一種富磷生物肥料的制備方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種資源回收利用的方法和裝置，尤其是涉及一種富磷生物肥料的制備方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國城市化進(jìn)程的加速，集約化畜禽養(yǎng)殖技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)的位置越來越重要，養(yǎng)殖規(guī)模不斷壯大，隨之而來的畜禽糞便處置問題也日益嚴(yán)重。畜禽糞便污染已被視為農(nóng)業(yè)環(huán)境污染源之首。2011年我國的畜禽糞便排放總量約為21.2億噸，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到28.75億，其中80%以上未經(jīng)過任何處理就直接施用于農(nóng)田中。通過畜禽糞便排放的氮、磷大于化肥流失量，數(shù)量驚人。畜禽糞便極易腐敗發(fā)酵，產(chǎn)生硫化氫、氨等有害氣體和惡臭物質(zhì)，污染畜禽場、舍和周圍的大氣環(huán)境。許多養(yǎng)殖區(qū)長期處于高濃度的污染環(huán)境中，生產(chǎn)管理受到影響，嚴(yán)重阻礙了畜禽養(yǎng)殖業(yè)自身的持續(xù)發(fā)展。另一方面，在畜禽養(yǎng)殖過程中，基于保健作用和增肥效應(yīng)，在養(yǎng)殖過程中添加抗生素已經(jīng)成為養(yǎng)殖業(yè)中的通常做法。2003年中國用于畜禽養(yǎng)殖的抗生素就已經(jīng)達(dá)到6000噸以上，這些抗生素在進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，其中70% -90%的部分會(huì)以原藥或代謝物的形式，通過糞便或尿液排出體外。這些含有大量抗生素的畜禽糞便，通常直接施用作為有機(jī)肥料，以提高土壤肥力。在這個(gè)過程中，畜禽糞便中殘留抗生素必然轉(zhuǎn)移到環(huán)境中，進(jìn)而引發(fā)一系列環(huán)境問題，增加了環(huán)境中抗生素抗性基因污染威脅，影響土壤的生態(tài)環(huán)境和植物生長，對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成影響等等，對(duì)人類健康和環(huán)境安全產(chǎn)生威脅。針對(duì)抗生素引起的環(huán)境問題，近年來引起眾多國家與學(xué)者的廣泛關(guān)注。2015年，以中國華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉華為首的研究人員，在英國《柳葉刀.傳染病》雜志上發(fā)表了他們的研究成果:在從中國人和豬體內(nèi)采集的細(xì)菌(包括具有傳染性的細(xì)菌樣本)中，發(fā)現(xiàn)了一種能對(duì)終極抗生素產(chǎn)生強(qiáng)耐藥性的新基因，該基因具有在細(xì)菌種群間傳播和變化的“令人擔(dān)憂的潛力”。
[0003]與此同時(shí)，每年因各種原因引起死亡的畜禽動(dòng)物數(shù)量也在逐年增加，如何做好病死動(dòng)物無害化處理工作成為整個(gè)畜牧養(yǎng)殖行業(yè)面臨的迫切難題。據(jù)中國畜牧業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)資料顯示，目前我國的生豬存欄量約為4.7億頭左右，家禽類(含雞、鴨、鵝等)存欄量約70億羽，牛羊存欄量為3億頭，家兔存欄量2.3億只，城市寵物8000萬只，特種動(dòng)物(貂狐)3.8億只等。一般來說，豬的死亡率為5 % -10 %，禽類的死亡率為5 % -8 %，牛羊死亡率為3 %，寵物死亡率為2%，特種動(dòng)物死亡率為3%。如果這些動(dòng)物尸體等畜禽廢棄物得不到科學(xué)、及時(shí)、妥善的處理，將會(huì)引起擴(kuò)散、傳播疫病，如果病死畜禽患有人畜共患病后果更是不堪設(shè)想；未經(jīng)處理的動(dòng)物尸體腐爛變質(zhì)，產(chǎn)生惡臭，污染空氣，污染其接觸的水源等，對(duì)人類健康和環(huán)境將是巨大的潛在威脅。
[0004]針對(duì)畜禽糞便、畜禽廢棄物的資源化利用與無害化處理，已經(jīng)有一些研究者開展了相關(guān)工作。如發(fā)明專利申請(qǐng)CN 1837155A提出采用生物菌好氧堆肥無害化資源化生態(tài)化綜合利用畜禽廢棄物，主要通過固液分離技術(shù)將含濕量較高的畜禽糞便進(jìn)行固液分離，從而降低其含濕量，降低后續(xù)堆肥工藝的難度，固液分離后的廢液經(jīng)過生化處理后達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后用作澆灌農(nóng)作物；經(jīng)過脫濕的糞便加入專門培養(yǎng)的專性生物菌進(jìn)行好氧堆月巴，由于加入了專性生物菌，加速了好氧堆肥的周期，降低了生產(chǎn)成本。發(fā)明專利申請(qǐng)CN102925494A公開了一種利用畜禽廢棄物與農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)沼氣及有機(jī)肥的方法，將干物質(zhì)濃度大于15%的固態(tài)畜禽糞便與經(jīng)過預(yù)處理的農(nóng)作物秸桿按照一定比例與經(jīng)過馴化的活性污泥一起進(jìn)入?yún)捬醺砂l(fā)酵裝置，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的少量沼液回收重新作為接種物，發(fā)酵殘余物經(jīng)二次堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥。發(fā)明專利申請(qǐng)CN 104211458A將從養(yǎng)殖場收集到的畜禽糞便或病死畜禽尸體與收集到的作物秸桿按照設(shè)計(jì)配比配料，并充分混合后投放入反應(yīng)釜中，經(jīng)反應(yīng)釜發(fā)酵階段、滅菌階段、擴(kuò)繁菌種階段、有機(jī)肥原料發(fā)酵階段、二次發(fā)酵階段，最終得到有機(jī)肥。發(fā)明專利申請(qǐng)CN 104498407A、發(fā)明專利申請(qǐng)CN 104498408A、發(fā)明專利申請(qǐng)CN 104560816A、發(fā)明專利申請(qǐng)CN 104560817A均涉及采用地衣芽抱桿菌對(duì)下水污泥、生活垃圾、餐廚垃圾、動(dòng)物尸體及畜禽糞便等廢棄物進(jìn)行好氧堆肥發(fā)酵，發(fā)酵過程溫度可達(dá)80-90°C，最高可達(dá)100°C以上，并長時(shí)間維持高溫，實(shí)現(xiàn)有效分解廢棄物中的有機(jī)物的目標(biāo)。上述公開專利主要采用堆肥與發(fā)酵等微生物處理方式實(shí)現(xiàn)畜禽廢棄物無害化處理，處理過程周期較長，且堆肥與發(fā)酵溫度有限，無法徹底消除畜禽廢棄物中的抗生素、病原菌等，易產(chǎn)生次生污染，而且，并不涉及從畜禽廢棄物中提取磷肥。
[0005]未來世界面臨的危機(jī)不是水的危機(jī)，也不是石油的危機(jī)，而是磷的危機(jī)。按照目前的使用速度，磷在全世界的儲(chǔ)備量僅夠使用50-100年，而沒有磷我們就無法生產(chǎn)糧食，磷的危機(jī)已經(jīng)對(duì)糧食的生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。我國的富磷礦儲(chǔ)量僅占總儲(chǔ)量的8.4%，僅能維持我國10-15年時(shí)間的使用需求。由于畜禽糞便與畜禽尸體中含有豐富的磷元素，相當(dāng)于“城市磷礦”，因此，在實(shí)現(xiàn)畜禽糞便與畜禽尸體無害化處理的同時(shí)獲取磷肥具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明克服了現(xiàn)有病死禽畜處理技術(shù)與畜禽糞便資源利用不充分、容易產(chǎn)生二次污染、處理過程能源消耗大、占地面積廣等不足，提供了一種利用畜禽廢棄物與畜禽糞便混合制備富磷生物肥料的方法與系統(tǒng)，在獲取磷肥的過程中，實(shí)現(xiàn)了畜禽糞便與畜禽廢棄物的協(xié)同資源化利用，低碳、高效、清潔地利用各項(xiàng)副產(chǎn)物，達(dá)到物盡其用、節(jié)約能源、低碳環(huán)保、減少成本的目標(biāo)。
[0007]具體方案如下:
[0008]—種富磷生物肥料的制備方法，其特征在于:將畜禽糞便經(jīng)過擠壓、混合、干化、炭化、細(xì)磨和分選步驟，獲得富磷肥料，所述的擠壓是將畜禽糞便分為擠壓固相與擠壓液相，擠壓固相與外來固相混合后，經(jīng)過干化與炭化得到熱解炭，將熱解炭進(jìn)行細(xì)磨和分選，分別得到粒度〈100 μ m的物料和粒度多100 μ m的物料，前者作為富磷肥料，后者作為炭吸附材料；
[0009]任選的，所述的擠壓固相含水率〈30%。
[0010]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的外來固相包括畜禽廢棄物進(jìn)行破碎和水熱處理后，進(jìn)行固液分離所得的固相；
[0011]任選的，水熱處理的溫度為100-160°c，壓力為2-10bar，時(shí)間為30_60min ；
[0012]任選的，水熱處理產(chǎn)物進(jìn)行固液分離的方法為板框壓濾法或帶式過濾法。
[0013]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是，畜禽廢棄物進(jìn)行破碎和水熱處理后，進(jìn)行固液分離所得的液相，與擠壓液相混合后，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵過程調(diào)節(jié)碳氮比為20:1-30:1，pH值調(diào)節(jié)為6-8。
[0014]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的發(fā)酵氣作為炭化過程的燃料；
[0015]任選的，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼渣作為外來固相，與擠壓固相混合后進(jìn)行干化和炭化，得到熱解炭，將熱解炭進(jìn)行細(xì)磨和分選，分別得到粒度〈100 μ m的物料和粒度多100 μ m的物料，前者作為富磷肥料，后者作為炭吸附材料；
[0016]任選的，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼液，經(jīng)過炭吸附材料凈化吸附處理后，作為外來固相，與擠壓固相混合后進(jìn)行干化和炭化，得到熱解炭，將熱解炭進(jìn)行細(xì)磨和分選，分別得到粒度〈100 μ m的物料和粒度多100 μ m的物料，前者作為富磷肥料，后者作為炭吸附材料。
[0017]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的擠壓固相與外來固相混合的比例為:質(zhì)量比2/3-4，混合時(shí)間為5-30min。
[0018]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的干化溫度為80°C _150°C。
[0019]其進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的炭化溫度為500°C -1100°C，物料停留時(shí)間為3_30mino
[0020]一種富磷生物肥料的制備裝置，其特征在于:包括擠壓脫水裝置(1)、輸送裝置1#(2)、固相混合裝置(3)、低溫干化裝置(4)、高溫炭化裝置(5)、冷卻裝置￠)、輸送裝置2#(7)、細(xì)磨裝置(8)、輸送裝置3#(9)、分選裝置(10)、破碎裝置(11)、輸送裝置4#(12)、水熱裝置(13)、固液分離裝置(14)、液相混合裝置(15)、發(fā)酵裝置(16)、凈化吸附裝置(17)、輸送裝置5# (18)、輸送裝置6# (19)、壓濾裝置(20)、輸送裝置7# (21)、輸送裝置8# (22)、燃燒裝置(23)、換熱裝置(24