一种粪便高氨气回收系统及回收方法与流程

1.本发明属于氨气回收技术领域，涉及一种粪便高氨气回收系统及回收方法。


背景技术：

2.堆肥是鸡粪常见的处理方式，而堆肥过程中会有大量的气体排放导致养分损失，传统的好氧堆肥过程中氮素损失量约为初始总氮的16％～76％，氨挥发对氮损失的贡献率能达到40％～80％，nh3是堆肥过程中氮损失的主要形式。而且nh3排出到大气后经过一系列反应形成硫酸盐、硝酸盐和铵等二级次生物，而这些次生物是形成雾霾的重要前体，换言之即nh3是形成pm2.5的重要前提物质，占我国pm2.5总量的20
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60％。此外，这些次生物沉降后还会引起水体富营养化、土壤酸化、破坏生物多样性并影响大气和生物圈之间的净气体交换，因此畜牧业的nh3减排一直是国内外的研究热点。
3.很多研究报道在粪堆表面覆盖秸秆或垫料、在堆肥过程中添加硫磺和硫酸亚铁、磷矿石、生物炭、过酸水钙、沸石等等吸附剂均可以有效减少堆肥过程中的nh3，但这些nh3减排措施往往因增加工作量、增加肥料成本、影响堆肥效果等导致这些措施在实际堆肥生产实践中很少得到应用。为此，粪便发酵臭气的去除技术绝大部分还是靠末端收集处理，比如常用的除臭设施有喷淋塔、滤池、滴滤塔等，工业常用多级填料喷淋塔+滤池，其中喷淋塔中往往采用化学、物理方法实现快速除臭，同时配合末端生物除臭，但这样的除臭方法的投资、运行费用都太高，对于畜禽养殖行业而言无力承担。针对粪便发酵的高氨臭气，为了降低费用只能靠缩短反应时间来减少设备投资，虽然氨气极易溶于水但若把臭气中的氨气快速吸附/吸收，还是只能靠反应最快速的化学反应来实现，但化学除臭的药剂费用也过高。由此可见，如何提供一种高效回收氨气的技术是所属领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种粪便高氨气回收系统，本发明所要解决的技术问题是：如何对粪便发酵的氨气进行回收。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
6.一种粪便高氨气回收系统，包括喷淋单元、循环单元、加酸单元、沉淀单元、加碱单元和回收单元；
7.所述喷淋单元设置有若干喷淋头；
8.所述循环单元包括蓄水池和循环水泵，所述蓄水池位于喷淋头的下方，所述蓄水池与喷淋头之间通过管道相连接，所述循环水泵用于将蓄水池的水通过管道提升至喷淋头；
9.所述加酸单元包括加酸桶和加酸水泵，所述加酸桶与蓄水池之间通过管道相连接，所述加酸水泵用于将加酸桶内的酸抽取至蓄水池中；
10.所述沉淀单元包括废水池、提升水泵、沉淀桶、搅拌机和镁盐容器，所述废水池与蓄水池通过管道相连接，所述沉淀桶的下部通过管道与废水池相连接，所述提升水泵用于
将废水池的水提升至沉淀桶中，所述沉淀桶内设置有第一隔网，所述搅拌机安装于沉淀桶的上方，且搅拌机的搅拌叶位于第一隔网的上方，镁盐容器与沉淀桶的下方通过管道相连通；
11.所述加碱单元包括加碱桶和加碱水泵，所述加碱桶通过管道与沉淀桶的下部相连接，所述加碱水泵用于将加碱桶内的碱水抽取至沉淀桶内；
12.所述回收单元包括干化池，所述干化池通过管道与沉淀桶的底部相连接。
13.在上述的一种粪便高氨气回收系统中，所述喷淋单元包括喷淋塔和玻璃钢风机，所述玻璃钢风机通过管道与喷淋塔的顶部相连通，所述玻璃钢风机用于将发酵车间堆肥产生的废气输送至喷淋塔内，所述喷淋塔内设置有若干喷淋头。
14.在上述的一种粪便高氨气回收系统中，所述喷淋单元包括喷淋间和负压风机，所述负压风机用于将发酵车间堆肥产生的废气输送至喷淋间内，所述喷淋间内设置有若干喷淋头。
15.在上述的一种粪便高氨气回收系统中，所述加酸单元还包括第一ph仪，所述第一ph仪的探头放置于蓄水池中，当第一ph仪检测到蓄水池中的水ph>7时，控制加酸水泵将加酸桶内的酸抽取至蓄水池中，以保持蓄水池中的水ph<7。
16.在上述的一种粪便高氨气回收系统中，所述加碱单元还包括第二ph仪，所述第二ph仪的探头放置于沉淀桶内，当检测到沉淀桶中的水ph<8.5时，控制加碱水泵将加碱桶内的碱水抽取至沉淀桶内，以保持沉淀桶的水ph保持8.5
‑
9.0之间。
17.在上述的一种粪便高氨气回收系统中，所述沉淀单元还包括回流水泵，所述回流水泵通过管道将沉淀桶内第一隔网上方的水抽取至沉淀桶内第一隔网下方。
18.在上述的一种粪便高氨气回收系统中，所述干化池内设置有出水口，所述出水口上设置有第二隔网，所述出水口通过管道与废水池相连接。
19.在上述的一种粪便高氨气回收系统中，所述沉淀桶上设置有若干排水管。
20.本发明的另一个目的在于，提供一种上述粪便高氨气回收系统的回收方法，所述回收方法包括如下步骤：
21.a、将发酵车间发酵产生的废气抽取至喷淋单元；
22.b、启动第一ph仪，检测废水池中的ph值，当第一ph仪检测到蓄水池中的水ph>7时，控制加酸水泵将加酸桶内的酸抽取至蓄水池中，以保持蓄水池中的水ph<7；
23.c、启动循环水泵，将蓄水池中的水抽取至喷淋头，通过喷淋头对废气进行喷淋吸收氨气，喷淋后的水落至废水池中重复使用；
24.d、待蓄水池中氨ec达到280ms/cm时，打开蓄水池和废水池之间的管道，蓄水池中的水流至废水池中；
25.e、启动提升水泵，将废水池中的水抽取至沉淀桶，启动搅拌机，对沉淀桶内的水进行搅拌；
26.f、启动第二ph仪，检测沉淀桶内的ph值，当检测到沉淀桶中的水ph<8.5时，控制加碱水泵将加碱桶内的碱水抽取至沉淀桶内，以保持沉淀桶的水ph保持8.5
‑
9.0之间；
27.g、待沉淀桶的水ph保持8.5
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9.0之间时，往沉淀桶内加入镁盐，启动回流水泵，将沉淀桶内第一隔网上方的水抽回流至沉淀桶内第一隔网下方；
28.h、搅拌机和回流水泵工作20min后停止，沉淀桶内的水静置3h，沉淀桶上方清水通
过沉淀桶上方的排水管排出，沉淀桶底部的沉淀物通过管道排至干化池；
29.i、对干化池内的沉淀物自然干燥。
30.在上述的一种粪便高氨气回收方法中，于步骤b中，所述酸为浓磷酸；于步骤g中，所述镁盐为氯化镁或硫酸镁或氧化镁。
31.与现有技术相比，本发明的优点如下：
32.本回收系统通过喷淋单元对废气进行除臭和吸收废气中的氨，再通过沉淀单元实现对氮、磷的回收，不仅对发酵产生的废气进行高效除臭除氨，减少空气污染，还对氨气、磷酸回收利用，生成高效缓释肥，降低除臭成本，大大提高经济效益。
附图说明
33.图1是实施例一种回收系统的结构示意图；
34.图2是实施例二种回收系统的结构示意图。
35.图中，1、喷淋单元；2、循环单元；3、加酸单元；4、沉淀单元；5、加碱单元；6、回收单元；7、喷淋头；8、蓄水池；9、循环水泵；10、加酸桶；11、加酸水泵；12、废水池；13、提升水泵；14、沉淀桶；15、搅拌机；16、第一隔网；17、加碱桶；18、加碱水泵；19、干化池；20、喷淋塔；21、玻璃钢风机；22、除雾器；23、第一ph仪；24、第二ph仪；25、回流水泵；26、出水口；27、第二隔网；28、排水管；29、喷淋间；30、负压风机；31、房间一；32、房间二；33、塑料水帘；34、出风口；35、镁盐容器。
具体实施方式
36.以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
37.实施例一：
38.如图1所示，本回收系统包括喷淋单元1、循环单元2、加酸单元3、沉淀单元4、加碱单元5和回收单元6；喷淋单元1设置有若干喷淋头7；循环单元2包括蓄水池8和循环水泵9，蓄水池8位于喷淋头7的下方，蓄水池8与喷淋头7之间通过管道相连接，循环水泵9用于将蓄水池8的水通过管道提升至喷淋头7；加酸单元3包括加酸桶10和加酸水泵11，加酸桶10与蓄水池8之间通过管道相连接，加酸水泵11用于将加酸桶10内的酸抽取至蓄水池8中；沉淀单元4包括废水池12、提升水泵13、沉淀桶14、搅拌机15和镁盐容器35，具体的，搅拌机15包括电机和搅拌叶，电机安装于沉淀桶14的上方，搅拌叶与电机的输出轴相连接，搅拌叶放置于沉淀桶14内；废水池12与蓄水池8通过管道相连接，沉淀桶14的下部通过管道与废水池12相连接，提升水泵13用于将废水池12的水提升至沉淀桶14中，沉淀桶14内设置有第一隔网16，搅拌机15安装于沉淀桶14的上方，且搅拌机15的搅拌叶位于第一隔网16的上方，镁盐容器35与沉淀桶14的下方通过管道相连通；加碱单元5包括加碱桶17和加碱水泵18，加碱桶17通过管道与沉淀桶14的下部相连接，加碱水泵18用于将加碱桶17内的碱水抽取至沉淀桶14内；回收单元6包括干化池19，干化池19通过管道与沉淀桶14的底部相连接。
39.本回收系统中，堆肥产生的废气抽取至喷淋单元1，喷淋单元1通过喷淋头7对废气喷淋呈酸性的水，使得废气中的氨溶于水中，蓄水池8中溶有氨的水可以多次使用，即通过循环水泵9抽取至喷淋头7吸收臭气中的氨及可溶性臭气，，当蓄水池8中的水的ec(即电导
率)达到280ms/cm后，蓄水池8中的水排到废水池12中，废水池12中的水通过提升水泵13抽取至沉淀桶14内，往沉淀桶14内加碱水和储存于镁盐容器35内的镁盐启动搅拌机15搅拌，使得沉淀桶14内废水中的氨、磷酸与镁盐在碱性条件下生成沉淀，沉淀物即为鸟粪石，鸟粪石再通过管道排至干化池19中进行干燥，最终可以二次利用鸟粪石做为高效缓释肥料。本回收系统通过喷淋单元1对废气进行除臭和吸收废气中的氨，再通过沉淀单元4实现对氮、磷的回收，不仅对发酵产生的废气进行高效除臭除氨，减少空气污染，还对氨气、磷酸回收利用，生成高效缓释肥，降低除臭成本，减少运行费用，大大提高经济效益。
40.如图1所示，本实施例中，喷淋单元1包括喷淋塔20和玻璃钢风机21，玻璃钢风机21的出风口通过管道与喷淋塔20的顶部相连通，玻璃钢风机21用于将发酵车间堆肥产生的废气输送至喷淋塔20内，喷淋塔20内设置有若干喷淋头7。该结构中，玻璃钢风机21将发酵车间堆肥产生的废气输送至喷淋塔20的底部，废气靠玻璃钢风机的动力在喷淋塔20中从底部往顶部流动，再通过喷淋塔20喷的酸将废气中的氨溶解，溶解后的水再落至蓄水池8中，经酸洗处理后的废气经由玻璃钢离心风机21及后端的烟囱高空排放。作为其他实施例，喷淋塔20内还设置有除雾器22，除雾器22可以有效去除喷淋塔20中喷淋时产生的雾气，减少水汽对后端玻璃钢离心风机21的损伤。
41.如图1所示，本实施例中，加酸单元3还包括第一ph仪23，第一ph仪23的探头放置于蓄水池8中，当第一ph仪23检测到蓄水池8中的水ph>7时，控制加酸水泵11将加酸桶10内的酸水抽取至蓄水池8中，以保持蓄水池8中的水ph<7。该结构中，通过第一ph仪23检测蓄水池8中水的ph值，自动控制加酸水泵11对蓄水池8中的水进行加酸水，使得蓄水池8中的水始终保持ph<7。优选的，酸为浓磷酸。
42.如图1所示，本实施例中，加碱单元5还包括第二ph仪24，第二ph仪24的探头放置于沉淀桶14内，当检测到沉淀桶14中的水ph<8.5时，控制加碱水泵18将加碱桶17内的碱水抽取至沉淀桶14内，以保持沉淀桶14的水ph保持8.5
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9.0之间。该结构中，通过第二ph仪24检测沉淀桶14中水的ph值，自动控制加碱水泵18对沉淀桶14中的水进行加碱水，使得沉淀桶14的水ph保持8.5
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9.0之间。优选的，碱水为40％的氢氧化钠溶液。
43.如图1所示，本实施例中，沉淀单元4还包括回流水泵25，回流水泵25通过管道将沉淀桶14内第一隔网16上方的水抽取至沉淀桶14内第一隔网16下方。该结构中，通过回流水泵25，加快沉淀桶14底部水流动，桶内先生成的沉淀作为晶种，从而加快沉淀。
44.如图1所示，本实施例中，干化池19内设置有出水口26，出水口26上设置有第二隔网27，出水口26通过管道与废水池12相连接。该结构中，干化池19内设置出水口26，出水口26上设置第二隔网27，当沉淀桶14内的沉淀物流至干化池19内，常开出水口26可以加快沉淀物的干燥。
45.如图1所示，本实施例中，沉淀桶14上设置有若干排水管28。该结构中，沉淀桶14上设置若干排水管28可以快速排掉沉淀桶14内沉淀后的水，排出的水可以通过管道排至废水池12或蓄水池8。
46.实施例二：
47.如图2所示，本实施例的回收系统与实施例一中的结构基本相同，不同点在于，喷淋单元1包括喷淋间29和负压风机30，负压风机30用于将发酵车间堆肥产生的废气输送至喷淋间29内，喷淋间29内设置有若干喷淋头7。本实施例可应用于喷淋单元1为喷淋间29的
情形。具体的，喷淋间29包括房间一31和房间二32，房间一31和房间二32相邻设置，房间一31和房间二32的底部设置有塑料水帘33，作为其他实施例，房间一31和房间二32的底部设置有塑料填料，保证房间一31和房间二32之间通气。塑料水帘33上设置有第一组喷淋头7，房间二32的中部设置有第二组喷淋头7，第一组喷淋头7和第二喷淋头7均与循坏水泵相连接，房间二32的顶部还设置有出风口34，负压风机30将发酵车间发酵产生的废气抽取至房间一31，经过第一组喷淋头7喷淋后进入房间二32的底部，再经过第二组喷淋头7喷淋，可以确保废气完全除臭除氨，经过除臭除氨的废气再通过出风口34排出。
48.实施例三：
49.本实施例提供一种利用实施例一或实施例二回收系统的回收方法，回收方法包括如下步骤：
50.a、将发酵车间发酵产生的废气抽取至喷淋单元1；即通过玻璃钢风机21将废气抽取至喷淋塔20，或者通过负压风机30将废气抽取至喷淋间29；
51.b、启动第一ph仪23，检测废水池12中的ph值，当第一ph仪23检测到蓄水池8中的水ph>7时，控制加酸水泵11将加酸桶10内的酸抽取至蓄水池8中，以保持蓄水池8中的水ph<7，目的是保持循环水酸性，维持循环水的高吸氨性；优选的，酸为浓磷酸。
52.c、启动循环水泵9，将蓄水池8中的水抽取至喷淋头7，通过喷淋头7对废气进行喷淋吸收氨气，喷淋后的水落至废水池12中重复使用；
53.d、待蓄水池8中ec(即电导率)达到280ms/cm时，打开蓄水池8和废水池12之间的管道，蓄水池8中的水流至废水池12中；
54.e、启动提升水泵13，将废水池12中的水抽取至沉淀桶14，启动搅拌机15，对沉淀桶14内的水进行搅拌；
55.f、启动第二ph仪24，检测沉淀桶14内的ph值，当检测到沉淀桶14中的水ph<8.5时，控制加碱水泵18将加碱桶17内的碱水抽取至沉淀桶14内，以保持沉淀桶14的水ph保持8.5
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9.0之间；优选的，碱水为40％的氢氧化钠溶液。
56.g、待沉淀桶14的水ph保持8.5
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9.0之间时，往沉淀桶14内加入镁盐，启动回流水泵25，将沉淀桶14内第一隔网16上方的水抽回流至沉淀桶14内第一隔网16下方；
57.h、搅拌机15和回流水泵25工作20min后停止，沉淀桶14内的水静置3h，沉淀桶14上方清水通过排水管28排出，沉淀桶14底部的沉淀物通过管道排至干化池19；沉淀桶14上方清水通过沉淀桶14上方的排水管28排出至蓄水池8或废水池12；在其他实施例中，沉淀桶14内沉淀物可以根据的多少采用单次或多次沉淀后再排出至干化池19；
58.i、对干化池19内的沉淀物自然干燥。
59.优选的，于步骤g中，所述镁盐为氯化镁或硫酸镁；氯化镁或硫酸镁反应产生的沉淀中的鸟粪石纯度较高，并且氯化镁或硫酸镁可直接溶于水。作为其他实施例，为了降低镁盐费用，也可以用氧化镁代替，此时磷的回收率不变(>99％)，但此时氨的回收率会降低。
60.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。