CN112778024A - 一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备 - Google Patents

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李霞
张荔
涂宁宇
王雅婷
余成华
钟华文
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Abstract

本发明提供了一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，包括集粪仓、好氧发酵仓、厌氧反应仓、沼气收集装置、制肥装置和控制箱，集粪仓包括筛板、水分测定仪、加料罐和搅拌装置，好氧发酵仓包括码垛装置和通风装置，厌氧反应仓内部设有使畜禽粪便来回翻动并分离沼液的固液分离装置，固液分离装置包括呈倒V型设置的传送带和用于带动传送带运动的差速电机，传送带上设有用于分离沼液的筛孔，固液分离装置下方设有沼液收集池，沼气收集装置的入气口处设有用于对沼气进行脱水、除尘、脱硫的沼气处理装置。总之，本发明具有生产方便、效率高、节能环保等优点。

Description

一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备
技术领域
本发明属于肥料生产技术领域，具体是涉及一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备。
背景技术
近年来我国农村畜禽养殖业发展很快，有家庭户养、也有企业规模化养殖的。所生产的畜禽肉制品，极大的丰富了城乡居民的菜蓝子。但是，我们也应看到，畜禽养殖所产生的污水、粪便，特别是规模化养殖会产生大量粪便和污水，如果管理不当，会造成对养殖场周围的环境污染，使蚊蝇大量滋生，还会污染周围的水源，严重制约了畜禽养殖业的可持续发展。
目前现有技术中对于畜禽粪便的处理包括两种方式：一种是将畜禽粪便进行堆肥，缺点是占地面积大、周期长、需要大量人力进行翻堆；另一种是厌氧发酵，但是厌氧发酵工艺成本高、产生气体臭，所以，本发明结合两种方法，提供了一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备。
本发明的技术方案是：一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，主要包括与畜禽养殖厂连接用于收集畜禽粪便的集粪仓，与所述集粪仓通过上料机连接用于畜禽粪便腐熟杀菌的好氧发酵仓，与所述好氧发酵仓通过上料机连接用于分解畜禽粪便制备沼气和有机肥的厌氧反应仓，设置在所述厌氧反应仓上方用于收集厌氧反应仓产生沼气的沼气收集装置、与厌氧发应仓出料口连接用于将厌氧反应仓产生的沼渣制成有机肥的制肥装置和控制箱，
所述集粪仓包括设置在入料口用于筛除畜禽粪便中大块杂物的筛板，设置在集粪仓内部用于监测集粪仓内畜禽粪便含水率的水分测定仪，设置在集粪仓上方用于向集粪仓内添加干料以调节畜禽粪便含水率的加料罐和设置在集粪仓内部的搅拌装置，
所述好氧发酵仓包括用于将畜禽粪便码成条剁状的码垛装置和用于向好氧发酵仓内通风的通风装置，
所述厌氧反应仓内部设有使畜禽粪便来回翻动并分离沼液的固液分离装置，所述固液分离装置包括呈倒V型设置的传送带和用于带动传送带运动的差速电机，所述传送带上设有用于分离沼液的筛孔，固液分离装置下方设有沼液收集池，所述沼气收集池通过提升泵与设置在厌氧反应仓顶部的喷洒装置连通，用于将分离出的沼液喷洒至畜禽粪便上，
所述沼气收集装置的入气口处设有用于对沼气进行脱水、除尘、脱硫的沼气处理装置，
所述控制箱分别通过继电器与水分测定仪、加料罐、搅拌装置、码垛装置、通风装置、差速电机、提升泵、沼气收集装置连接。
进一步地，所述码垛装置包括设置在好氧发酵仓上方的储料斗，通过管道连接在所述储料斗下端的定量输送器，设置在好氧发酵仓内顶部的轨道，通过承重臂滑动设置在所述轨道上的码垛槽，所述码垛槽与所述定量输送器连通，用于将储料斗内的畜禽粪便在好氧发酵仓内码成长条粪堆，无需人工操作就可以将畜禽粪便码堆，省时省力。
进一步地，所述承重臂通过液压伸缩杆与所述码垛槽连接，用于控制码垛槽的升降。
进一步地，所述码垛槽内部设有用于翻搅粪堆的翻搅装置，畜禽粪便在堆肥过程中需要进行翻搅，有利于畜禽粪便均匀发酵，翻搅装置可以自动进行翻搅，并且不会破坏粪堆形状。
进一步地，所述好氧发酵仓内部设有热交换装置，所述热交换装置的放热端与所述沼液收集池内部连通，用于将好氧发酵仓内产生的热量传送至沼液收集池内，对沼液进行加热后再向厌氧反应仓内喷洒，用于提高发酵物中甲烷菌群数量和繁殖速度，对好氧发酵罐产生的热量进行转换利用，绿色环保，并且省去了沼液收集池的加热设备，节省成本。
进一步地，所述沼气处理装置与所述沼液收集池连通，用于将分离后的液体送至沼液收集池内重复利用，避免了分离液体的处理排放，形成循环利用。
进一步地，所述集粪仓、好氧发酵仓的排气口分别与所述沼气处理装置连接，用于净化集粪仓、好氧发酵仓产生的气体。
进一步地，所述制肥装置包括用于将沼渣脱水的烘干装置和用于将脱水后沼渣造粒制成有机肥颗粒的造粒装置。
本发明的工作原理是：养殖场内畜禽粪便通过筛板筛除大块杂物后进入集粪仓内，水分测定仪监测畜禽粪便的含水率，通过控制箱控制加料罐向集粪仓内添加干料来调节畜禽粪便含水率，添加过程中搅拌装置持续搅拌，调节完成后通过上料机将畜禽粪便提升至好氧发酵仓的储料斗内，码垛槽通过承重臂在轨道上移动至合适位置后，液压伸缩杆将码垛槽放置在好氧发酵仓的底面上，定量输送器打开将储料斗内畜禽粪便输送至码垛槽内，在输送过程中，翻搅装置持续进行翻搅，使畜禽粪便在好氧发酵仓的底面上堆积成长条状粪堆进行好氧发酵，发酵过程中通过通风装置持续通风，以提供好氧发酵所需氧气，好氧发酵完成后，通过上料机将畜禽粪便提升至厌氧反应仓内，固液分离装置的差速电机定时进行周期性正反转，带动传送带作往复运动，畜禽粪便在重力作用下在传送带上翻动，畜禽粪便中所含沼液经筛孔流至沼液收集池内，在好氧发酵过程中畜禽粪便会产生大量热量，通过设置在好氧发酵仓内壁的热交换装置吸热端将热量收集，然后通过热交换装置的放热端对沼液收集池内的沼液进行加热，加热后的沼液通过提升泵提升至喷洒装置，喷洒至厌氧反应仓内的畜禽粪便上，提高发酵畜禽粪便中甲烷菌群数量和繁殖速度，厌氧反应完成后，沼渣进入制肥装置中进行烘干、造粒制成有机肥，产生的沼气经沼气处理装置进行脱水、除尘、脱硫后进入沼气收集装置内，用于发电和供气。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，将收集到的畜禽粪便进行含水率调整后首先进行好氧发酵，通过设置码垛装置将畜禽粪便自动化码堆成长条垛状，并且在码垛装置内设置翻搅装置，不仅可以在堆肥时调整粪堆形状，并且在好氧发酵过程中可以很方便的对粪堆进行搅拌，同时在好样发酵仓内设置热交换装置的吸热端，将好氧发酵产生的热量用于加热厌氧反应仓的沼液，实现了余热利用，在厌氧反应池内设置固液分离装置，通过重力作用使畜禽粪便中的沼液分离，同时设置在喷洒装置将加热后的沼液重新喷洒至厌氧反应仓内，提高发酵物中甲烷菌群数量和繁殖速度。总之，本发明具有生产方便、效率高、节能环保等优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的码垛装置结构示意图。
其中，1-集粪仓、11-筛板、12-水分测定仪、13-加料罐、14-搅拌装置、2-好氧发酵仓、21-码垛装置、211-储料斗、212-定量输送器、213-轨道、214-码垛槽、2141-承重臂、2142-液压伸缩杆、2143-翻搅装置、22-通风装置、23-热交换装置、3-厌氧反应仓、31-固液分离装置、311-传送带、312-差速电机、32-沼液收集池、33-提升泵、34-喷洒装置、4-沼气收集装置、41-沼气处理装置、5-制肥装置、51-烘干装置、52-造粒装置、6-控制箱。
具体实施方式
为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1-2和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。
实施例1：
一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，包括：
收集粪便的集粪仓1，
连接至集粪仓1的好氧发酵仓2，用于畜禽粪便的腐熟杀菌，其内部设有用于将畜禽粪便码成条剁状的码垛装置21，用于通风的通风装置22，
连接至好氧发酵仓2的厌氧反应仓3，用于分解畜禽粪便制备沼气和有机肥，其内部设有使畜禽粪便来回翻动并分离沼液的固液分离装置31，固液分离装置31包括呈倒V型设置的传送带311和用于带动传送带311运动的差速电机312，传送带311上设有用于分离沼液的筛孔
位于固液分离装置31下方用于收集沼液的沼液收集池32，
通过提升泵33与沼液收集池32连接的喷洒装置34，用于将分离出的沼液喷洒至畜禽粪便上，
厌氧发应仓3出料口连接有制肥装置5，用于将厌氧反应仓3产生的沼渣制成有机肥，制肥装置5包括用于将沼渣脱水的烘干装置51和用于将脱水后沼渣造粒制成有机肥颗粒的造粒装置52，
连接至厌氧反应仓3的沼气收集装置4，其内部设有用于对厌氧反应仓3产生沼气进行脱水、除尘、脱硫的沼气处理装置41，
用于设备整体控制的控制箱6，控制箱6分别通过继电器与码垛装置21、通风装置22、差速电机312、提升泵33、沼气收集装置4连接。
实施例2：
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于：集粪仓1包括位于入料口的筛板11，用于筛除畜禽粪便中大块杂物，位于集粪仓1内部的水分测定仪12，用于监测畜禽粪便含水率，位于集粪仓1上方的加料罐13，用于调节畜禽粪便含水率，位于集粪仓1内部的搅拌装置14，用于搅拌粪便。
实验例1：
分别使用实施例1和实施例2提供设备的集粪仓1收集处理粪便。结果为：实施例1中未设置筛板11的集粪仓1，出现了粪便中异物卡住设备的情况，并且由于不能调节粪便含水率，导致好氧发酵仓2中粪堆难以成形；而实施例2中筛板11可以将异物筛除，加料罐13又能调节粪便含水率。
结论：在集粪仓1内设置筛板11、水分测定仪12、加料罐13和搅拌装置14，不仅可以避免粪便中异物对设备运行造成影响，又可以调节粪便含水率，便于后续处理。
实施例3：
实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于：码垛装置21包括位于好氧发酵仓2上方的储料斗211和连接在储料斗211下端的定量输送器212，用于进料并监测进料量，位于好氧发酵仓2内顶部的轨道213，通过承重臂2141滑动设置在轨道213上的码垛槽214，码垛槽214与定量输送器212连通，用于将储料斗211内的畜禽粪便在好氧发酵仓2内码成长条粪堆，承重臂2141通过液压伸缩杆2142与码垛槽214连接，用于控制码垛槽214的升降，如图2所示。
实验例2：
分别使用实施例1和实施例3中提供设备的码垛装置21进行粪便码堆。结果为：实施例1中的码垛装置21的一个粪堆码垛时间为54min；而实施例3中码垛装置21码同样规格大小的粪堆，只需13min。
结论：使用实施例3中码垛装置，码垛时间显著缩减。
实施例4：实施例4与实施例3基本相同，不同之处在于，码垛装置21的码垛槽214内部设有用于翻搅粪堆的翻搅装置2143，如图2所示。
实验例3：分别使用实施例1、实施例3和实施例4中提供设备的码垛装置进行粪便码堆。结果为：实施例1与实施例3中的码垛装置21码成的粪堆形状为两边低中间高，不是规则的长条垛状，且粪堆好氧发酵过程中的翻搅操作只能依靠人工或其它机械完成；而实施例4中码垛装置21码成的粪堆形状为规则的长条垛状，且好氧发酵过程中的翻搅操作可以直接通过翻搅装置2143完成。
结论：实施例4中的码垛装置，码垛形状规则，充分利用码垛槽内空间，并且可以直接进行翻搅操作，不需要额外的人工和机械，节省人力物力。
实施例5：实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：好氧发酵仓2还包括：位于内部的热交换装置23，热交换装置23的放热端与沼液收集池32内部连通，用于将好氧发酵仓2内产生的热量传送至沼液收集池32内，对沼液进行加热后再通过喷洒装置34向厌氧反应仓3内喷洒，用于提高发酵物中甲烷菌群数量和繁殖速度。
实验例4：验证热交换装置23对于设备整体运行耗能的影响。
实验条件：在实施例1中的沼液收集池32上设置加热装置，对沼液进行加热后再通过喷洒装置34向厌氧反应仓3内喷洒；
在实施例5中，使用热交换装置23将好氧发酵仓2内产生的热量传送至沼液收集池32内，对沼液进行加热后再通过喷洒装置34向厌氧反应仓3内喷洒；
分别统计加热装置、热交换装置的成本与功耗。
结果：实施例1与实施例5设备的成本和耗能，如表1所示：
表1加热装置与热交换装置的成本、功耗表
Figure BDA0002266160000000071
结论：实施例5中使用的热交换装置成本低，不耗电能，维修成本低，虽然能量转化率较加热装置低，但是由于其不耗电能，利用好氧发酵仓内好氧发酵产生的热量，经济环保。
实施例6：实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：集粪仓1、好氧发酵仓2的排气口分别与沼气处理装置41连接。
实验例5：
实验条件：
将实施例1中设备的集粪仓1、好氧发酵仓2的排气口直接排向空气中；
将实施例5中设备的集粪仓1、好氧发酵仓2的排气口分别与沼气处理装置41连接。
结果：实施例1直接排放空气中，造成空气污染，设备外表腐蚀，而实施例5将排放气体处理后排放，绿色环保。
结论：实施例6中将集粪仓、好氧发酵仓的排气口与沼气处理装置连接，避免了排放气体污染空气，达到了环保排放。
实施例7：实施例7与实施例1基本相同，不同之处在于：
集粪仓1包括位于入料口的筛板11，用于筛除畜禽粪便中大块杂物，位于集粪仓1内部的水分测定仪12，用于监测畜禽粪便含水率，位于集粪仓1上方的加料罐13，用于调节畜禽粪便含水率，位于集粪仓1内部的搅拌装置14，用于搅拌粪便；
码垛装置21包括位于好氧发酵仓2上方的储料斗211和连接在储料斗211下端的定量输送器212，用于进料并监测进料量，位于好氧发酵仓2内顶部的轨道213，通过承重臂2141滑动设置在轨道213上的码垛槽214，码垛槽214与定量输送器212连通，用于将储料斗211内的畜禽粪便在好氧发酵仓2内码成长条粪堆，承重臂2141通过液压伸缩杆2142与码垛槽214连接，用于控制码垛槽214的升降；
码垛装置21的码垛槽214内部设有用于翻搅粪堆的翻搅装置2143；
好氧发酵仓2还包括：位于内部的热交换装置23，热交换装置23的放热端与沼液收集池32内部连通，用于将好氧发酵仓2内产生的热量传送至沼液收集池32内，对沼液进行加热后再通过喷洒装置34向厌氧反应仓3内喷洒，用于提高发酵物中甲烷菌群数量和繁殖速度；
集粪仓1、好氧发酵仓2的排气口分别与沼气处理装置41连接。
实施例7的工作方法是：养殖场内畜禽粪便通过筛板11筛除大块杂物后进入集粪仓1内，水分测定仪12监测畜禽粪便的含水率，通过控制箱6控制加料罐13向集粪仓1内添加干料来调节畜禽粪便含水率，添加过程中搅拌装置14持续搅拌，调节完成后通过上料机将畜禽粪便提升至好氧发酵仓2的储料斗211内，码垛槽214通过承重臂2141在轨道213上移动至合适位置后，液压伸缩杆2142将码垛槽214放置在好氧发酵仓2的底面上，定量输送器212打开将储料斗211内畜禽粪便输送至码垛槽214内，在输送过程中，翻搅装置2143持续进行翻搅，使畜禽粪便在好氧发酵仓2的底面上堆积成长条状粪堆进行好氧发酵，发酵过程中通过通风装置22持续通风，以提供好氧发酵所需氧气，好氧发酵完成后，通过上料机将畜禽粪便提升至厌氧反应仓3内，固液分离装置31的差速电机312定时进行周期性正反转，带动传送带311作往复运动，畜禽粪便在重力作用下在传送带311上翻动，畜禽粪便中所含沼液经筛孔流至沼液收集池32内，在好氧发酵过程中畜禽粪便会产生大量热量，通过设置在好氧发酵仓3内壁的热交换装置23吸热端将热量收集，然后通过热交换装置23的放热端对沼液收集池32内的沼液进行加热，加热后的沼液通过提升泵33提升至喷洒装置34，喷洒至厌氧反应仓3内的畜禽粪便上，提高发酵畜禽粪便中甲烷菌群数量和繁殖速度，厌氧反应完成后，沼渣进入制肥装置5中进行烘干、造粒制成有机肥，产生的沼气经沼气处理装置41进行脱水、除尘、脱硫后进入沼气收集装置4内，用于发电和供气。
实验例6：分别使用实施例1、实施例7提供设备进行粪便处理，综合分析其处理效果。
结果：实施例1提供设备处理粪便时出现异物卡住设备、码垛形状不规则、排放气体污染空气的情况，而实施例7提供设备处理粪便期间未出现上述情况；
并且，实施例7提供设备运行时间较实施例1提供设备运行时间短，具体差异在码垛装置工作期间，且实施例7提供设备不需要额外增加加热装置，成本低、能耗低。
结论：实施例7提供的设备成本能耗低、运行时间短、节省人力、处理效果好且绿色环保。

Claims (8)

1.一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，主要包括与畜禽养殖厂连接用于收集畜禽粪便的集粪仓(1)，与所述集粪仓(1)通过上料机连接用于畜禽粪便腐熟杀菌的好氧发酵仓(2)，与所述好氧发酵仓(2)通过上料机连接用于分解畜禽粪便制备沼气和有机肥的厌氧反应仓(3)，设置在所述厌氧反应仓(3)上方用于收集厌氧反应仓(3)产生沼气的沼气收集装置(4)、与厌氧发应仓(3)出料口连接用于将厌氧反应仓(3)产生的沼渣制成有机肥的制肥装置(5)和控制箱(6)，
所述集粪仓(1)包括设置在入料口用于筛除畜禽粪便中大块杂物的筛板(11)，设置在集粪仓(1)内部用于监测集粪仓(1)内畜禽粪便含水率的水分测定仪(12)，设置在集粪仓(1)上方用于向集粪仓(1)内添加干料以调节畜禽粪便含水率的加料罐(13)和设置在集粪仓(1)内部的搅拌装置(14)，
所述好氧发酵仓(2)包括用于将畜禽粪便码成条剁状的码垛装置(21)和用于向好氧发酵仓(2)内通风的通风装置(22)，
所述厌氧反应仓(3)内部设有使畜禽粪便来回翻动并分离沼液的固液分离装置(31)，所述固液分离装置(31)包括呈倒V型设置的传送带(311)和用于带动传送带(311)运动的差速电机(312)，所述传送带(311)上设有用于分离沼液的筛孔，固液分离装置(31)下方设有沼液收集池(32)，所述沼气收集池(32)通过提升泵(33)与设置在厌氧反应仓(3)顶部的喷洒装置(34)连通，用于将分离出的沼液喷洒至畜禽粪便上，
所述沼气收集装置(4)的入气口处设有用于对沼气进行脱水、除尘、脱硫的沼气处理装置(41)，
所述控制箱(6)分别通过继电器与水分测定仪(12)、加料罐(13)、搅拌装置(14)、码垛装置(21)、通风装置(22)、差速电机(312)、提升泵(33)、沼气收集装置(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，所述码垛装置(21)包括设置在好氧发酵仓(2)上方的储料斗(211)，通过管道连接在所述储料斗(211)下端的定量输送器(212)，设置在好氧发酵仓(2)内顶部的轨道(213)，通过承重臂(2141)滑动设置在所述轨道(213)上的码垛槽(214)，所述码垛槽(214)与所述定量输送器(212)连通，用于将储料斗(211)内的畜禽粪便在好氧发酵仓(2)内码成长条粪堆。
3.根据权利要求2所述的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，所述承重臂(2141)通过液压伸缩杆(2142)与所述码垛槽(214)连接，用于控制码垛槽(214)的升降。
4.根据权利要求2所述的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，所述码垛槽(214)内部设有用于翻搅粪堆的翻搅装置(2143)。
5.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，所述好氧发酵仓(2)内部设有热交换装置(23)，所述热交换装置(23)的放热端与所述沼液收集池(32)内部连通，用于将好氧发酵仓(2)内产生的热量传送至沼液收集池(32)内，对沼液进行加热后再向厌氧反应仓(3)内喷洒，用于提高发酵物中甲烷菌群数量和繁殖速度。
6.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，所述集粪仓(1)、好氧发酵仓(2)的排气口分别与所述沼气处理装置(41)连接。
7.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，所述制肥装置(5)包括用于将沼渣脱水的烘干装置(51)和用于将脱水后沼渣造粒制成有机肥颗粒的造粒装置(52)。
8.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便能源化工联产有机肥生产设备，其特征在于，所述好氧发酵仓(2)内部设有热交换装置(23)。
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