CN107382403A - 条垛式堆肥曝气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种条垛式堆肥曝气系统，包括：凹槽，其沿条垛走向开设在预堆肥地面，且所述凹槽宽度小于翻抛机车轮的宽度；气管，其铺设在所述凹槽底部，且所述气管管壁开设有多个曝气切口，所述凹槽内其他部分被谷壳填满。本发明具有气体不通过槽沟供气而是通过气管供气，气管与翻抛互不干拢、连续供气无堵塞、自动排积水等功能，这样供氧量更充足，升温迅速发酵温度高，发酵周期短、物料周转快提高了产量。

Description

条垛式堆肥曝气系统

技术领域

本发明涉及堆肥曝气领域。更具体地说，本发明涉及一种条垛式堆肥曝气系统。

背景技术

堆肥是通过微生物降解技术将有机固废中易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气、蛋白、乙醇或糖类，从而达到固废无害化的一种处理方法，堆肥技术分为：好氧堆肥和厌氧堆肥，好氧堆肥是以好氧菌为主对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多生物体。好氧堆肥系统温度一般为60～70℃，最高可达80～90℃，堆制周期短18～25天，故也称为高温快速堆肥,厌氧堆肥是将空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，一般小于60℃，工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，需45～60天，异味浓烈，分解不够充分。

堆肥的形式有多种多样，但主流的形式主要有：条垛堆肥、槽式堆肥、塔式堆肥、罐式堆肥。槽式堆肥、塔式堆肥、罐式堆肥三种方式较条垛堆肥产量高、效果好，但投资大，建设周期长，而条垛堆肥简单易行、投资少，因此目前国内绝大部分有机肥生产厂家采用的都是条垛堆肥方式。

条垛式堆肥，也叫条垛堆肥或条垛发酵，是将各种有机废弃物按照适当的比例混合均匀后，将混合物料在土质或水泥地面上堆制成长条形堆垛。其断面通常呈三角形，是一种常见的好氧发酵方法。

条垛堆肥的最大优点是：设备投资低，仅需翻斗小车即可满足要求；该技术简便易行，操作简单；堆垛长度可根据需要自由调节。

缺点是：堆垛高度通常为1～1.2米，因此占地面积相对较大，场地利用率低；堆肥发酵和腐熟较慢，堆肥周期长，产量低。用条垛式发酵存在恶臭问题，如果条垛太大，中心易产生厌氧区，翻垛时产生臭气；垛太小，散热迅速，杀灭病原体和杂草种子的效果差。如果在露天进行条垛堆肥，不仅有臭气排放，而且易受降雨等不良天气的影响。

条垛堆肥的地面通常无曝气系统，采用轮式或履带式翻堆设备，在发酵周期内定时不断翻抛物料，使堆料与空气接触而保持发酵过程所需的氧气。即通过翻抛供氧，是一种间隙式的供氧，局部易产生厌氧区，翻垛时产生恶臭。当前也有许多厂家尝试通过强制供气或强制抽气来保持连续供氧，使不形成厌氧产生恶臭，如插气管、加颗粒填充物增加透气性、地面开槽鼓风等，但效果都不理想。插气管导致不好翻堆，加颗粒填充物需将填充物筛出重新回填导致产能下降，地面开槽鼓风易积水和堵塞。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在料场地面采取气管与开槽相结合的条垛式堆肥曝气系统，气体不通过槽沟供气而是通过气管供气，气管与翻抛互不干拢、连续供气无堵塞、自动排积水等功能，使供氧量充足，升温迅速发酵温度高，发酵周期短、物料周转快提高了产量。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种条垛式堆肥曝气系统，包括：

凹槽，其沿条垛走向开设在预堆肥地面，且所述凹槽宽度小于翻抛机车轮的宽度；

气管，其铺设在所述凹槽底部，且所述气管管壁开设有多个曝气切口，所述凹槽内其他部分被谷壳填满。

优选的是，所述气管的一端通过一弯管与一高压风机连通，在所述弯管的最低点开设有第一通孔，在堆肥场地外开设有集水槽，所述第一通孔通过一积水排放小管通向所述集水槽。

优选的是，所述气管的另一端封闭，所述积水排放小管的一端设置有阀门。

优选的是，所述曝气切口的宽度小于谷壳直径。

优选的是，所述气管从远离所述高压风机端开始被分为等长度的第一节段、第二节段和第三节段，所述第一节段内设置有与所述气管轴线平行的第一贯流叶轮，所述第一贯流叶轮的长度略小于所述第一节段的长度，所述第一贯流叶轮的直径为所述气管直径的三分之二，所述气管远离所述高压风机的封闭端开设有供所述第一贯流叶轮一端转轴穿出的第二通孔，所述第二通孔的中心位于所述气管远离所述高压风机的封闭端的竖直直径从上至下的十二分之七处，所述第一贯流叶轮的一端转轴穿过所述第二通孔后与一电机的输出轴同轴连接，所述第一贯流叶轮的另一端转轴同轴连接在一第一谐波减速器的波发生器上，所述第一谐波减速器的刚轮通过多个沿所述气管截面直径分布的第一支撑杆固定在所述气管内，所述第二节段内设置有与所述气管轴线平行且与所述第一贯流叶轮相同的第二贯流叶轮，所述第二贯流叶轮的一端转轴与所述第一谐波减速器的柔轮输出端同轴连接，所述第二贯流叶轮的另一端转轴同轴连接在一第二谐波减速器的波发生器上，所述第二谐波减速器的刚轮通过多个沿所述气管截面直径分布的第二支撑杆固定在所述气管内，所述第三节段内设置有与所述气管轴线平行且与所述第一贯流叶轮和第二贯流叶轮相同的第三贯流叶轮，所述第三贯流叶轮的一端转轴与所述第二谐波减速器的柔轮输出端同轴连接，所述贯流叶轮的另一端转轴同轴连接在一轴承上，所述轴承通过多个沿所述气管截面直径分布的第三支撑杆固定在所述气管内，所述第一谐波减速器和第二谐波减速器的传动比分别为75和50。

优选的是，所述气管内壁设置有沿所述气管轴线螺旋前进的螺旋凸棱，所述第三节段内所述螺旋凸棱的节距、所述第二节段内所述螺旋凸棱的节距和所述第一节段内所述螺旋凸棱的节距符合斐波那契数列规律。

优选的是，所述螺旋凸棱的截面轮廓符合[0，π]范围内的正弦曲线。

本发明至少包括以下有益效果：

1、气管与开槽相结合模式，气体不通过槽沟供气而是通过气管供气，不影响翻抛及车辆走动，连续供气无堵塞、自动排积水。

2、气体通过谷壳层供气，谷壳间有间隙透气性好，气体先充满谷壳层再在压力作用下进入物料堆体，每个点供气压力均衡，也增加了气体与物料接触面，供氧量充足，无厌氧区，不产生恶臭，升温快、温度高，比通常无强曝气条垛堆肥升温快1～2倍、温度高10～20度，条垛越到后期速度越快，改变了条垛后期时间拖得过长的缺点，比通常条垛发酵周期缩短50％左右时间，产量提升一倍。

3、由于条垛跨度较大，气管内的气体到气管尾端气压很小，故容易造成条垛首尾两端的曝气情况不均衡，通过在气管内设置贯流叶轮，并通过不同的传动比的谐波减速器控制不同贯流叶轮的转速，促使气体在气管尾端的气压、流速增加，减少条垛首尾两端的曝气不均衡的情况。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的侧面结构示意图；

图2为本发明所述气管内部的结构示意图；

图3为本发明所述第一谐波减速的位置示意图；

图4为本发明所述螺旋凸棱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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，并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。

如图1所示，本发明提供一种条垛式堆肥曝气系统，包括：

凹槽1，其沿条垛走向开设在预堆肥地面，理想的是，所述凹槽1正好位于条垛的中心线上，这样利于凹槽1两侧的条垛堆肥均匀曝气，所述凹槽1宽度小于翻抛机车轮的宽度，这样翻抛机在给堆肥翻抛时，轮胎不会卡在凹槽1内影响工作；

气管2，其铺设在所述凹槽1底部，且所述气管2管壁开设有多个曝气切口，理想的是所述曝气切口均匀间隔的分布在所述气管2的上表面，这样有利于管内空气的均匀散逸，所述凹槽1内其他部分被谷壳填满。

上述实施例在使用过程中，在所述凹槽1上方的地面上条垛式堆肥，然后向气管2内通入高压空气，气体通过气管2的曝气切口逸出进入谷壳层，谷壳间有间隙，透气性好，气体先充满谷壳层再在压力作用下进入物料堆体，每个点供气压力均衡，也增加了气体与物料接触面，供氧量充足，无厌氧区，不产生恶臭，每隔一段时间再使用翻抛机进行翻抛作业，帮助条垛内的堆肥走水分，保持条垛内持续高温，维持微生物的活跃度，这样比通常条垛发酵周期缩短50％左右时间，产量提升一倍。

在另一实施例中，如图2所示，所述气管2的一端通过一弯管3与一高压风机4连通，在所述弯管3的最低点开设有第一通孔，在堆肥场地外开设有集水槽，所述第一通孔通过一积水排放小管通向所述集水槽，这样当高压风机4停止运转后，在气管2内暂时形成的负压会将条垛内堆肥产生的部分水汽吸入到气管2中，并在气管2中凝结形成积水，再顺着气管2和弯管3以及积水排放小管排入集水槽，避免了水汽凝结沉积在凹槽1内。

在另一实施例中，所述气管2的另一端封闭，所述积水排放小管的一端设置有阀门，这样气管2的气密性更好，有助于维持管内气压保证气体的均匀散逸。

在另一实施例中，所述曝气切口的宽度小于谷壳直径，这样能防止谷壳堵塞曝气切口影响气体逸出。

在另一实施例中，如图2和图3所示，所述气管2从远离所述高压风机4端开始被分为等长度的第一节段、第二节段和第三节段，所述第一节段内设置有与所述气管2轴线平行的第一贯流叶轮5，所述第一贯流叶轮5的长度略小于所述第一节段的长度，所述第一贯流叶轮5的直径为所述气管2直径的三分之二，所述气管2远离所述高压风机4的封闭端开设有供所述第一贯流叶轮5一端转轴穿出的第二通孔，所述第二通孔的中心位于所述气管2远离所述高压风机4的封闭端的竖直直径从上至下的十二分之七处，这样第一贯流叶轮5上方留出的空间大，下方留出的空间小，高压风机4泵入的气体在气管2下部被第一贯流叶轮5进行转向压缩后，能从曝气切口输出到更远的距离，所述第一贯流叶轮5的一端转轴穿过所述第二通孔后与一电机6的输出轴同轴连接，所述第一贯流叶轮5的另一端转轴同轴连接在一第一谐波减速器7的波发生器上，所述第一谐波减速器7的刚轮通过多个沿所述气管2截面直径分布的第一支撑杆8固定在所述气管2内，所述第二节段内设置有与所述气管2轴线平行且与所述第一贯流叶轮5相同的第二贯流叶轮9，所述第二贯流叶轮9的一端转轴与所述第一谐波减速器7的柔轮输出端同轴连接，所述第二贯流叶轮9的另一端转轴同轴连接在一第二谐波减速器10的波发生器上，所述第二谐波减速器10的刚轮通过多个沿所述气管2截面直径分布的第二支撑杆固定在所述气管2内，所述第三节段内设置有与所述气管2轴线平行且与所述第一贯流叶轮5和第二贯流叶轮9相同的第三贯流叶轮11，所述第三贯流叶轮11的一端转轴与所述第二谐波减速器10的柔轮输出端同轴连接，所述贯流叶轮的另一端转轴同轴连接在一轴承上，所述轴承通过多个沿所述气管2截面直径分布的第三支撑杆固定在所述气管2内，所述第一谐波减速器7和第二谐波减速器10的传动比分别为75和50。

上述实施例在使用过程中，当高压风机4开始向气管2内泵入高压空气后，开启电机6使其带动第一贯流叶轮5转动，第一贯流叶轮5通过第一谐波减速器7的作用后带动第二贯流叶轮9降低部分转速进行转动，而后第二贯流叶轮9以同样方式带动第三贯流叶轮11转动，这样第一贯流叶轮5、第二贯流叶轮9和第三贯流叶轮11分别以快、中、慢三种不同转速转动，就促使气体在第一节段流速最快，在第二节段流速适中，在第三节段流速最慢，又因为气体从第三节段向第一节段流动气压逐渐减弱，气体流量逐渐减少，这样不同贯流叶轮的转速刚好就可以调配不同节段内的气体流速，使整个气管2不同部分逸出的气体流量大致保持均匀一致，减少条垛首尾两端的曝气不均衡的情况。

在另一实施例中，如图4所示，所述气管2内壁设置有沿所述气管2轴线螺旋前进的螺旋凸棱12，所述第三节段内所述螺旋凸棱12的节距、所述第二节段内所述螺旋凸棱12的节距和所述第一节段内所述螺旋凸棱12的节距符合斐波那契数列规律，因为气体逐步流出散逸，第一节段、第二节段和第三节段内的气压和气体流速是一段比一段低，而在每个节段内通过螺旋凸棱12形成的螺旋气流道能辅助气体在流动过程中维持一定的气压与流速，在不同节段根据气体情况设置不同节距的螺旋凸棱12也是辅助平衡各个节段曝气切口逸出的气流量。

在另一实施例中，所述螺旋凸棱12的截面轮廓符合[0，π]范围内的正弦曲线，这样气体的流动比较符合空气动力学原理，流动过程中损失的动能较少。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种条垛式堆肥曝气系统，其特征在于，包括：

凹槽，其沿条垛走向开设在预堆肥地面，且所述凹槽宽度小于翻抛机车轮的宽度；

气管，其铺设在所述凹槽底部，且所述气管管壁开设有多个曝气切口，所述凹槽内其他部分被谷壳填满。

2.如权利要求1所述的条垛式堆肥曝气系统，其特征在于，所述气管的一端通过一弯管与一高压风机连通，在所述弯管的最低点开设有第一通孔，在堆肥场地外开设有集水槽，所述第一通孔通过一积水排放小管通向所述集水槽。

3.如权利要求2所述的条垛式堆肥曝气系统，其特征在于，所述气管的另一端封闭，所述积水排放小管的一端设置有阀门。

4.如权利要求1所述的条垛式堆肥曝气系统，其特征在于，所述曝气切口的宽度小于谷壳直径。

5.如权利要求3所述的条垛式堆肥曝气系统，其特征在于，所述气管从远离所述高压风机端开始被分为等长度的第一节段、第二节段和第三节段，所述第一节段内设置有与所述气管轴线平行的第一贯流叶轮，所述第一贯流叶轮的长度略小于所述第一节段的长度，所述第一贯流叶轮的直径为所述气管直径的三分之二，所述气管远离所述高压风机的封闭端开设有供所述第一贯流叶轮一端转轴穿出的第二通孔，所述第二通孔的中心位于所述气管远离所述高压风机的封闭端的竖直直径从上至下的十二分之七处，所述第一贯流叶轮的一端转轴穿过所述第二通孔后与一电机的输出轴同轴连接，所述第一贯流叶轮的另一端转轴同轴连接在一第一谐波减速器的波发生器上，所述第一谐波减速器的刚轮通过多个沿所述气管截面直径分布的第一支撑杆固定在所述气管内，所述第二节段内设置有与所述气管轴线平行且与所述第一贯流叶轮相同的第二贯流叶轮，所述第二贯流叶轮的一端转轴与所述第一谐波减速器的柔轮输出端同轴连接，所述第二贯流叶轮的另一端转轴同轴连接在一第二谐波减速器的波发生器上，所述第二谐波减速器的刚轮通过多个沿所述气管截面直径分布的第二支撑杆固定在所述气管内，所述第三节段内设置有与所述气管轴线平行且与所述第一贯流叶轮和第二贯流叶轮相同的第三贯流叶轮，所述第三贯流叶轮的一端转轴与所述第二谐波减速器的柔轮输出端同轴连接，所述贯流叶轮的另一端转轴同轴连接在一轴承上，所述轴承通过多个沿所述气管截面直径分布的第三支撑杆固定在所述气管内，所述第一谐波减速器和第二谐波减速器的传动比分别为75和50。

6.如权利要求5所述的条垛式堆肥曝气系统，其特征在于，所述气管内壁设置有沿所述气管轴线螺旋前进的螺旋凸棱，所述第三节段内所述螺旋凸棱的节距、所述第二节段内所述螺旋凸棱的节距和所述第一节段内所述螺旋凸棱的节距符合斐波那契数列规律。

7.如权利要求6所述的条垛式堆肥曝气系统，其特征在于，所述螺旋凸棱的截面轮廓符合[0，π]范围内的正弦曲线。