一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備和方法
【專利摘要】一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備和方法，設(shè)備包括處理單元(36)、混合單元(12)和厭氧發(fā)酵反應(yīng)器(17)，其中厭氧發(fā)酵反應(yīng)器(17)至少包括殼體(18)、攪拌部分(22)、容納部分(24)、檢測(cè)單元(25)和控制單元(26)，控制單元(26)根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送畜禽糞便和廢水，按預(yù)定比例混合畜禽糞便和廢水形成混合原料，控制單元(26)控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35℃和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器攪動(dòng)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器(17)內(nèi)的混合原料進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和排出料渣。本方法還包括通過出料部分排出一定料渣后再泵入一定量的混合原料進(jìn)入混合原料進(jìn)料口。
【專利說明】一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)、能源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備和方法，具體地是用于處理養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便以及廢水的設(shè)備和方法。最具體地是，本發(fā)明涉及一種可用于一體地處理養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便以及擠奶間廢水的設(shè)備和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生的廢棄物對(duì)環(huán)境的污染是非常嚴(yán)重的。畜禽糞便中有機(jī)氮素含量較高，已成為水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，高濃度有機(jī)廢水排入江河湖地表水體中，可使水中懸浮固體物(SS)、化學(xué)耗氧量(COD)、五日生化耗氧量(B0D5)、N、P和微生物含量升高，當(dāng)污染物超過水體自凈能力時(shí)，水質(zhì)不斷惡化。
[0003]畜禽糞便中所含有機(jī)物大致可以分為兩類:碳水化合物和含氮化合物。畜禽糞便中含有大量的致病微生物和寄生蟲卵，如果不及時(shí)處理會(huì)對(duì)人體有害的影響。由豬、牛和禽類分別帶來的疾病種數(shù)是26、26和24種，傳播的媒介主要是畜禽糞便。由于抗生素的使用而產(chǎn)生的耐藥菌跟著廢水和糞肥的使用，進(jìn)入到環(huán)境，可能通過相關(guān)的作用將抗性基因轉(zhuǎn)移至人類病原菌，對(duì)人類健康產(chǎn)生威脅。
[0004]廢水沒有處理直接進(jìn)入土壤，土壤中的微生物會(huì)將廢水中的蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)質(zhì)分解。其中含氮有機(jī)物首先被分解為NH3，接著進(jìn)一步被氧化成N02-或N03-;而含碳有機(jī)物，則被微生物分解成二氧化碳和水，從而使土壤得到自然凈化。如果土壤自身的凈化能力不足以處理進(jìn)入土壤的污染物，污染物降解不充分，容易產(chǎn)生惡臭物質(zhì)和有害物質(zhì)。如亞硝酸鹽，導(dǎo)致破壞土壤原有的功能。
[0005]20世紀(jì)70年代初為了更好的發(fā)展厭氧技術(shù)，美國(guó)戈什和波蘭特公開了一種兩相厭氧發(fā)酵方法，產(chǎn)甲烷相和產(chǎn)酸相是其工藝組成部分，從生物學(xué)角度來看，由于產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌是共生互營(yíng)菌，因而把他們劃為一相，即產(chǎn)甲烷相；而把發(fā)酵細(xì)菌化為另一相，即產(chǎn)酸相。由于產(chǎn)酸菌種類很多，生長(zhǎng)快，對(duì)環(huán)境條件變化不太敏感；相反產(chǎn)甲烷菌則不同，它有較強(qiáng)的專一性，對(duì)環(huán)境要求較高，繁殖速度緩慢，物理化學(xué)法和動(dòng)力學(xué)控制法是主要的相分離技術(shù)。
[0006]ArsovR把兩相厭氧技術(shù)運(yùn)用到生活廢水處理中，表明無論是產(chǎn)甲烷相還是產(chǎn)酸相都遵守Monod動(dòng)力學(xué)有關(guān)原理，通過對(duì)酸相水力條件和甲烷相顆粒污泥的控制，以提高厭氧污泥活性并且達(dá)到較高的水平。糞污中的有機(jī)物通過厭氧微生物活動(dòng)被分解為CH4、C02和水。這種處理方式的特點(diǎn)是:能量消耗低、裝置簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)等。最重要的是可以把廢棄物綜合利用起來，實(shí)現(xiàn)資源化處理。通過沼氣設(shè)施處理畜禽糞便，可獲得一定的可再生能源一沼氣。同時(shí)產(chǎn)生的沼液可以被用農(nóng)田有機(jī)肥的生產(chǎn)；產(chǎn)生的沼渣經(jīng)過處理也可制成有機(jī)肥料，甚至可用作養(yǎng)魚的飼料。
[0007]EP0794247A1公開了一種發(fā)酵器，其中，將發(fā)酵物裝入一個(gè)里面設(shè)置螺旋線的旋轉(zhuǎn)滾筒內(nèi)。通過該螺旋線將發(fā)酵物栓塞形從進(jìn)料口輸送到腐爛物排料口。這種輸送可以滾筒的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進(jìn)行，其中正轉(zhuǎn)，也就是發(fā)酵物向發(fā)酵物排料口方向上的輸送時(shí)間上長(zhǎng)于反向上的輸送，從而達(dá)到預(yù)先規(guī)定的發(fā)酵物停留時(shí)間。因?yàn)樗幚淼睦€含有并非微不足道比例的重料和雜質(zhì)，所以采用機(jī)械輸送設(shè)備的解決方案(EP0794247A1、EP0476217A1、DE19624268A1)產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的磨損，因?yàn)樗褂玫妮斔驮O(shè)備和其他內(nèi)裝件會(huì)由于含有雜質(zhì)/重料的沉積物而損壞。
[0008]專利文獻(xiàn)CN200910071230公開了一種牛糞便三段式處理工藝，在牛糞中加入占牛糞總體積0.5-2倍的秸桿粉，將牛糞和秸桿的混合原料經(jīng)過好氧發(fā)酵升溫處理后，用裝載機(jī)械送入?yún)捬醴磻?yīng)器中，并多次向厭氧反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵原料均勻噴灑沼液，調(diào)節(jié)發(fā)酵原料含水率在75% — 80%之間，進(jìn)行一個(gè)周期的厭氧發(fā)酵處理，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液流至貯液池用于回用噴灑，反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過沼氣冷卻、凈化系統(tǒng)后進(jìn)入儲(chǔ)氣裝置，厭氧發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵殘?jiān)俳?jīng)過好氧發(fā)酵處理后，發(fā)酵殘?jiān)式抵?0% — 40%時(shí)，停止好氧發(fā)酵，再經(jīng)過晾曬后，使發(fā)酵殘?jiān)暮式抵?6% —10%，將發(fā)酵殘?jiān)偷椒鬯闄C(jī)中進(jìn)行粉碎成顆粒狀，制成有機(jī)肥，包裝備用。
[0009]專利文獻(xiàn)CN200910071230不能對(duì)廢水進(jìn)行處理，而且產(chǎn)生沼氣效率不高，生產(chǎn)效率低下。
[0010]傳統(tǒng)廢棄物處理設(shè)備和方法的問題之一在于，含有雜質(zhì)/重料的沉積物而損壞處理設(shè)備。傳統(tǒng)廢棄物處理設(shè)備和方法的另一個(gè)問題在于無法準(zhǔn)確控制進(jìn)料量、反應(yīng)時(shí)機(jī)以及生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率低下，且不能同時(shí)對(duì)廢水進(jìn)行處理，這是由于傳統(tǒng)設(shè)備中加入廢水會(huì)導(dǎo)致厭氧發(fā)酵反應(yīng)程度，甚至導(dǎo)致反應(yīng)無法實(shí)施，影響產(chǎn)氣量。傳統(tǒng)廢棄物處理設(shè)備和方法的另一個(gè)問題在于無法充分利用微生物復(fù)合菌劑，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。傳統(tǒng)的廢棄物處理設(shè)備和方法的另一個(gè)問題在于，由于無法準(zhǔn)確控制進(jìn)料量等因素，無法得到最佳的反應(yīng)條件，提高產(chǎn)氣總量比較困難。
[0011]本發(fā)明目的設(shè)法克服或至少適度緩和某些或所有的上述問題。
[0012]本發(fā)明目的進(jìn)一步設(shè)法提供一種用于處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備和方法。
[0013]更進(jìn)一步地，本發(fā)明目的設(shè)法提供一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便以及廢水的設(shè)備和方法。所述畜禽糞便以及廢水混合進(jìn)行反應(yīng)不但提高了產(chǎn)氣量且沒有降低厭氧發(fā)酵反應(yīng)程度。
[0014]更進(jìn)一步地，本發(fā)明目的設(shè)法提供一種一體地處理養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便以及擠奶間廢水的設(shè)備和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本在整個(gè)申請(qǐng)的說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物”及其它們的變體是指“包括但不限于”養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便以及廢水。術(shù)語“畜禽糞便”至少包括糞便，且它們并非意在(且不)排除其它部分、添加物。術(shù)語“廢水”及其它們的變體是指“包括但不限于”擠奶間廢水，且它們并非意在(且不)排除其它部分、添加物。術(shù)語“包括”和“包含”以及它們的變體是指“包括但不限于”，且它們并非意在(且不)排除其它部分、添加物、部件、整體或步驟。在整個(gè)申請(qǐng)的說明書和權(quán)利要求書中，除非上下文另有要求，單數(shù)包括復(fù)數(shù)。特別是，當(dāng)使用不定冠詞時(shí)，除非上下文另有要求，本申請(qǐng)應(yīng)理解為包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備，其包括:
[0017]處理單元，所述處理單元包括畜禽糞便處理單元和廢水處理單元，所述畜禽糞便處理單元包括進(jìn)料口，分離單元和出料口，畜禽糞便通過輸送單元從所述進(jìn)料口進(jìn)入所述分離單元，所述分離單元能夠?qū)⑿笄菁S便和諸如石塊等固體雜質(zhì)分離，分離處理后的畜禽糞便從所述出料口排出。優(yōu)選地，所述出料口設(shè)有過濾單元，所述過濾單元阻止直徑大于設(shè)定值的固體雜質(zhì)通過所述出料口。更優(yōu)選地，所述畜禽糞便處理單元進(jìn)一步包括固體雜質(zhì)排出口，用于將分離的固體雜質(zhì)排出所述畜禽糞便處理單元。
[0018]所述分離單元能夠?qū)⑿笄菁S便和諸如石塊等固體雜質(zhì)分離，優(yōu)選地，所述分離單元為格柵式分離篩，更優(yōu)選地，所述格柵式分離篩可通過電機(jī)控制分離速度。優(yōu)選地，所述分離單元為滾筒式分離單元。
[0019]所述廢水處理單元包括進(jìn)水口，廢水分離單元以及出水口，所述廢水通過輸送管道從所述進(jìn)水口進(jìn)入所述廢水分離單元，所述廢水分離單元能夠分離廢水中的浮油、泡沫等浮游物以及固體雜質(zhì)，分離處理后的廢水從所述出水口排出。優(yōu)選地，所述出水口位于所述廢水分離單元的中部，便于排出分離效果最優(yōu)的廢水。廢水分離單元包括能夠分離廢水中的浮油、泡沫等浮游物以及固體雜質(zhì)的過濾油污的過濾組件。優(yōu)選地，所述廢水分離單元包括浮游物排出單元，所述浮游物排出單元能夠?qū)⒁好嫔系母∮挝锱懦觥?br> [0020]優(yōu)選地，所述進(jìn)料口、出料口、進(jìn)水口和出水口通過控制單元相應(yīng)的泵和閘進(jìn)行調(diào)整。所述泵優(yōu)選為液壓泵，優(yōu)選地，所述控制單元根據(jù)生產(chǎn)周期控制進(jìn)料口和進(jìn)水口的輸送速度，所述控制單元根據(jù)生產(chǎn)周期控制出口和出水口的排出速度。
[0021]所述處理單元將原料中的固體雜質(zhì)有效排除，避免了雜質(zhì)損壞設(shè)備，將原料中不利于反應(yīng)的浮油、泡沫等浮游物排出，提高了厭氧發(fā)酵反應(yīng)程度。
[0022]混合單元，排出處理單元的畜禽糞便通過管道輸入所述混合單元一側(cè)的第一入口進(jìn)入混合單元，排出處理單元的廢水通過管道輸入所述混合單元另一側(cè)的第二入口進(jìn)入混合單元，所述混合單元包括用于將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料的混合部件。優(yōu)選地，所述混合原料的固體濃度的范圍為6 — 11%。特別地是，所述混合原料的固體濃度的范圍為10%。
[0023]本設(shè)備通過將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料，一體化處理養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的兩種廢棄物，且通過合適比例的配比，在適當(dāng)條件下，不但沒有降低產(chǎn)氣量，反而提高了產(chǎn)氣量。
[0024]厭氧發(fā)酵反應(yīng)器包括殼體，進(jìn)料部分、攪拌部分、出料部分、氣體排出部分、容納部分、檢測(cè)單元和控制單元，其中，
[0025]所述進(jìn)料部分包括混合原料進(jìn)料口，微生物復(fù)合菌劑投放口。所述進(jìn)料部分包括連接到控制單元的泵和閘，所述控制單元控制泵和閘的開啟和關(guān)閉。
[0026]微生物復(fù)合菌劑優(yōu)選地來源于沼液。更優(yōu)選地，微生物復(fù)合菌劑來源于已經(jīng)運(yùn)行穩(wěn)定的沼氣罐排出的沼液。
[0027]厭氧發(fā)酵反應(yīng)器是連續(xù)運(yùn)行的，混合原料進(jìn)料口采用序批式的間斷進(jìn)料。在每次進(jìn)料前，先將厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中的料渣通過出料部分排出一定量后進(jìn)料。
[0028]設(shè)在殼體上的所述攪拌部分包括至少多個(gè)攪拌器，所述攪拌器由連接到控制單元的攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述攪拌器包括攪拌軸和攪拌葉片，所述攪拌電機(jī)傳動(dòng)攪拌軸，所述攪拌葉片在圓周上均勻分布地固定設(shè)置在攪拌軸上且位于厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)，相鄰的攪拌葉片的攪拌面積至少一部分重疊，使得厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)所有地方能夠充分?jǐn)嚢?，所述控制單元控制至少多個(gè)攪拌器交替運(yùn)行。可選地，所述控制單元控制至少多個(gè)攪拌器以不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述攪拌器為2 — 4個(gè)，所述攪拌器交叉攪拌。所述攪拌部分設(shè)在殼體上設(shè)在殼體的頂部部分，優(yōu)選地，所述攪拌部分設(shè)在殼體上設(shè)在殼體的底部部分且采用潛水式循環(huán)泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0029]攪拌葉片的重疊設(shè)置有利于充分?jǐn)嚢瑁狙b置通過研宄，在相鄰的攪拌葉片的攪拌面積重疊一半且相鄰攪拌葉片以相反轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，達(dá)到充分?jǐn)嚢璧臅r(shí)間最短。
[0030]出料部分設(shè)在所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的殼體的底部，用于排出混合原料反應(yīng)完成后形成的料澄。所述出料部分連接有抽澄泵可定期排出料澄。
[0031]氣體排出部分包括出氣口，壓力傳感器和氣體流量計(jì)。設(shè)在出氣口用于監(jiān)測(cè)所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)部壓力的所述壓力傳感器連接到控制單元，優(yōu)選地，厭氧發(fā)酵反應(yīng)器包括設(shè)在殼體上的防爆閥，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到超過壓力閾值的壓力值時(shí)，防爆閥可以開啟。設(shè)在出氣口的所述氣體流量計(jì)用于計(jì)算出氣量。
[0032]和所述微生物復(fù)合菌劑投放口連通的所述容納部分包括圓柱形內(nèi)壁、環(huán)繞圓柱形內(nèi)壁的外壁和連接所述圓柱形內(nèi)壁和外壁底部的底板，其中，所述內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)第一孔，所述外壁上設(shè)有多個(gè)第二孔，所述內(nèi)壁和外壁之間的環(huán)形空間填充褶皺軟性生物填料使得所述環(huán)形空間形成生物膜，延長(zhǎng)了生物菌滯留的時(shí)間，增加反應(yīng)器內(nèi)微生物密度，提高厭氧發(fā)酵速度，增加沼氣產(chǎn)氣率。優(yōu)選地，所述褶皺軟性生物填料優(yōu)選為仿照牛瘤胃生物學(xué)特性的褶皺軟性生物填料。所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)單元包括3層圓柱形壁，形成至少兩個(gè)環(huán)形空間。優(yōu)選地，所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)單元由聚丙烯或聚乙烯材質(zhì)構(gòu)成。更優(yōu)選地，所述內(nèi)壁和外壁截面為梯形。
[0033]本設(shè)備通過容納部分，增進(jìn)了生物菌的滯留時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，特別是使用內(nèi)壁和外壁之間的環(huán)形空間填充褶皺軟性生物填料使得所述環(huán)形空間形成生物膜，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，其中第一孔和第二孔的交替排列，有效地緩釋了微生物復(fù)合菌劑投放，更特別的，優(yōu)選地褶皺軟性生物填料，更特別地是，仿照牛瘤胃生物學(xué)特性的褶皺軟性生物填料有利于厭氧發(fā)酵反應(yīng)。
[0034]連接到控制單元的檢測(cè)單元包括溫度傳感，pH測(cè)定儀。所述溫度傳感器檢測(cè)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的溫度且發(fā)送溫度信號(hào)到控制單元，所述pH測(cè)定儀檢測(cè)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的酸堿度且發(fā)送酸堿度信號(hào)到控制單元。所述控制單元控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C。所述控制單元控制厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的酸堿度在6.8-7.4之間。
[0035]所述殼體的中下部分設(shè)有控溫裝置。優(yōu)選地，殼體的下部三分之一處設(shè)有控溫裝置。所述控溫裝置為中空密封的環(huán)形加熱器。所述環(huán)形加熱器上設(shè)有熱媒進(jìn)口和熱媒出口。優(yōu)選地，所述環(huán)形加熱器內(nèi)的熱媒為熱水?？蛇x地，控溫裝置采用溫度可控的恒溫水浴槽。所述控制單元通過所述溫度傳感器控制控溫裝置，可選地，控制單元控制所述控溫裝置的電磁閥的開啟和閉合，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，控制單元啟動(dòng)控溫裝置加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，控制單元啟動(dòng)電磁閥，導(dǎo)入冷卻水使溫度降低至設(shè)定溫度，如此循環(huán)保持恒定的厭氧罐發(fā)酵溫度。殼體外覆蓋一定厚度的保溫層，優(yōu)選地，所述保溫層由高分子聚合物構(gòu)成，更優(yōu)選地，所述保溫層為聚氨酯是保溫層。
[0036]控制單元，其連接畜禽糞便處理單元、廢水處理單元和混合單元、進(jìn)料部分和出料部分的液壓泵和閘以及連接攪拌電機(jī)、控溫裝置和檢測(cè)單元，所述控制單元根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送畜禽糞和廢水，按預(yù)定比例混合畜禽糞便和廢水形成混合原料，通過控制進(jìn)料部分的泵控制所述進(jìn)料部分的混合原料進(jìn)料口的進(jìn)料時(shí)機(jī)和進(jìn)料量，并且控制單元控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，控制單元發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器攪動(dòng)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的混合原料進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和排出料渣。本設(shè)備的控制單元準(zhǔn)確控制進(jìn)料量等因素，得到最佳的反應(yīng)條件，提高產(chǎn)氣總量以及生產(chǎn)效率。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備，其包括:
[0038]用于處理畜禽糞便的畜禽糞便處理單元底部呈向中心位置傾斜的漏斗形，包含在廢水處理單元內(nèi)的廢水分離單元包括能夠分離廢水中的浮油、泡沫等浮游物以及固體雜質(zhì)的過濾組件；
[0039]混合單元，其包括用于將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料的混合部件，其中所述混合原料的固體濃度的范圍為6 — 11% ;
[0040]厭氧發(fā)酵反應(yīng)器，其至少包括殼體、攪拌部分、容納部分、檢測(cè)單元和控制單元，其中
[0041]設(shè)在殼體上的攪拌部分包括至少一個(gè)含有攪拌軸和攪拌葉片的攪拌器，攪拌葉片在攪拌軸的圓周上均勻分布地固定設(shè)置，其中相鄰的攪拌葉片的攪拌面積至少一部分重疊，所述控制單元控制至少一個(gè)攪拌器交替運(yùn)行；
[0042]和微生物復(fù)合菌劑投放口連通的所述容納部分包括圓柱形內(nèi)壁、環(huán)繞圓柱形內(nèi)壁的外壁和連接所述圓柱形內(nèi)壁和外壁底部的底板，所述內(nèi)壁和外壁之間的環(huán)形空間填充褶皺軟性生物填料使得所述環(huán)形空間形成生物膜，其中內(nèi)壁和外壁上有通孔；
[0043]包括處理器、存儲(chǔ)器和通信接口的控制單元連接畜禽糞便處理單元、廢水處理單元和混合單元、進(jìn)料部分和出料部分的液壓泵和閘以及連接攪拌電機(jī)、殼體上的控溫裝置和檢測(cè)單元，其中
[0044]所述控制單元根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送畜禽糞和廢水，按預(yù)定比例混合畜禽糞便和廢水形成混合原料，通過控制進(jìn)料部分的泵采用序批式的間斷進(jìn)入混合原料進(jìn)料口和進(jìn)料量，并且控制單元控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，控制單元發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器攪動(dòng)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的混合原料進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和排出料渣。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的第二方面的優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟:
[0046]提供上述的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備；
[0047]通過處理單元處理畜禽糞便和廢水；
[0048]通過混合單元混合處理過的畜禽糞便和廢水得到混合原料，其中，混合原料的固體濃度為6 — 11% ；
[0049]混合原料進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行消化反應(yīng)，其中，控制單元控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，控制單元發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器攪動(dòng)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的混合原料進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和料渣。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的第二方面的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟:
[0051]提供上述的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備；
[0052]通過處理單元處理畜禽糞便和廢水；
[0053]通過混合單元混合處理過的畜禽糞便和廢水得到混合原料，其中，混合原料的固體濃度為6 — 11% ；
[0054]在每次進(jìn)料前，控制單元先將厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中的料渣通過出料部分排出一定量后再泵入一定量的混合原料進(jìn)入混合原料進(jìn)料口。
[0055]通過控制單元對(duì)進(jìn)出料的控制，可以改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的無法對(duì)反應(yīng)進(jìn)程精確控制的冋題，提尚生廣效率。
[0056]優(yōu)選地，混合原料的固體濃度為10%。本設(shè)備在此固體濃度下，生產(chǎn)效能得到最佳的實(shí)現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]本發(fā)明實(shí)施例在下文中參見附圖進(jìn)一步被描述，其中:
[0058]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一方面的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的畜禽糞便處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖2是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的廢水處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖3是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的混合原料的未加入廢水的原料和加入廢水的原料的產(chǎn)氣量對(duì)照示意圖；
[0061]圖4是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的混合單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖5是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的不同固體濃度pH示意圖；
[0063]圖6是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的不同固體濃度日產(chǎn)氣量示意圖；
[0064]圖7是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的不同固體濃度產(chǎn)氣量示意圖；
[0065]圖8是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的容納部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0066]圖9是根據(jù)本發(fā)明的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備的厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0067]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
[0068]處理單元36包括畜禽糞便處理單元6和廢水處理單元7，參見圖1，用于處理畜禽糞便的畜禽糞便處理單元6包括進(jìn)料口 I，用于將畜禽糞便和固體雜質(zhì)分離的分離單元2和出料口 3。所述進(jìn)料口 I位于畜禽糞便處理單元6的頂部，畜禽糞便借助重力作用落入分離單元2中，由于固體雜質(zhì)重于畜禽糞便，有利于分離諸如石塊等的固體雜質(zhì)。可選地，所述分離單元2為滾筒式分離單元。優(yōu)選地，所述分離單元2為格柵式分離篩，更優(yōu)選地，所述格柵式分離篩可通過電機(jī)控制分離速度。電機(jī)驅(qū)動(dòng)分離單元2離心運(yùn)動(dòng)從而分離固體雜質(zhì)。出料口 3位于畜禽糞便處理單元6的中下部，既有利于在壓力作用下分離處理后的畜禽糞便從出料口 3排出，又不會(huì)將固體雜質(zhì)混入到出料口 3。優(yōu)選地，出料口 3設(shè)有用于抽吸分離處理后的畜禽糞便的由控制單元控制的排出泵。
[0069]優(yōu)選地，所述出料口設(shè)有防止固體雜質(zhì)通過的過濾單元4。畜禽糞便處理單元6的底部呈向中心位置傾斜的漏斗形，在所述的中心位置設(shè)有用于排出固體雜質(zhì)的排出口 5，上述構(gòu)造有利于收集分離的固體雜質(zhì)，提高分離效果。
[0070]更優(yōu)選地，在進(jìn)料口 I上設(shè)有液壓泵，控制單元根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送畜禽糞便，用于控制進(jìn)料口的輸送速度。
[0071]更優(yōu)選地，在出料口 2上設(shè)有液壓泵，控制單元根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送畜禽糞便，用于控制出料口的排出速度。
[0072]參見圖2，用于處理廢水的廢水處理單元7包括進(jìn)水口 8，廢水分離單元9以及出水口 10，進(jìn)水口 8位于廢水處理單元7的頂部，廢水分離單元9包括過濾油污的過濾組件11，過濾組件能夠?qū)⑼ㄟ^的廢水中的油污阻隔到一側(cè)，優(yōu)選地，廢水分離單元9包括多層過濾油污的過濾組件11，有利于提高廢水處理效果?？蛇x地，廢水分離單元9能夠分離廢水中的浮油、泡沫等浮游物以及固體雜質(zhì)。出水口 10設(shè)在廢水處理單元7的一側(cè)的中部，有利于處理后的廢水從出水口 10排出。優(yōu)選地，廢水分離單元9包括能夠?qū)⒁好嫔系母∮挝锱懦龅母∮挝锱懦鰡卧?未示出)。
[0073]優(yōu)選地，出水口 10設(shè)有用于抽吸分離處理后的廢水的由控制單元控制的排出泵。
[0074]更優(yōu)選地，出水口 10的一側(cè)設(shè)有過濾組件11用于進(jìn)一步過濾廢水。更優(yōu)選地，在進(jìn)水口 8上設(shè)有液壓泵，控制單元根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送廢水，用于控制進(jìn)水口的輸送速度。
[0075]更優(yōu)選地，在出水口 10上設(shè)有液壓泵，控制單元26根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送處理后的廢水，用于控制出水口的排出速度。
[0076]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的改進(jìn)在于通過處理單元去除了廢水中不利于消化反應(yīng)的浮油、泡沫等浮游物。圖3是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的混合原料和未加入廢水的原料產(chǎn)氣量示意圖，其中，▲表示未加入廢水的原料；■表示加入廢水的原料，縱坐標(biāo)表示累計(jì)產(chǎn)氣量，橫坐標(biāo)表示時(shí)間。從圖3中可以看出，本發(fā)明的畜禽糞便中加入了經(jīng)過處理的擠奶廢水的累積產(chǎn)氣量大于沒有加入擠奶廢水的累計(jì)產(chǎn)氣量，且沒有降低厭氧發(fā)酵反應(yīng)程度。在畜禽糞便中加入了廢水可以促進(jìn)牛糞中有機(jī)物的分解，產(chǎn)生更多的甲烷，顯著提高牛糞發(fā)酵系統(tǒng)的產(chǎn)氣效率，廢水經(jīng)過處理后作為稀釋水添加到牛糞中厭氧消化系統(tǒng)的日產(chǎn)氣量和發(fā)酵液的VFA濃度、pH值得變化幅度變小，表明向牛糞發(fā)酵系統(tǒng)中添加經(jīng)過處理的廢水，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠促進(jìn)牛糞厭氧消化生產(chǎn)沼氣的性能。
[0077]參見圖4，用于將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料的混合單元12包括第一入口 13、第二入口 14、用于將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料的混合部件15和用于排出混合完全的混合原料的排出口 16。其中，第一入口 13位于混合單元12 —偵牝用于將排出畜禽糞便處理單元6的畜禽糞便通過其進(jìn)入混合單元，第一入口 13設(shè)有連接控制單元的液壓泵，用于控制輸入的畜禽糞便的數(shù)量，第二入口 14位于混合單元12另一偵牝用于將排出廢水處理單元7的廢水通過管道輸入進(jìn)入混合單元12，第二入口 14設(shè)有連接控制單元的液壓泵，用于控制輸入的廢水的數(shù)量，混合單元12包括用于將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料的混合部件15，混合部件連接到控制單元，控制單元按預(yù)定比例混合畜禽糞便和廢水。排出口 16將按預(yù)定比例完全混合的混合原料排出。
[0078]優(yōu)選地，混合部件15為攪拌器，更優(yōu)選地，混合單元12包括至少一個(gè)混合部件15。
[0079]優(yōu)選地，所述混合原料的固體濃度的范圍為6 — 11%。特別地是，所述混合原料的固體濃度的范圍為10%。
[0080]在現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有對(duì)由畜禽糞便和廢水混合的混合原料的固體濃度和產(chǎn)氣量進(jìn)行相關(guān)研宄，本發(fā)明對(duì)混合原料的固體濃度范圍進(jìn)行了研宄。本發(fā)明選取了混合原料的固體濃度在4 %、6 %、8 %和10 %的情況下的不同固體濃度對(duì)厭氧發(fā)酵體系pH的影響，如圖5所示，縱坐標(biāo)表示ph值，橫坐標(biāo)表示時(shí)間。厭氧發(fā)酵液的pH受到微生物和化學(xué)過程共同作用的影響。它是氣/液相間C02平衡、液相內(nèi)的酸堿平衡以及固/液相間的溶解平衡相互作用的結(jié)果。厭氧發(fā)酵細(xì)菌生長(zhǎng)適宜的pH條件為發(fā)酵液呈中性或者微堿性環(huán)境，產(chǎn)甲烷菌則對(duì)pH很敏感，本申請(qǐng)通過研宄測(cè)得最合適的PH范圍是6.8 — 7.4。在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸過程中，有機(jī)酸濃度的增加會(huì)使消化液的PH下降，而有機(jī)物分解產(chǎn)物氨的增加，又會(huì)導(dǎo)致pH升高。適宜的pH能夠?yàn)檎麄€(gè)厭氧反應(yīng)器的高效運(yùn)行能夠創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境條件。
[0081]四種不同固體濃度的pH都是先降低，再逐漸升高，這同厭氧發(fā)酵過程水解一產(chǎn)酸一產(chǎn)甲烷過程是一致。同時(shí)變化范圍在6.4 — 7.4之間，說明反應(yīng)環(huán)境適宜，沒有造成酸壞現(xiàn)象。這也證明了畜禽糞便和廢水在適當(dāng)?shù)幕旌媳壤臈l件下不僅不會(huì)如現(xiàn)有技術(shù)中降低產(chǎn)氣量，反而是添加廢水可以為畜禽糞便厭氧發(fā)酵提供合適的環(huán)境，提高產(chǎn)氣量。
[0082]參見圖6，縱坐標(biāo)表不日產(chǎn)氣量，橫坐標(biāo)表不時(shí)間，從圖6可以看出，隨著發(fā)酵物料固體濃度的上升，日產(chǎn)量也逐漸上升。固體濃度為10%的產(chǎn)氣量比其他組的都要高，由于固體濃度為10%的濃度高有機(jī)質(zhì)的含量比其他三組都要高。在反應(yīng)的前10天，固體濃度為10%處理的產(chǎn)氣量高于另外三種處理。通過圖6可以看出，固體濃度為10%處理的產(chǎn)氣量也明顯高于另外三組處理，這對(duì)提升反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)周期是有利的；圖6展示了不同固體濃度累計(jì)產(chǎn)氣量，從圖可以看出四個(gè)不同固體濃度的增長(zhǎng)趨勢(shì)基本一樣，累計(jì)產(chǎn)量都是隨著時(shí)間的增加逐漸增大，然后趨于平穩(wěn)。
[0083]參見圖7，縱坐標(biāo)表示累計(jì)產(chǎn)氣量，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，可以得出固體濃度為10%的產(chǎn)氣量最高，在反應(yīng)前10天的累積產(chǎn)氣量也是最高，固體濃度為10%的混合原料能夠提升反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)周期且產(chǎn)氣量最高。
[0084]本發(fā)明對(duì)固體濃度為12%和15%的混合原料進(jìn)行了研宄，固體濃度為12%的產(chǎn)氣量高于固體濃度為10%，但其前10天累積產(chǎn)氣量不如固體濃度為10%的高，不利于提高反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)周期；固體濃度為15%的產(chǎn)氣量低于固體濃度為12%，且其前10天累積產(chǎn)氣量不如固體濃度為12%的高。這說明并不是固體濃度越大，產(chǎn)氣量就越大。本發(fā)明通過試驗(yàn)研宄得出固體濃度在10%的情況下，反應(yīng)速度快、反應(yīng)周期短、產(chǎn)氣效率高。
[0085]在優(yōu)選實(shí)施例中，控制單元按預(yù)定比例混合畜禽糞便和廢水得到固體濃度在10%的混合原料。
[0086]參見圖8，厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17包括殼體18，進(jìn)料部分20、攪拌部分22、出料部分21、氣體排出部分23、容納部分24、檢測(cè)單元25和控制單元26，其中，
[0087]所述進(jìn)料部分20包括混合原料進(jìn)料口 20b和微生物復(fù)合菌劑投放口 20a。所述進(jìn)料部分20包括連接到控制單元26的泵和閘，所述控制單元26控制泵和閘未示出的開啟和關(guān)閉。
[0088]優(yōu)選地，所述控制單元26控制泵周期輸送混合原料進(jìn)入混合原料進(jìn)料口 20b和周期輸送微生物復(fù)合菌劑進(jìn)入微生物復(fù)合菌劑投放口 20a。
[0089]優(yōu)選地，微生物復(fù)合菌劑來源于已經(jīng)運(yùn)行穩(wěn)定的沼氣罐排出的沼液。
[0090]優(yōu)選地，所述控制單元26控制泵將混合原料采用序批式的間斷進(jìn)入混合原料進(jìn)料口 20b，使得厭氧發(fā)酵反應(yīng)器是連續(xù)運(yùn)行的。更優(yōu)選地，當(dāng)控制單元26控制泵將混合原料采用序批式的間斷進(jìn)入混合原料進(jìn)料口 20b時(shí)，在每次進(jìn)料前，控制單元26先將厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17中的料渣通過出料部分21排出一定量后再泵入一定量的混合原料進(jìn)入混合原料進(jìn)料口 20b。
[0091]設(shè)在殼體18上的攪拌部分22包括至少一個(gè)攪拌器22a，所述攪拌器22a由連接到控制單元26的攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述攪拌部分20設(shè)在殼體18上的頂部部分。
[0092]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述攪拌部分20設(shè)在殼體18的底部部分且采用潛水式循環(huán)泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0093]所述攪拌器22a包括攪拌軸22b和攪拌葉片22c，攪拌電機(jī)傳動(dòng)攪拌軸22b，攪拌葉片22c在在攪拌軸22b的圓周上均勻分布地固定設(shè)置，其中相鄰的攪拌葉片22c的攪拌面積至少一部分重疊，使得厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17內(nèi)所有地方能夠充分?jǐn)嚢瑁隹刂茊卧?6控制至少一個(gè)攪拌器交替運(yùn)行?？蛇x地，所述控制單元26控制多個(gè)攪拌器22a同時(shí)以不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述攪拌器22a為2 — 4個(gè)且交叉攪拌。
[0094]優(yōu)選地，相鄰的攪拌葉片22c攪拌面積重疊一半且以相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0095]優(yōu)選地，攪拌葉片22c具有不同的直徑。更優(yōu)選地，攪拌葉片22c可在攪拌軸22b上以不同角度傾斜設(shè)置。
[0096]出料部分21設(shè)在所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17的殼體18的底部，用于排出混合原料反應(yīng)完成后形成的料渣。所述出料部分21連接有抽渣泵可定期排出料渣。可選地，所述抽渣泵是由控制單元26控制的液壓泵。
[0097]氣體排出部分23包括出氣口，壓力傳感器和氣體流量計(jì)。設(shè)在出氣口用于監(jiān)測(cè)所述厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17內(nèi)部壓力的所述壓力傳感器連接到控制單元，優(yōu)選地，厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17包括設(shè)在殼體上的防爆閥27，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到超過壓力閾值的壓力值時(shí)，防爆閥27可以開啟。設(shè)在出氣口的所述氣體流量計(jì)用于計(jì)算出氣量。
[0098]參見圖9，和所述微生物復(fù)合菌劑投放口 20a連通的所述容納部分24包括圓柱形內(nèi)壁(28)、環(huán)繞圓柱形內(nèi)壁(28)的外壁(29)和連接所述圓柱形內(nèi)壁和外壁底部的底板(30)，其中，所述內(nèi)壁(28)上設(shè)有多個(gè)第一孔(31)，所述外壁(29)上設(shè)有多個(gè)第二孔
(32)，所述底板30上設(shè)有第三孔35，所述內(nèi)壁(28)和外壁(29)之間的環(huán)形空間(33)填充褶皺軟性生物填料(34)使得所述環(huán)形空間形成生物膜，延長(zhǎng)了生物菌滯留的時(shí)間，增加反應(yīng)器內(nèi)微生物密度，提高厭氧發(fā)酵速度，增加沼氣產(chǎn)氣率。優(yōu)選地，所述褶皺軟性生物填料
(34)優(yōu)選為仿照牛瘤胃生物學(xué)特性的褶皺軟性生物填料。
[0099]優(yōu)選地，所述容納部分24包括3層圓柱形壁，形成至少兩個(gè)環(huán)形空間。優(yōu)選地，所述容納部分24由聚丙烯或聚乙烯材質(zhì)構(gòu)成。更優(yōu)選地，所述內(nèi)壁28和外壁(29)截面為梯形。
[0100]優(yōu)選地，所述第一孔(31)和第二孔(32)交替排列，有利于延長(zhǎng)生物菌滯留的時(shí)間。
[0101]連接到控制單元26的檢測(cè)單元25包括溫度傳感器，pH測(cè)定儀。所述溫度傳感器檢測(cè)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17的溫度且發(fā)送溫度信號(hào)到控制單元26，所述pH測(cè)定儀檢測(cè)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17的酸堿度且發(fā)送酸堿度信號(hào)到控制單元26。所述控制單元26控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C。所述控制單元26控制厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17的酸堿度在6.8-7.4之間。
[0102]優(yōu)選地，檢測(cè)單元25連接壓力傳感器和氣體流量計(jì)。
[0103]可選地，控制單元26通過控制混合原料進(jìn)料口 20b的進(jìn)料量來調(diào)整厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17的酸堿度在6.8-7.4之間。更優(yōu)選地，控制單元26通過控制微生物復(fù)合菌劑投放口20a的投放量來調(diào)整厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17的酸堿度在6.8-7.4之間。
[0104]所述殼體18的外壁部分設(shè)有控溫裝置19?？蛇x地，殼體18的下部三分之一處設(shè)有控溫裝置19。所述控溫裝置19為中空密封的環(huán)形加熱器。所述環(huán)形加熱器上設(shè)有熱媒進(jìn)口和熱媒出口。
[0105]優(yōu)選地，所述環(huán)形加熱器內(nèi)的熱媒為熱水?？蛇x地，控溫裝置采用溫度可控的恒溫水浴槽。所述控制單元26通過所述溫度傳感器控制控溫裝置19，可選地，控制單元26控制所述控溫裝置19的電磁閥的開啟和閉合，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，控制單元26啟動(dòng)控溫裝置19加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，控制單元啟動(dòng)電磁閥，導(dǎo)入冷卻水使溫度降低至設(shè)定溫度，如此循環(huán)保持恒定的厭氧罐發(fā)酵溫度。
[0106]殼體18外覆蓋一定厚度的保溫層，優(yōu)選地，所述保溫層由高分子聚合物構(gòu)成，更優(yōu)選地，所述保溫層為聚氨酯是保溫層。
[0107]優(yōu)選地，所述控溫裝置19的外壁采用裝填有保溫隔熱材料的夾層結(jié)構(gòu)，在該夾層中設(shè)置有熱水管。
[0108]所述控制單元26連接畜禽糞便處理單元6、廢水處理單元9和混合單元12的液壓泵、進(jìn)料部分20的泵和閘、出料部分21的抽渣泵、攪拌電機(jī)和檢測(cè)單元25。其中，所述控制單元26根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送畜禽糞和廢水，按預(yù)定比例混合畜禽糞便和廢水形成混合原料，通過控制進(jìn)料部分20的泵控制所述進(jìn)料部分的混合原料進(jìn)料口的進(jìn)料時(shí)機(jī)和進(jìn)料量，并且控制單元26控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，控制單元26發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器攪動(dòng)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17內(nèi)的混合原料進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和排出料渣。
[0109]控制單元26包括處理器、存儲(chǔ)器和通信接口。通常的控制器可被連接到工作站或其他外部裝置例如，控制面板和/或數(shù)據(jù)庫(kù)?？刂破骺梢詮妮斎朐O(shè)備和/或傳感電路接收數(shù)據(jù)。傳感電路接收來自用于測(cè)量進(jìn)料量、固體濃度值、溫度、Ph值等傳感信號(hào)。附加的，不同的或更少的部件可以被包括。
[0110]處理器可以分析傳感數(shù)據(jù)以確定如何處理好厭氧發(fā)酵反應(yīng)時(shí)機(jī)和反應(yīng)條件。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理器可編譯、組織或分析在存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)格式的傳感數(shù)據(jù)。處理器以執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析?；跀?shù)據(jù)分析，處理器可確定厭氧發(fā)酵反應(yīng)的效能。處理器可以生成包括性能的信息和使用通信接口發(fā)送信息到工作站或用戶的移動(dòng)裝置。
[0111]處理器可以包括通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路ASIC，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA、模擬電路、數(shù)字電路、及其組合、或其他已知或以后開發(fā)的處理器。處理器可以是例如與網(wǎng)絡(luò)、分布式處理或云計(jì)算相關(guān)的單個(gè)裝置或裝置組合。
[0112]存儲(chǔ)器可以是易失性存儲(chǔ)器或非易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可以包括一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、快閃存儲(chǔ)器、電子可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM或其它類型的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器302可以是從網(wǎng)絡(luò)裝置除去，例如安全數(shù)碼SD存儲(chǔ)卡。
[0113]輸入裝置可以被用來輸入閾值和如上所述的參數(shù)。輸入裝置可以是一個(gè)或多個(gè)按鈕、鍵區(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸板、語音識(shí)別電路或用于輸入數(shù)據(jù)到控制單元26的其他裝置或部件。輸入裝置和顯示器可被組合為觸摸屏幕。輸入裝置可以是連接到諸如智能電話、計(jì)算機(jī)或用于發(fā)送用戶設(shè)置到控制單元的筆記本的移動(dòng)裝置的接口。
[0114]除了入口端口和出口端口，通信接口可以包括任何可操作的連接口?？刹僮鞯倪B接口可以是其中的信號(hào)、物理通信和/或邏輯通信可以被發(fā)送和/或接收的一個(gè)連接口?？刹僮鞯倪B接口可以包括物理接口、電氣接口和/或數(shù)據(jù)接口。通信接口可以被連接到網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)可以包括有線網(wǎng)絡(luò)例如，以太網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、或其組合。無線網(wǎng)絡(luò)可以是蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)、802.11,802.16,802.20或WiMax網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步地，網(wǎng)絡(luò)可以是諸如互聯(lián)網(wǎng)的公共網(wǎng)絡(luò)、如內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的專用網(wǎng)絡(luò)、或其組合且可以使用現(xiàn)有的或以后開發(fā)的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包括但不限于基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的TCP/IP。
[0115]當(dāng)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如，存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)庫(kù)被示出為單個(gè)介質(zhì)，術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”包括諸如集中式或分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的單個(gè)介質(zhì)或多個(gè)介質(zhì)和/或存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)指令集的相關(guān)聯(lián)的緩存和服務(wù)器。術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”也應(yīng)包括能夠存儲(chǔ)、編碼或攜帶一組通過處理器用于執(zhí)行指令或引起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行本文所公開的任何一個(gè)或更多的方法或操作的指令的任何介質(zhì)。
[0116]在一個(gè)非限制性的示例性具體實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括例如容納一個(gè)或多個(gè)非易失性只讀存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)卡或其它組件的固態(tài)存儲(chǔ)器。進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或其他易失性可重寫存儲(chǔ)器。在替代實(shí)施例中，如專用集成電路、可編程邏輯陣列和其他硬件裝置的專用硬件工具可被構(gòu)造為實(shí)施本文所描述的一種或多種方法?？砂ǘ鄠€(gè)實(shí)施例的裝置和系統(tǒng)的應(yīng)用可以廣泛地包括多個(gè)電子和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本文所述的實(shí)施例可使用帶有相關(guān)的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的兩個(gè)或多個(gè)特定互連的硬件模塊或裝置實(shí)施功能，相關(guān)的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)能夠在模塊之間并通過模塊進(jìn)行通信，或作為專用集成電路的一部分。
[0117]適合于計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行的處理器包括例如通用和專用微處理器，和任何種類的數(shù)字計(jì)算機(jī)的任何一個(gè)或多個(gè)處理器。通常地，處理器可以接收來自只讀存儲(chǔ)器或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或兩者的指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的基本元件是用于執(zhí)行指令的處理器和一個(gè)或多個(gè)用于存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置。通常地，計(jì)算機(jī)還可以包括或者可操作地聯(lián)接以接收數(shù)據(jù)或傳送數(shù)據(jù)，或兩者的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)如磁盤、磁光盤或光盤的大容量存儲(chǔ)裝置。適于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括所有形式的非易失性存儲(chǔ)器、媒介和存儲(chǔ)器裝置，其包括例如EPROM、EEPROM和閃存裝置的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置；例如內(nèi)部硬盤或可移動(dòng)盤的磁盤；磁光盤；以及⑶ROM和DVD-ROM盤。處理器和存儲(chǔ)器可以被增補(bǔ)，或在專用邏輯電路中并入。
[0118]根據(jù)本發(fā)明的第二方面的優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟:
[0119]提供上述的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備；
[0120]通過處理單元36處理畜禽糞便和廢水；
[0121]通過混合單元24混合處理過的畜禽糞便和廢水得到混合原料，其中，混合原料的固體濃度為6 — 11% ；；
[0122]混合原料進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器17內(nèi)進(jìn)行消化反應(yīng)，其中，控制單元26控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，控制單元26發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器攪動(dòng)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17內(nèi)的混合原料進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和料渣。
[0123]根據(jù)本發(fā)明的第二方面的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟:
[0124]提供上述的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備；
[0125]通過處理單元36處理畜禽糞便和廢水；
[0126]通過混合單元24混合處理過的畜禽糞便和廢水得到混合原料，其中，混合原料的固體濃度為6 — 11% ；
[0127]在每次進(jìn)料前，控制單元26先將厭氧發(fā)酵反應(yīng)器17中的料渣通過出料部分21排出一定量后再泵入一定量的混合原料進(jìn)入混合原料進(jìn)料口 20b。
[0128]優(yōu)選地，混合原料的固體濃度為10%。
[0129]結(jié)合本發(fā)明的特定方面、實(shí)施例或示例描述的技術(shù)特征、整體、特性、化合物、化學(xué)成分或組應(yīng)被理解為適用于本文所描述的任何其他方面、實(shí)施例或示例，除非與之不相容。在本申請(qǐng)包括任何所附權(quán)利要求，摘要和附圖公開的所有特征，和/或任何方法或處理公開的所有步驟可以任意組合結(jié)合，除了其中至少一些這樣的特征和/或步驟是互斥的。本發(fā)明不限于任何前述實(shí)施例的詳述。本發(fā)明擴(kuò)展到本申請(qǐng)包括任何所附權(quán)利要求，摘要和附圖公開的技術(shù)特征的任何新穎的一個(gè)或任何新穎的組合，或任何方法或處理公開的步驟的任何新穎的一個(gè)或任何新穎的組合。
[0130]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備，其包括: 用于處理畜禽糞便的畜禽糞便處理單元(6)底部呈向中心位置傾斜的漏斗形，包含在廢水處理單元(7)內(nèi)的廢水分離單元(9)包括能夠分離廢水中的浮油、泡沫等浮游物以及固體雜質(zhì)的過濾組件(11); 混合單元(12)，其包括用于將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料的混合部件(15)，其中所述混合原料的固體濃度的范圍為6 — 11% ； 厭氧發(fā)酵反應(yīng)器(17)，其至少包括殼體(18)、攪拌部分(22)、容納部分(24)、檢測(cè)單元(25)和控制單元(26)，其中 設(shè)在殼體(18)上的攪拌部分(22)包括至少一個(gè)含有攪拌軸(22b)和攪拌葉片(22c)的攪拌器(22a)，攪拌葉片(22c)在攪拌軸(22b)的圓周上均勻分布地固定設(shè)置，其中相鄰的攪拌葉片(22c)的攪拌面積至少一部分重疊，所述控制單元(26)控制至少一個(gè)攪拌器交替運(yùn)行； 和微生物復(fù)合菌劑投放口(20a)連通的所述容納部分(24)包括圓柱形內(nèi)壁(28)、環(huán)繞圓柱形內(nèi)壁(28)的外壁(29)和連接所述圓柱形內(nèi)壁和外壁底部的底板(30)，所述內(nèi)壁(28)和外壁(29)之間的環(huán)形空間(33)填充褶皺軟性生物填料(34)使得所述環(huán)形空間形成生物膜，其中內(nèi)壁和外壁上有通孔； 包括處理器、存儲(chǔ)器和通信接口的控制單元(26)連接畜禽糞便處理單元￠)、廢水處理單元(9)和混合單元(12)、進(jìn)料部分(20)和出料部分(21)的液壓泵和閘以及連接攪拌電機(jī)、殼體(18)上的控溫裝置(19)和檢測(cè)單元(25)，其中 所述控制單元(26)根據(jù)生產(chǎn)周期按期望值控制液壓泵泵送畜禽糞和廢水，按預(yù)定比例混合畜禽糞便和廢水形成混合原料，通過控制進(jìn)料部分(20)的泵采用序批式的間斷進(jìn)入混合原料進(jìn)料口(20b)和進(jìn)料量，并且控制單元(26)控制發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，控制單元(26)發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器攪動(dòng)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器(17)內(nèi)的混合原料進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和排出料渣。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述混合單元(12)包括第一入口(13)、第二入口(14)、用于將畜禽糞便和廢水按預(yù)定比例混合成混合原料的混合部件(15)和用于排出混合完全的混合原料的排出口(16)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)壁(28)上設(shè)有多個(gè)第一孔(31)，所述外壁(29)上設(shè)有多個(gè)第二孔(32)，所述底板(30)上設(shè)有第三孔(35)，所述第一孔(31)和第二孔(32)交替排列。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，控制單元(26)控制所述控溫裝置(19)的電磁閥的開啟和閉合，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，控制單元啟動(dòng)控溫裝置(19)加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，控制單元啟動(dòng)電磁閥，導(dǎo)入冷卻水使溫度降低至設(shè)定溫度，如此循環(huán)保持恒定的厭氧罐發(fā)酵溫度。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述褶皺軟性生物填料(34)為仿照牛瘤胃生物學(xué)特性的褶皺軟性生物填料，所述容納部分(24)由聚丙烯或聚乙烯材質(zhì)構(gòu)成，所述內(nèi)壁(28)和外壁(29)截面為梯形。
6.如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其中攪拌葉片(22c)的攪拌面積重疊一半且所述控制單元(26)控制相鄰攪拌葉片以相反轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，殼體(18)外覆蓋一定厚度的保溫層，所述保溫層由高分子聚合物構(gòu)成。
8.—種處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的方法，其包括以下步驟: 提供權(quán)利要求1所述的處理養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物的設(shè)備； 通過處理單元(36)處理畜禽糞便和廢水； 通過混合單元(24)混合處理過的畜禽糞便和廢水得到混合原料； 發(fā)酵溫度控制在恒溫35°C和酸堿度在6.8-7.4之間時(shí)，混合原料循環(huán)進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行消化反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣和料渣，其中控制單元可根據(jù)控制反應(yīng)條件和時(shí)機(jī)來調(diào)整產(chǎn)氣速度和產(chǎn)氣量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中通過控制進(jìn)料部分的泵控制所述進(jìn)料部分的混合原料進(jìn)料口的進(jìn)料時(shí)機(jī)和進(jìn)料量。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，在每次進(jìn)料前，控制單元先將厭氧發(fā)酵反應(yīng)器中的料渣通過出料部分排出一定量后再泵入一定量的混合原料進(jìn)入混合原料進(jìn)料口。
【文檔編號(hào)】C12M1/34GK104498355SQ201410728443
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】馬文林, 張君枝, 肖冰, 王齊 申請(qǐng)人:北京建筑大學(xué)