CN109081544A - 一种鸡粪干法厌氧处理设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种鸡粪干法厌氧处理设备，包括：原料处理系统，用于对新鲜鸡粪及生活污泥的混合料进行搅拌及加热；该原料处理系统包括：原料池，设置于原料池内的搅拌机构，以及用于给原料池内原料加热的加热机构；厌氧罐，所述厌氧罐的罐体外壁上设有保温结构；进料机构，将原料池内搅拌后的原料由厌氧罐顶部送入厌氧罐内；沼渣池，用于盛放由厌氧罐排出的沼渣；脱硫罐，用于对由厌氧罐排出的沼气进行脱硫；沼气储气柜，用于储存脱硫后的沼气。此外本发明还提出一种鸡粪干法厌氧处理工艺。本发明提出的鸡粪干法厌氧处理工艺提高了鸡粪处理的安全系数，通过先进的科学技术，实现鸡粪处理的无害化。

Description

一种鸡粪干法厌氧处理设备及工艺

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种鸡粪干法厌氧处理设备及工艺。

背景技术

作为第三产业的重要组成部分，养殖业随着经济的发展，其生产规模和生产方式也逐步实现了现代化。其中，养鸡业的发展不仅在数量上不断上升，其养殖规模也得以不断壮大，但随之而来的鸡粪的处理问题，也成为了养鸡业目前亟待解决的重点和难题。相关调查显示，1个约有10万只鸡的养鸡场，每日产生的鸡粪重量高达10t，如此算来，该养鸡场一年就约有3600t的鸡粪产生。如此庞大的鸡粪，如果不按照科学的处理方式进行处理，不仅会导致鸡粪中的养分流失，而且处理不当的话，还会产生氨气。硫化氢以及甲烷等有害的气体，进而给养殖人员和周围住户的生命健康造成损害。

就目前为止，已知已有的鸡粪的加工处理方式至少有4 种：物理加工处理法、化学加工处理法、微生物发酵处理法，以及综合多种方式处理法。

中国专利（公开号：CN101125770A）公开了一种消除农作物连作障碍的调茬肥，工艺流程为将腐熟菌剂接种入有机肥原料中，保证在含水量为50%-65%，温度为55-65℃，碳氮比为25-30:1及pH值为5.5-8.0的条件下，快速发酵7-10天，再在第一次发酵的物料中接种功能性菌株，低温条件下二次发酵促使功能菌大量繁殖，以使有益菌数量达到生物肥料的标准。其中，所述的腐熟菌剂采用以下组分：嗜热枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、酵母菌、黄曲霉等菌种，所述的有机肥原料为鸡粪40%、牛粪30%和秸秆粉30%。然而，该技术中水分含量较高，易导致升温缓慢，发酵周期延长，甚至不完全熟化。腐熟菌剂中黄曲霉在适宜的条件下极易产生黄曲霉毒素，黄曲霉毒素是一种致癌物质，常引起人和动物的免疫抑制和生长不良。采用黄曲霉作为腐熟剂生产的有机肥用在作物上易导致农作物污染，最终引起农作物籽粒黄曲霉污染，如果将其作为食品将导致黄曲霉毒素超标。

中国专利CN103193527B公开了一种微生物发酵处理方法，利用鸡粪发酵生产的有机肥，由以下质量百分含量的组分通过厌氧发酵制备而成：腐熟料60%-90%，发酵剂1%-30%，玉米皮1%-10%；所述的腐熟料由鸡粪或鸡粪与肉鸡垫料的混合料通过好氧腐熟制备而成。

中国专利CN205740694U公开了一种纯鸡粪厌氧发酵及沼液回用系统，该技术中所述生物预处理系统包括初级水解酸化池和次级水解酸化池，用冲刷鸡舍废水将鸡粪TS调配至为8%-10％的纯鸡粪溢流入初级水解酸化池。且所用一级厌氧发酵罐和二级厌氧发酵罐中安装有连续搅拌装置。

现有鸡粪制取有机肥技术的缺点：

1.腐熟菌剂复杂且不易精确控制；

2.制取有机肥的腐熟工艺需要添加大量的辅料：如公开号为CN101125770A的专利申请中需要使用秸秆粉30%作为原料；中国专利CN103193527B公开的技术需要使用玉米皮1-10%作为添加物。而且这种辅料的生产均有季节性，对有机肥的生产有很大的制约瓶颈，并且价格波动较大，会很大程度影响到鸡粪制取有机肥的经济效益。

现有鸡粪厌氧处理技术的不足：

1.进料的TS浓度低，由于进料的鸡粪经稀释后TS较低导致需要的厌氧发酵的罐容增大、项目占地面积提高、配套辅助设备的投入增多、操作人员的增多和设备维修保养的成本加大。

2.厌氧罐内有机械搅拌装置，需要定期对其保养和维护，一是维修和保养的难度大，二是不能保证生产的全年连续进行。

发明内容

一种利用鸡粪及污泥生产有机肥及沼气的工艺，包括如下步骤：

A，将新鲜鸡粪与生活污泥以质量比为3-5:1的比例搅拌混合均匀，混合后的进料TS浓度为18%-25%其中，搅拌时原料温度控制在37-42℃；

B，混合均匀后的原料进行厌氧反应30天，反应过程中产生的沼气脱硫后存储备用，产生的沼液沼渣作为有机肥。

进一步的，所述生活污泥为污水处理厂厌氧消化污泥。

进一步的，步骤A中，搅拌时原料温度控制在40℃。

本发明还提出一种生产有机肥的原料，包括：新鲜鸡粪以及生活污泥，所述新鲜鸡粪与生活污泥的质量比3-5:1。

进一步的，所述生活污泥为污水处理厂厌氧消化污泥。

本发明还提出一种鸡粪干法厌氧处理设备，包括：

原料处理系统，用于对新鲜鸡粪及生活污泥的混合料进行搅拌及加热；该原料处理系统包括：原料池，设置于原料池内的搅拌机构，以及用于给原料池内原料加热的加热机构；

厌氧罐，所述厌氧罐的罐体外壁上设有保温结构；

进料机构，将原料池内搅拌后的原料由厌氧罐顶部送入厌氧罐内；

沼渣池，用于盛放由厌氧罐排出的沼渣；

脱硫罐，用于对由厌氧罐排出的沼气进行脱硫；

沼气储气柜，用于储存脱硫后的沼气。

进一步的，所述原料池的侧壁为夹层式结构，通过向夹层式结构的侧壁内通高温水来对原料池内原料进行加热。

进一步的，该设备还包括用于检测厌氧罐罐体内原料高度的红外测位仪，以及沼气分析仪；该沼气分析仪设置在脱硫罐与沼气储气柜的连接管路上。

进一步的，厌氧罐与脱硫罐的连接管路上设有阀门和风机。

本发明还提出一种鸡粪干法厌氧处理工艺，包括如下步骤：

（1）将新鲜鸡粪与生活污泥在原料池内利用搅拌机构搅拌均匀，混合后的进料TS浓度为18%-25%，所述新鲜鸡粪与生物污泥的质量比为3-5:1，原料搅拌时温度控制在37-42℃；

（2）混合后的原料经进料机构送入厌氧罐内，在厌氧罐的密闭环境内进行30天厌氧反应；该厌氧罐的罐体外壁上设有保温结构，用以对罐内原料进行保温；

（3）反应过程中产生的沼气从位于厌氧罐顶部的沼气管排出厌氧罐外，经脱硫罐脱硫后进入沼气储气柜储存备用；反应得到的沼液和沼渣经厌氧罐底部的出口进入沼渣池存储备用。

本发明相对于现有技术所具有的优点为：

1.本发明提出的鸡粪干法厌氧处理工艺提高了鸡粪处理的安全系数，通过先进的科学技术，实现鸡粪处理的无害化，以及鸡粪中养分的有效利用，进而推动养殖业的健康、持续的发展，顺应可持续发展和保护生态平衡的时代要求。

2.本发明干法厌氧处理工艺与传统鸡粪湿法厌氧相比，进料含固率大幅提高；传统鸡粪厌氧发酵的进料含固率通常在6-12%，而本发明鸡粪厌氧发酵的进料含固率可达到18%-25%，与传统厌氧发酵技术相比，处理相同数量的鸡粪，该技术节约了厌氧罐的容积和项目占地面积，同时也降低了因配套设备大幅减少的维修和保养成本。再者，容积产气率大大提高，传统湿法厌氧处理鸡粪的容积产气率在1.33左右，而该装置和方法处理鸡粪的容积产气率可达到2.0左右。

3.此外，本发明的原料处理系统，能实现鸡粪在密闭空间同生活污泥均匀混合，既实现了鸡粪的充分接种、均匀加热，与已报道的鸡粪厌氧消化技术相比，进料含固率大幅度提高，不需要在厌氧罐内部设置搅拌器，不依赖厌氧罐对物料进行加热，不需要额外通过添加辅料调节鸡粪厌氧的碳氮比。

4.本发明提供了一整套连续进料、连续出料的鸡粪干法厌氧处理设备，能够满足每日处理鸡粪的需要，在鲜有报道的干法厌氧发酵中基本上都是间歇式厌氧发酵，每完成一批厌氧发酵需要将厌氧罐打开，将物料清除，再进料发酵，不能满足鸡粪连续处理的需要，而本发明可以在原料处理系统里连续处理鸡粪，处理好的鸡粪进入厌氧罐厌氧反应，反应后得沼液沼渣排出后，处理好的鸡粪在进入至厌氧罐进行后续步骤，从而连续进料，连续出料。由于进料含固率越低产生的沼液量越大，后端沼液的消纳负担越重，而本发明避免了传统湿法厌氧技术处理鸡粪产生大量沼液难以处理的问题。

5.本发明制得的有机肥避免了传统鸡粪制取有机肥需要大量辅料和复杂菌剂的困扰，且工艺过程简单，经济性高，环保性显著、投资少且便于工业化生产和推广的优点。

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一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明设备的结构示意图。

附图标记：1-原料池；2-搅拌轴；3-温度传感器；4-夹层式侧壁；5-柱塞泵；6-进料管；7-厌氧罐；8-保温结构；9-第一出料阀；10-第二出料阀；11-出料管；12-沼渣池；13-第一阀门；14-风机；15-脱硫罐；16-第二阀门；17-沼气分析仪；18-储气柜；19-排气阀；20-红外测位仪。

具体实施方式

在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。

实施例1、

本实施例提出一种生产有机肥的原料，以及一种利用鸡粪及污泥生产有机肥及沼气的工艺。

该工艺包括如下步骤：

A，将新鲜鸡粪与生活污泥以质量比为3-5:1的比例搅拌混合均匀，使得原料的均匀度达到85%以上，混合后的进料TS浓度为18%-25%；其中，搅拌时原料温度控制在37-42℃；

B，混合均匀后的原料进行厌氧反应30天，反应过程中产生的沼气脱硫后存储备用，产生的沼液沼渣作为有机肥原料。

新鲜鸡粪的含水率约80%，本实施例的生活污泥为市政污水处理厂厌氧消化污泥，厌氧消化污泥的含水率约80%，厌氧菌种活性高，能够保证鸡粪对厌氧菌种的需要。步骤A中，搅拌时原料温度控制在37-42℃即可。

本发明首次提出仅利用生活污泥以及鸡粪作为有机肥及沼气的生产原料，在这个过程中，由于厌氧消化污泥中厌氧菌种活性高，无需添加任何菌种，不仅降低了生产成本，而且使得鸡粪及污水处理厂场厌氧消化污泥得以充分利用，缓解环境压力，并且由于鸡粪与污泥以3:5-1的比例进行配比，使得二者混合后的进料TS浓度为18%-25%，从而提高了进料含固率。

本发明将生活污泥作为菌种使用，比例的大小会影响到接种的均质性和活性高低，会直接影响鸡粪在厌氧罐内的厌氧效果，本发明采用新鲜鸡粪与生活污泥以质量比为3-5:1的比例，一方面保证了生活污泥的厌氧菌种的活性高，不需要额外添加辅料调整原料的碳氮比，以及可以充分以鸡粪为主要处理对象的厌氧发酵原料，可充分缓解鸡粪所带来的环境压力。

实施例2，本实施例提出一种鸡粪干法厌氧处理设备，参考图1，该设备包括如下结构：

原料处理系统，用于对新鲜鸡粪及生活污泥的混合料进行搅拌及加热，该原料处理系统包括：原料池1，设置于原料池内的搅拌机构2，以及加热机构。

厌氧罐7，其罐体外壁上设有保温结构8。

进料机构，将原料池内搅拌后的原料由厌氧罐顶部送入厌氧罐内。

沼渣池12，用于盛放由厌氧罐排出沼液沼渣。

脱硫罐15，用于对由厌氧罐排出的沼气进行脱硫。

沼气储气柜18，用于储存脱硫后的沼气。

首先，本发明提出一种鸡粪干法处理设备，该设备可完成鸡粪的处理以及产生沼气及沼渣。

本发明设备中，原料处理系统既包括加热机构又包括搅拌机构，这样使得原料的加热过程和接种过程均在厌氧罐外部的原料处理系统内完成，由于在处理系统中已经对原料进行加热，满足了原料厌氧反应所需的温度，因此本发明的厌氧罐只设置了保温结构而没有设置加热机构，通过厌氧罐的保温起到避免热量损失的作用即可；由于原料在进入厌氧罐之前已经搅拌均匀，厌氧罐内部就不需要设置搅拌器，省去了搅拌器运行的电力成本和保养维修成本，使用成本更低；由于原料在厌氧罐外进行加热及接种，不需要每完成一批厌氧发酵需要将厌氧罐打开，将物料清除，再进料发酵，省时省力，提高了设备的使用效率，并可实现鸡粪连续厌氧发酵。

本实施例中，原料池顶部具有顶板，并且该顶板上设有一原料进入管，参考图1，这样一来使得加热及搅拌接种过程也在一个相对密闭空间的进行，降低了热量损失和气味散失。

本实施例原料池的底壁为倾斜状态，其朝进料机构方向倾斜，原料池的底壁倾斜角度为10-15度，便于进料机构泵出已混合均匀并充分接种的原料。本实施例中的搅拌机构包括电机（图中未示出）以及与电机输出轴相连的搅拌轴，搅拌轴的轴向与水平面平行，搅拌轴上设有搅拌翅，通过电机带动实现搅拌轴的旋转从而对物料和菌种进行搅拌以混合均匀。

对于本发明的加热机构来说，可以为加热带，设置在原料池的外围。

本实施例中对于原料的加热，可以使用高温热水（向原料池侧壁中通入60-80℃的水）进行加热。具体的，原料池的侧壁为夹层式，包括内外两层，外层上设有位于下方的进水口以及位于上方的出水口，夹层内部通高温热水，高温热水的水源可由外部锅炉提供，水可由水泵从锅炉泵出并由侧壁下方的进水口泵入侧壁内，由侧壁上方的出水口回流入锅炉内。另外，为了保证原料温度的恒定，本发明设备可包括用于检测原料温度的温度传感器3（如图1所示，可安装在原料池顶板上），以及控制器；所述温度传感器3的输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端与水泵相连；当温度传感器检测到原料温度低于预设温度时，启动水泵，使锅炉中的高温水泵入原料池的侧壁，当温度传感器检测到原料的温度大于等于预设温度时，关闭水泵。

为了保证厌氧罐内的鸡粪达到工艺最大的负荷状态，保证容积产气率最大化，本发明的厌氧罐顶部设有红外测位仪20，其对罐内物料的高度进行实时监测和反馈。此外，本实施例的保温结构设置在厌氧罐的罐顶及罐体的外壁，以充分达到保温效果。

本实施例中的进料机构包括连接在原料池与厌氧罐之间的进料管6，以及设置在进料管上的柱塞泵5。

厌氧罐顶部设有沼气管，厌氧罐内产生的沼气经沼气管进入脱硫罐中进行脱硫，然后再经过输送管进入至沼气储气柜，其中沼气管上依次设有沼气阀13和风机14，风机用于稳定气体流速；输送管上设有沼气分析仪17，可对从脱硫塔出来的沼气进行分析，并对鸡粪厌氧的效果进行实时反馈。由于使用了沼气分析仪，实现了对沼气的实时在线监测，沼气分析仪包括可以在线实时监测沼气中CH₄、CO₂、H₂S和HO₂含量的气成份分析仪、以及原料气和成品气的流量计。

厌氧罐的底壁为锥形，该锥形底壁底部设有出料管，出料管排出的沼液沼渣通过沼渣池进行存储。本实施例中的锥形底壁呈60度角，便于沼渣的流出，此外出料管上设有双阀门，即第一出料阀9和第二出料阀10，当其中一个阀门损坏时，可使用另外一个。

实施例3，

此外，本发明还提出一种鸡粪干法厌氧处理工艺，包括如下步骤：

（1）将新鲜鸡粪与市政污水处理厂厌氧消化污泥以质量比为3-5:1的比例在原料池内利用搅拌机构搅拌均匀，使得原料的均匀度达到85%以上，混合后的进料TS浓度为18%-25%，在搅拌过程中利用加热机构对原料加热到40℃左右。

（2）混合后的原料在自重的作用下通过柱塞泵5和进料管6进入厌氧罐7内，在厌氧罐的密闭环境内进行30天厌氧反应；该厌氧罐罐体外壁设有保温结构，用以对罐内原料进行保温；厌氧罐7的罐顶设有红外测位仪20对罐内鸡粪的高度进行实时监测和反馈。

（3）反应过程中产生的沼气从位于厌氧罐顶部的沼气管排出厌氧罐外，而后经过沼气阀及风机，进入脱硫罐内进行脱硫，脱硫后的沼气甲烷含量提高到65%左右，硫化氢含量控制在30ppm以下，经过在线监测仪17实时监测将沼气的成分数据实时反馈，进而通过输送管进入沼气储气柜18储存备用。使用沼气时，可通过安装在沼气气柜旁的排气阀19排出；反应过程中先进入厌氧罐4内的鸡粪先反应完毕，落在厌氧罐底部，通过厌氧罐7锥形底壁的作用自流到双阀门处，通过出料管排出厌氧罐7外部进入到沼渣池12内部存储。

沼气分析仪型号为Gasboard-9050，红外测位仪为西森BSTUF、温度传感器的型号为BD-PT100-02，温控器的型号AIJ-5.0。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用鸡粪及污泥生产有机肥及沼气的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

A，将新鲜鸡粪与生活污泥以质量比为3-5:1的比例搅拌混合均匀，混合后的进料TS浓度为18%-25%；其中，搅拌时原料温度控制在37-42℃；

B，混合均匀后的原料进行厌氧反应30天，反应过程中产生的沼气脱硫后存储备用，产生的沼液沼渣作为有机肥。

2.根据权利要求1所述的一种利用鸡粪及污泥生产有机肥及沼气的工艺，其特征在于，所述生活污泥为污水处理厂厌氧消化污泥。

3.根据权利要求2所述的一种利用鸡粪及污泥生产有机肥及沼气的工艺，其特征在于，步骤A中，搅拌时原料温度控制在40℃。

4.一种生产有机肥的原料，其特征在于，包括：新鲜鸡粪以及生活污泥，所述新鲜鸡粪与生活污泥的质量比3-5:1。

5.根据权利要求4所述的原料，其特征在于，所述生活污泥为污水处理厂厌氧消化污泥。

6.一种鸡粪干法厌氧处理设备，其特征在于，包括：

原料处理系统，用于对新鲜鸡粪及生活污泥的混合料进行搅拌及加热；该原料处理系统包括：原料池，设置于原料池内的搅拌机构，以及用于给原料池内原料加热的加热机构；

厌氧罐，所述厌氧罐的罐体外壁上设有保温结构；

进料机构，将原料池内搅拌后的原料由厌氧罐顶部送入厌氧罐内；

沼渣池，用于盛放由厌氧罐排出的沼渣；

脱硫罐，用于对由厌氧罐排出的沼气进行脱硫；

沼气储气柜，用于储存脱硫后的沼气。

7.根据权利要求6所述的鸡粪干法厌氧处理设备，其特征在于，所述原料池的侧壁为夹层式结构，通过向夹层式结构的侧壁内通高温水来对原料池内原料进行加热。

8.根据权利要求7所述的鸡粪干法厌氧处理设备，其特征在于，该设备还包括用于检测厌氧罐罐体内原料高度的红外测位仪，以及沼气分析仪；该沼气分析仪设置在脱硫罐与沼气储气柜的连接管路上。

9.根据权利要求8所述的鸡粪干法厌氧处理设备，其特征在于，厌氧罐与脱硫罐的连接管路上设有阀门和风机。

10.一种鸡粪干法厌氧处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将新鲜鸡粪与生活污泥在原料池内利用搅拌机构搅拌均匀，混合后的进料TS浓度为18%-25%，所述新鲜鸡粪与生物污泥的质量比为3-5:1，原料搅拌时温度控制在37-42℃；

（2）混合后的原料经进料机构送入厌氧罐内，在厌氧罐的密闭环境内进行30天厌氧反应；该厌氧罐的罐体外壁上设有保温结构，用以对罐内原料进行保温；

（3）反应过程中产生的沼气从位于厌氧罐顶部的沼气管排出厌氧罐外，经脱硫罐脱硫后进入沼气储气柜储存备用；反应得到的沼液和沼渣经厌氧罐底部的出口进入沼渣池存储备用。