畜禽糞便堆肥處理生產有機肥的工藝與設備

   

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堆肥處理技術

畜禽糞污被處理時一般呈兩種形態:液態糞便和固體糞便。液態糞便的處理方式有厭氧發酵技術和自然生物處理技術,固體糞便主要處理方式就是堆肥處理。堆肥是指在微生物作用下通過高溫發酵使有機物礦質化、腐殖化、無害化(殺死病原菌、蟲卵、雜草種子等)而變成腐熟肥料的過程。其堆肥流程如圖1所示。

堆肥過程具體歸納起來分為三個環節:1原料預處理,2好氧發酵,3制粒成型。

原料預處理包括固液分離、輔料粉碎以及對原料含水率、碳氮比、pH值的調整。好氧發酵環節包括翻拋、通風等措施,對原料起到補充氧氣、控制溫度、散發水分和恢復孔隙率的作用。制粒成型是一項系統工程,圍繞制粒成型這一核心,前有粉碎、配料、混合等工序,后有烘干、篩分、冷卻等工序。

原料預處理主要是制備滿足好氧發酵要求的發酵原料。其主要過程包括畜禽糞便的固液分離、輔料的粉碎和各種原料的混合配比。

固液分離設備

堆肥處理的原料是固體糞便。固體糞便的來源為干清糞和通過固液分離方法從“水泡糞”中分離出的固體物。要實現固液分離,應用最廣泛、分離效果最好的是機械分離。機械分離設備可分為篩分分離、離心分離、壓濾分離和螺旋擠壓分離4種類型。

1)篩分分離機械:用于畜禽糞便分離的篩分機械主要有斜板篩和振動篩。篩條截面形狀為楔形的斜板篩,用于糞便分離具有結構簡單、不堵塞等特點。但固體物質去除率較低,一般小于25%。

2)離心分離機械用于畜禽糞便的離心固液分離機主要有過濾離心機和臥式螺旋離心機。離心分離機的優點是分離速度快、分離效率高;缺點是投資大,結構復雜、能耗高。

3)壓濾分離機械:壓濾機具有處理能力大、操作管理簡便、濾餅含水率低、無振動、無噪聲、能耗低等優點。由于其是利用濾帶使固液分離,為防止濾帶堵塞,需高壓水不斷沖刷,增加污水處理量,成本高。

4)螺旋擠壓分離機械螺旋擠壓分離機是一種相對較為新型的固液分離設備,是目前畜禽糞便固液分離應用最廣的一種設備。其缺陷為在分離前需將原糞水用攪拌器攪拌均勻,從而使糞水中大量的固態有機物溶解在水中,使得廢水的后處理變得異常困難,最終處理出水難以達到排放標準。針對現有存在的一些不足,可研究設計新型固液分離機,完善分離機構,防止糞液直接沖入分離系統,增強篩網的防堵性,極大提高設備的工作效率和分離成效,降低固體含水率。

粉碎設備

畜禽糞便的發酵工藝要求需要加入一定的輔料(秸稈、樹枝、稻殼、玉米芯等)。為了得到適宜好氧堆肥發酵的輔料粒徑,需要對輔料進行粉碎處理,所以就需要用到粉碎設備。

現有常用物料粉碎的設備主要有三種:錘片粉碎機、大小型鍘草機、樹枝粉碎機。錘片粉碎機通用性好,工作時物料由進料口進入粉碎室,首先由高速旋轉的轉子帶動錘片對其進行打擊、搓擦,而后進一步受到圍繞粉碎室設置的篩片、齒板的撞擊與搓擦作用,實現粉碎加工,當物料的粒度小于篩片篩孔直徑時透過篩片由出料口排出。糧食加工后的廢棄物,如稻殼、玉米芯等可通過錘片粉碎機就能達到滿意的效果。鍘草機由電機或內燃機作為配套動力。將動力傳遞給主軸,主軸另一端的齒輪通過齒輪箱、萬向節等將經過調速的動力傳遞給壓草輥,當待加工的物料進入上下壓草輥之間時,被壓草輥夾持并以一定的速度送入鍘切機構,經高速旋轉的刀具切碎后經出草口拋出機外。作物收割后的秸稈,由于其含長纖維,可通過鍘草機切斷粉碎,獲得滿意的粒徑大小。樹枝粉碎機利用活動齒盤和固定齒盤間的高速相對運動,被粉碎物經齒沖擊、摩擦及物彼此間沖擊等綜合作用獲得粉碎,被粉碎物可直接由主機磨腔中排出,粒度大小通過更換不同孔徑的網篩獲得。各種木材、木材下腳料、樹枝樹杈等可通過樹枝粉碎機達到粉碎的目的。

粉碎設備的改進可以從合理優化定刀的切削角度,優化刀盤切削速度、刀片參數及刀盤上刀片和錘片的布置入手,使粉碎機構能對多樣性的物料進行快速切削及揉搓。同時加大對進料機構的研究,解決進料困難,不易進入粉碎腔的問題。

混合設備

混合是指將固體糞便、輔料和各種調理劑按照預先設定的配方比例均勻混合的過程。對原料進行預混合,可以使堆體內各處均達到要求的碳氮比,確保微生物存活繁衍。根據被混合物料的性質,宜采用雙軸無重力式混合機。該機臥式筒體內裝有雙軸旋轉反向的槳葉,槳成一定角度將物料沿軸向、徑向循環翻攪,使物料迅速混合均勻。減速機帶動軸的旋轉速度與槳葉的結構會使物料重力減弱,即使物料有比重、粒徑的差異,在交錯布置的攪拌葉片快速劇烈的翻騰拋灑下,也能達到很好的混合效果。如果該機能根據原料性質自動控制混合時間,就能取得更好的效果和效率。

發酵設備

條垛式發酵設備

條垛式發酵設備主要是指條垛式翻堆機。條垛式翻堆機是一種適用于條垛式發酵的翻拋設備,一般需要較大的場地。條垛式發酵是將物料堆放成一定高度的條垛,不需要建造發酵槽,通過條垛式翻堆機的翻拋作用,將自然風從料堆兩側送入料堆,提供氧氣,實現堆肥發酵。條垛式翻堆機主要由翻拋裝置、行走驅動拖拉機、傳動系統等組成,以內燃機驅動為主。條垛式發酵因物料堆積高度低,升溫效果不好。由于室外堆積發酵,容易受季節和陰雨天影響。還有其尾氣污染、臭氣和滲水會帶來環保問題。條垛式翻堆機比較適合粘緊物料的前處理,小規模生產,農場自用肥生產,無固定生產場所或臨時生產用。

條垛式翻堆機應在對堆料高度的自適應方面加大研究,使設備具有自適應控制功能,增強設備適應物料的能力。由于是有人駕駛設備,應配備帶空調、空氣過濾凈化系統的駕駛艙,利于改善工作環境。

槽式發酵設備

槽式發酵設備主要指槽式翻拋機。槽式翻拋機是一種與發酵槽相配套的翻拋設備。發酵槽兩側的頂部安裝有軌道,翻拋機可以在軌道上前后運行。一般槽式翻拋機的配備是一機多槽,翻拋機在發酵槽之間的轉運可以通過移行機來實現。槽式翻拋機主要由機架、翻拋裝置、行走機構、電纜卷筒裝置、電控系統等組成,以電力驅動為主。槽式發酵系統具有占地空間小、堆肥深度高(0.8~2.5 m)、升溫快和處理能力較大等優點。槽式發酵過程中能夠保持、保證形成中溫-高溫-中溫-高溫交替的狀態,有效縮短發酵周期。在翻拋機上設置了添加菌種的裝置,能在發酵過程中均勻的按比例噴灑。同時可在槽底鋪設通風管,增加通氣量。還有設備使用電力,無尾氣污染,臭氣和滲水也可以有效控制。槽式翻拋機適用于精細化規模化生產,利于生產管理和生產成本的控制。

槽式翻拋機可在行走安全性、翻拋系統的可靠性、對堆肥物料的適應性和運行的自動化程度等方面進行改進研究。生產出產品效率高,運行平穩可靠,堅固耐用,翻拋均勻,受到市場好評的翻拋機。

塔體加熱式發酵設備

塔體加熱式發酵設備采用封閉式運行。將畜禽糞便、輔料、菌劑以及回流物料按照一定比例混合均勻,使含水率達到60%~65%的要求后進入立體好氧系統,通過調節原料的水分、氧氣含量和溫度變化,使物料進行充分的好氧發酵分解,分解過程中釋放的熱量能夠使物料自身溫度增高,溫度最高能夠達到80℃,物料中的水分隨著溫度的上升被蒸發,部分有機物被分解,從而使物料堆體體積減小,到達物料的減量化處理。該設備可布置檢測和控制裝置,可以實現發酵過程中不同發酵階段的精確控制,有利于目標生物菌繁殖、擴充、發酵和畜禽糞便分解。

設備的輔助加熱可確保在低溫環境下正常運行。但該發酵塔對制作材料要求高,制造成本相應也高,而且還配備了自動檢測、控制裝置,維護保養成本也高。高昂的費用不大符合我國的國情,使用量也日趨減少,客戶用的不多,制造廠家生產的也不多。塔體發酵設備要想獲得快的發展應在降低價位、實現操作方便、好維護和低能耗方面下功夫。

制粒成型設備

目前市場上主要的有機肥制粒方法主要有擠壓造粒和團聚造粒。

擠壓造粒常用的設備為對輥擠壓造粒機,它是有機肥造粒機中應用較廣的造粒機,屬擠出滑模型,能夠連續生產一次輥壓成型。此外擠壓造粒設備還有平模制粒機和環模制粒機。

團聚造粒常用的設備為圓盤造粒機和轉鼓造粒機。圓盤造粒機是一種成熟的有機肥造粒設備,造粒盤盤角采用整體圓弧結構,進入圓盤的物料由霧化噴嘴,噴灑適量的液體,經造粒盤旋轉,制成顆粒成品,形成一定量后隨圓盤旋轉慣性甩出。

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