TW202142778A - 牛糞便能源化及資源化系統 - Google Patents

Abstract

本發明係有關一種牛糞便能源化及資源化系統，包含乾式厭氧醱酵系統、沼氣處理系統、沼氣發電設備、沼渣堆肥系統、沼液處理系統及沼液攪拌系統，其係將特定比例之牛糞便與農業有機固態廢棄物置於乾式厭氧醱酵系統之醱酵槽內以產生沼氣、沼渣與沼液，使沼氣經沼氣處理系統處理後透過沼氣發電設備產生電能，而沼渣透過沼渣堆肥系統翻堆以形成有機肥料，沼液經沼液處理系統處置後，部分淋灑於醱酵槽，部分則進入沼液攪拌系統製成液肥，進而於提升牛糞便處置效率之同時產生可供利用之電能、有機肥料及液肥，讓牛糞便達成能源化與資源化之功效。

Description

牛糞便能源化及資源化系統

本發明係有關一種能源化及資源化系統，尤指利用乾式厭氧醱酵技術處理牛糞便及農業有機固態廢棄物並產出沼氣、沼渣與沼液，以藉由沼氣處理系統、沼氣發電設備、沼渣堆肥系統、沼液處理系統及沼液攪拌系統分別讓沼氣、沼渣及沼液轉化為可供使用之電能、有機肥料及液肥者。

按，牛奶富含鈣質、維生素、礦物質…等豐富的營養價值，因而廣受國人喜愛，不論作為營養補充品或用於飲品調配、烘焙…等皆少不了它。根據統計，2018年國內酪農戶飼育之產乳牛共有6萬多頭，產乳量則逼近42萬公噸，除了乳牛外，含括食用肉牛及疫用牛隻之數量則有15萬多頭，由於成年牛隻每日約可排出30公斤糞便，因此，飼育牛隻所衍生之牛糞便數量亦相對龐大。傳統作法係將牛糞便去除尿液後以堆肥方式處理，但置於堆積場翻堆醱酵需耗時3~6個月才能將有機物分解以形成有機肥料，是以，不僅需廣大堆積場、堆肥過程耗時，且將牛糞便轉換為肥料再利用之效率亦不佳。

為改善上述缺失，故中國公開第CN109486865A號專利，係揭露有「一種植物廢棄物厭氧發酵產沼氣的方法」，其係將植物廢棄物粉碎後以沼液浸濕密閉放置，且每2天攪拌一次並放置5~7天，而畜禽糞便同樣密閉放置，每2天攪拌一次並放置5~7天，接著，將植物廢棄物及畜禽糞便混合，並加入接種物攪拌厭氧發酵45~60天以產出沼氣。

另，中國公開第CN105002221A號專利，係揭露有一種「集約化蔬菜區有機廢棄物資源化高效厭氧發酵產沼氣的方法」，其係將粉碎後的蔬菜廢棄物加入抑制酸化微生物制劑混合或加入新鮮奶牛糞便、豬糞便、菌劑處理後的秸稈混合，並加水攪拌為含水率88~90%之混合物料，接著，加入接種物進行厭氧發酵，進而產出沼氣。

有鑑於傳統以堆肥方式處理飼育牛隻所產生之牛糞便，具有堆肥過程耗時及堆肥效率不佳之缺失。

是以，本發明之目的係透過將牛糞便混合農業有機固態廢棄物並藉乾式厭氧醱酵技術將有機物分解，以產出沼氣、沼渣與沼液，進而分別用於發電及堆肥有機肥與液肥，提升牛糞便資源化再利用之效率。

為達前述目的，本發明提供一種牛糞便能源化及資源化系統，包含︰一乾式厭氧醱酵系統，該乾式厭氧醱酵系統包含至少一醱酵槽，位於醱酵槽內容置有60~100%重量比之牛糞便以及0~40%重量比之農業有機固態廢棄物，使牛糞便及農業有機固態廢棄物混合並經過10~15天厭氧醱酵後產生沼氣、沼渣與沼液；一沼氣處理系統，該沼氣處理系統包含沼氣脫硫設備、除水設備以及除塵設備，使沼氣處理系統接收乾式厭氧醱酵系統所產生之沼氣後，將沼氣依序經過沼氣脫硫設備、除水設備以及除塵設備，以進行脫硫、除水及除塵之處置；一沼氣發電設備，該沼氣發電設備接收經沼氣處理系統處置之沼氣，並利用沼氣進行發電以產生電能，且將發電過程所產生之餘熱供應予醱酵槽保溫；一沼渣堆肥系統，該沼渣堆肥系統接收乾式厭氧醱酵系統所產生之沼渣，並使沼渣經過15~60天翻堆後形成有機肥料，以提供有機農業耕作使用；一沼液處理系統，該沼液處理系統包含沼液儲存設備以及沼液循環淋灑設備，該沼液處理系統係接收乾式厭氧醱酵系統所產生之沼液，且儲存於沼液儲存設備，並將沼液儲存設備內之部分沼液藉沼液循環淋灑設備淋灑於醱酵槽；以及一沼液攪拌系統，該沼液攪拌系統接收沼液儲存設備內之部分沼液，並於添加調整材且經攪拌、好氧曝氣5~30天攪拌後製成液肥，以提供有機農業耕作使用。

基於上述，透過將牛糞便與農業有機固態廢棄物混合並經乾式厭氧醱酵技術分解有機物後，產生沼氣、沼渣與沼液，使沼氣經沼氣處理系統處理後透過沼氣發電設備產生電能，而沼渣透過沼渣堆肥系統翻堆以形成有機肥料，沼液經沼液處理系統處置後，部分淋灑於醱酵槽，部分則進入沼液攪拌系統製成液肥，進而於提升牛糞便處置效率之同時產生可供利用之電能、有機肥料及液肥，讓牛糞便達成能源化與資源化之功效。

為使達成本發明目的之技術內容能有更完整的揭露，茲於以下內容詳述之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號︰

首先，請參閱第1圖所示，本發明之系統包含一乾式厭氧醱酵系統(1)、一沼氣處理系統(2)、一沼氣發電設備(3)、一沼渣堆肥系統(4)、一沼液處理系統(5)以及一沼液攪拌系統(6)。其中，乾式厭氧醱酵系統(1)包含至少一醱酵槽(11)，位於醱酵槽(11)內容置有60~100%重量比之牛糞便(A)以及0~40%重量比之農業有機固態廢棄物(B)，使牛糞便(A)及農業有機固態廢棄物(B)混合並經過10~15天厭氧醱酵後產生沼氣、沼渣與沼液；於本發明之一實施例中，農業有機固態廢棄物(B)包含果菜殘渣以及植物性殘渣。

該沼氣處理系統(2)包含沼氣脫硫設備、除水設備以及除塵設備，使沼氣處理系統(2)接收乾式厭氧醱酵系統(1)所產生之沼氣後，將沼氣依序經過沼氣脫硫設備進行脫硫洗滌處理、除水設備進行除水處理以及除塵設備進行分離除塵之處置。該沼氣發電設備(3)接收經沼氣處理系統(2)處置之沼氣，並利用沼氣進行發電以產生電能(C)，且將發電過程所產生之餘熱供應予醱酵槽(11)保溫。

而沼渣堆肥系統(4)包含自動翻堆設備、曝氣設備、除臭系統、消毒系統、篩選系統以及肥料裝填縫袋系統，其中，沼渣堆肥系統(4)接收乾式厭氧醱酵系統(1)所產生之沼渣，並使沼渣經過15~60天翻堆後形成有機肥料(D)，以提供有機農業耕作使用。

另，沼液處理系統(5)包含沼液儲存設備以及沼液循環淋灑設備，其沼液處理系統(5)係接收乾式厭氧醱酵系統(1)所產生之沼液，且儲存於沼液儲存設備，並將沼液儲存設備內之部分沼液藉沼液循環淋灑設備淋灑於醱酵槽(11)，而沼液攪拌系統(6)包含液體承裝容器、調整材添加入口、自動攪拌設備、曝氣設備、除臭系統以及液肥裝填系統，其中，沼液攪拌系統(6)接收沼液儲存設備內之部分沼液，並使沼液經過5~30天攪拌曝氣後形成液肥(E)，以提供有機農業耕作使用。

其次，請仍然參閱第1圖所示，本發明之系統運作時，係先將牛糞便(A)與果菜或植物性殘渣之農業有機固態廢棄物(B)依特定比例混合，接著，置入乾式厭氧醱酵槽(11)醱酵10~15天，以利用厭氧菌作用將有機物分解，並產生沼氣、沼渣與沼液。其中，沼氣能收集並經沼氣處理系統(2)完成脫硫、除水及除塵處理後導入沼氣發電設備(3)進行發電以產生電能(C)，且於發電過程所產生之餘熱則能供應醱酵槽(11)保溫，以形成可循環使用之能源。

而沼渣已於醱酵過程去除易腐敗物質，因此，能堆置於沼渣堆肥系統(4)，並經自動翻堆設備、曝氣設備、除臭系統與消毒系統翻堆處置沼渣15~60天後，利用篩選系統及肥料裝填縫袋系統將成分穩定之有機肥料(D)填裝，而沼液則進入沼液處理系統(5)，並使部分沼液利用沼液循環淋灑設備淋灑於醱酵槽(11)進行醱酵，另一部分沼液則進入沼液攪拌系統(6)，且於液體承裝容器中經由調整材添加入口加入調整材，再利用自動攪拌設備、曝氣設備以及除臭系統使沼液經5~30天攪拌、曝氣，並藉液肥裝填系統來裝填所製成之液肥(E)，使有機肥料(D)及液肥(E)能提供農業耕作使用。

是以，使用本發明之系統顯然能達成如下功效︰ 1.       本發明透過將牛糞便與農業有機固態廢棄物混合並經乾式厭氧醱酵系統分解有機物後，使沼渣去除易腐敗物質，而能利用沼渣堆肥系統翻堆以形成有機肥料，進而提升牛糞便之處置效率，並達成沼渣資源化之功效。 2.       本發明透過將牛糞便與農業有機固態廢棄物混合並經乾式厭氧醱酵系統分解有機物後所產出之沼液，能利用沼液攪拌系統製成液肥，進而提升牛糞便之處置效率，並達成沼液資源化之功效。 3.       本發明透過將牛糞便與農業有機固態廢棄物混合並經乾式厭氧醱酵系統分解有機物後，將所產生之沼氣透過沼氣處理系統及沼氣發電設備產生電能，並使發電過程所產生之餘熱供應予醱酵槽保溫，進而形成可循環使用之能源，使牛糞便達成能源化之功效。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之實施範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

綜上所述，本發明確實已突破傳統並具有改良及創新之創作內容且能具體實施，理應符合發明專利之法定要件，爰依法提出專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，以勵創作，至感德便。

本發明︰ 1:乾式厭氧醱酵系統 11:醱酵槽 2:沼氣處理系統 3:沼氣發電設備 4:沼渣堆肥系統 5:沼液處理系統 6:沼液攪拌系統 A:牛糞便 B:農業有機固態廢棄物 C:電能 D:有機肥料 E:液肥

[第1圖]係本發明之系統示意圖。

1:乾式厭氧醱酵系統

11:醱酵槽

2:沼氣處理系統

3:沼氣發電設備

4:沼渣堆肥系統

5:沼液處理系統

6:沼液攪拌系統

A:牛糞便

B:農業有機固態廢棄物

C:電能

D:有機肥料

E:液肥

Claims (4)

1. 一種牛糞便能源化及資源化系統，包含︰ 一乾式厭氧醱酵系統，該乾式厭氧醱酵系統包含至少一醱酵槽，位於該醱酵槽內容置有60~100%重量比之牛糞便以及0~40%重量比之農業有機固態廢棄物，使該牛糞便及農業有機固態廢棄物混合並經過10~15天厭氧醱酵後產生沼氣、沼渣與沼液； 一沼氣處理系統，該沼氣處理系統包含沼氣脫硫設備、除水設備以及除塵設備，使該沼氣處理系統接收該乾式厭氧醱酵系統所產生之沼氣後，將該沼氣依序經過該沼氣脫硫設備、除水設備以及除塵設備，以進行脫硫、除水及除塵之處置； 一沼氣發電設備，該沼氣發電設備接收經該沼氣處理系統處置之沼氣，並利用該沼氣進行發電以產生電能，且將發電過程所產生之餘熱供應予該醱酵槽保溫； 一沼渣堆肥系統，該沼渣堆肥系統接收該乾式厭氧醱酵系統所產生之沼渣，並使該沼渣經過15~60天翻堆後形成有機肥料，以提供有機農業耕作使用； 一沼液處理系統，該沼液處理系統包含沼液儲存設備以及沼液循環淋灑設備，該沼液處理系統係接收該乾式厭氧醱酵系統所產生之沼液，且儲存於該沼液儲存設備，並將該沼液儲存設備內之部分沼液藉該沼液循環淋灑設備淋灑於該醱酵槽；以及 一沼液攪拌系統，該沼液攪拌系統接收該沼液儲存設備內之部分沼液，並使該沼液經過5~30天攪拌後形成液肥，以提供有機農業耕作使用。
2. 如請求項1所述之牛糞便能源化及資源化系統，其中，該沼渣堆肥系統包含自動翻堆設備、曝氣設備、除臭系統、消毒系統、篩選系統以及肥料裝填縫袋系統。
3. 如請求項1所述之牛糞便能源化及資源化系統，其中，該沼液攪拌系統包含液體承裝容器、調整材添加入口、自動攪拌設備、曝氣設備、除臭系統以及液肥裝填系統。
4. 如請求項1所述之牛糞便能源化及資源化系統，其中，該農業有機固態廢棄物包含果菜殘渣以及植物性殘渣。

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