[发明专利]利用发酵热耦合间歇式负压对禽畜粪便干化杀菌的方法及装置

说明书

本发明提出了利用发酵热耦合间歇式负压对禽畜粪便干化杀菌的方法及装置，属于禽畜粪污资源化利用技术领域。解决了在北方寒区，外界温度极低，由热传导造成的热量损失更多，对于发酵设备的保温要求极为苛刻，一般禽畜污粪干化杀菌的工艺和设备不足以抵抗外界低温的问题。本发明可以在确保添加物料和设备检修操作方便前提下，对物料好氧发酵过程中产生的热能进行高效利用。一方面利用禽畜污粪好氧发酵热能原位形成系统高温和蒸汽完成自身干化杀菌；另一方面通过外置的换热器使系统排出的热蒸汽对新通入系统的冷空气进行初步加温，避免了冷空气进入发酵罐内形成大量冷凝水，并避免了出现发酵物料局部低温现象，促进发酵产热。

技术领域

本发明属于禽畜粪污资源化利用技术领域，特别是涉及一种利用生物质好氧发酵热对禽畜粪便干化杀菌的方法及装置。

背景技术

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对肉蛋奶等产品的需求不断增大，使得我国规模化、集约化养牛场不断兴起，与此同时产生了大量的粪污。但是很多禽畜粪便未经处理便直接排放，不仅加剧了水体、土壤以及空气的污染，还直接传播疾病，导致生态系统遭到严重破坏，故禽畜粪便处理成为限制养殖业发展的一大因素，因此禽畜污粪的“减量化”是必要的。

我国禽畜粪便资源丰富(年产量高达30.5亿吨)，将其通过好氧发酵热回收技术进行干化不仅可以实现养殖业废弃物的高效清洁处理、粪污零排放，而且禽畜粪便干化杀菌后产物制成的再生垫料代替沙子、橡胶、稻壳等传统垫料大大降低了养殖场场的养殖成本，促进了禽畜污粪的“资源化”利用。由于我国北方地区温度低，禽畜粪便发酵存在启动困难、发酵温度低、高温持续时间短等问题，导致牛粪等原料好氧发酵得到的垫料具有含水率过高、有害微生物超标等问题，因此禽畜污粪的“无害化”处理是必要的。

生物质好氧发酵技术，是一种通过微生物在有氧条件下催化降解有机质产生水、CO₂和固体发酵产物(有机肥、牛床垫料和饲料等)，并将化学能以热能形式释放的技术。在好氧发酵过程中，生物质中大约有60％～70％的化学能转化成热能，而只有30％～40％的能量保留到固体产物中，其物料中心温度最高可达70℃以上，可以有效杀死物料中的有害细菌、病原菌及虫卵等。由此通过生物质好氧发酵技术可以有效促进实现禽畜污粪的“减量化”、“资源化”和“无害化”。

在我国北方寒区，利用反应器设备对禽畜粪便进行干化，需要对物料进行及时的通风、搅拌和去除水分，但是一般通风条件会大幅影响内部发酵适宜的热环境，影响干化速率，同时冷空气会导致在发酵设备内冷凝水残留，不能及时排出，因此开发具有加温冷空气和调控通气流速的干化设备，对实现禽畜污粪的干化处理具有重大意义。

同时，一般干化设备对发酵热的利用较为忽视，禽畜粪便发酵产生的热量大部分被浪费掉，发酵热利用率不高，而发酵热作为物料自身产生的能源，若能将热能定向用于干化杀菌过程，可以大大减少干化过程中的能耗，实现禽畜污粪的低碳清洁处理。由此，在利用反应器进行禽畜粪便干化的过程中，若能一方面通过其自身发酵产生的热量进行加温干燥，另一方面利用发酵产生的湿热蒸汽对通气过程进行加温，防止冷空气进入反应器造成水蒸气的冷凝和物料发酵温度的降低，那将是“北方寒区禽畜粪便干化处理”的高效解决方案。

此外，一般禽畜粪便干化工艺是在常压下进行，在强制通风或自然通风条件下，对发酵产生的废气进行处理后自然排放。经试验表明，常压干化工艺的干燥速率远远不如负压干化。在反应器内部发酵过程中，若在抽气进行余热回收利用的同时，调控反应器内部的抽气量和通气量，使得反应器内部形成负压，即可以一定程度上提高物料的干化速率。但不间断、高流量的换气过程会严重影响物料的好氧发酵效果，导致物料干化过程受阻。因此，需要开发一种发酵热耦合间歇式负压干化的工艺，从而有效匹配系统发酵产能过程，保证干化杀菌装置稳定运行。

在北方寒区，外界温度极低，由热传导造成的热量损失更多。由此，对于发酵设备的保温要求极为苛刻，一般禽畜污粪干化杀菌的工艺和设备不足以抵抗外界低温，因此需要开发设计全方面高效严格保温的禽畜粪便干化杀菌系统。

发明内容