Решение для ресурсного использования ферментации животных экскрементов

Схема высокотемпературной аэробной ферментации отходов скота и птицы в цистернах

1.  Контекст и цели проекта

С развитием масштабного и интенсивного животноводства массовое централизованное сбросы животноводческих отходов уже стали одним из основных источников сельскохозяйственного загрязнения. При неправильной обработке они могут серьезно загрязнять воду, почву и воздух, а также способствовать распространению патогенных бактерий и паразитов.

Цели проекта:

· Безвредность: уничтожение патогенных бактерий, яиц гельминтов и семян сорняков в фекалиях, устранение риска биологического загрязнения.

· Сокращение: благодаря микробиологическому разложению значительно уменьшается масса органических веществ, а также их объём. 30–50% 。

· Ресурсификация: превращение отходов в стабильное, перепревшее высококачественное органическое удобрение или почвоулучшитель, позволяющее превратить отходы в ценное сырьё.

· Экологизация: комплексная герметичная обработка на всех этапах, эффективно контролирующая вторичное загрязнение запахами и фильтратом.

2.  Технический принцип: высокотемпературная аэробная ферментация

Аэробная ферментация — это процесс разложения органических веществ с использованием естественных или введённых микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов и др.) при наличии кислорода с выделением высоких температур.

· Действие микроорганизмов: микроорганизмы разлагают сложные органические вещества (белки, целлюлозу, жиры и др.) на простые CO ₂、 H ₂ О , минералы и стабильный гумус.

· Процесс тепловыделения: расщепление органических веществ является экзотермическим процессом. В хорошо утеплённом ферментационном резервуаре накопление тепла может быстро повысить температуру до 55–75 ℃ и даже выше.

· Эффект «пастеризации»: поддержание высокой температуры (обычно >55 ℃ в течение нескольких дней) позволяет эффективно уничтожать патогены, яйца паразитов и семена сорняков, достигая норм безвредности.

· Испарение влаги: Выделяемая при реакции большая тепловая энергия одновременно испаряет влагу из материала, обеспечивая его уменьшение и сушку.

3.  Основная технология: баковая герметичная система ферментации

Баковая система ферментации — это усовершенствованная канальная система. / Технология обработки реакторного типа интегрирует весь процесс традиционной баковой компостировки в один или несколько больших герметичных стальных резервуаров, где условия ферментации точно контролируются с помощью интеллектуальной системы.

Основные компоненты системы:

1.  Система подачи:

· Предварительная обработка: Свежие животные и птичьи отходы обычно необходимо смешивать с такими кондиционерами, как солома, опилки, рисовая шелуха, в определённых пропорциях (например, 3:1 ) Смешивание для регулирования влаги (до 50–60% ) и соотношение углерода к азоту ( 25–30:1 ), обеспечивает пористость, облегчая вентиляцию.

· Устройство подачи: с помощью погрузчика, ленточного транспортёра или шнекового конвейера подавайте предварительно обработанный материал в верхний загрузочный патрубок ферментационного резервуара.

2.  Корпус ферментационного резервуара:

· Конструкция: цилиндрический вертикальный резервуар с двойной теплоизоляционной конструкцией (внутри — изоляционный слой из пенополиуретана), что снижает потери тепла.

· Внутренняя структура: в нижней части резервуара установлены система аэрации (трубы и аэрационные отверстия) и система перемешивания (обычно представляющая собой медленно вращающиеся лопасти).

· Материал: корпус изготовлен из устойчивой к коррозии углеродистой или нержавеющей стали, что обеспечивает длительный срок службы.

3.  Система аэрации и вентиляции:

· Основная функция: принудительная подача кислорода в донные аэрационные трубы бака с помощью ротационного или высоконапорного центробежного вентилятора, обеспечивая необходимый кислород для аэробных микроорганизмов, а также удаляя влагу и отходящие газы.

· Интеллектуальное управление: на основе обратной связи от датчиков температуры и концентрации кислорода внутри бака, ПЛК Автоматическое управление включением, выключением и частотой работы вентилятора обеспечивает точную подачу кислорода и предотвращает образование неприятных запахов из-за анаэробной среды.

4.  Система перемешивания и переворачивания кучи:

· Функция: Регулярно переворачивать материал, предотвращая образование комков, обеспечивая равномерное смешивание, гарантируя вентиляцию и воздухопроницаемость, способствуя испарению влаги и полному ферментированию по всему слою.

· Особенности: Перемешивание внутри бака более тщательное, чем в бункерной системе, без мёртвых зон.

5.  Система дезодорации:

· Необходимость: Процесс发酵 приводит к появлению NH ₃、 H ₂ S Также вонючие газы.

· Процесс: Вытяжной отработанный воздух из бака объединяется и направляется в биологический фильтр или химическую скрубберную установку для очистки; после достижения нормативных показателей он выпускается, полностью решая проблему неприятного запаха, мешающего жителям.

6.  Автоматическая система управления:

· Ядро: Использование ПЛК+ Сенсорный экран обеспечивает полностью автоматическое управление.

· Параметры мониторинга и контроля: реальное время отслеживания и автоматическая регулировка температуры, содержания кислорода, влажности, скорости вращения вентиляторов, частоты перемешивания и других параметров.

· Преимущества: отсутствие необходимости вручную управлять процессом, стабильность ферментации, высокое качество продукции, экономия трудозатрат.

7.  Система выгрузки:

· После завершения ферментации (обычно 7–15 День), материал выгружается из нижнего выходного отверстия бака.

· Может быть транспортирован на ленточный конвейер или погрузчик для дозревания и выдержки в специальной зоне, либо сразу отправлен на глубокую переработку (просеивание, гранулирование, упаковка).

4.  Преимущества решения

· Небольшая занимаемая площадь: объёмная конструкция, высокая эффективность обработки, идеально подходит для животноводческих ферм с дефицитом земельных ресурсов.

· Короткий цикл обработки: интеллектуальное управление создаёт оптимальные условия для ферментации, сокращая её цикл более чем вдвое по сравнению с традиционным компостированием (обычно 7–15 Небо).

· Экологичность: полностью закрытая система обработки, централизованная очистка запахов, отсутствие сброса фильтрата, минимальное воздействие на окружающую среду.

· Не зависит от климата: возможно реализовать 365 Терминал работает круглосуточно и не зависит от неблагоприятных погодных условий, таких как сезон дождей или низкие температуры.

· Высокая степень интеллектуализации: «Однонажимная» операция снижает требования к техническим навыкам и опыту операторов, обеспечивая стабильное качество продукции.

· Высокая степень ресурсосбережения: производимые органические удобрения отличаются высоким качеством и ценностью, что позволяет получить значительную экономическую выгоду.

5.  Анализ экономической и социальной эффективности

Экономическая эффективность:

1.  Снижение платы за сброс загрязняющих веществ: добиться «нулевого» уровня выбросов загрязняющих веществ и избежать экологических штрафов.

2.  Экономия на затратах на удобрения: собственное производство органических удобрений может заменить часть химических удобрений и использоваться на прилегающих сельскохозяйственных угодьях, фруктовых садах и чайных плантациях, что позволяет сократить расходы на выращивание.

3.  Создание доходов от продаж: реализация органического удобрения, полученного в результате глубокой переработки продукции, позволит сформировать новую точку роста прибыли.

4.  Получение государственных субсидий: такие экологические и ресурсосберегающие проекты обычно могут претендовать на специальные субсидии от правительства на рациональное использование животноводческих отходов, экологическую очистку и другие направления.

Социальные и экологические выгоды:

1.  Улучшение санитарно-гигиенической обстановки на животноводческих фермах и в их окрестностях для снижения распространения заболеваний.

2.  Содействие интеграции растениеводства и животноводства, развитию цикличного сельского хозяйства, улучшению структуры почвы и повышению её плодородия.

3.  Снизить экологическую нагрузку в регионе и внести вклад в борьбу с точечным загрязнением сельского хозяйства.

6.  Рекомендации по реализации и меры предосторожности

(1). Предварительное исследование: точно подсчитать ежедневное количество образуемого навоза, выбрать подходящие технические характеристики оборудования (например, 100m ³、 120m ³Резервуар для обработки).

(2). Предварительная обработка — это ключевое звено: необходимо обеспечить стабильное поступление кондиционирующего агента и равномерность смешивания, что является основой эффективной ферментации.

(3). Энергетические соображения: Ветровые турбины и перемешивающее оборудование являются основными энергопотребляющими узлами; для снижения расхода электроэнергии при эксплуатации можно выбрать оборудование с частотным регулированием.

(4). Планы на будущее: заранее спланируйте, для каких целей будет использоваться органическое удобрение (для собственного использования или для продажи). Если планируется продажа, необходимо учесть такие этапы, как глубокая переработка (гранулирование, упаковка) и сертификация продукции (регистрационный сертификат органических удобрений).

(5). Профессиональная эксплуатация: хотя это и автоматизированное оборудование, всё же требуется персонал для ежедневного осмотра и технического обслуживания, чтобы обеспечить его долгосрочную стабильную работу.

Резюме:

Технология баковой высокотемпературной аэробной ферментации является одним из самых эффективных и экологически чистых решений для переработки животноводческих отходов в современном животноводстве. Она успешно превращает проблемный источник загрязнения в ценные ресурсы, обеспечивая взаимную выгоду как для окружающей среды, так и для экономики, и становится предпочтительным технологическим путём, способствующим зелёному и устойчивому развитию животноводства.