CN107673783A - 一种液肥制备设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液肥制备技术领域，公开了一种液肥制备设备，包括畜禽粪便处理装置和液肥发酵装置，所述畜禽粪便处理装置包括轴向水平的滚筒，该滚筒的壁包括外层和内层，其中在该外层上设有一个或多个凹槽，该凹槽沿滚筒轴向设置，且所述凹槽的一端或者两端连通排液口，且至少在该凹槽的内口处设有过滤层作为内层；所述液肥发酵装置包括罐体和曝气机，所述罐体与所述畜禽粪便处理装置的排液口液体连通，所述曝气机设在罐体内。本发明还公开了一种采用上述液肥制备设备来制备液肥的方法。本发明不仅可以实现对环境的保护，还能对自然资源起到最大程度的利用。

Description

一种液肥制备设备及方法

技术领域

本发明涉及液肥制备技术领域。更具体地，本发明涉及一种液肥制备装置及方法。

背景技术

在中国，畜禽养殖业的快速发展对农村经济发展和农民增收发挥了重要作用。在畜禽养殖过程中会产生大量的粪便，尤其是在规模化或者大型化养殖中更是如此。需要对这些粪便进行无害化处理或者资源化利用，否则会对环境造成污染。然而，目前我国畜禽养殖企业进行无害化处理或资源化利用畜禽粪便的企业不足5％，治理畜禽粪污的污染已经到了迫在眉睫的程度。

对于畜禽粪便的处理，国际上通行的主要办法是微生物发酵方式，该方式也是我国目前对畜禽粪便脱水和无害化处理的强行要求。采用微生物发酵法对畜禽粪便进行处理时，对畜禽粪便中的含水量有着相对较高的要求，含水量过高则不利用进行所述微生物发酵。因此，通常会在进行发酵之前将含水量高的畜禽粪便进行脱水处理，以使其含水量达到适合发酵的50-55％。经过脱水处理得到的畜禽粪便可以直接用于微生物发酵。

而对于脱水得到的液体，当前更多的是直接排放到环境之中，对环境(土地、空气、水、疾病传播等)造成了严重污染。事实上，当前养殖污水已经成为制约养殖业发展的重要因素。因此，如果能将该液体进一步加工获得液体肥料，则对畜禽粪便的处理将更充分和完善。

液体肥料，简称液肥，是一种形态上表现为液体的水溶性肥料，含有一种或一种以上的营养元素的液体产品。这些营养元素作为溶质溶解在水中成为溶液(为清液肥料)，或借助悬浮剂作用悬浮于水中成为悬浮液(为悬浮肥料)。液体肥料由于其速溶、均匀的优点，是灌溉设备施肥的首选肥料，具有即用性，无需搅拌溶解，非常适合自动化施肥；在国外液体肥料的使用是很普及的。液体肥料直接喷洒于植物叶面或根部，能够在极短时间里被植物吸收，避免营养流失。

综上，本领域亟需开发一种液肥制备设备和方法，该液肥制备设备和方法可以在线地将对畜禽粪便进行脱水处理得到的液体直接地进行发酵处理，从而获得液肥。这从而不仅可以实现对环境的保护，还能对自然资源起到最大程度的利用。

发明内容

如上所述，为了防止对畜禽粪便进行脱水处理得到液体的直接排放对环境的不利影响，并且也是为了更充分地利用自然资源，本发明人在进行了反复的研究之后，开发出了一种液肥制备设备，并提出了一种采用该液肥制备设备的液肥制备方法。如上所述，该液肥制备设备和方法可以在线地对畜禽粪便进行脱水处理得到的液体直接地进行发酵处理，从而获得液肥。该液肥的制备成本低，省时省力，并且由此得到的液肥有相当的肥力。

因此，在第一方面，本发明提供了一种液肥制备设备，所述液肥制备设备包括畜禽粪便处理装置和液肥发酵装置，所述畜禽粪便处理装置包括轴向水平的滚筒，该滚筒的壁包括外层和内层，其中在该外层上设有一个或多个凹槽，该凹槽沿滚筒轴向设置，且所述凹槽至少一端连通排液口，且至少在该凹槽的内口处设有过滤层作为内层；所述液肥发酵装置包括罐体和曝气机，所述罐体与所述畜禽粪便处理装置的排液口液体连通，所述曝气机设在罐体内。

在本发明中，所述凹槽的长度基本贯穿整个所述滚筒的长度方向。对所述凹槽的截面形状没有特别限制，只要在滚筒的壁上形成凹槽、以为分离出来的液体提供供流动的通道即可。例如，所述凹槽的截面可以是正方形、矩形、梯形等，但不限于此。

此外，对所述凹槽的数目也没有特别限制，可以是一个或者多个，例如，两个到二十个，如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十三个、十四个、十五个、十六个、十七个、十八个、十九个、二十个。在凹槽数目为多个的情况下，各凹槽之间可以均匀地设置在滚筒壁上，也可以不均匀地设置在滚筒壁上。在一个优选的实施方案中，在滚筒的外层上均匀地设置12个凹槽。

如前所述，在本发明中，至少在该凹槽的内口处设置有过滤层作为内层。设置过滤层的目的是防止固体物质随液流进入到凹槽中，或者说进行更有效的固液分离。但是，正如本领域技术人员可以理解的那样，也可以在整个滚筒外层内设置过滤层作为内层。在过滤层被固体物质堵塞时，可以很方便地进行拆卸和更换。所述过滤层可以为任何合适的形式，例如筛网形式，其孔径可以为5-8mm。在一个优选的实施方案中，所述孔径为5mm。

如前所述，在所述凹槽的至少一端设置有排液口，用于排出分离出的液体。但是可以理解，也可以在所述凹槽的两端均设置排液口。

在操纵所述畜禽粪便处理装置使其滚筒旋转时，藉由旋转产生的离心力，畜禽粪便中的液体便可以穿过过滤层进入到凹槽中，并藉由排液口排出所述畜禽粪便处理装置。

需要注意的是，滚筒的旋转速度不能过快，过快会消耗掉大量能量，从成本考虑不适宜；也不能过慢，过慢可能会使粪便出现板结现象，不利于固液分离。在一个实施方案中，使滚筒以1-10min/转的速度旋转。在一个优选的实施方案中，使滚筒以4min/转的速度旋转。

在一个实施方案中，所述畜禽粪便处理装置还包括热水循环系统，所述热水循环系统包括加热机构以及设置在所述滚筒内的热水循环管。可以将该热水循环管设在滚筒内的任何位置，但优选设置在滚筒的中心位置。另外，对于该热水循环管的具体构造没有特别的限制，只要能实现对滚筒内的畜禽粪便进行加热即可。该热水循环管可以仅往返一次，大致呈U形结构；也可以往返两次，大致呈W形结构。可以将该热水循环管内的水加热至90℃以上，例如95℃，以对滚筒内的畜禽粪便进行加热，使其温度达到50℃以上，优选地加热至60-75℃，例如70℃。通过进一步辅以加热，有助于畜禽粪便中的固液分离。另外，加热还可以除去粪便中的有害菌群，实现无害化处理。

在一个实施方案中，所述畜禽粪便处理装置进一步包括设置在所述外层和内层之间的中间层。所述中间层是任选的，可以设置也可以不设置。在设置有该中间层的情况下，其与所述外层一起形成凹槽。所述中间层主要起两个作用：一是对抗来自粪便的腐蚀作用，二是起到保温作用。在期望利用所述中间层之保温作用的情况下，可以将所述中间层适当加厚。所述中间层可以采用诸如聚氨酯、聚四氟乙烯等材料进行制备，但优选采用聚氨酯。

在一个实施方案中，本发明的液肥制备设备还包括沉淀池，该沉淀池与所述罐体和所述畜禽粪便处理装置的排液口两者均液体连通。设置该沉淀池的目的是对所分离得到的液体进行进一步的固液分离，以减少液体在被输送到液肥发酵装置中进行液肥发酵时，其中所含的固体对罐体造成堵塞。

在一个实施方案中，在本发明的液肥制备设备中，所述液肥发酵装置的罐体内还设置有搅拌机构，用于在对液体进行发酵的同时进行搅拌，提高发酵效率。

在第二方面，本发明提供了一种液肥制备方法，所述方法采用本发明第一方面的液肥制备设备进行，包括以下步骤：

a)将含水量在65％以上的畜禽粪便输送到滚筒内；

b)旋转所述滚筒使其中的畜禽粪便发生翻转，以使液体从畜禽粪便中分离出来，并先通过过滤层进入凹槽中，再通过排液口排出所述滚筒；

c)将从排液口排出的液体引入罐体内，并利用曝气机进行曝气发酵。

在对畜禽粪便进行脱水处理时，需要考虑为滚筒选择一个合适的旋转速度，若其转速过低，则可能会造成畜禽粪便之间发生板结，不利于脱水处理；若其转速太高，则从能耗方面考虑存在不利。在本发明中，选择1-10min/转的速度旋转所述滚筒，优选选择4min/转的速度旋转滚筒。畜禽粪便通过滚筒的旋转而被不断地翻转，由此其内外层不断地变换，而不会出现传统挤压过滤过程中经常出现的局部板结或者整体板结现象。同时，藉由滚筒旋转产生的离心力，从畜禽粪便中分离出来的水分通过过滤层进入到凹槽中，最终通过排液口被排出滚筒。

在一个实施方案中，本发明方法采用本发明第一方面的包含热水循环系统的畜禽粪便处理装置进行，并且进一步包括：在步骤b)中，藉由该热水循环系统对翻转的畜禽粪便同时进行加热。具体地，由热水循环系统的加热机构提供90℃以上的热水，并通过设置在滚筒内的热水循环管将热水输送至滚筒，由此可以实现对翻转的畜禽粪便进行加热。优选地，将翻转的畜禽粪便加热至50℃以上，优选地加热至60-75℃，例如70℃。如上所述，对畜禽粪便进行加热主要有两方面的作用，一个作用是有助于畜禽粪便的固液分离，另一个作用是使有害菌群得到杀灭，物料臭味降低90％以上，实现无害化处理。

在一个实施方案中，本发明方法采用本发明第一方面的包含沉淀池的液肥制备设备进行，进一步包括步骤b1):将从排液口排出的液体在沉淀池中沉淀。如上文所述，该沉淀池与排液口和罐体两者液体连通。因此，从畜禽粪便处理装置分离得到的液体经所述排液口可以进入到该沉淀池，在此进行沉淀，以进一步进行固液分离。在沉淀合适时长之后，再通过与罐体连接的管道将沉淀池中的液体输送至罐体中进行发酵处理。通过预先在沉淀池中进行沉淀处理，在液体进一步被输送至罐体内进行发酵时，将减少液体中所含的固体对罐体造成的堵塞。

在一个实施方案中，在进行步骤c)时，在罐体内加入液肥发酵菌。所述液肥发酵菌可以是例如由细菌、丝状菌、酵母菌、放线菌等多种天然有益微生物群组成的复合菌群。正如本领域技术人员可以理解的那样，即便在不添加液肥发酵菌的情况下，也可以利用自然界中存在的液肥发酵菌来对液体进行液肥发酵。但是该过程持续时间非常长，通常是在添加液肥发酵菌的情况下的时长的两倍。因此，建议在发酵时加入液肥发酵菌以加快液肥生产速度。在一个实施方案中，在罐体内加入以重量计0.8-1.5％的液肥发酵菌。在25-30℃温度条件下，一个300吨体积的液肥发酵装置需要大概1个月的时间实现完全发酵，达到1-2％的肥力。

一种液肥制备设备，其特征在于：包括畜禽粪便处理装置和液肥发酵装置，所述畜禽粪便处理装置包括轴向水平的滚筒，该滚筒的壁包括外层和内层，其中在该外层上设有一个或多个凹槽，该凹槽沿滚筒轴向设置，且该凹槽的至少一端连通排液口，且至少在该凹槽的内口处设有过滤层作为内层；所述液肥发酵装置包括罐体和曝气机，所述罐体与所述畜禽粪便处理装置的排液口液体连通，所述曝气机设在罐体内。

如1所述的液肥制备设备，其特征在于，所述过滤层为孔径为5-8mm的筛网。

如1或2所述的液肥制备设备，其特征在于：在该外层上均匀地设有12个所述凹槽。

如1-3任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，在所述凹槽的两端均设置排液口。

如1-4任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述畜禽粪便处理装置还包括热水循环系统，并且所述热水循环系统包括加热机构和设置在所述滚筒内的热水循环管。

如1-5任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述滚筒还包括中间层，且该中间层与所述外层一起形成所述凹槽。

如6任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述中间层由聚氨酯或聚四氟乙烯制得。

如1-7任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述液肥制备设备还包括沉淀池，该沉淀池与所述罐体和所述畜禽粪便处理装置的排液口两者均液体连通。

如1-8任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述罐体内还设置有搅拌机构。

一种液肥制备方法，其特征在于，所述方法采用1-9任一项所述的液肥制备设备进行，包括以下步骤：

将含水量在65％以上的畜禽粪便输送到滚筒内；

旋转所述滚筒使其中的畜禽粪便发生翻转，以使液体从畜禽粪便中分离出来，并先通过过滤层进入凹槽中，再通过排液口排出所述滚筒；

将从排液口排出的液体引入罐体内，并利用曝气机进行曝气发酵。

如10所述的液肥制备方法，其特征在于，步骤b)中滚筒的旋转速度为1-10min/转，优选4min/转。

如10或11所述的液肥制备方法，其特征在于，所述方法采用5-9任一项所述的包含热水循环系统的畜禽粪便处理装置进行，并且进一步包括：在步骤b)中，藉由该热水循环系统对滚筒内的畜禽粪便同时进行加热。

如12所述的液肥制备方法，其特征在于，将滚筒内的畜禽粪便加热至50℃以上，优选地加热至60-75℃。

如10-13任一项所述的液肥制备方法，其特征在于，所述方法采用8或9所述的液肥制备设备进行，进一步包括步骤b1)将从排液口排出的液体在沉淀池中沉淀。

如10-14任一项所述的液肥制备方法，其特征在于，所述方法采用9所述的包含搅拌机构的液肥制备设备进行，在步骤c)的曝气发酵过程的同时对液体进行搅拌。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明将畜禽粪便脱水处理和液肥发酵集成化，可以在线地对进行脱水和液肥发酵处理，由此不会将经脱水分离出的液体直接排放到自然界中，对环境造成影响。该处理方法相对简单，并且由此得到的液肥具有大约1-2％的肥力。另外，本发明还可以通过加热来对畜禽粪便进行无害化处理。

附图说明

图1为本发明的液肥制备设备所包含的畜禽粪便处理装置的结构示意图；

图2为本发明的液肥制备设备所包含的畜禽粪便处理装置的滚筒的一个具体实施方式的横截面示意图；

图3为本发明的液肥制备设备所包含的液肥发酵装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图示标记：

1-热水循环系统、2-滚筒、21-排液口、22-出料部件、201-凹槽、202-中间层、203-过滤网/内层、204-外层、3-罐体、31-搅拌机构、32-曝气机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如上所述，本发明提供了一种液肥制备设备，包括畜禽粪便处理装置和液肥发酵装置。

图1示出了该畜禽粪便处理装置的一个实施方式的结构示意图。如图所示，该畜禽粪便处理装置主要包括两大部分：热水循环系统2和滚筒3。

热水循环系统2包括加热设备和热水循环管，其中热水循环管设置在滚筒内的中心位置。对于该热水循环管的具体构造没有特别的限制，只要能实现对滚筒内的畜禽粪便进行加热即可。该热水循环管可以仅往返一次，大致呈U形结构；也可以往返两次，大致呈W形结构。藉由加热设备，可以将该热水循环管内的水加热至90℃以上，例如95℃，从而对滚筒内的畜禽粪便进行加热，使其温度达到50℃以上，优选加热至60℃-75℃，例如70℃。该热水循环系统2主要起到两个作用：一个作用是促进粪便的固液分离，另一个作用是去除粪便中的有害菌群，实现无害化处理。

滚筒3在电机的驱动之下能够以某一转速旋转，其设计要点在滚筒的壁(筒壁)上。如图2所示，筒壁包括三层，依次为外层204、中间层202和内层203。外层204和中间层202一起形成12个沿滚筒轴向设置的凹槽201，该凹槽的横截面为梯形，但其他形状的横截面也是可以的。外层204主要采用铁质或者钢质材料制备，起支撑作用；而中间层202主要采用聚氨酯或聚四氟乙烯等材料制备，起保温和防止腐蚀作用。内层203紧贴筒壁中间层202，为过滤层形式，可以采用过滤网等类似过滤材料制成，选择孔径为5-8mm，主要用于进行固液分离。需要说明的是，在一些其它实施方式中，中间层202是可以省略的。

在滚筒2的出料端和/或进料端与凹槽201相对应的位置还设有排液口21，其数目与凹槽数目相同。因此，一个凹槽可以具有一个或者两个排液口。由于图示滚筒上设有12个凹槽201，则相应地具备12个(在一端设置的情况下)或者24个(在两端均设置的情况下)排液口21。在排液口21被旋转至最低位置时，凹槽中的水分(即滤液)便自滚筒从排液口21排出，由此实现完整的固液分离过程。

图3示出了该液肥发酵装置的一个实施方式的结构示意图。如图所示，该液肥发酵装置包括罐体3和曝气机32。罐体3与畜禽粪便处理装置的排液口21液体连通，由此经畜禽粪便处理装置分离出来的液体可以输送至罐体内进行液肥发酵。另外，在罐体3内还设置有曝气机32，用于为罐体3内提供氧气，确保有氧发酵。图3所示的液肥发酵装置内还设置有搅拌机构31，用于在对液体进行发酵的同时进行搅拌，提高发酵效率。需要说明的是，在一些其他实施方式中，该搅拌机构31是可以省略的。

在畜禽粪便处理装置和液肥发酵装置之间还可以任选地设置沉淀池，沉淀池与所述罐体和所述畜禽粪便处理装置的排液口21两者均液体连通。设置该沉淀池的目的是对所分离得到的液体进行进一步的固液分离，以减少液体在被输送到液肥发酵装置中进行液肥发酵时，其中所含的固体对罐体造成堵塞。

本发明的液肥制备设备的使用方法包括如下步骤：

步骤a)：将高含水量(例如含水量在65％以上)的畜禽粪便输送到滚筒2内。

畜禽粪便的输送可以采用本领域任何合适的方式进行，例如在滚筒2的进料端设置一个包含进料斗和螺旋进料推进器的螺旋进料机构，藉此将待处理畜禽粪便输送到滚筒2内。

另外，为了防止畜禽粪便之间黏结成团，不利于进行脱水处理，可以考虑在粪便中添加诸如锯末、植物秸秆粉、废弃的食用菌培养用菌棒等辅料。

步骤b)：旋转滚筒2使其中的畜禽粪便发生翻转，以使液体从畜禽粪便中分离出来，并先通过过滤层进入凹槽201中，再通过排液口21排出滚筒2。

滚筒2的旋转由电机(未图示)驱动，并且应该选择一个合适的旋转速度。若旋转速度过慢，则可能会造成畜禽粪便之间发生黏结成团，不利于脱水处理；若旋转速度过快，则从能耗方面考虑存在不利。在本发明中，选择1-10min/转的速度旋转滚筒2，优选选择4min/转的速度旋转滚筒2。在该转速之下，滚筒内的畜禽粪便可以得到有效地翻转而不会黏结成团，同时也可以高效地分离出畜禽粪便内所包含的水分，实现有效的固液分离。

在旋转滚筒的同时，可以将热水循环系统1内的热水加热至90℃以上，由此实现对滚筒内畜禽粪便的加热，使之温度达到50℃以上，优选地加热至60℃-75℃，例如70℃。在达到该温度的情况下，不仅滚筒2内的畜禽粪便可以更好地发生固液分离，而且还可以使畜禽粪便中有害菌群得到杀灭，物料臭味降低90％以上，实现无害化处理。

藉由滚筒2旋转产生的离心力以及热水循环系统2的加热处理，滚筒2内畜禽粪便可以更好地发生固液分离，并且分离出来的液体先通过过滤层203进入到凹槽201中，再通过排液口21被排出滚筒2。

步骤c)：将从排液口21排出的液体引入罐体3内，并利用曝气32机进行曝气发酵。设置曝气机32的目的是为罐体提供氧气，由此实现对液体的有氧发酵。任选地，可以在罐体内设置搅拌机构31，以更有效地实现有氧发酵。

任选地，在本发明的液肥制备方法的步骤b)和步骤c)之间，还额外地包括步骤b1)：将从排液口21排出的液体在沉淀池中沉淀。该沉淀池与排液口21和罐体3两者液体连通。由此，从畜禽粪便处理装置分离得到的液体经所述排液口21可以进入到该沉淀池，在此进行沉淀，以进一步进行固液分离。在沉淀合适时长之后，再通过与罐体连接的管道将沉淀池中的液体输送至罐体中进行发酵处理。通过预先在沉淀池中进行沉淀处理，在液体进一步被输送至罐体内进行发酵时，将减少液体中所含的固体对罐体造成的堵塞。

步骤c)的进行优选地采用液肥发酵菌，所述液肥发酵菌为，例如由细菌、丝状菌、酵母菌、放线菌等多种天然有益微生物群组成的复合菌群。所述液肥发酵菌的添加量以重量计优选为0.8-1.5％，但是其它的添加量也是可以的。在25-30℃温度条件下，在采用液肥发酵菌的情况下，一个300吨体积的液肥发酵装置需要大概1个月的时间实现完全发酵，达到1-2％的肥力。尽管如此，在此过程中也可以不添加液肥发酵菌，而是利用自然界中存在的液肥发酵菌来进行液肥发酵。但是该过程持续时间非常长，通常是在添加液肥发酵菌的情况下的时长的两倍。

本发明采用畜禽粪便作为液肥的制作原料，来源广，成本低，直接采用过滤方式获取滤液，操作简单；得到的滤液添加肥料发酵菌直接曝气发酵，简洁快速，效果好。

本发明液肥制备方法的优越性如下：

1、不处理的养殖污水对环境污染严重，直排会造成水体富营养化，对地下造成水污染。

2、污水中存在大量的病原微生物，处理后达到无害化，大大降低疾病发生。

3、液肥是很好的肥源，可作底肥、喷灌肥、喷施肥。

4、变废为宝，增加养殖收益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种液肥制备设备，其特征在于：包括畜禽粪便处理装置和液肥发酵装置，所述畜禽粪便处理装置包括轴向水平的滚筒，该滚筒的壁包括外层和内层，其中在该外层上设有一个或多个凹槽，该凹槽沿滚筒轴向设置，且该凹槽的至少一端连通排液口，且至少在该凹槽的内口处设有过滤层作为内层；所述液肥发酵装置包括罐体和曝气机，所述罐体与所述畜禽粪便处理装置的排液口液体连通，所述曝气机设在罐体内。

2.如权利要求1所述的液肥制备设备，其特征在于，所述过滤层为孔径为5-8mm的筛网。

3.如权利要求1或2所述的液肥制备设备，其特征在于：在该外层上均匀地设有12个所述凹槽。

4.如权利要求1-3任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，在所述凹槽的两端均设置排液口。

5.如权利要求1-4任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述畜禽粪便处理装置还包括热水循环系统，并且所述热水循环系统包括加热机构和设置在所述滚筒内的热水循环管。

6.如权利要求1-5任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述滚筒还包括中间层，且该中间层与所述外层一起形成所述凹槽。

7.如权利要求6任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述中间层由聚氨酯或聚四氟乙烯制得。

8.如权利要求1-7任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述液肥制备设备还包括沉淀池，该沉淀池与所述罐体和所述畜禽粪便处理装置的排液口两者均液体连通。

9.如权利要求1-8任一项所述的液肥制备设备，其特征在于，所述罐体内还设置有搅拌机构。