一種養殖場糞便處理的方法
2024-04-06 16:41:05 2
一種養殖場糞便處理的方法
【專利摘要】本發明公開了一種養殖場糞便處理的方法，所述糞便處理方法依次包括以下步驟：1)向養殖場糞便中加入生物質材料混合獲得畜糞混合物；2)對所述畜糞混合物進行固液分離，獲得固態糞便和廢水；對所述固態糞便進行乾餾，乾餾後獲得畜糞活性炭、畜糞炭和畜糞混合物裂解形成的燃氣；對所述廢水進行過濾。按照本發明公開的上述工藝對大中型養殖場中的糞便進行處理，不僅能夠明顯改善養殖場的環境，有效解決了養殖場中糞便的處理問題，而且其不會對環境造成新的汙染，這種工藝快捷方便易於實現，並且效果顯著，適合工業化大規模使用。
【專利說明】一種養殖場糞便處理的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種汙染物處理的方法，具體涉及一種養殖場糞便處理的方法。
【背景技術】
[0002]在我國，規模化養殖是城鎮肉食的主要來源，然而因養殖而產生的大量牲畜糞便卻給環境帶來了嚴重困擾，目前雖然出現了各種畜糞處理措施，但仍缺乏有效的根治方法。就中國南方生豬養殖場而言，糞便處理途徑主要包括六大類:(I)通過固體發酵生產有機月巴、栽培基質、食用菌栽培基；(2)利用德國大型沼氣池生產沼氣；(3)循環利用進行生態養殖；(4)製作燃料；(5)通過汙水處理廠淨化處理；(6)利用化學方法進行酸化、氧化處理。豬糞固體發酵處理的過程中產生的臭氣難以克服，同時因社會對豬糞發酵產品需求有限，處理量受到限制。利用德國大型沼氣池技術在南方養豬大縣處理豬糞有不可克服的難題，那就是該處理模式下豬糞處理須集中，而豬糞集中會產生大量運費，同時發酵產生巨量的沼液因無法利用而產生二次汙染。利用豬糞進行生態循環養殖也不能完全解決問題:因豬糞產出量大，而人工食物鏈中的蠅蛆或蚯蚓等生物對豬糞轉化量少，不能解決豬糞對環境的汙染問題。利用豬糞結合煤、秸杆等製作燃料，在製作過程中及燃燒時仍會產生大量臭氣及二惡英類有毒物質，難以被社會接受。通過汙水處理廠處理豬糞成本高，周期長，效果差。利用化學方法進行酸化、氧化處理，處理成本高，產物容易形成二次汙染。
【發明內容】
[0003]鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種高效、低成本、無汙染的養殖場糞便處理的方法，以克服現有技術中的糞便處理方法存在的成本高、周期長、效果差以及容易造成二次汙染的缺陷。
[0004]為了實現上述目的或者其他目的，本發明是通過以下技術方案實現的。
[0005]一種養殖場糞便處理的方法，所述糞便處理方法依次包括以下步驟:
[0006]I)向養殖場糞便中加入生物質材料混合獲得畜糞混合物；
[0007]2)通過對所述畜糞混合物進行固液分離，獲得固態糞便和廢水；
[0008]對所述固態糞便進行乾餾，乾餾後獲得畜糞活性炭、畜糞炭和畜糞混合物裂解形成的燃氣；
[0009]對所述廢水進行過濾。
[0010]本發明中公開的養殖場糞便處理的方法適合於大中型牲畜養殖場畜糞處理。首先通過添加生物質材料對養殖場糞便進行預處理，便於養殖場畜糞的後續處理，同時也能消除畜糞臭氣的空氣汙染、達到完全淨化養殖場環境的目的；然後對要處理的畜糞混合物進行固液分離，使得固體物和液體物各自進入後續處理環節，降低處理難度；對固體物即固態糞便進行乾餾處理，所述乾餾產生的燃氣回收作為後續乾餾過程的燃料；由於液體物即廢水尚有部分指標高於國家廢水排放標準而不能直接排放，要進一步進行過濾處理，使之變成安全再生水，避免造成水汙染。
[0011]優選地，所述生物質材料包括稻草、木屑、枯葉；所述生物質材料與所述養殖場糞便的重量比為1: 3?5。將稻草、木屑和枯葉這些生物質材料加入養殖場的畜圈中，直接與養殖場糞便混合，可任由牲畜踐踏，使其與畜糞充分混勻。
[0012]更優選地，所述生物質材料包括稻草、木屑、枯葉；所述生物質材料與所述養殖場糞便的重量比為1: 4。
[0013]稻草、木屑和枯草能夠吸收水分，保持畜圈適度乾燥；同時這些物質中鉀元素的含量高，與養殖場糞便混合後經高溫乾餾便可形成K2C03、KOH等能作為高溫環境下二惡英還原分解的催化劑。
[0014]優選地，所述生物質材料包括所述畜糞炭，所述畜糞炭與所述養殖場糞便的重量比為1: 80?120。
[0015]更優選地，所述生物質材料包括所述畜糞炭，所述畜糞炭與所述養殖場糞便的重量比為I: 100。
[0016]畜糞炭能夠吸附揮發性有機物、可溶性有機物及可溶性金屬陽離子；它一方面能夠祛除畜圈臭氣，淨化畜圈空氣環境，另一方面能夠初步淨化畜糞，降低畜糞液態物中的可溶性有機質、重金屬離子等環境有害物質含量。
[0017]優選地，採用離心裝置對所述畜糞混合物進行固液分離。所述離心裝置可以採用現有技術中常用的用於處理糞便固液分離的離心裝置。如，採用ro平板式吊袋卸料離心機進行固液分離。
[0018]優選地，所述乾餾是指對所述固態糞便採用乾餾裝置乾餾處理。
[0019]本發明中所述乾餾裝置可以為現有技術中常用乾餾裝置進行乾餾處理。
[0020]優選地，本發明中的乾餾裝置為複式畜糞乾餾裝置，
[0021]所述乾餾裝置包括高溫爐，畜糞炭乾餾箱，畜糞活性炭乾餾箱；
[0022]所述高溫爐沿著水平方向分為第一端和第二端，所述高溫爐的第一端底部設有燃料加熱組件，第二端的頂部設有煙?，且沿著所述高溫爐的第一端至第二端的方向，所述高溫爐依次分為第一溫度段、第二溫度段和第三溫度段；
[0023]沿著所述高溫爐的水平方向，所述畜糞炭乾餾箱的第一端位於所述第二溫度段，第二端位於所述高溫爐的第二端外；
[0024]所述畜糞活性炭乾餾箱沿著所述高溫爐的水平方向貫穿所述高溫爐，且所述畜糞活性炭乾餾箱的第一端延伸至所述高溫爐的第一端的外部，所述畜糞活性炭乾餾箱的第二端延伸至所述高溫爐的第二端的外部；
[0025]所述畜糞炭乾餾箱與所述畜糞活性炭乾餾箱通過管道相通，所述管道的第一端與所述畜糞炭乾餾箱位於所述第二溫度段且靠近所述第一端的部分連接，所述管道的第二端與所述畜糞活性炭乾餾箱位於所述第一溫度段的部分連接。
[0026]本發明中的這種複式乾餾箱為厭氧型複式乾餾箱，並採用兩個乾餾箱的工作模式進行工作，其中畜糞炭乾餾箱用於乾餾畜糞形成畜糞炭即現有技術中的生物質炭；所述畜糞活性炭乾餾箱用於乾餾畜糞形成畜糞活性炭，也可以稱為生物質活性炭。且在乾餾的過程中，在畜糞炭乾餾箱產生的燃氣和二氧化碳等氣體會與其尾部連接的管道進入所述畜糞活性炭乾餾箱中活化畜糞炭而形成畜糞活性炭。
[0027]優選地，所述畜糞炭乾餾箱包括第一箱體、第一推進器和第一出料管道；所述第一箱體的第一端位於所述畜糞炭乾餾箱的第一端，所述第一箱體的第二端位於所述畜糞炭乾餾箱的第二端；所述第一出料管道的第一端連接所述第一箱體的第一端，所述第一出料管道的第二端沿著所述高溫爐豎直方向向下延伸至所述高溫爐外；所述第一推進器密封活動連接於所述第一箱體的第二端。
[0028]更優選地，本發明中的第一推進器為現有技術中常用的螺杆推進器。
[0029]優選地，所述第一箱體的第二端處還設有第一入料口。
[0030]在使用時，通過向第一入料口餵入畜糞，然後通過推進器壓縮使其進入處於高溫爐內箱段，並在高溫箱段乾餾後形成畜糞炭，此時其由於乾餾後失去水分，密度降低，質地由緊變松，並在重力作用下沿著所述第一出料管道出料。出料後洗滌、烘乾即可作為畜糞炭包裝上市或用於畜糞除臭、廢水過濾。
[0031]優選地，所述畜糞活性炭乾餾箱包括第二箱體、第二推進器和第二出料管道；所述第二箱體的第一端位於所述畜糞活性炭乾餾箱的第一端，所述第二箱體的第二端位於所述畜糞活性炭乾餾箱的第二端；所述第二出料管道設於所述高溫爐的第一端外，且所述第二出料管道的第一端連接所述第二箱體的第一端，所述第二出料管道的第二端沿著所述高溫爐豎直方向向下延伸；所述第二推進器密封活動連接於所述第二箱體的第二端。
[0032]更優選地，所述第二推進器為螺杆推進器。
[0033]優選地，所述第二箱體的第二端處還設有第二入料口。
[0034]在使用時，通過向第二入料口餵入畜糞，然後通過第二推進器壓縮使其進入處於高溫爐內的箱段，並依次經過箱段內第三溫度段、第二溫度段和第一溫度段，在第二溫度段形成畜糞炭，畜糞炭在第一溫度段內被在第二溫度段及所述畜糞炭乾餾箱產生的裂解氣體和水蒸汽等的混合氣體活化形成畜糞活性炭。此時混合氣體中的二噁英等有毒物質在第一溫度段內與畜糞炭和畜糞活性炭中的K2C03、KOH等礦物成分的催化作用下得以高溫還原分解。由於畜糞乾餾後密度降低，質地由緊變松，並在重力作用下沿著所述第二出料管道出料口出料。出料後的產品經洗滌、烘乾即為質量上乘的畜糞活性炭。本發明中的畜糞活性炭具有更密集的微孔，更大的比表面積，其吸附性能更強，用於糞便廢水處理時對於糞便廢水中的水溶性有機汙染物和水溶性金屬離子的吸附祛除能力更好。
[0035]優選地，所述畜糞乾餾裝置還包括燃氣導管，所述燃氣導管的第一端與所述畜糞活性炭乾餾箱的第一端連接，所述燃氣導管的第二端連接有燃氣燃燒嘴，所述燃氣燃燒嘴位於所述燃料加熱組件的燃料區。
[0036]畜糞炭乾餾箱產生的燃氣由管道進入畜糞活性炭乾餾箱，其與畜糞活性炭乾餾箱產生的燃氣一起通過燃氣導管進入高溫爐的燃氣加熱部件的燃料區，作為高溫爐的加熱燃料。
[0037]優選地，所述高溫爐的第一溫度段、第二溫度段和第三溫度段的爐壁上依次對應設有第一溫度控制儀、第二溫度控制儀和第三溫度控制儀，且第一溫度段的溫度為800?1000°C，第二溫度段的溫度為500?600°C，第三溫度段的溫度為150?300°C。畜糞固體物進入乾餾箱後在第二溫度段乾餾2?2.5小時即可形成畜糞生物質炭；活性炭乾餾箱內的畜糞生物質炭進入第三溫度段後保持1.5?2小時即可活化形成畜糞活性炭。
[0038]在上述溫度段和時間段內，畜糞不僅能夠徹底乾餾，而且乾餾的效果好。
[0039]優選地，所述第一溫度控制儀包括第一感溫棒，所述第一感溫棒的一端位於所述高溫爐第一溫度段內，所述第二溫度控制儀包括第二感溫棒，所述第二感溫棒的一端位於所述高溫爐第二溫度段內；所述第三溫度控制儀包括第三感溫棒，所述第三感溫棒的一端位於所述高溫爐第三溫度段內。通過上述這些組件進一步的控制高溫爐內各溫度段的溫度。
[0040]優選地，所述第一入料口與所述第二入料口處均分別對應設有第一入料口水封和第二入料口水封。水封組件保證了高溫爐工作的氣密性，使得高溫爐處理厭氧工作狀態。
[0041]優選地，所述第一出料管道的第二端與第二出料管道的第二端均分別對應設有第一出料口水封和第二出料口水封。不管是畜糞炭還是畜糞活性炭其出料時的溫度都很高，又由於其處於非常乾餾的狀態，出料時若接觸空氣很容易燃燒起來，本發明中採用水封裝置不僅保證了高溫爐整個工作狀態中的厭氧工作，而且進一步使得畜糞炭和畜糞活性炭出料時是水浴出料，避免了燃燒。出料後經洗滌、烘乾程序，畜糞炭和畜糞活性炭即可包裝上市，或者作為畜圈除臭和初步淨化畜糞之用。
[0042]本發明中對所述廢水進行過濾處理。
[0043]優選地，所述過濾為採用過濾裝置進行。
[0044]本發明中所述過濾裝置包括過濾容器，上開口和下出口 ；所述過濾容器內由上之下設有間隔的過濾層，所述過濾層包括濾芯和襯架，所述濾芯嵌套在所述襯架的鏤空處。
[0045]所述過濾層將所述過濾容器間隔為若干個過濾空間。
[0046]優選地，所述過濾層至少為三層。本發明中三層過濾層成為三級過濾，四級過濾層成為四級過濾，依次類推。
[0047]優選地，本發明中所述過濾層為四層。所述四層過濾層依次將所述過濾容器分為由上至下的五個過濾空間。
[0048]優選地，所述濾芯為用紗布包裹的所述畜糞活性炭和/或所述畜糞炭。
[0049]優選地，所述容器內壁上也設有所述過濾層。
[0050]本發明中固液分離後產生的廢水經過濾裝置的上開口進入過濾容器後由上至下依次經各個過濾層後由下出口排出。
[0051 ] 經過本發明中的過濾裝置過濾後廢水經檢測合格後即可直接排放。
[0052]所述濾芯可定期更換，換出的畜糞炭和畜糞活性炭可以進一步進行乾餾處理。
[0053]按照本發明公開的上述工藝對大中型養殖場中的糞便進行處理，能夠明顯改善養殖場的環境，有效解決了養殖場中糞便的處理問題，根絕養殖場對環境造成的空氣、水、土壤汙染。這種工藝快捷方便易於實現，並且效果顯著，適合工業化大規模使用。
[0054]綜上，本發明公開的養殖場糞便處理的方法具有明顯的創造性。
【具體實施方式】
[0055]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0056]實施例1
[0057]以對養殖場中豬圈產生的豬糞進行處理。
[0058]模擬豬圈初步處理豬糞:按每頭存欄生豬日排糞7.5kg及豬圈鋪墊料稻草末與豬糞重量比1: 4，豬糞炭與豬糞重量比1: 50計，選一 5m2無臭場所模擬豬圈，取22.5kg新鮮豬糞，加入5.7kg稻草末，0.45kg豬糞炭，拌勻堆放，3天後起出豬糞混合物，然後按50g/m2的標準鋪撒豬糞炭粉(過30目篩)。堆放過程中，每天用三點式臭袋法測定模擬豬圈的臭氣濃度。經測定，模擬豬圈臭氣濃度為O (無量綱)。
[0059]固液分離:對出欄的豬糞混合物用平板式吊袋卸料離心機固液分離，得到固態豬糞混合物(含水量38%)和液態的豬糞初級處理廢水。檢測結果，初級處理廢水化學需氧量(COD)為 350mg/L，5 日生物需氧量(BOD5)為 120mg/L，懸浮物為 89mg/L，NH3-N 為 62mg/L，總磷llmg/L，糞大腸菌群數為2504cfu/L，蛔蟲卵O個/L，除總磷含量及糞大腸菌群數高於《畜禽養殖業汙染物排放標準(GB18596-2001)》相關限值外，其餘指標均低於相關指標限值。
[0060]初級廢水過濾淨化:為了徹底淨化初級處理廢水，讓廢水進入設有四個過濾層的四級過濾裝置進行四級處理。經過過濾處理，濾出水化學需氧量(COD)為46mg/L，5日生物需氧量(BOD5)為25mg/L，懸浮物為32mg/L，NH3-N為Omg/L，總磷0.8mg/L,糞大腸菌群數為125cfu/L，蛔蟲卵O個/L，檢測指標濃度均遠低於《畜禽養殖業汙染物排放標準(GB18596-2001)》相關限值。
[0061]畜糞乾餾:將固液分離得到的固態豬糞混合物(含水量38% )在150?300°C的低溫下預熱0.5h，然後再500-60(TC條件下乾餾2小時得到豬糞生物質炭(豬糞炭)，產出率18.5% ;在800-900°C條件下乾餾2小時得到豬糞活性炭，產率9.9%。產出的燃氣經氣質聯用儀分析，不含二噁英成分，燃氣得到淨化。燃氣用於乾餾時的燃料，經檢測，且在厭氧乾餾過程中排出的煙氣主要成分是CO2，顆粒物含量5mg/L，二氧化硫8mg/L，氮氧化物含量25mg/L，煙氣黑度(林格曼黑度)0級，二噁英類、汞、鎘、鉛等皆為Omg/L，基本達到了零排放。
[0062]實施例2
[0063]模擬養牛場初步處理牛糞:按每頭存欄牛日排糞17.5kg及牛欄鋪墊料稻草末與豬糞重量比1: 5，豬糞炭與豬糞重量比1: 50計，選一 1m2無臭場所模擬牛欄，取52.5kg新鮮牛糞，加入7kg稻草末,0.7kg牛糞炭，拌勻堆放，2天後起出牛糞混合物,然後按50g/m2的標準鋪撒牛糞炭粉(過30目篩)。堆放過程中，每天用三點式臭袋法測定模擬牛欄的臭氣濃度。經測定，模擬牛欄臭氣濃度為O (無量綱)。
[0064]牛糞混合物固液分離:對出欄的牛糞混合物用平板式吊袋卸料離心機固液分離，得到固態牛糞混合物(含水量38%)和液態的牛糞初級處理廢水。檢測結果，初級處理廢水化學需氧量(COD)為250mg/L，5日生物需氧量(BOD5)為90mg/L，懸浮物為60mg/L，NH3-N為42mg/L,總磷2mg/L，糞大腸菌群數為1504cfu/L，蛔蟲卵O個/L，除糞大腸菌群數高於《畜禽養殖業汙染物排放標準(GB18596-2001)》相關限值外，其餘指標均低於相關指標限值。
[0065]初級廢水過濾淨化:為了徹底淨化初級處理廢水，讓廢水進入設有四層過濾層的過濾容器中進行四級處理。經過過濾處理，濾出水化學需氧量(COD)為26mg/L，5日生物需氧量(BOD5)為20mg/L，懸浮物為12mg/L，NH3-N為Omg/L，總磷0.2mg/L,糞大腸菌群數為136cfu/L，蛔蟲卵O個/L，檢測指標濃度均遠低於《畜禽養殖業汙染物排放標準(GB18596-2001)》相關限值。
[0066]畜糞乾餾:將固液分離得到的固態牛糞混合物(含水量38% )進行厭氧乾餾，具體為在150?300°C下預熱，再在500-600°C條件下乾餾2小時得到牛糞生物質炭(牛糞炭)，產出率14.5% ;最後在800-900°C條件下乾餾2小時得到牛糞活性炭，產出率8.5%。產出的燃氣經氣質聯用儀分析，不含二噁英成分，SO2含量5.6%，燃氣得到淨化。燃氣作為乾餾時的燃料使用，在厭氧乾餾過程總排出的煙氣主要成分是CO2，顆粒物含量3mg/L，二氧化硫2.5mg/L,氮氧化物含量12mg/L,煙氣黑度(林格曼黑度)0級,二卩惡英類、萊、鎘、鉛等皆為Omg/L,基本達到了零排放。
[0067]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種養殖場糞便處理的方法，其特徵在於，所述糞便處理方法依次包括以下步驟: 1)向養殖場糞便中加入生物質材料混合獲得畜糞混合物； 2)對所述畜糞混合物進行固液分離，獲得固態糞便和廢水； 對所述固態糞便進行乾餾，乾餾後獲得畜糞活性炭、畜糞炭和畜糞混合物裂解形成的燃氣； 對所述廢水進行過濾。
2.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述生物質材料包括稻草、木屑、枯葉；所述生物質材料與所述養殖場糞便的質量比為1: 3?5。
3.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述生物質材料包括所述畜糞炭，所述畜糞炭與所述養殖場糞便的質量比為1: 80?120。
4.如權利要求1所述方法，其特徵在於，採用離心裝置對所述畜糞混合物進行固液分離。
5.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述乾餾處理過程包括在低溫段預熱0.5?2h，在中溫段處理1.5?3h，在高溫段處理0.5?5h ;所述低溫為150?300°C ;所述中溫為500?600°C ;所述高溫為800?1000°C。
6.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述過濾為採用濾芯進行多級過濾。
7.如權利要求6所述方法，其特徵在於，所述濾芯為所述畜糞活性炭和/或所述畜糞炭。
8.如權利要求6所述方法，其特徵在於，所述多級過濾為至少三級過濾。
9.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述燃氣用於乾餾時的燃料。
【文檔編號】C02F11/10GK104355520SQ201410683228
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】陳建國 申請人:中南林業科技大學