蓄禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統的製作方法

2023-04-27 01:15:51 1

專利名稱：蓄禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種糞汙消毒防疫系統，尤其涉及一種畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統。
背景技術：
畜禽糞汙長期的積累過剩、堆漚、運糞鮮施或池囤、填埋等問題一直困擾著畜禽養殖業，目前使用傳統的沼氣設備處理糞汙存在效率低、速度慢、消化不徹底造成二次汙染的問題，造成糞汙嚴重汙染環境、疫病廣泛傳播的現狀；如果畜禽疫情一旦大面積傳播，將引起嚴重的後果。
在國內，目前使用的養殖糞汙高固體濃度高溫生物厭氧消化工藝，存在著諸如進出料難度大、料液在池內分布不均、消化效率低不完全、消毒不徹底、高投資低回報等問題未能解決，造成常用6％以下的固體濃度進行厭氧消化自耗能太大，因運行成本過高，現大都處於閒置狀態，還沒有一種真正意義的利用超高溫生物快速消毒治理防疫畜禽糞汙的裝置投入運行。
目前，國內外的高效厭氧反應器普遍採用的是荷蘭人設計的UASB、複合厭氧反應器(UASB+AF)、厭氧固定床反應器(AFFR)、厭氧序批操作反應器(ASBR)等技術工藝，其基本要求是廢水中的固形物含量約0.5TS％，養殖糞便固型物濃度高達16TS％以上，無法直接利用這類反應器；而國外正在研究一種升流式固體反應器(USR)，其研發目標是，最大限度地延長微生物滯留期(MRT)和有機固體物滯留期(SRT)，並能處理高懸浮物發酵原料，從而提高厭氧裝置消化反應能力。但這種反應器正在探索中，無法服務於畜禽糞汙快速消毒治理防疫。

發明內容
為了解決上述存在的問題，本實用新型提供了一種憑藉先進的太陽能供熱技術及PLC自動化控制技術和生物質能技術，將糞汙延續由常溫至超高溫70℃再至常溫的微生物超高溫快速厭氧處理(最高溫度可升至75℃)，多級攪拌消化後的糞汙轉換為生物能源及無害化生態有機肥料、低成本消毒滅菌的畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統。
本實用新型的技術方案是這樣實現的，畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統，包括超高溫生物厭氧發酵系統，太陽能及自身熱能回供補償系統，PLC全自動化控制系統，惰性氣體保溫系統，沼氣淨化儲存系統，發電系統，汙水處理系統，沼渣沼液處理系統的多系統連體結構，其中超高溫生物厭氧發酵系統包括進料倉、中溫倉、高溫倉和保溫倉，將糞汙由常溫升至超高溫70℃～75℃再至常溫延續變化快速厭氧處理，使糞汙發酵分解消毒，太陽能及自身熱能回供補償系統採用太陽能集熱系統和沼氣燃燒加熱器，為整個系統提供熱能，惰性氣體保溫系統採用保溫夾層的結構，將惰性氣體充入到夾層中，夾層位於超高溫生物厭氧發酵系統的各倉室的外壁，減少了熱能的損耗，沼氣淨化儲存系統採用脫硫淨化塔對產生的沼氣進行淨化，供電發電系統將沼氣淨化儲存系統脫硫淨化後的氣體輸入發電機進行發電，汙水處理系統和沼渣沼液處理系統將養殖汙水及系統最後產生的沼渣、沼液進行處理。
其中所述的超高溫生物厭氧發酵系統的進料倉位於地下是一種砼半密閉倉，倉內裝有自動化電氣單級攪拌，位於地下砼結構圓柱體半密閉容器，解決了傳統工藝進料前期糞汙四溢二次汙染問題，同時也保證了前期物料酸化控制問題；經酸化調控後的鮮糞由此倉中汙泥泵輸送至位於地下的中溫倉；糞汙發酵消化中溫倉室(簡稱中溫倉)是一種自動化電氣多級攪拌斜坡式流道砼密閉倉，位於地下的流道斜坡式密閉砼池延長穩定了SRT固體滯留期、MRT微生物滯留期、HRT水力滯留期、PH值的調控處理；厭氧菌在此倉適宜溫度下(常溫→45℃±2℃)使糞汙發酵，60％的糞汙由此倉完成消化；
高溫倉是一種裝有自動化電氣多級攪拌多倉相連的斜式流道鋼製密閉倉，斜式塞流便於糞汙流動及沼氣溢流，該倉為地上斜式密閉鋼製容器，利用流體力學解決了物料轉移所耗能量，根據物料流動距離、時間及罐體傾斜角度所決定即罐體傾斜摩擦角度定為≥8°，此時物料運動平緩均勻速度可達到5md；厭氧菌在此倉適宜溫度下(由45±2℃升至70℃～75℃)使糞汙進一步厭氧發酵，40％的糞汙由此倉加速消化完成，倉室與倉室之間糞汙靠汙泥泵向前推進，同時完成了超高溫消毒過程，再由位於高溫倉最低端的氣動閥門靠重力勢能將消化、消毒後的糞汙輸送到位於地下的保溫倉；保溫倉是一種自動化電氣多級攪拌斜式流道砼密閉倉，此倉將前期消化不完全的糞汙完全腐熟，同時也避免了糞汙消化不徹底產生殘留餘氣造成的危害，高溫倉室處理後的物料含有巨大的熱能，通過熱交換將餘熱回供給前期倉室，解決了系統部分熱能補償。將沼渣、沼液中蘊含的熱能通過盤管式換熱裝置置換到中溫倉，最後通過汙泥泵將徹底腐熟的沼渣、沼液輸送到渣液分離處理設備→多級壓濾機。各倉中均裝有攪拌器，倉與倉之間留有沼氣導氣管、用來平衡酸度的PH值監控裝置、自動測壓的壓力傳感器與其聯動的排氣報警裝置、用於自動調溫的溫度感應器，完成了糞汙延續運動由常溫至高溫70℃再至常溫的微生物超高溫快速厭氧處理，完全消毒消化後的糞汙轉換為生物能源及無害化生態有機肥料、低成本消毒滅菌的生物快速治理糞汙過程。
所述的太陽能及自身熱能回供補償系統採用太陽能集熱系統和沼氣燃燒加熱器，由出水管和回水管形成連結換熱循環供熱管路，既能完成晴天的太陽能熱水產供，也可完成陰雨嚴寒天氣中的生產熱源延續性、間斷性的補充，實現了糞汙超高溫快速厭氧的設施化發酵條件。
其中採用PLC自動化控制系統技術目的是杜絕傳統的人為操縱錯誤指令所造成的安全隱患，防止設施損壞及安全事故的發生。同時也是整合畜禽糞汙超高溫生物快速消毒治理防疫設施各系統工藝，為畜禽糞汙向快速消化消毒、高度滅菌、地域適應性強的工業化處理要求，提供了有效的技術新手段。
所述的惰性氣體保溫系統，改變了傳統工藝不能解決的熱能損耗大的問題，糞汙消化各倉室外圍前後左右和底部，連體加工出了6面密閉保溫層，充入惰性氣體，利用該氣體相對穩定的特性隔離或減少了消化室糞汙發酵溫度的傳導、對流和輻射熱損耗，提高技術產品的綜合功能和能量平衡標準，降低工藝設備的重複投入和運行成本。
所述的沼氣淨化儲存系統是由5個脫硫淨化塔組成多級淨化結構，有效的去除了二氧化碳(CO2、氧氣(O2)、氮氣(N2和硫化氫(H2S；甲烷氣體利用設備系常規壓縮氣體儲存技術。目的為了利用從消化倉室提取出來的甲烷氣體經脫硫處理裝置脫硫提純淨化後，通過沼氣用壓縮機貯存於鋼製貯氣罐。被貯存的甲烷氣體，減壓後用作加熱各發酵消化倉室的燃燒器燃料及能源輸出燃料。
所述的發電系統將沼氣脫硫淨化後的甲烷氣體輸入甲烷用發電機進行發電，所發電量供給整個畜禽糞汙超高溫生物快速消毒治理防疫裝置，從而解決了傳統工藝高耗能高運行成本的現狀。
所述的汙水處理系統採用生物頁巖及活性炭組合式多級生物過濾膜結構，由隔膜泵有效的分配循環汙水達到汙水淨化指標，解決了畜禽養殖水資源嚴重浪費狀況及汙水長時間排入地下所造成對人類生存嚴重威脅的問題。
所述的沼渣沼液處理系統是將沼渣沼液經渣液分離技術處理後，無菌無毒沼渣配比合理的氮、鱗、鉀元素形成有機多元複合肥；沼液經過超高溫發酵後，形成含有多種作物所需的營養物質(氮、磷、鉀、有機質、腐殖質)液體，是一種長期有效的植物營養液及生態殺蟲劑，克服了傳統工藝中由於腐熟消化的不徹底沼渣沼液造成的二次汙染。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是1、本系統採用糞汙延續性由常溫至高溫70℃～75℃再至常溫的微生物超高溫快速厭氧處理，能夠有效的有效的殺死和竭制如禽流感病毒、非典病毒、豬鏈球菌等變異病毒的傳播。
2、本系統採用超高溫生物厭氧發酵系統、惰性氣體保溫系統、太陽能及自身熱能回供補償系統，達到了再生能源的循環利用，使對畜禽糞汙的處理不受環境溫度的影響，可適應北方的嚴寒天氣，3、能有效地改變長期困擾我國畜禽養殖業糞汙四溢汙染環境、疫病傳播的現狀，有機的集成整合了多系統互補流程，實現了鮮糞水解酸化及厭氧發酵全過程SRT固體滯留期、MRT微生物滯留期、HRT水力滯留期、PH值的調控處理、同步操作和穩定運行。集成了畜禽鮮糞的超高溫消毒滅菌、快速厭氧消化工藝；達到了(TS含量16％)的各種畜禽鮮糞當日進入消化倉水解酸化同時將前期充分降解、徹底腐熟的物料滅菌消毒化的治理目標；做到了畜禽糞水零汙染、高附加值、高適應性的畜禽養殖場零排放、快速消毒循環利用的厭氧生物快速防疫多系統的互補流程。
4、採用本實用新型處理的畜禽糞汙所達到的效果如下糞水排放與消毒防疫及資源化處理同步；沼渣回收率100％；沼液回收率80％；另20％作為消毒殺菌淨化液兌入經過汙水處理的衝糞水循環使用；鮮糞與糞水中轉導送當中無蚊蠅孳生繁衍；沼渣、沼液中蛔蟲卵和大腸菌群數≤101個/kg(國標為101_2個/kg)；兌入沼液的回用水蛔蟲卵和大腸菌群數≤102個/kg；運營環境無明顯臭氣、嗆味和汙物；沼氣通過多級淨化工藝處理後壓縮儲存，減壓後可作為一種燃燒值較高的燃料能源輸出。


圖1為本實用新型整體結構示意圖；圖2為圖1的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
如圖1、2所示，一種畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統，該系統包括超高溫生物厭氧發酵系統1，太陽能及自身熱能回供補償系統2，PLC全自動化控制系統3，惰性氣體保溫系統，4沼氣淨化儲存系統5，發電系統6，汙水處理系統7，沼渣沼液處理系統8的多系統連體結構，其中超高溫生物厭氧發酵系統1包括進料倉、中溫倉、高溫倉和保溫倉，將糞汙由常溫升至超高溫70℃或75℃再至常溫延續變化快速厭氧處理，使糞汙發酵分解消毒，太陽能及自身熱能回供補償系統2採用太陽能集熱系統和沼氣燃燒加熱器，為整個系統提供熱能，惰性氣體保溫系統4採用保溫夾層的結構，將惰性氣體充入到夾層中，夾層位於超高溫生物厭氧發酵系統1的各倉室的外壁，減少了熱能的損耗，沼氣淨化儲存系統5包括脫硫淨化塔30、儲氣櫃22和壓縮機組成，通過脫硫淨化塔30對產生的沼氣進行淨化，發電系統6將沼氣淨化儲存系統5脫硫淨化後的氣體輸入發電機進行發電，汙水處理系統7和沼渣沼液處理系統8將養殖汙水及系統最後產生的沼渣、沼液進行處理。
其中所述的超高溫生物厭氧發酵系統的進料倉11位於地下是一種砼半密閉倉，倉內設有自動化電氣單級攪拌，解決了傳統工藝進料前期糞汙四溢二次汙染問題，同時也保證了前期物料酸化控制問題；經酸化調控後的鮮糞由此倉中汙泥泵輸送至位於地下的中溫倉；糞汙發酵消化中溫倉室12(簡稱中溫倉)是一種自動化電氣多級攪拌斜坡式流道砼密閉倉，位於地下的流道斜坡式密閉砼池延長穩定了SRT固體滯留期、MRT微生物滯留期、HRT水力滯留期、PH值的調控處理；厭氧菌在此倉適宜溫度下(常溫→45℃±2℃)使糞汙發酵，60％的糞汙由此倉完成消化，消化後的糞汙由此倉中立式離心液下泵輸送至位於地上的高溫倉；高溫倉13是一種裝有自動化電氣多級攪拌多倉相連的斜式流道鋼製密閉倉，斜式塞流便於糞汙流動及沼氣溢流，該倉為地上斜式密閉鋼製容器該設計，利用流體力學解決了物料轉移所耗能量，根據物料流動距離、時間及罐體傾斜角度所決定即罐體傾斜摩擦角度定為≥8°，此時物料運動平緩均勻速度可達到5m d；厭氧菌在此倉適宜溫度下(45±2℃→70℃～75℃)使糞汙進一步厭氧發酵，40％的糞汙由此倉加速消化完成，倉室與倉室之間糞汙靠汙泥泵向前推進，同時完成了超高溫消毒過程，再由位於高溫倉最低端的氣動閥門31靠重力勢能將消化、消毒後的糞汙輸送到位於地下的保溫倉；保溫倉26是一種自動化電氣多級攪拌斜式流道砼密閉倉，此倉將前期消化不完全的糞汙完全腐熟，同時也避免了糞汙消化不徹底產生殘留餘氣造成的危害，高溫倉室13處理後的物料含有巨大的熱能，通過熱交換將餘熱回供給前期倉室，解決了系統部分熱能補償。將沼渣、沼液中蘊含的熱能通過盤管式換熱裝置23置換到中溫倉12，最後通過汙泥泵將徹底腐熟的沼渣、沼液輸送到渣液分離處理設備→多級壓濾機16。各倉中間均裝有攪拌系統14，倉與倉之間留有沼氣導氣管15、用來平衡酸度的PH值監控裝置17、自動測壓的壓力傳感器18與其聯動的排氣報警裝置、用於自動調溫的溫度感應器28，完成了糞汙延續運動由常溫至高溫70℃再至常溫的微生物超高溫快速厭氧處理，完全消毒消化後的糞汙轉換為生物能源及無害化生態有機肥料、低成本消毒滅菌的生物快速治理糞汙過程。
上述各倉室均有密閉的保溫及獨立的熱能交換系統，根據要求升至各倉室甲烷菌消化過程中所需不同的溫度環境，提高其發酵效率，從而使消化系統完成由常溫至超高溫70℃至常溫延續變化的快速厭氧處理工藝互補流程；糞汙發酵高溫倉室短時間內(10min-2t)升溫至70℃超高溫可將禽流感H5N1、SARS等病毒全部殺死。根據突發疫情及病毒變異可將溫度升至75℃，可加快糞汙消化消毒速度。表1為常見病菌與寄生蟲滅活的溫度與時間表1


A、超高溫生物厭氧發酵系統1中防腐設計根據所屬的畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統，其系統中防腐設計特徵是包括超高溫生物厭氧發酵系統各部位均採用玻璃鋼防腐工藝。目的(1)、是為了讓未完成脫硫及完成脫硫的沼氣進入各倉室及沼氣儲氣櫃之後，減少含硫物質對倉體、櫃體、攪拌軸葉的重度腐蝕和氧化，從而延長整體裝置的使用年限。(2)、是為了方便機械設備的安裝、維修和運行。(3)、安全的保障系統裝置的密閉性、可靠性及物料的可移動性。
B、攪拌方式的選擇採用全自動電氣化控制，多級調速攪拌、促進多個糞汙發酵消化倉室物料快速厭氧發酵，完成了糞汙從傳統的堆漚、填埋、池囤、裸曬、鮮施方式及低效率傳統沼氣設備，向快速消毒消化、高度滅菌、適應性強的工業化消毒處理過渡。
C、氣動閥門31的選擇氣動閥門31在畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統中的選擇，禰補了傳統工藝的不足，完善了系統的自動電氣化指標；滿足了「超高溫消毒滅菌、快速厭氧消化、高適應性」設計要求。
太陽能及自身熱能回供補償系統由全玻璃真空管太陽能集熱結構29、燃氣用加熱器19、出水管20、回水管21、盤管式散熱器23、熱水輸送泵33熱水集熱水箱組成，全玻璃真空管太陽能集熱結構29、燃氣用加熱器19通過出水管20、回水管21、熱水輸送泵33與盤管式散熱器23連接。
權利要求1.畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統，其特徵在於包括超高溫生物厭氧發酵系統(1)，太陽能及自身熱能回供補償系統(2)，PLC全自動化控制系統(3)，惰性氣體保溫系統(4)，沼氣淨化儲存系統(5)，發電系統(6)，汙水處理系統(7)，沼渣沼液處理系統(8)的多系統連體結構，其中超高溫生物厭氧發酵系統(1)的進料倉與中溫倉連接，中溫倉與高溫倉連接，高溫倉與保溫倉連接；太陽能及自身熱能回供補償系統(2)包括太陽能集熱系統和沼氣燃燒加熱器，惰性氣體保溫系統(4)位於超高溫生物厭氧發酵系統(1)的各倉室的外壁，採用保溫夾層的結構；沼氣淨化儲存系統(5)與發電系統(6)連接，汙水處理系統(7)與沼渣沼液處理系統(8)連接。
2.根據權利要求1所述的畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統，其特徵在於所述的超高溫生物厭氧發酵系統(1)的進料倉(11)位於地下是一種砼半密閉倉，進料倉與中溫倉(12)連接，中溫倉(12)是一種斜式流道砼密閉倉，中溫倉(12)與高溫倉(13)連接，高溫倉(13)是一種多倉相連的斜式流道鋼製密閉倉，摩擦傾角≥8°，高溫倉(13)最低端設置氣動閥門(31)，高溫倉(13)與保溫倉(26)通過氣動閥門(31)連接，保溫倉(26)是一種斜式流道砼密閉倉，各倉中均設置有盤管式換熱裝置(32)，保溫倉(26)中的盤管式換熱裝置(32)通過其他各倉中的盤管式換熱裝置(32)將熱量置換到其他各倉中，各倉中均裝有攪拌器(14)，中溫倉與保溫倉之間連接有沼氣導氣管(15)，中溫倉與保溫倉內均設置有用來平衡酸度的PH值監控裝置(17)和用於自動調溫的溫度感應器(28)。
3.根據權利要求1所述的畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統，其特徵在於所述的太陽能及自身熱能回供補償系統由全玻璃真空管太陽能集熱結構(29)、燃氣用加熱器(19)、出水管(20)、回水管(21)、盤管式散熱器(23)、熱水輸送泵(33)熱水集熱水箱組成，全玻璃真空管太陽能集熱結構(29)與燃氣用加熱器(19)之間連接有出水管(20)和回水管(21)，在出水管上連接有熱水輸送泵(33)；全玻璃真空管太陽能集熱結構(29)與燃氣用加熱器(19)通過出水管(20)和回水管(21)與盤管式散熱器(23)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種畜禽糞汙超高溫厭氧生物快速消毒防疫系統，包括超高溫生物厭氧發酵系統(1)，太陽能及自身熱能回供補償系統(2)，PLC全自動化控制系統(3)，惰性氣體保溫系統(4)，沼氣淨化儲存系統(5)，自供電發電系統(6)，汙水處理系統(7)，沼渣沼液處理系統(8)的多系統連體結構，借先進的太陽能供熱技術及PLC自動化控制技術和生物質能技術，將糞汙延續由常溫至高溫70℃－75℃再至常溫的微生物超高溫快速厭氧處理，全自動電氣化控制，多級攪拌，消化後的糞汙轉換為生物能源及無害化生態有機肥料、低成本消毒滅菌的生物快速治理糞汙防疫系統。
文檔編號C12M1/107GK2806453SQ2006200014
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月24日 優先權日2006年1月24日
發明者鍾亞偉 申請人:鍾亞偉