CN105110834A - 一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置及利用该装置进行堆肥的方法 - Google Patents

Abstract

一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置及利用该装置进行堆肥的方法，它涉及一种堆肥装置及利用该装置进行堆肥的方法。它要解决膜覆盖式堆肥存在堆肥周期长、臭气污染、二次发酵效率低、能耗较高和占地面积大的问题。装置：包括发酵仓门、发酵仓、发酵仓盖、环状穿孔曝气管、二次发酵槽、鼓风机、空气进气阀、尾气循环阀、尾气收集口、尾气循环管、温度氧浓度探头。方法：一、放入物料；二、尾气循环发酵；三、入新鲜空气进行发酵；四、二次发酵槽内的物料取出；将发酵的废弃物取出并进行二次发酵，加入新鲜的废弃物进行下一次发酵。本发明堆肥方法的提高了臭气吸附效果，提高二次发酵效率，发酵周期缩短为20～30天。减少占地面积。

Description

一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置及利用该装置进行堆肥的方法

技术领域

本发明涉及一种堆肥装置及利用该装置进行堆肥的方法。

背景技术

好氧堆肥处理是指固体废弃物和调理剂充分混合形成一定体积的物料堆体，在有氧的条件下，利用大量微生物快速降解物料中的有机质和生物残体，产生二氧化碳和水，并释放大量热的生物化学过程。好氧堆肥过程中会产生大量氨气，硫化氢等臭气，如果不进行处理会造成严重空气污染。膜覆盖式堆肥是将膨体聚四氟乙烯膜覆盖在物料堆体上，减少臭气逸出，从而省掉了臭气处理单元，但现有膜覆盖式堆肥工艺主要存在以下主要问题：

1.水份挥发慢：为了截留臭气分子，膜覆盖式堆肥系统所采用膨体聚四氟乙烯膜空隙率较小，降低了空气通过膜的速率，严重影响了水份挥发速率，而水份快速挥发有助于提高物料传质效果和物料腐熟过程。为到达堆肥产品对于含水率和腐熟度的要求，膜覆盖堆肥工艺从而显著的延长堆肥生产周期。而且由于水份挥发速率较低，膜覆盖工艺也不适合用于完成生物干化过程。

2.臭气污染：膨体聚四氟乙烯膜的孔径大于氨气、硫化氢等臭气分子直径，因此仅能部分截留部分臭气分子，因此膜堆肥工艺仍然受到臭气问题的困扰。

3.二次发酵效率低：一次发酵温度高于50度，发酵效率高。二次发酵阶段物料温度低于40度，微生物活性明显降低，二次发酵效率低、发酵周期明显大于一次发酵。

4.能耗较高：膜覆盖工艺需维持物料内部保持一定程度的正压，因而需要增加了风机通风功率。因为风机功率大、堆肥时间长，因此现有膜覆盖堆肥工艺能耗也相应增加。

5.占地面积大：膜覆盖工艺属于静态堆肥工艺，堆肥过程不翻堆。为避免物料底部压实影响空气传质，物料堆体不能太高。因此，膜覆盖工艺占地面积较大，该工艺不适于土地紧张的地区使用。

发明内容

本发明目的是为了解决上述膜覆盖式堆肥存在堆肥周期长、臭气污染、二次发酵效率低、能耗较高和占地面积大的问题，而提供的一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置及利用该装置进行堆肥的方法。

一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置，它包括发酵仓门、发酵仓、发酵仓盖、环状穿孔曝气管、二次发酵槽、鼓风机、空气进气阀、尾气循环阀、尾气收集口、尾气循环管、温度氧浓度探头；发酵仓底部设置有环状穿孔曝气管，尾气收集管与鼓风机通过尾气循环阀控制，二次发酵槽设置在发酵仓中间部位，二次发酵槽采用多孔板或筛网，温度氧浓度探头设置在二次发酵槽下方，发酵仓的顶部为发酵仓盖，发酵仓盖采用防水透气膜，尾气收集口设置在防水透气膜下方。

利用上述双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，按以下步骤进行：

一、将有机固体废弃物堆放在双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置的底部，高度为140～300cm，然后将经过一次高温发酵后的二次发酵物料置于二次发酵槽内，高度为20～300cm，关闭发酵仓门及发酵仓盖；

二、开启鼓风机，关闭空气进气阀，打开尾气循环阀，尾气收集口收集二次发酵槽上部发酵尾气并经尾气循环管进入鼓风机，然后通过环状穿孔曝气管鼓入发酵仓并与有机固体废弃物充分接触，再与二次发酵槽内的物料充分接触，然后进入尾气收集口进行循环；

三、当发酵仓内温度高于60～70℃或发酵仓内氧浓度低于8％～14％时，打开空气进气阀，关闭尾气循环阀，新鲜空气通过环状穿孔曝气管鼓入发酵仓并与有机固体废弃物充分接触，然后与二次发酵槽内的物料充分接触，发酵尾气透过发酵仓盖的防水透气膜离开发酵仓；直至发酵仓内温度低于50～55℃或氧气浓度高于15％～19％时，再重复步骤二的操作；

四、发酵10～15天后，将二次发酵槽内的物料取出；将发酵的有机固体废弃物取出，磨碎后放入二次发酵槽中再进行10～15天的二次发酵，并向发酵仓底部加入新鲜的有机固体废弃物，进行下一次堆肥发酵，即完成双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥。

本发明的优点：

(1)发酵尾气循环的方式使一次发酵尾气与二次发酵物料充分接触，以增加发酵尾气中氨氮、硫化物等臭味分子与二次发酵物料的接触时间，从而提高吸附效果；尾气循环还可以减少堆肥初期能量损失，缩短低温环境条件下有机固体废弃物一次发酵堆体的升温时间，提高一次发酵效率。

(2)传统堆肥工艺一次发酵和二次腐熟发酵是分开进行的，但本发明将一次发酵物料与二次腐熟过程在一个发酵仓内分两层同时完成。利用一次发酵产生的热量和水蒸气提高发酵仓内温度和湿度，从而提高二次发酵的温度和湿度，大大提高二次发酵效率。本发明的堆肥方法将传统堆肥周期由一次发酵、二次发酵之和的3个月缩短为20～30天，其中一次发酵、二次发酵各10～15天。

(3)二次发酵层与防水透气膜同步实现除臭与保氮，无需生物滤池处理臭气。氨氮、硫化物等臭味分子被二次发酵物料内部的硝化微生物利用，并留在了二次物料中，从而提高了堆肥产品的含氮量。即使少量臭气分子未被熟料吸附，也会被发酵仓盖的防水透气膜截留，无法逸出发酵仓。由于大部分臭气分子已经被二次发酵层截留，从而降低了防水透气膜的臭气负荷，提高臭气处理效果，同时也无需臭气处理装置。

(4)双层发酵减少堆体占地面积。

附图说明

图1为本发明中双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置的示意图，其中1表示发酵仓门、2表示发酵仓盖、3表示发酵仓、4表示二次发酵槽、5表示鼓风机、6表示空气进气阀、7表示尾气循环阀、8表示环状穿孔曝气管、9表示尾气收集口、10表示尾气收集管、11表示温度氧浓度探头。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：结合图1所示，本实施方式双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置，它包括发酵仓门1、发酵仓3、发酵仓盖2、环状穿孔曝气管8、二次发酵槽4、鼓风机5、空气进气阀6、尾气循环阀7、尾气收集口9、尾气循环管10、温度氧浓度探头11；发酵仓底部设置有环状穿孔曝气管8，尾气收集管10与鼓风机5通过尾气循环阀6控制，二次发酵槽4设置在发酵仓中间部位，二次发酵槽4采用多孔板或筛网，温度氧浓度探头11设置在二次发酵槽4下方，发酵仓3的顶部为发酵仓盖2，发酵仓盖2采用防水透气膜，尾气收集口9设置在防水透气膜下方。

本实施方式中发酵仓盖采用防水透气膜，由于小水滴无法通过防水透气膜，因此防水透气膜下表面含有大量小水滴，形成水层。氨气、硫化氢等主要臭气在水中具有较高溶解度，因此这些臭气分子被防水透气膜下表面的水层吸附，并随水滴滴落到下面的二次发酵物料中，并被物料中的微生物氧化。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述发酵仓3的侧壁由水泥或金属板组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述二次发酵槽4的深度为30～300cm。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述二次发酵槽4的深度为180cm。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述发酵仓3的长宽高为5～60m×2～20m×3～9m。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式六：本实施方式利用上述双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，按以下步骤进行：

一、将有机固体废弃物堆放在双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置的底部，高度为140～300cm，然后将经过一次高温发酵后的二次发酵物料置于二次发酵槽4内，高度为20～300cm，关闭发酵仓门1及发酵仓盖2；

二、开启鼓风机5，关闭空气进气阀6，打开尾气循环阀7，尾气收集口9收集二次发酵槽4上部发酵尾气并经尾气循环管10进入鼓风机5，然后通过环状穿孔曝气管8鼓入发酵仓3并与有机固体废弃物充分接触，再与二次发酵槽4内的物料充分接触，然后进入尾气收集口9进行循环；

三、当发酵仓3内温度高于60～70℃或发酵仓3内氧浓度低于8％～14％时，打开空气进气阀6，关闭尾气循环阀7，新鲜空气通过环状穿孔曝气管8鼓入发酵仓3并与有机固体废弃物充分接触，然后与二次发酵槽4内的物料充分接触，发酵尾气透过发酵仓盖2的防水透气膜离开发酵仓3；直至发酵仓3内温度低于50～55℃或氧气浓度高于15％～19％时，再重复步骤二的操作；

四、发酵10～15天后，将二次发酵槽4内的物料取出；将发酵的有机固体废弃物取出，磨碎后放入二次发酵槽4中再进行10～15天的二次发酵，并向发酵仓3底部加入新鲜的有机固体废弃物，进行下一次堆肥发酵，即完成双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥。

本实施方式步骤二中二次发酵槽4上部发酵尾气的循环，能够减少堆肥初期能量损失，缩短低温环境条件下作为一次发酵物料的有机固体废弃物发酵堆体的升温时间，提高一次发酵效率。

本实施方式步骤三中新鲜空气通过环状穿孔曝气管8鼓入发酵仓3并与有机固体废弃物充分接触，然后与二次发酵槽4内的物料充分接触，在这个过程里有机固体废弃物发酵产生的热量和水蒸气提高了发酵仓3内的温度和湿度，从而大大提高物料二次发酵的效率，同时发酵尾气中大部分氨气、氮气及硫化物等臭味分子被二次发酵槽4内的二次发酵物料吸附。

本实施方式步骤三中发酵15天后二次发酵槽4内的物料完成二次腐熟发酵过程，取出后可以作为熟料产品出售。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是，步骤一中有机固体废弃物为新鲜的畜禽粪便、污水厂污泥、淤泥、市政垃圾、园林垃圾、农业垃圾、餐厨垃圾、食品加工废物。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六至七之一不同的是，步骤一中将有机固体废弃物堆放在双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置的底部，高度为200cm。其它步骤及参数与具体实施方式六至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是，步骤一中经过一次高温发酵后的二次发酵物料置于二次发酵槽4内，高度为100cm。其它步骤及参数与具体实施方式六至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是，步骤三中当发酵仓3内温度高于65℃或发酵仓3内氧浓度低于12％时，打开空气进气阀6，关闭尾气循环阀7。其它步骤及参数与具体实施方式六至九之一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式六至十之一不同的是，步骤三中直至发酵仓3内温度低于52℃或氧气浓度高于17％时，再重复步骤二的操作。其它步骤及参数与具体实施方式六至十之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例：

结合图1所示，利用上述双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，按以下步骤进行：

一、将有机固体废弃物堆放在双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置的底部，高度为200cm，然后将经过一次高温发酵后的二次发酵物料置于二次发酵槽4内，高度为100cm，关闭发酵仓门1及发酵仓盖2；

二、开启鼓风机5，关闭空气进气阀6，打开尾气循环阀7，尾气收集口9收集二次发酵槽4上部发酵尾气并经尾气循环管10进入鼓风机5，然后通过环状穿孔曝气管8鼓入发酵仓3并与有机固体废弃物充分接触，再与二次发酵槽4内的物料充分接触，然后进入尾气收集口9进行循环；

三、当发酵仓3内温度高于65℃或发酵仓3内氧浓度低于8％时，打开空气进气阀6，关闭尾气循环阀7，新鲜空气通过环状穿孔曝气管8鼓入发酵仓3并与有机固体废弃物充分接触，然后与二次发酵槽4内的物料充分接触，发酵尾气透过发酵仓盖2的防水透气膜离开发酵仓3；

四、发酵10天后，将二次发酵槽4内的物料取出；将发酵的有机固体废弃物取出，磨碎后放入二次发酵槽4中再进行10天的二次发酵，并向发酵仓3底部加入新鲜的有机固体废弃物，进行下一次堆肥发酵，即完成双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥。

本实施例步骤二中二次发酵槽4上部发酵尾气的循环，能够减少堆肥初期能量损失，缩短低温环境条件下作为一次发酵物料的有机固体废弃物发酵堆体的升温时间，提高一次发酵效率。

本实施例步骤三中新鲜空气通过环状穿孔曝气管8鼓入发酵仓3并与有机固体废弃物充分接触，然后与二次发酵槽4内的物料充分接触，在这个过程里有机固体废弃物发酵产生的热量和水蒸气提高了发酵仓3内的温度和湿度，从而大大提高物料二次发酵的效率，同时发酵尾气中大部分氨气、氮气及硫化物等臭味分子被二次发酵槽4内的二次发酵物料吸附。

本实施例步骤三中发酵15天后二次发酵槽4内的物料完成二次腐熟发酵过程，取出后可以作为熟料产品出售。

本实施例中发酵仓盖采用防水透气膜，由于小水滴无法通过防水透气膜,因此防水透气膜下表面含有大量小水滴，形成水层。氨气、硫化氢等主要臭气在水中具有较高溶解度，因此这些臭气分子被防水透气膜下表面的水层吸附，并随水滴滴落到下面的二次发酵物料中，并被物料中的微生物氧化。

本实施例中将一次发酵物料与二次腐熟过程在一个发酵仓内分两层同时完成，区别于传统堆肥工艺一次发酵和二次腐熟发酵的分开进行。本实施例利用一次发酵产生的热量和水蒸气提高发酵仓3内温度和湿度，从而大大提高物料二次发酵的效率。本实施例的堆肥方法将传统堆肥周期由一次发酵、二次发酵之和的3个月缩短为20天，其中一次发酵、二次发酵各10天。

Claims (10)

1.一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置，其特征在于该装置包括发酵仓门(1)、发酵仓(3)、发酵仓盖(2)、环状穿孔曝气管(8)、二次发酵槽(4)、鼓风机(5)、空气进气阀(6)、尾气循环阀(7)、尾气收集口(9)、尾气循环管(10)、温度氧浓度探头(11)；发酵仓底部设置有环状穿孔曝气管(8)，尾气收集管(10)与鼓风机(5)通过尾气循环阀(6)控制，二次发酵槽(4)设置在发酵仓中间部位，二次发酵槽(4)采用多孔板或筛网，温度氧浓度探头(11)设置在二次发酵槽(4)下方，发酵仓(3)的顶部为发酵仓盖(2)，发酵仓盖(2)采用防水透气膜，尾气收集口(9)设置在防水透气膜下方。

2.根据权利要求1所述的一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置，其特征在于所述发酵仓(3)的侧壁由水泥或金属板组成。

3.根据权利要求1所述的一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置，其特征在于所述二次发酵槽(4)的深度为30～300cm。

4.根据权利要求1所述的一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置，其特征在于所述二次发酵槽(4)的深度为180cm。

5.根据权利要求1所述的一种双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置，其特征在于所述发酵仓(3)的长宽高为5～60m×2～20m×3～9m。

6.利用如权利要求1所述的双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、将有机固体废弃物堆放在双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置的底部，高度为140～300cm，然后将经过一次高温发酵后的二次发酵物料置于二次发酵槽(4)内，高度为20～300cm，关闭发酵仓门(1)及发酵仓盖(2)；

二、开启鼓风机(5)，关闭空气进气阀(6)，打开尾气循环阀(7)，尾气收集口(9)收集二次发酵槽(4)上部发酵尾气并经尾气循环管(10)进入鼓风机(5)，然后通过环状穿孔曝气管(8)鼓入发酵仓(3)并与有机固体废弃物充分接触，再与二次发酵槽(4)内的物料充分接触，然后进入尾气收集口(9)进行循环；

三、当发酵仓(3)内温度高于60～70℃或发酵仓(3)内氧浓度低于8％～14％时，打开空气进气阀(6)，关闭尾气循环阀(7)，新鲜空气通过环状穿孔曝气管(8)鼓入发酵仓(3)并与有机固体废弃物充分接触，然后与二次发酵槽(4)内的物料充分接触，发酵尾气透过发酵仓盖(2)的防水透气膜离开发酵仓(3)；直至发酵仓(3)内温度低于50～55℃或氧气浓度高于15％～19％时，再重复步骤二的操作；

四、发酵10～15天后，将二次发酵槽(4)内的物料取出；将发酵的有机固体废弃物取出，磨碎后放入二次发酵槽(4)中再进行10～15天的二次发酵，并向发酵仓(3)底部加入新鲜的有机固体废弃物，进行下一次堆肥发酵，即完成双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥。

7.根据权利要求6所述的利用双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，其特征在于步骤一中有机固体废弃物为新鲜的畜禽粪便、污水厂污泥、淤泥、市政垃圾、园林垃圾、农业垃圾、餐厨垃圾、食品加工废物。

8.根据权利要求6所述的利用双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，其特征在于步骤一中将有机固体废弃物堆放在双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置的底部，高度为200cm。

9.根据权利要求6所述的利用双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，其特征在于步骤一中经过一次高温发酵后的二次发酵物料置于二次发酵槽(4)内，高度为100cm。

10.根据权利要求6所述的利用双层物料循环通风的有机固体废弃物堆肥装置进行堆肥的方法，其特征在于步骤三中当发酵仓(3)内温度高于65℃或发酵仓3内氧浓度低于12％时，打开空气进气阀(6)，关闭尾气循环阀(7)。