申请日2010.02.02
公开(公告)日2011.08.03
IPC分类号C02F9/14; C02F1/36; C02F103/20; C02F1/24; C02F3/12
摘要
本发明公开一种养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备。该处理技术及设备，通过采取超声粉碎分散灭菌、沉淀虹吸固液分离、生物质配料掺混、好氧高温发酵制肥、超声气浮分离净化等多项创新技术及与其配套的专用技术装备，将养殖场产生的畜禽粪便和污水中的固态有机物分解转化成有机肥料，将液态污水分离净化成中水回用，成功地实现了集约化养殖业的废弃物资源化利用，变废为宝，污染物零排放，化害为利。该处理技术及设备，具有技术先进、结构简单、性能可靠、维修方便、操作容易、能源消耗低、运行费用少等突出特点，可以获得减少污染排放、改善生态环境、充分利用资源、增加经营收入、降低费用支出等多重效益。
摘要附图
权利要求书
1.一种养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，其特征在于：该处理技术及设备包括：超声粉碎灭菌分离预处理(I)、生物好氧发酵制肥(II)、超声分离净化(III)等3个相对独立的工艺技术作业单元，及与其配套的专用技术装备和工艺技术参数。
2.根据权利要求1所述的养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，其特征在于：所述的超声粉碎分散灭菌器，整体形状设计成罐型全封闭结构，罐底呈圆弧形;由罐盖(6)、罐体(3)、安装支架(1)组成，通过快速连接法兰盘(5)实现快速开启或快速封闭固定;在罐盖上，安装固定有搅拌分散器(7)、安全排气管(8);污水排出管(4)，设计安装在罐体上部，与沉淀虹吸固液分离池的污水进入管(19)相连接;污水进水管(11)，设计安装在罐体下部，与畜禽粪便污水集中池的出水管相连接;在罐体的最底端，设计安装有应急放水管(9);在罐体底部的外壁上，设计布置安装有板式超声波换能器(2)，由总接线盒(10)通过导线束(12)与超声波发生器(13)相连接。超声波发生器(13)，由信号源、功率放大、输入输出、控制等四个主要工作部分组成，采用基于单片机CAT89C51的数字波形发生器产生正弦波，由功率晶体管进行功率放大，通过高频变压器和相关电路、器件，把电能量耦合到板式超声波换能器(2)上;搅拌分散器(7)，选择变频调速电机做为驱动动力源，在搅拌轴上安装固定有呈上下双层布置、各自都配有若干齿爪的两个反向齿爪型搅拌分散盘。
3.根据权利要求1所述的养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，其特征在于：所述的沉淀虹吸固液分离池，由池体(23)、池盖(20)、环形集水槽(18)组成，池体底部设计成三角形，吸泥口(14)布置在池体底部三角形的顶端，污泥虹吸管(15)沿池体内壁安装固定，通过沉淀污泥排出管(16)与有机物原料暂存罐进料口相连接;沿池体上边口四周设计有环形集水槽(18)，集水槽与池盖(20)相连接，设在集水槽上的分离水排出管(21)与恒位水箱进水管(66)相连接;在池盖的中心位置上设计有分离池中心管(17)，污水进水管(19)布置在中心管(17)内，深入到的分离池内的适当位置;在分离池中心管正下方，设计布置有缓冲反射板(22)。
4.根据权利要求1所述的养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，其特征在于：所述的生物质配料掺混装置，包括计量有机污泥重量的计量管道泵，计量生物质配料重量的计量称重器，掺混制肥混配物料的叶片式混合搅拌机。设计选择的粉碎生物质配料，包括植物秸杆、农林产品果实的软质皮芯棒、树叶、木屑等生物质废弃物，并需通过碾轧方法粉碎成絮状碎段后共掺混使用;
生物质配料掺混比例，以产生的有机污泥配入重量为基数，通过本发明设计推导的数学公式计算求出，即：
式中：有机物污泥的含水率为A，固水比为SA;生物质配料的含水率为B;固水比为SB;制肥的有机物需最佳含水率为C，最佳固水比为SC;生物质配料掺入比例MB。
5.根据权利要求1所述的养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，其特征在于：所述的地槽式好氧发酵仓，包括发酵仓封闭棚(37)、地槽式好氧发酵槽(24)、机行纵轨道(46)、液压翻抛机、排气除臭装置(38)、通风供氧装置、操纵控制装置(45);
设计配置发酵仓封闭棚(37)，由角钢骨架焊接成形，再覆盖厚聚酯透明膜组成，连接安装在发酵仓地面的基础(48)上;好氧发酵槽(24)、机行纵轨道(46)、液压翻抛机、排气除臭装置的吸气罩、通风供氧装置的曝气口(50)等作业部件，全部安装布置在封闭棚内;排气除臭装置、通风供氧装置、操纵控制装置(45)安装布置在封闭棚外;通过操纵控制装置(45)，操纵控制布置在封闭棚内的各作业部件按指令运行;
设计配置的好氧发酵槽(24)，用钢筋混凝土制成，上沿与地面平行;槽深2.5m，宽4m，长20m;在好氧发酵槽的两侧立壁上，设计配置有通风供氧曝气口(50)，通过通风供氧管与鼓风机相连接;在好氧发酵槽侧壁边沿地面上，设计配置有机行纵轨道(46)和助力齿条(28)，供液压翻抛机行走;
设计配置的液压翻抛机，由安装固定在翻抛轮中心轴上的被动链轮(26)，通过链条I(27)、及中间链轮(43)及链条II(42)，与动力传递装置的主动链轮(40)相连接;通过升降支臂(49)与液压系统的伸缩油缸(34)相连接;由翻抛驱动电机(39)连接减速机(41);由安装固定在减速机动力输出轴上的主动链轮(40)，通过链条II(42)连接中间链轮(43)，再通过链条I(27)连接安装固定在翻抛轮中心轴上的被动链轮(26)，传出进行翻抛、拨料作业的动力，带动翻抛轮(25)旋转田;通过行走驱动电机(44)驱动纵向行走轮(49)，带动液压翻抛机沿机行纵轨道(46)纵向移动;由助力齿轮(29)与固定的助力齿条(28)相啮合，可以保证翻抛机在纵向作业时有足够助力;通过横向驱动电机(32)驱动横向行走轮(31)，带动液压翻抛机沿机行横轨道(30)做横向移动;液压控制器(35)由齿轮泵、分配阀、控制阀、溢流阀及液压油箱、仪表等组成，通过液压油管与伸缩油缸(34)相连接;由伸缩油缸(34)与翻抛装置的升降支臂(49)相连接;
设计配置的通风供氧装置，由鼓风机、送风供氧管网、曝气口(50)组成;曝气口布置在好氧发酵槽两侧侧壁上，每平方米不少于4个;除臭排风装置(38)，由吸气罩、排气口、凝结式除臭箱、抽风机、排气管等部件组成，凝结式除臭箱中装有生物除臭液，可溶性恶臭物质溶于生物除臭液中，并被微生物氧化分解;而不能溶于水的废气，会从除臭液中溢出，被抽风机吸入具有相当高度的排气管内，直接排入高空大气中;操纵控制装置(49)，设计成操纵控制台形式，以工业控制单片机为核心部件，组成具有软件编程、信号采集处理、数据整理存储备份、键盘输入、LFD屏幕显示、指令输出等功能的电子操纵控制装置;通过导线束，一方面连接各监测位置上的传感监测信号部件;一方面连接鼓风机、电机等运行部件。
6.根据权利要求1所述的养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，其特征在于：所述的超声气浮分离净化器，整体设计成罐体圆柱体，由罐体(56)和罐盖(61)两部分组成，由法兰盘(60)连接固定;根据作业功能不同，自上而下划分成余气浮渣区(62)、分离反应区(58)、吸附过滤区(69)、净化储水区(52)等4个作业区域;在净化器罐盖上安装固定有刮渣器(63)、排气管(64);在净化器罐体上部设有分离浮渣排出管(59)，与沉淀虹吸固液分离池的污水进水管(19)相连接;在净化器罐体中部设有污水进水管(68)，通过恒位水箱(67)的进水管(66)与沉淀虹吸固液分离池上的分离污水排出管(21)相连接;在净化器罐体下部设有分离净化中水出水管(72)，与过滤分离净化器的进水管(81)相连接;在吸附过滤区(69)域内，设有由砾石、石英砂、活性炭等滤料组成的吸附过滤层;在吸附过滤层的上层面，设计安装有曝气微孔扩散器(55)，通过饱和溶气送气管(70)与过饱和溶气发生器(71)相连接;在净化器罐体全外部与分离反应区相对应的位置上，设计安装有沿罐体圆周呈120°等分布置的3组板式超声波换能器(57)，通过总接线盒(54)与自动操纵控制装置(51)相连接;自动操纵控制装置(51)，由他激式超声波发生器和自动控制器等两部分组成，整体设计成操纵控制柜形式，通过导线束(53)与总接线盒(54)相连接;他激式超声波发生器，由信号源、功率放大、输入输出、控制等四个主要工作部分组成，采用基于单片机CAT89C51的数字波形发生器产生正弦波，由功率晶体管进行线性功率放大，通过高频变压器和相关电路，把电能量耦合到式超声波换能器(57)上;自动控制器，设计成具有工业控制单片机编程、信号现场在线采集处理、数据存储备份处理、LED屏幕显示、键盘输入、指令输出等自动调节控制功能，通过导线束(53)与总接线盒(54)相连接，再由总接线盒(54)分别与各作业功能部件的电机，电动蝶阀，电磁开关等驱动部件相连接。
说明书
养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备
技术领域
本发明涉及一种环境污染控制技术，具体说是一种用于对集约化养殖业产
生的畜禽粪便和污水进行无害化资源化处理的养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备。
背景技术
随着经济建设的快速发展和城乡居民生活水平的不断提高，我国畜禽养殖业得到了迅猛增长，并逐渐向规模化、集约化方向发展;与此同时，畜禽养殖业带来的环境污染问题也在急剧增长，并且有日渐严重的发展趋势。
据有关资料公布的2008年统计数据：全国1000头以上的养猪场、100头以上的养牛场、10万只以上的养禽场，总计约有2.23万家左右;这些养殖场每年排放的畜禽粪便总量约有25.3亿吨，再加上冲洗污水排放，估计每年粪便和污水排放总量约有297亿吨，相当于全国工业和城镇生活污水排放量总和的46%左右;其中，有机物排放总量约有1037万吨，比全国工业废水有机物排放量总和还要高出14.8%。更为严重的问题是，养殖场为了产品销售和运输方便，有近80%都集中分布在大中城市周边地带和人口稠密地区，而且因为这些养殖场排放的畜禽粪便和污水，有机物含量多、浓度高，又有大量病毒病菌及寄生虫卵存在，日积月累就在大中城市周边地带或人口稠密地区形成了一种十分严重的污染源，使环境污染控制受到了极大压力，对生态环境造成了极大危害，有些地方已经成为严重影响畜禽养殖业自身发展和当地人民群众身体健康的社会问题。
目前，我国养殖场对畜禽粪便和污水的处理方式主要有三种：
一是干物质自然堆沤，污水直接外排。
这种处理方法是：养殖场将产生的畜禽粪便和污水，通过简单的收集、沉淀和人工分离，相对干物质进行自然堆放、自然发酵的堆沤处理后，制成有机肥料买给农户使用;沉淀分离出的高浓度污水，不再进行任何处理即直接外排。据初步估计，目前全国有60%以上的养殖场产生的畜禽粪便和污水，都在采用这种方法进行处理。
这种处理方法存在的主要问题是：(1)、畜禽粪便在自然堆沤过程中，能产生大量恶臭物质，臭味自由扩散飘流，严重污染周边环境。(2)、自然堆沤粪便，极易滋生病菌，招致蚊蝇，成为各种疾病的传播源头。(3)、这种自然堆沤方法制成的有机肥料，因有机物发酵不充分，发酵温度不高，不能彻底灭杀有害病菌病毒和寄生虫卵，施用到农田以后可能会污染土壤;经雨水冲涮或渗透后，还可能会污染地下和地表的水体。(4)、对畜禽粪便进行自然堆沤，因受自然温度条件限制，不可能常年进行;在每年的相当时段内畜禽粪便与污水都要合流直接外排。这种高浓度污水不经任何处理即直接外排，造成的环境污染必然十分严重。
二是干物质自然堆沤，污水经处理后外排。
这种处理方法是：养殖场将产生的畜禽粪便和污水，采取适当技术手段进行收集、沉淀、分离，对分离后的相对干物质同样采取自然堆放、自然发酵的堆沤处理;对经过比较彻底沉淀、分离后的较低浓度污水，根据各养殖场的不同技术条件，分别采用化学、物理或生物等技术措施进行认真处理，达到国家颁布的《畜禽养殖污染防治管理办法》规定标准后排放。据初步统计，目前约有占全国总数30%左右的养殖场已经采取了这种处理方法;虽然家数比例不高，但由于在规模较大的养殖场中绝大多数都采用了这种处理方法，使有效处理的畜禽粪便和污水排放量，估计已能达到排放总量的58%以上。
尽管这种处理方法已较前一种方法有了巨大进步，但依然存在以下问题：(1)、分离后的相对干物质依然采用堆沤方法处理，前述存在的恶臭污染环境、蚊蝇传播疾病、制成的肥料污染土壤、水体等问题就依然存在。(2)、同样，自然堆沤也不可能常年进行，在每年相当时段内依然存在畜禽粪便同污水合流问题;由于养殖场设计安装的污水处理装置负荷能力有限，对这种畜禽粪便与污水合流的高浓度污水很难实现达标排放;超标排放污水或不经处理直接排放污水，都会造成十分严重的环境污染。
三是用厌氧生物工程方法对畜禽粪便和污水进行综合利用处理。
这种处理方法是：在养殖场内建设生物沼气工程设施，将畜禽粪便和污水中的有机物分解转化成沼气燃料利用，将产生的沼渣、沼液等剩余物，进一步加工后制成有机肥料利用。据初步统计，目前已经采用了这种方法处理畜禽粪便和污水的养殖场，全国尚不到10%。
采用厌氧生物工程技术，对畜禽粪便和污水进行综合利用处理，一般不消耗能源，技术成熟可靠，既可以实现废弃物资源化利用，变废为宝，又能实现污染物达标排放，化害为利，可以收到环境、能源、社会多重效益;理论上是一条有效途径。但是，一般养殖场采用这种厌氧生物工程技术方法，却十分困难。主要原因是：(1)、投资数额巨大。据初步估算，建设集中处理万头养猪场产生粪便和污水的生物沼气工程，建设投资约120万元左右，如果再加上向用户供气的输气管道、储气系统的建设投资，总投资可能超过200万元。如此巨额投资，一般养殖场都会因自身利润有限，无力承担。(2)、投资风险较大。生物沼气工程的产品是沼气燃料，而沼气燃料的主要用户只能是周边居民;大型养殖场选址时都要求远离居民聚居区。因此，用户规模、集中程度、供气距离等基础条件，都很难满足生物沼气工程投资收益的建设要求。另外，生物沼气工程原料来源依靠养殖场产生的畜禽粪便，而养殖场的畜禽养殖规模受市场波动或畜禽疫情影响十分敏感，一旦养殖场的畜禽养殖数量大幅度减小或倒闭，生物沼气工程就会立即随之减产甚至停产，不仅将严重影响用户生活，引发社会问题，而且投入的巨额资金有可能全部沉没。基于上述原因，建设生物沼气工程处理畜禽粪便和污水，虽然在环保、社会效益等方面体现明显，但由于工程建设方面投入巨大，再加上收益的不确定性和风险性都较高，养殖企业自身和招商引资投资人的积极性都不会很高，如无政府投入的政策引导，推广应用十分困难。
本发明通过认真调查研究，根据我国目前养殖场处理畜禽粪便和污水的现状及弱点，有针对性地研究设计出超声粉碎分散灭菌技术、沉淀虹吸固液分离技术、生物质配料掺混技术、生物好氧高温发酵制肥技术、超声气浮分离净化技术等多项创新技术及专用设备，将畜禽粪便和污水中的固态有机物质分解转化成有机肥料，将液态污水分离净化成中水回用，形成一种养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
本发明拟研究设计出一种养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，通过采取超声粉碎分散灭菌技术、沉淀虹吸固液分离技术、生物质配料掺混技术、生物好氧高温发酵制肥技术、超声气浮分离净化技术等多项创新技术及其专用设备，将养殖场产生的畜禽粪便和污水中的固态有机物分解转化成有机肥料，将液态污水分离净化成中水回用，实现集约化养殖业的废弃物资源化利用，变废为宝，污染物零排放，化害为利，取得降低费用支出、增加经营收入、减少污染排放、改善生态环境、有效利用资源等多重效益。
解决技术问题采取的技术方案：
本发明要解决的技术问题，通过采取以下技术方案解决：研究设计出一种用于对集约化养殖业产生的畜禽粪便和污水进行无害化资源化处理的养殖场污水超声无害化资源化处理技术及设备，包括超声粉碎灭菌分离预处理、生物好氧发酵制肥、超声分离净化等3个相对独立的工艺技术作业单元，及与其配套的专用技术装备和工艺技术参数。
1、超声粉碎灭菌分离预处理工艺技术作业单元。
本发明应用超声技术对养殖场产生的畜禽粪便和污水进行粉碎灭菌分离预处理，是因为超声波是一种具有相当功率能量的机械振动波，在液体中有极强的穿透力和极好的传导性，能产生剧烈的空化效应，使反应热点瞬间产生高温(>5000K)、高压(>5×104KPa)和高速(>300m/s)冲击波;也能产生强大的机械效应，使液体微粒发生位移运动，产生并传递能量，虽然位移距离不大，但与超声波频率平方成正比的加速度却极大，甚至能超过重力加速度(980.665cm/s2)的数万倍，具有强大的冲击力、剪切力;还能产生强烈的热解和自由基效应，使水分子在反应热点达到超临界状态，裂解生成羟基自由基，与有机物发生强烈的热解反应或氧化反应，使其中一部分有机物彻底无机化，裂解转化成CO2、H2O、CO等气体溢出。充分利用超声波的这些能量功能，足以在畜禽粪便和污水中发挥粉碎、分散、灭菌、分离等特殊作用。
本发明研究设计的超声粉碎灭菌分离预处理工艺技术作业单元，包括畜禽粪便污水集中池、超声粉碎分散灭菌器、沉淀虹吸固液分离池。
所述的畜禽粪便污水集中池，是针对养殖场排放的畜禽粪便及冲洗污水一般都具有随意性、间歇性、冲击性等不稳定特点，为保证作业系统运行的稳定性，而设计出对畜禽粪便及冲洗污水进行收集、集中、储存、定量排放的专用装备。为防止异味外溢，整体设计成全封闭长方形池形结构;为防止沉积或滞留，底部设计成三角形，配置安装有螺旋推运器;为保证作业系统能在连续恒定流量条件下作业，在排出管道上配置安装有计量管道泵。
所述的超声粉碎分散灭菌器，是针对养殖场排放的畜禽粪便及冲洗污水，普遍存在着成分复杂、固液游离、有害微生物活性强等结构特点，而设计出具有粉碎、分散、搅拌、混合、灭菌等作业功能的专用技术装备。超声粉碎分散灭菌器，为避免出现尖角或棱角状连接使超声场出现漫散射，造成局部空化效应降低，整体形状设计成罐型全封闭结构，罐底呈圆弧形;由罐盖、罐体、安装支架组成，通过快速连接法兰盘实现快速开启或快速封闭固定;用具有较强防腐、耐高温性能的锅炉钢板焊接制成。在罐盖上，安装固定有搅拌分散器、安全排气管;污水排出管，设计安装在罐体上部，与沉淀虹吸固液分离池的污水进入管相连接;污水进水管，设计安装在罐体下部，与畜禽粪便污水集中池的出水管相连接;在罐体的最底端，设计安装有应急放水管，用于应急需要时放空罐体中的存水;在罐体底部的外壁上，设计布置安装有板式超声波换能器，由总接线盒通过导线束与超声波发生器相连接。
设计配置的超声波发生器，由信号源、功率放大、输入输出、控制等四个主要工作部分组成，采用基于单片机CAT89C51的数字波形发生器产生正弦波，由功率晶体管进行功率放大，使工作频率能在50～120KHZ之间选择调整，通过高频变压器和相关电路、器件，把电能量耦合到板式超声波换能器上，达到隔离和阻抗匹配。
设计配置的搅拌分散器，安装固定在罐盖中心位置上;搅拌分散器选择变频调速电机做为驱动动力源，可以根据需要，做出不同转速变化的实时在线调整;搅拌分散器的结构形式，设计成在搅拌轴上安装固定有呈上下双层布置、各自都配有若干齿爪的两个反向齿爪型搅拌分散盘。在进行搅拌分散作业时，由于搅拌分散器的高速旋转和两个反向齿爪分散盘作用，在齿爪分散盘上、下两层的盘面上，各自都产生一股极强的轴向吸引力;使有机污水从两层盘面的上部和下部，沿两个盘面轴向的相对方向被同时快速吸入，再从两层分散盘的中间快速向四周流出，碰到罐体壁后，分别向上、下两个方向流动;从而带动起流入全部污水，形成双向连续翻动的路线快速流动，消除了可能存在的盲区或死角。同时，由于齿爪型搅拌分散盘的高速旋转，使设计布置在搅拌分散盘边沿上的若干齿爪，都具有了极高的线速度和切割撞击污水的高频率，从而产生出极强的高速切削、液力剪切、离心挤压等动态能量;这种极强的动态势能再与功率超声产生的空化效应、机械效应相配合，足以加大畜禽粪便和污水中有机物发生的破裂、移动、碰撞等结构性变化，实现有效粉碎、分散、搅拌、混合、灭菌等作业功能。
所述的沉淀虹吸固液分离池，由池体、池盖、环形集水槽组成;为使沉淀后的污泥能被污泥虹吸管顺利吸取排出，池体底部设计成三角形，吸泥口布置在池体底部三角形的顶端，污泥虹吸管沿池体内壁安装固定，通过沉淀污泥排出管与有机物原料暂存罐进料口相连接;沿池体上边口四周设计有环形集水槽，集水槽与池盖相连接，设在集水槽上的分离水排出管与恒位水箱进水管相连接;在池盖的中心位置上设计有分离池中心管，污水进水管布置在中心管内，深入到的分离池内的适当位置;在分离池中心管正下方，设计布置有缓冲反射板。经超声粉碎分散灭菌器处理后的污水，通过沉淀池的污水进水管，进入沉淀池的中心管，污水在中心管内向下做竖向流动，为防止水流扰动沉淀污泥，在中心管下端设计有喇叭口和反射板进行缓冲，使竖向流动的污水能平静缓慢的从反射板四周流入沉淀池内。污水在沉淀池停留时间内，污水中含有的大颗粒、重有机物靠自身重量作用，自动完成沉淀过程，沉落到沉淀池底部，形成粥状污泥;吸泥口靠静水压力和虹吸作用，将沉淀的粥状污泥吸起排出。在沉淀池的上部，沿沉淀池体的上边口四周设有环形集水槽;经过沉淀后的分离污水，在来水挤压下产生溢流，并沿沉淀池体四周的上边沿流入集水槽内;再经设在集水槽上的分离水排出管，被送进恒位水箱内。
2、生物好氧发酵制肥工艺技术作业单元。
本发明针对养殖场产生的畜禽粪便和污水，不仅含有大量有机物质，而且还富含农作物生长所必需的氮、磷、钾，以及诸多微量营养元素的资源性特点，依据微生物好氧发酵技术原理，充分利用微生物对有机物能进行吸收、氧化、分解、合成的生物功能，制造出一种适宜微生物生长繁殖的活动环境，通过微生物的自身生命活动过程，把一部分有机物吸收、氧化、还原成简单的无机物，并释放出微生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物分解、合成为新的细胞物质，使微生物能继续生长繁殖，产生出更多的生物体;最终分解转化成类似腐殖质的有机肥料。
本发明研究设计的生物好氧发酵制肥工艺技术作业单元，包括生物质配料掺混装置、地槽式好氧发酵仓、成品计量包装机。
所述的生物质配料掺混装置，是针对经过超声粉碎灭菌分离预处理后的畜禽粪便和污水，已成为含水率极高的稀粥状有机污泥的特点，为成功进行生物好氧发酵制肥作业，而研究设计出掺混一定比例粉碎生物质配料的专用技术装备，包括计量有机污泥重量，设计配置的计量管道泵，为计量生物质配料重量，设计配置的计量称重器，为均匀掺混制肥混配物料，设计配置的叶片式混合搅拌机。
设计选择的粉碎生物质配料，包括植物秸杆、农林产品果实的软质皮芯棒、树叶、木屑等生物质废弃物，并需通过碾轧方法粉碎成絮状碎段后供掺混使用。
设计的生物质配料掺混比例，以产生的有机污泥配入重量为基数，按生物好氧发酵所需的有机物最佳含水率或固水比和以已知的有机污泥及选用的生物质配料含水率或固水比为参数，通过本发明设计推导的数学公式计算求出，即：
式中：有机物污泥的含水率为A，固水比为SA;生物质配料的含水率为B;固水比为SB;制肥的有机物需最佳含水率为C，最佳固水比为SC;生物质配料掺入比例为MB。
所述的地槽式好氧发酵仓，是通过采取封闭运行、翻堆搅拌、强制通风供氧、调节控制温度、排气除臭等工程技术措施，制造出一种适宜好氧微生物生长、繁殖的活动环境，依靠好氧微生物自身生命代谢活动过程，把制肥混配有机物分解、还原、合成为腐殖质有机肥料的专用技术装备。
所述的地槽式好氧发酵仓，包括发酵仓封闭棚、地槽式好氧发酵槽、机行纵轨道、液压翻抛机、排气除臭装置、通风供氧装置、操纵控制装置。
设计配置发酵仓封闭棚，由角钢骨架焊接成形，再覆盖厚聚酯透明膜组成，连接安装在发酵仓地面的基础上;好氧发酵槽、机行纵轨道、液压翻抛机、排气除臭装置的吸气罩、通风供氧装置的曝气口等作业部件，全部安装布置在封闭棚内;排气除臭装置、通风供氧装置、操纵控制装置安装布置在封闭棚外;通过操纵控制装置，操纵控制布置在封闭棚内的各作业部件按指令运行。
设计配置的好氧发酵槽，用钢筋混凝土制成，上沿与地面平行;槽深2.5m，宽4m，长20m;在好氧发酵槽的两侧立壁上，设计配置有通风供氧曝气口，通过通风供氧管与鼓风机相连接;在好氧发酵槽侧壁边沿地面上，设计配置有机行纵轨道和助力齿条，供液压翻抛机行走。
设计配置的液压翻抛机，包括翻抛装置、动力传递装置、行走装置、液压系统、机架等作业部件。液压翻抛机，整体安装在机行纵轨道上;通过控制装置，可以沿机行纵轨道纵向移动，也可以沿自身机行横轨道横向移动。
翻抛装置，包括翻抛轮、升降支臂。由安装固定在翻抛轮中心轴上的被动链轮，通过链条I、及中间链轮及链条II，与动力传递装置的主动链轮相连接;通过升降支臂与液压系统的伸缩油缸相连接。
动力传递装置，包括翻抛驱动电机、减速机、主动链轮、中间链轮、链条
II、链条I。由翻抛驱动电机连接减速机;由安装固定在减速机动力输出轴上
的主动链轮，通过链条II连接中间链轮，再通过链条I连接安装固定在翻抛轮
中心轴上的被动链轮，传出进行翻抛、拨料作业的动力，带动翻抛轮旋转。
行走装置，包括行走驱动电机，纵向行走轮，助力齿轮及助力齿条，通过行走驱动电机驱动纵向行走轮，带动液压翻抛机沿机行纵轨道纵向移动;由助力齿轮与固定的助力齿条相啮合，可以保证翻抛机在纵向作业时有足够助力;通过横向驱动电机驱动横向行走轮，带动液压翻抛机沿机行横轨道做横向移动。
液压系统，包括液压控制器、液压油管、伸缩油缸。液压控制器由齿轮泵、分配阀、控制阀、溢流阀及液压油箱、仪表等组成，通过液压油管与伸缩油缸相连接;由伸缩油缸与翻抛装置的升降支臂相连接，控制操纵翻抛装置升降到指定作业位置作业。
通风供氧装置，由鼓风机、送风供氧管网、曝气口组成。曝气口布置在好氧发酵槽两侧侧壁上，每平方米不少于4个。
除臭排风装置，由吸气罩、排气口、凝结式除臭箱、抽风机、排气管等部件组成。凝结式除臭箱安装在发酵仓封闭棚的排气口处;凝结式除臭箱中装有生物除臭液;当发酵过程中产生的恶臭物质经由设在封闭棚内的吸气罩收集，再经排气口进入凝结式除臭箱的生物除臭液时，高温废气会因温度下降而凝结;此时，可溶性恶臭物质就会溶于箱内的生物除臭液中，并被微生物氧化分解;而不能溶于水的废气，会从除臭液中溢出，被抽风机吸入具有相当高度的排气管内，直接排入高空大气中。
操纵控制装置，设计成操纵控制台形式，以工业控制单片机为核心部件，组成具有软件编程、信号采集处理、数据整理存储备份、键盘输入、LFD屏幕显示、指令输出等功能的电子操纵控制装置;通过导线束，一方面连接各监测位置上的传感监测信号部件，一方面连接鼓风机、电机等运行部件。
本发明研究设计的地槽式好氧发酵仓，实现把制肥混配有机物分解、氧化、还原、转化成腐殖质有机肥料，关键是制造出适宜好氧微生物生长、繁殖的环境温度。在一般情况下，中温初级发酵时，通过增加翻堆搅拌次数、缩短通风供氧间隔、加大通风供氧流量，尽快提高制肥原料的环境温度，确保嗜温菌群尽快进入激发状态;高温主发酵时，通过满足通风供氧流量，确保嗜热菌群尽快进入激发状态，当料层温度超过限值可能抑制嗜热菌群生长繁殖，必须打开排气口，加大通风量，及时翻堆搅拌，把热量和水蒸气带走，使料层温度降低;中温熟化时，通过减少翻堆和通风供氧，逐步降低环境温度，保证菌群正常生长繁殖，完成有机物全部发酵。
所述的成品计量包装机，是针对已经制成的生物有机肥料成品，进行计量、装袋、缝袋等包装作业后，才能成为商品入库待销而设计配置的专用技术装备。
3、超声分离净化工艺技术作业单元。
经超声粉碎、分散、灭菌、沉淀、分离等预处理后形成的分离污水，依然残留着大量悬浮物，这些悬浮物绝大多数都是畜禽代谢残渣、胶体杂质、病毒细菌和寄生虫卵，而且这些有机污染物在水体中带负电荷，扩散能力极强，是导致水质突变、活性增加的主要因素，是水质污染的重要污染源。本发明研究设计出的超声分离净化工艺技术作业单元，就是利用功率超声在液体中传导产生的空化效应、机械效应、热解和自由基效应，将这些有机污染物转化、还原成CO、CO2、H2O等气体无机物排出，同时利用溶气气浮分离、过滤分离净化等工程技术手段，将这些有机污染物残渣或颗粒分离去除。
本发明研究设计的超声分离净化工艺技术作业单元，包括恒位储水箱、超声气浮分离净化器、过滤分离净化器和回用中水储水箱。
所述的恒位储水箱，是为了使超声分离净化系统能有稳定的作业环境，确保功率超声技术参数能发挥最佳效果，而设计的保持污水恒定流量的专用技术设备。由高位储水箱、水流计量孔口板及其相应的进、出水管道组成，安装固定在超声气浮分离净化器的罐体上部;通过进水管与沉淀虹吸固液分离池的分离污水排出管相连接，通过水流计量孔口板出水口与超声气浮分离净化器的进水管相连接。
所述的超声气浮分离净化器，是为了应用功率超声空化效应、机械效应和溶气气浮、吸附过滤等分离净化技术，将污水分离净化成中水而研究设计的专用技术装备;整体设计成罐体圆柱体，由罐体和罐盖两部分组成，由法兰盘连接固定;根据作业功能不同，自上而下划分成余气浮渣区、分离反应区、吸附过滤区、净化储水区等4个作业区域。在净化器罐盖上安装固定有刮渣器、排气管;在净化器罐体上部设有分离浮渣排出管，与沉淀虹吸固液分离池的污水进水管相连接，可以在刮渣器的刮渣板作用下，将经过分离净化后产生的含有机污染物颗粒的絮团、气浮体等浮渣，再送回沉淀池接受第二次固液分离;在净化器罐体中部设有污水进水管，通过恒位水箱的进水管与沉淀虹吸固液分离池上的分离污水排出管相连接，引进沉淀分离污水;在净化器罐体下部设有分离净化中水出水管，与过滤分离净化器的进水管相连接，可以将分离净化的中水送进过滤分离净化器内接受进一步过滤分离净化技术处理;在吸附过滤区域内，设有由砾石、石英砂、活性炭等滤料组成的吸附过滤层;在吸附过滤层的上层面，设计安装有曝气微孔扩散器，通过饱和溶气送气管与过饱和溶气发生器相连接;在净化器罐体外部与分离反应区相对应的位置上，设计安装有沿罐体圆周呈120°等分布置的3组板式超声波换能器，通过总接线盒与自动操纵控制装置相连接。
设计配置的自动操纵控制装置，由他激式超声波发生器和自动控制器等两部分组成，整体设计成操纵控制柜形式，单独安装固定在合适位置上;通过导线束与总接线盒相连接。他激式超声波发生器，由信号源、功率放大、输入输出、控制等四个主要工作部分组成，采用基于单片机CAT89C51的数字波形发生器产生正弦波，由功率晶体管进行线性功率放大，通过高频变压器和相关电路，把电能量耦合到式超声波换能器上。自动控制器，设计成具有工业控制单片机编程、信号现场在线采集处理、数据存储备份处理、LED屏幕显示、键盘输入、指令输出等自动调节控制功能，通过导线束与总接线盒相连接，再由总接线盒分别与各作业功能部件的电机，电动蝶阀，电磁开关等驱动部件相连接。
所述的过滤分离净化器和回用中水储水箱，整体设计成联体箱式结构;过滤分离净化器由过渡存水箱和过滤净化箱组成，在过滤净化箱内分别设有砾石过滤层、石英砂过滤层、活性炭过滤层;通过进水管与超声气浮分离净化器的出水管相连接，通过回用中水出水管与用水抽水泵相连接，使用时，用抽水泵经出水管把储水箱中的中水抽出，直接送到各用水单位。同时在过滤分离净化器上，还没计布置有反冲水进水管和反冲水出水管，形成反冲清洗作业功能。
本发明具有的优点及达到的效果：
1、本发明针对我国集约化养殖业治理畜禽粪便和污水时存在的不足或弱点，有针对性地研究开发出超声粉碎分散灭菌、生物质配料掺混、生物好氧发酵、超声气浮分离净化等创新技术，成功地将养殖场畜禽粪便和污水中的固态有机物分解转化成有机肥料，液态污水分离净化成中水回用，实现了废弃物资源化，变废为宝，污染物零排放，化害为利。本发明具有技术先进、适应性广、可操纵性强、投入资金少等突出特点，能取得减少污染排放、改善生态环境、充分利用资源、降低费用支出、增加经营收入等多重效益，可以满足社会、环保、资源、业主等各方利益需要，具有较高的推广示范价值。
2、本发明认真研究分析了我国集约化养殖业在治理养殖污染方面的技术现状和实际困难，坚持从实际出发，独创研究设计出超声粉碎分散灭菌器、沉淀虹吸固液分离池、地槽式好氧发酵仓、超声气浮分离净化器等专用技术装备，具有技术先进、性能可靠，结构简单、维修方便、操作容易、能源消耗低，运行费用少等突出特点;建设投资收益率、投资回收期、投入产出比等经济效益指标，均大大优于现有养殖污染治理技术，稍具规模的养殖场都有能力靠自有资金引进安装使用。本发明在技术、经济、效果等方面，都适应了我国集约化养殖业对治理养殖污染的迫切需要，具有广阔的市场空间和巨大的市场发展潜力，能获得较好的环保、社会效益和较高的经济效益。
3、超声技术是一项应用十分广泛的实用高新技术，利用功率超声的空化效应、机械效益、热解和自由基效应治理污水，是近十几年间刚刚兴起的新领域。本发明通过基础理论研究，反复试验筛选，将功率超声先进高新技术与传统成熟的机械搅拌技术、沉淀分离技术、溶气气浮技术、过滤分离技术相结合，成功地研究设计出超声粉碎分散灭菌器，超声气浮分离浄化器等养殖污染治理的专用技术装备，取得了极佳的作业效果。本发明成功地将功率超声技术应用到环境污染控制治理技术中，对拓展功率超声技术的应用领域，对养殖业污染控制治理技术的发展和进步，均具有一定的启发和借鉴作用。