一种改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统 本发明属于上中下六层配制高度整合、多效能联动运行高度集成的高浓度人畜禽粪污高温、高效降解的厌氧处理技术。它具体涉及一种可将人畜禽鲜粪边排放，边治理，边消化，边商品转换的沼气发酵联动工艺；和将人畜禽粪水高洁净、高效能、高适应资源回收的循环利用互补流程。
受三农经济优先发展、畜牧技术鼓励经营的政策影响，我国蛋肉鸡、育肥猪、肉奶牛三大畜禽的年养殖存栏，截止2003年，已分别达到了100多亿只、6亿多头、1.8亿多头的数量，及年产鲜粪30多亿吨、年耗冲粪污水120多亿吨的规模。如此数量的养殖鲜粪和冲粪污水，迄今为止，由于普遍缺乏行之有效的洁净化、商品化还田手段和无害化、资源化循环利用技术，一方面导致大量积累过剩的养殖鲜粪和乱排乱放的冲粪污水，变成了SARS病毒、禽流感病毒孳生传播的诱因和条件；一方面成倍增加了畜禽养殖疫情的暴发频率和防控成本，直接阻碍了畜禽养殖品种、品位、质量、效率的提高；一方面因为缺乏质优价廉又源源不断的有机肥料，导致我国瓜果蔬菜的栽培无法摆脱化肥农药的阴影，直接制约了瓜果蔬菜的品位安全、质量信誉；另一方面，也严重的破坏了养殖业自身及城市周边地空气、水源、土地和生态平衡；最后引发了我国养殖种植两大行业生态链的严重断裂，导致我国鸡、猪、牛三大畜禽的养殖数量和瓜果蔬菜的栽培面积，虽然号称全球第一，但肉、蛋、奶、菜的出口创汇数量，却一直徘徊不前、落后于一些中小国家的局面。
为了寻求变粪为宝、化害为利的粪污还田手段，遏制人畜禽鲜粪的过剩积累和冲粪污水的乱排乱放给养种两大行业所造成的巨大损失，我国各部委和地方各级政府，出台了一系列养殖企业鲜粪、污水资源化、无害化、减量化治理三同步及循环利用的方针、政策和限期整改的法律法规。但迄今为止，已推广使用的鲜粪及粪水治理的传统技术工艺，对于人畜禽鲜粪，仅仅做到了转运填埋、机械烘干、堆沤发酵、凉晒还田、或兑入6-9倍的水进行低浓度(TS浓度为0.5--6％、SS浓度为1500--5000mg/L)的常温20℃厌氧发酵。对于人畜禽粪水，仅仅做到了某时、某地、某一特定环境条件下更低浓度的以零排放为目的的好氧发酵。并未在鲜粪的商品化转换和粪水的高洁净利用技术上获得同步治理的突破性进展；也未在鲜粪和粪水的水解酸化与厌氧发酵全过程SRT固体滞留期、MRT微生物滞留期、HRT水力滞留期、PH值的联体处理、同步操作和稳定运行的工艺上，达到产业化推广的水平。故导致过剩积累的畜禽鲜粪和乱排乱放的养殖粪水，不仅未能得到有效遏制，反而出现了畜禽养殖的规模越大，鲜粪和粪水对周边的空气、水源、土地破坏越大的困扰；畜禽养殖的数量越多，疫情防控成本越高的趋势；若不尽快的突破这种困扰、遏制这种趋势，将成为制约我国三农基业健康发展的主要障碍和影响我国三农经济持续增长的严重缺憾！
本发明的目的，从我国有机农副产品的出口受阻、创汇太少的三农经济出发，为我国有机农副产品的产量不大、质量太差的生态层面着想，力求通过高浓度粪污高温、高效降解的厌氧处理技术，实现人畜禽鲜粪洁净化、商品化、市场化的还田和人畜禽粪水无害化、资源化、生态化的回用。力争借助鲜粪洁净化还田、粪水生态化回用的沼气发酵装备，标本兼治的改变我国肉、蛋、奶、菜有机农副产品的生产环境、生产条件和加工质量；胸有成竹的提高我国的有机农副产品在国内外市场上的产销信誉应有份额和占有率；行之有效的完善我国有机肉、蛋、奶、菜的食品安全机制；时不我待的建立我国有机农副产品的质量信誉体系。因为：只有完善了食品安全机制和建立了农副产品的质量信誉体系，才有可能使我国的三农经济赶超发达国家。
如上构思，本发明的技术方案是：
一种改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统包括，1、上中下高度整合六层配制、多效能高度集成联动运行的沼气发酵立式大罐；围绕大罐的配制有：2、高浓度鲜粪绞碎系统；3、鲜粪好氧水解周转池及泵送系统；4、鲜粪好氧酸化、加热、进料、搅拌、倒料、泄气及温度、液位控制系统；5、鲜粪厌氧接种、多级进料、保温、搅拌、倒料、产气及温度、液位控制系统；6、沼渣沼液厌氧降解、多级进料、保温、搅拌、倒料、产气、卸料及温度、液位控制系统；7、沼气提纯(脱H2S)净化(洗CO2)鲜粪好氧酸化、厌氧接种等换热补水多用罐及温度、液位、流量控制系统；8、大罐外围沼气储存保温多用仓及沼气流量压力控制系统；9、沼气发电、换热及温度、液位、流量控制系统；10、工程用户生产生活用能及控制系统；11、养殖粪水、腐熟原料(即沼渣液)多用固液分离机；12、养殖粪水固相回收、液相灭菌消毒处理及循环利用系统；13、沼渣沼液复合制配系统；14、沼渣造粒、烘干系统；15、商品沼渣包装系统；16、商品沼液包装系统；17、系统工程好氧酸化、厌氧接种的进料、温度、时间、液位、浓度、搅拌、倒料、卸料、PH值调控、沼气提纯净化、沼气燃烧换热安全检测、安全运行的控制仪器；18、PLC控制柜等多种联动工艺和互补流程组合而成。其特征是：
A、高度整合集成的结构特征
1、一种改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统，远看是一个结构独特、外型新颖的特殊立式大罐；近瞧是一个上中下六层制造、多效能联动运行的系统工程专用设备。围绕系统工程上下内外加工的各种联动结构工艺，是为满足鲜粪好氧水解、好氧酸化、厌氧接种、厌氧降解、厌氧产气、沼气储存、系统换热、系统保温、沼渣沼液就地商品化转换的环境、温区、液位、流量、时间等等的工艺需求，而配制的各种容器、设备、仪器、仪表和进料、搅拌、倒料、卸料的管道阀门的控制系统及其运行空间场地；围绕系统工程上下内外配置的各种粪水回用设施，是为满足养殖粪水就地资源化处理及循环利用的环境、温区、液位、流量、时间等等的工作流程，而安装的各种容器、设备、仪器、仪表、管道、阀门的控制系统及其运行空间、场地。
2、系统工程的上上部，配制有沼气提纯净化系统、鲜粪好氧酸化及多级厌氧发酵换热的补水箱和运行车间的输水、导气管等。
3、系统工程的上部，配制有鲜粪好氧酸化、厌氧接种、厌氧降解、厌氧产气各仓的液位控制仪器、人孔、环形围墙及维修平台等。
4、系统工程的中上部，加工配制有不同运行空间、环境、温区、不同发酵容积、数量、时间、不同热效率的鲜粪好氧酸化、厌氧接种、厌氧降解、厌氧产气、沼气储存、系统换热、系统保温的主体结构，进料、搅拌、倒料、卸料系统，各仓循环换热管路系统和沼气进出输配管路循环系统等。
5、系统工程的中部，加工配制有可完成鲜粪好氧酸化、厌氧接种、厌氧降解、厌氧产气、沼气储存、系统换热、系统保温，进料、搅拌、倒料、卸料，各仓循环换热管路和沼气进出输配管路循环的控制电线、电缆、管道和阀门等。
6、系统工程的中下部是运行车间，加工配制鲜粪好氧酸化、厌氧接种、厌氧降解、厌氧产气、沼气储存各仓换热、保温、进料、搅拌、倒料、卸料、输气、泄气的各种控制设备、仪器、仪表；和沼气发电及多功能多级别换热，畜禽养殖工程用户及有机肥料工程用户生产生活用能，沼渣沼液分离、复配，沼渣造粒、烘干，商品沼渣、沼液包装，养殖粪水灭菌消毒及循环利用处理等系统设备、控制仪器、仪表及PLC控制柜等。
7、系统工程的下部，是畜禽粪污商品化沼气发酵系统的基础设施。其中有：承载沼气发酵系统的环行主体基础，承载各种类配套设备运行的车间地面预制楼板；在环行主体基础之内与车间地面预制楼板之下，是鲜粪水解池，沼液配兑池和冲粪污水多级处理、往复循环回用池。
8、历经多年的实践探索和工艺改进，发明人积累了立式大罐系统工程上中下六层制造、多效能联动运行的多种经验，熟习了系列规格立式大罐设计加工、安装调试的方法技巧，掌握了系列规格设备、仪器、仪表配置、选型的计算规律。为日后不同养殖规模用户不同系列规格的选用，储备了先决条件；为本发明技术标准化、商品化、产业化的发展，打下了坚实基础。
B、高度整合集成的工艺特征
高度整合集成的沼气发酵系统，使高浓度(含TS20％左右)的鲜粪，达到了多仓都换热、各室有搅拌、天天进换料、8天一周期的充分降解、彻底腐熟的治理目标；实现了鲜粪水解酸化与厌氧发酵全过程SRT固体滞留期、MRT微生物滞留期、HRT水力滞留期、PH值的同步消化、联体发酵、快速降解和稳定运行的理想效果。通过高浓度的鲜粪在多相高温、高效降解容器内的同步沼气发酵和粪水边排放、边回收、边消毒、边高洁净、高适应的联体处理和循环利用，能从源头切断人畜禽鲜粪长期积累而引发的SARS、禽流感等恶性变异病毒和大肠杆菌、蛔虫卵等百余种有害寄生虫、病菌病毒的孳生链与传播链。
沼气发酵系统的整合集成，是指整合了多相人畜禽鲜粪高温、高浓度、高降解效率沼气发酵容器结构的同时，添加了鲜粪边排放、边治理、边消化、边商品转换的联动工艺；集成了多种人畜禽粪水高洁净、高效能、高适应回收处理设施的同时，配置了粪水边排放、边回收、边消毒、边循环利用的互补流程。这种联动工艺，可实现人工操作、半自动操作和全自动控制三种档次型号的任意配置；这种互补流程，能完成日处理鲜粪0.5吨至1000吨、日处理粪水3吨至6000吨各类系列规格的随意组合。而且，同比分散型多罐式的传统粪污沼气工程，可成倍的节约占地、节约控制电线电缆、节约管道阀门、节约大量地下基础的工料成本；节约大量传统工程分散维护、多处运行费用和一年一补两年一换的保温材料。
沼气发酵联动工艺的积极推广，可使众多的果菜栽培业，不再担心质优价廉有机肥料的假冒伪劣、货源不足和价格浮动、放心购买使用的同时，能够跨越式的改善我国肉、蛋、奶、菜有机农副产品的生产环境、生产条件和加工质量；更能大幅度的提高我国的有机农副产品在国内外市场上的产销信誉、应有份额和占有率。因为：我国人畜禽鲜粪来路的源源不断，确保了该沼气发酵联动工艺，以鲜粪为原料进行质优价廉商品化有机肥的持续性转换，完全能够刺激和诱发致力于出口创汇的果菜栽培业，对这种有机肥需求的日益倍增。所以，决定了该沼气发酵联动工艺技术装备持续性的产业化和规模化发展空间。
沼气发酵互补流程的大力普及，可为我国年产40多亿吨人畜禽鲜粪的去向，开劈一条标本兼治、土壤改良和变废为宝、作物增产的出路；引领我国集约化养殖业治污与致富的同步。沼气发酵联动工艺和互补流程的实际应用，能为我国年产40多亿吨的人畜禽鲜粪、年耗200多亿吨的人畜禽粪水，工业化、设施化、规模化的开发和洁净化、资源化、商品化的利用，构筑生态文明的产业环境；推动我国规模化果菜栽培业和集约化养殖业环保与增效的多赢。借助这种可让鲜粪源头升值、粪水消毒回用、用户喜闻乐见的沼气发酵联动工艺和互补流程，彻底摆脱我国人畜禽鲜粪及粪水的积累过剩，逐步修复我国养殖种植两大业断裂已久的生态链；依靠这种能使养种两大业节本增效、文明生产、破旧立新、持续发展的沼气发酵系统工程，引领并推动我国的三农基业进入生态健康、安全有序、高效多赢的循环经济时代。
所以，改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统，是国家鼓励发展、市场迫切需要的农用工业化环保技术，也是从源头根治SARS、禽流感等恶性变异病毒和大肠杆菌、蛔虫卵等百余种有害寄生虫、病菌、病毒，在过剩积累的人畜禽鲜粪中孳生传播的理想装备。
1、高浓度畜禽鲜粪(以不兑水为准，其中有机与非有机固体物TS的综合含量约为16--24％，有机与非有机悬浮物SS的综合含量为12000-60000mg/L)的前期绞碎技术，中期KL式好氧水解工艺，KL式好氧进料、加热、搅拌、倒料等温酸化工艺，KL式PH值调控工艺，和后期KL式55℃±2℃的多级厌氧进料、保温、搅拌、倒料、卸料的多级厌氧降解消化工艺，可成倍的降低高浓度畜禽鲜粪好氧加热等温酸化环境和多级厌氧消化环境的粘稠度，为多种高温厌氧菌群持续性的繁殖与大批量的代谢，加工制造了充足而又易于吸收消化的食料能源。故此，这种上中下六层制造、多效能联动运行的鲜粪沼气发酵工艺，大幅度的提高了各类高温厌氧菌群的繁殖质量与代谢速率；在TS含量高出旧厌氧工艺6倍(旧工艺为0.5--6％)、SS含量高出旧厌氧工艺11倍(旧工艺为1500--5000mg/L)的条件下，营造了高浓度的鲜粪只用8天，比旧厌氧工艺缩短了7.5倍(旧工艺为60天)的充分降解和彻底腐熟周期。实现了鲜粪水解酸化与厌氧发酵全过程SRT固体滞留期、MRT微生物滞留期、HRT水力滞留期、PH值的联体处理、同步操作和稳定运行。
2、本沼气发酵系统，致力于高浓度鲜粪好氧条件下的等温酸化和厌氧条件下55℃±2℃的保温发酵，皆在完成高浓度鲜粪的充分降解和彻底腐熟之外，还以鲜粪发酵原料始终保持20％的不变浓度，在高温加搅拌的等温酸化和保温厌氧的环境中进行持续性的等量交替发酵。所以实现了甲烷菌的大量聚集和成倍溢出，达到了高出传统技术工艺6-9倍的沼气产量。
3、沼气产量的成倍增加，为厌氧发酵原料自身55℃±2℃的加热和保温发酵提供了自给有余的廉价能源，所以匹配了热电联供的沼气发电系统、沼气换热系统和生产生活环境的沼气温控系统。
4、廉价沼气能源稳定生产、安全转换的技术装备和自给自足的工艺流程，又确保了鲜粪在系统内55℃±2℃高温、16-24％的TS含量、12000-60000mg/L的SS含量和8天高温、高浓度、高降解效率、低运行费用的正常发酵。
5、改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统，所转换的熟化沼渣沼液，因其发酵浓度高出传统工艺6倍之多，且又有高温厌氧、多级降解加搅拌的条件，使其氮、磷、钾的综合含量指标高出传统工艺6-9倍。另外，该鲜粪处理工艺对SARS病毒、禽流感病毒、大肠杆菌、蛔虫卵等在内的百余种有害细菌病毒的灭活技术和效果，与第一届和第二届世界沼气生态卫生大会一致鼓励和倡导的人畜禽鲜粪就地综合治理、并就地生态化还田利用的技术手段完全吻合。
6、改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统，将具有突出消毒灭菌功能的熟化沼液，按一定比例兑入经过中水回用处理集成设备处理后的中水，实现养殖粪水带有消毒灭菌效果的往复利用，用以大为降低畜禽养殖用户的疫情防控成本，明显提高养殖畜禽的质量品位和生产效率。
7、大罐外围的沼气储存保温多用仓，整体看，是一个承担着立式大罐全部荷载的联体构造；分开瞧，上部是具有安全护拦功能的容器；中部是具有特殊保温效果的夹层；配置于夹层容器之内的，是负责完成鲜粪好氧酸化、厌氧接种、厌氧降解、厌氧产气的两用液位控制仪器；下部是立式大罐的联体围墙，围墙上加工配置有大门和窗户，进入大门是可完成鲜粪商品化转换、养殖粪水就地资源化循环处理的各类容器、设备、仪器、仪表和进料、搅拌、倒料、卸料的多种管道阀门、控制系统及其运行空间、场地。
8、大量理论探索和实践经验证实，传统的畜禽鲜粪无害化沼气发酵工程，在发酵原料产量小、发酵周期不计时、发酵浓度淡且低、中温发酵35℃、常温发酵20℃的前提下，进行以达标排放为目的厌氧发酵是成功的和可行的；在原料产量大、周期有限制、浓度高而稠的中常温前提下，进行以无害化、资源化为目的厌氧发酵是失败的和难行的；因为：传统的中常温厌氧发酵工程，在廉价沼气能源稳定生产、安全转换工艺和自产自供方面，在厌氧发酵原料的加热保温方面，在高浓度鲜粪连续性的高温厌氧发酵等等方面，缺乏先进实用的技术手段；存在诸多先天性的缺陷。本发明人通过对各类传统中常温厌氧发酵工程缺陷和不足的探索与解刨，历时十几年的反复改进和不懈努力，研制设计了目前这种改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统。
以下结合附图和实施例对本方案作进一步描述：
图1为本发明的主视结构图。一种改粪污为商品的六层配制联动运行沼气发酵系统，上中下六层制造、多效能联动运行的主体构造，及其联动运行的工艺和效果，是一个汇集了主体基础(1)，运行车间地面楼板(2)，鲜粪水解池(3)，沼液多用配兑池(4)，冲粪污水资源化多级利用池(5)，鲜粪绞碎器(6)，鲜粪输送主管道(7)，主体基础中心支柱及楼板垫台(8)，鲜粪水解池排气管(9)，鲜粪进料管(10)，鲜粪输送管道及特制泵(11)，360°的多点共用出料盘管(12A)，360°的多点共用进料盘管(12B)，带阀门的单点多用进料支管(13)，带阀门的单点多用出料支管(14)，阀门(15)，沼气流量表(16)，沼气热电联供设施(17)，系统换热出水口(18)，系统换热进水口(19)，发酵原料温感器及电动阀门(20)，加工成360°的多点共用出水盘管(21)，带阀门的单点多用出水支管(22)，加工成360°的多点共用进水盘管(23)，带阀门的单点多用进水支管(24)，系统换热器(25)，鲜粪等温好氧酸化仓(26)，鲜粪高温厌氧接种仓(27)，鲜粪多级高温厌氧降解仓(28)，沼气储存保温多用仓(29)，外窥液位计(30)，电控液位感应计(31)，沼气降温多用塔(32)，沼气流量表(33)，压力表(34)，沼气提纯净化系统(35)，系统换热补水箱(36)，自动泄气阀(37)，安全阀(38)，主系统排气承重多用管(39)，沼气提纯净化系统维修孔(40)，主系统发酵仓维修孔(41)，熟化沼渣液出口(42)，多用固液分离机(43)，熟化沼渣复配器(44)，熟化沼液复配器(45)，复配沼渣造粒机(46)，粒状沼渣烘干机(47)，沼渣有机肥成品包装机(48)，沼液有机肥成品包装机(49)，养殖粪水消毒灭菌回用处理集成设备(50)，系统补水水泵(51图省略)，系统运行外部环境易燃有害气体感应报警控制器(52图省略)，系统运行车间内部环境易燃有害气体感应报警控制器(53图省略)，系统运行车间内部环境温度、易燃有害气体感应通风调控系统(54图省略)，系统运行及控制电线点缆(55图省略)，系统职守人员工作生活用沼气灯、灶、淋浴器(56图省略)，系统职守人员卫生间、更衣室(57图省略)，系统正常运行及故障报警PLC控制柜(58)为一体的立式大罐系统工程。
本发明治污与致富同步、环保与增效多赢的效果，是和本系统工程整合了各类鲜粪边排放、 边治理、边消化、边商品转换的高温、高浓度、高降解效率的沼气发酵联动工艺，和集成了养殖粪水边排放、边回收、边消毒、边循环利用的高洁净、高效能、高适应的资源化互补流程密不可分的。主要实施流程：
1、畜禽鲜粪高温、高浓度、高降解效率的实施流程：畜禽鲜粪经绞碎器绞碎(6)，通过鲜粪输送主管道(7)进入鲜粪水解池(3)；鲜粪在水解池(3)经过浓度的配比、温度的回升和KL工艺的掺兑，用特制泵(11)经360°的多点共用出料盘管(12A)，360°的多点共用进料盘管(12B)，带阀门的单点多用进料支管(13)，带阀门的单点多用出料支管(14)，过阀门(15)，发酵原料温感器及电动阀门(20)，打入鲜粪等温好氧酸化仓(26)。鲜粪在酸化仓(26)经过有时限的加热、接种、搅拌KL工艺处理，由PLC自控(58)系统开启通向KL工艺厌氧接种仓(27)单点多用出料支管(14)，过阀门(15)，发酵原料温感器及电动阀门(20)，执行酸化仓(26)给接种仓(27)的倒料、搅拌并用动作。鲜粪在接种仓(27)经过55℃±2℃近恒温、有时限的KL工艺保温、接种、激活、搅拌处理，实现了高温厌氧菌的快速繁殖和成倍聚增，完成了鲜粪高温、高浓度、高效降解深度腐熟的第一步。然后，按照PLC自控(58)系统从酸化仓(26)给接种仓(27)的相同工艺和动作，依次类推将发酵原料传递倒入其它多个封闭运行的高温厌氧降解仓和深度腐熟消化仓。如此周而复始，依靠边排放、边治理、边消化、边商品转换的高温、高浓度、高效降解联动运行的沼气发酵系统，实现了各类高浓度鲜粪的充分降解和彻底腐熟。
2、养殖粪水边排放、边回收、边消毒、边循环利用的实施流程：养殖粪水从各个养殖车间的支沟汇集流入干沟，然后汇集流到养殖冲粪污水资源化三级利用池(5)，先经多用固液分离机(43)将粪水中的固液两相物质分离开来，后把固相物质就地输送给鲜粪绞碎器(6)，随同鲜粪参与沼气发酵；把液相物质就地输送给养殖粪水资源化一级利用池(5)，经过有时间限制的落差式沉淀，溢流进入二级利用池(5)用养殖粪水回用处理集成设备(50)进行处理，同时按一定比例从沼液多用配兑池(4)中，计量掺进消毒灭菌的沼液溢流进入三级利用池(5)，然后用这种具有消毒灭菌功能的中水，再去进行养殖环境的冲洗。如此周而复始，完成养殖粪水高洁净、高效能、高适应的资源化循环利用。
3、沼渣沼液有机肥料高洁净、高附加值的实施流程：因本发明在对各类鲜粪进行边排放、边治理、边消化、边高浓度沼气发酵的同时，实现了鲜粪的充分降解和彻底腐熟；在根治鲜粪过剩积累的同时，切断了包括SARS、禽流感在内百余种有害细菌病毒的孳生链和传播链；在变鲜粪废为沼渣沼液的同时，使沼渣液中的氮、磷、钾主导元素及多类微量元素的有机肥效保有量，高出了传统厌氧工艺6-9倍；借而为沼渣液有机肥商品化、产业化、市场化的开发铺平了道路，也为沼渣液有机肥规范化、标准化、规模化的经营夯实了基础。所以在本沼气发酵系统当中，配置了可让鲜粪治理用户高附加值创收又喜闻乐见的沼渣液有机肥料转换加工的实施流程。
本系统充分降解和彻底腐熟的沼渣液，由熟化沼渣液出口(42)，给多用固液分离机(43)；经固液分离机(43)的分离，将固相物质给熟化沼渣复配器(44)，和其它的添加剂进行复合配制；将已复配的半成品先给造粒机(46)造粒，后给烘干机(47)烘干，再给成品包装机(48)进行包装。经固液分离机(43)分离后所得的熟化沼液，其加工处理的方法和沼渣基本相同，不另赘述。