專利名稱：干燥含水物的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干燥含水物例如糞肥的方法和系統(tǒng)。
技術(shù)背景近年來，養(yǎng)豬場(chǎng)面臨著一些問題，如氣味、令人討厭的東西、產(chǎn)生灰塵及 產(chǎn)生氨等問題。為了管理好養(yǎng)豬場(chǎng)不至于出現(xiàn)異味、產(chǎn)生灰塵和氨，養(yǎng)豬場(chǎng)需 引入一些系統(tǒng)和工序來保持上述問題的程度處于一優(yōu)選的限定水平以下。管理養(yǎng)豬場(chǎng)所面臨的進(jìn)一步的問題是糞肥的產(chǎn)生問題。通常養(yǎng)豬場(chǎng)的一頭豬每年產(chǎn)生1~51113糞肥，這些糞肥的重要特點(diǎn)是其中的固體物含量(contentof solids)非常低(3~10%)。因此運(yùn)輸未干燥的糞肥的成本是很高的。由于糞肥中固體物含量低，所以為了除去這些糞肥中的水分需要相對(duì)較大 量的能量和金錢投入。 發(fā)明內(nèi)容考慮到現(xiàn)代的養(yǎng)豬場(chǎng)為了獲利而不得不面對(duì)挑戰(zhàn)，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提 供一種干燥含水物例如糞肥的方法，該方法能被有利地用來管理養(yǎng)豬場(chǎng)。一方面，本發(fā)明涉及一種干燥含水物如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方 法，其中對(duì)空氣流作適當(dāng)處理，使得在工藝過程中該空氣流能吸走水分 (moisture);其中還配置有一含水物-空氣流接觸區(qū)，使得所述空氣流能吸走 該接觸區(qū)中的含水物內(nèi)的水分從而干燥該含水物，包括以下步驟一對(duì)空氣流進(jìn)行加熱；一將含水物分離成相對(duì)固狀物(relatively solid)和液狀物(liquid); 一用上述的相對(duì)固狀物建立靜態(tài)(static)的第一含水物-空氣流接觸區(qū)； 一用上述的液狀物建立動(dòng)態(tài)(dynamic)的第二含水物-空氣流接觸區(qū)；—引導(dǎo)上述的空氣流至第一含水物-空氣流接觸區(qū)來干燥含水物中分離出的相對(duì)固狀物；并此后 一引導(dǎo)該空氣流至第二含水物-空氣流接觸區(qū)來預(yù)干燥(pre-dry)從含水物中分離出的液狀物； —將經(jīng)預(yù)干燥的液狀物與含水物進(jìn)行混合。根據(jù)本發(fā)明的干燥含水物例如糞肥的方法，其基本原理是使用糞肥流與空 氣流在接觸區(qū)內(nèi)接觸來將糞肥中的水分吸走至空氣中?？諝饬餍枰m當(dāng)處理以 使得空氣流能從糞肥中吸走水分，特別是為了增加空氣流的干燥能力，空氣流 的相對(duì)濕度要低。根據(jù)本發(fā)明，適當(dāng)處理過的空氣流先用來干燥含水物中分離出的相對(duì)固狀 物，之后再用該己經(jīng)吸收了一定量水分的空氣流來預(yù)干燥含水物的液狀物。為 了增加含水物中固體物的含量，對(duì)液狀物預(yù)干燥后，將經(jīng)預(yù)干燥過的液狀物與含水物混合。根據(jù)本發(fā)明，所述的空氣流采用低能熱迸行加熱。如果本千燥含水物的方 法用來干燥糞肥，作為優(yōu)選方式，該低能熱可以由豬自己產(chǎn)生。從其它的工藝 過程中得到剩余熱或從太陽能得到能量的形式來提供附加熱能是可辦到的。用 該空氣流對(duì)部分糞肥進(jìn)行干燥之后，空氣流中的任何可得到的剩余熱被吸收， 以便在干燥過程的后續(xù)步驟中再利用。為增加本系統(tǒng)的干燥能力，最好使用熱的液體(例如水)來加熱糞肥-空 氣流接觸區(qū)，通過引導(dǎo)相對(duì)較熱的液體及糞肥通過熱交換器(最好從不同的方 向送入)從而間接加熱糞肥，引導(dǎo)已加熱的糞肥和空氣流通過一填料層(packing material),這樣就直接對(duì)空氣流加熱并使空氣流從糞肥中吸走水分。相對(duì)較熱 的液體中的剩余熱被貯存起來在干燥過程的后續(xù)工序中再利用。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)糞肥進(jìn)行預(yù)干燥處理，以增加糞肥內(nèi)固體物含量。之后， 相對(duì)較濕的糞肥與干糞肥混合來進(jìn)一步增加含水物中固體物的含量并隨后將8濃縮后的糞肥成型成圓的糞肥塊，例如串狀(strings)或小球狀(pellets)。為 了得到相對(duì)較干的糞肥粒，這些成型好的糞肥塊隨后進(jìn)行干燥處理。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，本發(fā)明涉及一種干燥含水物例如糞肥的系 統(tǒng)，包括一產(chǎn)生空氣流的通風(fēng)機(jī)、對(duì)空氣流進(jìn)行適當(dāng)處理的加熱裝置、 一含水 物-空氣流接觸室，以及為了使空氣流能從含水物中吸走水分而設(shè)置有供容納 含水物的存貯容器并能使適當(dāng)處理后的空氣流通過該存貯容器，該系統(tǒng)包括一 一供分離含水物成液狀物和相對(duì)固狀物的分隔器，液狀物與相對(duì)固狀 物實(shí)質(zhì)性分開；— 一供成型相對(duì)固狀物的成型器；——靜態(tài)的第一含水物-空氣流接觸室，供對(duì)成型后的含水物中分離出的 相對(duì)固狀物進(jìn)行干燥；和— 一動(dòng)態(tài)的第二含水物-空氣流接觸區(qū)，其位于第一含水物-空氣流接觸室 下游，供含水物中分離出的液狀物進(jìn)行預(yù)干燥。根據(jù)本發(fā)明的干燥含水物的系統(tǒng)能夠與太陽能加熱系統(tǒng)結(jié)合使用。作為備 選方案，本發(fā)明的系統(tǒng)可以使用剩余熱量，例如來自其它工藝過程的剩余熱。 燃燒部分經(jīng)干燥處理過的糞肥來產(chǎn)生熱是能實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。在本申請(qǐng)文件中，使用了 "相對(duì)固狀物"和"液狀物"。根據(jù)本發(fā)明的方 法和系統(tǒng)當(dāng)用于干燥固體物含量很低的含水物時(shí)，有明顯的優(yōu)勢(shì)。若本發(fā)明的 方法和系統(tǒng)用來干燥糞肥，而糞肥液狀物通常只有4 5%的固體物含量。有一 點(diǎn)是很重要的，那就是該液狀物不含有任何污染物如毛發(fā)、趾甲及其它固體物， 這些固體物可能會(huì)污染過濾網(wǎng)和類似的器具。"相對(duì)固狀物"為固體物含量通 常仍不高于10~40%的漿狀物。本發(fā)明的文本中涉及到含水物-空氣流接觸區(qū)。根據(jù)本發(fā)明，待干燥的含 水物與用來進(jìn)行干燥的空氣流有直接接觸。在接觸區(qū)，采取了一些措施來增加含水物和空氣流的接觸面積。對(duì)于液狀物，可以通過使液狀物在重力作用下形 成一暴露在空氣流中的薄層來增加其表面積。對(duì)于相對(duì)固狀物，通過將其成型 成糞肥塊來增加表面積，例如成型成串狀或小球狀。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中

圖1為除去含水物如糞肥內(nèi)水分的整個(gè)工藝過程的示意圖； 圖2為本發(fā)明中塵粒濾網(wǎng)的實(shí)施例；圖3a為將糞肥成型成糞肥塊(如小球狀)的成型器的實(shí)施例示意圖； 圖3b為圖3a中的成型器下邊打開時(shí)的示意圖； 圖4為將經(jīng)干燥的糞肥從干燥床中移走的釋放裝置的實(shí)施例； 圖5為冷卻塔示意圖，供從用于干燥糞肥的飽和空氣流中回收剩余熱。 本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的主要原理是在大量含水物與空氣流之間產(chǎn)生一接 觸區(qū)，為了提高空氣流從含水物中吸走水分的能力，改空氣流需作適當(dāng)處理。 作為優(yōu)選實(shí)施方式，在以下描述中會(huì)涉及本發(fā)明用于干燥糞肥的應(yīng)用。本 發(fā)明所述的方法，也能應(yīng)用于其它含水物，如水處理過程中的淤泥或發(fā)酵或食 物加工過程中的剩余流體等，這一點(diǎn)必須能被理解。關(guān)于附圖，其描述了本發(fā)明的工藝方法和系統(tǒng)。A部分中提及到流經(jīng)本工 藝方法和系統(tǒng)的空氣流。B部分中提及到本工藝方法和系統(tǒng)的糞肥流。參照?qǐng)D1，其顯示了干燥含水物例如糞肥的整個(gè)工藝過程的總體示意圖。 在豬舍2中，詞養(yǎng)有很多動(dòng)物，這些動(dòng)物產(chǎn)生大量的熱量和水分。豬舍2需要 通風(fēng)，這不僅可以為動(dòng)物提供新鮮的空氣，而且還可以控制豬舍2內(nèi)的溫度和 相對(duì)濕度。若不通風(fēng)，則豬舍2中的溫度和相對(duì)濕度將升高到一不期望的水平。環(huán)境空氣通過線路51供應(yīng)至豬舍2中，空氣引入豬舍2的速度相對(duì)較低， 一般為1 2米/秒。在豬舍2內(nèi)，由于動(dòng)物產(chǎn)生熱量，引入的空氣流的溫度將升高，豬舍2中 空氣流將吸走塵粒、氨以及水分?？諝饬鲝木€路52中流出豬舍2。相對(duì)于被引 入豬舍2中的環(huán)境空氣流來說，當(dāng)空氣流流出豬舍2時(shí)，空氣流已經(jīng)變得比較 暖，因此具有更低的相對(duì)濕度。那意味著豬舍2中的家畜產(chǎn)生的熱作為一種免 費(fèi)熱源用來提升空氣流的溫度。由線路52中流出的豬舍2中的空氣流能用于吸走水分。 為了在干燥過程中使用前述的空氣流和在干燥過程完成后排出改空氣流， 空氣流必須進(jìn)行處理，在將空氣流排出至外界環(huán)境中之前，要去掉其中的塵粒 和氨。圖1中，干燥方法和系統(tǒng)包括一干燥床4。干燥床4配置有一供接納糞肥 的容器。干燥床4的實(shí)施例如圖3a、圖3b及圖4。干燥床的主要原理一方面 是能容納含水物，另一方面是使得空氣流流過含水物，使含水物與空氣流直接接觸。圖1中，流出豬舍2的空氣流利用通風(fēng)筒3并經(jīng)由線路53供應(yīng)至干燥床4 中。作為替換方案，引導(dǎo)所述空氣流或空氣流中的一部分經(jīng)由線路54至太陽 能收集器13中是能實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于糞肥干燥床，將這樣的太陽能收集器安裝固 定在豬舍2的頂部通常是有利的。豬舍的屋頂具有相對(duì)較大的表面，以接收太 陽能和傳送收集到的太陽能。若豬舍具有人字形屋頂，考慮到便于吸收光照， 屋頂?shù)膬砂刖哂胁煌某颉＿@意味著屋頂一半的溫度與另一半是不同的。穿 過太陽能收集器13的空氣流使用溫度感應(yīng)器進(jìn)行控制，以使空氣流通過通過 太陽能收集器的部件，相對(duì)于太陽，這有一個(gè)較優(yōu)的方向。將空氣流經(jīng)由線路61引入干燥床4之前，太陽能收集器13被用于進(jìn)一步 提升空氣流的溫度。在干燥過程中，引導(dǎo)新鮮空氣通過線路60和61經(jīng)由太陽 能收集器治安干燥床4來導(dǎo)入附加的空氣是能實(shí)現(xiàn)的。在干燥工藝過程中提供 附加的空氣是非常重要的，這是因?yàn)閺呢i舍2中出來的空氣量收到豬舍中用來調(diào)整空氣狀況所必須的空氣量的限制。附加空氣經(jīng)由線路60供應(yīng)至干燥床4 中，使得在不必影響豬舍2中的空氣狀況情況下優(yōu)化干燥工序。為了控制空氣流流向干燥床4，線路53、 54、 60及線路61均配置有閥。 假若環(huán)境空氣相對(duì)而言較冷，如l(TC以下，將需要在第一熱交換器1中對(duì) 空氣進(jìn)行預(yù)熱。參照?qǐng)Dl，第一熱交換器1與系統(tǒng)的通風(fēng)排氣裝置連接。通風(fēng) 排氣裝置配置有第三熱交換器8。利用第三熱交換器8從系統(tǒng)中排出至環(huán)境的 空氣中的剩余熱進(jìn)行回收利用。通過預(yù)熱進(jìn)入豬舍2中的相對(duì)較冷的環(huán)境空氣，豬舍2中空氣的溫度將會(huì) 升高并且其相對(duì)濕度將會(huì)降低。通過升高進(jìn)入豬舍2中空氣的溫度和降低其相 對(duì)濕度，排出豬舍2的空氣溫度將自動(dòng)升高并且相對(duì)濕度自動(dòng)降低。當(dāng)排出豬 舍2的空氣溫度升高時(shí)，干燥床4和塵粒濾器5更高，塵粒濾器用途描述如下。 這是因?yàn)檫@些設(shè)備使用升高了溫度和有較低相對(duì)濕度的空氣進(jìn)行工作。豬舍2 中空氣的較高溫度和較低相對(duì)濕度對(duì)豬舍中的動(dòng)物的健康也是有益的。對(duì)進(jìn)入 豬舍2中的環(huán)境空氣進(jìn)行預(yù)熱的另一個(gè)作用是圖1中描述的工藝過程能附加 的空氣來工作，原因是進(jìn)入豬舍2中的相對(duì)較暖的空氣將較快地達(dá)到必要的溫 度等級(jí)，以致空氣被有效地在干燥床4和塵粒濾器5中使用。用于對(duì)來自環(huán)境 中的空氣進(jìn)行預(yù)熱的熱量通過是哦用所述的第三熱交換器8來進(jìn)行回收利用。 熱交換器8經(jīng)由熱緩沖器20 (heat buffer)連接至所述第一熱交換器l.如果需 要，熱量可以通過一加熱泵(heatpump)進(jìn)行加熱。使用剩余熱有另外的好處， 即對(duì)豬舍升溫不需要使用石油或煤氣燃料。干燥床4包括一用于接納糞肥的貯存池或托盤。貯存池配置有一底板，地 板配置有開口或穿孔，為了使得空氣流穿過底板進(jìn)入貯存池并向上流動(dòng)?？諝?流與糞肥之間直接接觸將使得空氣流從糞肥中吸走水分從而對(duì)糞肥進(jìn)行干燥。 干燥床的實(shí)施例在下文結(jié)合圖3、圖4和圖5進(jìn)行描述。 由于空氣流與糞肥在干燥床4中接觸，空氣的相對(duì)濕度將進(jìn)一步增加?？諝獾囊徊糠謱柡?。與糞肥接觸將會(huì)去掉空氣中至少一部分塵粒。然而，從干燥床4經(jīng)由線路55排出的空氣仍含有氨和塵粒，必須在空氣排出本系統(tǒng)之前 予以除去。因此，空氣流需輸送至塵粒濾器5中。在塵粒濾器5中，空氣流引導(dǎo)至與液狀物直接接觸。如下文的解釋說明， 在本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中，動(dòng)物產(chǎn)生的糞肥利用分隔器分離成一液狀物和一相 對(duì)固狀物，分隔器如圖1中數(shù)字IO表示。所述相對(duì)固狀物包含所有的固體糞 肥塊和其它固體物如動(dòng)物趾甲和毛發(fā)等。這些固體物可能堵塞濾器、管路及本 系統(tǒng)中的其它器件。但是所述液狀物不含有任何其它污染物并能在配備通常輸 送管、泵、線路及濾器的系統(tǒng)中使用。送往塵粒濾器5的糞肥液狀物相對(duì)比較 濕。由于該液狀物與空氣流直接接觸，兩個(gè)工序同時(shí)發(fā)生?？諝饬鲗募S肥液 狀物吸走水分因此液狀物的水分含量降低。該糞肥液狀物從空氣流中吸附走塵 粒。由于空氣流與糞肥之間的最佳接觸，空氣流可以從底部向上(反向流動(dòng)) 或從一側(cè)相對(duì)的另一側(cè)(橫向流動(dòng))。必須注意，圖l所示的本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中，使用了塵粒濾器5和濕式 過濾器15。該兩過濾器的作用是類似的，即糞肥的液狀物的一部分被引導(dǎo)與空 氣流接觸，以便從液狀物吸走水分。為了使得來自液狀物的水分與空氣流進(jìn)行 交換，液狀物被從分隔器10處經(jīng)由線路81泵至塵粒濾器5和濕式過濾器15 中。塵粒濾器5和濕式過濾器15使用于本發(fā)明的系統(tǒng)的不同部分。導(dǎo)入塵粒 濾器5的空氣流源自干燥床4并且經(jīng)由線路56引導(dǎo)到塵粒濾器5。來自環(huán)境中 的空氣通過濕式過濾器15過濾。參照?qǐng)D2，濕式過濾器15實(shí)施例在下文進(jìn)行 描述。塵粒濾網(wǎng)5的實(shí)施方式是類似的，濕式過濾器15中需具有的幾個(gè)部件 在塵粒濾網(wǎng)5的實(shí)施例中可以省去。濕式過濾器15的實(shí)施方式如圖2所示。濕式過濾器15包括就有開孔結(jié)構(gòu) 的填料層25，填料層定好位使得在自身重力作用下，糞肥液狀物能從填料層的 上部向下部移動(dòng)，填料層如同一滲液膜。糞肥液狀物(如虛線22示意性描出)13通過噴嘴23噴于填料層25的上部，或從循環(huán)輸送線路的運(yùn)載器具的孔內(nèi)滴落 至填料層25上。為防止液狀物在循環(huán)輸送線路中沉淀，液狀物保持長期循環(huán) 運(yùn)動(dòng)。噴嘴23通過再循環(huán)輸送線路94 (顯示了一部分)連接至第二熱交換器 18上。為提升再循環(huán)輸送線路的溫度， 一相對(duì)較暖的液體(例如水)從線路 91中導(dǎo)入熱交換器18中。熱交換器通過線路96連接到一集液容器29中，集 液容器29中安裝有位于液體內(nèi)部的泵28，用于將集液容器29中的液狀糞肥泵 至熱交換器18中。集液容器29通過線路81連接至分隔器10上。濕式過濾器 15還通過線路70從環(huán)境中獲得空氣。液狀糞肥22在重力作用下從具有滲液膜作用的填料層的上層滴到下層， 在與其相反的運(yùn)動(dòng)方向上，來源于線路70的空氣流向上引入濕式過濾器15中， 這中相對(duì)較暖的空氣流能從液狀糞肥22中吸走濕氣，由此來濃縮液狀糞肥22。 利用濕式過濾器15，在液狀糞肥排出濕式過濾器15時(shí)，液狀糞肥22通常能濃 縮至具有16%的固體內(nèi)含物。同時(shí)，由于相對(duì)較濕的糞肥22的存在，濕式過 濾器15可以起到動(dòng)態(tài)濾網(wǎng)的作用，能篩除空氣流中的塵粒。在一替代方案中，將糞肥分離成液狀物和相對(duì)固態(tài)部分以及接下來對(duì)分離 出來的液狀物在濕式過濾器15中進(jìn)行預(yù)干燥的步驟省去。在本實(shí)施例中，來 自存貯容器的新鮮糞肥與已在干燥床4中進(jìn)行干燥處理過的一部分糞肥混合。 與將要在B部分中描述的方式類似，己具有較高固體內(nèi)含物的混合糞肥接下來 定型成串狀或小球狀并存放在干燥床4上。由于這些已定型的糞肥的滲透性， 干燥床的厚度可以增加至30 50厘米，當(dāng)空氣流穿過干燥床時(shí)，不會(huì)增加對(duì)空 氣流的阻礙作用至不能接受的水平。當(dāng)空氣流從底部(裝有相對(duì)較干燥的串狀 或小球狀糞肥)往頂部方向穿過干燥床時(shí)，連續(xù)存放在干燥床上的相對(duì)較濕的 串狀或小球狀糞肥使得空氣流出現(xiàn)一飽和梯度，空氣流中的塵粒在將在干燥床 的頂層捕獲。參照?qǐng)D2，用于提升液狀糞肥22的溫度的第二熱交換器18經(jīng)由一緩沖器20通過線路91被提供有熱水，緩沖器20連接至第三熱交換器8上。熱交換器 8的功用在后文中結(jié)合圖5予以說明。塵粒濾器5的工作過程與上文描述的濕式過濾器15的工作過程類似。與 濕式過濾器15相反，塵粒濾器5是通過線路55來輸送從干燥床4出來的空氣。 那就是說，塵粒濾器5中輸入的是來自在豬舍2中加熱過的較暖空氣，并且該 空氣己經(jīng)用來與干燥床4中的糞肥進(jìn)行過第一次熱交換。在塵粒濾器5中，來 自空氣流中的剩余熱能用來吸走其中的液狀糞肥部分中的濕氣。理論上，為了 預(yù)加熱液狀糞肥，可以在塵粒濾器5上連接附加的熱交換器，類似于圖2中濕 式過濾器15上使用的熱交換器18;實(shí)際上，對(duì)塵粒濾器5的該附加熱交換器 是可以省去的。要說明的是對(duì)塵粒濾器5和濕式過濾器15進(jìn)行一恒定量的糞肥供應(yīng)或 者周期性地供應(yīng)液狀糞肥均是可以的?；氐綀D1，經(jīng)由線路56的從塵粒濾網(wǎng)排出的空氣流吸走塵粒濾器5內(nèi)的濕 氣，該空氣流將不再含有塵粒。然而，該空氣流中還含有氨。因此，該空氣流 將導(dǎo)入洗滌室6中洗滌。在洗滌室6中，空氣流被迫通過一填料層，這類似于 前文描述過的塵粒濾網(wǎng)中的情況。含有硫酸的的液體噴灑在該填料層上方?？?氣流中的氨(NH3)將與滴至該填料層的液體中的硫酸(H2S04)化合成硫酸 銨((NH4)2S04)。形成的硫酸銨將溶解于洗滌室6中的液體中。 一旦洗滌室 中的硫酸銨達(dá)到飽和，那么需要將該液體從洗滌室中移開并置入中和室7中中 和液體中的剩余硫酸。中和室7很類似于空氣洗滌室，并置于含有液體的空氣 洗滌室6的上游，在其中空氣流被迫通過一填料層?？諝饬髦械陌?NH3)將 中和液體中的剩余硫酸(H2S04)，進(jìn)一步形成硫酸銨。 一旦液體被中和，那 么該液體就能從中和室中移除并可用作肥料。作為替代方案，液體可被加入到 貯糞容器17中，以致其可以與糞肥成為有機(jī)整體?？諝庀礈焓?可以連接到一生物過濾器(未顯示)。這種可選的生物過濾器用來從空氣流中移去異味?？諝饬髦邪袚]發(fā)性的脂肪酸氣味。生物過濾 器含有能分解該脂肪酸的微生物。離開洗滌室6的空氣流經(jīng)由線路58流向熱交換器8。離開洗滌室6的空氣 已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)。在將空氣流通過線路59排出至環(huán)境中之前，熱交換器能 吸取空氣流中的剩余熱，包括空氣流包含的熱能和水蒸氣的冷凝熱。因?yàn)榭諝?流中不含有塵粒，熱交換器8不會(huì)因?yàn)橛袎m粒粘附在其上而被污染或慢慢被堵塞。在熱交換器8中，用水循環(huán)回路來從穿過熱交換器8的空氣流中吸走熱量。 吸收了熱量的水由線路91供應(yīng)至熱交換器18中，對(duì)噴灑至濕式過濾器15上 的液狀糞肥22進(jìn)行加熱。從熱交換器8中分出一部分水通過線路92提供至熱 交換器l中，用來加熱由線路50輸送至豬舍中的環(huán)境空氣(顯示出了一部分)。熱交換器8中的水循環(huán)回路連接至熱緩沖器20上。太陽能采集器13上收 集到的、且又不直接被用于干燥過程的多余的熱量將存貯在熱緩沖器20中。 憑借太陽能采集器13可以在白天收集和存貯能量。這些收集到的熱能可以在 夜間用來向熱交換器18提供熱量，就可對(duì)噴灑于濕式過濾器15上的液狀糞肥 22進(jìn)行加熱。通過這種方式，濕氣能在夜間利用白天收集到的太陽熱能蒸發(fā)掉。由于從熱交換器中的空氣流58中吸走熱量，飽和的空氣流中的部分濕氣 將液化形成水。這些冷凝水收集至少儲(chǔ)水容器21中并被用來灌溉或作為被加 工處理的水。B部分以上根據(jù)本發(fā)明的處理方法通過對(duì)參與整個(gè)工藝過程的空氣流進(jìn)行描述。 以下對(duì)含水物質(zhì)(如參與整個(gè)工藝過程的糞肥)進(jìn)行詳細(xì)說明。家畜產(chǎn)生的糞肥收集至貯糞容器17中。為了方便處理這些糞肥，糞肥先 引入分隔器10中。在分隔器中，糞肥被分離成液狀糞肥(通常只含有4~5%的固體含物)和相對(duì)固狀糞肥(通常含有10 15%的固體含物)。液狀糞肥由線路81供應(yīng)至塵粒濾網(wǎng)5。在塵粒濾網(wǎng)5中液狀糞肥如前文描 述的進(jìn)行聚集濃縮。當(dāng)糞肥排出塵粒濾網(wǎng)5時(shí)，通過線路87重新送回至貯糞 容器17中。這使得在塵慮濾網(wǎng)中產(chǎn)生的泡沫得以消除。來回重復(fù)聚集濃縮糞 肥通過對(duì)新鮮糞肥中的污染物施以"膠水"膠粘作用可以改善分離工序。通過 線路88從中和室7中向濃縮后的糞肥中加入任何液體是可以實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)固狀糞肥通過線路82供應(yīng)至混合器11中。相對(duì)固狀糞肥含有如毛發(fā) 和趾甲之類的污染物。這些污染物可能堵塞塵粒濾網(wǎng)5中的管路及處理工藝中 的后續(xù)元件，因此應(yīng)該從液狀糞肥中排除。在混合器11中，在對(duì)相對(duì)固狀糞肥與塵粒及從干燥床4中獲取到的經(jīng)烘 干的糞肥進(jìn)行攪拌后，糞肥的固體含物增多。相對(duì)固狀糞肥通過線路83輸送到成型器12。在成型器12中，糞肥中的相 對(duì)固狀糞肥通過機(jī)械操作壓制成直徑差不多大小的糞肥塊。這些糞肥塊可以制 作成串狀或小球狀。將糞肥制作成直徑差不多大小的糞肥塊的目的是為了能將 糞肥存放在干燥床4中，從而形成一個(gè)相對(duì)較開放和一致的糞肥床，這使得空 氣流能穿過。換而言之，目的是提供一致、多孔糞肥床，這使得糞肥與空氣流 易于接觸，形成較為一致的烘干工序。為了能將濃縮的糞肥壓制成串狀或小球狀，糞肥至少應(yīng)該具有25%的固體糞肥塊通過線路84供應(yīng)至干燥床4中。干燥床4的一實(shí)施例描述如下， 參見圖3、圖4和圖5。經(jīng)干燥床干燥過的糞肥塊將通過線路85從干燥床4中移走。干燥過的糞 肥通過內(nèi)嵌篩14 (in-line sieve)輸送至放置區(qū)18內(nèi)臨時(shí)存放。內(nèi)嵌篩14從較 大的干燥過的糞肥塊上篩掉小糞粒。較大的糞肥塊可被從放置區(qū)18中移開并 存貯至容器19中。這些干燥過的糞肥塊即為本發(fā)明的處理方法的最終產(chǎn)品。該最終產(chǎn)品能被用來作為肥料或者作為燃料。放置區(qū)18收集到的小糞?？晒?yīng)至混合器11中，用來增加混合器中的糞 肥的固體含物。如果需要，可以將部分經(jīng)干燥過的較大的糞肥塊加入混合器中 達(dá)到同樣的目的。參照?qǐng)D3a，其為將糞肥壓制成單元體如串狀或小球狀的成型器12的實(shí)施 例示意圖。成型器置于一小車(未顯示出來)上，小車安裝有輪子(未顯示出 來)，小車適應(yīng)在干燥床4側(cè)壁的邊上運(yùn)動(dòng)。成型器12的寬度與干燥床4的寬 度適應(yīng)。成型器12有一具有兩傾斜側(cè)壁、基本成"V"形的容器151 (顯示了一部 分)。在該容器底部，容器配置有一能鎖銬在容器上的板153。這樣的板不是絕 對(duì)需要的，但它非常實(shí)用。該板能拉長并形成半圓形，如圖3a和圖3b所示。 板153的整個(gè)長度上布置有孔隙，最好等間距設(shè)置。在半圓形的板內(nèi)，設(shè)置有 細(xì)長的嵌齒輪157 (elongated cog wheel)。嵌齒輪157能繞中心旋轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn) 動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向可以為向左的方向和向右的方向。自由旋轉(zhuǎn)意味著在嵌齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 過程中不會(huì)接觸到板153。對(duì)于普通技術(shù)人員來說，嵌齒輪157的旋轉(zhuǎn)軸如何 被由電動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)的齒輪來驅(qū)動(dòng)是很熟悉的了。糞肥插入至容器151中并通過 嵌齒輪157的轉(zhuǎn)動(dòng)來迫使其通過半圓形的板153上的孔隙155，嵌齒輪157壓 緊糞肥。嵌齒輪157與孔隙155結(jié)合起來將使糞肥形成圓柱形的糞肥串。在重 力作用下，糞肥串?dāng)嗔殉杉S肥球。為了能釋放任何由孔隙155捕獲的污染物如 毛發(fā)等，嵌齒輪157能朝兩個(gè)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。參照?qǐng)D3b，其為圖3a中的成型器的板153被打開時(shí)的示意圖，板153通 過擰松螺母159來打開。在打開時(shí)，污染物如石頭、趾甲等可能阻塞嵌齒輪157 的物體能輕易移除。而且，嵌齒輪157維護(hù)起來也變得容易。移除污染物或維 護(hù)完成后，板將關(guān)閉起來，將螺母159置于鎖銬160上并擰緊螺母159。小車配置有輪子并用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)去在干燥床4的側(cè)壁上由一端運(yùn)動(dòng)到另一端。當(dāng)往干燥床4上存放糞肥塊的時(shí)候，小車移動(dòng)，使得小車能均勻地分配在 干燥床4的整個(gè)長度和寬度上，不借助附加的機(jī)械裝置來進(jìn)行分配，即可限制 弄壞相對(duì)較軟的糞肥串或球的風(fēng)險(xiǎn)和阻塞干燥床。如上描述的，干燥床4中的糞肥被來自床底向頂部流動(dòng)的空氣流的干燥作用。相對(duì)較暖的空氣流加至糞肥球的底部并向上輸送至頂層。那意味著最干最硬的糞肥處在干燥床4的底層。為了從底層釋放這些最干最硬的糞肥，小車上 配置有一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)器，如圖4中簡化的立體圖所示。每個(gè)推進(jìn)器80提供 有一馬達(dá)81來輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)翼片82。推進(jìn)器80還配置有能將葉片從與干燥床底部 相隔一段距離的第一位置向靠近干燥床底部的第二位置移動(dòng)的裝置。在第二位 置處，翼片82能被用來從干燥床底部釋放糞肥。較大的干糞肥將通過翼片而 碎成較小的部分。從干燥床4釋放的干糞肥通常有85%的固體含物，也不必經(jīng) 過真菌構(gòu)建(formation of fUngi)。以上描述的干燥工藝過程將以連續(xù)模式工作，在有規(guī)律的間歇里，部分已 干燥的糞肥被從干燥床的底部釋放。同時(shí)，濕的糞肥塊被增加到干燥床的頂層。圖5顯示了熱交換器8的一實(shí)施例的橫截面示意圖，熱交換器8形如冷凝 塔。所述冷凝塔8即熱交換器配置有一填料層35。冷卻媒介33 (例如相對(duì)較 冷的水)通過線路32供應(yīng)至填料層。線路配置有噴灑嘴或孔，其與有關(guān)塵粒 濾網(wǎng)5的描述類似，也即塵粒濾網(wǎng)如同一滲液膜，允許液體在重力作用下滴落 至填料層上。在填料層的底部，液體滴入集液容器36中。在填料層35下方設(shè) 置有一入口 37。冷凝塔不像通常的那種冷凝塔，通常冷凝塔是通過一定的方式 被迫與環(huán)境空氣對(duì)流，相對(duì)較熱的水被降溫。在本發(fā)明的糞肥干燥器實(shí)施例的 冷凝塔中，相對(duì)較冷的被用于從相對(duì)較熱且已飽和的空氣流中吸收熱量。相對(duì) 較冷的水因此被加熱并與相對(duì)較暖的冷凝水混合。從空氣洗滌室6出來的相對(duì)較暖且己飽和的空氣流通過線路58供應(yīng)至入 口37中，并向上穿過填料層35。相對(duì)較冷的水33被加入填料層，如前文所述的那樣，并被加熱至一非常接近被提供給入口 37里的相對(duì)較暖的空氣流的溫度。集液容器36中的較暖液體被臨時(shí)貯存在熱量緩沖器20中或直接在熱交換 器18中使用，或如前文所述，其中部分地應(yīng)用在熱交換器l中。
權(quán)利要求
1、一種干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法，其中對(duì)空氣流作適當(dāng)處理，使得工藝過程中該空氣流能吸走水分；其中還配置有一含水物-空氣流接觸區(qū)，使得所述空氣流能吸走該接觸區(qū)中的含水物內(nèi)的水分從而干燥該含水物，其特征在于包括以下步驟-對(duì)空氣流進(jìn)行加熱；-將含水物分離成相對(duì)固狀物和液狀物；-用上述的相對(duì)固狀物物建立靜態(tài)的第一含水物-空氣流接觸區(qū)；-用上述的液狀物建立動(dòng)態(tài)的第二含水物-空氣流接觸區(qū)；-引導(dǎo)上述的空氣流至第一含水物-空氣流接觸區(qū)來干燥含水物中分離出的相對(duì)固狀物；并此后-引導(dǎo)該空氣流至第二含水物-空氣流接觸區(qū)來預(yù)干燥從含水物分離出的液狀物；-將經(jīng)預(yù)干燥的液狀物與含水物進(jìn)行混合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法， 其特征在于所述方法使用低能量熱對(duì)空氣流進(jìn)行加熱處理。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法， 其特征在于該方法還包括以下步驟引導(dǎo)所述空氣流穿過動(dòng)物廄室以利用廄室內(nèi)動(dòng)物產(chǎn)生的熱來對(duì)該空氣流加熱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法， 其特征在于該方法還包括以下步驟引導(dǎo)從動(dòng)物廄室內(nèi)排出的空氣流至太陽能收集器中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟引導(dǎo)所述的空氣流至太陽能收集器中。
6、 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物 的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在利用空氣流對(duì)含水物進(jìn)行干燥 的步驟之后，在空氣流排出至環(huán)境中之前，用密封的管道或線路引導(dǎo)空氣流至 空氣洗滌室中除去空氣流中的氨。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法， 其特征在于該方法還包括以下步驟在利用空氣流對(duì)含水物進(jìn)行干燥的步驟之 后、引導(dǎo)空氣流通過洗滌室之前，用密封的管道或線路引導(dǎo)空氣流通過中和室 來中和來自洗滌室的含氨洗滌液中的剩余酸。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法， 其特征在于該方法還包括以下步驟將來自中和室的中和后的洗滌液與含水物進(jìn)行混合。
9、 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在利用空氣流對(duì)含水物進(jìn)行干燥 的步驟之后，在空氣流排出至環(huán)境中之前，用密封的管道或線路引導(dǎo)空氣流通 過一生物過濾器除去空氣流中的異味。
10、 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物 的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在利用空氣流對(duì)含水物進(jìn)行干燥 的步驟之后，在空氣流排出至環(huán)境中之前，用密封的管道或線路引導(dǎo)空氣流通 過熱交換器來移除空氣流中的剩余熱。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在引導(dǎo)所述空氣流穿過動(dòng)物廄室之前，通 過較暖的液體例如水來加熱導(dǎo)熱表面的一側(cè)并用導(dǎo)熱表面的另一側(cè)來對(duì)空氣流進(jìn)行預(yù)熱。
12、 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物 的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在將相對(duì)固狀物與干燥處理過的 那部分的混合物引入第一含水物-空氣流接觸區(qū)之前，引導(dǎo)已在第一含水物-空 氣流接觸區(qū)干燥處理過的相對(duì)固狀物中的一部分至混合器中，來將這些干燥過 的部分加入到即將分離的相對(duì)固狀物中。
13、 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物 的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟一引導(dǎo)從分隔器中分離出的相對(duì)固狀物通過一成型器至第一含水物-空氣 流接觸區(qū)中，并一對(duì)第一含水物-空氣流接觸區(qū)中已成型的相對(duì)固狀物進(jìn)行干燥處理。
14、 根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物 的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在引導(dǎo)液狀物至第二含水物-空 氣流接觸區(qū)之前，通過較暖的液體例如水來加熱導(dǎo)熱表面的一側(cè)并用導(dǎo)熱表面 的另一側(cè)來對(duì)從含水物中分隔出的液狀物進(jìn)行預(yù)熱，使預(yù)熱過的液狀物加熱所 述空氣流，同時(shí)使該被加熱空氣流從液狀物中吸走水分。
15、 根據(jù)權(quán)利要求10或14所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟一在將空氣流排出至環(huán)境中之前，吸除其中的剩余熱； 一利用得到的剩余熱加熱液體，例如水；并一在將液狀物引導(dǎo)至第二含水物-空氣流接觸區(qū)之前，用上一步驟中加熱 后的液體來預(yù)干燥含水物。
16、 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟一在將空氣流排出至環(huán)境中之前，吸除其中的剩余熱；一利用得到的剩余熱加熱液體，例如水；并一在將空氣流導(dǎo)入動(dòng)物廄室之前，用上一步驟中加熱后的液體來預(yù)加熱該 空氣流。
17、 對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的系統(tǒng)，包括一提供空氣流的通風(fēng)機(jī)，對(duì) 空氣進(jìn)行適當(dāng)處理的加熱裝置和一含水物-空氣流接觸室，含水物-空氣流接觸 室具有供空氣流從含水物中吸走水分、能盛放含水物并能使經(jīng)過處理的空氣流 通過的存貯容器，其特征在于包括——供分離含水物成液狀物和相對(duì)固狀物的分隔器，液狀物與相對(duì)固狀物實(shí)質(zhì)性分開； — 一供成型相對(duì)固狀物的成型器；一 一靜止的第一含水物-空氣流接觸室，供對(duì)成型后的含水物中分離出的相對(duì)固狀物進(jìn)行干燥；和 一 一活動(dòng)的第二含水物-空氣流接觸區(qū)，其位于第一含水物-空氣流接觸室下游，供含水物中分離出的液狀物進(jìn)行預(yù)干燥。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的系統(tǒng)，其特征 在于所述系統(tǒng)包括一能吸收太陽能供對(duì)空氣流加熱的太陽能收集器。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括一供從空氣流中除去氨的洗滌室，所述洗滌室位于第二含水物-空氣流接觸室的下游和將該空氣流排出至環(huán)境的出口的上游。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的系統(tǒng)，其特征 在于所述系統(tǒng)包括一供中和來自洗滌室的含氨洗滌液中的剩余酸的中和室，所述中和室位于第二含水物-空氣流接觸室的下游和空氣洗滌室的上游。
21、 根據(jù)權(quán)利要求17、 18、 19或20所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的 系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括一供從空氣流中除去異味的生物過濾器，所 述生物過濾器位于第二含水物-空氣流接觸室的下游和將該空氣流排出至環(huán)境 的出口的上游。
22、 根據(jù)權(quán)利要求17、 18、 19、 20或21所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處 理的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括一供從空氣流中吸收剩余熱量的熱交換 器，所述熱交換器位于第二含水物-空氣流接觸室的下游和將該空氣流排出至 環(huán)境的出口的上游。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的系統(tǒng)，其特征 在于所述系統(tǒng)包括一供利用溫?zé)岬目諝饬髦苯蛹訜崂湟后w例如水的直接接觸 式熱交換器例如空氣冷卻器。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21、 22或23所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的系統(tǒng)， 其特征在于所述系統(tǒng)包括一供對(duì)含水物的其中己干的部分與相對(duì)固狀物進(jìn)行混合的混合器。
25、 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的對(duì)含水物例如糞肥進(jìn)行干燥處理的系統(tǒng)，其 特征在于所述系統(tǒng)包括一具有一個(gè)或多個(gè)金屬板的金屬板熱交換器， 一個(gè)金 屬板的內(nèi)部與輸送液狀物的線路連接，另外的金屬板的內(nèi)部與輸送溫?zé)嵋后w例 如水的線路連接，供利用溫?zé)嵋后w對(duì)從含水物中分離出的液狀物間接加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種干燥含水物例如糞肥至形成統(tǒng)一的干燥產(chǎn)物的方法，其中對(duì)空氣流作適當(dāng)處理，使得在工藝過程中該空氣流能吸走水分；其中還配置有一含水物-空氣流接觸區(qū)，使得所述空氣流能吸走該接觸區(qū)中的含水物內(nèi)的水分從而干燥該含水物，包括以下步驟對(duì)空氣流進(jìn)行加熱，將含水物分離成相對(duì)固狀物和液狀物，用該相對(duì)固狀物物建立靜態(tài)的第一含水物-空氣流接觸區(qū)，用該液狀物建立動(dòng)態(tài)的第二含水物-空氣流接觸區(qū)，引導(dǎo)該空氣流至第一含水物-空氣流接觸區(qū)來干燥含水物中分離出的相對(duì)固狀物，并此后引導(dǎo)該空氣流至第二含水物-空氣流接觸區(qū)來預(yù)干燥從含水物分離出的液狀物，將經(jīng)預(yù)干燥的液狀物與含水物進(jìn)行混合。
文檔編號(hào)C02F1/08GK101600925SQ200780040928
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月2日
發(fā)明者G·多克蒂耳斯·凡·里烏文 申請(qǐng)人:里烏道爾控股有限公司