畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备及方法与流程

[0001]
本申请涉及畜禽粪尿处理技术领域，更具体地说，涉及一种畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备及方法。


背景技术：

[0002]
我国是畜禽养殖大国，养殖业为人民生活水平的提高做出了贡献，同时也产生大量的畜禽粪便。大量的畜禽粪便不经过处理就直接排入环境直接危害生态环境及人类健康，影响畜禽产业的可持续性发展，为此防治畜禽粪便污染刻不容缓。
[0003]
现有技术基本上是粪便干湿分离，分别处理，干的粪便进行堆肥发酵，发酵过程中进行多次翻动，会产生大量的空气污染，而且，尿液处理过程中也会产生污染，生产成本高。
[0004]
因此，如何解决现有的畜禽粪尿处理成本较高，且会对环境产生污染的问题，是本领域技术人员所要解决的关键技术问题。


技术实现要素：

[0005]
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备及方法，其能够解决现有的畜禽粪尿处理成本较高，且会对环境产生污染的问题。本申请提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0006]
本申请提供了一种畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备，包括有用于容纳液态粪便的第一处理仓、第二处理仓和第三处理仓、用于对所述第一处理仓内的液态粪便进行搅拌循环曝气的第一曝气装置、用于对所述第二处理仓内的液态粪便进行搅拌破碎曝气的第二曝气装置、用于对所述第三处理仓内的液态粪便进行搅拌破碎曝气的第三曝气装置、用于将所述第一处理仓内的液态粪便输送到所述第二处理仓内的输送装置和连接在所述第二处理仓和所述第三处理仓之间的固液分离器，所述固液分离器的进口连通至所述第二处理仓内、液体出口连通至所述第三处理仓内。
[0007]
优选地，还包括有用于对所述第一处理仓、所述第二处理仓和所述第三处理仓的顶部进行喷雾的脱泡机。
[0008]
优选地，所述第一曝气装置包括有自吸式循环泵和用于给所述自吸式循环泵供气的空气压缩机，所述自吸式循环泵的进水管和出水管均伸入至所述第一处理仓内；且所述自吸式循环泵的进水管的侧壁设置有多个进水口，所述自吸式循环泵的出水管的侧壁设置有多个出水口。
[0009]
优选地，所述输送装置包括有输送管，所述输送管的第一端通过阀门与所述自吸式循环泵的出水管连通、第二端伸入至所述第二处理仓内。
[0010]
优选地，所述第二曝气装置和所述第三曝气装置均包括有潜水破碎桥基泵和用于给所述潜水破碎桥基泵供气的空气压缩机，两个所述潜水破碎桥基泵分别伸入到所述第二处理仓和所述第三处理仓的底部。
[0011]
优选地，还包括有控制装置，所述第一曝气装置、所述第二曝气装置、所述三曝气装置和所述固液分离机均可通信地连接至所述控制装置。
[0012]
本申请还提供一种畜禽粪尿无害化生产生物肥料方法，基于如上任意一项所述的畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备，包括有：
[0013]
将粪尿、残余饲料、稻草、秸秆和除垢水混合形成液态粪便；
[0014]
使用第一曝气装置在第一处理仓内对所述液态粪便进行搅拌循环曝气处理；
[0015]
将所述第一处理仓内的液态粪便传输至第二处理仓中；
[0016]
使用第二曝气装置在所述第二处理仓内对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理；
[0017]
使用固液分离器将所述第二处理仓内的液态粪便分离出未能分解的固体物、并将分离出的液体物输送至第三处理仓；
[0018]
使用第三曝气装置在所述第三处理仓内对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理。
[0019]
优选地，在所述第一处理仓内的曝气处理包括连续性曝气5-10天和间歇性曝气10-20天。
[0020]
优选地，在所述第二处理仓内的曝气处理包括连续性曝气2-3天和间歇性曝气3-60天。
[0021]
优选地，在液态粪便中每吨每小时持续供给1-5m3的空气，并维持温度大于40℃。
[0022]
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0023]
第一阶段在第一处理仓内完成，通过第一曝气装置对液态粪便进行搅拌循环曝气处理，以使得第一处理仓内的液态粪便中的营养物质、溶解氧(do)、温度、ph等发酵条件最佳化；第二阶段在第二处理仓内完成，通过第二曝气装置再次对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理，用于腐熟第二处理仓内的液态粪便中未腐熟的残留有机物；第三阶段在固液分离器内完成，通过固液分离器可以将第二处理仓内的液态粪便进行固液分离，分离出未能分解的固体物，而另外的液体物流入到第三处理仓内；第四阶段在第三处理仓内完成，通过第三曝气装置对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理；第五阶段，用自吸式循环泵(小型)把发酵完成的生物肥料从第三处理仓输送到储存罐中。
[0024]
如此设置，通过将液态粪便进行多次搅拌处理和曝气处理，可以是液态粪便的营养物质、溶解氧、温度、ph等发酵条件最佳化，使液态粪便中的好氧微生物得以快速繁殖，有效分解液态粪便中的氮磷化合物及其他恶臭物质，而且好氧微生物产生的热量使得液肥的温度上升并杀灭低温病菌，以使得成产出的生物肥料更加环保，既有利于降低成本，又不会污染环境。
[0025]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0026]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
[0028]
图1是根据一些示例性实施例示出的畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备的结构图。
[0029]
图中：1、第一处理仓；2、第二处理仓；3、第三处理仓；4、第一曝气装置；5、第二曝气装置；6、第三曝气装置；7、固液分离器；8、脱泡机；9、空气压缩机；10、控制装置。
具体实施方式
[0030]
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置或方法的例子。
[0031]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0032]
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
[0033]
参考图1，本具体实施方式提供了一种畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备包括有第一处理仓1、第二处理仓2、第三处理仓3、第一曝气装置4、第二曝气装置5、第三曝气装置6、输送装置和固液分离器7，其中，第一处理仓1、第二处理仓2和第三处理仓3用于容纳液态粪便，以便于对液态粪便进行处理；第一曝气装置4、第二曝气装置5和第三曝气装置6分别用于对第一处理仓1、第二处理仓2和第三处理仓3内的液态粪便进行搅拌处理和曝气处理，以便于液态粪便更好的进行好氧消化、并腐熟形成液态肥料。这里，处理仓也可以是处理罐，既可以位于地下，也可以位于地面上，其处于封闭的状态，运行过程中，无需人员进行内部操作，省时省力。
[0034]
曝气处理的目的是提高液态粪便的溶氧量，加快有机物的分解，去除气味，防止固体物沉淀和浮渣的形成。如果曝气处理不够充分，厌氧发酵进行到一定程度就会在表面形成浮渣，在天气寒冷的地方就容易冻结；如果对液肥进行曝气和搅拌则会产生均匀的好氧发酵。其中，曝气设备有潜水式曝气泵，也有鼓风曝气机。
[0035]
搅拌处理是为了不断净化畜禽泥浆粪便，防止固体物沉淀和浮渣形成，促进储藏液肥与表面空气的接触以加快发酵。为了给农作物施肥而储藏的畜禽液肥，由于肥料成分浓度高低不同，很难进行均衡施肥，从而导致农作物受损，所以在施肥之前一定要进行充分的搅拌。
[0036]
需要说明的是，液态粪便是指畜禽的粪尿与畜禽摄食后残留的饲料、稻草和除垢水的混合物，在不同的条件下其含水量也不同。而液态肥料是指含水量在85％以上，在厌氧状态或者在好氧状态下经过曝气、搅拌之后腐熟而完成分解，并达到稳定状态的液体物质。好氧消化即粪便堆肥(liquid compost)与堆肥腐熟一样，需要在搅拌的过程中供应充分的氧气，使粪便中的好氧微生物得以繁殖，必要时添加已发酵的有益微生物，有效分解液体中
的氮磷化合物及其他恶臭物质(volatile organic compounds)。另外，好氧微生物产生的热量可以使得液肥的温度上升并杀灭低温病菌。
[0037]
这里，为了对畜禽粪便进行好氧腐熟，必须满足好氧微生物的生长条件，其必要的生长条件为营养物质、溶解氧(do)、温度、ph等，营养物质是指畜禽粪便中包含的有机物及总氮(t-n)、总磷(t-p)。特别是总氮，它既是好氧微生物的营养物质，同时也是影响液肥质量的重要成分之一。
[0038]
其中，输送装置设置在第一处理仓1和第二处理仓2之间，用于将第一处理仓1内的液态粪便输送到第二处理仓2中，以便于第二处理仓2对液态粪便再处理。
[0039]
固液分离器7设置在第二处理仓2和第三处理仓3之间，用于将第二处理仓2内的液态粪便输送到第三处理仓3内，同时进行固液分离。具体地，固液分离器7的进口伸入到第二处理仓2内，可以使第二处理仓2内的液态粪便流入到固液分离器7内进行固液分离；固液分离器7具有两个出口，一个为液体出口用于排出分离出的液体物，该液体出口连通至第三处理仓3内，以便于将液体物输送至第三处理仓3，另一个出口为固体出口用于排出分离出的未能分解的固体物，比如，残留有机物、土、沙等杂质异物，该固体物可用于堆肥，水分含量在30％左右。
[0040]
在操作过程中具有如下几个阶段：第一阶段在第一处理仓1内完成，通过第一曝气装置4对液态粪便进行搅拌循环曝气处理，以使得第一处理仓1内的液态粪便中的营养物质、溶解氧(do)、温度、ph等发酵条件最佳化；第二阶段在第二处理仓2内完成，通过第二曝气装置5再次对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理，用于腐熟第二处理仓2内的液态粪便中未腐熟的残留有机物；第三阶段在固液分离器7内完成，通过固液分离器7可以将第二处理仓2内的液态粪便进行固液分离，分离出未能分解的固体物，而另外的液体物流入到第三处理仓3内；第四阶段在第三处理仓3内完成，通过第三曝气装置6对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理，以使得液态粪便进一步发酵和低温保存；第五阶段，用自吸式循环泵(小型)把发酵完成的生物肥料从第三处理仓输送到储存罐中。
[0041]
可以根据饲养畜禽粪便的数量计算处理仓的规模，处理仓进行完全防水，做到粪尿完全利用，处理仓内利用好氧菌促进发酵和消除臭味，生产中粪便都是在处理仓中，而且不用人工劳作，所以，更环保、低成本。
[0042]
如此设置，通过将液态粪便进行多次搅拌处理和曝气处理，可以使液态粪便的营养物质、溶解氧、温度、ph等发酵条件最佳化，使液态粪便中的好氧微生物得以快速繁殖，有效分解液态粪便中的氮磷化合物及其他恶臭物质，而且好氧微生物产生的热量使得液肥的温度上升并杀灭低温病菌，以使得成产出的生物肥料更加环保，既有利于降低成本，又不会污染环境。
[0043]
本实施例中，畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备还包括有脱泡机8，该脱泡机8用于对第一处理仓1、第二处理仓2和第三处理仓3的顶部进行喷雾，进而消除由于曝气处理在液态粪便的上层产生的大量泡沫。
[0044]
具体地，第一处理仓1、第二处理仓2和第三处理仓3均设置为地下式结构、并在顶部安装类似风扇的脱泡机8，以消除泡沫。当然，脱泡机8也可以设置在地面，其具有三个喷头、并分别通过管路设置在第一处理仓1、第二处理仓2和第三处理仓3的顶部位置。
[0045]
一些实施例中，第一曝气装置4包括自吸式循环泵和空气压缩机9，其中，自吸式循
环泵具有进水管和出水管，且进水管和出水管均伸入到第一处理仓1内的液态粪便中，在自吸式循环泵的带动下，液态粪便由进水管进入、再由出水管排出，进而完成液态粪便的循环，在搅拌处理的同时还增大了与空气的接触面积，以便于好氧微生物发酵；空气压缩机9通过空气供给线与自吸式循环泵连接，以使得液态粪便在自吸式循环泵内流通时，能够混入大量的空气加速曝气处理，有利于提升曝气处理的效果。
[0046]
具体地，自吸式循环泵的进水管的侧壁设置有多个进水口，自吸式循环泵的出水管的侧壁设置有多个出水口，这样，多个进水口和多个出水口的形式，可以增大液态粪便的流通面积，进而加强与空气的混合程度，有助于好氧消化。
[0047]
这里，自吸式循环泵可以位于第一处理仓1的上部，也可以位于第一处理仓1的一侧底部位置。
[0048]
输送装置包括有输送管，输送管的第一端通过阀门与自吸式循环泵的出水管连通、第二端伸入至第二处理仓2内，通过输送管可以将第一曝气装置4排出的液态粪便输送到第二处理仓2中，这里，阀门可以为三通切换阀、并分别连通第一曝气装置4、出水口和输送管，当第一曝气装置4与出水口导通时，第一曝气装置4与输送管断开，实现第一处理仓1的内循环，当第一曝气装置4与输送管导通时，第一曝气装置4与出水口断开，进而将第一处理仓1内的液态粪便输送到第二处理仓2内。这样，结构简单，利用第一曝气装置4实现输送，节省功能部件。
[0049]
一些优选方案中，第二曝气装置5和第三曝气装置6均包括有潜水破碎桥基泵和空气压缩机9，其中，两个潜水破碎桥基泵分别伸入到第二处理仓2和第三处理仓3的底部；空气压缩机9通过空气供给线与潜水破碎桥基泵连通，用于给潜水破碎桥基泵供气，以使得通过潜水破碎桥基泵可以向第一处理仓1和第二处理仓2的底部输送空气，这样，在潜水破碎桥基泵的作用下，可以在第一处理仓1和第二处理仓2的底部实现搅拌处理和曝气处理，进而有利于将底部沉积的有机物分解，提升腐熟效率。
[0050]
需要说明的是，第一曝气装置4、第二曝气装置5和第三曝气装置6可以连通一个空气压缩机9，进而节约成本。
[0051]
当然，本畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备还包括有控制装置10，第一曝气装置4、第二曝气装置5、三曝气装置和固液分离机均可通信地连接至控制装置10，通过控制装置10实现对各个功能的电能、氧气和效率进行控制，有利于实现自动化控制，保证设备稳定和产品质量。
[0052]
本申请还提供一种畜禽粪尿无害化生产生物肥料方法，基于上述畜禽粪尿无害化生产生物肥料设备，包括有：
[0053]
将粪尿、残余饲料、稻草、秸秆和除垢水混合形成液态粪便；
[0054]
使用第一曝气装置4在第一处理仓1内对液态粪便进行搅拌循环曝气处理；
[0055]
第一阶段在第一处理仓1内完成，通过第一曝气装置4对液态粪便进行搅拌循环曝气处理，以使得第一处理仓1内的液态粪便中的营养物质、溶解氧(do)、温度、ph等发酵条件最佳化。
[0056]
将第一处理仓1内的液态粪便传输至第二处理仓2中；
[0057]
使用第二曝气装置5在第二处理仓2内对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理；
[0058]
第二阶段在第二处理仓2内完成，通过第二曝气装置5再次对液态粪便进行搅拌破
碎曝气处理，用于腐熟第二处理仓2内的液态粪便中未腐熟的残留有机物。
[0059]
使用固液分离器7将第二处理仓2内的液态粪便分离出未能分解的固体物、并将分离出的液体物输送至第三处理仓3；
[0060]
第三阶段在固液分离器7内完成，通过固液分离器7可以将第二处理仓2内的液态粪便进行固液分离，分离出未能分解的固体物，而另外的液体物流入到第三处理仓3内。
[0061]
使用第三曝气装置6在第三处理仓3内对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理。
[0062]
第四阶段在第三处理仓3内完成，通过第三曝气装置6对液态粪便进行搅拌破碎曝气处理，以使得液态粪便进一步发酵和低温保存，以便于根据土壤作物的情况按适当比例稀释后使用。
[0063]
如此设置，通过将液态粪便进行多次搅拌处理和曝气处理，可以是液态粪便的营养物质、溶解氧、温度、ph等发酵条件最佳化，使液态粪便中的好氧微生物得以快速繁殖，有效分解液态粪便中的氮磷化合物及其他恶臭物质，而且好氧微生物产生的热量使得液肥的温度上升并杀灭低温病菌，以使得成产出的生物肥料更加环保，既有利于降低成本，又不会污染环境。
[0064]
一些优选方案中，在第一处理仓1内的曝气处理包括连续性曝气5-10天和间歇性曝气10-20天，有利于使液态粪便中的营养物质、溶解氧、温度、ph等发酵条件最佳化。
[0065]
在第二处理仓2内的曝气处理包括连续性曝气2-3天和间歇性曝气3-60天。这样，长时间的曝气搅拌，可以使得液态粪便中的有机物完全分解腐熟，提升利用率。
[0066]
需要说明的是，曝气处理包括连续性曝气和间歇性曝气，连续性曝气由于在5-10天内进行不间断持续曝气，曝气效果较好，但是运行费用过高。为了弥补了连续曝气的成本缺点，利用间歇性曝气每天进行4-12次曝气，但曝气时间需要满足2-6小时，运行10-20天。最终腐熟的液态粪便将变成黑褐色，ph值能够保持在9.0以上。好氧消化在低温(冬季)环境下曝气效果较差，曝气量应考虑粪便的性状、曝气时间、曝气次数等因素。
[0067]
下表体现了粪便好氧消化带来的养分含量的变化情况，从表中可以看出，随着曝气程度的变化，固体物含量会从6.1％减少到3.0％，氨基态氮浓度会从每立方米5.1kg降低至3.3kg。
[0068]
液肥好氧消化的养分含量变化表
[0069]
类别处理前无处理未注入空气注入空气连续曝气固体物含量6.15.56.04.83.0氮(kg/m3)6.15.55.35.55.0氨氮(kg/m3)5.14.14.14.03.3ph7.87.27.47.98.6
[0070]
如下表所示，如果曝气量过少，好氧微生物活动性下降，会导致有机物腐熟产生的热量较少。而如果曝气量适中，释放的热量会多于散失的热量，腐熟液体的温度就会上升，处理仓内温度也能达到50-70℃。如果曝气量过高，不仅会消耗较多的动力费用，用于冷却液温的有机物分解速度也会减慢，致使液肥化过程所需的时间过长。曝气时，在液态粪便中每吨每小时持续供给1-5m3的空气，并维持在40℃以上的温度。
[0071]
家畜粪污液肥好氧发酵处理的曝气量标准
[0072]
曝气量过少适中(1-5m3/hr.t)过多
生热少多多液温低高低发酵速度缓慢快正常产生泡沫少正常多设备投资低低高管理费用低正常高
[0073]
需要说明的是，本文所表述的“第一”“第二”“第三”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能。
[0074]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
[0075]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本申请提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。
[0076]
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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