CN215886739U - 一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，包括粪污进管、粪污能源化利用子系统、粪污肥料化利用子系统和污水处理子系统，粪污进管与粪污能源化利用子系统相联通，粪污肥料化利用子系统和污水资源化利用子系统分别与粪污能源化利用子系统相联通。本实用新型系统设置合理，操作简单、综合利用成本低，解决了对猪场粪污以及病死猪的综合无害化、资源化利用的问题，是对生猪养殖实现可持续发展的重要保障。

Description

一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统

技术领域

本实用新型涉及粪污综合利用技术领域，特别是涉及一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统。

背景技术

畜禽粪污是一个巨大的环境污染源，同时也是一个巨大的生物质资源库。据统计，全国每年38亿吨畜禽废弃物，综合利用率只有6成，未来仍有较大的利用空间。据测算，全国畜禽固体粪便全部利用，年可生产有机肥3.5亿吨。因此，畜禽粪污资源化利用成为未来粪污处理的主要发展方向。

畜禽粪便制作肥料、饲料和燃料的三种方式均有应用。如堆沤等方式制作的农家肥、工厂化生产的商品有机肥和沼气工程产生的沼肥(沼渣、沼液)，通过就近就地肥料化利用，对于改良土壤、培肥地力、促进农作物增产增收有重要作用，也是促进种养结合，实现农业绿色可持续发展的根本手段。

在推动畜禽养殖废弃物资源化利用的具体过程中，主要有三个困难：一是畜禽养殖与农业种植主体分离，种养结合不紧密，畜禽粪便还田难；二是一些地方畜禽养殖规模超出土地、水资源等环境可承受范围，畜牧业区域布局不平衡，畜禽养殖总量与环境容量不匹配，特别是南方水网地区，这个问题相对比较突出；三是一些地区过于强调畜禽养殖造成的污染问题，对发展畜牧业积极性不高，大幅度调减畜禽养殖规模，影响了畜牧业稳定发展和保障畜产品市场有效供给。其中畜禽养殖废弃物资源化利用最主要的难点，在于废弃物综合利用的成本较高，进一步制约了粪污的资源化利用。

生猪是我国畜禽养殖的大头，全国生猪粪污年产生量约18亿吨，占畜禽粪污产生总量的47％，针对猪粪污的资源化利用十分迫切，尤其是规模化猪场的粪污资源化利用问题的有效解决，是确保我国生猪产业可持续发展的重要保障。因此，一种规模化猪场操作简单、综合利用成本低的粪污资源化综合利用系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，包括粪污进管、粪污能源化利用子系统、粪污肥料化利用子系统和污水处理子系统，粪污进管与粪污能源化利用子系统相联通，粪污肥料化利用子系统和污水资源化利用子系统分别与粪污能源化利用子系统相联通。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过设置粪污能源化利用子系统，对猪场粪污进行厌氧发酵处理，制备沼气，利用沼气转化产生电能，实现对粪污的能源化利用；设置粪污肥料化利用子系统将粪污中的固体猪粪烘干，以及对猪场的病死猪进行无害化处理，处理后的固体部分与固体猪粪混合，用于制作有机肥料，实现对粪污的肥料化利用；设置污水处理子系统，对粪污能源化利用子系统中产生的沼液污水进行除氮氨、除磷及净化处理，使其达到农田灌溉用水的标准，实现对污水资源化利用。本实用新型系统设置合理，操作简单、综合利用成本低，解决了对猪场粪污以及病死猪的综合无害化、资源化利用的问题，是对生猪养殖实现可持续发展的重要保障。

在一些实施方式中，粪污能源化利用子系统包括格栅池、固液分离机、调节池、HPDE黑膜沼气池、脱硫脱水塔、沼气发电机和热量回用管，粪污进管的一端与格栅池相联通，格栅池、固液分离机、调节池、HPDE黑膜沼气池、脱硫脱水塔和沼气发电机相依次联通，热量回用管内装有导热油或蒸汽，热量回用管的一端位于沼气发电机相联通，另一端绕设于HDPE黑膜沼气池外侧。沼气发电机利用沼气发电过程中产生的余热，对热量会用管内的导热油进行加热，导热油对HDPE黑膜沼气池进行加热，保持温度为在35-40度，进行中温发酵。利用格栅网对粪污进行初步筛分，将其中较大杂质分离出来，避免其进入固液分离机内。调节池将池内粪污的浓度控制在10％-15％，便于后续进入HPDE黑膜沼气池内进行厌氧发酵。脱硫脱水塔对沼气进行脱硫脱水处理，便于沼气发电机利用沼气进行发电。沼气发电机利用处理后的沼气进行发电，将粪污转化为电能，实现对粪污的能源化利用。

在一些实施方式中，格栅池内设有格栅网，格栅网设有格栅孔，格栅孔的孔径小于5cm。利用格栅网对粪污进行初步筛分，将其中宽度大于5cm的杂质分离出来，避免其进入固液分离机内。

在一些实施方式中，固液分离机为变轴径变螺距的螺旋挤压式固液分离机，固液分离机包括电机、减速机、调节气缸、螺旋轴、进料段、分离段和出料段，分离段设有进料口和出料口，进料口与进料段相联通，出料口与出料段相联通，螺旋轴安装于分离段内，电机和减速机位于进料段的一侧，调节气缸位于出料段的一侧，电机的输出端与减速机相轴连接，螺旋轴的一端穿过分离段的侧壁与减速机相轴连接，另一端与调节气缸相轴连接。电机和减速机带动螺旋轴对粪污进行固液分离处理，调节气缸调节出料口的初始压力，使分离得到的猪粪固体中的含水率不高于70％。分离段用于容纳安装螺旋轴，进料段用于进料粪污，出料段用于排出固体粪污。

在一些实施方式中，固液分离机包括分离筛和承水段，分离段底部设有漏水区，分离筛固定安装于分离段底部外侧，并位于漏水区下方，承水段固定安装于分离段底部，并位于分离筛下方，承水段底部设有出水口。分离筛对分离出的污水进行二次过滤，避免较大的杂质进入HDPE黑膜沼气池内。承水段用于承接分离筛过滤的污水，出水口便于排出污水。

在一些实施方式中，螺旋轴沿进料口到出料口的方向轴径逐渐增大，螺旋轴沿进料口到出料口的方向螺距组件减小。螺旋轴的轴径和螺距逐渐减小，便于螺旋轴和螺旋轴上的螺叶对粪污进行挤压，实现固液分离，得到的猪粪含水率不高于70％。

在一些实施方式中，进料段的直径为65mm，分离段的长度为320mm，出料段的直径为65～140mm，螺旋轴的锥度为2.68度，分离筛的筛孔宽度为1mm。

在一些实施方式中，粪污肥料化利用子系统包括烘干机、病死猪无害化处理装置、除臭塔、辅料进管和渗滤液回流管，出料段与烘干机的入口相联通，辅料进管的一端与烘干机相联通，另一端与病死猪无害化处理装置相联通，病死猪无害化处理装置、烘干机均与除臭塔相联通，除臭塔与HDPE黑膜沼气池通过渗滤液回流管相联通，烘干机、病死猪无害化处理装置和除臭塔分别与沼气发电机相电连接。出料段排出的固体猪粪，通过传送带传送到烘干机内进行烘干处理。病死猪无害化处理装置32对病死猪进行无害化处理。烘干处理和无害化处理过程中产生的臭气，通过管道进入除臭塔，进行除臭处理。除臭塔在处理臭气过程中，产生的渗滤液，通过渗滤液回流管回流到HDPE黑膜沼气池中进行发酵处理，实现对固体猪粪、病死猪以及臭气的全面综合处理。

在一些实施方式中，污水资源化利用子系统包括短程硝化-厌氧氨氧化装置、磷酸铵镁结晶装置、过流式人工湿地、暂存池和臭氧消毒装置，短程硝化-厌氧氨氧化装置与HDPE黑膜沼气池相联通，短程硝化-厌氧氨氧化装置、磷酸铵镁结晶装置和过流式人工湿地依次相联通，暂存池和臭氧消毒装置分别与过流式人工湿地相联通。短程硝化-厌氧氨氧化装置用于除去污水中的氮氨。磷酸铵镁结晶装置用于除去污水中的磷。过流式人工湿地用于对污水进行进一步的吸附净化处理。臭氧消毒装置对污水进行臭氧消毒处理，用于对猪场栏舍进行清洁冲洗，实现对污水的资源化利用。

在一些实施方式中，过流式人工湿地依次设有细叶莎草种植区、紫芋种植区和美人蕉种植区。过流式人工湿地上种植的细叶莎草、紫芋和美人蕉，其根系对与污水接触面积大，形成过滤层，便于对污水水体中的氮、磷、不溶性胶体或碎屑进行吸附阻拦，对水体起到进一步净化作用。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施方式的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统的结构示意图。

图2为本实用新型的一种实施方式的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统的固液分离机的结构示意图。

图3为本实用新型的一种实施方式的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统的使用流程图。

图4为本实用新型的一种实施方式的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统的方框图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步详细的说明。

参考图1～图4，本实用新型提供了一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，包括粪污进管1、粪污能源化利用子系统2、粪污肥料化利用子系统3和污水资源化利用子系统4。

粪污能源化利用子系统2包括格栅池21、固液分离机22、调节池23、HPDE黑膜沼气池24、脱硫脱水塔25、沼气发电机26和热量回用管27。粪污进管1的一端与格栅池21相联通，格栅池21、固液分离机22、调节池23、HPDE黑膜沼气池24、脱硫脱水塔25和沼气发电机26相依次联通，热量回用管27内装有导热油，热量回用管27的一端与沼气发电机26相联通，另一端绕设于HDPE黑膜沼气池24外侧。沼气发电机26利用沼气发电过程中产生的余热，对热量会对管内的导热油进行加热，导热油对HDPE黑膜沼气池24进行加热，保持温度为在35-40度，便于HDPE黑膜沼气池24进行中温发酵。格栅池21内设有格栅网211，格栅网211设有格栅孔212，格栅孔212的孔径小于5cm，利用格栅网211对粪污进行初步筛分，将其中大于5厘米的杂质分离出来，避免其进入固液分离机22内。HPDE黑膜沼气池24对猪粪中分离出的污水进行厌氧发酵制备沼气。脱硫脱水塔对沼气进行脱硫脱水处理，便于沼气发电机利用沼气进行发电。沼气发电机利用处理后的沼气进行发电，进而可以对固液分离机22、烘干机31、除臭塔33、病死猪无害化处理装置32、短程硝化-厌氧氨氧化装置41、磷酸铵镁结晶装置42和臭氧消毒装置45进行电力供应，实现对粪污的能源化利用。

固液分离机22为变轴径变螺距的螺旋挤压式固液分离机，固液分离机22包括电机221、减速机222、调节气缸223、螺旋轴224、进料段225、分离段226、出料段227、分离筛228和承水段229。分离段226设有进料口和出料口，进料口与进料段225相联通，出料口与出料段227相联通，螺旋轴224安装于分离段226内，电机221和减速机222位于进料段225的一侧，调节气缸223位于出料段227的一侧，电机221的输出端与减速机222相轴连接，螺旋轴224的一端穿过分离段226的侧壁与减速机222相轴连接，另一端与调节气缸223相轴连接。电机221和减速机222带动螺旋轴224对粪污进行固液分离处理，调节气缸223调节出料口的初始压力为3250N，使分离得到的猪粪固体中的含水率不高于70％。

分离段226底部设有漏水区，分离筛228固定安装于分离段226底部外侧，并位于漏水区下方，承水段229固定安装于分离段226底部外侧，并位于分离筛228下方，承水段229底部设有出水口2291。螺旋轴224沿进料口到出料口的方向轴径逐渐增大，螺旋轴224沿进料口到出料口的方向螺距逐渐减小。进料段225的直径为65mm，分离段226的长度为320mm，出料段227的直径为65～140mm，螺旋轴224的锥度为2.68度，分离筛228的筛孔宽度为1mm。分离筛228对分离出的污水进行二次过滤，避免较大的杂质进入HDPE黑膜沼气池24内。螺旋轴224的轴径和螺距逐渐减小，便于螺旋轴224和螺旋轴上的螺叶对粪污进行挤压，实现固液分离，得到的猪粪含水率不高于70％。

粪污肥料化利用子系统3包括烘干机31、病死猪无害化处理装置32、除臭塔33、辅料管35和渗滤液回流管34。出料段227与烘干机31的入口通过传送带相联通，出料段227排出的固体猪粪，通过传送带传送到烘干机31内进行烘干处理。烘干机31与病死猪无害化处理装置32之间通过辅料管35相连接。将烘干后的猪粪作为辅料，加入到病死猪无害化处理装置32中，对病死猪进行加热、破碎和搅拌，加热温度控制在120度，实现对病死猪的无害化处理。其中病死猪和辅料的比例为1:0.4。烘干过程中产生的臭气，通过管道进入除臭塔33进行除臭。病死猪无害化处理装置32与除臭塔33相联通，无害化处理过程中产生的臭气通过管道进入除臭塔33进行除臭。除臭塔33在处理臭气过程中，产生的渗滤液，通过渗滤液回流管34回流到HDPE黑膜沼气池中进行发酵处理。烘干机31、病死猪无害化处理装置32和除臭塔33分别与沼气发电机26相电连接。沼气发电机26向烘干机31、病死猪无害化处理装置32和除臭塔33提供电力供应。烘干后猪粪的含水率在40％左右，与经过无害化处理后的固体相混合，一起运至有机肥场制作有机肥，实现对粪污的肥料化利用。

污水资源化利用子系统4包括短程硝化-厌氧氨氧化装置41、磷酸铵镁结晶装置42、过流式人工湿地43、暂存池44和臭氧消毒装置45。短程硝化-厌氧氨氧化装置41与HDPE黑膜沼气池24相联通，短程硝化-厌氧氨氧化装置41、磷酸铵镁结晶装置42和过流式人工湿地43依次相联通，暂存池44和臭氧消毒装置45分别与过流式人工湿地43相联通。HDPE黑膜沼气池中的沼液通过管道流入短程硝化-厌氧氨氧化装置41中，除去污水中的氮氨。污水流入磷酸铵镁结晶装置42，用于除去污水中的磷。污水流过人工浮岛43，通过过流式人工湿地43对污水进行进一步的吸附净化处理。一部分处理后的污水流入暂存池44内暂存，达到农田灌溉用水的标准，可以用于对农田灌溉。另一部分处理后的污水流入臭氧消毒装置45，进行臭氧消毒处理，消毒后达到无菌标准，用于对猪场栏舍进行清洁冲洗，实现对污水的资源化利用。

过流式人工湿地43依次设有细叶莎草种植区431、紫芋种植区432和美人蕉种植区433。污水依次通过细叶莎草种植区431、紫芋种植区432和美人蕉种植区433，细叶莎草、紫芋和美人蕉其根系对与污水接触面积大，形成过滤层，便于对污水水体中的氮、磷、不溶性胶体或碎屑进行吸附阻拦，对水体起到进一步净化作用。

本实用新型在使用时，首先，猪场粪污经过粪污进管1进入格栅池21中，格栅网211分离出大于5厘米的杂质，随后粪污通过进料段225进入固液分离机22中进行固液分离。固液分离后的污水进入调节池23，将池内粪污的浓度控制在10％-15％。随后污水进入HDPE黑膜沼气池24，在池中停留10-15天进行厌氧发酵，厌氧发酵温度为在35-40度，通过热量回用管27中的导热油利用沼气发电机26的余热，对HDPE黑膜沼气池24进行外援加热，实现HDPE黑膜沼气池中温发酵。厌氧发酵过程中对COD和BOD进行去除。

HDPE黑膜沼气池24发酵产生的沼气经过脱硫脱水塔25处理，进入沼气发电机26进行发电，其中产生的余热用来对热量回用管27中的导热油进行加热，加速HDPE黑膜沼气池24中的污水发酵，增加微生物的活性。沼气发电机26产生的电能用于烘干机31，对固液分离机22产生的固体猪粪进行烘干处理，通过负压方式，将烘干过程产生的臭气排放入除臭塔33中进行处理，烘干温度在120度左右。

沼气发电机26产生的电能，同时对病死猪无害化处理装置32进行供电。病死猪无害化处理装置32对病死猪进行加热、破碎和搅拌，加热温度控制在120度左右，实现对病死猪的无害化处理。加热过程中加入烘干后的猪粪作为辅料，病死猪和辅料的比例为1:0.4。病死猪无害化处理过程中产生的臭气也排入除臭塔33进行处理。烘干后的猪粪含水率在40％左右，与经过无害化处理后的病死猪固体混合，一起运至有机肥场制作有机肥。除臭塔33在除臭过程中产生的渗滤液经过渗滤液回流管34进入HDPE黑膜沼气池24进行发酵处理。

污水经过HDPE黑膜沼气池24进行厌氧发酵处理之后，进入短程硝化-厌氧氨氧化装置41，将污水pH值控制在7.4-7.8，DO值控制在1.1-1.5mg/L，停留时间为2天，用于除去污水中的氨氮。

经脱氮氨处理的污水进入磷酸铵镁结晶装置42，曝气DO值控制在3-5mg/L，调节pH值到8.0-8.5，添加沉淀剂MgCl_2.6H₂O和Na₂HPO_4.12H₂O，调节Mg:P(摩尔比)为1.6，停留时间为60分钟，最大程度的除去污水中的磷。

经过磷酸铵镁结晶装置42的污水进入过流式人工湿地43，过流式人工湿地43依次种植有三级浮岛植物，具体为细叶莎草、紫芋、美人蕉，进一步除去污水中的氮磷物质。经处理的污水一部分流入暂存池44，存留10天，可以进行农田灌溉。另一部分进入臭氧消毒系统45，进行消毒处理。经过消毒后，可以直接用于冲洗栏舍，臭氧浓度为18.6mg/L时对猪场污水作用10min。

本实用新型系统设置合理，操作简单、综合利用成本低，解决了对猪场粪污以及病死猪的综合无害化、资源化利用的问题，是对生猪养殖实现可持续发展的重要保障。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，包括粪污进管、粪污能源化利用子系统、粪污肥料化利用子系统和污水处理子系统，所述粪污进管与所述粪污能源化利用子系统相联通，所述粪污肥料化利用子系统和污水资源化利用子系统分别与所述粪污能源化利用子系统相联通。

2.根据权利要求1所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述粪污能源化利用子系统包括格栅池、固液分离机、调节池、HPDE黑膜沼气池、脱硫脱水塔、沼气发电机和热量回用管，所述粪污进管的一端与所述格栅池相联通，所述格栅池、固液分离机、调节池、HPDE黑膜沼气池、脱硫脱水塔和沼气发电机相依次联通，所述热量回用管内装有导热油或蒸汽，所述热量回用管的一端位于所述沼气发电机相联通，另一端绕设于所述HDPE黑膜沼气池外侧。

3.根据权利要求2所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述格栅池内设有格栅网，所述格栅网设有格栅孔，所述格栅孔的孔径小于5cm。

4.根据权利要求2所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述固液分离机为变轴径变螺距的螺旋挤压式固液分离机，所述固液分离机包括电机、减速机、调节气缸、螺旋轴、进料段、分离段和出料段，所述分离段设有进料口和出料口，所述进料口与所述进料段相联通，所述出料口与所述出料段相联通，所述螺旋轴安装于所述分离段内，所述电机和减速机位于所述进料段的一侧，所述调节气缸位于所述出料段的一侧，所述电机的输出端与所述减速机相轴连接，所述螺旋轴的一端穿过所述分离段的侧壁与所述减速机相轴连接，另一端与所述调节气缸相轴连接。

5.根据权利要求4所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述固液分离机包括分离筛和承水段，所述分离段底部设有漏水区，所述分离筛固定安装于所述分离段底部外侧，并位于所述漏水区下方，所述承水段固定安装于所述分离段底部，并位于所述分离筛下方，所述承水段底部设有出水口。

6.根据权利要求4所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述螺旋轴沿进料口到出料口的方向轴径逐渐增大，所述螺旋轴沿进料口到出料口的方向螺距逐渐减小。

7.根据权利要求5所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述进料段的直径为65mm，所述分离段的长度为320mm，所述出料段的直径为65～140mm，所述螺旋轴的锥度为2.68度，所述分离筛的筛孔宽度为1mm。

8.根据权利要求4所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述粪污肥料化利用子系统包括烘干机、病死猪无害化处理装置、除臭塔、辅料进管和渗滤液回流管，所述出料段与所述烘干机的入口相联通，所述辅料进管的一端与所述烘干机相联通，另一端与所述病死猪无害化处理装置相联通，所述病死猪无害化处理装置、烘干机均与除臭塔相联通，所述除臭塔与所述HDPE黑膜沼气池通过所述渗滤液回流管相联通，所述烘干机、病死猪无害化处理装置和除臭塔分别与所述沼气发电机相电连接。

9.根据权利要求2所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述污水资源化利用子系统包括短程硝化-厌氧氨氧化装置、磷酸铵镁结晶装置、过流式人工湿地、暂存池和臭氧消毒装置，所述短程硝化-厌氧氨氧化装置与所述HDPE黑膜沼气池相联通，所述短程硝化-厌氧氨氧化装置、磷酸铵镁结晶装置和过流式人工湿地依次相联通，所述暂存池和臭氧消毒装置分别与所述过流式人工湿地相联通。

10.根据权利要求9所述的一种规模化猪场粪污资源化综合利用系统，其特征在于，所述过流式人工湿地依次设有细叶莎草种植区、紫芋种植区和美人蕉种植区。

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