CN108191474A - 一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，包括：滚筒筛过滤装置，除去动物粪便中的杂质；快速混合装置，将筛选过后的动物粪便与经过生物发酵的秸秆混合；厌氧发酵装置，将混合后的物料进行厌氧发酵；沼气收集装置，对厌氧发酵装置内产生的沼气进行收集；气体净化组件，对沼气收集装置收集的沼气进行脱硫、脱水、脱碳处理；储气装置，将气体净化组件净化的气体进行恒压储存；固液处理组件，将发酵后的沼液和沼渣分离，对沼渣处理后制成有机肥料；对沼液处理后做成液态肥料。本发明集粪便发酵、产沼气、制有机肥等多功能于一体，缩短了工艺流程的效率也大幅提高，同时也为养殖业发达地区群众开拓了一条增收的新途径。

Description

一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法

技术领域

本发明涉及畜禽养殖粪便处理领域，具体涉及一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法。

背景技术

目前，国内农村大部分畜禽养殖生产的粪便废液，大都通过沼气工艺、污水处理和生化处理，但由于受自然条件的影响，仍造成污染面较大、劳动强度高的负面作用，尤其是对大型养殖业所产生粪便的机械处理，处理成本高，废料利用率低；且上述方法和工艺仍在很大程度上存在病毒细菌的传播，空气污染等问题，消耗人力、物力、财力的同时，还易造成农田污染，影响周边居民的正常生活。与此同时，随着经济的快速发展，我国的能源需求急剧增长，石油、天然气等化石燃料供应紧张，价格昂贵，且化石资源带来诸多环境问题，寻求可替代能源的愿望日益强烈。沼气作为我国农村地区清洁能源的主要组成部分，是连接养殖和种植业的资源循环链条，其成分与天然气相近，是替代天然气的最佳选择，沼气在解决节能减排、绿色环保、碳平衡循环、温室气体排放、环境友好与可持续发展等问题上具有巨大的优势，多年来一直受到各级政府的重视和老百姓的欢迎。在我国养殖业发达地区发展沼气，能够解决农户生活所需能源，巩固以退耕还林为重点的生态建设成果，减少人畜粪便和生活污水造成的农业面源污染。因此研究沼气替代天然气技术对能源可持续发展具有着重要的意义。

目前，对于动物粪便的处理主要按照“资源化”的原则进行，主要方式包括制沼气和用做肥料。制沼气的优点是能充分利用能源，但是残余的沼渣、沼液也必须加以合理利用，否则会造成二次污染。沼渣、沼液在管理、处理和利用上还得投资，尤其是夏天雨季和冬天封冻期不能利用，动物粪便的污染问题会更加严重，导致已建的大型沼气池不能得到充分利用，因此沼气工程还有待改进；将其用作肥料主要是动物粪便含有丰富的职务所需的营养元素和有机物质，然而动物粪便并不适合直接用作肥料，在还田前要求做一定的处理，才不至于对环境造成危害。现阶段市场上的动物粪便处理装置普遍只能进行能源单一形式的转化，物料浪费现象严重，无法实现对粪便的高效资源化利用。

经检索，谢先红申请的发明专利《一种动物粪便处理装置》(申请号201610611798.2)，发明公开了一种禽畜粪便处理装置，包括空气加热炉、箱体、抽风机。空气加热炉的烟尘出气端与箱体连接，箱体内设有令箱体分割成多层的多层隔板，各层隔板上均设有通气孔，每层腔体内设有螺旋给料机，各螺旋给料机通过出料管首尾相连，其中顶层腔体内的螺旋给料机还设有粪便进料口和烟尘入料口，混合烟气后，使粪便成为安全的高效有机肥料。该装置只能利用粪便经自然发酵生产有机肥料，无法生产沼气，并且无法在肥料内部添加植物所必需的营养元素，生产线产出形式单一。

郝有彪申请的发明专利《畜禽粪便及动物尸体的无害化资源再利用处理方法》(申请号201610025935.4)，发明公开了一种利用动物粪便以及尸体自然发酵生产有机肥，利用液体粪便生产沼气的方法。该方法其特征为，将禽畜粪便收集投送至粪便搅拌池，将禽畜粪便稀释为糊状，用固液分离设备将糊状的畜禽粪便进行分离，得到粪便固体和分离废液；将粪便固体堆积并将动物尸体置于堆积体内，一并进行自然发酵，成为有机肥，同时分离废液进入厌氧罐生产沼气。该方法可以高效利用原料，同时生产有机肥与沼气，但其有机肥发酵方式为自然发酵，易受自然环境影响，并且还会对土壤造成严重污染，产量已经生产周期不可控，其发酵沼气后剩余的废弃液体没有处理方案，对物料造成浪费的同时也会对环境产生污染。

张汉飚申请的发明专利《一种养殖场动物粪便处理利用系统》(申请号201310122902.8)，发明公开了一种养殖场动物粪便处理利用系统，包括发酵池，固液分离装置，过滤装置，泵站。发酵池通过管道与养殖场相连，固液分离装置通过管道与发酵池相连，过滤装置通过管道与固液分离装置相连，泵站分别通过管道与过滤装置和外部农田相连。这一系统能够滤除动物粪便中的重金属等有害物质，使得粪便成为安全的有机肥料，但其发酵过程受自然条件因素影响较大，无法维持发酵过程中温度，酸碱度的恒定，从而使得该系统生产的有机肥质量不稳定，并且该系统没用利用粪便产生沼气，其一大部分能量通过发酵过程中热量的形式散失，造成了资源的浪费。

综合以上各个系统，团队经过大量的文献阅读、设计计算，发现可以在传统方法的基础上增加沼气收集，过滤，储存环节，同时在有机肥生产线上，增加造粒，喷涂微量元素等工艺，使得整个粪便处理系统更加完善。本技术方案可以利用动物粪便进行多渠道转化，先对物料进行预处理，添加秸秆等辅料，然后将物料运送至厌氧发酵装置进行厌氧发酵产生沼气，沼气经过净化，变压吸附后成为可以代替天然气直接利用的沼气。发酵后的沼渣沼液收集后进入固液分离系统，固体制作成固态有机肥，液体制作成液态肥，实现了对动物粪便的高效利用，变废为宝，同时对环境保护也起到了积极作用，提供了一种农民增收的新途径。而现阶段相关技术装置发展并不完善，普遍存在着能源转化形式单一，资源利用率过低的问题。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，包括：滚筒筛过滤装置，除去动物粪便中的杂质，所述滚筒筛过滤装置的出料端通过管道与快速混合装置连接；快速混合装置，将筛选过后的动物粪便与经过生物发酵的秸秆混合，所述快速混合装置的出料口通过管道与厌氧发酵装置的进料口连接；厌氧发酵装置，将混合后的物料进行厌氧发酵，厌氧发酵装置上方的沼气口与沼气收集装置连接，所述厌氧发酵装置下方的出料口通过液下泵与固液处理组件连接；沼气收集装置，对厌氧发酵装置内产生的沼气进行收集，所述沼气收集装置的出气端与气体净化组件通过管道连接；气体净化组件，对沼气收集装置收集的沼气进行脱硫、脱水、脱碳处理，所述气体净化组件的出气端与储气装置通过管道连接；储气装置，将气体净化组件净化的气体进行恒压储存；固液处理组件，将发酵后的沼液和沼渣分离，对沼渣处理后制成有机肥料；对沼液处理后做成液态肥料。

所述滚筒筛过滤装置包括：机架、四个环形箍、三十二根滚筒筛辊、驱动辊、支承辊、四个滑轮、筛网、收集斗、喂料斗、传动机构。所述环形箍与滑轮配合安装；所述滚筒筛辊在环形箍圆周方向等角度安装，通过焊接与四个环形箍相连；所述驱动辊在环形箍圆心位置安装，与滚筒筛辊平行，通过支承辊与环形箍焊接；所述滑轮通过螺纹连接方式与机架相连；所述筛网在滚筒筛下方安装，通过螺纹连接方式与机架相连；所述收集斗在筛网下方安装，通过焊接方式与机架相连；所述喂料斗在环形箍左侧安装，通过焊接方式与机架相连；所述传动机构将电机与驱动辊通过联轴器，皮带轮进行连接。

所述快速混合装置包括：罐体、辅料进料口、粪便进料口、出料口、皮带轮、电机、电机支架、轴封装置、搅拌装置、换向装置、轴承。所述罐体成圆柱状，中空，壁厚Amm，直径Bmm，高Cmm；；所述辅料进料口在罐体侧面底部；所述粪便进料口在罐体侧面底部，与辅料进料口对向安装；所述出料口在罐体侧面底部，与辅料进料口成九十度角安装；所述皮带轮在罐体顶部安装，通过键连接与搅拌装置相连；所述电机通过螺纹连接的方式在电机支架上安装，其输出轴安装有皮带轮，通过皮带与搅拌装置上方的皮带轮相连；所述电机支架通过焊接的方式在罐体上方安装；所述轴封装置安装在罐体顶部圆心部位，中部有孔洞，搅拌装置的主轴通过该密封装置与皮带轮相连；所述搅拌装置在罐体内部轴线位置，搅拌装置分为上下两部分，通过换向装置相连，每一部分在径向等角度安装有三个搅拌辊；所述换向装置在搅拌装置主轴中部，连接上下两部分搅拌辊；所述轴承安装在罐体底部。

所述厌氧发酵装置包括罐体、进料口、出料口、沼气出口、止推轴承、箭型搅拌装置、皮带轮、电机、电机支架、挡板、蛇形换热管、轴封装置、压力表、检测模块。所述罐体整体结构为在圆柱体上表面焊接一球型罩壳，直径Dmm，圆柱体高Emm，壁厚Fmm；；所述进料口在罐体侧面上端；所述出料口在罐体侧面底端，与进料口成对向分布；所述沼气出口在罐体球型罩壳上放安装；所述止推轴承在罐体底部圆心位置，通过螺纹连接的的方式与罐体相连；所述箭型搅拌装置包括三组搅拌器，每组搅拌器通过焊接方式与搅拌装置主轴相连，每组搅拌器包括四个箭型搅拌板，四个搅拌板在圆周位置等角度安装，箭型搅拌装置通过止推轴承以及轴封装置固定；所述皮带轮安装在箭型搅拌装置主轴上端，通过键与主轴相连；所述电机通过螺纹连接的方式安装在电机支架上；所述电机支架通过焊接的方式焊接在罐体上；所述挡板截面形状为“L”型，焊接在罐体内部，罐体内部共有两个挡板，两挡板成对向分布；所述蛇形换热管内部中空，通有水，换热管在罐体内壁安装，共有两组，呈对向分布；所述轴封装置安装在球型罩壳顶端，内部中空，箭型搅拌装置主轴从内部通过与带轮连接；所述压力表安装在罐体侧壁外侧；所述检测模块安装在罐体内部底端。

所述固液分离装置包括机架、罩壳、螺旋输送辊、轴承、边压带滤网、弹簧压板、喂料斗、固体出料口、液体出料口、溢流口、电机、减速器。所述罩壳通过螺纹连接的方式与机架相连；所述螺旋输送辊基体为圆锥体，左端半径小右端半径大，在基体表面焊接有螺旋输送板，输送板外圆周侧与边压带滤网内壁紧贴，螺旋输送辊主轴两端装有轴承，主轴一端与减速器输出端相连；所述轴承通过螺纹连接的方式与机架相连；所述边压带滤网安装在罩壳内部，螺旋输送辊外侧，通过螺纹连接的方式与罩壳相连；所述弹簧压板安装在螺旋输送辊右端，弹簧压板右端有一弹簧，弹簧右端固定在机架上；所述喂料斗在螺旋输送辊的左上端，喂料口与边压带滤网相贯；所述固体出料口在螺旋输送辊右端；所述液体出料口在螺旋输送辊右下端；所述溢流口与喂料斗相贯，所述电机在螺旋输送辊的左端，其输出轴与减速器输入端相连，通过螺纹连接的方式固定在机架上；所述减速器通过螺纹连接的方式固定在机架上，其输出端与螺旋输送辊的主轴相连。

所述脱硫罐包括倒式漏斗进气装置、喷淋管道、固定栅片、人工检修口、检修口紧固螺栓、密封环、压力传感器、温度传感器、支撑底座、顶盖、顶盖固定螺钉。所述脱硫罐为一罐体，其罐体分为脱硫罐主罐体和罐顶两部分，并且用螺栓及密封圈将其罐顶与罐身连接并密封。所述出气口焊接固连在顶盖下、罐体上部等直径圆环处侧面。所述进气口焊接固连在脱硫罐主罐体的侧面。所述倒漏斗式进气装置为漏斗形刚性通气管路，其焊接固连在脱硫罐进气口上，在脱硫罐内呈倒漏斗状。倒漏斗的下部浸入脱硫罐内的吸收溶剂一定高度。所述喷淋装置在脱硫罐内部、倒式漏斗上部设置。所述喷淋装置通过焊接固连在脱硫罐内壁的固定栅板支撑。所述喷淋装置为带孔管道连接成平面螺旋状，最外层管道向外伸出脱硫罐主罐体，并与罐体焊接固连。所述人工检修口用于检修脱硫罐喷淋装置及倒式漏斗净化装置，为后期维修提供便利。人工检修口主要包括人工检修开口、人工检修口盖板、检修口螺栓及密封环。所述溶剂排出管道是在主罐体底部，在中心进行开口并焊接上圆管，当吸收溶剂在脱硫罐中的液面达到一定高度时打开此口，将已经吸收含硫气体的溶剂排出，和喷淋装置喷淋出的溶剂达到一种动态平衡。所述圆形支撑圆管焊接固连在脱硫罐主罐体外侧底部，通过这三根支撑圆管将整个脱硫罐支撑在平整的地面上。

所述脱水罐为主要包括上检修口、下检修口、排水口、进气口、出气口、固定底座、固定栅板、丝网、压实瓷球、分子筛、支撑圆管。所述瓷球为瓷质实心球体，将其置于上丝网上面，利用其自重给分子筛一定压力。所述检修口是在检修时通过其对罐体内部进行维修。所述上检修口主要是实现瓷球的取放，下检修口主要是进行分子筛的取放工作。所述检修口与检修盖是通过螺栓进行固连。所述出气口焊接固连在脱水罐顶部，在顶部钻孔后将出气口管件焊接在对应位置。所述出水口焊接固连在脱水罐底部，在罐底钻孔后将出水管管件焊接在对应位置，由球阀控制开闭，使罐内的存水排出。所述丝网为网状结构，不会妨碍混合气体的通过，并且丝网的网格大小小于分子筛，不会使分子筛在丝网处坠下。所述固定栅板为窄式铁板，焊接固连在脱水罐内部，用于固定支撑其他结构。所述支撑圆管焊接在脱水罐外侧底部，通过这三根支撑圆管将整个脱水罐支撑在平整的地面上。

所述脱碳组件包括一级脱碳装置和二级脱碳装置，所述一级脱碳装置和所述二级脱碳装置均是由四个膜分离装置组成的，膜分离装置包括渗透气出气口，膜分离壳头，混合气体进气口，膜分离壳体，渗余气出气口，封头，中空纤维膜，浇铸头，大量的中空纤维膜装载圆筒形的膜分离壳体内，所述膜分离壳体用树脂材料浇铸成浇铸头,另一端用封头封住中空纤维膜的膜芯，所述膜分离壳头和所述膜分离壳体固连在一起，混合气体从混合气体进气口进入，由于中空纤维膜对不同大小的气体分子通过性不同，使纯净气体从渗透气出气口排出，而二氧化碳等气体从渗余气出气口排出。

所述脱碳组件是由多个膜分离装置经通气管道串、并联构成。本装置采用四个膜分离装置构成一级脱碳装置、由四个膜分离装置构成二级脱碳装置。所述膜分离装置包括螺钉、中空纤维膜组件、混合气体进气口、二氧化碳气体出气口、净化气体出气口、顶盖、主体管组成。所述一级脱碳装置和二级脱碳装置都是由四个膜分离装置通过管道并联在一起所构成。一级脱碳装置有三个进出气口，分别为混合气体进气口、纯净气体出气口、较高浓度二氧化碳与甲烷混合气体。二级脱碳装置也有三个进出气口，分别为较高浓度二氧化碳与甲烷混合气体、纯净气体出口、工业级二氧化碳气体出口。所述膜分离脱碳装置包括中空纤维膜、脱碳装置顶盖、密封螺钉、密封装置。大量的中空纤维膜装载圆筒形容器内，其一端用树脂材料浇铸成管板。

沼气的储气装置为恒压储气装置。所述恒压储气装置主要包括进气管、出气管、鼓风机、距离传感器、恒压阀、外膜进气管、外膜出气管、压力传感器观察窗、外膜、内膜、底膜。所述内膜为可变形软膜，与底膜共同构成密闭空间。所述外膜为硬质壳体，起到保护作用。所述进气管、出气管为通气管道，穿过底膜进入储气空间。所述恒压阀是一阀体，安装在空气出气管上，当压力高于一定值后自动打开进行放气。所述观察窗可为玻璃材质，安装在外膜上并密封处理。所述距离传感器对内膜、外膜的距离进行检测。

滚筒筛过滤装置的工作原理：

物料经过喂料口进入滚筒筛内，电机的输出轴经过皮带传动进行变速，皮带轮带动滚筒筛的驱动轴进行匀速旋转，支承辊带动滚筒筛与驱动辊进行同周期旋转，滚筒筛由三十二根筛辊和四个环形箍构成，相临环形箍之间的间距为G，这一间距可保证糊状物料正常通过，而其中较大的石块以及塑料带等无机物质会被筛除。经过筛分后的物料被收集斗收集，然后经过管道输送至下一工序中。

快速混合装置的工作原理：

经过初步筛除后的物料通过粪便进料口输送至罐体内部，经过生物发酵预处理的秸秆通过辅料进料口进入罐体内部。罐体内部的搅拌装置在电机带动下做匀速旋转运动，搅拌装置中间部位安装的换向装置使得上下两组搅拌装置转向相反，这种机构使物料充分混合搅拌，有利于后期的发酵工序，经过混合后的物料通过出料口由管道被输送至厌氧发酵装置。

厌氧发酵装置的工作原理：

经过预处理后的物料由进料口被输送至罐体内部，罐体内部设有箭型搅拌器，搅拌器定周期对物料进行翻堆搅拌，缩短其发酵周期。罐体内壁设有蛇形换热管，保持其管内温度维持在35℃-38℃。在罐体内部两组蛇形换热器空隙部位安装有两组“L”型挡板，挡板可防止搅拌器在搅拌过程中物料产生涡流旋转现象，同时也能增强搅拌效果。罐内设有检测模块，实时监测罐内压力、温度、酸碱度，通过沼气出口阀的开关维持罐内压力恒定，通过蛇形换热管维持罐内温度恒定，物料的酸碱度与其发酵程度相关，当罐内酸碱度超出范围(PH6-8)时，罐内物料发酵基本完成，这时需要重新换料。发酵过程中，粪便内部的有害菌、毒虫卵会被杀死，同时形成具有优良吸水保湿特性的聚麸胺酸(γ-PGA)天然材料，防止肥份和水份的流失，成为土壤良好的天然保护膜，从而达到富集养分作用。发酵过程中产生的沼气通过罐体上方的沼气口被输送至沼气收集装置。

固液分离装置的工作原理：

液下泵将经发酵后的糊状粪便通过喂料口输送至固液分离装置内部，螺旋输送辊配合边压带滤网将粪便向圆周方向挤压，螺旋输送辊呈圆锥状，粪便在螺旋输送辊输送过程中受到的压力不断增大，致使其中水分通过边压带滤网流出，最终液体经过液体出料口排出。固体在输送辊右端受到弹簧压板压力作用被压缩，可以通过调整弹簧的预压缩量来控制其压力，当其中物料受到的压力增大到一定程度时，物料会推动右端的固体出料口，最终分离后的固体从固体出料口排出。

脱硫罐的工作原理：

经发酵池发酵产生的混合气体经过气泵加压后通过管路到达脱硫罐进气口，经过倒漏斗式进气装置进入到吸收溶剂，进行化学反应，反应完成后气体排出到溶剂外，在喷淋装置的喷淋作用下进行二次脱硫过程，两次脱硫过程完成后，混合气体由脱硫罐的出气管排出，进入下一净化装置。在脱硫罐壁设有压力传感器，一旦发生压力异常，收到反馈信号的控制装置发出警报，并关闭进气口。

脱水罐的工作原理：

经过脱硫罐脱硫完成的混合气体经过进气口进入脱水罐罐体内，经过栅板、丝网、分子筛、丝网、瓷球后由出气口进入脱碳组件中。在此过程中，分子筛对混合气体中的水蒸气进行吸收，从而去除混合气体中的水蒸气。

脱碳组件的工作原理：

经过脱水罐脱水的混合气体通过混合气体进气口进入一级脱碳装置，经过一级脱碳装置内的膜分离装置，利用在中空纤维膜中甲烷气体分子和二氧化碳分子的通过性不同，使甲烷气体通过膜分离装置一端的纯净气体出口，而含有大量二氧化碳和部分甲烷气体的混合气体进入二级脱碳装置的混合气体进气口经过膜分离装置的脱碳作用，使二氧化碳气体通过膜分离装置的二氧化碳气体出口排出，所排出的二氧化碳可以用于工业级二氧化碳气体的制备，而高纯度的甲烷气体通过另一端的纯净气体出口排出。高纯度的甲烷气体通过一级脱碳装置的膜分离装置纯净气体出口和二级脱碳装置的纯净气体出口汇集在纯净气体出口。

恒压储气柜的工作原理：

经过净化系统净化的气体通过恒压储气柜的进气管进入储气柜内膜，大小可变的内膜随着沼气的增加而放大，外膜和内膜之间的空气压力随着内膜的增大而增大，这时空气排气管处的恒压阀打开，外膜和内膜之间的空气保持恒定压力。当内膜出气量达到最大值时，位于外膜内膜之间的距离传感器会发出信号，亮起红灯，同时信号会传到控制柜中，控制系统会使进气口处于关闭状态。当需要使用恒压储气柜中的气体时，打开出气口，同时鼓风机也开始工作，向外膜和内膜之间通入空气，使储存的气体在整个过程中处于关闭状态。当取用气体完毕后，关闭出气口和鼓风机。储气柜底膜设置有压力传感器和温度传感器，当储气柜出现压力或温度异常时会发出警报。

本发明的有益效果为：

本发明集粪便发酵、产沼气、制有机肥等多功能于一体，极大地缩短了工艺流程的效率也大幅提高，全程智能自动化，解放了劳动力，同时也为养殖业发达地区群众开拓了一条增收的新途径；本系统资源利用率较现有相关装置的极大地提高，可以同时实现在有机肥发酵的同时完成沼气的收集与过滤，并且全程不会对环境造成污染，采用的严格厌氧发酵技术可以分解产生恶臭气体的有机物质、有机硫化物、有机氮等，并抑制腐败微生物的生长，大大改善场所的环境；本系统在有机肥发酵过程中可以实现对温度的控制，发酵全过程环境温度控制在35℃-38℃，并且设有箭型搅拌装置，大大提高了发酵效率，缩短了发酵周期；快速混合装置内转向相反的搅拌器可以实现对物料的快速混合搅拌，其结构精巧，混合均匀后的物料有利于缩短发酵周期，提高整个系统的工作效率；发酵罐内部设有检测装置，可以实现在发酵过程中对温度、压力、酸碱度的控制，检测装置检测到的数据反馈给各工艺系统环节，使发酵环境达到最佳状态，实现了工艺路线的智能自动化。；固液分离装置采用螺旋输送辊与边压带耦合作用，可以实现连续化工作，简化了工艺流程，缩小了整套系统的体积；本发明净化系统集成，结构紧凑，不仅提高了装置的制造工艺性，还降低了装置的制造成本，有利于沼气净化系统的集成高效化。结构设计可以根据实际需求改变尺寸或者多组并联，能够满足各种生产场合的需求，应用十分广泛；本发明的脱硫罐可以将沼气发酵池中产生的沼气经过气泵加压后进行脱硫处理；脱水罐的进气口通过通气管道与脱硫罐的出气口相连接，使通过脱硫处理的混合气体继续进行脱水处理；脱碳组件的混合气体进气口与脱水罐的出气口通过通气管道相连接，进行混合气体的二级脱碳处理；经过净化后的沼气可以进行液化处理储藏，亦可高压储气或者直接通过管道输入到用户家庭内；本发明的脱硫罐，对混合气体进行脱硫处理。通过倒漏斗式管道进气使混合气体与吸收溶剂充分接触，使混合气体中的硫化气体被吸收，同时喷淋林管道的喷淋作用使极小部分未吸收的含硫气体被吸收溶剂吸收。两个机构共同作用下，含硫气体可以很稳定、高效的从混合气体中被去除掉；本发明的脱水罐，对脱硫后的混合气体进行脱水处理。通过球状物理吸附剂对混合气体中的水蒸气进行充分吸收。混合气体通过进气管向上运动直到位于脱水罐顶部出气口。在此过程与脱水罐内的分子筛充分接触进行脱水处理。同时分子筛的吸收可以再生，提高了药剂的利用率，提高了整个过程的环保性，有利于可持续发展；本发明采用有两级脱碳系统的脱碳组件。一级脱碳系统二氧化碳排气口所排出的二氧化碳中含有部分沼气，将这部分气体通入二级脱碳系统，进入二级脱碳系统后的气体经过二级脱碳处理使排气口排出的二氧化碳浓度可以达到工业级二氧化碳要求，可以用于工业级二氧化碳的制备，减少了碳排放量，降低了系统对环境的影响，提高了装置的绿色、环保性；本发明采用恒压储气柜，可以使沼气保持在一定的压力状态下进行存取。外膜通过通气管路连接着鼓风机和恒压阀。在内膜和外膜之间充满着空气，鼓风机向外膜和内膜之间通入空气，达到一定压力后，恒压阀打开向外释放空气，使内膜里面的沼气保持恒定的压力。使沼气安全、稳定的供应到需求部分。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为系统工艺流程示意图；图2为滚筒筛过滤装置轴侧图；图3为快速混合装置剖视图；图4为厌氧发酵装置剖视图；图5为箭型搅拌器轴侧图；图6为固液分离装置剖视图；图7为净化系统示意图；图8为脱硫罐轴侧图；图9为脱硫罐剖视图；图10为脱水罐轴侧图；图11为脱水罐剖视图；图12为脱碳组件正视图；图13为膜分离装置轴侧图；图14为膜分离装置剖视图；图15为膜分离脱碳原理图；图16为恒压储气柜剖视图；图17为恒压储气柜轴侧图。

图中，I-1环形箍，I-2筛辊，I-3滚筒筛过滤装置机架，I-4驱动辊，I-5支承辊，I-6收集斗，I-7喂料斗，I-8滚轮，II-1快速混合装置皮带轮，II-2轴封螺钉，II-3快速混合装置罐体，II-4搅拌装置，II-5轴承座螺钉，II-6轴承座，II-7辅料进料口，II-8粪便进料口，II-9换向装置支撑架，II-10出料口，II-11锥齿轮，II-12轴封，III-1厌氧发酵装置皮带轮，III-2厌氧发酵装置罐体，III-3进料口，III-4蛇形换热管，III-5挡板，III-6止推轴承，III-7止推轴承座，III-8出料口，III-9箭型搅拌器，III-9-1上端箭型搅拌叶，III-9-2中端箭型搅拌叶，III-9-3下端箭型搅拌叶，III-9-4加固挡板，III-9-5搅拌器主轴,III-10沼气出口，III-11机械轴封螺钉，IV-1溢流口，IV-2边压带滤网，IV-3驱动轴键槽，IV-4驱动轴，IV-5固液分离装置机架，IV-6液体出料口，IV-7固体出料口，IV-8弹簧，IV-9弹簧压板，IV-10螺旋输送挡板，IV-11固液分离装置罩壳，IV-12锥形螺旋输送辊，IV-13喂料口，VII-1脱硫罐顶盖，VII-2脱硫罐顶盖固定螺栓，VII-3脱硫罐出气口，VII-4脱硫罐主罐体，VII-5脱硫罐支撑管，VII-6脱硫罐人工检修口，VII-6-1脱硫罐检修口顶盖，VII-7脱硫罐检修口螺栓，VII-8吸收溶剂进口，VII-9喷淋管道，VII-10脱硫罐固定栅板，VII-11倒漏斗进气装置，VII-12吸收溶剂出口，VII-13脱硫罐进气口，VIII-1脱水罐出气管，VIII-2脱水罐上检修口，VIII-3脱水罐下检修口，VIII-3-1检修口螺栓，VIII-3-2脱水罐检修口盖，VIII-4脱水罐支撑管，VIII-5脱水罐进气管，VIII-6瓷球，VIII-7脱水罐主罐体，VIII-8上丝网，VIII-9分子筛，VIII-10下丝网，VIII-11固定栅板，VIII-12脱水罐排水口，IX-1一级脱碳装置混合气体出气管，IX-2一级脱碳装置，IX-3混合气体进气口，IX-4纯净气体出气口，IX-5膜分离装置，IX-6二级脱碳装置，IX-7二氧化碳排气口，IX-5-1渗透气出气口，IX-5-2膜分离壳头，IX-5-3膜分离紧固螺栓，IX-5-4混合气体进气口，IX-5-5膜分离壳体，IX-5-6渗余气出气口，IX-5-7封头，IX-5-8中空纤维膜，IX-5-9浇铸头，X-1距离传感器，X-2外膜，X-3底膜，X-4压力传感器，X-5空气进气管，X-6沼气进气管，X-7恒压阀，X-8沼气出气管，X-9空气出气管，X-10内膜，X-11-观察窗。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

以下结合附图，对本发明的结构作进一步描述。

如图1所示，动物粪粪便经过I-滚筒筛过滤装置处理后，除去其内部掺杂的石块，塑料带等无机物杂质，经过与处理的动物粪便通过管道被输送至II-快速混合装置，在该装置内部将预处理过的动物粪便和经过生物发酵的秸秆进行混合搅拌，这一工序有利于提高后期的发酵效率，缩短整个流程的工作周期，混合后的物料被输送至III-厌氧发酵装置，在该装置内部物料进行严格厌氧发酵，发酵产生的沼气经气泵加压后通过沼气出口III-10进入沼气收集装置，之后再对沼气进行净化，储存，最终处理得到的沼气成分与天然气成分类似，可以直接通过管道给小区居民供气，或是高压储存后备CNG加气站使用；发酵完成后的沼液和沼渣输送至IV-固液分离装置，该装置可以将沼液沼渣分离，得到的固体进行二次调配，加入植物生长必须的微量元素，之后运往造粒机进行造粒，形成可以直接使用的有机肥料；分离得到的液态肥料经过过滤后抽送至沉淀池，在沉淀池内部进行离心沉淀，除去液体内部的重金属化合物，最终获得可以直接使用的液态肥料。

如图2所示，滚筒筛过滤装置包括：滚筒筛过滤装置机架I-3，环形箍I-1，I-2筛辊，驱动辊I-4，支承辊I-5，滚轮I-8，收集斗I-6，喂料斗I-7，传动机构。所述环形箍I-1与滚轮I-8配合安装；所述滚筒筛辊I-2在环形箍I-1圆周方向等角度安装，通过焊接与四个环形箍I-1相连；所述驱动辊I-4在环形箍I-1圆心位置安装，与滚筒筛辊I-2平行，通过支承辊I-5与环形箍I-1焊接；所述滚轮I-8通过螺纹连接方式与滚筒筛过滤装置机架I-3相连；所述筛网在滚筒筛下方安装，通过螺纹连接方式与滚筒筛过滤装置机架I-3相连；所述收集斗I-6在筛网下方安装，通过焊接方式与滚筒筛过滤装置机架I-3相连；所述喂料斗I-7在环形箍I-1左侧安装，通过焊接方式与滚筒筛过滤装置机架I-3相连；所述传动机构将电机与驱动辊I-4通过联轴器与II-1快速混合装置的皮带轮和III-1厌氧发酵装置的皮带轮进行连接。

如图3所示，快速混合装置包括：快速混合装置罐体II-3，辅料进料口II-7，粪便进料口II-8，出料口II-10，快速混合装置皮带轮II-1，电机，电机支架，轴封II-12装置，搅拌装置II-4，换向装置，轴承，轴承座II-6。所述II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3成圆柱状，中空，壁厚Amm，直径Bmm，高Cmm；；所述辅料进料口II-7在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3侧面底部；所述II-8粪进料口在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3侧面底部，与辅料进料口II-7对向安装；所述出料口II-10在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3侧面底部，与辅料进料口II-7成九十度角安装；所述快速混合装置皮带轮II-1在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3顶部安装，通过键连接与搅拌装置II-4相连；所述电机通过螺纹连接的方式在电机支架上安装，其输出轴安装有快速混合装置皮带轮II-1，通过皮带与搅拌装置II-4上方的快速混合装置皮带轮II-1相连；所述电机支架通过焊接的方式在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3上方安装；所述轴封II-12装置安装在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3顶部圆心部位，中部有孔洞，所述轴封II-12通过轴封螺钉II-2固定，搅拌装置II-4的主轴通过该密封装置与快速混合装置皮带轮II-1相连；所述搅拌装置II-4在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3内部轴线位置，搅拌装置II-4分为上下两部分，通过换向装置相连，每一部分在径向等角度安装有三个搅拌辊；所述换向装置在搅拌装置II-4主轴中部，连接上下两部分搅拌辊；所述换向装置内部设有4个相互垂直的锥齿轮II-11，且所述换向装置通过换向装置支撑架II-9固定在快速混合装置罐体内，所述轴承安装在II-3快速混合装置快速混合装置罐体II-3底部的轴承座II-6内，所述轴承座II-6通过轴承座螺钉II-5固定。

如图4所示，厌氧发酵装置包括：厌氧发酵装置罐体III-2，进料口III-3，出料口III-8，沼气出口III-10，止推轴承III-6，箭型搅拌器III-9，厌氧发酵装置皮带轮III-1，电机，电机支架，挡板III-5，蛇形换热管III-4，轴封装置，压力表，检测模块。所述厌氧发酵装置罐体III-2整体结构为在圆柱体上表面焊接一球型固液分离装置罩壳IV-11，直径Dmm，圆柱体高Emm，壁厚Fmm；；所述进料口III-3在厌氧发酵装置罐体III-2侧面上端；所述出料口III-8在II-3快速混合装置厌氧发酵装置罐体III-2侧面底端，与进料口III-3成对向分布；所述沼气出口III-10在厌氧发酵装置罐体III-2球型固液分离装置罩壳IV-11上放安装；所述止推轴承III-6在厌氧发酵装置罐体III-2底部圆心位置，通过螺纹连接的的方式与厌氧发酵装置罐体III-2相连；所述箭型搅拌器III-9包括三组搅拌器，每组搅拌器通过焊接方式与搅拌装置主轴相连，每组搅拌器包括四个箭型搅拌板，四个搅拌板在圆周位置等角度安装，箭型搅拌器III-9通过止推轴承III-6以及轴封装置固定，所述轴封装置通过机械轴封螺钉III-11固定在厌氧发酵装置罐体III-2上；所述止推轴承通过止推轴承座III-7固定在厌氧发酵装置罐体III-2内部，所述厌氧发酵装置皮带轮III-1安装在箭型搅拌器III-9主轴上端，通过键与主轴相连；所述电机通过螺纹连接的方式安装在电机支架上；所述电机支架通过焊接的方式焊接在厌氧发酵装置罐体III-2上；所述挡板III-5截面形状为“L”型，焊接在厌氧发酵装置罐体III-2内部，厌氧发酵装置罐体III-2内部共有两个挡板III-5，两个挡板III-5成对向分布；所述蛇形换热管III-4内部中空，通有水，蛇形换热管III-4在厌氧发酵装置罐体III-2内壁安装，共有两组，呈对向分布；所述轴封装置安装在球型固液分离装置罩壳IV-11顶端，内部中空，箭型搅拌器III-9主轴从内部通过与带轮连接；所述压力表安装在厌氧发酵装置罐体III-2侧壁外侧；所述检测模块安装在厌氧发酵装置罐体III-2内部底端。

如图5所示，箭型搅拌器包括：上端箭型搅拌叶III-9-1，中端箭型搅拌叶III-9-2，下端箭型搅拌叶III-9-3，加固挡板III-9-4，搅拌器主轴III-9-5。所述三组箭型搅拌叶通过焊接的方式与搅拌器主轴III-9-5连接，箭型搅拌叶片相较普通的平面型搅拌叶片其翻动液体的能力强，在相同的搅拌功率下，翻动液体的效率箭型搅拌叶片最高，并且箭型搅拌叶片不会粉碎液体中的气泡，利于沼气的收集；加固挡板III-9-4通过焊接的方式与搅拌器主轴III-9-5连接。

如图6所示，固液分离装置包括：固液分离装置机架IV-5，固液分离装置罩壳IV-11，锥形螺旋输送辊IV-12，轴承，边压带滤网IV-2，弹簧IV-8，弹簧压板IV-9，喂料口IV-13，固体出料口IV-7，液体出料口IV-6，溢流口IV-1，电机，减速器。所述固液分离装置罩壳IV-11通过螺纹连接的方式与固液分离装置机架IV-5相连；所述锥形螺旋输送辊IV-12基体为圆锥体，左端半径大右端半径小，在基体表面焊接有螺旋输送板IV-10，螺旋输送板IV-10外圆周侧与边压带滤网IV-2内壁紧贴，锥形螺旋输送辊IV-12主轴两端装有轴承，主轴一端与减速器输出端相连；所述轴承通过螺纹连接的方式与固液分离装置机架IV-5相连；所述边压带滤网IV-2安装在固液分离装置罩壳IV-11内部且在锥形螺旋输送辊IV-12外侧，通过螺纹连接的方式与固液分离装置罩壳IV-11相连；所述弹簧压板IV-9安装在锥形螺旋输送辊IV-12右端，弹簧压板IV-9右端有一弹簧IV-8，弹簧IV-8右端固定在固液分离装置机架IV-5上；所述喂料口IV-13在锥形螺旋输送辊IV-12的左上端，喂料口IV-13与边压带滤网IV-2相贯；所述固体出料口IV-7在锥形螺旋输送辊IV-12右端；所述液体出料口IV-6在锥形螺旋输送辊IV-12右下端；所述溢流口IV-1与喂料口IV-13相贯，所述锥形螺旋输送辊与驱动轴IV-4固定连接，所述驱动轴IV-4上设有驱动轴键槽IV-3，所述电机在锥形螺旋输送辊IV-12的左端，其输出轴与减速器输入端相连，通过螺纹连接的方式固定在固液分离装置机架IV-5上；所述减速器通过螺纹连接的方式固定在固液分离装置机架IV-5上，其输出端与锥形螺旋输送辊IV-12的主轴相连。

如图7所示，为本发明净化系统示意图，从图中可以看出本系统总体包括三大部分，脱硫罐VII、脱水罐VIII、脱碳组件IX。脱硫罐VII、脱水罐VIII、脱碳组件IX之间利用通气管路进行连接。通气管路上设置有球阀，可以完成通气管路的开闭工作。各装置间协调高效工作。

如图8、图9所示，脱硫罐VII包括脱硫罐顶盖VII-1，脱硫罐顶盖固定螺栓VII-2，脱硫罐出气口VII-3，脱硫罐主罐体VII-4，脱硫罐支撑管VII-5，脱硫罐人工检修口VII-6，脱硫罐检修口螺栓VII-7，吸收溶剂进口VII-8，喷淋管道VII-9，脱硫罐固定栅板VII-10，倒漏斗进气装置VII-11，吸收溶剂出口VII-12，脱硫罐进气口VII-13。脱硫罐VII为一罐体，其罐体分为脱硫罐主罐体VII-4和脱硫罐顶盖VII-1两部分，并且用脱硫罐顶盖固定螺栓VII-2及密封件将脱硫罐主罐体VII-4与脱硫罐顶盖VII-1固定连接并密封。脱硫罐出气口VII-3焊接固连在脱硫罐顶盖VII-1下、脱硫罐主罐体VII-4上部等直径圆环处侧面。脱硫罐进气口VII-13焊接固连在脱硫罐主罐体VII-4的侧面。倒漏斗进气装置VII-11为漏斗形刚性通气管路，其焊接与脱硫罐进气口VII-13固连在一起，在脱硫罐VII内呈倒漏斗状。倒漏斗进气装置VII-11的下部浸入脱硫罐VII内的吸硫溶剂内一定高度。喷淋管道VII-9在脱硫罐VII内部、倒漏斗进气装置VII-11上部设置。通过焊接固连在脱硫罐VII内壁的脱硫罐固定栅板VII-10支撑。喷淋管道VII-9为带孔管道连接成平面螺旋状，最外层管道向外伸出脱硫罐主罐体VII-4，并焊接固连。脱硫罐人工检修口VII-6用于检修喷淋管道VII-9及倒漏斗进气装置VII-11，为后期维修提供便利。脱硫罐人工检修口VII-6由脱硫罐检修口螺栓VII-7及密封件将脱硫罐检修口顶盖VII-6-1进行紧固密封。吸收溶剂出口VII-12是在脱硫罐主罐体VII-4底部，在中心进行开口并焊接上圆管，当吸收溶剂在脱硫罐VII中的液面达到一定高度时打开此口，将已经吸收含硫气体的溶剂排出，和喷淋管道VII-9喷淋出的溶剂达到一种动态平衡。脱硫罐支撑管VII-5焊接固连在脱硫罐主罐体VII-4外侧底部，通过这三根脱硫罐支撑管VII-5将整个脱硫罐VII支撑在平整的地面上。

如图10、图11所示，所述脱水罐为主要包括脱水罐出气管VIII-1，脱水罐上检修口VIII-2，脱水罐下检修口VIII-3，脱水罐支撑管VIII-4，脱水罐进气管VIII-5，脱水罐主罐体VIII-7，瓷球VIII-6，上丝网VIII-8，分子筛VIII-9，下丝网VIII-10，固定栅板VIII-11，脱水罐排水口VIII-12。瓷球VIII-6为瓷质实心球体，将其置于上丝网VIII-8之上，利用其自重给分子筛VIII-9一定压力。脱水罐上检修口VIII-2和脱水罐下检修口VIII-3在检修时可以通过其进行维修。脱水罐上检修口VIII-2主要是瓷球VIII-6的取放，脱水罐下检修口VIII-3主要是进行分子筛VIII-9的取放工作。脱水罐上检修口VIII-2和脱水罐下检修口VIII-3通过脱水罐检修口螺栓VIII-3-1与脱水罐检修口盖VIII-3-2进行固连。脱水罐出气管VIII-1焊接固连在脱水罐VIII顶部，在顶部钻孔后将脱水罐出气管VIII-1管件焊接在对应位置。脱水罐排水口VIII-12焊接固连在脱水罐底部，在罐底钻孔后将脱水罐排水口VIII-12管件焊接在对应位置，使脱水罐VIII内的存水排出。上丝网VIII-8和下丝网VIII-10为网状结构，不会妨碍混合气体的通过，并且上丝网VIII-8和下丝网VIII-10的网格大小小于分子筛VIII-9的大小，不会使分子筛VIII-9在下丝网VIII-10处坠下。固定栅板VIII-11为窄式厚铁板，焊接固连在脱水罐VIII内部，用于固定其他结构。脱水罐支撑管VIII-4焊接在脱水罐VIII外侧底部，通过这三根脱水罐支撑管VIII-4将整个脱水罐VIII支撑在平整的地面上。

如图12、图13、图14所示，脱碳组件主要包括一级脱碳装置混合气体出气管IX-1，一级脱碳装置IX-2，混合气体进气口IX-3，纯净气体出气口IX-4，膜分离装置IX-5，二级脱碳装置IX-6，二氧化碳排气口IX-7。经过脱硫、脱水处理的混合气体经过混合气体进气口IX-3进入一级脱碳装置IX-2，经过一级脱碳装置IX-2脱碳处理后的二氧化碳与甲烷的混合气体通过一级脱碳装置混合气体出气管IX-1进入二级脱碳装置IX-6，经过二级脱碳装置IX-6对二氧化碳与甲烷的混合气体进行二次分离后，一级脱碳装置IX-2和二级脱碳装置IX-6所分离出来的纯净气体通过纯净气体出气口IX-4进入恒压储气柜X。本装置采用四个膜分离装置IX-5构成一级脱碳装置IX-2、由四个膜分离装置IX-5构成二级脱碳装置IX-6。膜分离装置IX-5包括渗透气出气口IX-5-1，膜分离壳头IX-5-2，膜分离紧固螺栓IX-5-3，混合气体进气口IX-5-4，膜分离壳体IX-5-5，渗余气出气口IX-5-6，封头IX-5-7，中空纤维膜IX-5-8，浇铸头IX-5-9。大量的中空纤维膜IX-5-8装载圆筒形膜分离壳体IX-5-5内，其一端用树脂材料浇铸成浇铸头IX-5-9,另一端用封头封住中空纤维膜IX-5-8的膜芯。由膜分离紧固螺栓IX-5-3将膜分离壳头IX-5-2和膜分离壳体IX-5-5固连在一起。混合气体从混合气体进气口IX-5-4进入，由于中空纤维膜IX-5-8对不同大小的气体分子通过性不同，使纯净气体从渗透气出气口IX-5-1排出，而二氧化碳等气体从渗余气出气口IX-5-6排出。

如图15所示，对气体分离膜的主要特性参数进行理论分析

(1)气体渗透系数

渗透系数P的计算公式:

由公式可见，只有通过增大膜表面积Sm、压差△P和渗透系数P，以及减小膜厚度6，才能提高膜的气体透过量q

(2)气体渗透速率(J)

对于膜厚度6无法确定的情况下，一般采用气体渗透速率(J)的形式表述。其计算公式:

(3)分离系数(a)

分离系数a的计算公式如:

由此可知，采用分离系数a较大的膜，可以提高混合气体的分离效率。

如图16、图17所示，恒压储气柜X包括距离传感器X-1，外膜X-2，底膜X-3，压力传感器X-4，空气进气管X-5，沼气进气管X-6，恒压阀X-7，沼气出气管X-8，空气出气管X-9，内膜X-10，观察窗X-11。距离传感器X-1用于测量外膜X-2和内膜X-10之间的距离，当距离接近于0时利用其配套控制系统发出警报。底膜X-3和内膜X-10共同构成沼气储存的密闭空间。外膜X-2和内膜X-10之间所填充气体为鼓风机通过空气进气管X-5鼓入的空气。当恒压储气柜X需要进行储气时，沼气通过沼气进气管X-6进入内膜X-10，使内膜X-10体积增大，外膜X-2和内膜X-10之间的空气压力增大，使位于空气出气管X-9上的恒压阀X-7打开，向外排出多余空气，使恒压储气柜X内的压力保持恒定。当需要恒压储气柜X放气时，沼气出气管X-8打开，同时鼓风机工作，通过空气进气管X-5鼓入空气，保持恒压储气柜X的压力恒定。观察窗X-11用于观察恒压储气柜的内膜状态。传感器X-4用于检测内膜的压力和温度，当其超过设定值时会反馈到控制系统发出警报。

下面对整个过程结合图示进行叙述：

动物粪便通过喂料斗I-7进入I-滚筒筛过滤装置，在电机带动下驱动辊I-4匀速旋转，驱动辊I-4通过支承辊I-5带动环形箍I-1和I-2筛辊转动，粪便在I-2筛辊做自由落体运动，内部掺杂的石块，塑料袋等常见无机物杂质被筛除，筛除后的动物粪便被收集斗I-6收集，然后通过管道被输送至II-快速混合装置。

预处理后的动物粪便通过粪便进料口II-8进入II-快速混合装置，经过生物发酵，加水湿润后的秸秆通过辅料进料口II-7进入II-快速混合装置，装置内部设有搅拌装置II-4，搅拌装置II-4共有两组，两组通过换向装置相连，换向装置由四个锥齿轮II-11构成，可以实现两组搅拌装置II-4转向相反，增强了该装置的搅拌功能，搅拌均匀后的物料通过出料口II-10被输送至下一工序中。

物料由进料口III-3进入III-厌氧发酵装置，在该装置内部设有蛇形换热管III-4，蛇形换热管III-4内部通有恒温水，维持罐内温度恒定，经查温度保持在35℃-38℃范围内物料发酵效果最佳，所获得的沼气可燃性最好，热值高，同时发酵周期在该范围内最短。在厌氧发酵装置罐体III-2的内壁还设有挡板III-5，挡板截面形状为“L”型，可以保证在搅拌过程中罐内不出现涡流现象，同时也可增强搅拌效果，挡板III-5安装在距离内壁0.2-0.4W(罐体直径)处,这一距离内挡板的效果最佳。箭型搅拌器III-9在电机带动下对罐内物料进行搅拌，箭型搅拌器III-9其径向搅拌能力强，同时配合挡板III-5可以最大程度的减少罐内出泡现象，利于物料的发酵。罐内设有压力表以及检测模块，实时检测罐内压力、温度、酸碱度，当罐内压力过大时信号会反馈给沼气输出系统，增大沼气输出量进而降低罐内压力；当罐内温度超出预设范围时，信号会反馈给换热装置，增强蛇形换热管III-4内部液体的流速，同时对罐内物料进行搅拌，增强其与蛇形换热管III-4的换热系数，使温度回归正常范围；当酸碱度超出预设范围值后，表明物料已经发酵完全，这是信号会反馈给II-快速混合装置以及IV-固液分离装置，对罐内物料进行更替。发酵产生的沼气通过沼气出口III-10进入沼气收集装置，沼液沼渣被输送至IV-固液分离装置。

沼液沼渣通过喂料口IV-13进入固液分离装置，喂料口IV-13管壁上设有溢流口IV-1，当进料量过大时物料将通过溢流口IV-1溢出至储料池。物料进入装置内部后在锥形螺旋输送辊IV-12的输送作用下被不断推至左端，锥形螺旋输送辊IV-12基体为圆锥体，左端半径大右端半径小，在基体表面焊接有螺旋输送板IV-10，螺旋输送板IV-10外圆周侧与边压带滤网IV-2内壁紧贴，在两者耦合作用下，物料受到的压力不断增加，内部的液体被挤出，液体通过边压带滤网IV-2被滤出，最终从液体出料口IV-6输出，被输送至沉淀池进行二次沉淀过滤去除重金属；固体物料受到的压力不断增大，当压力超过预设值之后物料便会将弹簧压板IV-9压向左端，固体出料口IV-7导通，固体物料从固体出料口IV-7输出，至此完成沼液沼渣的分离。

经发酵池发酵产生的混合气体经过气泵加压后通过通气管路到达脱硫罐进气口VII-13，经过倒漏斗进气装置VII-11进入到吸收溶剂，进行化学反应，反应完成后气体排出到溶剂外，在喷淋管道VII-9的喷淋作用下进行二次脱硫过程，两次脱硫过程完成后，混合气体由脱硫罐出气口VII-3排出，进入下一净化装置。在脱硫罐壁设有压力传感器，一旦发生压力异常，控制装置变回发出警报，并关闭进气口。经过脱硫罐VII脱硫完成的混合气体经过脱水罐进气管VIII-5进入脱水罐主罐体VIII-7内，经过固定栅板VIII-11、下丝网VIII-10、分子筛VIII-9、上丝网VIII-8、瓷球VIII-6后由脱水罐出气管VIII-1进入脱碳组件IX中。在此过程中，分子筛VIII-9对混合气体中的水蒸气进行吸收，从而去除混合气体中的水蒸气。

经过脱水罐VIII脱水的混合气体通过混合气体进气口IX-3进入一级脱碳装置IX-2，经过一级脱碳装置IX-2内的膜分离装置IX-5，利用在中空纤维膜IX-5-8中甲烷气体分子和二氧化碳分子的通过性不同，使甲烷气体通过膜分离装置IX-5一端的渗透气出气口IX-5-1，而含有大量二氧化碳和部分甲烷气体的混合气体进入二级脱碳装置IX-6，经过膜分离装置IX-5的脱碳作用，使二氧化碳气体通过膜分离装置IX-5的渗余气出气口IX-5-6排出，所排出的二氧化碳可以用于工业级二氧化碳气体的制备，而高纯度的甲烷气体通过另一端的渗透气出气口IX-5-1排出。高纯度的甲烷气体通过一级脱碳装置IX-2的膜分离装置IX-5中的渗透气出气口IX-5-1和二级脱碳装置IX-6的膜分离装置IX-5中的渗透气出气口IX-5-1汇集在纯净气体出气口IX-4。

经过净化系统净化的气体通过沼气进气管X-6进入内膜X-10，大小可变的内膜X-10随着沼气的增加而放大，外膜X-2和内膜X-10之间的空气压力随着内膜X-10的增大而增大，这时恒压阀X-7会打开，外膜X-2和内膜X-10之间的空气保持恒定压力。当内膜X-10出气量达到最大值时，位于外膜X-2和内膜X-10之间的距离传感器X-1会发出信号，同时信号会传到控制柜中，使沼气进气管X-6处于关闭状态。当需要使用恒压储气柜X中的气体时，打开沼气出气管X-8，同时鼓风机也开始工作，向外膜X-2和内膜X-10之间通入空气，使外膜X-2和内膜X-10之间的空气保持恒定压力。当取用气体完毕后，关闭沼气出气管X-8和鼓风机。底膜X-3设置有传感器X-4，当储气柜X出现压力或温度异常时会反馈给控制系统，发出警报。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，包括：

滚筒筛过滤装置，除去动物粪便中的杂质，所述滚筒筛过滤装置的出料端通过管道与快速混合装置连接；

快速混合装置，将筛选过后的动物粪便与经过生物发酵的秸秆混合，所述快速混合装置的出料口通过管道与厌氧发酵装置的进料口连接；

厌氧发酵装置，将混合后的物料进行厌氧发酵，厌氧发酵装置上方的沼气口与沼气收集装置连接，所述厌氧发酵装置下方的出料口通过液下泵与固液处理组件连接；

沼气收集装置，对厌氧发酵装置内产生的沼气进行收集，所述沼气收集装置的出气端与气体净化组件通过管道连接；

气体净化组件，对沼气收集装置收集的沼气进行脱硫、脱水、脱碳处理，所述气体净化组件的出气端与储气装置通过管道连接；

储气装置，将气体净化组件净化的气体进行恒压储存；

固液处理组件，将发酵后的沼液和沼渣分离，对沼渣处理后制成有机肥料；对沼液处理后做成液态肥料。

2.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述滚筒筛过滤装置包括机架、环形箍、滚筒筛辊、驱动辊、支承辊、筛网、收集斗、喂料斗，所述环形箍与滑轮配合安装；所述滚筒筛辊在环形箍圆周方向等角度安装；所述驱动辊在环形箍圆心位置安装，所述驱动辊通过支承辊与环形箍焊接；所述支承辊与机架滑动连接，所述筛网在滚筒筛下方安装，所述收集斗固定在机架上且在筛网下方安装；所述喂料斗在环形箍一侧安装。

3.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述快速混合装置包括罐体、辅料进料口、粪便进料口、出料口、搅拌装置、换向装置，所述罐体为中空的圆柱体；所述辅料进料口在罐体侧面底部；所述粪便进料口在罐体侧面底部，所述出料口在罐体侧面底部；所述皮带轮与搅拌装置相连；所述皮带轮安装在电机的输出轴，所述搅拌装置在罐体内部轴线位置；

或者，搅拌装置分为上下两部分，通过换向装置相连，每一部分在径向等角度安装有三个搅拌辊；所述换向装置在搅拌装置主轴中部，连接上下两部分搅拌辊；

或者，所述换向装置内部设有4个相互垂直的锥齿轮。

4.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述厌氧发酵装置包括罐体、进料口、出料口、沼气出口、箭型搅拌装置、挡板、蛇形换热管，所述进料口在罐体侧面上端；所述出料口在罐体侧面底端；所述沼气出口在罐体球型罩壳上放安装；所述止推轴承在罐体底部圆心位置；所述箭型搅拌装置包括搅拌器，所述搅拌器通过焊接方式与搅拌装置的主轴相连，箭型搅拌装置通过止推轴承以及轴封装置固定；所述皮带轮安装在箭型搅拌装置的主轴上端，通过键与主轴相连；所述挡板截面形状为L型，所述挡板设置在罐体内部；

进一步，所述蛇形换热管在罐体内壁安装。

5.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述固液分离装置包括机架、罩壳、螺旋输送辊、边压带滤网、弹簧压板、喂料斗、固体出料口、液体出料口，所述罩壳与机架固定连接；所述螺旋输送辊为圆锥体，所述螺旋输送辊表面焊接有螺旋输送挡板，螺旋输送挡板外圆周侧与边压带滤网内壁紧贴；所述边压带滤网安装在罩壳内部且位于螺旋输送辊外侧；所述弹簧压板安装在螺旋输送辊一端，弹簧压板右端有一弹簧；所述喂料斗在螺旋输送辊的左上端；所述固体出料口在螺旋输送辊右端；所述液体出料口在螺旋输送辊右下端。

6.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述气体净化组件包括脱硫罐、脱水罐和脱碳组件，所述脱硫罐包括倒式漏斗进气装置、喷淋管道、固定栅片，所述出气口焊接固连在顶盖下、罐体上部等直径圆环处侧面，所述进气口焊接固连在脱硫罐主罐体的侧面，所述倒漏斗式进气装置为漏斗形刚性通气管路，其焊接固连在脱硫罐进气口上，在脱硫罐内呈倒漏斗状，倒漏斗的下部浸入脱硫罐内的吸收溶剂中，所述喷淋装置在脱硫罐内部的倒式漏斗上部，所述喷淋装置通过焊接固连在脱硫罐内壁的固定栅板上端，所述喷淋装置为带孔管道连接成平面螺旋状，最外层管道向外伸出脱硫罐主罐体，所述溶剂排出管道在罐体底部。

7.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述脱水罐为主要包括排水口、进气口、出气口、丝网、瓷球、分子筛，所述瓷球为瓷质实心球体，所述出气口焊接固连在脱水罐顶部，在顶部钻孔后将出气口管件焊接在对应位置，所述出水口焊接固连在脱水罐底部，在罐底钻孔后将出水管管件焊接在对应位置，所述丝网为网状结构，并且丝网的网格大小小于分子筛；

进一步，所述固定栅板为窄式铁板，焊接固连在脱水罐内部。

8.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述脱碳组件包括一级脱碳装置和二级脱碳装置，所述一级脱碳装置与所述二级脱碳装置并列放置且相互连通，所述一级脱碳装置和所述二级脱碳装置均是由四个膜分离装置组成的，膜分离装置包括膜分离壳头和膜分离壳体，大量的中空纤维膜装载圆筒形的膜分离壳体内，所述膜分离壳体用树脂材料浇铸成浇铸头,另一端用封头封住中空纤维膜的膜芯，所述膜分离壳头和所述膜分离壳体固连在一起。

9.如权利要求1所述的动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，其特征在于，所述储气装置为恒压储气装置，所述恒压储气装置主要包括进气管、出气管、距离传感器、恒压阀、外膜、内膜、底膜，所述内膜为可变形软膜，内膜与底膜共同构成密闭空间，所述外膜为硬质壳体，所述进气管、出气管为通气管道，穿过底膜进入储气空间，所述恒压阀安装在空气出气管上，所述距离传感器对内膜、外膜的距离进行检测。

10.一种动物粪便无害资源化再利用智能处理系统及方法，包括以下步骤：

步骤一：动物粪便经过滚筒筛过滤装置处理后，除去其内部掺杂的石块，塑料带；

步骤二：经过与处理的动物粪便通过管道被输送至快速混合装置，在该装置内部将预处理过的动物粪便和经过生物发酵的秸秆进行混合搅拌；

步骤三：混合后的物料被输送至厌氧发酵装置，在厌氧发酵装内部物料进行严格的厌氧发酵；

步骤四：发酵产生的沼气经气泵加压后通过沼气出口进入沼气收集装置，之后再对沼气进行净化，储存；

步骤五：最终处理得到的沼气，可以直接通过管道给小区居民供气，或是高压储存后备CNG加气站使用；

步骤六：发酵完成后的沼液和沼渣输送至固液分离装置，固液分离装置将沼液沼渣分离，得到的固体进行二次调配，加入植物生长必须的微量元素，之后运往造粒机进行造粒，形成可以直接使用的有机肥料；

步骤七：分离得到的液态肥料经过过滤后抽送至沉淀池，在沉淀池内部进行离心沉淀，除去液体内部的重金属化合物，最终获得可以直接使用的液态肥料。