一种富磷生物肥料的制备方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种资源回收利用的方法和装置，尤其是涉及一种富磷生物肥料的制备方法及其装置。
【背景技术】
[0002]随着中国城市化进程的加速，集约化畜禽养殖技术在国民经济中占据的位置越来越重要，养殖规模不断壮大，随之而来的畜禽粪便处置问题也日益严重。畜禽粪便污染已被视为农业环境污染源之首。2011年我国的畜禽粪便排放总量约为21.2亿吨，预计2020年将达到28.75亿，其中80%以上未经过任何处理就直接施用于农田中。通过畜禽粪便排放的氮、磷大于化肥流失量，数量惊人。畜禽粪便极易腐败发酵，产生硫化氢、氨等有害气体和恶臭物质，污染畜禽场、舍和周围的大气环境。许多养殖区长期处于高浓度的污染环境中，生产管理受到影响，严重阻碍了畜禽养殖业自身的持续发展。另一方面，在畜禽养殖过程中，基于保健作用和增肥效应，在养殖过程中添加抗生素已经成为养殖业中的通常做法。2003年中国用于畜禽养殖的抗生素就已经达到6000吨以上，这些抗生素在进入动物体内后，其中70% -90%的部分会以原药或代谢物的形式，通过粪便或尿液排出体外。这些含有大量抗生素的畜禽粪便，通常直接施用作为有机肥料，以提高土壤肥力。在这个过程中，畜禽粪便中残留抗生素必然转移到环境中，进而引发一系列环境问题，增加了环境中抗生素抗性基因污染威胁，影响土壤的生态环境和植物生长，对水生态环境造成影响等等，对人类健康和环境安全产生威胁。针对抗生素引起的环境问题，近年来引起众多国家与学者的广泛关注。2015年，以中国华南农业大学的刘华为首的研究人员，在英国《柳叶刀.传染病》杂志上发表了他们的研究成果:在从中国人和猪体内采集的细菌(包括具有传染性的细菌样本)中，发现了一种能对终极抗生素产生强耐药性的新基因，该基因具有在细菌种群间传播和变化的“令人担忧的潜力”。
[0003]与此同时，每年因各种原因引起死亡的畜禽动物数量也在逐年增加，如何做好病死动物无害化处理工作成为整个畜牧养殖行业面临的迫切难题。据中国畜牧业协会相关资料显示，目前我国的生猪存栏量约为4.7亿头左右，家禽类(含鸡、鸭、鹅等)存栏量约70亿羽，牛羊存栏量为3亿头，家兔存栏量2.3亿只，城市宠物8000万只，特种动物(貂狐)3.8亿只等。一般来说，猪的死亡率为5 % -10 %，禽类的死亡率为5 % -8 %，牛羊死亡率为3 %，宠物死亡率为2%，特种动物死亡率为3%。如果这些动物尸体等畜禽废弃物得不到科学、及时、妥善的处理，将会引起扩散、传播疫病，如果病死畜禽患有人畜共患病后果更是不堪设想；未经处理的动物尸体腐烂变质，产生恶臭，污染空气，污染其接触的水源等，对人类健康和环境将是巨大的潜在威胁。
[0004]针对畜禽粪便、畜禽废弃物的资源化利用与无害化处理，已经有一些研究者开展了相关工作。如发明专利申请CN 1837155A提出采用生物菌好氧堆肥无害化资源化生态化综合利用畜禽废弃物，主要通过固液分离技术将含湿量较高的畜禽粪便进行固液分离，从而降低其含湿量，降低后续堆肥工艺的难度，固液分离后的废液经过生化处理后达到相关标准后用作浇灌农作物；经过脱湿的粪便加入专门培养的专性生物菌进行好氧堆月巴，由于加入了专性生物菌，加速了好氧堆肥的周期，降低了生产成本。发明专利申请CN102925494A公开了一种利用畜禽废弃物与农作物秸杆生产沼气及有机肥的方法，将干物质浓度大于15%的固态畜禽粪便与经过预处理的农作物秸杆按照一定比例与经过驯化的活性污泥一起进入厌氧干发酵装置，发酵过程中产生的少量沼液回收重新作为接种物，发酵残余物经二次堆肥生产有机肥。发明专利申请CN 104211458A将从养殖场收集到的畜禽粪便或病死畜禽尸体与收集到的作物秸杆按照设计配比配料，并充分混合后投放入反应釜中，经反应釜发酵阶段、灭菌阶段、扩繁菌种阶段、有机肥原料发酵阶段、二次发酵阶段，最终得到有机肥。发明专利申请CN 104498407A、发明专利申请CN 104498408A、发明专利申请CN 104560816A、发明专利申请CN 104560817A均涉及采用地衣芽抱杆菌对下水污泥、生活垃圾、餐厨垃圾、动物尸体及畜禽粪便等废弃物进行好氧堆肥发酵，发酵过程温度可达80-90°C，最高可达100°C以上，并长时间维持高温，实现有效分解废弃物中的有机物的目标。上述公开专利主要采用堆肥与发酵等微生物处理方式实现畜禽废弃物无害化处理，处理过程周期较长，且堆肥与发酵温度有限，无法彻底消除畜禽废弃物中的抗生素、病原菌等，易产生次生污染，而且，并不涉及从畜禽废弃物中提取磷肥。
[0005]未来世界面临的危机不是水的危机，也不是石油的危机，而是磷的危机。按照目前的使用速度，磷在全世界的储备量仅够使用50-100年，而没有磷我们就无法生产粮食，磷的危机已经对粮食的生产构成了严重的威胁。我国的富磷矿储量仅占总储量的8.4%，仅能维持我国10-15年时间的使用需求。由于畜禽粪便与畜禽尸体中含有丰富的磷元素，相当于“城市磷矿”，因此，在实现畜禽粪便与畜禽尸体无害化处理的同时获取磷肥具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明克服了现有病死禽畜处理技术与畜禽粪便资源利用不充分、容易产生二次污染、处理过程能源消耗大、占地面积广等不足，提供了一种利用畜禽废弃物与畜禽粪便混合制备富磷生物肥料的方法与系统，在获取磷肥的过程中，实现了畜禽粪便与畜禽废弃物的协同资源化利用，低碳、高效、清洁地利用各项副产物，达到物尽其用、节约能源、低碳环保、减少成本的目标。
[0007]具体方案如下:
[0008]—种富磷生物肥料的制备方法，其特征在于:将畜禽粪便经过挤压、混合、干化、炭化、细磨和分选步骤，获得富磷肥料，所述的挤压是将畜禽粪便分为挤压固相与挤压液相，挤压固相与外来固相混合后，经过干化与炭化得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度〈100 μ m的物料和粒度多100 μ m的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料；
[0009]任选的，所述的挤压固相含水率〈30%。
[0010]其进一步的技术方案是，所述的外来固相包括畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的固相；
[0011]任选的，水热处理的温度为100-160°c，压力为2-10bar，时间为30_60min ；
[0012]任选的，水热处理产物进行固液分离的方法为板框压滤法或带式过滤法。
[0013]其进一步的技术方案是，畜禽废弃物进行破碎和水热处理后，进行固液分离所得的液相，与挤压液相混合后，进行发酵，发酵过程调节碳氮比为20:1-30:1，pH值调节为6-8。
[0014]其进一步的技术方案是，发酵过程中产生的发酵气作为炭化过程的燃料；
[0015]任选的，发酵过程中产生的沼渣作为外来固相，与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度〈100 μ m的物料和粒度多100 μ m的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料；
[0016]任选的，发酵过程中产生的沼液，经过炭吸附材料净化吸附处理后，作为外来固相，与挤压固相混合后进行干化和炭化，得到热解炭，将热解炭进行细磨和分选，分别得到粒度〈100 μ m的物料和粒度多100 μ m的物料，前者作为富磷肥料，后者作为炭吸附材料。
[0017]其进一步的技术方案是，所述的挤压固相与外来固相混合的比例为:质量比2/3-4，混合时间为5-30min。
[0018]其进一步的技术方案是，所述的干化温度为80°C _150°C。
[0019]其进一步的技术方案是，所述的炭化温度为500°C -1100°C，物料停留时间为3_30mino
[0020]一种富磷生物肥料的制备装置，其特征在于:包括挤压脱水装置(1)、输送装置1#(2)、固相混合装置(3)、低温干化装置(4)、高温炭化装置(5)、冷却装置￠)、输送装置2#(7)、细磨装置(8)、输送装置3#(9)、分选装置(10)、破碎装置(11)、输送装置4#(12)、水热装置(13)、固液分离装置(14)、液相混合装置(15)、发酵装置(16)、净化吸附装置(17)、输送装置5# (18)、输送装置6# (19)、压滤装置(20)、输送装置7# (21)、输送装置8# (22)、燃烧装置(23)、换热装置(24