CN109020143B - 一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置，属于固废脱水技术领域。该装置包括给料系统、布带式气压动力多级挤压系统、废液处理系统、输送系统、微波螺旋真空泵系统、冷凝系统、臭气处理系统、出料储存系统，给料系统将待处理物料给入布带式气压动力多级挤压系统，处理后产生的废液进入废液处理系统，处理后固体经输送系统输送至微波螺旋真空泵系统，经处理，所得固体进入出料储存系统，气体经冷凝系统冷凝后，剩余臭气进入臭气处理系统。该装置对高含水畜禽粪便采用分段式两级连续深度脱水处理，运行费用较低，操作简单，处理能力强且速度快，设备耐用、寿命长，处理后的畜禽粪便固体回收率高且脱水程度高，具有广泛应用前景。

Description

一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置

技术领域

本发明涉及含水率较高的固废深度脱水技术领域，特别是指一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置。

背景技术

据2016年农业部统计，我国每年产生的畜禽粪便已达到38亿吨，综合利用率不到60％，无害化率不足50％。预测到2020年，我国畜禽粪便的排放总量将会达到42.44亿吨。畜禽粪便产生量大，使得畜禽粪便与环境之间的矛盾日益凸显，对水体、土壤、大气等生态环境带来不利的影响，不仅威胁到人类的健康，同时也严重影响畜牧业自身的发展。

畜禽粪便的含水率很高，新鲜畜禽粪便含水率普遍高于70％，水冲粪、水泡粪的含水率更是高达90％以上。畜禽粪便资源化利用，如用作有机肥、燃料燃烧、堆肥等利用，降低畜禽粪便的含水率是首要任务。

目前，畜禽粪便采用的脱水技术大多为成本较低、能耗较小、周期较短的机械脱水，可将80～90％含水率的畜禽粪便降低到50～60％，常采用的方式有机械挤压、离心脱水、板框压滤等。而对比常规的脱水方式，气压动力布带式多级挤压的方式有其特有的优点。相对而言，气压动力的成本更少、能耗更低；皮带式多级挤压，挤压力度大，传送过程中渗水更为彻底；滤带可根据物料的特性进行更换，透水性好，不粘黏，便于清洗，同时对固体物质具有拦截作用，不像传统机械挤压的方式会导致过多的固体进入废液中，导致大量的N、P等营养元素流失。采用此方式得到的物料的挤压效果优于一般的机械挤压，周期短，可为后续进一步脱水节省大量的能耗。

常规的机械干燥方式只能将含水率降到50％～60％左右，若想进一步将含水率降至更低，需选择其他脱水方式，如高温烘干、热风干燥、流化床干燥等相对能耗较高的干燥方式。对比于深度脱水方式的选择，微波螺旋真空泵的干燥方式更为高效节能，螺旋推进式的运行方式同时具有连续工作和破碎的功能，带有空气过滤器的真空泵可以将产生的水蒸气和颗粒物过滤排出，热气循环使用，进一步降低能耗。通过微波螺旋真空泵的干燥方式，可根据需要将畜禽粪便的含水率进一步降低，具有更好的干燥效果，营养物质基本都留在剩余物料中，便于控制得到的目标产物，更为节能高效，周期更短，为下一步畜禽粪便的资源化使用提供更好的原料基础。

发明内容

本发明针对畜禽粪便含水率高的问题，从能耗低、周期短的角度出发，提供一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置，首先采用价格低廉的气压动力布带式多级挤压方式对含水率为80％～90％的畜禽粪便进行一级脱水，可使含水率降至50％左右，再将一级脱水后的物料进入微波螺旋真空泵系统进行二次脱水，可将物料含水率进一步降低至5％以下，灵活性强，可通过调节不同工艺得到目标产物要求的含水率，通过两级干燥结合的方式，可实现节能降耗、绿色环保、能源化的目标，便于对目标产物的控制。

该装置包括给料系统、布带式气压动力多级挤压系统、废液处理系统、输送系统、微波螺旋真空泵系统、冷凝系统、臭气处理系统和出料储存系统，布带式气压动力多级挤压系统进行一级脱水后，在微波螺旋真空泵系统中进行二级脱水，具体为：给料系统将待处理物料给入布带式气压动力多级挤压系统，处理后产生的废液进入废液处理系统，处理后固体经输送系统输送至微波螺旋真空泵系统，经再次处理后，所得最终固体进入出料储存系统，所得气体经冷凝系统冷凝后，剩余尾气进入臭气处理系统。

其中，布带式气压动力多级挤压系统包括上中下三组相对应地设有间隙的相对转动的辊筒装置，中间组辊筒装置的前进方向端上部设有给料系统，物料在给料系统进入布带式气压动力多级挤压系统之间设有布料装置，上中下三组辊筒装置均与气压动力装置相连，同时每对相对应的辊筒之间均设置有张紧装置；上、中、下每一组辊筒装置分别设置在同一平面上，每一组辊筒装置外部共同缠绕同一滤带。

辊筒装置上设有T型泄水槽。

辊筒装置分为固定辊筒和可调辊筒，其中，固定辊筒中不设置连动杆，可调辊筒中设置连动杆，下部组辊筒装置出料端设置刮板。

微波螺旋真空泵系统包括给料装置、进气口、真空泵、出气口、磁控管、螺旋推杆、出料阀门和出料斗，给料装置下部设置给料阀门开关，真空泵连接出气口，磁控管用于提供微波源，微波螺旋真空泵系统下部设置出料阀门，出料阀门下接出料斗。

微波螺旋真空泵系统带有微波吸收器，防止微波泄露，螺旋推杆对物料同时进行连续输送和破碎，真空泵带有空气过滤器。

待处理物料含水率为80-90％，一级脱水后，所得固体物料含水率为50％，二级脱水后，所得最终固体物料含水率小于5％。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，采用多级脱水处理的方式，将气压动力布带式多级挤压系统和微波螺旋真空泵系统串联处理高含水的畜禽粪便，成本相对较低，极大地降低了系统能耗，尽可能地缩短了脱水周期，提高了脱水效率，便于对目标产物的调控。整个系统可实现连续运行，一体化连续处理。

附图说明

图1为本发明的畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置结构示意图；

图2为本发明的布带式气压动力多级挤压系统的示意图；

图3为本发明的布料装置的结构简图；

图4为本发明的设有T型水槽的辊筒结构简图；

图5为本发明的微波螺旋真空泵系统的示意图。

其中：1-给料系统；2-布料装置；3-固定辊筒；4-可调辊筒；5-连动杆；6-刮板；7-给料装置；8-给料阀门开关；9-进气口；10-真空泵；11-出气口；12-磁控管；13-螺旋推杆；14-出料阀门；15-出料斗。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的畜禽粪便含水率高的问题，提供一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置。

如图1所示，该装置包括给料系统、布带式气压动力多级挤压系统、废液处理系统、输送系统、微波螺旋真空泵系统、冷凝系统、臭气处理系统和出料储存系统，布带式气压动力多级挤压系统进行一级脱水后，在微波螺旋真空泵系统中进行二级脱水，具体为：给料系统将待处理物料给入布带式气压动力多级挤压系统，处理后产生的废液进入废液处理系统，处理后固体经输送系统输送至微波螺旋真空泵系统，经再次处理后，所得最终固体进入出料储存系统，所得气体经冷凝系统冷凝后，剩余尾气进入臭气处理系统。

该装置将含水率较高的畜禽粪便通过给料系统均匀布料进入布带式气压动力多级挤压系统，调节传送速率、挤压强度等参数对其进行工艺控制，完成物料的一级脱水过程，产生的废液进入废液处理系统进行处理；而一级脱水后的物料通过输送系统进入微波螺旋真空泵系统，通过调节螺旋输送速率、微波干燥温度等工艺参数对其进行控制，产生的气体先进入冷凝系统将水蒸气冷凝收集，而后尾气进入臭气处理系统进行脱臭；二级脱水反应后产生的物料进入出料储存系统进行收集。通过以上流程可实现对高含水的畜禽粪便深度脱水。

如图2所示，布带式气压动力多级挤压系统包括上中下三组相对应地设有间隙的相对转动的辊筒装置，中间组辊筒装置的前进方向端上部设有给料系统1，物料在给料系统1进入布带式气压动力多级挤压系统之间设有布料装置2，防止布料不均匀而导致脱水效果不好。布料装置2具体结构如图3所示。上中下三组辊筒装置均与气压动力装置相连，同时每对相对应的辊筒之间均设置有张紧装置，防止滤带经过长期运作后变松导致打滑，从而影响系统运转。上、中、下每一组辊筒装置分别设置在同一平面上，每一组辊筒装置外部共同缠绕同一滤带，滤带选取伸张性和回复性强、耐磨性好、强度高、透水性好、不脱胶、使用寿命长的材料，好的材料选取可以提高脱水效果和工作效率，减少能耗。辊筒装置设有若干T型泄水槽9(如图4所示)，便于废液流出。不带有连动杆5的辊筒装置是固定辊筒3，带有连动杆5的装置是可调辊筒4，方便调节辊筒之间的间距来调节压力大小。下部组辊筒装置出料端设置刮板6，将脱水后的物料刮出，防止过多物料残余在皮带上。

布带式气压动力多级挤压系统选用成本少、能耗低的气压动力作为能量供应源；结合皮带式输送方式对进料含水率无要求的特点，且滤带可根据物料的特性进行更换，透水性好，不粘黏，便于清洗，同时对固体物质具有很好的拦截作用；采用多级挤压的方式，挤压力度大，传送过程中渗水更为彻底。该系统将这三者特有的功能特点结合起来，共同完成此系统的一级脱水过程。该系统中设置上中下三层辊筒装置在完成逐级挤压的目标同时也节省了占地面积。

一级脱水后的物料通过输送系统进入微波螺旋真空泵系统，通过调节螺旋输送速率、微波干燥温度等参数对其进行工艺控制，产生的气体先进入冷凝系统将水蒸气冷凝进行收集，而后尾气进入臭气处理系统除臭，该过程无固体物质损失，尽可能的将N、P等营养元素留在固体残留物中。二级脱水处理后产生的物料进入出料储存系统进行收集。采用微波干燥方式对畜禽粪便进行干燥，可将其含水率进一步降至5％以下。因此，在此系统中，可根据目标产物的含水率要求，控制和调节该系统的运行工艺参数，以达到目标要求的干燥效果。如图5所示，微波螺旋真空泵系统包括给料装置7、进气口9、真空泵10、出气口11、磁控管12、螺旋推杆13、出料阀门14和出料斗15，给料装置7下部设置给料阀门开关8，真空泵10连接出气口11，反应腔体两侧设有若干磁控管12以提供微波源。微波螺旋真空泵系统下部设置出料阀门14，出料阀门14下接出料斗15。

微波螺旋真空泵系统选用高效节能、绿色环保的微波能作为能量供应源；采用螺旋输送的方式对物料同时具有连续输送和破碎的功能，避免物料在微波干燥过程中因结壳效应而导致水分无法继续蒸发出去的问题，从而影响干燥效率；通过带有空气过滤器的真空泵可将微波干燥过程产生的水汽及颗粒物过滤排出，而产生的热气继续在系统中循环利用，可进一步降低能耗。该系统将这三者特有的功能特点结合起来，共同完成此系统的二级脱水过程。此系统带有专门的微波吸收器防止微波泄露，同时可根据目标产物的含水率要求，控制和调节该系统的运行工艺参数，以达到目标要求的干燥效果。

通过以上流程可实现两级深度脱水处理高含水畜禽粪便的目的。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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 (2)

1.一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置，其特征在于：包括给料系统、布带式气压动力多级挤压系统、废液处理系统、输送系统、微波螺旋真空泵系统、冷凝系统、臭气处理系统和出料储存系统，布带式气压动力多级挤压系统进行一级脱水后，在微波螺旋真空泵系统中进行二级脱水，具体为：给料系统将待处理物料给入布带式气压动力多级挤压系统，处理后产生的废液进入废液处理系统，处理后固体经输送系统输送至微波螺旋真空泵系统，经再次处理后，所得最终固体进入出料储存系统，所得气体经冷凝系统冷凝后，剩余尾气进入臭气处理系统；

所述布带式气压动力多级挤压系统包括上中下三组相对应地设有间隙的相对转动的辊筒装置，中间组辊筒装置的前进方向端上部设有给料系统(1)，物料在给料系统(1)进入布带式气压动力多级挤压系统之间设有布料装置(2)，上中下三组辊筒装置均与气压动力装置相连，同时每对相对应的辊筒之间均设置有张紧装置；上、中、下每一组辊筒装置分别设置在同一平面上，每一组辊筒装置外部共同缠绕同一滤带；

所述微波螺旋真空泵系统包括给料装置(7)、进气口(9)、真空泵(10)、出气口(11)、磁控管(12)、螺旋推杆(13)、出料阀门(14)和出料斗(15)，给料装置(7)下部设置给料阀门开关(8)，真空泵(10)连接出气口(11)，磁控管(12)用于提供微波源，微波螺旋真空泵系统下部设置出料阀门(14)，出料阀门(14)下接出料斗(15)；

所述待处理物料含水率为80-90％，一级脱水后，所得固体物料含水率为50％，二级脱水后，所得最终固体物料含水率小于5％；

所述辊筒装置分为固定辊筒(3)和可调辊筒(4)，其中，固定辊筒(3)中不设置连动杆(5)，可调辊筒(4)中设置连动杆(5)，下部组辊筒装置出料端设置刮板(6)；

所述微波螺旋真空泵系统带有微波吸收器，防止微波泄露，螺旋推杆(13)对物料同时进行连续输送和破碎，所述真空泵(10)带有空气过滤器。

2.根据权利要求1所述的畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化装置，其特征在于：所述辊筒装置上设有T型泄水槽。

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