CN210085223U - 一种畜禽粪便资源化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种畜禽粪便资源化处理系统，包括用于收集畜禽粪便的第一收集池和与第一收集池连通的沼气池，所述沼气池具有气体出口和剩余物料出口；还包括依次连通的脱硫脱水装置、脱碳吸附装置、甲烷蒸汽重整制氢装置、氢气提纯变压吸附装置和加气装置，所述脱硫脱水装置的进气口与所述气体出口连通；还包括依次连通的第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和有机肥水储存罐，所述第一过滤器的进料口与所述剩余物料出口连通。本实用新型的畜禽粪便资源化处理系统针对目前粪便处理利用存在的诸多缺陷，能实现对畜禽粪便更加全面细致的资源合理化利用。

Description

一种畜禽粪便资源化处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种畜禽粪便资源化处理系统，属于环保设备领域。

背景技术

随着我国畜牧养殖行业的不断发展壮大，畜牧产生的粪便量也在不断增加，而畜禽粪便中的氮、磷等有机物若处理不当，会流入地下水中，破环周围的土壤、水、以及大气环境，从而对生态圈产生负面影响。根据资料显示，中国每年畜禽粪便产生量已达19亿吨，超过了工业固体废弃物排放量的2倍多。但畜禽粪便循环利用率确不足3％，由此可见，对畜禽粪便的高效资源化处理已经到了刻不容缓的地步。

目前，畜禽粪便的传统处理利用方法主要为焚烧，焚烧，干燥，制作动物饲料，生产有机肥、沼气等方式，对粪便无害化以及资源化利用起到一定积极作用，但仍然存在以下缺陷。焚烧处理投资大，处理费用高昂，并且产生大量的有害气体排入大气，不易应用推广。干燥处理占地较大，受天气影响大，干燥时产生臭味，氨挥发严重，病原体杀灭效果不理想，存在一次性投资较大，能耗大，成本高等缺点。堆肥生产有机肥作为一个比较理想的处理粪便和资源回收利用技术，仍然存在产品含水量高、运输量不方便、堆肥利用比例比较低的缺点。利用粪便生产沼气虽然能获得甲烷等可燃气体，但是沼气池发酵后剩余产物的后续处理仍然存在问题。

具体地，现有技术中，对于畜禽粪便的处理利用，主要有以下几种方法：一是焚烧处理：畜禽粪便能够通过高温处理消除大部分病菌，节约土地资源，符合垃圾减量化原则，但是处理能耗大，燃烧过程中易产生的有毒气体污染环境；二是干燥处理：畜禽粪便普遍的最终处置方式，但是处理场所占地大，受天气影响大，干燥时产生臭味，氨挥发严重，病原体杀灭效果不理想，存在一次性投资较大，能耗大，产品肥效差，易烧苗，产品成本高等缺点；三是堆肥生产有机肥：是一个比较成熟的粪便资源回收利用的技术，但是存在产品含水量高、运输量不方便、堆肥利用比例低的缺点；四是生产沼气：在厌氧微生物的作用下，有机物转化为价值很高的沼气和二氧化碳，但是剩余物料养分含量低，完全利用困难。可见，不论是哪种现有处理方式，都不能完全达成资源合理化利用的目标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种畜禽粪便资源化处理系统，以实现对畜禽粪便更全面细致的资源化利用。

一种畜禽粪便资源化处理系统，包括用于收集畜禽粪便的第一收集池和与第一收集池连通的沼气池，所述沼气池具有气体出口和剩余物料出口；还包括依次连通的脱硫脱水装置、脱碳吸附装置、甲烷蒸汽重整制氢装置、氢气提纯变压吸附装置和加气装置，所述脱硫脱水装置的进气口与所述气体出口连通；还包括依次连通的第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器和有机肥水储存罐，所述第一过滤器的进料口与所述剩余物料出口连通。

如此，可通过第一收集池收集畜禽粪便，然后将收集的畜禽粪便输入沼气池发酵，沼气池产生的沼气通过脱硫脱水装置、脱碳吸附装置得到进一步的净化，并通过甲烷蒸汽重整制氢装置、氢气提纯变压吸附装置被制成稳定的氢气，氢气提纯变压吸附装置进一步与加气装置连通，为加气装置提供稳定的氢气流，可为氢新能源车加气。而沼气池产生的剩余物料被输入第一过滤器，初步过滤，获得一级滤液和一级滤渣，一级滤液输入第二过滤器，进一步过滤，获得二级滤液和二级滤渣，二级滤液输入第三过滤器，更进一步过滤获得三级滤液和三级滤渣，其中，三级滤液可作为液体有机肥直接使用，各级滤渣可作为固体有机肥使用，用于土壤改良或增肥。

进一步的，所述第一收集池收集牛粪、猪粪中的一种或多种，还可以收集切碎的稻草、农作物秸秆。

进一步地，所述脱硫脱水装置具有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口与脱碳吸附装置连通，所述第二出气口连通有储气罐。

进一步地，还包括用于收集固体有机肥的第二收集池，各过滤器的滤渣出口均与第二收集池连通。

进一步地，所述第一收集池内设有第一搅拌机构，用于将第一收集池内的粪便等物料混合均匀。

进一步地，所述第二收集池内设有第二搅拌机构，以将各级滤渣混合均匀，获得成分均一的固体有机肥。

本实用新型中，脱硫脱水装置，是一种密闭的设备，脱硫、脱水、净化过程在此设备中一次性完成，高效快捷，安全可靠，该设备可市购获得，也可采用现有技术中所公开的沼气脱硫脱水设备，如CN201711493513.0、CN201610970677.7、CN201510255104.1、CN201720479643.8等。

本实用新型中，脱碳吸附装置(脱除二氧化碳)，沼气的脱碳过程在此设备中完成，可市购获得，也可采用现有技术所公开的脱碳吸附设备，如CN201620848824.9、CN201810979542.6等。

本实用新型中，所述甲烷蒸汽重整制氢装置，是一种密闭设备，在此设备中完成甲烷至氢气的转化，CN200610053567.0、CN200710099606.5、CN201210219917.1等。

本实用新型中，所述氢气提纯变压吸附装置，是一种密闭的设备，是一种可变压装置，现有的该类设备能将氢气提纯至99％之上，该设备可市购获得，也可采用现有技术中所公开的甲烷蒸汽重整制氢设备，如CN201820832033.6、CN201521056228.9等。

本实用新型的畜禽粪便资源化处理系统针对目前粪便处理利用存在的诸多缺陷，能实现对畜禽粪便更加全面细致的资源合理化利用。畜禽粪便中固态以及液态含有大量农作物生长所必需的营养成分以及有机质，通过多层筛选过滤用来生产固态有机肥以及液态有机肥，两类有机肥的应用可有效提高土壤有机质含量，改善土壤结构；另一方面，沼气能够通过脱硫脱水装置、脱碳吸附装置得到进一步的净化并通过氢气提纯变压吸附装置被制成稳定的氢气来源，用作氢新能源汽车的驱动气，这也符合新时代汽车行业的发展趋势。如此一来，不仅相关环境问题可以得到一定程度的缓和，而且在获得最佳经济效益的同时还能完成生态良性循环。

与现有技术相比，本系统具有操作简单、高效、方便、成本低的特点，成本控制方面，本系统通过资源化利用所得的有机肥、沼气和氢气可以获得的收益能够很大程度的降低成本。污染控制方面，本系统全处理流程都在密闭的装置内运行，相关产物可以得到有效处理。粪便处理方面，能生产出的有机肥无害化程度强、发酵效果好，可把养殖场的粪便转化为优质的肥料资源，有效改善产地和加工地的环境。沼气处理方面，本系统不仅能生产出纯度更高的甲烷气体，还能将甲烷气体转化为氢气为新能源汽车补充能源，一定程度上避免了燃烧时产生的二氧化碳的二次污染，兼顾了输出产品使用过程中的环保属性。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施方式的畜禽粪便资源化处理系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，一种畜禽粪便资源化处理系统，包括用于收集畜禽粪便的第一收集池1和与第一收集池1连通的沼气池2，所述沼气池1具有气体出口和剩余物料出口；还包括依次连通的脱硫脱水装置3、脱碳吸附装置4、甲烷蒸汽重整制氢装置5、氢气提纯变压吸附装置6和加气装置7，所述脱硫脱水装置3的进气口与所述气体出口连通；还包括依次连通的第一过滤器8、第二过滤器11、第三过滤器14和有机肥水储存罐16，所述第一过滤器8的进料口与所述剩余物料出口连通。第一过滤器可将液体中的固体粪便进行分离，对其进行充分回收利用；可在第二过滤器11内设置厌氧生物，处理后得到有机污水，在第三过滤器内配备超细过滤网，分解后的小分子有机物质分离出来加以利用。

所述脱硫脱水装置3具有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口与脱碳吸附装置4连通，所述第二出气口连通有储气罐18。

还包括用于收集固体有机肥的第二收集池17，各过滤器的滤渣出口均与第二收集池17连通。

所述第一收集池1内设有第一搅拌机构。所述第二收集池17内设有第二搅拌机构。

本系统的基本运行原理如下：

(1)沼气池：畜禽粪便先经过厌氧发酵，产生沼气。

(2)脱硫脱水装置：沼气通过脱硫脱水装置进行预处理，去除原料中的固体颗粒和凝结出来的液滴以及沼气中的H₂S。

(3)脱硫后的沼气增压后进入脱碳吸附装置；提纯后的甲烷气进入甲烷蒸汽重整制氢装置，制得的氢气经过氢气提纯变压吸附装置进一步提纯后，可用作加气装置的气源。

(4)将沼气池产生的剩余物料通入第一过滤器，得到一级滤渣9和一级滤液10。

(5)将一级滤液通入第二过滤器，得到二级滤渣12和二级滤液13。

(6)将二级滤液通入第三过滤器，得到三级滤渣15和三级滤液(有机肥水)。

(7)对一级滤渣、二级滤渣、三级滤渣收集后，可用作固体有机肥。

表1为现有处理方式和本系统情况对比表，可以看出，本系统在成本、占地面积、资源化利用程度等方面均具有明显优势。具体地：

一、和焚烧处理相比较：常规焚烧方式将畜禽粪便转化为不含可燃物质的残余物气体排入大气中，成本较高，且会造成资源浪费，还易且污染大气、水、土壤环境。本系统配备了脱硫脱水装置，脱碳变压吸附装置，三级过滤等预处理流程，在更大程度的减少污染的同时，还能做到垃圾的资源化，最终产物包括高纯度甲烷，氢气，有机肥都能够顺利流入市场，变相了降低了总成本。

二、和干燥处理相比较：常规干燥方式占地大，选址难，受天气影响大，干燥时产生臭味，而本系统受到选址因素相对较小，并且能够更大程度的实现垃圾的减量化，资源化处理的要求。

三、与普通沼气利用技术相比：常规沼气利用技术虽然已经相对成熟，但仍然有甲烷程度不高，受地域影响等等因素。本系统中的脱硫脱水装置、脱碳吸附装置等能很大程度的提高纯度，从而提升了沼气的应用范围。

四、与堆肥技术相比：传统堆肥技术也存在纯度不高，难以利用等缺陷。本系统配备了三级过滤装置，能够进一步提高有机肥的肥效。

表1现有处理方式和本系统情况对比

	焚烧处理	干燥处理	普通堆肥	普通沼气利用技术	本系统
						总成本	高	高	中等	高	低
占地面积	中等	高	大	大	低
						(二次)污染	高	高	中等	中等	低
资源化利用程度	无	无	中等	中等	高
						地点选择	中等	难	中等	中等	易

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种畜禽粪便资源化处理系统，包括用于收集畜禽粪便的第一收集池（1）和与第一收集池（1）连通的沼气池（2），所述沼气池（2）具有气体出口和剩余物料出口；其特征在于，还包括依次连通的脱硫脱水装置（3）、脱碳吸附装置（4）、甲烷蒸汽重整制氢装置（5）、氢气提纯变压吸附装置（6）和加气装置（7），所述脱硫脱水装置（3）的进气口与所述气体出口连通；还包括依次连通的第一过滤器（8）、第二过滤器（11）、第三过滤器（14）和有机肥水储存罐（16），所述第一过滤器（8）的进料口与所述剩余物料出口连通。

2.根据权利要求1所述的畜禽粪便资源化处理系统，其特征在于，所述脱硫脱水装置（3）具有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口与脱碳吸附装置（4）连通，所述第二出气口连通有储气罐（18）。

3.根据权利要求1所述的畜禽粪便资源化处理系统，其特征在于，还包括用于收集固体有机肥的第二收集池（17），各过滤器的滤渣出口均与第二收集池（17）连通。

4.根据权利要求1所述的畜禽粪便资源化处理系统，其特征在于，所述第一收集池（1）内设有第一搅拌机构。

5.根据权利要求3所述的畜禽粪便资源化处理系统，其特征在于，所述第二收集池（17）内设有第二搅拌机构。

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