专利名称：畜禽粪便干发酵生产沼气及有机肥的方法
技术领域：
本发明涉及一种畜禽粪便干发酵生产沼气及有机肥的方法，属于环境工程的固体废弃物处理以及沼气工程领域，主要用于规模化畜禽场固态粪便的处理。
背景技术：
现有技术中，对于畜禽粪便的处理利用，主要有以下几种方法
一是焚烧法，借用垃圾焚烧处理技术，在800 1000°C条件下使其灰化，产生的热量用于发电等，达到减量、杀灭其中的有害病原体的目的。此法投资大，处理费用昂贵，处理过程中产生大量有害气体，不易应用推广。二是干燥法，主要包括自然干燥、高温快速干燥、烘干膨化干燥、机械干燥等。自然干燥是畜禽粪便利用日光的照射作用，铺开在通风的晒场或空地上达到干燥的目的。该方法成本低，操作简单；但处理规模较小，占地大，受天气影响大，干燥时产生臭味，氨挥发严重，病原体杀灭效果不理想。高温快速干燥是利用电、石油或煤等燃烧产生高温进行干燥， 需用干燥机械。其处理方法不受天气影响，能大批量生产，干燥速度快，可以达到去臭、灭菌杀虫卵、除杂草种子等效果；但存在一次性投资较大，能耗大，产品肥效差，易烧苗，产品成本高等缺点，故该技术应用受到限制。烘干膨化干燥是利用热效应和机械作用，使畜禽粪便达到除臭、彻底杀菌的目的。也存在一次性投资大，能耗多，处理时会产生臭气和产品成本高的缺点。机械干燥采用的是压榨机械或离心机械进行畜禽粪便脱水，同样存在成本高，仅能脱水而不能除臭，效益低等缺点。三是制作动物饲料，畜禽粪便特别是鸡粪中含有大量未消化的粗蛋白，B族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物，经过加工处理可成为较好的饲料资源。 目前主要是鸡粪精加工后饲喂猪、牛和羊等，加工方法主要采用高温干燥法、化学处理法、 青贮法、发酵法、氨化法和分离法等。由于畜禽粪便作饲料存在能量低，矿物质含量较高，营养不平衡。此外，畜禽生产过程中大量使用的各种添加剂，大部分残留在粪便中，粪便再作为饲料使用时，可能会出现超标甚至中毒，发达国家已不主张使用畜禽粪便作饲料。四是堆肥生产有机肥，调节畜禽粪便适当的碳氮比，控制适当的水分、温度、氧气、 酸碱度，通过微生物降解畜禽粪便中的有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌，使有机物腐殖质化，同时，堆肥化处理过程中微生物分解有机质产生的能量，增加粪便中水分的散发，起到降低粪便水分的作用。鸡粪由于含有的营养成分比较高、含水量较低，得到了充分的堆肥利用，而牛粪和猪粪由于含水量较高、运输不方便，堆肥利用比例比较低。堆肥法主要存在的处理过程中氮素损失较大，猪粪槽式发酵氮素损失可高达35% -51%，并且通风的能耗比较大。五是生产沼气，是在厌氧微生物的作用下，有机物转化为价值很高的沼气和二氧化碳，是一种比较理想的处理粪便和资源回收利用的技术。目前主要采用湿发酵技术，就是将粪便与冲洗污水混合，调配成总固体浓度(TS) 10%以下的料液，再进入沼气发酵装置，具有启动快，进出料方便，管理成熟等优点，但是该技术的主要问题是沼液和沼渣数量大，养分含量低，完全利用困难，另外，对于含砂多的粪便，如鸡粪、牛粪，预处理除砂困难，沼气发酵装置容易积砂，并且不易排出，从而减少装置有效容积，最终导致系统报废。
发明内容
本发明的目的在于克服现有畜禽粪便处理利用存在的上述问题，提供一种畜禽粪便干发酵生产沼气及有机肥的方法，本发明将畜禽粪便直接干发酵，畜禽粪便不需要稀释， 也不需要预处理除砂，沼气发酵装置不会形成浮渣，并且升温保温容易，养分损失少，获得的有机肥肥效高。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便直接进入沼气发酵装置，或者与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，发酵残余物用作有机肥或者堆肥后生产有机肥。采用能输送固态物料的螺杆泵或者转子泵将固态畜禽粪便或者固态畜禽粪便与发酵残余物混合后的物料泵入沼气发酵装置。所述沼气发酵装置采用地上式发酵罐，罐体为圆柱形，直径与高度之比1 1一1 3， 罐顶为圆锥壳，锥角20° — 30°，底部为倒圆锥壳，锥角55° — 60°，地上式发酵罐中上部进料、底部出料。所述畜禽粪便发酵原料在沼气发酵装置中发酵时，用循环热水对沼气发酵装置增温保温至25 — ；35度。所述禽类粪便氮含量高时，需要添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比。所述禽类粪便氮含量高是指禽类粪便中风干基的含量大于m。所述添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比至20—30 :1。所述排出的发酵残余物直接作有机肥，或者用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分后，堆肥腐熟15—20天制成有机肥。所述用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分至50—60%。
采用本发明的优点在于
一、本发明中，干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便直接进入沼气发酵装置，或者与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，发酵残余物用作有机肥或者堆肥后生产有机肥，实现了将畜禽粪便直接干发酵，畜禽粪便不需要稀释，也不需要预处理除砂。二、与现有的畜禽粪便堆肥生产有机肥相比，本发明可以处理各种畜禽粪便，且在处理过程中氮素损失小，养分含量高，并且处理工艺更加简单，大大提高了处理效率。三、与现有的畜禽粪便生产沼气相比，本发明由于发酵原料浓度高，沼气发酵装置不会形成浮渣，并且本发明中的地上式发酵罐采用底部出料，不会有砂、渣的沉积。四、与现有的畜禽粪便生产沼气相比，本发明采用固态粪便直接进料，不加稀释水，需要加温的原料量少，升温保温容易。五、与现有的畜禽粪便堆肥生产有机肥相比，采用厌氧发酵，养分损失少，获得的有机肥肥效比好氧堆肥高。六、本发明中，与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，可调节
4水分流动性，有利于畜禽粪便的发酵。七、本发明中，沼气发酵装置采用地上式发酵罐，罐体为圆柱形，直径与高度之比 1:1—1:3,罐顶为圆锥壳，锥角20° — 30°，底部为倒圆锥壳，锥角55° — 60°，地上式发酵罐中上部进料、底部出料，不仅解决了发酵时积砂的问题，而且可以高效运行处理，提高发酵的效率。八、本发明中，禽类粪便氮含量高时，需要添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比，其中禽类粪便氮含量高是指禽类粪便中风干基的含量大于洲，并且添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比至20—30 :1，尤其适合于微生物的生长，提高发酵效率，且转化效率高。九、本发明中，采用能输送固态物料的螺杆泵或者转子泵将固态畜禽粪便或者固态畜禽粪便与发酵残余物混合后的物料泵入沼气发酵装置，在输送的同时具有混合物料的功能，提高发酵质量。十、本发明中，用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分至50—60%，如果水份太多会存在供养不足的问题，水份太少会影响微生物生长。
具体实施例方式实施例1
一种畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，将干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便直接进入沼气发酵装置，或者与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，发酵残余物用作有机肥或者堆肥后生产有机肥。本发明中，采用能输送固态物料的螺杆泵或者转子泵将固态畜禽粪便或者固态畜禽粪便与发酵残余物混合后的物料泵入沼气发酵装置，此为优选实施方式，但并不局限于此方式。本发明中，所述沼气发酵装置采用地上式发酵罐，罐体为圆柱形，直径与高度之比 1:1，罐顶为圆锥壳，锥角20°，底部为倒圆锥壳，锥角55°，地上式发酵罐中上部进料、底部出料，此为优选实施方式，也可选用现有技术中的其它结构的地上式发酵罐。本发明中，所述畜禽粪便发酵原料在沼气发酵装置中发酵时，用循环热水对沼气发酵装置增温保温至25度。本发明中，所述禽类粪便氮含量高时，需要添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比，且禽类粪便氮含量高是指禽类粪便中风干基的含量大于洲，添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比至20 :1。本发明中，所述排出的发酵残余物直接作有机肥，或者用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分后，堆肥腐熟15天制成有机肥。实施例2
一种畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，将干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便直接进入沼气发酵装置，或者与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，发酵残余物用作有机肥或者堆肥后生产有机肥。本发明中，采用能输送固态物料的螺杆泵或者转子泵将固态畜禽粪便或者固态畜禽粪便与发酵残余物混合后的物料泵入沼气发酵装置，此为优选实施方式，但并不局限于此方式。本发明中，所述沼气发酵装置采用地上式发酵罐，罐体为圆柱形，直径与高度之比 1:2，罐顶为圆锥壳，锥角25°，底部为倒圆锥壳，锥角58°，地上式发酵罐中上部进料、底部出料，此为优选实施方式，也可选用现有技术中的其它结构的地上式发酵罐。本发明中，所述畜禽粪便发酵原料在沼气发酵装置中发酵时，用循环热水对沼气发酵装置增温保温至30度。本发明中，所述禽类粪便氮含量高时，需要添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比，禽类粪便氮含量高是指禽类粪便中风干基的含量大于洲，并且添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比至25 :1。本发明中，所述排出的发酵残余物直接作有机肥，或者用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分至55%后，堆肥腐熟17天制成有机肥。实施例3
一种畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，将干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便直接进入沼气发酵装置，或者与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，发酵残余物用作有机肥或者堆肥后生产有机肥。本发明中，采用能输送固态物料的螺杆泵或者转子泵将固态畜禽粪便或者固态畜禽粪便与发酵残余物混合后的物料泵入沼气发酵装置，此为优选实施方式，但并不局限于此方式。 本发明中，所述沼气发酵装置采用地上式发酵罐，罐体为圆柱形，直径与高度之比 1:3,罐顶为圆锥壳，锥角30°，底部为倒圆锥壳，锥角60°，地上式发酵罐中上部进料、底部出料，此为优选实施方式，也可选用现有技术中的其它结构的地上式发酵罐。本发明中，所述畜禽粪便发酵原料在沼气发酵装置中发酵时，用循环热水对沼气发酵装置增温保温至35度。本发明中，所述禽类粪便氮含量高时，需要添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比，所述禽类粪便氮含量高是指禽类粪便中风干基的含量大于洲，并且添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比至30 :1。本发明中，所述排出的发酵残余物直接作有机肥，或者用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分至60%后，堆肥腐熟20天制成有机肥。实施例4
本发明是建立一种畜禽粪便处理的新方法。干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便，或者固态畜禽粪便与沼气发酵装置残余物混合调配成发酵原料，对于氮含量高的禽类粪便类发酵原料，应添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比。采用能输送固体物料的螺杆泵或者转子泵将发酵原料从沼气发酵装置中上部泵入沼气发酵装置。沼气发酵装置为地上式发酵罐，罐体为圆柱形，罐顶、罐底为圆锥壳，用循环热水对沼气发酵装置增温保温。发酵残余物从沼气发酵装置底部锥斗排出，排出的发酵残余物直接作有机肥，或者用干燥的堆肥、秸秆调节发酵残余物水分至50%后，堆肥腐熟15— 20天制成有机肥。
权利要求
1.一种畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便直接进入沼气发酵装置，或者与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，发酵残余物用作有机肥或者堆肥后生产有机肥。
2.根据权利要求1所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于采用能输送固态物料的螺杆泵或者转子泵将固态畜禽粪便或者固态畜禽粪便与发酵残余物混合后的物料泵入沼气发酵装置。
3.根据权利要求1或2所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于所述沼气发酵装置采用地上式发酵罐，罐体为圆柱形，直径与高度之比1:1一 1:3，罐顶为圆锥壳，锥角20° — 30°，底部为倒圆锥壳，锥角55° — 60°，地上式发酵罐中上部进料、底部出料。
4.根据权利要求3所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于所述畜禽粪便发酵原料在沼气发酵装置中发酵时，用循环热水对沼气发酵装置增温保温至25 — 35 度。
5.根据权利要求1、2或4所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于所述禽类粪便氮含量高时，需要添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比。
6.根据权利要求5所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于所述禽类粪便氮含量高是指禽类粪便中风干基的含量大于1。
7.根据权利要求6所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于所述添加秸秆或者牛粪类氮含量低的原料调节碳氮比至20— 30 :1。
8.根据权利要求1、2、4、6或7所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于 所述排出的发酵残余物直接作有机肥，或者用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分后，堆肥腐熟15—20天制成有机肥。
9.根据权利要求8所述的畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，其特征在于所述用干燥的堆肥、秸秆调节沼气发酵残余物水分至50—60%。
全文摘要
本发明公开了一种畜禽粪便生产沼气及有机肥的方法，将干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便直接进入沼气发酵装置，或者与畜禽粪便发酵残余物混合后进入沼气发酵装置生产沼气，发酵残余物用作有机肥或者堆肥后生产有机肥。本发明将畜禽粪便直接干发酵，畜禽粪便不需要稀释，也不需要预处理除砂，沼气发酵装置不会形成浮渣，并且升温保温容易，养分损失少，获得的有机肥肥效高。
文档编号C02F11/04GK102344232SQ20111020535
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月21日 优先权日2011年7月21日
发明者邓良伟, 陈子爱 申请人:农业部沼气科学研究所