畜禽粪污资源化处理系统及处理方法与流程

1.本发明涉及畜禽粪污处理技术领域，具体涉及一种畜禽粪污资源化处理系统及处理方法。


背景技术：

2.畜禽粪污处理是畜禽养殖业面临的主要挑战，在封闭式畜禽饲养设施中尤其如此，畜禽被饲养在养殖场中，必须清除积存在养殖场中的畜禽粪便，包括固态和液体粪便，以保持健康的生活环境。大多数情况下，畜禽养殖场采用水冲清粪，从而产生大量的粪污固液混合物。通常，畜禽粪污固液混合物被收集在蓄污池中。在蓄污池中，水和其他挥发物被蒸发到大气中，留下积聚在蓄污池底部的含水污物，最终需要处理。这种现有畜禽粪污处理方法的问题包括需要大面积的蓄污池土地，高额的蓄污池成本，还要防止蓄污池粪污泄漏造成的地下水污染、蓄污池径流造成的溪流污染、蓄污池中废物释放的气味造成的空气污染等。
3.现有技术已经尝试减少畜禽养殖场产生的粪污、减少蓄污池的占地面积以及减少蓄污池对环境的影响。这些尝试包括从蓄污池中回收水的系统、挥发性排放物的空气处理、固液分离方法等。然而，这些系统或方法都没有完全解决畜禽养殖场粪污处理固有的许多问题。此外，生态环境要求控制的污染物的空气和水排放的立法监督越来越严格。因此，需要并期望一种改进的畜禽养殖粪污处理系统和处理方法，以减少畜禽养殖设施的空间、环境影响，实现一部分粪污变成淡水，回收其余的粪污固态物和液体形成用于土地使用的肥料。


技术实现要素：

4.鉴于上述现状，本发明提供一种畜禽粪污资源化处理系统及处理方法，该处理系统及处理方法通过现场处理，减少对蓄污池的需求，降低粪污管理费用，产生适合土地施用的固态肥料和液体肥料以及畜禽养殖场日常用水。
5.本发明的畜禽粪污资源化处理系统，包括固液分离单元、好氧发酵单元、污水净化单元、厌氧发酵单元、真空抽吸装置；所述的固液分离单元包括固液分离装置、化学调节装置、悬浮固体分离装置，所述的污水净化单元包括细小颗粒物过滤装置、膜过滤装置；所述固液分离装置的进口连接所述的真空抽吸装置，所述固液分离装置的液体出口与所述化学调节装置的进口连接，所述化学调节装置的出口与所述悬浮固体分离装置的进口连接，所述悬浮固体分离装置的液体出口与所述细小颗粒物过滤装置的进口连接，所述细小颗粒物过滤装置的出口与所述膜过滤装置的进口连接，所述好氧发酵单元的进口与所述固液分离装置的固体排出口以及所述悬浮固体分离装置的固体排出口连接，所述厌氧发酵单元的进口与所述膜过滤装置的渣液排出口连接。
6.上述的畜禽粪污资源化处理系统，所述的固液分离装置是螺旋压滤机，所述螺旋压滤机的固体排出口连接好氧发酵单元，所述螺旋压滤机的液体出口连接压滤液罐，所述
压滤液罐的出口通过压滤液输送泵连接所述化学调节装置的进口；所述的化学调节装置包括串联连接的第一化学品混合器、第二化学品混合器，所述的第一化学品混合器装配由第一化学品储罐和第一化学品加注泵组成的第一化学品添加装置，所述的第二化学品混合器装配由第二化学品储罐和第二化学品加注泵组成的第二化学品添加装置；所述的悬浮固体分离装置是斜板澄清器，所述斜板澄清器的进口与所述化学调节装置的出口连接，所述斜板澄清器的澄清液出口连接澄清液储罐，所述斜板澄清器的固体排出口连接卧式螺旋离心脱水机，所述卧式螺旋离心脱水机的滤渣排出口连接所述的好氧发酵单元的进口，所述卧式螺旋离心脱水机的液体排出口连接所述固液分离装置的进口。
7.上述的畜禽粪污资源化处理系统，所述的好氧发酵单元包括螺旋送料机，所述螺旋送料机的出口连接好氧发酵反应釜的进口，所述的好氧发酵反应釜装配由好氧发酵菌剂储罐和好氧发酵菌剂添加泵组成的好氧发酵菌剂添加装置，在所述好氧发酵反应釜的出口处装配固态肥料输送机。
8.上述的畜禽粪污资源化处理系统，所述的细小颗粒物过滤装置包括多介质过滤器，所述多介质过滤器的进口装配过液体输送泵，所述多介质过滤器的出口连接袋式过滤器，所述袋式过滤器的出口连接滤液收集罐，所述的滤液收集罐装配有滤液输出泵；所述的膜过滤装置包括第一膜过滤器、第二膜过滤器、第三膜过滤器和第一膜过滤液收集罐、第二膜过滤液收集罐，所述第一膜过滤器的进口与所述滤液输出泵的出口连接，所述第一膜过滤器的出口连接到所述的第一膜过滤液收集罐，所述的第一膜过滤液收集罐通过第一膜过滤液输送泵与所述第二膜过滤器的进口连接，所述第二膜过滤器的出口连接到再生水储罐，所述第一膜过滤器的排污口和所述第二膜过滤器的排污口连接到所述的第二膜过滤液收集罐，所述的第二膜过滤液收集罐经第二膜过滤液输送泵连接所述第三膜过滤器的进口，所述第三膜过滤器的出口连接至所述的再生水储罐，所述第三膜过滤器的排污口连接至渣液储罐，所述的第一膜过滤液收集罐装配由第一储酸罐和第一加酸泵组成的第一加酸装置，所述的第二膜过滤液收集罐装配由第二储酸罐和第二加酸泵组成的第二加酸装置。
9.上述的畜禽粪污资源化处理系统，所述的厌氧发酵单元包括渣液输送泵，所述渣液输送泵的出口连接预热罐，所述的预热罐经预热渣液输送泵连接厌氧发酵反应釜，所述的厌氧发酵反应釜装配由第一厌氧发酵菌剂储罐和第一厌氧发酵菌剂输送泵组成的第一厌氧发酵菌剂添加装置及由第二厌氧发酵菌剂储罐和第二厌氧发酵菌剂输送泵组成的第二厌氧发酵菌剂添加装置，所述的厌氧发酵反应釜装配有液态肥料输出泵。
10.一种利用本发明畜禽粪污资源化处理系统的处理方法，该处理方法包括以下步骤：(a) 利用真空抽吸装置将畜禽养殖场收集的粪污固液混合物抽取到固液分离装置进行第一次固液分离；(b) 利用化学调整装置向第一次固液分离得到的粪污粗滤液中加入絮凝剂，使第一次固液分离得到的粪污粗滤液中的悬浮固体聚集成絮凝物，并利用悬浮固体分离装置进行第二次固液分离；(c)将第一次固液分离得到的粪污固态物及第二次固液分离得到的粪污固态物送入好氧发酵单元进行固态物好氧发酵形成固态有机肥；(d)利用细小颗粒物过滤装置对第二次固液分离得到滤液进行再过滤，得到澄清
液；(e)利用输送泵使由步骤（d）得到的澄清液通过第一膜过滤器以形成第一渗透滤液和第一渣液；(f) 向由步骤(e)得到第一渗透滤液中添加酸，并使其通过第二膜过滤器以形成再生水和第二渣液；(g) 向由步骤(e)得到的第一渣液和由步骤(f)得到的第二渣液中添加酸，并使其通过第三膜过滤器以形成再生水和第三渣液；(h)将由步骤(g)得到的第三渣液送入厌氧发酵单元进行液态物厌氧发酵形成液态有机肥。
11.本发明的畜禽粪污资源化处理系统适合设计成模块化车载移动作业，使用灵活方便，能够大大节省畜禽养殖场的畜禽粪污处理费用，减少畜禽养殖设施的占用空间，满足畜禽养殖业环保要求，实现一部分粪污变成再生水重复使用，回收其余的粪污固态物和液体形成用于农业的有机肥料。本发明的处理方法能够实现畜禽养殖业的粪污处理减量化、稳定化、无害化、资源化。
附图说明
12.图1是本发明的畜禽粪污资源化处理系统示意图；图2是本发明的畜禽粪污资源化处理系统的固液分离单元结构示意图；图3是本发明的畜禽粪污资源化处理系统的好氧发酵单元结构示意图；图4是本发明的畜禽粪污资源化处理系统的污水净化单元结构示意图；图5是本发明的畜禽粪污资源化处理系统的厌氧发酵单元结构示意图；图6是本发明的畜禽粪污资源化处理系统的处理方法流程示意图。
13.图中：1、固液分离单元；11、固液分离装置；12、化学调节装置；13、悬浮固体分离装置；14、压滤液罐；15、压滤液输送泵；16、第一化学品混合器；17、第二化学品混合器；18、第一化学品储罐；19、第一化学品加注泵；110、第二化学品储罐；111、第二化学品加注泵；112、澄清液储罐；113、卧式螺旋离心脱水机；2、好氧发酵单元；21、螺旋送料机；22、好氧发酵反应釜；23、好氧发酵菌剂储罐；24、好氧发酵菌剂添加泵；25、固态肥料输送机；3、污水净化单元；31、细小颗粒物过滤装置；32、膜过滤装置；33、多介质过滤器；34、液体输送泵；35、袋式过滤器；36、滤液收集罐；37、滤液输出泵；38、第一膜过滤器；39、第二膜过滤器；310、第三膜过滤器；311、第一膜过滤液收集罐；312、第二膜过滤液收集罐；313、第一膜过滤液输送泵；314、再生水储罐；315、第二膜过滤液输送泵；316、渣液储罐；317、第一储酸罐；318、第一加酸泵；319、第二储酸罐；320、第二加酸泵；4、厌氧发酵单元；41、渣液输送泵；42、预热罐；43、预热渣液输送泵；44、厌氧发酵反应釜；45、第一厌氧发酵菌剂储罐；46、第一厌氧发酵菌剂输送泵；47、第二厌氧发酵菌剂储罐；48、第二厌氧发酵菌剂输送泵；49、液态肥料输出泵；5、真空抽吸装置。
具体实施方式
14.结合附图对本发明作详细说明。
15.如图1，本发明的畜禽粪污资源化处理系统结合了固液分离单元1、好氧发酵单元
2、污水净化单元3、厌氧发酵单元4。固液分离单元1包括固液分离装置11、化学调节装置12、悬浮固体分离装置13。污水净化单元3包括细小颗粒物过滤装置31、膜过滤装置32。固液分离装置11的进口装配真空抽吸装置5，固液分离装置11的液体出口与化学调节装置12的进口连接，化学调节装置12的出口与悬浮固体分离装置13的进口连接，悬浮固体分离装置13的液体出口与细小颗粒物过滤装置31的进口连接，细小颗粒物过滤装置31的出口与膜过滤装置32的进口连接，好氧发酵单元2的进口与固液分离装置11的固体排出口以及悬浮固体分离装置13的固体排出口连接，厌氧发酵单元4的进口与膜过滤装置32的渣液排出口连接。
16.在图1中，由畜禽饲养地收集的粪污固液混合物由真空抽吸装置5抽吸到固液分离装置 11 中。在这个阶段的粪污固液混合物包含大部分带有混合固体的水。固体中除了溶解的粪便之外，还可以包括动物副产品，例如毛发、谷物、沙子和其他小颗粒物。还有几种营养物质溶解在其中，包括磷(p)、氮(n)和钾(k)等。在固液分离装置11中，粪污固液混合物被初次分离成固体、液体两部，其分离出的固体被排出进入好氧发酵单元2中，并经好氧发酵单元2处理成为固态有机肥料；其分离出的液体被输送到化学调节装置12。在化学调节装置12中，液体被加入化学调节剂后进入悬浮固体分离装置13。悬浮固体分离器13从液体中再次分离出固体并将分离出的固体送入好氧发酵单元2中进行好氧发酵处理，成为固态有机肥料。由悬浮固体分离装置13分离出的液体进入污水净化单元3的细小颗粒物过滤装置31进行污水净化前的预处理，以去除液体中其他未溶解的固体，然后进入膜过滤装置32。在膜过滤装置32中，液体被过滤以形成再生水和渣液。再生水可供畜禽养殖地利用，包括冲洗圈舍、畜禽饮用水。由膜过滤装置32中输出的渣液进入厌氧发酵单元4进行厌氧发酵处理后成为液态有机肥。
17.如图2，本畜禽粪污资源化处理系统的固液分离单元1包括固液分离装置11，固液分离装置11采用螺旋压滤机，该螺旋压滤机的固体排出口连接压滤液罐14，压滤液罐14通过压滤液输送泵15连接所述化学调节装置12的进口。所述的化学调节装置12包括串联连接的第一化学品混合器16、第二化学品混合器17，其中的第一化学品混合器16装配由第一化学品储罐18和第一化学品加注泵19组成的第一化学品添加装置，其中的第二化学品混合器17装配由第二化学品储罐110和第二化学品加注泵111组成的第二化学品添加装置。所述的悬浮固体分离装置13采用斜板澄清器，该斜板澄清器的进口与所述化学调节装置12的出口连接，该斜板澄清器的澄清液出口连接澄清液储罐112，该斜板澄清器的固体排出口连接卧式螺旋离心脱水机113的进口，卧式螺旋离心脱水机113的滤渣排出口连接所述好氧发酵单元2的入口，卧式螺旋离心脱水机113的液体排出口连接固液分离装置11的进口。
18.如上所述，固液分离装置11通过真空抽吸装置5从畜禽养殖地接收粪污固液混合物。固液分离装置11优选螺旋压滤机，其在圆柱形筛网或锥形筛网内具有逐渐减小螺距的旋转螺杆。这种类型的螺旋压滤机在本领域中是公知的，这里不需要对其结构进行具体说明。一般来说，进入螺旋压滤机的物料在通过旋转的螺杆向压滤机的固体排出口移动时，逐渐受到越来越大的压力。压力的增加使液体从固体中通过液体所在的筛网被挤压出来收集。压滤液罐14用于暂存螺旋压滤机分离出来的液体用于进一步处理。压滤液输送泵15依据压滤液罐14中容纳液体的液位情况自动工作，将处理液从压滤液罐14通过化学调节装置 12泵入悬浮固体分离装置13。第一化学品混合器16、第二化学品混合器17采用静态混合器，两个在线静态混合器一前一后串联设置，用于向进入悬浮固体分离装置的流体中加入絮凝
剂。絮凝剂是通过使液体中的胶体和其他悬浮颗粒聚集，形成絮凝物来促进絮凝的化学物质。絮凝剂用于污水处理过程，以改善小颗粒的沉淀或可过滤性。选择食品级絮凝剂用于该处理系统，以满足可能与食品接触的水处理化合物的相关标准。第一化学品混合器16用于第一次注入絮凝化学品，优选第一次注入的絮凝化学品包括由 5
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50%（重量）氢氧化钠和 30
‑
60%（重量）铝酸钠组成的物质。通过第一次注入絮凝化学品，在被处理液体中形成初步絮凝态聚合物。第二化学品混合器17用于第二次注入絮凝化学品，优选第二次注入的絮凝剂化学品包括非离子或阴离子丙烯酸聚合物，其由 10
‑
30% 的聚丙烯酰胺和 10
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30% 的脂肪族烃组成。在悬浮固体分离装置13中，通过在化学条件下絮凝形成的固体以及与处理液体混合的其他悬浮固体实现与液体的分离。当处理液体通过悬浮固体分离装置13时，使富含固体的处理液体与澄清器板接触。处理液体与澄清板接触导致其中悬浮固体在重力作用下落入斜板澄清器底部的料斗区域，澄清液经斜板澄清器顶部并进入澄清液储罐112。斜板澄清器包括由纤维增强塑料构成的澄清器板，澄清器板可以设置成55度倾斜并且间隔50mm。澄清器板的这种倾斜分层增加了处理液体的处理表面积，从而增加了固体去除率。合适的斜板澄清器可由国内专业生产公司提供。
19.如图3，本畜禽粪污资源化处理系统的好氧发酵单元2包括螺旋送料机21，螺旋送料机21的出口机械连接好氧发酵反应釜22的进口，好氧发酵反应釜22装配由好氧发酵菌剂储罐23和好氧发酵菌剂添加泵24组成的好氧发酵菌剂添加装置，在好氧发酵反应釜22内添加微菌种原液，其主要成份为酵母菌、乳酸杆菌、嗜热菌、蛋白酶等，执行gb20287
‑
2006标准，实现固态物的有效发酵。螺旋送料机21接收来自固液分离单元1的被脱水至约含水率30%（重量）的固体物料。完成好氧发酵后得到的固态肥料通过固态肥料输送机25输出，进行装袋或干化造粒装袋。
20.如图4，本畜禽粪污资源化处理系统的污水净化单元3包括所述的细小颗粒物过滤装置31和膜过滤装置32。细小颗粒物过滤装置31包括多介质过滤器33，多介质过滤器33采用加压罐式过滤器，其包含砾石、硅砂和无烟煤层作为过滤介质。多介质过滤器33的进口装配液体输送泵34，用于将来自固液分离单元的液体输送到多介质过滤器33。多介质过滤器33的出口连接袋式过滤器35，袋式过滤器35为双联过滤器。袋式过滤器在液体过滤行业是公知的。一般而言，袋式过滤器包括位于过滤器外壳中的网状材料袋，流体在升高的压力下通过该材料袋。在压力下，流体流过袋子，但阻止固体颗粒流过袋子。袋式过滤器35的出口连接滤液收集罐36，滤液收集罐36装配有滤液输出泵37，用于将滤液收集罐36内的过滤液输送到膜过滤装置32。所述的膜过滤装置32包括第一膜过滤器38、第二膜过滤器39、第三膜过滤器310和第一膜过滤液收集罐311、第二膜过滤液收集罐312，第一膜过滤器38的进口与滤液输出泵37的出口连接，第一膜过滤器38的出口连接到第一膜过滤液收集罐311，第一膜过滤液收集罐311通过第一膜过滤液输送泵313与第二膜过滤器39的进口连接，第二膜过滤器39的出口连接到再生水储罐314，第一膜过滤器38的排污口和第二膜过滤器39的排污口连接到第二膜过滤液收集罐312，第二膜过滤液收集罐312经第二膜过滤液输送泵315连接第三膜过滤器310的进口，第三膜过滤器310的出口连接至再生水储罐314，第三膜过滤器310的排污口连接至渣液储罐316，第一膜过滤液收集罐311装配由第一储酸罐317和第一加酸泵318组成的第一加酸装置，用于在过滤液通过第二膜过滤器39之前调节其ph值。第二膜过滤液收集罐312装配由第二储酸罐319和第二加酸泵320组成的第二加酸装置，用于在过
滤液通过第三膜过滤器310之前调节ph值和溶解氨。向第一膜过滤液收集罐311及第二膜过滤液收集罐312内添加的酸为硝酸或硫酸。酸处理将氨转化为铵盐，由膜过滤器去除。第一膜过滤液收集罐311及第二膜过滤液收集罐312中过滤液的排出温度控制在10至30摄氏度之间。
21.上述污水净化单元3处理后得到的再生水储存在再生水储罐314中，适合用作反冲洗水以清洁该系统的各过滤器元件，以及用作畜禽养殖场用水。反冲洗系统可以通过高压泵、管道、阀门来组成实现。上述污水净化单元3处理后得到的渣液储存在渣液储罐316中，经厌氧发酵单元4处理后形成液态肥料。
22.如图5，本畜禽粪污资源化处理系统的厌氧发酵单元4包括渣液输送泵41，渣液输送泵41的出口连接预热罐42，预热罐42经预热渣液输送泵43连接厌氧发酵反应釜44，厌氧发酵反应釜44装配由第一厌氧发酵菌剂储罐45和第一厌氧发酵菌剂输送泵46组成的第一厌氧发酵菌剂添加装置及由第二厌氧发酵菌剂储罐47和第二厌氧发酵菌剂输送泵48组成的第二厌氧发酵菌剂添加装置，厌氧发酵反应釜44装配有液态肥料输出泵49。
23.如上述，来自所述污水净化单元3的渣液经渣液输送泵41输送至预热罐42，预热罐42的温度保持在45
‑
55℃之间。经预热的渣液被泵送至厌氧发酵反应釜44中，同时通过第一厌氧发酵菌剂添加装置、第二厌氧发酵菌剂添加装置向厌氧发酵反应釜44中加入经过计量的红糖水、益生菌原液，通过水解、酸化、酸衰退、尾气净化四个阶段，降解有机污染物,杀灭病原体,提高氮(n)、磷(p)的比例,使生肥变成植物更易于吸收的熟肥，实现液态物的有效发酵成肥。完成厌氧发酵后得到的液态肥料通过液态肥料输出泵49输出，进行灌装。
24.如图1至图6，本畜禽粪污资源化处理系统的处理方法包括以下步骤：(a) 利用真空抽吸装置将畜禽养殖场收集的粪污固液混合物抽取到固液分离装置进行第一次固液分离；(b) 利用化学调整装置向第一次固液分离得到的粪污粗滤液中加入絮凝剂，使第一次固液分离得到的粪污粗滤液中的悬浮固体聚集成絮凝物，并利用悬浮固体分离装置进行第二次固液分离；(c)将第一次固液分离得到的粪污固态物及第二次固液分离得到的粪污固态物送入好氧发酵单元进行固态物好氧发酵形成固态有机肥；(d)利用细小颗粒物过滤装置对第二次固液分离得到滤液进行再过滤，得到澄清液；(e)利用输送泵使由步骤(d)得到的澄清液通过第一膜过滤器以形成第一渗透滤液和第一渣液；(f) 向第一渗透滤液中添加酸，并使其通过第二膜过滤器以形成再生水和第二渣液；(g) 向由步骤(e)得到的第一渣液和由步骤(f)得到的第二渣液中添加酸，并使其通过第三膜过滤器以形成再生水和第三渣液；(h)将由步骤(g)得到的第三渣液送入厌氧发酵单元进行液态物厌氧发酵形成液态有机肥。
25.虽然本发明的描述是特别结合畜禽养殖场的粪污进行的，但该处理系统及处理方法可用于处理其他来源的粪污固液混合物，因此不应仅限于畜禽养殖场的粪污处理。