一种农业废弃物循环利用系统 |
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| 申请号 | CN201710705604.X | 申请日 | 2017-08-17 | 公开(公告)号 | CN107473549A | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 浙江一海新能源科技有限公司; | 发明人 | 夏洲; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种农业废弃物循环利用系统，包括厌 氧 子系统、沼气处理子系统、固液分离子系统、沼液浓缩子系统和好氧堆肥子系统，其中，厌氧子系统包括 厌氧反应器 ，厌氧反应器具有沼气出口和固液出口；沼气处理子系统包括气体分离纯化单元，气体分离纯化单元与厌氧反应器的沼气出口连接，实现沼气的纯化和甲烷与二氧化 碳 的分离，分离出的甲烷和二氧化碳分别进入甲烷存储装置和二氧化碳存储装置；固液分离子系统与厌氧反应器的固液出口连接，实现沼液和 沼渣 的分离，分离出的沼液和沼渣分别进入沼液浓缩子系统和好氧堆肥子系统。该循环利用系统能够对农业废弃物进行循环利用，资源利用率高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种农业废弃物循环利用系统，其特征在于，包括厌氧子系统、沼气处理子系统、固液分离子系统、沼液浓缩子系统和好氧堆肥子系统，其中， |
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| 说明书全文 | 一种农业废弃物循环利用系统技术领域[0001] 本发明涉及农业废物循环技术领域，尤其是指一种农业废弃物循环利用系统。 背景技术[0002] 在农业领域，尤其是在畜牧领域，会产生大量的废弃物。在畜牧养殖领域，其中一种重要的废气物为动物粪便。动物粪便的主要处理方式为堆粪发酵，作为有机肥使用，然而堆粪过程不仅耗时长，占地多，而且容易产生难闻气味，其资源利用率也不高。已经开始有使用动物粪便作为沼气原料进行发酵的应用，然而，其采用常规的沼气发酵手段且主要目的在于获取沼气，对于含有大量资源的沼液和沼泥没有有效利用，其资源利用程度依旧有待提高。 发明内容[0003] 本发明的目的是针对上述问题，提供了一种农业废弃物循环利用系统，其能够对农业废弃物进行循环利用，资源利用率高。 [0004] 为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案： [0006] 厌氧子系统利用畜禽粪便厌氧发酵产生沼气，其包括厌氧反应器，厌氧反应器具有沼气出口和固液出口； [0007] 沼气处理子系统包括气体分离纯化单元，气体分离纯化单元与厌氧反应器的沼气出口连接，实现沼气的纯化和甲烷与二氧化碳的分离，分离出的甲烷和二氧化碳分别进入甲烷存储装置和二氧化碳存储装置；二氧化碳存储装置中的二氧化碳用作大棚的气肥； [0009] 沼液在沼液浓缩子系统中浓缩后用作液态肥； [0010] 沼渣经过好氧堆肥子系统的好氧发酵后用作固态的有机肥。 [0011] 优选地，所述厌氧子系统还包括水解池和初级厌氧反应器，水解池通过蠕动泵连接初级厌氧反应器，初级厌氧反应器通过蠕动泵连接厌氧反应器；初级厌氧反应器具有沼气出口，初级厌氧反应器的沼气出口与气体分离纯化单元连接。 [0012] 优选地，厌氧反应器中的物料总体积为初级厌氧反应器中物料总体积的40～50％，物料在厌氧反应器中发酵7～10天后，将物料通过固液出口输送到固液分离子系统； 然后将初级厌氧反应器中的40～50％的物料通过蠕动泵泵入到厌氧反应器中；再然后将水解池中的物料泵入到初级厌氧反应器中；沼气发酵原料的总体积为初级厌氧反应器中物料总体积的40～50％，在水解池中水解7～10天，水解时的pH为5.5～6.3，在泵入初级厌氧反应器之前，调节pH至7.6～8.5。 [0013] 优选地，按照重量计，沼气发酵原料中包括3～10％的粪便，5～15％的作物秸秆，0.5～1％的碳渣，余量为水。 [0015] 优选地，厌氧反应器内设置搅拌器，所述搅拌器的搅拌桨设置在厌氧反应器的底端。 [0016] 优选地，固液分离子系统包括沉降池和脱水机，沉降池的入料口通过蠕动泵与厌氧反应器的固液出口连接，沉降池的上端设置沼液出口，沉降池的下端设置中沼泥出口；脱水机的入料口连接沉降池的沼泥出口，其设置沼液出口和沼渣出口；沉降池的沼液出口和脱水机的沼液出口与沼液浓缩子系统连接；脱水机的沼渣出口与好氧堆肥子系统连接。 [0017] 优选地，所述气体分离纯化单元包括脱硫塔、干燥塔和变压吸附分离装置，其中，脱硫塔的进气口与厌氧反应器的沼气出口连接，脱硫塔的出气口连接干燥塔的进气口，干燥塔的出气口连接冷分离装置的进气口，冷分离装置具有二氧化碳出口和甲烷出口，二氧化碳出口连接二氧化碳存储装置，甲烷出口连接甲烷存储装置。 [0018] 优选地，沼液浓缩子系统包括膜分离设备，膜分离设备的进料口连接固液分离子系统。 [0019] 与现有技术相比较，本发明的优点在于： [0020] 本发明提供的农业废弃物循环利用系统，包括厌氧子系统、沼气处理子系统、固液分离子系统、沼液浓缩子系统和好氧堆肥子系统。农业废气物，尤其是畜禽粪便，作为原料，在厌氧子系统中发酵，产生沼气，并对于难以利用的纤维素、木质素等有机物进行分解，产生利于利用的沼渣和沼液。沼气采用常规的纯化分离手段，分离出二氧化碳和甲烷，其中二氧化碳可以用作气肥用于农业生产，作为新能源产出可以用于民用或工业用途。沼渣和沼液组成的混合物经过固液分离子系统的分离，使得沼液进入沼液浓缩子系统，沼渣进入好氧堆肥子系统。进入沼液浓缩子系统的沼液浓缩为适宜的液态肥，用于农业生产，作为浓缩的液态肥料，其便于运输。进入好氧堆肥子系统的沼渣进行好氧堆肥发酵，发酵后的沼渣作为有机肥用于农业生产。在本农业废弃物循环利用系统中，农业废弃物进行沼气发酵的各个部分均得以有效利用，而且，对农业废弃物的利用不是以获得燃气为最终目标的，而是使得农业废弃物以一种有助于农作物的形式应用到农业生产中，取之于农，用之于农。如此，经过本农业废弃物循环利用系统的处理，农业废弃物可以得以高效的循环利用，其资源利用率高。 [0021] 进一步地，厌氧子系统包括水解池、初级厌氧反应器和厌氧反应器，农业废弃物在水解池中充分水解后进入初级厌氧反应器进行发酵；当向初级厌氧反应器中加入新的物料时，将破坏初级厌氧反应器中的微环境，使得沼气发酵的进程被暂时扰乱，且使得初级厌氧反应器中的资源浓度和状态被平均化，不利于发酵程度的最大化。因此，在本发明提供的农业废弃物循环利用系统中，将处于最佳发酵状态的初级厌氧反应器中的物料，将其中的40～50％加入到清空的厌氧反应器中，使得这部分物料以最佳的状态在厌氧反应器中发酵，并使得其中可发酵资源得到最大程度利用，使得发酵对沼渣和沼液的改善程度最大化，避免新的物料的稀释。厌氧反应器中的物料发酵后排入到固液分离子系统中。而当初级厌氧反应器中的物料部分加入到厌氧反应器中后，可以向其中补充来自水解池中的待发酵物料，新旧物料混合，资源实现平均化且发酵进程进行调整，并迅速进入快速发酵阶段。通过在厌氧反应器之前设置初级厌氧反应器，可以使得排出厌氧反应器的物料得以最大程度的利用，发酵对物料的改善也处于最大化，同时使得整个厌氧子系统始终处于较佳的发酵状态。 [0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对将实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0024] 图1是本发明提供的一种农业废弃物循环利用系统的组成示意图。 具体实施方式[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0026] 实施例1 [0027] 一种农业废弃物循环利用系统，包括厌氧子系统、沼气处理子系统、固液分离子系统、沼液浓缩子系统和好氧堆肥子系统，其中， [0028] 厌氧子系统利用畜禽粪便厌氧发酵产生沼气，其包括厌氧反应器，厌氧反应器具有沼气出口和固液出口；当然，作为沼气发酵的原料，除了农业中畜禽粪便等之外，还可以包括作物秸秆、树木落叶等等有机农业废弃物。这些农业废弃物经过收集后，通过厌氧子系统的无氧发酵产生沼气，并产生沼渣和沼液。 [0029] 沼气处理子系统包括气体分离纯化单元，气体分离纯化单元与厌氧反应器的沼气出口连接，实现沼气的纯化和甲烷与二氧化碳的分离，分离出的甲烷和二氧化碳分别进入甲烷存储装置和二氧化碳存储装置；二氧化碳存储装置中的二氧化碳用作大棚的气肥；气体分离纯化单元采用现有的分离纯化系统，一般包括脱硫单元、干燥单元和分离单元等。 [0030] 固液分离子系统与厌氧反应器的固液出口连接，实现沼液和沼渣的分离，分离出的沼液和沼渣分别进入沼液浓缩子系统和好氧堆肥子系统； [0031] 沼液在沼液浓缩子系统中浓缩后用作液态肥；液态肥作为便于运输的优质肥料，可以用于农业生产中，实现取之于农，用之于农。 [0032] 沼渣经过好氧堆肥子系统的好氧发酵后用作固态的有机肥。有机肥能作为优质的肥料，可以用于农业生产中，实现取之于农，用之于农。 [0033] 本发明提供的农业废弃物循环利用系统，包括厌氧子系统、沼气处理子系统、固液分离子系统、沼液浓缩子系统和好氧堆肥子系统。农业废气物，尤其是畜禽粪便，作为原料，在厌氧子系统中发酵，产生沼气，并对于难以利用的纤维素、木质素等有机物进行分解，产生利于利用的沼渣和沼液。沼气采用常规的纯化分离手段，分离出二氧化碳和甲烷，其中二氧化碳可以用作气肥用于农业生产，作为新能源产出可以用于民用或工业用途。沼渣和沼液组成的混合物经过固液分离子系统的分离，使得沼液进入沼液浓缩子系统，沼渣进入好氧堆肥子系统。进入沼液浓缩子系统的沼液浓缩为适宜的液态肥，用于农业生产，作为浓缩的液态肥料，其便于运输。进入好氧堆肥子系统的沼渣进行好氧堆肥发酵，发酵后的沼渣作为有机肥用于农业生产。在本农业废弃物循环利用系统中，农业废弃物进行沼气发酵的各个部分均得以有效利用，而且，对农业废弃物的利用不是以获得燃气为最终目标的，而是使得农业废弃物以一种有助于农作物的形式应用到农业生产中，取之于农，用之于农。如此，经过本农业废弃物循环利用系统的处理，农业废弃物可以得以高效的循环利用，其资源利用率高。 [0034] 实施例2 [0035] 一种基于实施例1的农业废弃物循环利用系统，所述厌氧子系统还包括水解池和初级厌氧反应器，水解池通过蠕动泵连接初级厌氧反应器，初级厌氧反应器通过蠕动泵连接厌氧反应器；初级厌氧反应器具有沼气出口，初级厌氧反应器的沼气出口与气体分离纯化单元连接。 [0036] 其中，厌氧反应器中的物料总体积为初级厌氧反应器中物料总体积的40～50％，物料在厌氧反应器中发酵7～10天后，将物料通过固液出口输送到固液分离子系统；然后将初级厌氧反应器中的40～50％的物料通过蠕动泵泵入到厌氧反应器中；再然后将水解池中的物料泵入到初级厌氧反应器中；沼气发酵原料的总体积为初级厌氧反应器中物料总体积的40～50％，在水解池中水解7～10天，水解时的pH为5.5～6.3，在泵入初级厌氧反应器之前，调节pH至7.6～8.5。 [0037] 其中，沼气发酵原料中包括3～10％的粪便，5～15％的作物秸秆，0.5～1％的碳渣，余量为水，所述碳渣为生物炭，其可以改善沼气发酵的环境，提高沼气发酵效率。通过动物粪便与作物秸秆的结合，可以有效的调节原料中的碳氮比，提高发酵效率，也是的发酵后的沼渣和沼液具有更高的肥力。 [0038] 其中，所述厌氧反应器和初级厌氧反应器的外侧设置夹套，夹套与温控锅炉连接，夹套和温控锅炉中循环有保温液。如此，可以在冬季等不适用沼气发酵的时间段内，通过温控锅炉实现对厌氧反应器和初级厌氧反应器内的温度的控制，是的沼气发酵正常进行，保证本农业废弃物循环利用系统可以适应寒冷的环境而稳定运行。其中，厌氧反应器内设置搅拌器，所述搅拌器的搅拌桨设置在厌氧反应器的底端。 [0039] 实施例3 [0040] 一种基于实施例1或2的农业废弃物循环利用系统，其中，固液分离子系统包括沉降池和脱水机，沉降池的入料口通过蠕动泵与厌氧反应器的固液出口连接，沉降池的上端设置沼液出口，沉降池的下端设置中沼泥出口；脱水机的入料口连接沉降池的沼泥出口，其设置沼液出口和沼渣出口；沉降池的沼液出口和脱水机的沼液出口与沼液浓缩子系统连接；脱水机的沼渣出口与好氧堆肥子系统连接。如此，可以高效的分离沼渣和沼液，不仅可以充分富集含有大量营养成分的沼液，而且可以获得含水量较少的沼渣，方便沼渣的堆肥操作。 [0041] 其中，所述气体分离纯化单元包括脱硫塔、干燥塔和变压吸附分离装置，其中，脱硫塔的进气口与厌氧反应器的沼气出口连接，脱硫塔的出气口连接干燥塔的进气口，干燥塔的出气口连接冷分离装置的进气口，冷分离装置具有二氧化碳出口和甲烷出口，二氧化碳出口连接二氧化碳存储装置，甲烷出口连接甲烷存储装置。 |
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