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畜禽粪便堆肥处理,有机肥生产工艺与设备介绍

文章来源:未知  发布时间:2020-07-16 16:01
导读:畜禽粪便用则利、弃则害,可以说,畜禽粪便是“放错地方的黄金资源”,利用好它们,对于改善广大农村的生产生活环境、改善土壤生产能力、治理农业面源污染具有非常重大的实际意义。
  据统计我国每年产生约38亿吨畜禽粪便,这些粪便成为了农业面源污染的主要来源。畜禽粪便用则利、弃则害,可以说,畜禽粪便是“放错地方的黄金资源”,利用好它们,对于改善广大农村的生产生活环境、改善土壤生产能力、治理农业面源污染具有非常重大的实际意义。禽牧业-一头连着生产业和市场,一头连接着生态环境,两头要保持平衡协调发展。为加快推进畜禽粪便资源化利用,2017年5月31日,国务院办公厅印发了《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》。《意见》明确要求,到2020年全国畜禽粪便综合利用率要达到75%以上,规模养殖场粪便处理设施设备配套率达到95%以上,要求组织开展畜禽粪便资源化利用先进工艺、技术和设备研发。
畜禽粪便
  浙江等南方地区由于气温常年比较高,畜禽粪便通过好氧堆肥处理生产有机肥比较适合。传统的畜禽粪便堆肥发酵以自然发酵为主,存在周期长、发酵不彻底、污染大、气味重等弊端,以纯人力生产有机肥劳动强度大、工作环境恶劣、劳动效率低,已很难适应现在高人力成本和高效生产的社会发展形势,也很难适应现代生态循环农业和高效畜牧业发展的形势。因此,加快有机肥发酵产业领域的“机器换人”,提高有机肥生产装备水平将变得尤为必要。
一、堆肥处理技术
  畜禽粪污被处理时一般呈两种形态:液态粪便和固体粪便。液态粪便的处理方式有厌氧发酵技术和自然生物处理技术,固体粪便主要处理方式就是堆肥处理。堆肥是指在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化、无害化(杀死病原菌、虫卵、杂草种子等)而变成腐熟肥料的过程。
畜禽粪便发酵
  整个流程归纳起来分为三个环节:原料预处理、好氧发酵、制粒成型。原料预处理包括固液分离、辅料粉碎以及对原料含水率、碳氮比、pH值的调整。好氧发酵环节包括翻抛、通风等措施,对原料起到补充氧气、控制温度、散发水分和恢复孔隙率的作用。制粒成型是一项系统工程,围绕制粒成型这一核心,前有粉碎、配料、混合等工序,后有烘干、筛分、冷却等工序。
二、原料预处理以及设备
原料预处理主要是制备满足好氧发酵要求的发酵原料。其主要过程包括畜禽粪便的固态分离、辅助料的粉碎和各种原料的混合配比。
畜禽粪便有机肥发酵
(1)固液分离设备
  堆肥处理的原料是固体粪便。固体粪便的来源为干清粪和通过固液分离方法从“水泡粪”中分离出的固体物。要实现固液分离,应用最广泛、分离效果最好的是机械分离。机械分离设备可分为筛粉分离、离心分离、压滤分离和螺旋挤压分离4中类型。
  筛分分离机:用于畜禽粪便分离的筛分机械主要有斜板和振动筛。筛条截面形状为楔形的斜板筛,用于粪便分离具有结构简单、不都赛等特点。但固体物质去除率降低,一般小于25%。
  离心分离机:用于畜禽粪便的离心固液分离机主要有过滤心机和卧式螺旋离心机。离心分离机的有点是分离速度快、分离效率高;缺点是投资大,结构复杂、能耗高。
  压滤分离机:具有处理能力大、操作管理简便、滤饼含水率低、无振动、无噪声、能耗低等有点。由于利用滤带是固液分离,为防止滤带堵塞,需高压水不断冲刷,增加污水处理量, 成本高。
  螺旋挤压分离机:是一种相对较为新型的固液分离设备,是目前畜禽粪便固液分离应用最广的一种设备。其缺陷为在分离前需将原粪水用搅拌器搅拌均匀,从而使粪水中大量的固态有机物溶解在水中,使得废水的后处理变得异常困难,最终处理出水难以达到排放标准。
  针对现有存在的一些不足,可研究设计新型固液分离机,完善分离机构,防止粪液直接冲入分离系统,增强筛网的防堵性,极大提高设备的工作效率和分离成效,降低固体含水率。
(2)粉碎设备
有机肥粉碎机
  畜禽粪便的发酵工艺要求需要加入一定的辅料(秸秆、树枝、稻壳、玉米芯等)。为了得到适宜好氧堆肥发酵的辅料粒径,需要对辅料进行粉碎处理,所以就需要用到粉碎设备。现有常用物料粉碎的设备主要有三种:锤片粉碎机、秸秆粉碎机、铡草机。
(3)混合设备
双卧轴搅拌机
  混合是指将固体粪便、辅料和各种调理剂按照预先设定好的配方比例均匀混合的过程。对原料进行预混合,可以使堆体内各处均达到要求的碳氧比,确保微生物存活繁衍。根据被混合物料的性质,宜采用双卧轴搅拌机。该设备卧式简体内装有双轴螺旋反向的桨叶,桨成一定角度将物料沿轴向、径向循环翻搅,使物料迅速混合均匀。减速机带动轴的旋转速度与桨叶的结构会使物料重量减弱,及时物料有比重、粒径的差异,在交错布置的搅拌叶片快速剧烈的翻腾抛洒下,也能达到很好的混合效果。如果该机能根据原料性质自动控制混合时间,就能取得更好的效果和效率。
三、发酵设备
  畜禽粪便制有机肥的发酵方式包括:条垛式发酵、槽式发酵、塔体加热式发酵。条垛式发酵是比较原始的发酵方式,发酵周期长,发酵效果一般,占地面积大,但生产工艺简单,设备调试方便,费用低。槽式发酵可控性强,能有效缩短发酵周期,发酵效果好,但土建成本相对来说高,设备往往需要定制,安装费用高。塔式加热式发酵密封性能稳定,可移动性强,发酵效果好,周期一般在一周内,但设备投资成本高。
(1)条垛式发酵设备
  条垛式发酵设备主要是指条垛式翻堆机。条垛式翻堆机是一种适用于条垛式发酵的翻抛设备,一般需要较大的场地。条垛式发酵是将物料堆放成一定高度的条垛,不需要建造发酵槽,通过条垛式翻堆机的翻抛作用,将自然风从料堆两侧送入料堆,提供氧气,实现堆肥发酵。条垛式翻堆机主要由翻抛装置、行走驱动拖拉机、传动系统等组成,以内燃机驱动为主。条垛式发酵因物料堆积高度低,升温效果不好。由于室外堆积发酵,容易受季节和阴雨天影响。还有其尾气污染、臭气和渗水会带来环保问题。条垛式翻堆机比较适合粘紧物料的前处理,小规模生产,农场自用肥生产,无固定生产场所或临时生产用。条垛式翻堆机应在对堆料高度的自适应方面加大研究,使设备具有自适应控制功能,增强设备适应物料的能力。由于是有人驾驶设备,应配备带空调、空气过滤净化系统的驾驶舱,利于改善工作环境。
(2)槽式发酵设备
槽式翻抛机
  槽式发酵设备主要指槽式翻抛机。槽式翻抛机是一种与发酵槽相配套的翻抛设备。发酵槽两侧的顶部安装有轨道,翻抛机可以在轨道上前后运行。一般槽式翻抛机的配备是一机多槽,翻抛机在发酵槽之间的转运可以通过移行机来实现。槽式翻抛机主要由机架、翻抛装置、行走机构、电缆卷筒装置、电控系统等组成,以电力驱动为主。槽式发酵系统具有占地空间小、堆肥深度高(0.8~2.5 m)、升温快和处理能力较大等优点,在国内广泛使用,是我国畜禽粪便堆肥用的主要翻抛设备。槽式发酵过程中能够保持、保证形成中温-高温-中温-高温交替的状态,有效缩短发酵周期。在翻抛机上设置了添加菌种的装置,能在发酵过程中均匀的按比例喷洒。同时可在槽底铺设通风管,增加通气量。还有设备使用电力,无尾气污染,臭气和渗水也可以有效控制。槽式翻抛机适用于精细化规模化生产,利于生产管理和生产成本的控制。
  槽式翻抛机可在行走安全性、翻抛系统的可靠性、对堆肥物料的适应性和运行的自动化程度等方面进行改进研究。生产出产品效率高,运行平稳可靠,坚固耐用,翻抛均匀,受到市场好评的翻抛机。
(3)塔体加热式发酵设备
  塔体加热式发酵设备采用封闭式运行。将畜禽粪便、辅料、菌剂以及回流物料按照一定比例混合搅拌均匀,使含水率达到60%~65%的要求后进入立体好氧系统,通过调节原料的水分、氧气含量和温度变化,使物料进行充分的好氧发酵分解,分解过程中释放的热量能够使物料自身温度增高,温度最高能够达到80℃,物料中的水分随着温度的上升被蒸发,部分有机物被分解,从而使物料堆体体积减小,到达物料的减量化处理。该设备可布置检测和控制装置,可以实现发酵过程中不同发酵阶段的精确控制,有利于目标生物菌繁殖、扩充、发酵和畜禽粪便分解。设备的辅助的加热可确保在低温环境下正常运行。但该设备塔对制作材料要求高,制造成本相应也高,而且还配备了自动检测、控制装置,维护保养陈本也高。高昂的费用不太符合我国的国情,使用量也日益减少,客户用的不多,制造厂家生产的也不多。塔体发酵设备要想获得快速的发展应该降低价位、实现操作方便、好维护和低能耗方面下功夫。
4、造粒成型设备
  造粒成型是我国较于欧美等地区独有的环节,颗粒有机肥料具有良好的商品性能,在储运过程中不会自动分级、具有缓释性,可以为土壤创造团粒结构。目前市场上主要的有机肥造粒方式主要有挤压式造粒机和团聚造粒。
圆盘造粒机
  挤压造粒常用的设备为对辊挤压式造粒机,它是有机肥造粒机中应用较广的造粒机,属于挤出滑模型,能够连续生产一次辊压成型。物料从进料斗加入、经对辊挤压式成型,脱模造粒,再传送到破碎筛分工序,筛下不合格和分离合格成品颗粒,然后不合格的返回料与新料再次混合,再次进行造粒。此外挤压式造粒模式的造粒机还有平模造粒机和环模造粒机。
转鼓造粒机
  团聚造粒常用的设备为圆盘造粒机和转鼓造粒机。圆盘造粒机是一种成熟的有机肥造粒设备,造粒盘盘角采用整体圆弧结构,进入圆盘的物料由雾化喷嘴,喷洒适量的液体,经造粒盘旋转,制成成品有机肥颗粒,形成一定量后随圆盘旋转惯性甩出。造粒盘设有三个出料口,便于间断生产作业。转鼓造粒机简体内部有特殊结构,把需要成粒的物料通过简体的旋转运动,在简体内产生滚动旋转,在一定的湿度、温度下粘聚成球,完成造粒工作。
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