禽畜糞便深度脫水回收方法
2023-09-19 12:57:25
禽畜糞便深度脫水回收方法
【專利摘要】本發明涉及禽畜糞便處理方法領域，具體是涉及到一種禽畜糞便深度脫水回收方法，步驟為將禽畜糞便的pH調節至2～4；向調節好pH的禽畜糞便中加入亞鐵鹽或鐵鹽，攪拌均勻，然後將雙氧水加入上述禽畜糞便中，並攪拌50～180min；向上述處理後的禽畜糞便中加入固磷劑，調節pH值為8.5～10.5，並攪拌均勻；將上述處理後的禽畜糞便經壓濾機壓濾脫水，本發明速度快、周期短、固體回收率高、脫水程度高、能耗低、成本低。
【專利說明】禽畜糞便深度脫水回收方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及禽畜糞便處理方法領域，具體是涉及到一種禽畜糞便深度脫水回收方法。
【背景技術】
[0002]2003年我國禽畜糞便產生量約為31.90億噸，是當年工業產生固體廢物(10億噸)的3.2倍，而且禽畜糞便產生量正逐年提高。禽畜糞便總量大的同時，禽畜養殖業的集約化程度不斷提高，2009年，生豬、奶牛和蛋雞的規模化程度分別達到了 61%、42%、79%，這使得禽畜糞便與環境之間的矛盾逐漸凸顯，禽畜糞便對水體、土壤和大氣環境產生的不利影響倍受關注。
[0003]禽畜糞便的含水率很高，新鮮豬糞的含水量高達70-85%，新鮮牛糞含水率為80-90%,新鮮雞糞含水率約為75-90%，水衝糞的含水率為95-98%，水泡糞的含水率為90-95%。中國要求顆粒性生物有機肥含水率不大於15%。堆肥最優的初始含水率是50-65%。用作燃燒的禽畜糞便要求含水率不超過20%。由上可知，降低含水率是禽畜糞便資源化利用的關鍵。
[0004] 禽畜糞便是由未消化的飼料養分、體內代謝產物、消化道黏膜、分泌物、腸道微生物及其分解產物等共同組成。這些物質使得禽畜糞便的水分以難去除的吸附水、毛細管水為主，容易去除的重力水比例少。如何破壞禽畜糞便內的蓄水結構，將不易去除的吸附水、毛細管水轉為易去除的重力水是降低禽畜糞便含水率的重點。
[0005]芬頓試劑(Fenton)是利用H2O2與Fe2+的聯合作用，在Fe2+的催化作用下，使H2O2的氧化能力迅速反映出來，故Fenton氧化法具有過氧化氫分解速度快，氧化速率高，操作簡單，容易實現等優點。
[0006]在國內外，禽畜糞便脫水採用的方法主要有高溫快速乾燥、生物脫水和機械脫水。與加熱脫水方式和生物脫水相比，機械擠壓的能量消耗相對較低，周期短。因此，機械脫水被廣泛應用於脫水。現有技術中，流行的禽畜糞便固液分離機雖然在固液分離後固體部分含水率均低於60%，但固液分離機的固體回收率不高(均低於30%)，且總氮、總磷回收率更低。這會造成資源的浪費，大大增加後期汙水處理費用，加重對環境的影響。
[0007]通過對比絮凝劑、表面活性劑和酸對禽畜糞便進行處理，發現絮凝法只能夠提高脫水速率，而表面活性劑和酸化能夠提高脫水程度。加入絮凝劑脫水後，禽畜糞便的含水率還是很聞。
[0008]近年來，國內也有一些專利報導了禽畜糞便脫水的方法，例如:
[0009]1、《一種對畜禽糞便進行生物脫水的堆肥方法》(申請號:201010104194.1)的專利中將豬糞在添加生物發酵菌劑的情況下將畜禽糞便平攤後添加蠅蛆進行發酵處理，使得豬糞中的含水率下降到能夠堆肥處理的程度。該方法周期長，要7-12天才能完成脫水。因此基礎建設投資大，佔用場地也大，不適宜大規模工業化生產。
[0010]2、《固液分離一專性生物菌好氧堆肥無害化資源化生態化綜合利用畜禽廢棄物》(申請號:200610020734.1)的專利中通過固液分離技術將含溼量較高的畜禽糞便進行固液分離，從而降低其含溼量，固液分離機配有0.3,0.5,0.75,1.0mm等不同型號網孔的篩網。該方法篩孔大則固體回收率低；篩孔小則固體回收率高，但篩孔容易堵塞。相對濾布來說，該固液分離機的篩網非常大，導致畜禽糞便的固體回收率非常低，皆低於30%。這不利於固體的後期資源化利用，也會大大加重汙水處理的難度。
[0011]3、《一種糞便無害化資源化處理方法》(申請號:201210251613.3)的專利中用泵送糞液至絮凝反應罐內，加入高分子絮凝藥劑進行絮凝反應，絮凝後的糞液在脫水機內經螺旋擠壓分離出細小固體物和膠體顆粒成分的糞渣，濾液進入集聚鰲合處理。該方法加入絮凝劑後脫水只能夠提高脫水速率而不能提高脫水程度，故脫水後的畜禽糞便的含水率還是很高，高含水量的糞便不利於後期資源化利用。
[0012]4、《一種禽糞處理方法》(申請號:201010233989.2)的專利中將禽糞置於500-650 0C的高溫下烘乾，能將含水率為80%左右的禽糞烘乾至20%左右的水分。採用高溫烘乾的方式乾燥畜禽糞便往往能耗很高，由此導致的成本很高，因而難以推廣開來。
【發明內容】
[0013]本發明要解決的技術問題是提供一種速度快、周期短、固體回收率高、脫水程度高、能耗低、成本低的禽畜糞便深度脫水回收方法。
[0014]本發明禽畜糞便深度脫水回收方法，步驟是，
[0015]a.將禽畜糞便的pH調節至2~4 ;
[0016]b.向調節好pH的禽畜糞便中加入亞鐵鹽或鐵鹽，攪拌均勻，然後將雙氧水加入上述禽畜糞便中，並攪拌50~180min ；
[0017]c.向上述處理後的禽畜糞便中加入固磷劑,調節pH值為8.5~10.5,並攪拌均勻，所述固磷劑為生石灰、熟石灰、氯化鈣、硫酸鎂或氯化鎂中的一種或多種；
[0018]d.將上述處理後的禽畜糞便經壓濾機壓濾脫水。
[0019]本發明中，所述固磷劑的加入量優選為每千克禽畜糞便乾重投加10~40g固磷劑。禽畜糞便乾重是指通過用含水量換算出來的假設水分蒸發後的重量。
[0020]所述亞鐵鹽或鐵鹽的加入量為每千克禽畜糞便乾重投加0.1~0.4mol亞鐵離子或鐵離子。
[0021]所述雙氧水的加入量為每千克禽畜糞便乾重投加1.0~1.6mol雙氧水。
[0022]所述步驟a中，調節pH值的物質為硫酸、硝酸或鹽酸中的一種或多種。
[0023]所述亞鐵鹽或鐵鹽為FeCl2、FeS04、FeCl3、Fe2 (SO4)3 或[Fe2(OH)n(SO4) (3_n)/丄。
[0024]所述步驟d中壓濾機採用的濾布的孔隙孔徑範圍為20~80 μ m。
[0025]所述步驟d中的壓濾機是隔膜壓濾機、板框壓濾機或廂式壓濾機。
[0026]所述禽畜糞便是通過以下方法一或方法二中的任意一種得到:
[0027]方法一:由水衝糞工藝、水泡糞工藝得到的禽畜糞便；
[0028]方法二:將幹清糞工藝得到的禽畜糞便的含水率調節至90~92%後的禽畜糞便。
[0029]所述禽畜糞便為豬糞、牛糞、羊糞、兔糞、雞糞、鴨糞、鵝糞、鴿糞、鵪鶉糞、火雞糞中的一種或多種。
[0030]本發明的有益效果是，[0031]1.本發明處理範圍廣，無論是水衝糞工藝、水泡糞工藝、幹清糞工藝得到的禽畜糞便，還是豬糞、牛糞、羊糞、兔糞、雞糞、鴨糞、鵝糞、鴿糞、鵪鶉糞、火雞糞等都能夠處理。
[0032]2.本發明採用Fenton試劑或類Fenton試劑氧化技術,將禽畜糞便中的難以脫去的毛細水和吸附水變成易去除的重力水，使得禽畜糞便脫水程度高，禽畜糞便含水率能達到50%以下。禽畜糞便的重量和體積大大減少，極大地降低了後續處理費用，並有利於禽畜糞便的後續處置。
[0033]3.本發明脫水後禽畜糞便的總氮回收率達80%以上，總磷回收率達90%以上。保留了大部分植物營養元素N、P，有利於後期的資源化利用，也防止造成水體富營養化。
[0034]4.本發明採用Fenton試劑或類Fenton試劑氧化技術,在處理的過程中不需要加熱，能耗低、成本低。
[0035]5.本發明經處理後的禽畜糞便熱值下降不到10%。固體回收率高達90%，脫水後的禽畜糞便非常適用於堆肥、幹化、焚燒、生產生物質燃料。本發明處理後的濾液中的化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷含量少，其含量均低於《畜禽養殖業汙染物排放標準》(GB18596— 2001)所規定的集約化禽畜養殖業水汙染物最高允許日均排放濃度，不需要建立額外的汙水處理設施，為處理禽畜糞便節約成本，脫水產生濾液無需處理即達到國家標準，可直接排放。
[0036]6.本發明操作簡單，處理速度快，便於大規模化工業生產。
[0037]7.本發明採用裝有孔隙孔徑極小的濾布的壓濾機壓濾，經Fenton試劑或類Fenton試劑氧化處理後的禽畜糞便難以堵塞濾布。不僅壓濾速度快，而且固體回收率高達90%。
【具體實施方式】
[0038]實施例1
[0039]一種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0040]a.用硫酸將經水衝糞法得到的豬糞的pH調節至4，該豬糞的含水率為97%。
[0041]b.按每千克豬糞乾重投加0.4mol鐵離子的比例向調節好pH值的豬糞內加入[Fe2(OH)n(SO4) (3_n)/2]m (聚合硫酸鐵)，攪拌均勻，然後按每千克豬糞乾重投加1.0mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌50min。
[0042]c.向上述處理後的豬糞加入生石灰，每千克豬糞乾重投加30g生石灰，調節豬糞的PH值為10.5，並攪拌均勻。
[0043]d.將加入生石灰後的豬糞經隔膜壓濾機壓濾脫水得到脫水後的豬糞，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為25 μ m左右。
[0044]本實施例中未處理的豬糞的毛細吸水時間239S，幹基熱值16.29MJ/kg。經實施例1的b步驟處理後得到的豬糞毛細吸水時間(CST)為9.7S，脫水後的豬糞含水率為47%，固體回收率93.5%，總氮回收率84.5%，總磷回收率95.1%，幹基熱值15.47MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量見表1。
[0045]實施例2
[0046]—種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0047]a.將幹清糞工藝得到的牛糞(初始含水率為85%)的含水率調節至92%後，用鹽酸將調節好含水率的牛糞PH調節至3。
[0048]b.按每千克牛糞乾重投加0.3mol亞鐵離子的比例向調節好pH值的牛糞內加入FeCl2，攪拌均勻，然後按每千克牛糞乾重投加1.4mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌IOOmin0
[0049]c.向上述處理後的牛糞加入熟石灰，每千克牛糞乾重投加IOg熟石灰，調節牛糞的PH值為9.5，並攪拌均勻。
[0050]d.將加入熟石灰後的牛糞經隔膜壓濾機壓濾脫水得到脫水後的牛糞，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為70 μ m左右。
[0051]本實施例中未處理的牛糞的毛細吸水時間大於3000S (毛細吸水時間儀的量程是3000s)，幹基熱值17.43MJ/kg。經實施例2的b步驟處理後得到的牛糞的毛細吸水時間為102S，脫水後的牛糞含水率為47%，固體回收率94.3%，總氮回收率80.5%，總磷回收率
92.7%，幹基熱值16.83MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量見表1。
[0052]實施例3
[0053]一種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0054]a.用硝酸將經水泡糞法得到的豬糞的pH調節至4，該豬糞的含水率為90%。
[0055]b.按每千克豬糞乾重投加0.15mol亞鐵離子的比例向調節好pH值的豬糞內加入FeSO4，攪拌均勻，然後按每千克豬糞乾重投加1.1mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌60mino
[0056]c.向上述處理後的豬糞加入氯化鈣，每千克豬糞乾重投加40g氯化鈣，調節豬糞的PH值為8.5，並攪拌均勻。
[0057]d.將加入氯化鈣後的豬糞經廂式壓濾機壓濾脫水得到脫水後的豬糞，該隔廂式壓濾機濾布孔隙孔徑為60 μ m左右。
[0058]本實施例中未處理的豬糞的毛細吸水時間817S，幹基熱值16.47MJ/kg。經實施例3的b步驟處理後的豬糞毛細吸水時間為97S，脫水後的豬糞含水率為47%，固體回收率
93.1%，總氮回收率81.4%，總磷回收率96.8%，幹基熱值15.95MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量見表1。
[0059]實施例4
[0060]一種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0061]a.將幹清糞工藝得到的豬糞(初始含水率為72%)的含水率調節至90%後，用硫酸將調節好含水率的豬糞PH調節至3。
[0062]b.按每千克豬糞乾重投加0.2mol鐵離子的比例向調節好pH值的豬糞內加入FeCl3，攪拌均勻，然後按每千克豬糞乾重投加1.6mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌180mino
[0063]c.向上述處理後的豬糞加入硫酸鎂，每千克豬糞乾重投加35g硫酸鎂，調節豬糞的PH值為9，並攪拌均勻。
[0064]d.將加入硫酸鎂後的豬糞經隔膜壓濾機壓濾脫水得到脫水後的豬糞，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為55 μ m左右。
[0065]本實施例中未處理的豬糞的毛細吸水時間大於3000S，幹基熱值15.89MJ/kg。經實施例4的b步驟處理後的豬糞毛細吸水時間為95S，脫水後的豬糞含水率48%，固體回收率93.8%，總氮回收率82.7%，總磷回收率95.3%，幹基熱值15.31MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量見表1。
[0066]實施例5
[0067]一種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0068]a.用硫酸將經水衝糞法得到的羊糞的pH調節至2，該羊糞的含水率為95%。
[0069]b.按每千克羊糞乾重投加0.3mol鐵離子的比例向調節好pH值的羊糞內加入Fe2 (SO4)3，攪拌均勻，然後按每千克羊糞乾重投加1.3mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌 70min。
[0070]c.向上述處理後的羊糞加入氯化鎂，每千克羊糞乾重投加15g氯化鎂，調節羊糞的PH值為10，並攪拌均勻。
[0071]d.將加入氯化鎂後的羊糞經隔膜壓濾機壓濾脫水得到脫水後的羊糞，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為40 ii m左右。
[0072]本實施例中未處理的羊糞的毛細吸水時間為395.3S，幹基熱值14.36MJ/kg。經實施例5的b步驟處理後的羊糞毛細吸水時間為68S，脫水後的羊糞含水率為47%，固體回收率92.1%，總氮回收率80.9%，總磷回收率93.2%，幹基熱值13.65MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量見表1。
[0073]實施例6
[0074]一種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0075]a.將幹清糞工藝得到的雞糞(初始含水率為81%)的含水率調節至91%後，用鹽酸將調節好含水率的雞糞PH調節至4。
[0076]b.按每千克雞糞乾重投加0.15mol鐵離子的比例向調節好pH值的雞糞內加入[Fe2(OH)n(SO4) (3_n)/2]m，攪拌均勻，然後按每千克雞糞乾重投加1.5mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌170min。
[0077]c.向上述處理後的雞糞加入固磷劑(固磷劑由氯化鈣、硫酸鎂、氯化鎂按質量比1:1:1組成)，每千克雞糞乾重投加25g固磷劑，調節雞糞的pH值為8.5，並攪拌均勻。
[0078]d.將加入固磷劑後的雞糞經板框壓濾機壓濾脫水得到脫水後的雞糞，該板框壓濾機濾布孔隙孔徑為70 ii m左右。
[0079]本實施例中未處理的雞糞的毛細吸水時間大於3000S (量程3000s)，幹基熱值為13.49MJ/kg。經實施例6的b步驟處理後的雞糞毛細吸水時間為85.2S。脫水後的雞糞含水率48%，固體回收率94.5%，總氮回收率82.4%，總磷回收率96.1%，幹基熱值為12.87MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量見表1。
[0080]實施例1
[0081]一種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0082]a.用硝酸將經水衝糞法得到的鴨糞的pH調節至3，該鴨糞的含水率為95%。
[0083]b.按每千克鴨糞乾重投加0.25mol亞鐵離子的比例向調節好pH值的羊糞內加入FeSO4，攪拌均勻，然後按每千克鴨糞乾重投加1.3mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌IOOmin0`[0084]c.向上述處理後的鴨糞加入固磷劑(固磷劑由熟石灰和氯化鈣按質量比1:5組成)，每千克鴨糞乾重投加20g固磷劑，調節鴨糞的pH值為10，並攪拌均勻。
[0085]d.將加入固磷劑後的鴨糞經隔膜壓濾機壓濾脫水得到脫水後的鴨糞，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為30 μ m左右。
[0086]本實施例中的未處理的鴨糞的毛細吸水時間為362.8S，幹基熱值為11.16MJ/kg。經實施例7的b步驟處理後的鴨糞毛細吸水時間61S，脫水後的鴨糞含水率45%，固體回收率94.5%，總氮回收率82.1%，總磷回收率92.7%，幹基熱值10.59MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量見表1。
[0087]實施例8
[0088]一種禽畜糞便深度脫水回收方法，包括以下步驟:
[0089]a.將幹清糞工藝得到的鵝糞(初始含水率為75%)的含水率調節至90%後，用硫酸將調節好含水率的鵝糞PH調節至3。
[0090]b.按每千克鵝糞乾重投加0.35mol鐵離子的比例向調節好pH值的鵝糞內加入FeCl3，攪拌均勻，然後按每千克鵝糞乾重投加1.1mol雙氧水的比例加入雙氧水，快速攪拌160mino
[0091]c.向上述處理後的鵝糞加入固磷劑(固磷劑由氯化鎂、硫酸鎂按質量比1:3組成)，每千克鵝糞乾重投加30g固磷劑，調節鵝糞的pH值為9，並攪拌均勻。
[0092]d.將加入固磷 劑後的鵝糞經隔膜壓濾機壓濾脫水得到脫水後的鵝糞，該隔膜壓濾機濾布孔隙孔徑為40 μ m左右。
[0093]本實施例中的未處理的鵝糞的毛細吸水時間大於3000S，幹基熱值12.53MJ/kg。經實施例8的b步驟處理後的鵝糞毛細吸水時間為103S，脫水後的鵝糞含水率48%，固體回收率92.3%，總氮回收率85.8%，總磷回收率96.5%，幹基熱值11.94MJ/kg。步驟d中壓濾脫水後的濾液中的化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷含量見表1。
[0094]本發明的毛細吸水時間採用305型SSVI汙泥毛細吸水時間測試儀測定；幹基熱值採取氧彈燃燒法測定；固體回收率是指脫水後禽畜糞便乾重與初始的禽畜糞便的乾重的比值，實際上就是有多少禽畜糞便沒有隨濾液流走。
[0095]實施例1-8濾液中的化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷含量這些指標的含量均低於《畜禽養殖業汙染物排放標準》(GB18596— 2001)所規定的集約化禽畜養殖業水汙染物最高允許日均排放濃度。不需要建立額外的汙水處理設施，為處理禽畜糞便節約成本，脫水產生濾液無需處理即達到國家標準，就可直接排放。
[0096]表1濾液中化學需氧量、懸浮物、氨氮、總磷的含量
[0097]
【權利要求】
1.一種禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，步驟為， a.將禽畜糞便的pH調節至2~4; b.向調節好pH的禽畜糞便中加入亞鐵鹽或鐵鹽，攪拌均勻，然後將雙氧水加入上述禽畜糞便中，並攪拌50~180min ； c.向上述處理後的禽畜糞便中加入固磷劑，調節pH值為8.5~10.5，並攪拌均勻，所述固磷劑為生石灰、熟石灰、氯化鈣、硫酸鎂或氯化鎂中的一種或多種； d.將上述處理後的禽畜糞便經壓濾機壓濾脫水。
2.如權利要求1所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述固磷劑的加入量為每千克禽畜糞便乾重投加10~40g固磷劑。
3.如權利要求1或2所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述亞鐵鹽或鐵鹽的加入量為每千克禽畜糞便乾重投加0.1~0.4mol亞鐵離子或鐵離子。
4.如權利要求1或2所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述雙氧水的加入量為每千克禽畜糞便乾重投加1.0~1.6mol雙氧水。
5.如權利要求1或2所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述步驟a中，調節PH值的物質為硫酸、硝酸或鹽酸中的一種或多種。
6.如權利要求1或2所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述亞鐵鹽或鐵鹽為 FeCl2, FeSO4, FeCl3' Fe2 (SO4) 3 或[Fe2 (OH)n(SO4) (3-n)/丄。
7.如權利要求1或2所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述步驟d中壓濾機採用的濾布的孔隙孔徑範圍為20~80 μ m。
8.如權利要求1或2所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述步驟d中的壓濾機是隔膜壓濾機、板框壓濾機或廂式壓濾機。
9.如權利要求1或2所述的禽畜糞便深度脫水回收方法，其特徵是，所述禽畜糞便是通過以下方法一或方法二中的任意一種得到: 方法一:由水衝糞工藝、水泡糞工藝得到的禽畜糞便； 方法二:將幹清糞工藝得到的禽畜糞便的含水率調節至90~92%後的禽畜糞便。
【文檔編號】C02F11/14GK103723906SQ201310710646
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】袁興中, 肖智華, 李輝, 蔣龍波, 吳志斌, 陳曉紅, 曾光明 申請人:湖南大學