CN101585725B - 有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置及方法 - Google Patents

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Abstract

有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置及方法，它涉及一种有机固体废弃物堆肥装置及方法。本发明解决了现有的仓式强制通风堆肥过程中的堆体含水率上下分布不均，影响了堆肥产品的质量的问题，现有的调节含水率的方式存在设备复杂和成本高的缺陷。本发明的装置的锥形仓顶安装在发酵仓的上端面上，环形集水槽设置在发酵仓内，多个布水器均设置在发酵仓内，进水管的上端与环形集水槽连通，出水管的下端与布水管连通；本发明的方法步骤：混合有机固体废弃物与发酵调理剂，进行间歇通风，发酵过程中通过布水器对堆体进行布水，发酵第12～第15天，堆体温度降至40℃以下，堆体发酵过程结束。本发明堆体含水率分布均匀，堆肥产品的质量好，成本低。

Description

有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置及方法
技术领域
本发明涉及一种有机固体废弃物堆肥装置及方法。
背景技术
随着经济社会的快速发展，每天产生的各种有机固体废弃物，如生活垃圾、食品垃圾、禽畜粪便和污水厂污泥等，也随之迅速增长。由于这些有机固体废弃物中含有大量易降解腐败物质，如不能快速妥善处理，其有机物易腐烂变质，从而产生臭气、滋生蚊蝇、传播病菌，严重影响周围居民的生活环境。
堆肥作为一种集减量化、资源化、无害化于一身的“三化”处理技术已被广泛应用于各种有机固体废弃物的处理中。相对于传统自然通风堆肥，密闭强制通风堆肥不仅可以加快堆肥进程、提高堆肥温度、缩短堆肥时间，而且可以提高堆肥质量，但密闭强制通风堆肥普遍存在的问题是堆体中含水率不均，底部靠近通风板区域由于鼓风带走大量水份，其含水率极低，而水份过低使微生物吸收利用营养物质的速率大大降低，从而大大降低了该区域微生物的生化反应速率，进而使靠近底部区域物料温度降低，无法达到高温堆肥的标准；而堆体上部由于水蒸气的凝结蓄积以及仓顶冷凝水的回滴，使其含水率又特别高，从而使氧的传质效率大大降低，顶部易发生厌氧状态，从而影响顶部堆体微生物的好氧反应的顺利进行；此外，堆肥过程中随着NH3的挥发营养元素N的损失率通常达到40％～70％。
因此，适当调整仓内的含水率，使整个系统含水率维持相对平衡，对堆肥最终产品质量的提高有着很大的影响。解决这一问题的传统方法是，采用搅拌机或翻堆机进行翻堆，但这不仅增加了设备的复杂程度，提高了初期堆肥厂投资成本，翻堆使堆体中NH3挥发更加剧烈，而且要对污泥及调理剂混合物进行搅动，将浪费很大能源，其后续运行维护成本也成倍增长，从而影响了堆肥技术的大规模推广应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的仓式强制通风堆肥过程中的堆体含水率上下分布不均，影响了堆肥产品的质量问题及现有的调节含水率的方式存在设备复杂和成本高的缺陷，进而提供一种有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置及方法。
本发明的有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置的技术方案是：
所述水份调节高温好氧堆肥装置由发酵仓、锥形仓顶、通风孔板、通风管、环形集水槽、配水器和多个布水器组成，每个布水器由布水板和多个布水管组成，所述多个布水管均插装在布水板内，所述布水板的下端面上开有多个布水孔，每个布水管上开有一个出水孔，出水孔与布水孔相对应，所述配水器包括进水管、集水箱和多个出水管，所述通风孔板上开有均匀的布气孔，所述通风孔板设置在发酵仓内且位于发酵仓的下部，所述通风管安装在发酵仓的外壁上，且位于通风孔板的下方与发酵仓内部连通，所述锥形仓顶的小直径端开有通风孔，锥形仓顶的大直径端安装在发酵仓的上端面上，所述环形集水槽设置在发酵仓内且位于发酵仓的上部与发酵仓的内壁固接，所述多个布水器均设置在发酵仓内，且多个布水器位于环形集水槽和通风孔板之间，所述进水管的上端穿过发酵仓的壁与环形集水槽连通，所述进水管的下端与集水箱连通，每个出水管的上端均与集水箱连通，每个出水管的下端均穿过发酵仓的壁与相应的布水管连通。
本发明的有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥方法的步骤为：
步骤一：将有机固体废弃物与发酵调理剂按1∶(0.5～2)的体积比例混合后，放到发酵仓内进行好氧发酵，堆高控制在0.8m～2m；
步骤二：通过通风孔板进行间歇通风，每次通风时间控制在3min～30min，间歇时间为15min～90min，通风速率为0.01m3/(min.m3混合物料)～2m3/(min.m3混合物料)；
步骤三、开始发酵，发酵第1～3天，堆体由初始温度15℃～25℃自行升温至40℃～50℃；
步骤四、发酵第4～5天，随着发酵的进行，堆体温度进一步上升，达到50℃～70℃，进入堆肥高温期，堆体中水份蒸发，大量水蒸气集在锥形仓顶的内壁上，水蒸气在锥形仓顶上冷凝并沿锥形仓顶回流到环形集水槽内，并通过与环形集水槽相连的配水器进入布水器内，水经布水器均匀分配后回补到堆体下层含水率低的区域；
步骤五、发酵第12～第15天，堆体温度降至40℃以下，堆体发酵过程结束。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：一、本发明调节堆肥过程中堆肥高温期堆体含水率的分层差异现象，既解决了堆体上层由于高含水率带来的氧气传质困难问题，又解决了堆体下层由于通风及蒸发带来的低含水率微生物活性降低的问题，从而提高了整个堆肥系统中微生物的反应效率；二、整个系统无专门的动力装置驱动，依靠水蒸气蒸发时的上升动力和冷凝水在重力作用下的下降动力，实现堆体内含水率的自动调节，无需消耗额外能量，节约了成本；三、由于蒸发作用在堆肥高温期，因此回流水温度都在40℃以上，可以避免传统补水方式过程中，由于外加水份带来的堆体温度的降低作用，而且可以节省回流水加热过程中的额外能耗；四、由于水份蒸发发生在堆肥高温期，此时是堆肥过程中氨氮等挥发最剧烈的时候，此时冷凝回流水中溶解了大量的水溶性氨氮，水份的回流可以很大程度上避免氮素的损失问题；五、本发明布水器，一方面可以避免传统补水过程中的堵管问题，另一方面可以均匀布水，使水份在整个反应器的纵向和横向都保持平衡；六、本发明的堆肥过程中产生的水蒸汽溶解了大量营养元素，随着其冷凝回流而减少了营养元素N的损失，损失率减小了5％～10％。本发明使堆肥长期以来的堆层含水率不均问题得到很大程度解决，从而使堆肥的发酵效率得到很大提高，使堆肥底部生化反应能够维持在其高效阶段，从而大大提高了堆肥产品质量。
附图说明
图1是本发明的水份调节装置整体结构示意图，图2是图1的A向视图，图3是布水器的整体结构示意图，图4是图3的B-B剖视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式的有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置由发酵仓1、锥形仓顶2、通风孔板3、通风管4、环形集水槽5、配水器6和多个布水器7组成，每个布水器7由布水板7-1和多个布水管7-2组成，所述多个布水管7-2均插装在布水板7-1内，所述布水板7-1的下端面上开有多个布水孔7-3，每个布水管7-2上开有一个出水孔7-4，出水孔7-4与布水孔7-3相对应，所述配水器6包括进水管6-1、集水箱6-2和多个出水管6-3，所述通风孔板3上开有均匀的布气孔3-1，所述通风孔板3设置在发酵仓1内且位于发酵仓1的下部，所述通风管4安装在发酵仓1的外壁上，且位于通风孔板3的下方与发酵仓1内部连通，所述锥形仓顶2的小直径端开有通风孔2-1，锥形仓顶2的大直径端安装在发酵仓1的上端面上，所述环形集水槽5设置在发酵仓1内且位于发酵仓1的上部与发酵仓1的内壁固接，所述多个布水器7均设置在发酵仓1内，且多个布水器7位于环形集水槽5和通风孔板3之间，所述进水管6-1的上端穿过发酵仓1的壁与环形集水槽5连通，所述进水管6-1的下端与集水箱6-2连通，每个出水管6-3的上端均与集水箱6-2连通，每个出水管6-3的下端均穿过发酵仓1的壁与相应的布水管7-2连通。本实施方式的相邻的两个布水器7之间的水平距离为0.5m～2m，垂直距离为0.3m～1m.
具体实施方式二：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的布水板7-1的横截面形状为V字形。如此设置，防止物料堵塞管路，布水效果更好。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的布水板7-1的顶角α为30°～120°。如此设置，防止物料堵塞管路，布水效果更好。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的锥形仓顶2的锥角β为40°～60°。如此设置，便于水流入集水槽5内。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的配水器6还增加有阀门6-4，所述阀门6-4安装在进水管6-1上。如此设置，有效地控制了布水量。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的配水器6还增加有补水管6-5，所述补水管6-5置于集水箱6-2的外部，且补水管6-5与集水箱6-2的内部连通。如此设置，当发酵仓1内缺水时可通过外部水源进行补水。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式七：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式的有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥方法的步骤为：
步骤一：将有机固体废弃物与发酵调理剂(例如秸秆、木屑、稻壳等)按1∶(0.5～2)的体积比例混合后，放到发酵仓1内进行好氧发酵，堆高控制在0.8m～2m；
步骤二：通过通风孔板3进行间歇通风，每次通风时间控制在3min～30min，间歇时间为15min～90min，通风速率为0.01m3/(min.m3混合物料)～2m3/(min.m3混合物料)；
步骤三、开始发酵，发酵第1～3天，堆体由初始温度15℃～25℃自行升温至40℃～50℃，此阶段为升温期，由于蒸发作用并不强烈，堆体上层和下层的含水率变化并不大；
步骤四、发酵第4～5天，随着发酵的进行，堆体温度进一步上升，达到50℃～70℃，进入堆肥高温期，此时由于持续的高温，堆体中水份蒸发，大量水蒸气集在锥形仓顶2的内壁上，由于仓顶温度较低，水蒸气在锥形仓顶2上冷凝并沿锥形仓顶2回流到环形集水槽5内，并通过与环形集水槽5相连的配水器6进入布水器7内，水经布水器7均匀分配后回补到堆体下层含水率低的区域；
步骤五、发酵第12～第15天，堆体温度降至40℃以下，此阶段为降温阶段，随着温度的降低堆体蒸发作用明显下降，水份回流明显减弱，堆体发酵过程结束。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七的不同点在于：步骤一中的有机固体废弃物与发酵调理剂按1∶1.5的体积比例混合。有利于氧气的供给。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七的不同点在于：步骤一中的堆高为1.6m。有利于堆体发酵。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式七的不同点在于：步骤二中每次通风时间控制在20min，间歇时间为60min，通风速率为1.5m3/(min.m3混合物料)。有利于堆体发酵。

Claims (10)

1.一种有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置，它由发酵仓(1)、锥形仓顶(2)、通风孔板(3)、通风管(4)、环形集水槽(5)、配水器(6)和多个布水器(7)组成，其特征在于：每个布水器(7)由布水板(7-1)和多个布水管(7-2)组成，所述多个布水管(7-2)均插装在布水板(7-1)内，所述布水板(7-1)的下端面上开有多个布水孔(7-3)，每个布水管(7-2)上开有一个出水孔(7-4)，出水孔(7-4)与布水孔(7-3)相对应，所述配水器(6)包括进水管(6-1)、集水箱(6-2)和多个出水管(6-3)，所述通风孔板(3)上开有均匀的布气孔(3-1)，所述通风孔板(3)设置在发酵仓(1)内且位于发酵仓(1)的下部，所述通风管(4)安装在发酵仓(1)的外壁上，且位于通风孔板(3)的下方与发酵仓(1)内部连通，所述锥形仓顶(2)的小直径端开有通风孔(2-1)，锥形仓顶(2)的大直径端安装在发酵仓(1)的上端面上，所述环形集水槽(5)设置在发酵仓(1)内且位于发酵仓(1)的上部与发酵仓(1)的内壁固接，所述多个布水器(7)均设置在发酵仓(1)内，且多个布水器(7)位于环形集水槽(5)和通风孔板(3)之间，所述进水管(6-1)的上端穿过发酵仓(1)的壁与环形集水槽(5)连通，所述进水管(6-1)的下端与集水箱(6-2)连通，每个出水管(6-3)的上端均与集水箱(6-2)连通，每个出水管(6-3)的下端均穿过发酵仓(1)的壁与相应的布水管(7-2)连通。
2.根据权利要求1所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置，其特征在于：所述布水板(7-1)的横截面形状为V字形。
3.根据权利要求2所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置，其特征在于：所述布水板(7-1)的顶角(α)为30°～120°。
4.根据权利要求1所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置，其特征在于：所述锥形仓顶(2)的锥角(β)为40°～60°。
5.根据权利要求1、2或4所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置，其特征在于：所述配水器(6)还包括阀门(6-4)，所述阀门(6-4)安装在进水管(6-1)上。
6.根据权利要求1、2或4所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥装置，其特征在于：所述配水器(6)还包括补水管(6-5)，所述补水管(6-5)置于集水箱(6-2)的外部，且补水管(6-5)与集水箱(6-2)的内部连通。
7.一种有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥方法，其特征在于该方法的步骤为：
步骤一：将有机固体废弃物与发酵调理剂按1∶(0.5～2)的体积比例混合后，放到发酵仓(1)内进行好氧发酵，堆高控制在0.8m～2m；
步骤二：通过通风孔板(3)进行间歇通风，每次通风时间控制在3min～30min，间歇时间为15min～90min，通风速率为0.01 m3/(min.m3混合物料)～2m3/(min.m3混合物料)；
步骤三、开始发酵，发酵第1～3天，堆体由初始温度15℃～25℃自行升温至40℃～50℃；
步骤四、发酵第4～5天，随着发酵的进行，堆体温度进一步上升，达到50℃～70℃，进入堆肥高温期，堆体中水份蒸发，大量水蒸气集在锥形仓顶(2)的内壁上，水蒸气在锥形仓顶(2)上冷凝并沿锥形仓顶(2)回流到环形集水槽(5)内，并通过与环形集水槽(5)相连的配水器(6)进入布水器(7)内，水经布水器(7)均匀分配后回补到堆体下层含水率低的区域；
步骤五、发酵第12～第15天，堆体温度降至40℃以下，堆体发酵过程结束。
8.根据权利要求7所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤一中的有机固体废弃物与发酵调理剂按1∶1.5的体积比例混合。
9.根据权利要求7所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤一中的堆高为1.6m。
10.根据权利要求7所述有机固体废弃物水份调节高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤二中的每次通风时间控制在20min，间歇时间为60min，通风速率为1.5m3/(min.m3混合物料)。
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