畜禽粪便两级组合连续杀菌、除臭及深度脱水处理工艺
技术领域
本发明涉及畜禽粪便脱水处理技术领域，特别是指一种畜禽粪便两级组合连续杀菌、除臭及深度脱水处理工艺。
背景技术
中国畜禽粪便年产量大，含水率高，不经过处理直接堆放会影响生态环境的健康发展。同时，高含水率的畜禽粪便不利于粪便资源化利用，而且还会增加运输费用等。因此，对其进行脱水是后续资源化利用的首要任务。
目前，国内外采用畜禽粪便脱水的方法主要分为物理、化学和生物方法，常采用的方法有重力脱水、化学药剂脱水、机械分离、热力脱水、生物脱水等。重力脱水周期长，分离效果不好。机械脱水虽然成本较低，周期短，但很多固体物质会流失在废液中，固体回收率低。添加化学药剂脱水会影响最终产品的品质，改变其特性，影响后续资源化利用，成本较高。热力脱水虽然能达到较好的脱水效果，但其成本和运行费用普遍较高。生物脱水成本低，但其周期长，脱水缓慢，占地大。
发明内容
本发明为解决高含水率畜禽粪便深度脱水的问题，提供一种畜禽粪便两级组合连续杀菌、除臭及深度脱水处理工艺。
该工艺包括储粪池、电渗析单元、废液处理单元、微波干化单元、冷凝单元、臭气处理单元和出料存储单元，该工艺具体步骤如下：
(1)收集来的畜禽粪便集中放入储粪池存储，由储粪池开始输入后续各个单元；
(2)将储粪池内的畜禽粪便输入电渗析单元，进行一级脱水、一级杀菌；
(3)经电渗析单元脱水后的废液进入废液处理单元进行处理，处理后的废液用作液体肥料；
(4)电渗析单元产生的臭气进入臭气处理单元进行处理；
(5)一级脱水后的物料进入微波干化单元进行二次脱水、二次灭菌；
(6)微波干化单元微波干化过程中产生的气体先进入冷凝单元进行冷凝，将水汽去除后进入臭气处理单元进行脱臭处理；
(7)微波干化单元二次脱水处理后的物料进入出料储存单元，用作燃料使用。
其中，步骤(2)中进入电渗析单元的畜禽粪便含水率为80～90％。
步骤(2)中电渗析单元包括凸轮泵、滚筒、储存装置、履带、刮板、滤布、反冲洗水泵及循环水泵等，凸轮泵加压后，将高含水的畜禽粪便输送到储存装置里，进入履带上，使畜禽粪便均匀地分布在滚筒与履带之间的滤布上，滚筒带正极，履带带负极，产生电位差，经过滚筒转动，使得畜禽粪便颗粒向正极移动，水流向负极履带，粪便颗粒在正极得到浓缩，实现畜禽粪便一级脱水及一级灭菌过程，使得含水率降至50～60％左右，最后由刮板刮出。履带、滤布由反冲洗水泵提供冲洗水，冲洗掉履带、滤布上附着的畜禽粪便。循环水泵提供滚筒的冷却水，使滚筒在运转过程保持低温。电渗析脱水设备通过纯物理方法，无需添加任何药剂，确保了再脱水后畜禽粪便品质不变，固体回收率高，不会造成二次污染，可杀灭多种细菌，减少了对后续处理和处置的不利影响，具有占地小、操作简单、脱水效率高、运行维护费用较低等优点，可实现自动化控制，连续工作，做到了无害化、减量化处理。
步骤(5)中微波干化单元包括磁控管、电机、螺旋推杆、给料斗、引风机、进气口、出气口和微波抑制器，磁控管用于产生并发射微波能，电机作为螺旋推杆的动力源，带动螺旋推杆转动，螺旋推杆将给料斗中的物料输送进入干燥腔内进行干燥和灭菌，干燥气体通过引风机从进气口引入，产生的热气由出气口排出，加强气体交换，提高干燥效率。微波干化单元布有微波抑制器，防止微波泄露；在微波干化过程中控制其温度等于或低于100度，防止其在高温下燃烧。该单元将畜禽粪便含水率降至10％以下输出做燃料使用，同时也可根据目标产物的含水率要求，控制和调节该单元的运行工艺参数，以达到目标要求的干燥效果。微波干化热效率极高，大大缩短了干燥时间，设备即开即用，没有热惯性，操作灵活方便，生产环境也明显改善，工艺先进。具有操作灵活，工作效率高，可控性强的优点，整个过程中无固体物质损失，营养物质尽可能都保留在目标产物中。
步骤(5)中二次脱水后的物料含水率低于10％。
电渗析单元和微波干化单元共用一个臭气处理单元以节约成本。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，电渗析脱水设备通过纯物理方法，电刺激粪水细胞，无需添加任何药剂，确保了再脱水后畜禽粪便品质不变，不会造成二次污染，减少了对后续处理和处置的不利影响，固体回收率高，具有占地小、操作简单、脱水效率高、运行维护费用较低、安全性及环保性好的优点，可实现自动化控制，连续工作，节约人力资源，工艺流程简单，做到了无害化、减量化处理。通过电渗析单元，可使畜禽粪便含水率降至60％左右，完成一次灭菌过程，对比其他脱水方式如热干化脱水、加药机后板框压滤脱水在成本和能耗上更具有经济性。
微波干化单元带有专门的微波抑制器防止微波泄露，微波干化直接对物料进行作用，因而没有额外的热能损失，热效率极高，大大缩短了干燥时间，生产环境也明显改善，易于控制，工艺先进。与常规方法比较，设备即开即用，没有热惯性，操作灵活方便，同时可根据目标产物的含水率要求，控制和调节该单元的运行工艺参数，以达到目标要求的干燥效果。整个过程中无固体物质损失，营养物质尽可能都保留在目标产物中。通过微波干化单元，可使畜禽粪便含水率降至10％以下，同时在干化的过程中可完成二次灭菌，杀死一些病原微生物，节能环保。
本发明采用组合多级连续杀菌、除臭及深度脱水处理方式，将电渗析和微波干化单元串联处理高含水的畜禽粪便，实现了两级脱水、两级灭菌，成本和运行费用相对较低，缩短了脱水周期，提高了脱水效率，便于对目标产物的调控，所产生的废气、废水都经过再处理，无二次污染问题，废水经处理后还可用作有机肥料浇地使用，实现了整个系统绿色环保、资源化、无害化的目标。
附图说明
图1为本发明的畜禽粪便两级组合连续杀菌、除臭及深度脱水处理工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种畜禽粪便两级组合连续杀菌、除臭及深度脱水处理工艺。
如图1所示，该工艺包括储粪池、电渗析单元、废液处理单元、微波干化单元、冷凝单元、臭气处理单元和出料存储单元，该工艺具体步骤如下：
(1)收集来的畜禽粪便集中放入储粪池存储，由储粪池开始输入后续各个单元；
(2)将储粪池内的畜禽粪便输入电渗析单元，进行一级脱水、一级杀菌；
(3)经电渗析单元脱水后的废液进入废液处理单元进行处理，处理后的废液用作液体肥料；
(4)电渗析单元产生的臭气进入臭气处理单元进行处理；
(5)一级脱水后的物料进入微波干化单元进行二次脱水、二次灭菌；
(6)微波干化单元微波干化过程中产生的气体先进入冷凝单元进行冷凝，将水汽去除后进入臭气处理单元进行脱臭处理；
(7)微波干化单元二次脱水处理后的物料进入出料储存单元，用作燃料使用。
在具体应用中，将收集来的畜禽粪便集中放入储粪池存储，由储粪池开始输入整个系统；然后含水率为80％～90％的畜禽粪便进入电渗析单元对其进行一级脱水、一级杀菌，可使含水率降至60％左右；经电渗析单元脱水后的废液进入废液处理单元进行处理，处理后的废液可用来浇地做有机肥料使用；电渗析单元产生的臭气进入臭气脱除单元进行处理；再将一级脱水后的物料进入微波干化单元进行二次脱水、二次灭菌，使物料降低至10％以下；微波干化过程中产生的气体先进入冷凝单元进行冷凝，将水汽去除后进入臭气处理单元进行脱臭处理，电渗析单元和微波干化单元可共用一个臭气处理单元以节省成本；经过两级组合工艺处理后的物料进入储料储存单元进行收集，可用作燃料使用。通过以上流程可实现连续杀菌、除臭及深度脱水处理高含水的畜禽粪便。
所述电渗析单元主要由凸轮泵、滚筒、储存装置、履带、刮板、滤布、反冲洗水泵和循环水泵等部件组成，将含水率为80～90％畜禽粪便通过储粪池，经凸轮泵加压后，输送到电渗析储存装置里，进入电渗析粪便履带上，使畜禽粪便均匀地分布在滚筒与履带之间的滤布上，滚筒带正极，履带带负极，产生电位差，经过滚筒转动，使得畜禽粪便颗粒向正极移动，水流向负极履带，粪便颗粒在征集极得到浓缩，实现畜禽粪便脱水，使得含水率降至50～60％左右，最后由刮板刮出。履带、滤布由反冲洗水泵提供冲洗水，冲洗掉履带、滤布上的附着畜禽粪便。循环水泵提供滚筒的冷却水，使滚筒在运转过程保持低温。在电渗析过程中，畜禽粪便中颗粒表面毛细结构被破坏，毛细水析出，同时，活细胞体被破坏，颗粒吸附水和内部水析出，有机物溶于水中，大分子分解成小分子，提高了畜禽粪便的营养价值，可杀灭多种细菌。
所述微波干化单元主要由磁控管、电机、螺旋推杆、给料斗、引风机、进出气口等部分组成，将一级脱水后含水率为60％的畜禽粪便输送进入给料斗进入微波干化单元，电机作为螺旋推杆的动力源，带动螺旋推杆转动，通过螺旋推杆将给料斗中的物料输送进入干燥腔内，干燥腔周围设有磁控管提供微波能，该单元设有进出气口，将干燥气体通过引风机引入，产生的热气排出，加强气体交换，提高干燥效率，干化完成的物料通过螺旋推杆输出送至储料斗中收集。该单元控制其温度等于或低于100度，防止其在高温下燃烧,可将畜禽粪便含水率降至10％以下，同时可对物料进行二次杀菌，具有操作灵活，工作效率高，可控性强的优点，也可根据目标产物的要求，调节不同的工艺条件，得到最终的目标产物。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
