CN111484227A - 一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置及其操作方法，该装置包括牛粪固液分离装置、牛粪垫料快速发酵床、牛粪垫料快速烘干床和太阳能复合发电集热装置四部分，所述牛粪固液分离装置、牛粪垫料快速发酵床、牛粪垫料快速烘干床和太阳能复合发电集热装置依次连接。本发明还公开了一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置的操作方法。本发明的牛粪垫料太阳能复合快速处理装置使牛粪固液分离、快速发酵床和快速烘干一气呵成；采用的能源为太阳能，绿色环保且为不可竭尽的能源；导热介质为水和石墨烯，其中石墨烯为导热最佳的导热材料；根据发酵和烘干的需要可以控制温度和时间。

Description

一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置及其操作方法

技术领域

本发明属于农用设备技术领域，涉及一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置及其操作方法。

背景技术

目前，现有技术中，养殖场粪污的处理主要有以下几种方式：

1.沼气(厌氧)还田模式。又称农牧结合方式，根据畜禽粪便污水中养分含量和作物生长的营养需要，将畜禽养殖场产生的废水和粪便无害化处理后施用于农田、果园、菜园、苗木、花卉种植以及牧草地等，实现种养结合，该方式适用于远离城市、土地宽广、周边有足够农田的养殖场。

2.沼气(厌氧)自然处理模式。采用氧化塘、土地处理系统或人工湿地等自然处理系统对厌氧处理出水进行处理。主要利用氧化塘的藻菌共生体系的好氧分解氧化(好氧细菌)、厌氧消化(厌氧细菌)和光合作用(藻类和水生植物)，土地处理系统的生物、化学、物理固定与降解作用，以及人工粪污处理主推技术湿地的植物、微生物作用对厌氧处理出水进行净化。适用于距城市较远、土地宽广、地价较低、有滩涂、荒地、林地或低洼地可作粪污自然生态处理的地区。

3.沼气(厌氧)达标排放模式。即采用工业化处理污水的模式处理生猪养殖场排放的粪污，该方式的畜禽养殖粪污处理系统由预处理、厌氧处理(沼气发酵)、好氧处理、后处理、污泥处理及沼气净化、贮存与利用等部分组成。需要较为复杂的机械设备和要求较高的构筑物，其设计、运转均需要具有较高技术水平的专业人员来执行。适用于地处大城市近郊、经济发达、土地紧张地区的规模猪场粪污处理。采用这种模式的一般为大型规模养殖场。

4.生物质能源利用模式。主要是沼气发电。将厌氧发酵处理产生的沼气用于发电，产生电能和热能。具体过程是将畜禽养殖场鲜粪集中收集后，通过上料系统投入厌氧反应器。畜禽舍冲洗水汇集到集水池后泵入厌氧反应器的前部，在反应器内搅拌装置作用下，形成高浓度的发酵液。粪污经厌氧消化，产生的沼气进入发电系统进行发电。沼渣、沼液经平板滤池过滤脱水，分离的沼渣作为有机肥，沼液进入贮存池作为液态有机肥直接施用于农田或处理达标后排放。沼气发电不仅解决了养殖废弃物的处理问题，而且产生了大量的热能和电能，符合能源再循环利用的环保理念，具有较好的经济效益。

随着我国畜牧业的快速发展,全国畜禽粪便产生量也迅速增加。粪便无害化处理和资源化利用的方式很多,作为卧床垫料是牛粪利用方法之一。虽然上述技术能够达到一定的技术效果，但是在具体操作过程中也需要消耗一定的电能等，不利于节能，而且在操作过程中的温度和时间不容易掌控。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置及其操作方法。通过太阳能加热系统和太阳能发电装置供能。

其技术方案如下：

一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置，由牛粪固液分离装置、牛粪垫料快速发酵床、牛粪垫料快速烘干床和太阳能复合发电集热装置组成，所述牛粪固液分离装置、牛粪垫料快速发酵床、牛粪垫料快速烘干床和太阳能复合发电集热装置依次连接。

进一步，所述牛粪固液分离装置由进料口1、搅拌叶片2、感应器3、固态粪污出料口4、数显控制面板5、螺旋推进杆6、带滤网的液体流出口7、绝缘加热瓦8、送风风扇9、电机10组成。所述螺旋推进杆6在纵轴靠近固态粪污出料口4一侧。采用380V交流电机10变速到45r/min驱动送风风扇9、主轴上的搅拌叶片2和螺旋推进杆6；绝缘加热瓦8通过外接电源供能，温度通过感应器3传导到数显控制面板5进行控制；粪污从进料口1进入，经装置分离液态部分从下端带滤网的液体流出口7流出，固态部分从固态粪污出料口4排出。

进一步，所述牛粪垫料快速发酵床由承粪平面11、第一进水管12、回形散热管13、温控触头14、温度控制盘15和出水口16组成。通过太阳能加热的温水经第一进水管12，流经承粪平面11内埋设的回形散热管13，从出水口16回流到太阳能加热系统；按要求将温控触头14分布放置于承粪平面11的测温处，温度传导到温度控制盘15进行控制。

进一步，所述牛粪垫料快速烘干床由承粪平面26、石墨烯加热板27、接电插头28、温控触头29和温度控制盘30组成。所述石墨烯加热板27、接电插头28均位于承粪平面26上，所述接电插头28和石墨烯加热板27电连接，所述承粪平面26通过温控触头2和温度控制盘30连接。将牛粪垫料置于快速烘干床的承粪平面26上，通过的电源接电插头28启动石墨烯加热板27，由温控触头29传导温度到温度控制盘30控制温度。

再进一步，所述太阳能复合发电集热装置由两部分组成，一部分为太阳能集热装置，一部分为太阳能发电装置，所述太阳能集热装置由固定座17、支架18、集热管19、第二进水管20、出水管21、联箱22、尾盒23、水箱24和一体机25组成。在房顶向阳处设置固定座17，将支架18固定于固定座17后，安放集热管19；集热管19通过联箱22进行组合，末端用尾盒23封口；水箱24中的水通过第二进水管20进入集热管19，热水从出水管21流出；热能通过一体机25进行蓄能；

所述太阳能发电装置由太阳能光伏组件31、太阳能充电控制器32、逆变器33、数显总控制器34、蓄电池35和电源输出端子36组成。将太阳能发电装置的太阳能光伏组件31固定在房顶向阳处，通过太阳能充电控制器32进入逆变器33，进一步存储到蓄电池35中，利用数显总控制器34控制发电；电能通过电源输出端子36与太阳能集热装置共享的一体机25相连实现电能互补。

本发明所述牛粪垫料太阳能复合快速处理装置的操作方法，包括以下步骤：请分步描述该装置的操作方法：

步骤1、通过外接电源供能使绝缘加热瓦加热。

步骤2、采用380V交流电机变速到45r/min驱动送风风扇、主轴上的搅拌叶片和螺旋推进杆。

步骤3、送风风扇将绝缘加热瓦的热能吹送到粪污使其加热。

步骤4、粪污从进料口进入，经装置分离液态部分从下端带滤网的液体流出口流出，固态部分从固态粪污出料口排出。

步骤5、分离后的固态粪污置于粪污快速发酵床的承粪平面。

步骤6、启动太阳能集热装置给承粪平面加热。

步骤7、将粪污快速发酵床上的粪污移至粪污快速烘干床上。

步骤8、启动牛粪垫料快速烘干床。

步骤9、通过太阳能充电控制器和数显总控制器控制太阳能发电装置。

步骤10、通过数显控制面板和温度控制盘控制粪污温度。

本发明的有益效果：

本发明的牛粪垫料太阳能复合快速处理装置使牛粪固液分离、快速发酵床和快速烘干一气呵成；采用的能源为太阳能，绿色环保且为不可竭尽的能源；导热介质为水和石墨烯，其中石墨烯为导热最佳的导热材料；根据发酵和烘干的需要可以控制温度和时间。

附图说明

图1：本发明牛粪垫料太阳能复合快速处理装置的原理图；

图2：牛粪固液分离装置的结构示意图；

图3：牛粪垫料快速发酵床装置的结构示意图；

图4：牛粪垫料快速烘干床的结构示意图；

图5：太阳能集热装置的结构示意图，其中，A为整体示意图，B为集热管和支架部分的俯视图，C为集热管和支架部分的侧视图，D为集热管和支架的后视图；

图6：太阳能发电装置的结构示意图；

图7：太阳能发电装置的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1，一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置，由牛粪固液分离装置、牛粪垫料快速发酵床、牛粪垫料快速烘干床和太阳能复合发电集热装置组成(见图1)；能源为太阳能，导热介质为水和石墨烯，能源通过采光板集热发电，根据需要在介质中智能转换；根据发酵和烘干的需要可以控制温度和时间。

(1)牛粪固液分离装置(见图2)：所述牛粪固液分离装置由进料口1、搅拌叶片2、感应器3、固态粪污出料口4、数显控制面板5、螺旋推进杆6、带滤网的液体流出口7、绝缘加热瓦8、送风风扇9、电机10组成。所述螺旋推进杆6在纵轴靠近固态粪污出料口4一侧。采用380V交流电机10变速到45r/min驱动送风风扇9、主轴上的搅拌叶片2和螺旋推进杆6；绝缘加热瓦8通过外接电源供能，温度通过感应器3传导到数显控制面板5进行控制；粪污从进料口1进入，经装置分离液态部分从下端带滤网的液体流出口7流出，固态部分从固态粪污出料口4排出。其中送风风扇起到吹送热风的作用；绝缘加热瓦是热源，分三档功率，分别为高温、中温和低温，根据粪污温湿度的需要可进行调控；搅拌叶片可旋转翻动粪污，使其温度均匀并加速湿度的降低；螺旋推进杆在纵轴靠近固态粪污出料口一侧，起到助推固态粪污出料作用；控制系统由温湿感应器可以通过温度控制来调节固态粪污的湿度，达到不同物料有需的水分要求。牛粪固液分离后，液态部分进入污水处理系统，含水70％左右的牛粪进入快速发酵床发酵。

(2)牛粪垫料快速发酵床(见图3)：由承粪平面11、进水管12、回形散热管13、温控触头14、温度控制盘15和出水口16组成。其中承粪平面11是堆肥发酵场所；热水由进水管12进入，经回形散热管13给承粪平面11加热，最后由出水口16返回集热装置，承粪平面11上的温度由温控触头14传导到温度控制盘15，当温度达到60℃时，自动断电，进水管12停止进水。

(3)牛粪垫料快速烘干床(见图4)：由承粪平面26、石墨烯加热板27、接电插头28、温控触头29和温度控制盘30组成。所述石墨烯加热板27、接电插头28均位于承粪平面26上，所述接电插头28和石墨烯加热板27电连接，所述承粪平面26通过温控触头2和温度控制盘30连接。将牛粪垫料置于快速烘干床的承粪平面26上，通过的电源接电插头28启动石墨烯加热板27，由温控触头29传导温度到温度控制盘30控制温度。其中承粪平面26是牛粪垫料快速烘干场所；接电插头28连接到太阳能集电器上给石墨烯加热板

供电加热；承粪平面26上的温度由温控触头29传导到温度控制盘30，当温度达到80℃时，自动断电，低于80℃时自动供电。

(4)太阳能复合发电集热装置：太阳能复合发电集热装置有两部分组成，一部分为太阳能集热装置，一部分为太阳能发电装置。太阳能集热装置(见图5)由固定座17、支架18、集热管19、进水管20、出水管21、联箱22、尾盒23、水箱24组成，主要作用是为牛粪垫料快速发酵床装置供热使用。太阳能发电装置(见图6、图7)由太阳能光伏组件31、太阳能充电控制器32、逆变器33、数显总控制器34、蓄电池35和电源输出端子36组成，主要作用是为牛粪垫料快速烘干床供电使用。太阳能即热装置和太阳能发电装置通过一体机25(太阳能、发电、采暖)可实现连接互换，储存能量。

本发明所述牛粪垫料太阳能复合快速处理装置的操作方法，包括以下步骤：请分步描述该装置的操作方法：

步骤1、通过外接电源供能使绝缘加热瓦加热。

步骤2、采用380V交流电机变速到45r/min驱动送风风扇、主轴上的搅拌叶片和螺旋推进杆。

步骤3、送风风扇将绝缘加热瓦的热能吹送到粪污使其加热。

步骤4、粪污从进料口进入，经装置分离液态部分从下端带滤网的液体流出口流出，固态部分从固态粪污出料口排出。

步骤5、分离后的固态粪污置于粪污快速发酵床的承粪平面。

步骤6、启动太阳能集热装置给承粪平面加热。

步骤7、将粪污快速发酵床上的粪污移至粪污快速烘干床上。

步骤8、启动牛粪垫料快速烘干床。

步骤9、通过太阳能充电控制器和数显总控制器控制太阳能发电装置。

步骤10、通过数显控制面板和温度控制盘控制粪污温度。

实施例

以呼和浩特地区为例，计算粪污太阳能快速发酵装置的经济效益。

太阳能快速发酵装置造价13万元，配套设备及安装调试等2万，装置总造价15万元；每天按8个小时计算：

(1)支出

①电费：电机耗电4.5kW/h，绝缘加热瓦耗电2.5～4.5kW/h，共耗电56～72kW/h；呼和浩特地区的农业用电每度为0.281元，所以一天用电需电费17.99元。

②人工费：需要1人即可，日工资150元。

③维修费：按造价的5％计算，每年维修费用为7500元，日维修费为20.55元。

④折旧费：按15年折旧计算，每年10000元，日折旧费为27.40元。

总成本：日成本为215.94元，年总成本为7.88万元。

(2)收入

日处理粪污20吨，其中10吨生产发酵有机肥，每吨售价50元，收入500元；10吨生产奶牛垫料，每吨售价100元，收入1000元。年销售收入54,75万元，年净收入46.87万元。

以上所述，仅为本发明。佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种牛粪垫料太阳能复合快速处理装置，其特征在于：由牛粪固液分离装置、牛粪垫料快速发酵床、牛粪垫料快速烘干床和太阳能复合发电集热装置组成，所述牛粪固液分离装置、牛粪垫料快速发酵床、牛粪垫料快速烘干床和太阳能复合发电集热装置依次连接。

2.根据权利要求1所述的牛粪垫料太阳能复合快速处理装置，其特征在于：所述牛粪固液分离装置由进料口、搅拌叶片、感应器、固态粪污出料口、数显控制面板、螺旋推进杆、带滤网的液体流出口、绝缘加热瓦、送风风扇、电机组成，所述螺旋推进杆在纵轴靠近固态粪污出料口一侧。

3.根据权利要求1所述的牛粪垫料太阳能复合快速处理装置，其特征在于：所述牛粪垫料快速发酵床由承粪平面、第一进水管、回形散热管、温控触头、温度控制盘和出水口组成；

通过太阳能加热的温水经第一进水管，流经承粪平面内埋设的回形散热管，从出水口回流到太阳能加热系统；按要求将温控触头分布放置于承粪平面的测温处，温度传导到温度控制盘进行控制。

4.根据权利要求1所述的牛粪垫料太阳能复合快速处理装置，其特征在于：所述牛粪垫料快速烘干床由承粪平面、石墨烯加热板、接电插头、温控触头和温度控制盘组成；所述石墨烯加热板、接电插头均位于承粪平面上，所述接电插头和石墨烯加热板电连接，所述承粪平面通过温控触头和温度控制盘连接。

5.根据权利要求1所述的牛粪垫料太阳能复合快速处理装置，其特征在于：所述太阳能复合发电集热装置由两部分组成，一部分为太阳能集热装置，一部分为太阳能发电装置，所述太阳能集热装置由固定座、支架、集热管、第二进水管、出水管、联箱、尾盒、水箱和一体机组成；

所述太阳能发电装置由太阳能光伏组件、太阳能充电控制器、逆变器、数显总控制器、蓄电池和电源输出端子组成。

6.一种权利要求1所述牛粪垫料太阳能复合快速处理装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、通过外接电源供能使绝缘加热瓦加热；

步骤2、采用380V交流电机变速到45r/min驱动送风风扇、主轴上的搅拌叶片和螺旋推进杆；

步骤3、送风风扇将绝缘加热瓦的热能吹送到粪污使其加热；

步骤4、粪污从进料口进入，经装置分离液态部分从下端带滤网的液体流出口流出，固态部分从固态粪污出料口排出；

步骤5、分离后的固态粪污置于粪污快速发酵床的承粪平面；

步骤6、启动太阳能集热装置给承粪平面加热；

步骤7、将粪污快速发酵床上的粪污移至粪污快速烘干床上；

步骤8、启动牛粪垫料快速烘干床；

步骤9、通过太阳能充电控制器和数显总控制器控制太阳能发电装置；

步骤10、通过数显控制面板和温度控制盘控制粪污温度。

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