畜禽粪便高效发酵机应用介绍讲解

畜禽粪便高效发酵机应用介绍目前，随着畜牧业的迅速发展，我国畜禽养殖业特别是集约化畜禽养殖业已成为我国环境污染的主要来源之一。据国家环保总局统计，畜禽粪污的有机污染负荷（COD）超过了工业废水和生活污水的总和。高浓度的污水排入江河湖泊中，造成水质不断恶化。畜禽粪便污染物不仅污染了地表水，其有毒、有害成分还易进入到地下水中，严重污染地下水。在集约化畜禽养殖过程中，如果对粪便没有进行有效处理，畜禽粪便发酵后会产生大量的NH3、H2S、粪臭素、CH4、CO2等有害气体，这些气体不但会影响动物生长，还会严重影响人类健康和周围环境。虽然粪便中含有大量的有机质和氮磷钾等植物必需的营养物质，是很好的有机肥料，但其中的营养成分必须经微生物降解腐熟后才能被植物吸收利用。同时，还有病原微生物和寄生虫。如果不加处理直接施用鲜粪尿，则有机质在被土壤微生物降解过程中产生的热量、氨和硫化氢等物质会对植物根系产生不利（烧根烧苗），并有可能对环境造成恶臭和污染，因此必须经过无害化处理后才能施用。目前，国内已经建成了一些畜禽污染治理设施，但由于存在设计、技术、管理及运行等方面的问题，造成许多的处理工程处理和净化的效果并不理想，甚至根本无法正常运转。常见的固体粪便处理方法有堆肥法、干燥法、焚烧法等。由于高温好氧发酵法与其它无害化方法相比，具有省能源、低成本、发酵产物活性强、处理过程养分损失少等优点，并且也可达到去除臭味、灭菌的目的，处理的最终产物较干燥，易包装、施用，因此，对固体粪便采用高温好氧发酵法处理是最佳的处置方式。辽宁爱兰得环保科技股份有限公司与韩国有关公司紧密合作，引进并完成生产畜禽粪便高效发酵机，由于设备设计理念先进、设备制作工艺精湛使用年限长，好氧发酵速度快（7天时间）、全封闭无二次污染，物料腐熟度完全，可直接还田或做成生物有机肥，受到国内外用户的广泛赞誉，现将该设备及好氧发酵工艺的详细情况介绍如下：1、好氧发酵工艺及主要参数1.1好氧发酵工艺高温好氧发酵通常由预处理、发酵、后处理和贮存等工序组成。1.1.1预处理。由于畜禽粪便含水率较高，发酵时预处理主要是调整水分和碳氮比1.1.2发酵。好氧发酵过程由一级发酵和二级发酵两个阶段组成（1）一级发酵。是指从温度升高到开始降低为止的阶段，是发酵的第一阶段，是以粪便中易分解的有机组分被微生物迅速分解为特征的发酵过程。在该阶段通常需要向堆积层或发酵装置中供氧，畜禽粪便中存在的微生物吸取有机物中的碳、氮等营养成分，在合成细胞质自身繁殖的同时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。（2）二级发酵。也称腐熟阶段，一级发酵后，微生物以较低的速度分解较难降解有机物和发酵中间产物的发酵过程。在该阶段，将一级发酵未分解的易分解及较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的发酵物料成品。1.1.3后处理。发酵后有机物料成品需要经过分选去除杂物，并根据需要（例如生产精制生物有机肥）还要进行再干燥、破碎、造粒以及打包、压实选粒等过程，在实际操作中应根据需要确定后处理的有关工序。1.2主要参数影响发酵过程的因素包括含水率、供氧、C/N比、温度、pH等1.2.1水分水分是微生物生存繁殖所必需的物质，因此含水率是控制发酵过程的一个重要的参数。在预处理阶段，粪便的起始含水率一般应为40%～60%，当有机物含量低且环境温度低时宜取下限，反之取上限。在一级发酵过程中，40%～60%（按重量计）的含水率最利于微生物的分解。这是因为：水分超过70%，则降温过程由好氧转变为厌氧，分解速度明显下降且有腐烂臭味；水分低于40%不能满足微生物生长需要，有机物难以分解。在实际生产中，一般控制含水量55%—65%即可。二级发酵过程中的物料含水率宜控制在35%～45%之间。最终发酵物料的含水率一般在30%-35%之间。1.2.2温度一般认为高温菌对于有机物的降解效率高于中温菌，因此通常采用高温好氧发酵。过低的温度将大大延长发酵达到腐熟的时间，而过高的发酵温度（＞75℃）将对粪便中微生物产生有害的影响。一级发酵过程中，发酵层各测试点温度均应保持在55℃～65℃，不宜大于75℃，且持续时间不得少于3d--5d。1.2.3供氧氧是好氧微生物生存必要的条件，供氧量的多少与微生物活动的强烈程度和有机物的分解速度及发酵物料粒度密切相关。目前采用的通风办法主要有利用动力铲或其它特殊设备翻堆、向粪堆中插入带孔的通风管、借助高压风机强制通风供氧和自然通风供氧等。静态发酵强制通风时，每m³物料通风量宜取0.05Nm³/min～0.2Nm³/min，通常采用非连续通风方式，堆层每升高1m，风压增加1000Pa～1500Pa；间歇动态发酵可参考静态工艺并依生产试验确定通风量，以保证发酵在最适宜条件下进行。发酵机采用动态发酵工艺，物料在发酵过程中不断搅拌并连续供氧，一级发酵过程中各测试点的氧气浓度大于10%。一般认为含氧量低于8%会导致厌氧发酵而产生臭气。1.2.4碳氮比发酵原料的碳氮平衡是微生物达到最佳生物活性的关键因素。发酵原料的C/N应保持在20:1～30:1之间。若C/N高，细菌和其它微生物的活动会受到限制，有机物分解速度会变慢，发酵时间会变长，同时还会导致发酵物料的C/N过高。若C/N过低，则可供消耗的碳素少，氮相对过剩，氮迅速降解以NH3的形式挥发而导致氮元素大量的损失降低肥效。几种常见的畜禽粪便发酵典型的C/N参见表1。在实际操作中可通过添加植物秸秆、稻壳、锯末等物料进行调节，必要时需添加菌剂和酶制剂，以促进发酵过程的正常进行，几种常用的调节物料的C/N参见表2。表1：几种常见的畜禽粪便发酵典型的C/N粪便猪粪新鲜鸡粪马粪牛粪（带畜草）牛粪尿（液体）奶牛粪便C/N5-86-1030-6025-308-131--18表2：几种常用的调节物料的C/N物料锯末秸秆垃圾C/N300-100070-10050-801.2.5PH值一般微生物最适宜的pH是中性或弱碱性（6.5～8.5），pH值是对微生物环境进行评估的参数。在整个发酵过程中，pH值随发酵阶段（时间和温度）的变化而变化。发酵降解一旦开始，混合物pH很难再作调节，必须加强对初始发酵原料酸碱性的调节。在一般情况下，发酵过程中的pH有足够的缓冲能力，使pH保持在保证高效好氧分解的水平。2、高效发酵机的关键部件设计（高效发酵机示意图）辽宁爱兰得环保科技股份有限公司提供的畜禽粪便发酵机，是把畜禽粪便处理后转化成完全腐熟的有机物料。本设备作为封闭型高效发酵机，通过驱动系统的搅拌和供氧来对畜禽粪便进行好氧发酵，再把腐熟的有机物料通过蜗杆排料机排出的设备。其关键部件的设计包括：2.1物料混合器的设计（3.5吨预混机图片）物料混合器是将畜禽粪便与锯末、粉碎秸秆等混合搅拌，调节物料水分和C/N比，调节好的物料通过传送装置送入发酵塔。混合器功能与搅拌物料的物性以及预混合器的工作环境有关。不同畜禽的粪便，黏性不同，由于黏滞力的影响，难以形成混合物料在混合器的循环流动。采用螺旋式混合器适合高黏性的畜禽粪便如鸡粪、牛粪等，螺旋式混合器用变频器调节速度，随意调节辅料投入量，采用不锈钢材质，防腐、耐用。根据每天发酵的物料量，设计成不同的混合器容积。如3.5m³、5m³等2.2发酵机塔体设计2.2.1发酵机塔体设计需求发酵机塔体是整个畜禽粪便好氧发酵的核心，主要作用是创造良好的好氧生物反应条件，完成一次发酵。混合好的畜禽粪便，在发酵机塔体内经过升温、发酵、干化等阶段，畜禽粪便的黏度随着反应的进程发生变化，由低到高，再由高到低，物料也从牛顿型流体变成非牛顿型流体，在好氧发酵的过程中，畜禽粪便中的微生物进行好氧发酵需要一定的氧气，因此，第一：发酵机塔体设计需要有送风系统。通过对发酵机塔体中供给一定量的氧气，保证发酵机塔体中畜禽粪便与氧气充分接触，以满足畜禽粪便中微生物对氧的需要。第二：发酵过程中会产生大量的臭气、水蒸气等气体，需要快速排出，因此发酵机塔体设计还需要排风系统。第三：为了使发酵机塔体内的物料充分发酵，还需要搅拌系统，以保证机内物料中好氧微生物均匀得到氧气的供应，保持良好的发酵状态，避免局部物料中微生物因得不到足够的氧而形成厌氧发酵。因此，连续不断的搅拌是保证物料均匀得到氧供应的必须条件。第四：发酵机塔体全身密闭，塔体外层被保温隔热的保温材料包裹，以防止机内热量的散失，满足不同地区、不同季节发酵畜禽粪便，可以一年四季全天候发酵畜禽粪便，无二次污染，发酵速度快，物料腐熟度完全。2.2.2发酵机塔体结构组成及工作过程（1）发酵机塔体结构组成a、传动装置，包括液压驱动、联轴器、机架等b、容器部分，分为筒体、上下筒盖及各种工艺接管、支座、观察孔、仪表、聚氨酯保温层等c、搅拌装置，包括搅拌轴、搅拌臂d、轴封装置，防止机内发酵物料的泄露。e、其它辅助设备液压驱动由联轴器带动搅拌轴、搅拌臂转动，以实现搅拌混匀发酵物料的目的。（2）工作过程鲜粪第二天第三天第四天第五天第六天腐熟物料（发酵过程演示图）发酵机塔体采用圆柱筒状结构，发酵罐里必须保持60%-70%的填充物料。以T-80型发酵机为例说明，塔体内每一天加入10-12m³（重量10-12吨）畜禽粪便，排出4.5-5吨（发酵物料相当于原物料量的45%左右）发酵完全的有机物料。每天投入的物料量和排出的物料量体积相当。搅拌轴每40分钟旋转一圈，发酵周期为7天。也就是第一天加入的畜禽粪便，第7天完全腐熟后排出。投入粪便后经过一段时间，开始发酵温度上升到60℃～70℃（甚至达到80℃以上），经过3～4天，温度渐渐下降，到5～7天完全发酵，水分含量保持30～40%，成为咖啡色发酵肥（鸡粪的发酵物料）。而搅拌轴、搅拌臂可随搅拌过程中利用特殊的通道为发酵物料供应足够量的氧气，为好氧微生物提供充足的氧气。同时，搅拌时可使物料中的固体物保持悬浮状态，增加气体在物料中的停留时间，有效利用空气中的氧。物料中的微生物在适宜的环境条件下被激活，进行好氧发酵，物料在每一层停留一定时间后，依次移送到下一层，最后由最下层排出，排出物料的含水量在30%-35%。2.2.3发酵机的供风系统发酵机采用韩国公司生产的风机，输出压力3500水柱，35000Pa，风流量15m³/min以上。电机使用时间长，故障率低，使用可达10年以上。用强力多段涡轮鼓风机(TurboBlower)供应热空气(氧气)，温度可达45℃以上，可起到对新进机内的物料升温的作用。风机送出的风，经过特殊的连接管道，经搅拌轴、搅拌臂密闭输送到发酵机内的各个层面及角落，使发酵物料中的微生物得到充分的氧供应，快速完成发酵过程。2.2.4发酵机的液压驱动系统左右的油缸把驱动齿轮一个齿一个齿地推动，带动发酵机里的搅拌桨转动。连接左右油缸的结构叫做连接臂。这个连接臂推动两个搅拌桨转动。用齿轮左右的闭锁（推动齿轮）分散负荷，减少齿轮和油缸的疲劳度，提高装置的效率和驱动力。驱动系统中央柱子上的止回装置(防止齿轮回转)，防止齿轮回转。两个闭锁靠弹簧复位，弹簧是易耗品，需要日常点检，定期更换。油压缸体内的压力，因内容物的状态而发生变化，可以从压力表读出。2.2.5发酵机的脱臭设备（附属设备）COMBO-CLEAN(脱臭装置)（1）设计要求：为了提高除去发酵中产生的污染大气的臭气效率，吸收剂与臭气（氨气，硫化氢，二氧化硫等）充分接触，达到臭气被吸收剂吸收的目的，从而达到排放标准。为此，要带有MULTIGASNOZZLE的脱臭装置。（2）使用效果：脱臭设备设计成与发酵装置配套使用，采用喷淋方式和加热方式，可以除去产生的气体和98%的渗滤液。本装置通过安装在罐体反应槽上的MultiGasNozzle粉碎粉尘颗粒，使之上浮。其上部安装的氨气催化过滤装置，吸收氨气，从而消除98%以上污染物。3、高效发酵机种类及其它参数分类T-60T-70T-80T-90T-110备注高×宽ΦΦΦΦΦ（m)4.0*6.04.3*6.04.5*6.44.5*7.34.5*7.9安装面积165165165165165㎡处理能力500008500010000012000014000