CN205821193U - 一种畜禽粪便废水制造有机肥的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种畜禽粪便废水制造有机肥的装置。本实用新型的畜禽粪便废水制造有机肥的装置，固液分离装置先对畜禽粪便废水进行固液分离得到固相和液相，再采用膜浓缩装置对该液相进行浓缩，接着采用杀菌蒸发装置对经浓缩的液相进行浓缩，最后采用发酵装置对经浓缩的液相和固相进行发酵得到有机肥。本实用新型的装置结构较为简单，减低了成本，提高了资源的利用率。

Description

一种畜禽粪便废水制造有机肥的装置

技术领域

本实用新型涉及有机肥制造的技术领域，具体而言，涉及一种畜禽粪便废水制造有机肥的装置。

背景技术

中国是传统的农业大国，而过量施用农药化肥所带来的食品安全与环境污染问题日趋严重。中国也是世界上最大的有机废弃物生产国家，每年大约有40亿吨以上(其中畜禽粪便排放量约26亿吨，农作物秸秆7亿吨左右)废弃物，实际利用率不足20％，大部分焚烧或直接排入环境，既浪费又污染。如何减少化肥使用量又不影响农作物产量品质，如何处理有机废弃物，变废如宝，如何解决农业生产与环境问题。国内外都进行了多方面的尝试。其中以日本提出的以自然农法的基础演化而来的微生物有机农法，在实际应用中取得了良好的效果。推广关键在于，是否能够为市场提供大量低价格变品质的生物有机肥。

畜禽养殖废水本身就是水体污染的威胁，该废水进入土壤和水体，会对周边地表水和地下水都有潜在的污染风险。对土壤和地下水造成氮、重金属污染，对水体富营养化造成极大的隐患。全国每年约有50亿立方畜禽养殖废水产生，每年全国畜禽养殖废水处理费用需要耗资几百亿元人民币。畜禽养殖废水综合再利用，把养殖废水中养分施灌到农田，即解决畜禽养殖废水的处置问题，又提供了植物营养所需的养分和水分，具有消纳大，成本低廉，减少畜禽养殖项目总投资，消除养殖废水处理费用等优点，最大限度实现资源化，并实现污染物零排放，是项目具有十分有意的绿色环保工程项目。畜禽养殖废水制成生物有机肥，肥料施入土壤后，有机质能有效地改善土壤理化状况和生物特性，熟化土壤，增强土壤的保肥、供肥能力和缓冲能力，为作物的生长创造良好的土壤条件。增加产量，提高品质。肥料含有丰富的有机质和各种营养之素，为农作物提供营养。为土壤微生物活动提供能量和养料，促进微生物活动，加过有机质分解，产生的活性物质等能促进作物的生长和提高农产品的品质。有机物分解产生的有机酸还能促进土壤和化肥中矿质养分的溶解，有利于作物吸收，提高肥料的利用率。改善品质，美味可口且无化学污染的纯正绿色产品，全国提高农产品的市场能力。其中动物粪便中含有丰富的氮、磷、钾、硒等生物生长需要的成分和微量元素，是一种养分全面的有机肥，可用于一切农作物，水果及花卉，另一方面，能提高农作物的产量品质，尤其是素菜、瓜果类等。

现有技术中，畜禽养殖废水制备有机肥的设备大多数采用压氧发酵(沼气利用)、生化降低以及污泥沉淀分离(膜反应器分离)、消毒杀菌等串联处理设备，其处理设备结构较为复杂，项目投资大，运行成本高，废水处理系统管理难，资源能利用低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种畜禽粪便废水制造有机肥的装置，该装置结构较为简单、处理成本低。

一种畜禽粪便废水制造有机肥的装置，包括一固液分离装置，用以将畜禽粪便废水进行固液分离；一膜浓缩装置，用以将经所述固液分离装置处理所得到的液相进行浓缩；一杀菌蒸发装置，用以将经所述膜浓缩装置处理的液相进行杀菌及蒸发浓缩；一发酵装置，用以将经所述杀菌蒸发装置处理的液相和经所述固液分离装置所得到的固相进行发酵，所述固液分离装置连接所述膜浓缩装置，所述膜浓缩装置连接杀菌蒸发装置，所述杀菌蒸发装置连接所述发酵装置。

进一步地，所述固液分离装置为旋液分离器。

进一步地，所述膜浓缩装置为超滤膜组件。

进一步地，所述膜浓缩装置为正渗透膜组件。

进一步地，所述膜浓缩装置为反渗透膜组件。

进一步地，所述膜浓缩装置包括超滤膜组件和反渗透膜组件。

进一步地，所述杀菌蒸发装置为降膜蒸发器。

进一步地，所述杀菌蒸发装置为三效降膜蒸发器。

进一步地，所述发酵装置为恒温发酵罐。

进一步地，还包括一干燥装置，用以对经所述发酵装置得到的有机肥进行干燥，其连接所述发酵装置。

本实用新型的畜禽粪便废水制造有机肥的装置，固液分离装置先对畜禽粪便废水进行固液分离得到固相和液相，再采用膜浓缩装置对该液相进行浓缩，接着采用杀菌蒸发装置对经浓缩的液相进行浓缩，最后采用发酵装置对经浓缩的液相和固相进行发酵得到有机肥。本实用新型的装置结构较为简单，减低了成本，提高了资源的利用率。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的弹簧的结构图。

主要元件符号说明：

100 畜禽粪便废水制造有机肥的装置

20 固液分离装置

40 膜浓缩装置

60 杀菌蒸发装置

80 发酵装置

90 干燥装置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对畜禽粪便废水制造有机肥的装置进行更全面的描述。附图中给出了畜禽粪便废水制造有机肥的装置的首选实施例。但是，畜禽粪便废水制造有机肥的装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对弹簧的公开内容更加透彻全面。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1。本实用新型实施例的畜禽粪便废水制造有机肥的装置100，包括一固液分离装置20，用以将畜禽粪便废水进行固液分离；一膜浓缩装置40，用以将经所述固液分离装置20处理所得到的液相进行浓缩；一杀菌蒸发装置60，用以将经所述膜浓缩装置40处理的液相进行杀菌及蒸发浓缩；一发酵装置80，用以将经所述杀菌蒸发装置60处理的液相和经所述固液分离装置20所得到的固相进行发酵，所述固液分离装置20连接所述膜浓缩装置40，所述膜浓缩装置40连接杀菌蒸发装置60，所述杀菌蒸发装置60连接所述发酵装置80。

上述实施例中，畜禽粪便废水制造有机肥的装置100，固液分离装置20先对畜禽粪便废水进行固液分离得到固相和液相，再采用膜浓缩装置40对该液相进行浓缩，接着采用杀菌蒸发装置60对经浓缩的液相进行浓缩，最后采用发酵装置80对经浓缩的液相和固相进行发酵得到有机肥。本实用新型的装置结构较为简单，减低了成本，提高了资源的利用率。

这里，畜禽粪便可以为鸡粪便、猪粪便等。鸡粪含有丰富的营养，其中粗蛋白18.7％、脂肪2.5％、灰分13％、碳水化合物11％、纤维7％，含氮2.34％、磷2.32％、钾0.83％，分别是猪粪的4.1倍、5.1倍和1.8倍。鸡粪可增加了土壤中的有机质含量。有机质可以改良土壤物理、化学和生物特性，熟化土壤，培肥地力。施用鸡粪肥料既增加了许多有机胶体，同时借助微生物的作用把许多有机物也分解转化成有机胶体，这就大大增加了土壤吸附表面，并且产生许多胶粘物质，使土壤颗粒胶结起来变成稳定的团粒结构，提高了土壤保水、保肥和透气的性能，以及调节土壤温度的能力。猪粪便。猪粪便中年N、P的含量较高，P为干物质的6.45％,含N量为干物质的3.61％,另外,Ca的含量也较高,但K和Mg的含量相对较低，为1.5％左右。猪粪的干物质中80.1％为有机物，易分解性有机C为27.3％、半纤维素及纤维素的含量较低，粗脂肪和木质素的含量较高。当然，不局限于鸡粪便、猪粪便，其它的动物粪便也可以实施本方案。

上述固液分离装置20可以列举出旋液分离器的实例。旋液分离器又被称为水力旋风分离器或水力旋流器。其工作原理为：液体和固体一道进入分离器，开始环形流动。锥型加速了物料的流动，离心力对颗粒产生影响。离心力使颗粒比液体对腔体内壁产生更大的压力。由于受到重力和运动的影响，颗粒轻轻地移向收集腔。随着腔体直径的突然增大，运动变缓。颗粒被收集起来。分离好的液体流入分离器的涡轮部分，收集腔中积聚起来的固体被定期清除，可手动清除或采用自动系统进行清除。旋液分离器可列举出本领域熟知的WTDZA、WTEZA型或WTFZA型。此处，WTDZA型旋液分离器，其内腔具有平的顶盖和用法兰连接的盘状底部，可以打开来观察，其流速范围10～300m³/h。WTEZA型旋液分离器可实施分离的固液的流速范围2～300m³/h。WTFZA型旋液分离器具有带有法兰的卸料口和用来检查收集腔的观察孔，其速范围65～150m³/h。

当然，固液分离装置20还可以为其它的，例如二相固液分离离心机，可以为LW720×2520卧式螺旋卸料沉降离心机，其转鼓直径可为720mm，转鼓长度为2520mm，转鼓最高转速2300rpm，最大分离因数为2130×g，进料处理量为20～70立方米/小时，电机功率为132KW。

上述膜浓缩装置40可有多种实施方式，例如可为超滤膜组件、正渗透膜组件、反渗透膜组件，或者超滤膜组件和反渗透膜组件。此处，可以理解的是，超滤膜和反渗透膜中“和”是指将超滤膜和反渗透膜复合使用，即包括超滤膜和反渗透膜。“组件”相当于以其为主要结构的构件，具体地，超滤膜组件是指以超滤膜为主要结构的构件，是用于实施超滤膜的装置。

超滤膜组件的超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01微米以下的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10纳米的颗粒。其工作原理为：以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔，其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素通过，而最小细菌的体积都在0.02微米以上，因此细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来，从而实现了净化过程。超滤膜既可以采用无机膜，也可以采用有机膜，无机膜可列举出陶瓷膜和金属膜；有机膜可列举出醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等的具体实例。

正渗透膜组件所实施的正渗透指水从较高水化学势(或较低渗透压)侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)—侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液，另一种为具有较高渗透压的驱动溶液，正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。当对渗透压高的一侧溶液施加一个小于渗透压差(aTr)的外加压力(△P)时，水仍然会从原料液压～侧流向驱动液—侧，这种过程叫做压力阻尼渗透(Pressure-retarded osmosis，PRO)，压力阻尼渗透的驱动力仍然是渗透压。

反渗透膜组件所实施的反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。反渗透膜可以为醋酸纤维素，醋酸纤维素又称乙酰纤维素或纤维素醋酸酯，常以含纤维素的棉花、木材等为原料，经过酯化和水解反应制成醋酸纤维素，再加工成反渗透膜，或者可为聚酰胺包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺，如尼龙—4、尼龙—6、尼龙—66膜、芳香族聚酰胺膜。膜材料为芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺—酰肼以及一些含氮芳香聚合物，芳香族聚酰胺膜适应的pH范围可以宽到2～11，但对水中的游离氯很敏感。或者可为复合膜，其是指以上两种材料制成，它是以很薄的致密层和多孔支撑层复合而成。多孔支撑层又称基膜，起增强机械强度的作用；致密层也称表皮层，起脱盐作用，故又称脱盐层。脱盐层厚度可为为30～50nm。

上述浓缩的目的是，把废水中没有养分的水分(清水)浓缩出来。经浓缩可得到20～60％的清水和剩余的浓缩液。清水可用来清洗车间、冲厕、浇灌等。浓缩液则被用作后文所述的处理。

上述杀菌蒸发装置60可列举出降膜蒸发器。降膜蒸发器是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，并沿换热管内壁呈均匀膜状流下。在流下过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝(单效操作)或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。

降膜蒸发器可优选为三效降膜式蒸发器。此处，三效降膜式蒸发器的蒸发耗量低，如1kg蒸汽可蒸发3.2kg水。不仅如此，其蒸发温度低，部分二次蒸汽经喷射式热压泵重新吸入一效加热器，热量得到充分利用，蒸发温度相对较低。梁歪，其浓缩比大，降膜式蒸发，使粘度较大的料液容易流动蒸发，不容易结垢，浓缩时间短。

可列举出一种三效降膜式蒸发器的具体结构(图中未示出)，其包括通过管道依次连接的一效蒸发器、一效分离器、二效蒸发器、二效分离器、三效蒸发器、三效分离器、汽水分离器、冷凝器。一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器的底部分别设置有第一、第二、第三循环泵，二效蒸发器底部与出料泵连接，一效蒸发器通过管道分别与杀菌器、杀菌器热压泵、保温管、热压泵连接，杀菌器的蒸汽进口和杀菌器热压泵的蒸汽进口与分气缸的蒸汽连通，预热器通过管道分别与一效、二效、三效蒸发器、汽水分离器、冷凝器以及进料泵连接，进料泵与预热器之间设置有电磁流量计，杀菌器与温度补偿系统控制连接。

杀菌蒸发装置60所实施的杀菌蒸发可在30～120min杀菌(大肠杆菌、蛔虫卵)及废液蒸发，废水中的有害细菌被全部杀死。同时，废液也随着高温杀菌而蒸发部分水分，使废液中养分浓度越来越高，从而达到一定的浓缩之目的。

发酵装置80可采用本领域公知的发酵罐，优选地可采用恒温发酵罐。可列举一种恒温发酵罐的具体结构(图中未示出)，其包括：罐体和电机，罐体上设置有人孔；罐体上设置有进料口，罐体内设置有人梯巧，罐体顶部设置有固定板，罐体侧壁上设置有换气，换气口上设置有换气控制阀，罐体的底部安装有温度感应器；罐体顶端安装有电机；电机的输出轴伸入到罐体内部；输出轴连接有减速器；减速器固定在固定板上；固定板上安装有紫外线杀菌灯；减速器下端连接有搅拌轴；搅拌轴由上到下依次安装有搅拌刷和搅拌桨；搅拌轴固定于固定支架上；固定支架的与罐体连接；罐体内部安装有循环加热管；循环加热管上端有出水口；循环加热管下端连接有流量控制器；流量控制器与罐体内的混度威应器连接：流量粹制器与进水口连通。罐体在发酵前：开启紫外线杀菌灯，对管内进行杀菌消毒，保证发酵环境不受污染。罐体在发酵过程中，热水由进水口进入，经流量控制器进入循环加热管，由循环加热管流出的热水的温度有所降低(热水将热量消耗在了罐体内，电机转动带动搅拌轴转动，加快发酵速率；由于罐体内物料在搅拌过程中会存在泡沫，为了将其泡沫刷除，在搅拌轴上安装有搅拌刷；在发酵过程中，罐体内的温度会变化，在罐体内的温度感应器能监控发酵物料的温度，当温度过低时，温度感应器会传出信号给流量控制器，流量控制器加快热水流量，给罐体输送更多热量，对罐内的温度起到很好的监控作用，使管内温度恒温。

发酵装置80中，除了加入发酵菌剂，还可加入选自锯末、稻壳、麸皮中的一种或至少二种以上，以及占待发酵的发酵料总质量5～30％沸石粉。发酵菌剂可为乳酸菌类，酵母菌类，芽兰氏阳性放线菌类或者发酵系的丝状菌。发酵菌剂的用量20～50公斤/每吨发酵料。锯末、稻壳、麸皮的用量由发酵料的总湿度决定。在发酵过程中水份较好地控制在10～30％，温度控制在15～60℃，发酵时间为2～7天。

当然还可包括一干燥装置90，用以对经所述发酵装置80得到的有机肥进行干燥，其连接所述发酵装置80。干燥装置90可采用本领域技术人员所熟知的形式。

本发明的畜禽粪便废水制造有机肥的装置100，可以很方便的把有机废弃物还回田，达到有效利用，减少因土壤问题带来的连作保障，使土壤肥沃化，动物粪便废水制成的有机肥的真正价值在于，实现了改良土壤环境，增强了土壤中的有机养分被作(植)物所吸收。达到土壤净化，产量提高，改善品质的绿色健康食品。能够建立环境保全型、循环型、可持续发展型农业。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“固液分离装置”、“膜浓缩装置”、“杀菌蒸发装置”、“发酵装置”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种畜禽粪便废水制造有机肥的装置，其特征在于，包括一固液分离装置，用以将畜禽粪便废水进行固液分离；一膜浓缩装置，用以将经所述固液分离装置处理所得到的液相进行浓缩；一杀菌蒸发装置，用以将经所述膜浓缩装置处理的液相进行杀菌及蒸发浓缩；一发酵装置，用以将经所述杀菌蒸发装置处理的液相和经所述固液分离装置所得到的固相进行发酵，所述固液分离装置连接所述膜浓缩装置，所述膜浓缩装置连接杀菌蒸发装置，所述杀菌蒸发装置连接所述发酵装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固液分离装置为旋液分离器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜浓缩装置为超滤膜组件。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜浓缩装置为正渗透膜组件。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜浓缩装置为反渗透膜组件。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膜浓缩装置包括超滤膜组件和反渗透膜组件。

7.根据权利要求3、4、5或6所述的装置，其特征在于，所述杀菌蒸发装置为降膜蒸发器。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述杀菌蒸发装置为三效降膜蒸发器。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发酵装置为恒温发酵罐。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一干燥装置，用以对经所述发酵装置得到的有机肥进行干燥，其连接所述发酵装置。