一种鸡粪厌氧预处理系统及方法与流程

本发明涉及鸡粪处理技术领域，具体为一种鸡粪厌氧预处理系统及方法。

背景技术：

养殖业在地区的经济和就业中做出了重要的贡献，但是随之而来也产生了养殖业粪便污染的问题。特别是在养鸡产业发展较好的地区，人们在享受着养鸡带来的经济利益的同时，也承受着“一地鸡粪”带来的环境污染之痛。这些鸡粪若不及时处理，会导致水体富营养化，造成土壤和地下水、地表水的污染，破坏生态环境；同时，其产生的恶臭和有害气体会污染空气。而且，鸡粪中通常会含有大量有害病菌、虫卵等，其将会通过各种途径危及人类健康。因此，为维持鸡禽养殖业的可持续发展，养殖业粪污无害化处理刻不容缓。

目前，常采用耗氧堆肥工艺对鸡粪进行处理，其是在有氧条件下，利用好氧菌的生命活动对粪堆进行吸收、氧化、分解。但堆肥工艺处理的过程复杂，发酵周期长，资源利用率低，而对于养殖区而言，每天都会产生大量新的鸡粪，每天将鸡粪密封堆沤的操作难度大亦并不现实，因此该种方式用于处理鸡粪并不实用。而相较鸡粪好氧堆肥工艺，厌氧产沼气工艺能实现鸡粪污染物向清洁能源和有机肥的转化，资源利用率更高，因此厌氧处理鸡粪工艺备受欢迎。现有技术中，通过厌氧沼气工艺处理鸡粪时，是将鸡粪投入厌氧发酵罐中先后经过水解、酸化、产乙酸和产甲烷四个阶段完成厌氧处理。

然而，现实生活中，鸡饲料配比中含有10％比例的砂石，这些砂石虽然经过鸡的消化系统，但大部分未经转化即随鸡粪一起排出体外，同时在收集鸡粪时，亦难免会将外界环境中的砂石颗粒一起收集。经统计，鸡粪中含砂量一般在8%-10%之间，如果在投入鸡粪前不能有效的去除砂石，其会在发酵罐底部沉积，影响罐体有效容积、损坏搅拌设备，需要经常清罐。同时，在收集鸡粪时，粪便中还经常含有羽毛、塑料袋等杂质，羽毛等杂质因韧性大，不易粉碎，若在投入鸡粪前不将其清除，大量羽毛则会缠绕于泵内，堵塞水泵，影响发酵过程的顺利进行。另外，因为鸡的消化道短小，食物通常没有得到充分消化吸收便被排泄出来，这使得鸡粪厌氧发酵时很容易产酸，短时间内累计大量有机酸会造成发酵罐内酸中毒，严重抑制沼气产生，影响发酵效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种鸡粪厌氧预处理系统及方法，能有效解决鸡粪含砂多和易酸化的问题，使得厌氧发酵能顺利进行，确保发酵效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种鸡粪厌氧预处理系统，包括第一除砂池、第二除砂池、厌氧发酵罐、自流管道、蒸汽发生器和进料泵，所述自流管道用于将所述第一除砂池中的液体引入第二除砂池中，所述蒸汽发生器的输出口通过管道与所述第二除砂池连通，所述进料泵用于将所述第二除砂池中的液体泵入所述厌氧发酵罐内。

进一步的，所述第一除砂池包括沉淀除砂池和过滤除杂池，所述沉淀除砂池和过滤除杂池的上部连通；

所述沉淀除砂池内设置有搅拌器a，所述沉淀除砂池的底部设置有沉渣坑a，所述沉渣坑a的上方设置有抓砂机a，所述沉淀除砂池远离所述过滤除杂池的一侧顶部开设有进料口；

所述过滤除杂池的池底设置有呈阶梯状排布的若干平台，若干所述平台的高度向远离所述沉淀除砂池的方向依次降低，若干所述平台的顶部均设置有机械格栅，所述过滤除杂池远离所述沉淀除砂池的一侧下部开设有出液口，所述自流管道的一端与所述出液口连通。

进一步的，所述第一除砂池的顶部设置有顶盖a，所述搅拌器a、抓砂机a和机械格栅均与所述顶盖a固定连接。

进一步的，所述第二除砂池的上部开设有进液口，所述进液口的高度低于所述过滤除杂池内液面的高度，所述自流管道远离所述出液口的一端与所述进液口连通。

进一步的，所述第二除砂池内设置有若干搅拌器b，所述第二除砂池的底部设置有沉渣坑b，所述沉渣坑b的上方设置有抓砂机b，所述第二除砂池的下部设置有排液口，所述排液口与所述进料泵的吸入口通过管道连通；所述第二除砂池的顶部设置有顶盖b，所述抓砂机b和搅拌器b均与所述顶盖b固定连接。

进一步的，所述蒸汽发生器高于所述第二除砂池设置，所述蒸汽发生器的输出端连接有蒸汽管道，所述蒸汽管道的另一端插入设置于所述第二除砂池内。

进一步的，还包括控制器和温度传感器，所述温度传感器用于监测所述第二除砂池内液体温度，所述控制器分别与所述温度传感器和蒸汽发生器电连。

一种鸡粪厌氧预处理方法，涉及第一除砂池、第二除砂池、蒸汽发生器和厌氧发酵罐，包括如下步骤：

s1、将回流沼液或自来水与干鸡粪一起投放入第一除砂池中；

s2、干鸡粪在第一除砂池中调配成鸡粪液，并经第一除砂池过滤杂质和除砂；

s3、将经所述第一除砂池处理的鸡粪液引入到所述第二除砂池中；

s4、利用所述蒸汽发生器产生的热蒸汽对所述第二除砂池中的鸡粪液加热，并使鸡粪液在所述第二除砂池中沉淀除砂；

s5、将经所述第二除砂池处理的鸡粪液投放入所述厌氧发酵罐中。

进一步的，所述步骤s4中，对鸡粪液的加热温度为40℃至42℃，并维持该温度沉淀20小时以上。

本发明的有益效果是：

该鸡粪厌氧预处理方法包括鸡粪两级除砂和两步发酵的工艺过程，通过两级除砂可充分去除鸡毛等杂质，并将鸡粪中80%-90%的砂去除，避免其在发酵罐底部沉积，而导致影响罐体有效容积、损坏搅拌设备等情况发生，延长了清罐周期。在鸡粪进入发酵罐之前进行第一步的水解酸化处理，能有效防止水解酸化产生的大量有机酸在发酵罐内积累，造成发酵罐内酸中毒，从而抑制沼气产生，影响发酵效率的情况发生。同时，水解酸化过程和第二次除砂过程同时进行，可通过水解酸化进一步释放并除去鸡粪中的沙粒，达到更好的除砂效果。

该鸡粪厌氧预处理系统设置第一除砂池、第二除砂池、厌氧发酵罐、自流管道、蒸汽发生器和进料泵，可用于完成鸡粪的两级除砂和两步发酵的工艺步骤，其除砂效果好、设备故障率低、运行费用低。第一除砂池内设置沉淀除砂池，通过搅拌器，可加速鸡粪液的调配，并加速第一次除砂的过程；设置过滤除杂池，通过机械格栅可除去漂浮于液面的鸡毛等杂质，通过阶梯状的多级平台进一步对鸡粪液沉降，达到更好的第一次除砂效果。第二除砂池通过与蒸汽发生器连通，实现了其酸化处理的功能，同时其内设置搅拌器，可使得酸化后黏度降低的鸡粪尽快释放出沙粒，达到更好的除砂效果。第一除砂池和第二除砂池均设置沉渣坑和爪砂机，可方便快捷的清理池底积砂，操作方便；其顶部均设置顶盖，保证人畜安全，同时便于设备安装。

附图说明

图1为本发明一种鸡粪厌氧预处理系统的结构示意图；

图2为第一除砂池的结构示意图；

图3为第二除砂池的结构示意图；

图4为发明一种鸡粪厌氧预处理系统的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种鸡粪厌氧预处理方法，需要使用第一除砂池、第二除砂池、蒸汽发生器和厌氧发酵罐，包括如下步骤：

s1、将回流沼液或自来水与干鸡粪一起投放入第一除砂池中；

s2、干鸡粪与回流沼液或自来水在第一除砂池中调配成鸡粪液，并经沉淀除去其中的砂粒，其后经过滤除去鸡毛等杂质；

s3、将经第一除砂池处理的鸡粪液引入到第二除砂池中；

s4、鸡粪液在第二除砂池中继续沉淀，除去其中的砂粒；同时，开启蒸汽发生器，将其产生的热蒸汽通入第二除砂池中的鸡粪液里进行加热。具体实施时，蒸汽发生器产生的热蒸汽控制在40℃至42℃，并通过监测手段控制第二除砂池中的温度维持在该温度条件下，并保持鸡粪液沉淀20小时以上。

s5、将经所述第二除砂池处理的鸡粪液投放入所述厌氧发酵罐中。

上述鸡粪预处理方法中包括两级除砂和两步发酵的工艺过程。首先，在上述步骤s2中，干鸡粪和溶剂按一定配比投放，调配成鸡粪液，并可初步除去该鸡粪液中较大颗粒的较重砂粒，并通过过滤手段除去较轻的鸡毛、塑料袋等漂浮物，获得含沙量较少的鸡粪液，完成除杂和第一次除砂。其后，在步骤s3中，该含沙量较少的鸡粪液被引入第二除砂池。由步骤s4可知，鸡粪液在第二除砂池中维持在中温的恒温环境里，在该温度环境下，可加速鸡粪水解酸化，将其内的大分子物质或不溶性物质分解成如乙酸等的短链会发酸，完成鸡粪的第一次发酵。在进入厌氧发酵罐前完成该水解酸化过程，能有效防止水解酸化产生的大量有机酸在发酵罐内积累，造成发酵罐内酸中毒，从而抑制沼气产生，影响发酵效率的情况发生。在该步骤中，维持20小时以上，一方面可使得鸡粪液充分水解酸化，避免其影响发酵罐的效率；另一方面，因鸡粪水解酸化后，黏度降低，包裹在鸡粪内的砂可进一步释放，通过充分沉淀，在第二除砂池内完成第二次除砂，可进一步将鸡粪类沙粒去除，避免其在发酵罐底部沉积，而导致影响罐体有效容积、损坏搅拌设备等情况发生，延长了清罐周期。另外，在上述过程中，因第一除砂池中鸡粪液仅是调配和初步处理过程，其除砂要求较低，故当每天产生鸡粪后可随时添加至该除砂池内进行处理，无需存放等待，极其适用于家禽养殖产业。

为实施上述鸡粪厌氧处理方法，本发明提供一种鸡粪厌氧预处理系统，其结构如图1至图4所示。该处理系统包括第一除砂池1、第二除砂池2、厌氧发酵罐3、自流管道4、蒸汽发生器5和进料泵6。自流管道4用于将第一除砂池1中的液体引入第二除砂池2中，蒸汽发生器5的输出口通过管道与第二除砂池2连通，进料泵6用于将第二除砂池2中的液体泵入厌氧发酵罐3内。

具体实施时，第一除砂池1包括沉淀除砂池11和过滤除杂池12，沉淀除砂池11和过滤除杂池12的上部连通。沉淀除砂池11远离过滤除杂池12的一侧顶部开设有进料口114，过滤除杂池12远离沉淀除砂池11的一侧下部开设有出液口，自流管道4的一端与出液口连通。回流沼液或自来水与干鸡粪按照一定的配比经进料口114投入到沉淀除砂池11内完成鸡粪液的调配和第一次沉淀除砂；其后鸡粪液经上述上部连通部位溢出至过滤除杂池12内进行过滤，去除漂浮的鸡毛等杂质；之后，处理完的鸡粪液经出液口流向自流管道4。上述沉淀除砂池11内设置有搅拌器a111，该搅拌器a111包括电机、搅拌杆和搅拌叶片，其为现有技术中常用设备，不做赘述，该搅拌器可在沉淀除砂池11内搅拌，充分完成鸡粪液的调配，同时，经过缓速搅拌可加快沙粒沉降，达到较好的除砂效果。沉淀除砂池11的底部设置有沉渣坑a112，沉渣坑a112的上方设置有抓砂机a113，该抓砂机a113包括起重机和爪砂斗，为现有技术常规设备，不做赘述。上述鸡粪液经搅拌后，沙粒落入沉渣坑a112中堆积，根据需要可定期通过抓砂机a113将沉沙抓出池外。上述过滤除杂池12的池底设置有呈阶梯状排布的若干平台121，若干平台121的高度向远离沉淀除砂池11的方向依次降低，若干平台121的顶部均设置有机械格栅122。经沉淀除砂池11处理后的鸡粪液溢出到过滤除杂池12内后，顺着呈台阶状的各平台121流下，在流下过程中，各级平台可进一步对鸡粪液中的沙粒进行沉降，达到良好的除砂效果。上述机械格栅122亦为现有技术中的常规设备，在鸡粪液流经各级平台121时，鸡毛、塑料袋等较轻的杂质漂浮于液面上，被各级机械格栅122阻挡过滤，实现除杂的目的。进一步的，该第一除砂池1的顶部设置有顶盖a对其封闭，一方面避免人畜坠落池中，增加了使用的安全性；另一方面顶盖a可用于安装搅拌器a111、抓砂机a113和机械格栅122等设备。

上述第二除砂池2的上部开设有进液口，进液口的高度低于过滤除杂池12内液面的高度，自流管道4远离出液口的一端与进液口连通，鸡粪液可直接通过自流管道4流入第二除砂池2内，而无需增设任何设备，减少了设备投入。同样的，上述第二除砂池2内设置有若干搅拌器b21，第二除砂池2的底部设置有沉渣坑b22，沉渣坑b22的上方设置有抓砂机b23，第二除砂池2的顶部设置有顶盖b，抓砂机b23和搅拌器b21均与顶盖b固定连接。搅拌器b21、抓砂机b23均选用现有技术中常规设备，其工作过程与搅拌器a111、抓砂机a113的工作过程相同，顶盖b与顶盖a的作用相同，此处不做赘述。

上述蒸汽发生器5为现有技术中的常规设备，其可利用燃料或其他能源的热能把水加热产生热蒸汽排出。在设置使，该蒸汽发生器5的位置高于第二除砂池2的位置，蒸汽发生器5的输出端连接有蒸汽管道，蒸汽管道的另一端插入设置于第二除砂池2内。蒸汽发生器5产生的热蒸汽充斥于第二除砂池2内，通过热交换直接对其内的鸡粪液进行加热，从而促进鸡粪液水解酸化。在具体实施时，为达到更好的水解酸化过程，第二除砂池2内需维持在40℃至42℃的恒温环境。故进一步的，该处理系统还包括控制器和温度传感器，控制器分别与温度传感器和蒸汽发生器5电连。该温度传感器用于监测第二除砂池2内液体温度，并将监测结果反馈给控制器，由控制器对蒸汽发生器5进行控制，具体的，当温度传感器监测到的温度低于上述温度值时，控制器控制蒸汽发生器5启动；当温度传感器监测到温度值高于上述温度值时，控制器控制蒸汽发生器5关机，从而实现第二除砂池2内鸡粪液的恒温控制。

在第二除砂池2的下部设置有排液口，排液口与进料泵6的吸入口通过管道连通，经第二除砂池2处理后的鸡粪液由该排液口被进料泵6取出，再泵入至厌氧发酵罐3内。在实施时，该厌氧发酵罐3选用cstr发酵罐，通过进一步对鸡粪厌氧发酵，完成鸡粪的处理过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。