专利名称：液肥及类似的淤浆材料之加工方法和实施该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种新方法，用来加工液肥及其类似物、主要是有机淤浆材料，和用来回收含高量干物料并在加盖后堆积贮藏下无液体渗出的材料及无菌的液相材料。本发明还涉及实施这种方法的装置。
不断的更为严格的环境需要对于人们在财政上可行的条件下用来加工农业废物的新方法产生了要求，以便运用和改造这些废物而又同时维护环境法规。特别紧迫的问题是加工呈液肥和类似材料状的牲畜排泄物，处置和改造这些废物是当前一大问题。
因此，本发明的目的是提出一种加工含有大量有机物的淤浆状材料例如液肥的方法，该方法以最少的成本产生一种或多种可被贮存和/或运用的材料而同时仍能维护环境法规。本发明还提供实施该方法的装置。
按照本发明用前言中提出的这类方法就可达此目的。该方法的特征是人们可以调整淤浆状材料的酸度，使得加热到100℃附近时(在某些情况下高达110℃)不放出气态氨，并且将淤浆状材料加热到至少75℃时，这材料就会被制成无菌的且被分离成清液相和相对地无液体的淤浆层，随后分离这两个淤浆层，于是可对他们分别处理。按照本发明，合适地实施该方法所用装置的特征是它包括一个淤浆分离箱，在该箱的上部有一个或多个淤浆入口，有一个淤浆液面控制元件使箱内淤浆保持在一个大体上恒定的水平。在箱体下部有液体排放口，在箱内的淤浆正常液面下装入一个加热面，还有一个排除元件可从淤浆表面区收集含有干物料的淤浆相并使之从箱体排出。
按照本发明的方法，其优点是液肥可被分离成两种产物，在财政上可行条件下和在环境法规规定的范围内该两种产物可被单独运用。干物相体积远远小于液肥，可以简单地把它加盖贮藏而不渗出有害于环境的任何液体，可被运输至其它地点而不致危害健康，并且可在适当时机带到田间作为肥料。还有，该液相是无菌的，像干物相一样可被送到其他地点而对健康没有危险，液相可被抽出及喷洒而无任何技术问题。由于调整了材料的酸度，在贮存和农田使用期间没有氨逸出到大气中，因此在农田使用时，记入肥料价值的氨含量差不多是原始量的全部。同时，控制酸度所引起的材料气味方面的改变从而使它的令人不适的性质和程度大大下降。最后，液相适于蒸发生产水供畜牧业用，而蒸发得的干物相可与由分离工序回收的干物相混合及一样运用。
按照本发明方法的较佳实施例列于权利要求2到4中。
利用细菌培养形成酸来控制酸度以取代添加酸的方式，其优点主要是可节约购买酸的费用。另一方面，直接添加硫酸已得到最高的结果。实践已证实，为了避免不能忍受的氨蒸发，淤浆(液肥)的PH值不得大于7。另一方面，如PH值过低则加工设备就会出现腐蚀问题。酸度大约在6左右在实践中已表明非常合用，特别是与生物促进形成酸相联系时，在适当短的时间内便能达到这个PH值。加热至少达75℃而最高温度为110℃，可使被加工的材料足够有效地灭菌而无需高压灭菌，90℃左右的温度已证明可同时导致快速灭菌及相应快地将液肥分离成两相。
按照本发明的装置是有利的，因为它结构简单，适用于作定期监视条件下可靠及连续运行。具有予处理容器对液肥进行生物处理，能免去购酸的运行费用。能把干物料相从淤浆分离箱排除掉的元件，同时能使这种材料排掉液相，因此就可省略把排出液相作为独立的整理处理工序，因而是恰当的。发明人在进行实验期间，证实了权利要求7描述的结构运行安全而无运转中止现象。如果引入淤浆分离箱的淤浆材料在淤浆表面均匀地展开，已证明液肥能被分离成两相而无任何问题。于权利要求10所描述的按本发明装置的实施例具有优越性是由于它结构紧凑，导致热损耗相当小，并且由于仅有很少连接件和管接头需要在装配地点完成连接，使装配费用尽可能低。
如果按照本发明的装置还包括液体蒸发单元，那么人们可得到这样的好处，即液相中大部分水可回收，能用于畜牧业中的饲水目的，因此就可在农业运行中再循环。随着液相的蒸发，废物的处置减少到只包括一种材料，一种肥料价值高并且体积比较有限的无菌材料，因此与未加工的液肥相比，更便于运输，能有肯定的商业上的价值。
下面参照附图对本发明装置的较佳实施例进行详述来进一步说明本发明，其中
图1是本发明装置的纵剖面图，说明按照本发明方法对液肥的加工情况，图2是按本发明用于液肥相分离的分离箱的纵剖面图，图3是沿图2Ⅲ-Ⅲ线进行剖视的纵剖面图。
按照
图1的液肥加工装置包括第一个液肥容器1、予处理容器2、液肥分离箱3、肥料箱4、蒸发单元5、水箱6和第二个液肥贮存箱22。第一个液肥容器1有第一根液肥管7，其中插入第一个液肥泵8，连接予处理容器2。第一个液肥泵8受第一个浮子开关28控制，该开关安装在予处理容器2内，是用来使予处理容器2内的液肥保持在恒定水平。在所述予处理容器内还有一个加热面18，用来自分离箱3的液相肥料加热它。予处理容器内的温度利用控制三通阀29的热动开关30使之恒定保持在一个可调温度。予处理容器2内有个机械搅拌器19，可对其中的液肥慢慢搅动。最后，在容器2的上方装备一个容器9，由9中有导酸管向下引入容器2中。附第二个液肥泵11的第二根液肥管10由予处理容器2导入分离箱3内液肥表面以上空间，第二根液肥管10伸展开成为一个液肥喷洒元件可将液肥分布到液肥表面。在分离箱的顶部装备一个干材料排除元件13、14，一个液肥液面控制元件，一个液相区，一个加热面15和第三根液肥管16，并在顶部装备第二个浮子开关用以控制第二个液肥泵11。下面详述分离箱3。第三根液肥管16中插入第三个液肥泵17，交替地导入予处理容器2内的加热面18或者经由支管导入三通阀29。第三个泵17最好是个能以恒定的并可调节的泵速工作的排代泵。干物料相的排除元件13、14通向肥料箱4，肥料箱4是以运输容器的形式安置在密封盖31下面。盖的下沿设计有接触面可与容器箱4的上沿装配。管道27在盖子31下面开孔，经泵26连到蒸发单元5内的提取口，蒸发单元5最好是这样的蒸发锅炉，其加热面达到液体最上部，并在液体表面上方有蒸气拱顶，带压缩机的蒸气管道从蒸气拱顶将蒸气导入装在加热面以下的冷凝器中，这样蒸气冷凝时将热辐射至底部区域。
自蒸发单元5的冷凝器引出水管32经第二个液肥容器22连到水箱6，在第二个液肥容器22中，为水管32装设热交换器表面34。第4根液肥管21从三通阀29连到第二个液肥容器22，而第五根液肥管23带有第四个液肥泵33由容器22出来连到蒸发单元5。最后，在位于三通阀29和第二个液肥容器22之间的第四根液肥管21中插入第二个三通阀35，而第七根液肥管36从三通阀35起连到第三个液肥容器37中。为清晰起见，剖面
图1-3没有显示管道和容器的热绝缘层。
按照
图1所示的加工设备是用下述的本发明方法加工液肥的。
第一个液肥容器1在实际上安排为能容纳几天至大约一周的生产用料，液肥通过泵8由容器1经过第一根液肥管7被抽到予处理容器2中。抽入量受予处理容器2内的浮子开关28控制。予处理容器2则被安排为藉微生物培养形成酸的方法来调节液肥酸度，因此它的最小尺寸取决于所选择的操作温度。例如，如温度为20～25℃，那么予处理容器必须容纳平均生产液肥至少达24小时，从而使液肥在容器中这段平均时间内能使酸充分生成。液肥留在予处理容器内的时间是平均时间，在此期间，不断地用搅拌器11搅拌容器的容纳物，以便使酸的生产过程平稳均匀。要达到最佳效果则温度要恒定而均匀，利用可调节的热动开关28将温度保持在所要求的水平上，这就需要以一定的方式控制三通阀29，即当予处理容器2的液肥温度下降时，就要将三通阀29转换到这样一种位置，使来自分离箱3的液体通过予处理容器2内的热交换器，再从这里到第二个液肥容器22，因此加热面18向液肥辐射热。而当温度超过所要求水平时，就要转动三通阀使来自分离箱3的液体绕过予处理器2直接进入第二个液肥容器22。第三个液肥泵17将液肥自分离箱3经由管道16和21以恒定的速度抽入第二个液肥容器22，与三通阀29的位置无关。这个速度在每日观测期间根据第一个容器1内的液肥水平进行调整。假如微生物制酸出现问题，作为替代，例如把加酸容器9中的硫酸加入以调整予处理容器2内液肥的酸度。
调整液肥的酸度至最大值PH＝7，最有利为PH＝6左右，然后把液肥从予处理容器2经由第二个液肥泵11，通过第二根液肥管10抽到分离箱3中，这些在下面将更详细地讨论。液肥在分离箱3中经过相分离之后，它的干物相通过干物排除元件13、14排出分离箱3，该干物排除元件将排出物质中过量液相除去然后将它送至干物容器4中。被排出的肥料由于在分离箱3中经过热处理，因此是无菌的。因此作为商品肥料即使从生产地点转到其它地点，也没有任何污染的危险。如前所述，分离出的液相是通过第三根液肥管16从分离箱3排出，然后导入第二个液肥容器22。
第二个液肥容器22中的液肥，被冷凝水由蒸发器5流到水箱6的途中，流过热交换器表面34而加热到和/或保持于高温。
在分离箱3中经热处理而无菌的液肥从第二个液肥容器22经由第四个泵33通过第五根液肥管23抽到蒸发单元5，在5中它被蒸发至含干物量为30%左右或稍多，以便使浓缩液体能由第五个液肥泵26，通过第六根液肥管27分部地被抽到肥料箱4中，在那儿与液肥的干物料相结合。蒸发单元5最好是本申请前面所述的类型，故此处不作更详细的描述。在蒸发器中蒸发后再冷凝的水通过水管32导至水箱6，需要时能由该水箱抽出使用。发明者进行试验操作期间，已经证明其水质用于饲水目的是相当满意的，这样就可以在农业运行中被循环。
由于考虑对本发明加以解释，
图1显示了一个三通阀35，经由此阀液肥可从第七根液肥管36导入第三个液肥箱37中。从这个贮存箱中可收集无菌液体作为肥料喷洒于农田。这种可能性可这样来理解，即实际上建一个厂时，通常或可以蒸发液肥或可以直接喷洒无菌液体，然而也可考虑在同一工厂在这两个可能性方面都进行投资。
由于在进一步加工前已调节了液肥的酸度，故加工过程的各步骤中液肥的干物相或液相都不放出有实效量的氨，因此，生产出的肥料含有起始原料中的全部氨量，在贮存和喷洒过程中也无释放氨的倾向。这与众所周知的液肥贮存和喷洒技术截然不同，以往的技术正常地导致损失氨30%左右或更多些。此外，由于水的高度蒸发，生产的肥料是浓缩的形式，能较好地承受住和带到远方农田有关的运输费用。
然而按照本发明的方法，不必如上面所述的那样构成。如果液肥生产者能使用足够大片土地，自己又拥有处理这种无菌液体的设备，那么第二个液肥容器22就可以做得更大些并可省略蒸发器5，这是由于生产的无菌液体可作为肥料直接应用到土地上。制造一个小得多的予处理器2和仅仅通过加酸来调节液肥酸度的方法也是可能的。我们也可能想方设法在各自情况下以最有利方式安排液肥加工。唯一的决定性因素是利用权利要求1中所叙述的那个方法的各步骤。
图2和图3表明了淤浆分离箱3的装配简图，分离箱3是以最有利方式执行按照本发明的方法的设备。
分离箱3有容器部件101和盖子部件102，盖子所附的向下的法兰表面103安置在容器101的向上的法兰表面104上。容器底部附近设置了由热源加热的加热面106，这里的热源用一个燃油器107来说明。加热面106上方置有热交换器108，此处用螺旋管来说明。热交换器是第二个液肥管10的组成部分，该管10内插进第二个液肥泵11。在热交换器108的上方，且为容器部件101的最上部，基本上在水平位置安置筛子109，其截面差不多是半园的。这些筛子延伸在容器部件101内相对的内壁之间，并可拆卸地位于容器部件101壁上的托架上(未画出)。每个筛子109内有个输送螺杆110，每个输送螺杆有两个蜗杆，每端一个，这两个蜗杆的螺纹方向相反，因此当蜗杆朝一个方向旋转时可将被输送的材料向螺杆110的中央推进，而螺杆110朝另一个方向旋转时可将被输送的材料向螺杆110的一端推出。每个输送螺杆110是可拆卸地座落在支撑相应的筛子109的容器壁内或容器壁上，由于螺杆110的一端位于容器部件101内部，而螺杆110的另一端延伸穿过容器部件101的壁接连在一个慢速驱动的齿轮马达上，此马达可共同带动全部输送螺杆110或者单独带动每个螺杆。在两个筛子109之间，且在筛子109底部水平可调节的高度上有一个浮子开关111的浮子，这个浮子和相应的浮杆用平板(未画出)覆盖，此平板可以是一个邻近筛子109的零件。由于维修的考虑，浮子开关111被支撑安置在盖子部件102内。浮子开关111控制第二个液肥泵11的工作方式为箱3内液面下降时泵被接通，当箱3内液面水平上升到所要求的高度时，浮子开关111将泵关闭。在筛子109和输送螺杆110的上方安装干物排除元件14，它相对于螺杆110的横向伸展并在输送方向向上倾斜，这样就形成了输送螺杆112。在盖子部件102内最高处的材料入口区，这个螺杆被一个基本是半园筒形的罩子115所环绕，当它伸出盖子以后便形成园筒形的螺杆输送器罩子113，在113内部设置一个筛管114，这个筛管114环绕输送螺杆112，筛管外径小于罩子113的内径。输送螺杆112未画出的一端以可以任意旋转的形式安装，并且在朝向盖子部件102的那一端，它的轴座落在这个部件内并伸出盖子壁连在外置的慢速齿轮马达116上，此马达驱动输送螺杆112。将管117由加热表面108导入盖子部件102的上部，在此分支成为若干个液肥喷洒元件118，此处用喷洒器来说明，不过他们本身是众所周知的组件，能将淤浆状液肥均匀地洒到箱3容纳物的表面上。最后，在容器部件101内筛子109下面距离不远处设有一个热传动器传感元件119，它的温度可以调节并可控制热源107对加热面106的供热。
分离箱3如下所述进行工作启动第二个液肥泵11将予处理过的液肥抽入分离箱3，由喷洒元件118把液肥喷到筛子109的上方。肥料的液相渗过筛子109，而其中具有足够颗粒大小的固体则留在筛子上。启动输送螺杆110和112使箱3充满，当液肥表面达到加热面106以上时，就能触发热源107以便开始加热液肥。容器部件101内的液面升到可调节的浮子开关111的水平时，浮子开关111便控制泵11以便在进一步运行期间维持在这个液面高度。将予处理过的液肥加热到75℃或更高，则液肥经过了灭菌处理，并同时发生了反应使液肥材料分离，形成差不多是清晰的液相和含干物的相，液相要渗向箱3底部，而含干物相则企图朝上运动并部分地被挤压通过筛子。与此同时在容器部件101内加热液相意味着通过热交换器108加热液肥供料，使供料被分散而处于热的且几乎达到相分离完全的情况下。运行期间达到正常工作温度后，情况则是这样，由于细颗粒的干物部分向上升，筛子109的过滤作用非常精细，而由于热交换器108的予热作用使洒入的液肥经过相分离，故过滤的效率高。具有螺杆输送器110和112形式的干物排除元件将筛子109筛出的干物相排出，即螺杆110将这种材料在盖子部件102内输送螺杆112下面横向推入成堆，而由输送螺杆112排除干物堆，排除时在向上倾斜的输送中干物堆被轻微地挤压，使伴随的液相排出并通过筛管114渗出及通过罩子113返回到箱3中。肥料中分离出的液相被第三液肥泵17经第三根液肥管16以设定的恒速排除，管16则与容器出口105相连接。
以上关于按本发明装置的描述仅仅说明了有利的实施例。按照本发明的方法也能用其他不同办法实现，例如，干物排除元件将所排除材料的液相排掉并非必要，这种排液过程在分离箱外也可实行，淤浆给进到分离箱3可不经予热，或可用不同于所述的方式加热，还有，供料也不必利用所述的喷洒液肥材料的方法来实现。这种方法适用于与所示的干物相排除元件相结合，只不过是发明者从这些实验中取得的经验。液面水平和温度的控制也可用其他方式实现，例如能用热水设备或蒸气锅炉作为热源加热。本领域技术人员可能发现的所有合乎实际的改进都在本发明专利的权利要求所限定的范围之内。
权利要求
1.一种加工液肥和主要是有机淤浆材料的液肥类似物的方法，和回收含高量干物料并在加盖后堆积贮存下无液体渗出的材料及无菌的液相材料的方法。其特征是调节淤浆材料的酸度，以便加热到100℃左右时该材料不放出使环境不能忍受的氨气量，淤浆状材料至少加热到75℃以便成为无菌的并分离成清液相和相对地无液的淤浆层，最后将两种淤浆相分离开，从而可被分别运用。
2.根据权利要求1的方法，其特征是添加硫酸或用微生物培养制酸的生物处理方法调节淤浆酸度。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征是把被加工淤浆的酸度调节到7＞PH＞3，最佳PH大约等于6。
4.根据权利要求1，2或3的方法，其特征是把淤浆加热到75～110℃，最佳为大约90℃。
5.根据以上任一权利要求的方法，其特征是淤浆的干物料部分被连续地从加工处排除，在排除过程中被机械处理并稍加挤压以便使液体排掉，液体又被导回到加工处。
6.实施权利要求1-5的方法所用的装置，其特征是它包括一个淤浆分离箱(3)，该箱上部具有一个或多个淤浆供料口(118)，具有一个淤浆液面控制元件(111)使箱(3)内的淤浆保持在一个大体恒定的水平，在箱(3)的底部有个液体排放口(105)，在箱(3)内正常淤浆水平面下装有一个加热面(106)，还有排除元件(13，14，110，112)用来从淤浆表面区收集淤浆的干物相。
7.根据权利要求6的装置，其特征是包括一个以众所周知的方式准备的予处理容器(2)用微生物培养成酸法处理淤浆。在予处理容器(2)中还装有淤浆排除口，从该排除口有淤浆管(10)或淤浆输送器连接到淤浆分离箱(3)。
8.根据权利要求6或7的装置，其特征是淤浆分离箱(3)内装有排除元件(13，14)使干物相在轻微压力下排除，使淤浆的液相排出并返回到淤浆分离箱(3)。排除元件(13，14)最好包括一个或多个平行的螺杆输送器(110)，这些螺杆输送器单个地安装在伸长的筛子(109)中。筛子基本上在水平位置安装，其底部位于淤浆表面附近，淤浆表面高度由液面控制元件(111)所决定。螺杆输送器(112)有一个进料口，就在淤浆分离箱(3)中水平螺杆(110)运送淤浆干物相来到的部位。螺杆输送器(112)由进料口向上倾斜伸展入一个双套管，双套管的内管(114)有许多排液小孔。
9.根据权利要求6-8的装置，其特征是以一个或多个淤浆喷洒元件(118)作为向淤浆分离箱(3)供料的通道口，安置该元件是为了基本均匀地将淤浆供料散布在分离箱(3)的整个淤浆表面的上方。
10.根据权利要求6-9的任何一项装置，其特征是它包括淤浆供料管(10)，在淤浆分离箱(3)由淤浆液面控制元件(111)所决定的液面以下供料管(10)具有热交换器表面，管(10)把淤浆向前送到一个或多个送料口(118)。热交换器表面(108)最好具有一定尺寸以便将供料淤浆加热到至少约60℃，最好加热到至少75℃。
11.根据权利要求6-10任一项装置，其特征是包括一个液体蒸发单元(5)，它与淤浆分离箱(3)的液体排放口相接，它被安排来蒸发淤浆液相至得到含有高含量干物的残余物，以至使这种残余物可被加入到淤浆的干物相中并与之一起被进一步加工。蒸发锅炉(5)包括一个加热表面和蒸气拱顶，加热表面在锅炉的液体区的上部，蒸气由蒸气拱顶导入加热表面之下的冷凝器中。
全文摘要
本发明涉及加工液肥和类似的含有有机物和氮化学物质成分的浆料的方法。此法使该浆料分离成含氮的液态物相和含氮的干物相。两种物相都是无菌的，液相可被蒸发，蒸发过程中所回收的水可用于饲水目的，而浓缩物可与固态物相混合，用作肥料。本发明还涉及实施本方法的附有分离箱(3)的一种装置。本方法和装置能以廉价的方式加工液肥和类似物料，将它们转变成在环境条件受到严格限制的区域内可以运用和使用的物料。
文档编号C05F7/00GK1044274SQ88108220
公开日1990年8月1日 申请日期1988年10月8日 优先权日1988年10月8日
发明者索伦·布拉姆斯 申请人:丹麦石油加工协作有限公司