一種畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法
2023-08-09 20:16:46 1
一種畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法
【專利摘要】本發明公開的一種畜禽廢棄物資源化利用的方法，步驟如下：畜禽養殖廢棄物經固液分離後獲得固體糞便和養殖廢水，固體糞便經高溫堆肥後炭化製取生物質炭，養殖廢水經沼氣發酵後濃縮製取液體肥。本發明的方法將畜禽養殖廢棄物進行物料和能量的優化利用，獲得可用於農業生產的生物質炭和濃縮液體肥，從而實現廢棄物的資源化利用，且可以在畜禽養殖廢棄物處理區內部實現資源的循環利用，達到降低能耗和汙染物減排的目的。
【專利說明】一種畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於有機廢棄物資源化利用【技術領域】，具體涉及一種畜禽養殖廢棄物資源 化利用的方法。
【背景技術】
[0002] 我國規模化畜禽養殖場14000多個，畜禽養殖存欄量123. 6億頭（只）/年，畜禽 養殖業是關係國計民生的重要產業。然而，近年來我國畜禽養殖廢棄物汙染防治問題日益 突出。全國畜禽糞便產生量25億噸/年，養殖廢水排放量超過200億噸/年，80%左右養 殖場養殖廢水未經任何處理而外排，成為我國水環境質量和農村環境質量惡化的主要汙染 源，危及城鄉居民飲用水安全。現有的畜禽養殖廢棄物處理方式往往受到周圍種植業土地 環境容量的制約。在一些種植業發達的區域，畜禽養殖廢棄物往往採取生態循環利用方式 施用至農田進行消納，然而在一些周圍種植業環境容量不足以容納產生的畜禽養殖廢棄物 或者在環境敏感區時，畜禽廢棄物的資源化利用顯得尤為重要。
[0003] 傳統的畜禽糞便最主要的利用方式是堆肥處理，堆肥可以在高溫下殺死大部分病 菌使畜禽糞便無害化同時腐殖化得到綠色肥料，但由於堆肥資源化技術產品質量低，受養 殖場周圍土壤利用方式及季節制約大，當冬季無農作物耕種時，畜禽糞便的出路大大受到 限制，因此堆肥處理產生的效益較差；養殖廢水一般利用常規厭氧-好氧組合處理工藝進 行處理，資源化利用率低，由於養殖廢水汙染物濃度高，導致後續生化處理汙染治理技術投 資大、穩定性差、運行費用高。因此，實現畜禽養殖廢棄物高值化利用是解決畜禽養殖汙染， 克服畜禽廢棄物利用周邊區域限制，達到汙染物減排的有效途徑。
[0004] 生物質炭是由農林廢棄物等生物質在完全或部分缺氧的情況下經300-600°C熱解 產生的一類含碳量60% -80%的高度芳香化難熔性物質。近些年研究表明，生物質炭對減 緩農業全球溫室氣體排放、改良土壤性質、增加土壤碳庫容量、持留土壤養分、降低土壤中 重金屬生物有效性等方面具有重要作用，具有廣泛的應用前景。由於畜禽糞便含有大量的 有機質以及營養元素，如果將畜禽糞便經過適當處理後製備成生物質炭，可以大大拓寬畜 禽糞便的應用領域，並解決其應用的季節性限制。養殖廢水含有大量的有機物及氮磷營養 物質，是很好的有機肥料，其資源化利用可以灌溉農作物作為底肥及追肥施用，但由於管道 運輸費用較高，養殖廢水農作物利用目前僅限於周邊農田利用，輻射半徑較短。如果將養殖 廢水厭氧發酵後沼液製成濃縮液體肥，則可以大大提高液體肥的肥力，遠距離運輸仍有較 高的性價比，濃縮液體肥可以用於高檔花卉、溫室大棚種植等領域，產生較高的經濟效益。
[0005] 因此，尋找一種畜禽養殖廢棄物資源高值化利用製備生物質炭和液體濃縮肥，並 實現廢棄物物料和能量最優化利用，最終達到汙染物減排的目的，是目前研究的關鍵所在。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，以實現畜禽養殖廢 棄物資源的高值化利用和汙染物減量化。
[0007] 本發明的畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，步驟如下： 1) 採用水衝糞收集畜禽養殖場糞便，將收集的糞便通過格柵或者螺旋擠壓進行固液分 離，獲得固體糞便和廢水；或者採用幹清糞收集畜禽養殖場糞便並進行固液分離，獲得固體 糞便和廢水； 2) 將步驟1)的廢水通入沼氣發酵單元，發酵產生的沼氣收集入集氣罐；發酵出料經脫 水成沼渣和沼液，一部分沼液返混至沼氣發酵單元，另一部分沼液採用膜濃縮方法製成濃 縮液體肥； 3) 將步驟1)的固體糞便和步驟2)的沼渣送入室內封閉式堆肥單元進行條垛堆酵，步 驟2)收集於集氣罐中的沼氣通入沼氣燃燒爐進行燃燒，燃燒產生的氣體通入封閉式堆肥單 元，使堆肥堆體在55-60°C溫度下堆肥7-15d，獲得腐殖質出料，堆肥過程中的惡臭氣體用 惡臭生物濾器進行處理； 4) 將步驟3)腐殖質出料的ΚΓ20%覆蓋至下一次堆肥堆體的表面，剩餘的腐殖質出料 於200-300°C下烘乾，送入迴轉式封閉炭化爐，步驟3)沼氣燃燒爐產生的氣體也導入迴轉 式封閉炭化爐中，使腐殖質出料在500±20°C溫度下乾餾2h，炭化爐的餘熱氣體再通入封 閉式堆肥單元和沼氣燃燒爐，待乾餾產物低於l〇〇°C，取出，獲得的生物質炭。
[0008] 為了提高沼氣發酵單元的產氣量，本發明可以在沼氣發酵單元中加入秸杆進行聯 合發酵。
[0009] 為了加快堆肥堆體發酵速度，本發明可以在步驟3)的堆肥單元中加入體積為堆肥 堆體體積10-15%的輔料，所述的輔料為秸杆、木屑或稻糠。
[0010] 為了加速堆肥的堆酵並減少氮素損失，也可以在步驟3)的堆肥單元中加入體積為 堆肥堆體體積1~3%步驟4)中獲得的生物質炭。
[0011] 本發明的有益效果在於： 1)畜禽養殖固體糞便先經高溫堆肥處理，可以大幅降低畜禽糞便含水率，大大提高堆 肥產物熱值，後續烘乾預處理需要的熱量將大幅降低。
[0012] 2)採用迴轉式封閉炭化爐無氧熱解，燃料選用清潔燃氣甲烷，而甲烷可由養殖廢 水厭氧發酵生成沼氣提供，沼氣量可有養殖廢水和秸杆聯合發酵進行調整，在廣大農村，秸 杆廢棄物量大，完全可以通過聯合發酵實現炭化爐熱解能量的自供給。利用甲烷作為燃料， 防止熱解過程二次汙染物多環芳烴的產生。
[0013] 3)以畜禽養殖固體糞便為生物質炭製備原料，產物生物質炭中重金屬含量極低， 比較適合於農用。
[0014] 4)整個過程實現了物料的最優化利用。養殖廢水沼氣發酵後產生的沼渣可以與固 體糞便合併處理；經濃縮處理後的沼液肥力高，可以作為高效的農業肥料；沼氣可作為炭 化爐和煙氣處理的清潔助燃氣；生物質炭可以作為高溫堆肥的輔料，加速了堆肥的進程並 減少氮素損失。
[0015] 5)整個處理過程實現了能量的最優化利用。炭化爐的餘熱可以作為高溫堆肥的保 溫和堆肥產物的烘乾，煙氣處理後可燃氣體還可以用於燃燒爐的助燃和堆肥的保溫。
[0016] 6)綜合利用畜禽養殖場固體糞便和養殖廢水等，生產生物質炭和濃縮液體肥，產 生經濟效益。在畜禽養殖廢棄物處理區內部實現資源的循環利用，同時實現汙染物減排的 目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發明的畜禽廢棄物資源化利用的流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 參照圖1，本發明的畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，步驟如下： 1) 採用水衝糞收集畜禽養殖場糞便，將收集的糞便通過格柵或者螺旋擠壓進行固液分 離，獲得固體糞便和廢水；或者採用幹清糞收集畜禽養殖場糞便並進行固液分離，獲得固體 糞便和廢水； 2) 將步驟1)的廢水通入沼氣發酵單元，發酵產生的沼氣收集入集氣罐；沼氣發酵出料 經脫水（如用板框壓濾機脫水）成沼渣和沼液，一部分沼液返混至沼氣發酵單元，另一部分 沼液採用膜濃縮方法製成濃縮液體肥； 3) 將步驟1)的固體糞便和步驟2)的沼渣送入室內封閉式堆肥單元進行條垛堆酵，這 時，可以加入體積為固體糞便和沼渣堆肥堆體體積10-15%的輔料，如秸杆、木屑或稻糠，以 加快堆肥堆體發酵速度，並將步驟2)收集於集氣罐中的沼氣通入沼氣燃燒爐進行燃燒，燃 燒產生的氣體通入封閉式堆肥單元，使堆肥堆體在55-60°C溫度下堆肥7-15d，獲得腐殖質 出料，堆肥過程中的惡臭氣體用惡臭生物濾器進行處理； 4) 將步驟3)腐殖質出料的ΚΓ20%覆蓋至下一次堆肥堆體的表面，這樣可以加快下一 輪堆肥堆體的腐熟速度，並減少惡臭的產生；將剩餘的腐殖質出料於200-300°C下烘乾，送 入迴轉式封閉炭化爐，步驟3)沼氣燃燒爐產生的氣體也導入迴轉式封閉炭化爐中，利用溫 度傳感器控制溫度在500±20°C之間對腐殖質出料乾餾2h，待乾餾產物低於KKTC，取出， 獲得的生物質炭。炭化爐的餘熱氣體再通入封閉式堆肥單元和沼氣燃燒爐，可用於堆肥過 程的保溫和燃燒爐的助燃氣體。
[0019] 如將上述獲得的生物質炭，按照堆肥堆體體積的廣3%加入到下一次堆肥堆體中， 還可以加速堆肥堆酵並減少氮素損失。
【權利要求】
1. 一種畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，其特徵是步驟如下： 1) 採用水衝糞收集畜禽養殖場糞便，將收集的糞便通過格柵或者螺旋擠壓進行固液分 離，獲得固體糞便和廢水；或者採用幹清糞收集畜禽養殖場糞便並進行固液分離，獲得固體 糞便和廢水； 2) 將步驟1)的廢水通入沼氣發酵單元，發酵產生的沼氣收集入集氣罐；發酵出料經脫 水成沼渣和沼液，一部分沼液返混至沼氣發酵單元，另一部分沼液採用膜濃縮方法製成濃 縮液體肥； 3) 將步驟1)的固體糞便和步驟2)的沼渣送入室內封閉式堆肥單元進行條垛堆酵，步 驟2)收集於集氣罐中的沼氣通入沼氣燃燒爐進行燃燒，燃燒產生的氣體通入封閉式堆肥單 元，使堆肥堆體在55-60°C溫度下堆肥7-15d，獲得腐殖質出料，堆肥過程中的惡臭氣體用 惡臭生物濾器進行處理； 4) 將步驟3)腐殖質出料的ΚΓ20%覆蓋至下一次堆肥堆體的表面，剩餘的腐殖質出料 於200-300°C下烘乾，送入迴轉式封閉炭化爐，步驟3)沼氣燃燒爐產生的氣體也導入迴轉 式封閉炭化爐中，使腐殖質出料在500±20°C溫度下乾餾2h，炭化爐的餘熱氣體再通入封 閉式堆肥單元和沼氣燃燒爐，待乾餾產物低於l〇〇°C，取出，獲得的生物質炭。
2. 根據權利要求1所述的畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，其特徵是在沼氣發酵單 元中加入秸杆進行聯合發酵。
3. 根據權利要求1所述的畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，其特徵是在步驟3)的堆 肥單元中加入體積為堆肥堆體體積10-15%的輔料。
4. 根據權利要求3所述的畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，其特徵在於所述的輔料 為秸杆、木屑或稻糠。
5. 根據權利要求1所述的畜禽養殖廢棄物資源化利用的方法，其特徵是在步驟3)的堆 肥單元中加入體積為堆肥堆體體積1~3%步驟4)中獲得的生物質炭。
【文檔編號】C05F3/00GK104150987SQ201410349217
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】吳偉祥, 何洋洋, 朱靜, 孫法遷, 康婷婷 申請人:浙江大學