CN109836028A - 一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高含水畜禽粪便处理领域，具体涉及一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化系统。采用气压动力布带式多级挤压系统对畜禽粪便进行一级脱水处理，可使高含水(80～90％)的畜禽粪便含水率降至50％左右，效果优于一般的机械挤压，成本少，能耗低。经一级脱水处理后的物料进入微波螺旋真空泵系统进行二级脱水，可根据目标产物的含水率要求，调节工艺参数，以达到目标要求的干燥效果，高效节能，周期短，含水率可以降低到5％以下。本发明对高含水畜禽粪便采用分段式两级连续深度脱水处理技术，成本和运行费用较低，操作简单，处理能力强且速度快，具有设备耐用、寿命长的优点，处理后的畜禽粪便固体回收率高且脱水程度高，具有广泛应用的前景。

Description

一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化系统

技术领域

本发明涉及含水率较高的固体废弃物深度脱水应用领域，尤其涉及一种应用气压动力布带式多级挤压系统和微波螺旋真空泵系统两级连续处理畜禽粪便的装置。

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

本发明的目的在于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，通过对上述深度脱水的背景技术对比而提供一种应用气压动力布带式多级挤压和微波螺旋真空泵两级连续处理高含水畜禽粪便。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。

一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化系统，其特征是采用气压动力布带式多级挤压和微波螺旋真空泵两级连续处理方式，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、出料储存系统等。将含水率较高的畜禽粪便通过给料系统均匀布料进入气压动力布带式多级挤压系统，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。

进一步地，所述气压动力布带式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。气压动力布带式多级挤压系统包括上中下三组相对应的设有间隙的相对转动的辊筒装置，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，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气压动力布带式多级挤压系统，给料系统与布带式气压动力多级挤压系统之间设有布料装置，防止布料不均匀而导致脱水效果不好。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。每一组辊筒装置的外部共同缠绕同一滤带，辊筒装置设有八个T型泄水槽。不带有连动杆的辊筒装置是固定辊筒，带有连动杆的装置是可调辊筒，方便调节辊筒之间的间距来调节压力大小。

进一步地，所述微波螺旋真空泵系统将微波能量供应源、螺旋式输送方式和真空泵过滤水汽及颗粒物三者结合方式进行二级脱水；微波螺旋真空泵系统带有微波吸收器防止微波泄露，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，带有空气过滤器的真空泵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，能进一步降低能耗。此系统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，含水率最多可降至5％以下，营养物质基本都留在剩余物料中，更为节能高效，周期更短。该过程只有臭气产生，产生的臭气进入臭气处理系统进行进一步处理。

本发明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为本发明的两级连续深度处理畜禽粪便的一体化装置流程图；

图2为本发明的布带式气压动力多级挤压系统的示意图；

其中：1给料装置一、2布料装置、3固定辊筒、4可调辊筒、5连动杆、6刮板

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：7给料装置二、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

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种两级连续高含水畜禽粪便深度脱水处理的一体化装置，主要包括给料系统、气压动力布带式多级挤压系统、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、出料储存系统等。

将含水率较高的畜禽粪便通过给料系统进入气压动力布带式多级挤压系统，完成一级脱水过程。在进入前，给料系统与布带式气压动力多级挤压系统之间设有布料装置，使物料均匀分布以达到更好的脱水效果。调节传送速率、挤压强度等参数对其进行工艺控制，产生的废液进入废液处理系统进行处理。气压动力布带式多级挤压系统成本低、能耗少、渗水更为彻底、对固体物质具有拦截作用，不会导致过多的固体物质流失进入废液中。通过该系统处理后的物料含水率可降至50％左右，挤压效果优于一般的机械挤压，为后续的进一步干燥节省了大量的能耗。

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的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装置1，在给料装置和布带式气压动力多级挤压装置之间设有布料装置2，具体细节如图3所示，防止布料不均匀而导致脱水效果不好。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。每一组辊筒装置的外部缠绕同一滤带，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。每一组辊筒装置都需保持设置在同一平面上，不带有如连动杆5的均为固定辊筒3，所有带有如连动杆5的为可调辊筒4，可调辊筒的设计便于调节其各自位置，方便调节辊筒之间的间距来调节压力大小以控制脱水效果。出料端设有刮板将脱水后的物料刮出，防止过多物料残余在皮带上。辊筒装置上沿径向设有八个T型泄水槽，如图4所示，便于废液流出。

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。

所述微波螺旋真空泵系统带有专门的微波吸收器防止微波泄露，物料从给料装置7进入二级脱水系统，阀门8控制物料的进出，采用螺旋推杆13既可以对物料连续输送，又同时对物料具有破碎的功能，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。反应腔体两侧设有磁控管以提供微波源。系统设有进气口9和出气口11，二级脱水过程产生的水汽及颗粒物通过带有空气过滤器的真空泵10过滤排出，而产生的热气继续在系统中循环利用，提高了能量的利用率，可进一步降低能耗。出料阀门14控制物料的输出，出料斗15对干燥过后的物料进行收集。

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。

Claims (3)

1.一种畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化系统，其特征在于采用气压动力布带式多级挤压和微波螺旋真空泵两级连续处理方式；一体化系统包括：给料系统、气压动力布带式多级挤压系统、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；一级脱水处理发生在气压动力布带式多级挤压系统中，根据需要对传送速率和挤压强度参数进行控制，完成物料的一级脱水过程，使物料含水率降至50％，产生的废液进入废液处理系统进行处理；二级脱水过程发生在微波螺旋真空泵系统，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，含水率降至5％以下，产生的气体先进入冷凝系统进行冷凝收集，而后尾气进入臭气处理系统进行处理，二级脱水后产生的物料进入出料储存系统进行收集，实现了高含水畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化。

2.如权利要求1所述畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化系统，其特征在于所述气压动力布带式多级挤压系统将气压动力提供能量源、布带式的输送方式和多级挤压三者结合起来，更好地完善一级脱水过程；气压动力布带式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，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，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；每一组辊筒装置需保持设置在同一平面上，外部共同缠绕同一滤带，辊筒装置上设有八个T型泄水槽；设置固体辊筒和可调辊筒，方便调节辊筒之间的间距来调节压力大小以控制脱水效果。

3.如权利要求1所述所述畜禽粪便两级连续深度脱水处理的一体化系统，其特征在于所述微波螺旋真空泵系统将微波能量供应源、螺旋式输送方式和真空泵过滤水汽及颗粒物三者结合方式进行二级脱水；微波螺旋真空泵系统带有微波吸收器防止微波泄露，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，带有空气过滤器的真空泵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，能进一步降低能耗。