一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置及其堆肥工艺
阅读说明：本技术 一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置及其堆肥工艺 (Multi-organic-matter mixed film-coated aerobic composting device and composting process thereof ) 是由 裴占江 徐诚蛟 刘杰 宋锦东 李东玉 石洪影 史风梅 王粟 李鹏飞 于秋月 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置,包括发酵仓、若干个架杆、若干个伸缩杆、半透膜、集液池、集液管、喷淋管、鼓风机和曝气管；其中,架杆为拱形,架杆设置于发酵仓的顶部；伸缩杆设置于相邻架杆之间；半透膜设置于架杆上方；集液池设置于发酵仓外侧的地下；集液管的一端设置于发酵仓的底部,另一端穿过发酵仓与集液池连接；喷淋管的一端设置于发酵仓的顶部,另一端穿过发酵仓与集液池连接；鼓风机设置于发酵仓外侧的地面；曝气管的一端设置于发酵仓的底部,另一端穿过发酵仓与鼓风机连接。本发明有利于发酵堆体保温,不影响多元有机物的生物分解,同时具有防止臭气外逸、减小占地面积、减少投资和运行成本等优点。(The invention discloses a multi-organic matter mixed film-coated aerobic composting device, which comprises a fermentation bin, a plurality of frame rods, a plurality of telescopic rods, a semipermeable membrane, a liquid collecting tank, a liquid collecting pipe, a spray pipe, a blower and an aeration pipe, wherein the fermentation bin is provided with a plurality of frame rods; wherein the rack rod is arched and is arranged at the top of the fermentation bin; the telescopic rods are arranged between the adjacent frame rods; the semipermeable membrane is arranged above the hack lever; the liquid collecting pool is arranged underground outside the fermentation bin; one end of the liquid collecting pipe is arranged at the bottom of the fermentation bin, and the other end of the liquid collecting pipe penetrates through the fermentation bin and is connected with the liquid collecting pool; one end of the spray pipe is arranged at the top of the fermentation bin, and the other end of the spray pipe penetrates through the fermentation bin and is connected with the liquid collecting tank; the blower is arranged on the ground outside the fermentation bin; one end of the aeration pipe is arranged at the bottom of the fermentation bin, and the other end of the aeration pipe penetrates through the fermentation bin to be connected with the air blower. The invention is beneficial to the heat preservation of the fermentation pile body, does not influence the biological decomposition of the multi-element organic matters, and has the advantages of preventing the odor from escaping, reducing the occupied area, reducing the investment and the operation cost, and the like.)
技术领域
本发明涉及有机物堆肥技术领域，更具体的说是涉及一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置及其堆肥工艺。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的提高，有机废弃物的产量也越来越大，处理起来也愈发困难。
常见的有机废弃物包括厨余垃圾、畜禽粪便和植物秸秆，等等。其中，厨余垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，包括丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。厨余垃圾含有极高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭，经过妥善处理和加工可转化为新的资源，高有机物含量的特点使其经过严格处理后可作为肥料、饲料，也可产生沼气用作燃料或发电，油脂部分则可用于制备生物燃料。
畜禽粪便主要指畜禽养殖业中产生的一类农村固体废物，包括猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪等。一方面，过于集中的畜牧养殖导致畜禽粪便在部分地区产量过大，传统施肥处理方式无法消纳，大量堆放对大气、土壤和水环境造成严重的污染。另一方面，由于化肥工业的迅速发展，人们大量使用化肥，使有机粪肥大量闲置，土壤基础养分在局部地方出现逐渐下降趋势，畜禽粪便不能及时还田，形成了畜禽粪便对环境的污染。
植物秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。随着农业生产的发展，中国自20世纪80年代以来，粮食产量大幅提高，秸秆数量也多，加之省柴节煤技术的推广以及烧煤和使用液化气的普及，使农村中有大量富余秸秆。
所谓好氧堆肥，是利用有机固体废弃物(如厨余垃圾、畜禽粪便和植物秸秆，等等)中好氧菌进行高温发酵，堆肥温度在50℃以上维持至少5天以上，高温杀灭病原菌、寄生虫卵、杂草种子，使有机物得到降解并最终转化为稳定的腐殖质的过程。与其他处理方法如填埋和焚烧相比，好氧堆肥具有建设投资少、运行费用低和无二次污染等优点，而且发酵后产品可作为肥料施用农田，适合于我国农业大国的国情。
但是，目前几乎所有的好氧堆肥系统均是在堆体的表面覆盖一层拱形膜，优点是能够保证发酵产生的二氧化氮、氨气、硫化氢等臭气不会外溢，不但提高了有机肥的氮含量，而且对环境比较友好。但同时，拱形膜容易让堆体产生的水蒸汽透出，导致堆体中水分大量流失，堆体含水率快速降低，从而影响好氧微生物的活性，使有机质降解变慢，延长了堆肥时间。
因此，如何提供一种适用于多元有机物的好氧堆肥装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置及其堆肥工艺，以解决现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置，包括发酵仓、若干个架杆、若干个伸缩杆、半透膜、集液池、集液管、喷淋管、鼓风机和曝气管；其中，架杆为拱形，架杆设置于发酵仓的顶部；伸缩杆设置于相邻架杆之间；半透膜设置于架杆上方；集液池设置于发酵仓外侧的地下；集液管的一端设置于发酵仓的底部，另一端穿过发酵仓与集液池连接；喷淋管的一端设置于发酵仓的顶部，另一端穿过发酵仓与集液池连接；鼓风机设置于发酵仓外侧的地面；曝气管的一端设置于发酵仓的底部，另一端穿过发酵仓与鼓风机连接。
进一步，上述多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括控制器，控制器设置于伸缩杆的末端，且与伸缩杆电连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明通过架杆、伸缩杆和控制器的设置，方便了发酵仓进行自由开合，从而有利于控制发酵仓中的温度、湿度和氧浓度。
进一步，上述多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括喷淋泵，喷淋泵设置于集液池和喷淋管之间。进一步，上述多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括若干个喷淋头，喷淋头均设置于喷淋管上。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明通过集液池、集液管、喷淋泵、喷淋管和的喷淋头的设置，可以将发酵过程中产生的渗滤液回流至发酵堆体，以此保住水分，从而保障了发酵微生物持续稳定在最高活性状态，加快了堆肥进程，缩短了堆肥时间。
进一步，上述多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括若干个曝气头，曝气头均设置于曝气管上。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明通过鼓风机、曝气管和曝气头的设置，可以保证氧气供应充分且传递均匀，从而提高了发酵速率，同时避免了厌氧发酵产生臭味。
进一步，上述多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括温度传感器、湿度传感器和氧浓度传感器，温度传感器、湿度传感器和氧浓度传感器均设置于发酵仓的内壁上，且均与电控系统连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明通过温度传感器、湿度传感器和氧浓度传感器的设置，能够随时监控发酵仓中的温度、湿度和氧浓度，从而保证发酵过程正常稳定地进行。
进一步，上述发酵仓的底部坡度为3-6°。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明通过底部坡度的设置，能够使半透膜上形成的水蒸气滴落后汇集至集液池，再通过喷淋回流至发酵堆体，从而避免了水分流失。
进一步，相邻架杆之间的距离均为35-45cm。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明所选相邻架杆之间的距离能够保证伸缩杆的顺利开合。
进一步，上述半透膜为膨体聚四氟乙烯膜。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)膜由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成，白色，富有弹性和柔韧性，具有微细纤维连接而形成的网状结构，这些微细纤维形成无数细孔，使膨体PTFE可任意弯曲。通过膨体聚四氟乙烯膜的设置，能够保证发酵过程中产生的挥发性有机物(VOCs)、二氧化氮、氨气、硫化氢等臭气不会外溢，不但提高了发酵产物(有机肥)的氮含量，而且对环境比较友好。
一种上述多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置的堆肥工艺，具体包括以下步骤：
(1)将多元有机物机械脱水至含水量为50％-60％，得到脱水多元有机物；
其中，多元有机物为厨余垃圾、畜禽粪便和植物秸秆中的至少一种；
(2)将堆肥调理剂加入脱水多元有机物中混合均匀，破碎过筛，得到混合颗粒；
其中，堆肥调理剂包括以下重量份的原料：稻壳30-40份、活性炭30-40份、氯化钙10-20份、过磷酸钙10-20份和沸石3-8份；
(3)将混合颗粒加入多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置，闭合半透膜，形成密闭的发酵空间后发酵20-25天，期间进行喷淋和曝气，直至发酵结束。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置有利于发酵堆体保温，并保证了发酵过程中的空气交换和水分蒸发，不影响多元有机物的生物分解，同时具有防止臭气外逸、减小占地面积、减少投资和运行成本等优点。
2、本发明堆肥工艺可以缩短多元有机物在发酵仓内发酵所需时间，从而增加了好氧堆肥的处理效率，减少了堆肥成本。
3、本发明所选堆肥调理剂可有效降低堆肥过程中臭气物质(如VOCs、NH3和H2S)的产生量，增加堆肥中氮素营养含量，且使用简单、方便，除臭保氮效果显著，有害物质产生少，适用性广。
4、本发明堆肥后的产物(有机肥)含水率较低，可以直接还田利用，真正实现“变废为宝”。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置的结构示意图；
图2附图为本发明提供的喷淋头和曝气头的结构示意图。
其中，1-发酵仓，2-架杆，3-伸缩杆，4-半透膜，5-集液池，6-集液管，7-喷淋管，8-鼓风机，9-曝气管，10-控制器，11-喷淋泵，12-喷淋头，13-曝气头。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例公开了一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置，如图1和图2所示，包括发酵仓1、若干个架杆2、若干个伸缩杆3、半透膜4、集液池5、集液管6、喷淋管7、鼓风机8和曝气管9；其中，架杆2为拱形，架杆2设置于发酵仓1的顶部；伸缩杆3设置于相邻架杆2之间；半透膜4设置于架杆2上方；集液池5设置于发酵仓1外侧的地下；集液管6的一端设置于发酵仓1的底部，另一端穿过发酵仓1与集液池5连接；喷淋管7的一端设置于发酵仓1的顶部，另一端穿过发酵仓1与集液池5连接；鼓风机8设置于发酵仓1外侧的地面；曝气管9的一端设置于发酵仓1的底部，另一端穿过发酵仓1与鼓风机8连接。
在一个实施例中，多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括控制器10，控制器10设置于伸缩杆3的末端，且与伸缩杆3电连接。本发明通过架杆2、伸缩杆3和控制器10的设置，方便了发酵仓1进行自由开合，从而有利于控制发酵仓1中的温度、湿度和氧浓度。
在一个实施例中，多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括喷淋泵11，喷淋泵11设置于集液池5和喷淋管7之间。如图2所示，在另一个实施例中，多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括若干个喷淋头12，喷淋头12均设置于喷淋管7上。本发明通过集液池5、集液管6、喷淋泵11、喷淋管7和的喷淋头12的设置，可以将发酵过程中产生的渗滤液回流至发酵堆体，以此保住水分，从而保障了发酵微生物持续稳定在最高活性状态，加快了堆肥进程，缩短了堆肥时间。
如图2所示，在一个实施例中，多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括若干个曝气头13，曝气头13均设置于曝气管9上。本发明通过鼓风机8、曝气管9和曝气头13的设置，可以保证氧气供应充分且传递均匀，从而提高了发酵速率，同时避免了厌氧发酵产生臭味。
在一个实施例中，多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置还包括温度传感器、湿度传感器和氧浓度传感器(图中未示)，温度传感器、湿度传感器和氧浓度传感器均设置于发酵仓1的内壁上，且均与电控系统连接。本发明通过温度传感器、湿度传感器和氧浓度传感器的设置，能够随时监控发酵仓1中的温度、湿度和氧浓度，从而保证发酵过程正常稳定地进行。
在一个实施例中，发酵仓1的底部坡度为3-6°。本发明通过底部坡度的设置，能够使半透膜4上形成的水蒸气滴落后汇集至集液池5，再通过喷淋回流至发酵堆体，从而避免了水分流失。
在一个实施例中，相邻架杆2之间的距离均为35-45cm。本发明所选相邻架杆2之间的距离能够保证伸缩杆3的顺利开合。
在一个实施例中，半透膜4为膨体聚四氟乙烯膜。膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)膜由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成，白色，富有弹性和柔韧性，具有微细纤维连接而形成的网状结构，这些微细纤维形成无数细孔，使膨体PTFE可任意弯曲。通过膨体聚四氟乙烯膜的设置，能够保证发酵过程中产生的挥发性有机物(VOCs)、二氧化氮、氨气、硫化氢等臭气不会外溢，不但提高了发酵产物(有机肥)的氮含量，而且对环境比较友好。
本发明实施例还公开了一种多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置的堆肥工艺，具体包括以下步骤：
(1)将多元有机物机械脱水至含水量为55％，得到脱水多元有机物；
其中，多元有机物为厨余垃圾、畜禽粪便和植物秸秆的混合物；
(2)将堆肥调理剂加入脱水多元有机物中混合均匀，破碎过筛，得到混合颗粒；
其中，每100kg堆肥调理剂包括以下重量的原料：稻壳35kg、活性炭35kg、氯化钙10kg、过磷酸钙15kg和沸石5kg；
(3)将混合颗粒加入多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置，闭合半透膜4，形成密闭的发酵空间后发酵22天，期间进行喷淋和曝气，直至发酵结束。
本发明实施例还进行了性能测试：
1、国家标准检测
取上述实施例制得的有机肥，通风成化一段时间将含水率缩小至30％以下，制成商品有机肥，然后按照NY 525-2012《中华人民共和国农业行业标准-有机肥料》中的检测方法和指标，分别测定其外观指标、技术指标和重金属限量指标。结果如表1所示。
表1实施例有机肥国家标准检测结果
由表1可知，本发明实施例制得的有机肥的外观指标、技术指标和重金属限量指标均符合NY 525-2012《中华人民共和国农业行业标准-有机肥料》检测指标，并大幅度提高了营养物质的含量，降低了重金属元素的含量。
2、有机肥参数检测
取实施例制得的有机肥，分别对其堆肥时间、全氮含量、NH3去除率与H2S去除率进行测试。结果如表2所示。
表2实施例有机肥参数检测结果
检测项目
实施例
堆肥时间(天)
22
全氮含量(％)
2.9
VOCs去除率(％)
96
NH<sub>3</sub>去除率(％)
94
H<sub>2</sub>S去除率(％)
91
由表2可知，与现有技术相比，本发明实施例能显著缩短堆肥时间，并提高有机肥的全氮含量、VOCs去除率、NH3去除率和H2S去除率。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明多元有机物混合覆膜好氧堆肥装置有利于发酵堆体保温，并保证了发酵过程中的空气交换和水分蒸发，不影响多元有机物的生物分解，同时具有防止臭气外逸、减小占地面积、减少投资和运行成本等优点。
2、本发明堆肥工艺可以缩短多元有机物在发酵仓1内发酵所需时间，从而增加了好氧堆肥的处理效率，减少了堆肥成本。
3、本发明所选堆肥调理剂可有效降低堆肥过程中臭气物质(如VOCs、NH3和H2S)的产生量，增加堆肥中氮素营养含量，且使用简单、方便，除臭保氮效果显著，有害物质产生少，适用性广。
4、本发明堆肥后的产物(有机肥)含水率较低，可以直接还田利用，真正实现“变废为宝”。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：集装箱式堆肥发酵车间