CN104058806A - 快速堆肥发酵机及堆肥制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种快速堆肥发酵机及使用该快速堆肥发酵机制造堆肥的方法。其中该快速堆肥发酵机设有一个或多个发酵单元，各发酵单元含有发酵槽、搅拌单元、加热单元以及驱动单元，经由驱动单元带动搅拌单元以混合待发酵的原料，并以加热单元维持发酵槽内空间于特定温度，以加速堆肥发酵的进行，大幅缩短有机堆肥所需制作时间，提供大量、高质量、低污染且低成本的有机堆肥。

Description

快速堆肥发酵机及堆肥制造方法

技术领域

本发明涉及一种快速堆肥发酵机及堆肥制造方法，尤指一种结合翻堆机与加热器功能的快速堆肥发酵机，及使用该快速堆肥发酵机以加速堆肥发酵速度，而获得大量、高质量、低污染且低成本的有机堆肥的堆肥制造方法。

背景技术

堆肥发酵，即是利用微生物或酵素分解各种有机质能力将堆肥原料（生堆肥，如表一所列），转化成有机堆肥（熟堆肥）。发酵好坏（或有机肥质量），往往取决于能否提供微生物或酵素适宜的原料及良好的反应环境。整个堆肥发酵的设计，包括，堆肥原料的量、高碳原料与高氮原料（如表二所列）比例、含水量、温度及氧气等提供与条件都需考虑。良好的堆肥发酵必须兼具以下条件：高氮类材料搭配高碳类材料，使碳/氮比调整至25～35之间；发酵过程含水量维持在50～65%之间；温度升高至60℃以上时，要进行翻堆，以适时降低温度并供应氧气；此外还需要有良好菌相或酵素，才能促使堆肥达到完全腐熟程度。

表一、有机堆肥原料分类

表二、不同有机堆肥材料成分参考表

材料	碳/氮比	全碳%	全氮%	磷	钾	备注
							牛粪	13～17	35	1.8	0.5	1.7	高氮原料
猪粪	8～15	42	3.0	3.0	0.5	高氮原料
							鸡粪	6～9	18	3.3	1.7	2.4	高氮原料
米糠	18～22	55	2.4	0.4	1.8	高氮原料
							大豆粉	4～6	38	7.0	0.6	2.4	高氮原料
鱼粕	4～6	40	8.0	8.7	0.5	高氮原料
							大豆油粕	5～7	51	7.3	1.6	2.2	高氮原料
骨粉	5～7	26	4.4	21.7	0.2	高氮原料
							太空包	45～50	44	1.0	0.4	0.5	高碳原料
落叶（阔叶）	40～45	41	1.0	0.2	0.9	高碳原料
							大豆杆	55～65	42	0.7	0.2	0.5	高碳原料
稻草	55～65	39	0.6	0.2	1.1	高碳原料
							谷壳	70～90	35	0.4	0.1	0.6	高碳原料
蔗渣	95～105	40	0.4	0.1	0.5	高碳原料
							木屑	200～250	70	0.3	0.08	0.6	高碳原料

注：重金属在堆肥发酵过程中无法分解，因此材料中如含有重金属成分者应避免使用。

早期堆肥制作方法，多利用原材料堆积，表面再覆盖塑料膜以防止水分流失，并达到保温效果，等经历一段时间发酵，温度上升后，再进行人工翻堆，如此反复翻堆至温度不再上升，既达腐熟程度，此方法往往需耗时3～6个月以上时间。尔后开发翻堆机进行定时翻堆（取代人工翻堆），而降低人力成本，惟此方法往往也需耗时45～60天时间。随着科技的进步，业界又开发出堆肥发酵剂，利用额外添加，经人工筛选与培养，具高有机成分分解能力的微生物菌种或酵素，以加速堆肥腐熟，缩短堆肥腐熟时间至30～45天时间。

然而近年来，一方面因有机农业的全球趋势（食品安全与生态问题日益严重，所以鼓励实施能兼具生态平衡与食品安全的有机农业）；另一方面因环保（处理大量禽畜粪及农业废弃物）与改善土壤（因实施化学农法，土壤受化学 肥料及农药的污染与土质恶化问题日趋严重）的迫切需求，有机堆肥的需求迅速成长。但即使以目前较进步的翻堆机方法，仍存在着需仰赖人工、耗人力、质量不良（不稳定）、产能低、环境脏乱、空气污染及成本高（包括时间成本、场地成本及环保成本）等问题，使得有机堆肥产能与质量远不及市场要求与需求。现阶段有机堆肥产业迫切需要能够提供缩短时程（快速发酵技术）、降低污染、生产高质量低成本的有机肥技术，能迅速提供大量、质量好且低价的堆肥需求，使其普及实施，以提升产业水平。

发明内容

本发明是有关于一种快速堆肥发酵机，其结合翻堆机与加热器的功能，凭借温度控制、搅拌通气，以加速堆肥发酵速度，从而获得大量、高质量、低污染且低成本的有机堆肥。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种快速堆肥发酵机，其特征为包含：一外壳体与一发酵单元，其中

该外壳体，其上方设有一入口，用来输入待发酵原料，下方设有一出口，用来输出完成发酵的产品；以及

该发酵单元，其由该外壳体包覆且包含：一发酵槽、一搅拌单元、一驱动单元以及一加热单元，其中：

该发酵槽，其包含：

一入料口，其连接至该外壳体的该入口，以输入待发酵的原料；及

一出料口，用来输出完成发酵的产品；

其中，该发酵槽的底部呈现半圆型且布有复数个气孔，以利于气体的循环流动；

该搅拌单元，其包含：

一搅拌叶轴心，其设置于该发酵槽的中心位置，该搅拌叶轴心的一端枢接至容设于该外壳体的一轴承座，另一端则枢接至一传动轴联轴器；

复数个搅拌叶片，其固着环设于该搅拌叶轴心上；及

复数个搅拌叶连接片，其用来连接该复数个搅拌叶片；

该驱动单元，其设于该发酵槽的一侧且枢接至该传动轴联轴器用来带动该搅拌叶轴心的旋转；

该加热单元，其位于该发酵槽的底部用来加热该发酵槽；

其中，待发酵的原料经由该外壳体的该开口投入该发酵槽，经由该驱动单元带动该搅拌单元以搅拌混合待发酵原料，并由该加热单元维持该发酵槽在特定温度。

其中：该快速堆肥发酵机包含至少两个该发酵单元，各发酵单元是垂直地面而纵向排列，上方发酵单元的发酵槽底部的出料口与下方发酵单元的发酵槽的顶部的入料口相互衔接，衔接处还设有一阀门，以控制待发酵原料的传输。

其中：该复数个气孔上进一步设有防堵塞片。

其中：该驱动单元为电动马达。

其中：该加热单元是由电力、蒸汽或热油加热。

其中：该外壳体的该入口进一步连接至一入料输送机，且该外壳体的该出口进一步连接至一出料输送机。

其中：待发酵原料为动物的排泄物。

其中：待发酵原料为农渔业的有机废弃物。

其中：待发酵原料为都市垃圾废弃有机物。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种快速制造堆肥的方法，其特征为包含下列步骤：

一配比混合步骤，其包含收集待发酵原料、根据待发酵原料的特性调整比例以符合碳氮及肥份的比例要求、及调整水含量至40-60%并加入堆肥发酵剂后均匀混合；以及

一快速发酵步骤，其包含将均匀混合的待发酵原料送入如权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机、并设定一发酵温度与一搅拌速度后进行2-8小时的快速发酵。

其中：还包含：

一翻堆步骤，其包含将完成快速发酵的原料送入翻堆场进行5-7天的后发酵以获得完熟的堆肥；以及

一后制步骤，其包含将完熟的堆肥经震荡筛选去除杂质，并经干燥、调整水分后包装出料。

其中：该发酵温度为60-90℃，该搅拌速度为10-30RPM。

其中：该快速堆肥发酵机包含二个发酵单元，上方发酵单元的发酵温度为75-85℃，搅拌速度为15-20RPM，下方发酵单元的发酵温度为60-80℃，搅拌速度为15-20RPM。

其中：待发酵原料为动物的排泄物。

其中：待发酵原料为农渔业的有机废弃物。

其中：待发酵原料为都市垃圾废弃有机物。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：如此，本发明的快速堆肥发酵机具有温度控制及搅拌通气的功能，不仅能取代目前堆肥发酵的主要设备翻堆机的功能，更可加速堆肥发酵的进行；再者，本发明的堆肥制造方法凭借使用快速堆肥发酵机并配合使用堆肥发酵剂，可使制作过程于5-7天内完成，且制造过程并无臭气产生及零污水排放，从而获得大量、高质量、低污染且低成本的有机堆肥。

附图说明

图1为本发明的快速堆肥发酵机的正视图；

图2为本发明的快速堆肥发酵机的俯视图。

附图标记说明：1快速堆肥发酵机；10外壳体；11入口；21发酵槽；211入料口；212出料口；213阀门；214气孔；221搅拌叶轴心；222搅拌叶片；223搅拌叶连接片；224轴承座；225传动轴联轴器；23驱动单元；24加热单元。

具体实施方式

除非另外定义，本文中所用的所有技术及科学词汇具都有熟习本文所属技艺者所通常明了的相同意义。如有冲突，则以本文件，包括其定义为主。

当用于此处时，本文所使用冠词「一」或「该」意指该冠词文法上的受词为一或一以上（也即至少为一）。举例而言，「一组件」代表一组件或多于一组件。

为满足有机堆肥产业的迫切需求，需提供缩短时程（快速发酵技术）、降低污染、生产高质量低成本的有机肥技术，以期迅速提供大量、质量好且低价的有机堆肥，本发明提供一种快速堆肥发酵机及使用该快速堆肥发酵机快速制造堆肥的方法。

在本发明的一实施例中，快速堆肥发酵机包含外壳体及一或多个发酵单元，其中外壳体的上方设有入口以输入待发酵的原料，下方设有出口以输出完成发酵的产品。而发酵单元是由外壳体包覆且包含发酵槽、搅拌单元、驱动单元以及加热单元。其中，发酵槽的底部呈现半圆型且布有复数个气孔以利气体的循环流动，此外，发酵槽包含入料口及出料口，入料口连接至外壳体的入口以输入待发酵的原料，出料口连接至外壳体的出口以输出完成发酵的产品。搅拌单元包含搅拌叶轴心、复数个搅拌叶片及复数个搅拌叶连接片。其中搅拌叶轴心设置于发酵槽的中心位置，其一端枢接至容设于外壳体的轴承座，另一端则枢接至传动轴联轴器，又复数个搅拌叶片固着环设于搅拌叶轴心上，并由复数个搅拌叶连接片相互连接。驱动单元设于发酵槽的一侧且枢接至传动轴联轴器用来带动搅拌叶轴心的旋转，而加热单元位于发酵槽的底部用来加热发酵槽。

本发明的另一实施例则提供一种快速制造堆肥的方法，其利用本发明的快速堆肥发酵机以达到缩短堆肥制作时间的功效。该方法包含配比混合步骤及快速发酵步骤，配比混合步骤包含收集待发酵原料，根据待发酵原料的特性调整比例以符合碳氮及肥份的比例要求，调整水含量至40-60%并加入堆肥发酵剂后均匀混合；快速发酵步骤包含将均匀混合的待发酵原料送入快速堆肥发酵机，并设定发酵温度与搅拌速度后进行2-8小时的快速发酵。

本发明凭借下列范例进一步说明，此仅提供而用于展现而非限制的目的。由于本揭示，本领域具有通常知识者应可理解所揭示的特定具体实施例，并对该些具体实施例进行诸多修改而获得相似或类似的结果而仍未脱离本发明的精神与范畴。

实例

实施例1：快速堆肥发酵机

为更清楚揭示本发明的快速堆肥发酵机的技术手段及达成功效，以下将参考图1及图2详细说明。

请参阅图1及图2，其为本发明的快速堆肥发酵机1一具体实施例的正视图与俯视图。本发明的快速堆肥发酵机1设有外壳体10及两个发酵单元，其中外壳体10是包覆发酵单元，且于上方设有一入口11以输入原料，下方则设有一出口以输出完成发酵的产品。

在本发明的一具体实施例中，各发酵单元是垂直地面而纵向排列，位于上方发酵单元以其发酵槽21底部的出料口212与下方发酵单元以其发酵槽21其 顶部的入料口211相互衔接，衔接处复设有一阀门213以控制待发酵原料的传输。

又，发酵单元包含有发酵槽21、搅拌单元、驱动单元23以及加热单元24。其中，发酵槽21的底部呈现半圆型且布有复数个气孔214以利气体的循环流动，发酵槽21的顶部具有一入料口211，其可连接至外壳体10的入口11或连接至另一发酵槽的出料口212；发酵槽21的底部具有一出料口212，其可连接至外壳体10的出口或连接至另一发酵槽21的入料口211。搅拌单元包含有一搅拌叶轴心221、固着环设于搅拌叶轴心221上的复数个搅拌叶片222、以及连接复数个搅拌叶片222的搅拌叶连接片223，其中搅拌叶轴心221是设置于发酵槽21的中心位置，一端枢接至容设于外壳体10上的轴承座224，另一端则枢接至传动轴联轴器225。驱动单元23则设于发酵槽21的一侧且枢接至传动轴联轴器225，用来带动搅拌叶轴心221的旋转，驱动单元23可为任何可用来驱动搅拌叶轴心221的旋转的动力装置，例如，电动马达。又，加热单元24是设置于发酵槽21的底部，用来加热发酵槽21至特定温度，加热单元24的热能来源可包含电力、蒸汽或热油。

根据本实施例，复数个气孔214可进一步设置防堵塞片，以避免发酵原料阻塞气孔，保持空气循环流通。此外，外壳体10的入口11可进一步连接至入料输送机，出口可进一步连接至出料输送机。

凭借上述结构，在实际使用时，先依所使用原料的特性（如养分、碳/氮的比例）调整适当的比例，利用入料输送机或人工投料的方式将原料送入上部发酵槽，并加入适量水分与堆肥发酵剂。接着，就原料的特性设定搅拌速度、发酵温度及发酵时间后，启动快速堆肥发酵机，使电动马达经由传动轴联轴器驱动搅拌叶轴心的旋转，复带动搅拌叶使原料均匀搅拌混和，同时以加热单元加热发酵槽并维持于特定温度，使发酵过程维持于最佳状态。于第一次发酵完成后，可将原料经由发酵槽的出料口输送至下部发酵槽，相同的，依所选择原料的特性设定搅拌速度、发酵温度及发酵时间，并进行第二次发酵。经快速堆肥发酵的产物可再送入翻堆场进行后发酵，以达完全腐熟的状态，并进行震荡筛去杂质、干燥、调整水含量，即获得有机肥成品。

实施例2：有机堆肥的制造

为了分析本发明的快速堆肥发酵机所制得的堆肥质量，以下分别以猪粪或鸡粪为主材料进行有机堆肥制作，并分析其肥份与腐熟度。其中肥份检验分析 是委由中国广东省惠州市质量计量监督检验所进行分析并出具检验报告。

1.有机堆肥（猪粪为主材料）

将猪粪（含水量35-45%）、鸡粪（含水量25-35%）、木屑（含水量10-15%）以体积比6：1.5：2.5的比例添加，另添加15只死鸽子，总体积为800公升，并将水含量调整至45-50%。依一公吨原材料加入2公升发酵剂活化液（含100克粉末发酵剂）的比例加入发酵剂活化液。

将混合均匀的待发酵材料由入料输送机送入快速堆肥发酵机的上方发酵单元，并以75-85℃、15-20RPM的搅拌速度反应90分钟，反应完成的原料输入下方发酵单元，并以60-80℃、15-20RPM的搅拌速度反应90分钟，即完成快速发酵，其成品的外观，色呈深褐色、均质、无杂物且无恶臭味（有土质芳香味）。

经送检验其肥份成分如表一所示：

表一

检验机构：中国广东省惠州市质量计量监督检验所

进一步以种子发芽实验分析所制得堆肥的腐熟度，取5公克欲检测的有机肥，放入200ml容积的烧杯中，加入100ml水分。静置60℃下，3小时。取过滤液。以清水取代肥料过滤液作为对照组。试验结果如下表二所示：

表二

结果显示，无论辣椒或长豆的种子发芽试验，实验组与对照组发芽率的比率（实验组/对照组）都达90%以上（102%及98%），表示试验的有机堆肥质量已达完全腐熟程度。

2.有机堆肥（鸡粪为主材料）

将鸡粪（含水量35-45%）、木屑（含水量10-15%）以体积比9：1的比例添加，另添加15只死鸽子，总体积为800公升，并将水含量调整至45-50%。依一公吨原材料加入2公升发酵剂活化液（含100克粉末发酵剂）的比例加入发酵剂活化液。

将混合均匀的待发酵材料由入料输送机送入快速堆肥发酵机的上方发酵单元，并以75-85℃、15-20RPM的搅拌速度反应90分钟，反应完成的原料输入下方发酵单元，并以60-80℃、15-20RPM的搅拌速度反应90分钟，即完成快速发酵，其成品的外观，色呈深褐色、均质、无杂物且无恶臭味（有土质芳香味）。

经送检验其肥份成分如表三所示：

表三

检验机构：中国广东省惠州市质量计量监督检验所

进一步以种子发芽实验分析其腐熟度，取5公克欲检测的有机肥，放入200ml容积的烧杯中，加入100ml水分。静置60℃下，3小时。取过滤液。以清水取代肥料过滤液作为对照组。试验结果如下表四所示：

表四

结果显示，无论辣椒或长豆的种子发芽试验，实验组相较于对照组发芽率的比率（实验组/对照组）都达90%以上（95%及100%），表示试验的有机堆肥质量已达完全腐熟程度。

进一步以此有机堆肥进行肥效试验，以玉米植株作为试验对象，将种子直播种植，实验组土壤施用（与土表混合）本发明的有机堆肥，对照组则未施用有机堆肥，并于生长30天后进行测量，其结果如表五所示。结果证明，实验组株高及茎圆周分别为对照组的2.09倍及3.25倍，实验组的作物生长状态远优于对照组，本发明的有机堆肥的确具有高肥效功能。

表五

如此，由于本发明的快速堆肥发酵机的特殊设计，可具备以下效益：

（1）大幅缩短发酵时程：由于同时进行翻堆及加热，且维持良好的气体循环流动，使发酵持续维持于最佳状态，而使堆肥原料可于短时间内完成发酵，达到完全腐熟的状态；

（2）减少所需地面面积：以垂直地面纵向排列方式连接各发酵槽，且因发酵所需时间大幅缩短，减少生产所需面积；

（3）大幅减少人力需求：运用自动化设备，相较于传统堆肥方式大幅减低人力需求；

（4）质量稳定：依选用原料及其肥份比例设定搅拌时间、温度及搅拌转速，质量更为稳定。

（5）于发酵过程中没有异味及污水产生：由于本发明的特殊设计，发酵中所产生水汽可自然挥发，且凭借配合使用堆肥发酵剂可消除有机物分解的异味，故可达到无臭气产生及零污水排放。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种快速堆肥发酵机，其特征为包含：一外壳体与一发酵单元，其中

该外壳体，其上方设有一入口，用来输入待发酵原料，下方设有一出口，用来输出完成发酵的产品；以及

该发酵单元，其由该外壳体包覆且包含：一发酵槽、一搅拌单元、一驱动单元以及一加热单元，其中：

该发酵槽，其包含：

一入料口，其连接至该外壳体的该入口，以输入待发酵的原料；及

一出料口，用来输出完成发酵的产品；

其中，该发酵槽的底部呈现半圆型且布有复数个气孔，以利于气体的循环流动；

该搅拌单元，其包含：

一搅拌叶轴心，其设置于该发酵槽的中心位置，该搅拌叶轴心的一端枢接至容设于该外壳体的一轴承座，另一端则枢接至一传动轴联轴器；

复数个搅拌叶片，其固着环设于该搅拌叶轴心上；及

复数个搅拌叶连接片，其用来连接该复数个搅拌叶片；

该驱动单元，其设于该发酵槽的一侧且枢接至该传动轴联轴器用来带动该搅拌叶轴心的旋转；

该加热单元，其位于该发酵槽的底部用来加热该发酵槽；

其中，待发酵的原料经由该外壳体的该开口投入该发酵槽，经由该驱动单元带动该搅拌单元以搅拌混合待发酵原料，并由该加热单元维持该发酵槽在特定温度。

2.根据权利要求1所述的快速堆肥发酵机，其特征为该快速堆肥发酵机包含至少两个该发酵单元，各发酵单元是垂直地面而纵向排列，上方发酵单元的发酵槽底部的出料口与下方发酵单元的发酵槽的顶部的入料口相互衔接，衔接处还设有一阀门，以控制待发酵原料的传输。

3.根据权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机，其特征为该复数个气孔上进一步设有防堵塞片。

4.根据权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机，其特征为该驱动单元为电动马达。

5.根据权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机，其特征为该加热单元是由电力、蒸汽或热油加热。

6.根据权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机，其特征为该外壳体的该入口进一步连接至一入料输送机，且该外壳体的该出口进一步连接至一出料输送机。

7.根据权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机，其特征为待发酵原料为动物的排泄物。

8.根据权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机，其特征为待发酵原料为农渔业的有机废弃物。

9.根据权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机，其特征为待发酵原料为都市垃圾废弃有机物。

10.一种快速制造堆肥的方法，其特征为包含下列步骤：

一配比混合步骤，其包含收集待发酵原料、根据待发酵原料的特性调整比例以符合碳氮及肥份的比例要求、及调整水含量至40-60%并加入堆肥发酵剂后均匀混合；以及

一快速发酵步骤，其包含将均匀混合的待发酵原料送入如权利要求1或2所述的快速堆肥发酵机、并设定一发酵温度与一搅拌速度后进行2-8小时的快速发酵。

11.根据权利要求10所述的快速制造堆肥的方法，其特征为还包含：

一翻堆步骤，其包含将完成快速发酵的原料送入翻堆场进行5-7天的后发酵以获得完熟的堆肥；以及

一后制步骤，其包含将完熟的堆肥经震荡筛选去除杂质，并经干燥、调整水分后包装出料。

12.根据权利要求10所述的快速制造堆肥的方法，其特征为该发酵温度为60-90℃，该搅拌速度为10-30RPM。

13.根据权利要求10所述的快速制造堆肥的方法，其特征为该快速堆肥发酵机包含二个发酵单元，上方发酵单元的发酵温度为75-85℃，搅拌速度为15-20RPM，下方发酵单元的发酵温度为60-80℃，搅拌速度为15-20RPM。

14.根据权利要求10所述的快速制造堆肥的方法，其特征为待发酵原料为动物的排泄物。

15.根据权利要求10所述的快速制造堆肥的方法，其特征为待发酵原料为农渔业的有机废弃物。

16.根据权利要求10所述的快速制造堆肥的方法，其特征为待发酵原料为都市垃圾废弃有机物。