将畜禽废弃物在破碎装置(11)中破碎后，通过输送装置(12)送入水热装置(13)进行水热反应，产物经过固液分离装置(14)处理后，其中的固相通过输送装置(18)送入固相混合装置(3)，与挤压固相混合，其中的液相送入液相混合装置(15)，与挤压液相混合，混合后的液相送入发酵装置(16)进行发酵，发酵后产生的沼气送入燃烧装置(23)，燃烧后产生的热量作为高温炭化装置(5)的热源，产生的燃烧烟气经过换热装置(24)回收后，产生的废烟气作为低温干化装置(4)的热源，产生的蒸汽送入水热装置(13)，作为水热装置(13)的热源；
任选的，所述的外来固相还来自于发酵装置(16)产生的沼渣，将沼渣通过压滤装置(20)处理后，所获得的沼渣固体通过输送装置(19)送入固相混合装置(3)；
任选的，所述的外来固相还来自于发酵装置(16)产生的沼液，将沼液送入净化吸附装置(17)处理，获得的沼液固相通过输送装置(21)送入固相混合装置(3)，剩余的液体净化后用于绿化。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：将畜禽粪便经过挤压、混合、干化、炭化、细磨和分选步骤，获得富磷肥料，所述的挤压是将畜禽粪便分为挤压固相与挤压液相，挤压固相与外来固相混合后，经过干化与炭化得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料；
任选的，所述的挤压固相含水率<30％。
2.根据权利要求1所述的一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：所述的外来固相包括畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的固相；
任选的，水热处理的温度为100-160℃，压力为2-10bar，时间为30-60min；
任选的，水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤法或带式过滤法。
3.根据权利要求2所述的一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的液相，与挤压液相混合后，进行发酵，发酵过程调节碳氮比为20：1-30:1，pH值调节为6-8。
4.根据权利要求3所述的一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：发酵过程中产生的发酵气作为炭化过程的燃料；
任选的，发酵过程中产生的沼渣作为外来固相，与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料；
任选的，发酵过程中产生的沼液，经过炭吸附材料净化吸附处理后，作为外来固相，与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。
5.根据权利要求1所述的一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：所述的挤压固相与外来固相混合的比例为：质量比2/3-4，混合时间为5-30min。
6.根据权利要求1所述的一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：所述的干化温度为80℃-150℃。
7.根据权利要求1所述的一种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于：所述的炭化温度为500℃-1100℃，物料停留时间为3-30min。
8.一种富磷生物肥料的制备装置，其特征在于：包括挤压脱水装置(1)、输送装置1#(2)、固相混合装置(3)、低温干化装置(4)、高温炭化装置(5)、冷却装置(6)、输送装置2#(7)、细磨装置(8)、输送装置3#(9)、分选装置(10)、破碎装置(11)、输送装置4#(12)、水热装置(13)、固液分离装置(14)、液相混合装置(15)、发酵装置(16)、净化吸附装置(17)、输送装置5#(18)、输送装置6#(19)、压滤装置(20)、输送装置7#(21)、输送装置8#(22)、燃烧装置(23)、换热装置(24)，其中，挤压脱水装置(1)出口与输送装置1#(2)入口相连；输送装置1#(2)出口与固相混合装置(3)入口相连；固相混合装置(3)出口低温干化装置(4)入口相连、低温干化装置(4)出口高温炭化装置(5)入口相连；高温炭化装置(5)出口与冷却装置(6)入口相连；冷却装置(6)出口与输送装置2#(7)入口相连；输送装置2#(7)出口与细磨装置(8)入口相连；细磨装置(8)出口与输送装置3#(9)入口相连；输送装置3#(9)出口与分选装置(10)入口相连；分选装置(10)出口即得到富磷生物肥料；
破碎装置(11)出口与输送装置4#(12)入口相连；输送装置4#(12)出口与水热装置(13)入口相连；水热装置(13)出口与固液分离装置(14)入口相连；固液分离装置(14)液体出口与液相混合装置(15)入口相连；液相混合装置(15)出口与发酵装置(16)入口相连；发酵装置(16)沼液出口与净化吸附装置(17)入口相连；
固液分离装置(14)固体出口与输送装置5#(18)入口相连；输送装置5#(18)出口与固相混合装置(3)入口相连；
发酵装置(16)沼渣出口与压滤装置(20)入口相连；压滤装置(20)出口与输送装置6#(19)入口相连；输送装置6#(19)出口与固相混合装置(3)入口相连；
细磨装置(8)出口与输送装置8#(22)入口相连；输送装置8#(22)出口与净化吸附装置(17)入口相连。净化吸附装置(17)装置通过输送装置7#(21)与固相混合装置(3)入口相连；
发酵装置(16)产气出口与燃烧装置(23)的燃料气入口相连，作为炭化装置的热源；
燃烧装置(23)的燃烧烟气出口与换热装置(24)入口相连；换热装置(24)废烟气出口与低温干化装置(4)出口相连，作为低温干化装置(4)热源；换热装置(24)蒸汽出口与水热装置(13)相连，作为水热装置(13)热源。
9.根据权利要求8所述的一种富磷生物肥料的制备装置，其特征在于：所述的挤压脱水装置(1)为螺旋挤压脱水机；
所述的输送装置1#(2)为螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的固相混合装置(3)为单轴混合机、双轴混合机或螺带混合机；
所述的低温干化装置(4)为回转筒间接干燥装置或螺旋干燥机；
所述的高温炭化装置(5)为普通间接加热回转筒炭化装置；
所述的冷却装置(6)为回转筒间接冷却装置；
所述的输送装置2#(7)为斗式提升机、螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的细磨装置(8)为雷蒙磨、卧辊磨、球磨与气流磨；
所述的输送装置3#(9)为气力输送机、斗式提升机、螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的分选装置(10)为普通风选机；
所述的破碎装置(11)为普通剪切式破碎机或撕碎机；
所述的输送装置4#(12)为单轴螺旋输送机、双轴螺旋输送机与无轴螺旋输送机；
所述的水热装置(13)为普通间接加热式水热反应釜；
所述的固液分离装置(14)为带式压滤机、板框压滤机或滚筒筛分机；
所述的液相混合装置(15)为普通带电动搅拌的混合罐；
所述的发酵装置(16)为普通厌氧发酵反应器；
所述的净化吸附装置(17)为普通炭吸附装置；
所述的输送装置5#(18)、输送装置6#(19)与输送装置7#(21)为螺旋输送机与皮带输送机；
所述的压滤装置(20)为带式压滤机与板框压滤机；
所述的输送装置8#(22)为气力输送机、斗式提升机、螺旋输送机、皮带输送机与刮板输送机；
所述的燃烧装置(23)为普通煤气燃烧装置；
所述的换热装置(24)为列管式换热器与盘管换热器。
10.一种利用权利要求8或9所述的设备制备富磷生物肥料的方法，其特征在于：将畜禽粪便在挤压脱水装置(1)中进行挤压处理，所获得的挤压液相送入液相混合装置(15)，所获得的挤压固相通过输送装置(2)送入到固相混合装置(3)，挤压固相与外来固相在固相混合装置(3)中充分混合后，送到低温干化装置(4)中进行干化，之后到高温炭化装置(5)中进行炭化，然后送入冷去装置(6)中冷却，冷去后通过输送装置(7)送入细磨装置(8)进行细磨，再通过输送装置(9)送入分选装置(10)进行分选，分别得到粒度<100μm的物料和粒度≥100μm的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料，通过输送装置(22)送入净化吸附装置(17)；
所述的外来固相来自于畜禽废弃物，将畜禽废弃物在破碎装置(11)中破碎后，通过输送装置(12)送入水热装置(13)进行水热反应，产物经过固液分离装置(14)处理后，其中的固相通过输送装置(18)送入固相混合装置(3)，与挤压固相混合，其中的液相送入液相混合装置(15)，与挤压液相混合，混合后的液相送入发酵装置(16)进行发酵，发酵后产生的沼气送入燃烧装置(23)，燃烧后产生的热量作为高温炭化装置(5)的热源，产生的燃烧烟气经过换热装置(24)回收后，产生的废烟气作为低温干化装置(4)的热源，产生的蒸汽送入水热装置(13)，作为水热装置(13)的热源；
任选的，所述的外来固相还来自于发酵装置(16)产生的沼渣，将沼渣通过压滤装置(20)处理后，所获得的沼渣固体通过输送装置(19)送入固相混合装置(3)；
任选的，所述的外来固相还来自于发酵装置(16)产生的沼液，将沼液送入净化吸附装置(17)处理，获得的沼液固相通过输送装置(21)送入固相混合装置(3)，剩余的液体净化后用于绿化。
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