CN108361806B - 一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统及方法，包括：温室，所述温室内设置有多个散热器；发酵池，所述发酵池设置于所述温室外部；导热部，所述导热部位于所述发酵池内，所述导热部连通所述温室内部的多个所述散热器。利用温室外围设置发酵池，采用好氧菌发酵技术生产有机肥产生的生物热能给植物工厂及日光温室加热，可以一举两得，即一边生产有机肥，一边给温室辅助加热，供暖效果好，持续性强，成本也较低。

Description

一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统

技术领域

本发明涉及温室供暖技术领域，更具体的说是涉及一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统。

背景技术

能源问题是目前植物工厂和温室大棚供暖领域的核心问题，随着国家环保政策的推进，杜绝燃烧秸秆和煤炭取暖，植物工厂和日光温室的能源问题更加凸显出来。常见的供暖方式有锅炉、电热风机以及这两年兴起的热泵采暖，可以使用空气源热泵，地下水源热泵，多源热泵等，这类取暖方式多采用电能支撑，运行费用相对较高，无法适用于植物工厂和日光温室种植采暖。传统的手段，诸如:提高草帘的保温性；增加棚膜的通透性；增加后墙的保温性；棚外挖防寒沟；大棚内采用高垄栽培；棚内悬挂反光幕；设立补光灯等临时加温措施只能是临时手段，增加棚内温度不超过2度，效果非常有限，没有长期性，连续性。因此，如何提供一种成本低、保温效果好且具有连续性的温室供暖的方式成为本领域人员亟需解决的一个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统，包括：

温室，所述温室内设置有多个散热器；

发酵池，所述发酵池设置于所述温室外部；

导热部，所述导热部位于所述发酵池内，所述导热部连通所述温室内部的多个所述散热器。

上述发酵池内采用好氧微生物与秸秆、人畜粪便进行混合发酵，通过好氧微生物的发酵分解作用制作有机肥，有机肥的制作时间一般需要7天左右，之后发酵池内的温度可以保持在50℃长达2-3个月。

采用上述技术方案的有益效果是：利用温室外围设置发酵池，采用好氧菌发酵技术生产有机肥产生的生物热能给植物工厂及日光温室加热，可以一举两得，即一边生产有机肥，一边给温室辅助加热，供暖效果好，持续性强，成本也较低。

优选的，所述散热器设置于所述温室内顶部、内壁、地面或地下20-50厘米中的至少一处。

优选的，还包括热气传导部，所述热气传导部包括风道和风机，所述发酵池上方设有的保温罩或所述发酵池位于发酵室内，所述风机位于所述保护罩或者发酵室内；所述保护罩或者发酵室与所述风道的一端连通，所述风道的另一端与温室内部或者散热器连通。由于发酵池可以长时间持续性的产热，因此发酵池上方的空气热量较为充足，采用风机和风道将热空气直接导入温室内部可以对温室进行快速增温。此外，还可以将有机肥发酵过程中气体中产生的铵离子通入温室内，温室内的植物可以通过叶面进行形成对氮的吸收利用，提高植物生长速度和氮肥利用率，且减少病虫害的产生。

优选的，所述导热部为环绕设置在所述发酵池内壁和/或底部的吸热管，所述吸热管一端连接冷水源，所述吸热管另一端连接有循环泵，所述循环泵通过连接管连通所述温室内的多个所述散热器并与所述吸热管形成闭合回路。吸热管中可以引入冷水，在发酵池内壁的吸热管进行换热增温后启动循环泵，使热水流经各个散热器，散热器将热量传递至温室内即可实现温室供暖。

优选的，多个所述散热器并联或者串联，增加了散热器的散热效果，同时也减少了管路所占用横向空间，简化了结构；

优选的，所述散热器为蒸发器盘管；

优选的，所述吸热管设置有排水口，所述吸热管与冷水源的连通处安装有进水阀门，所述排水口安装有排水阀门；好氧微生物发酵的过程大致可分为以下几个阶段，将好氧微生物与发酵物料混合后，调整含水率即可开始发酵，24小时温度即可达到45～50℃，进行翻堆1～2次即可达到70℃，持续3天70℃继续翻堆1-2次，之后堆内部温度保持50℃可达到2～3月。在发酵池内持续3天70℃时，翻堆的目的是为了将温，使其内部的温度降至适宜为温室供暖的45～50℃，这里可以通过吸热管从冷水源引入温度较低的冷水，通过热传递的方式对发酵池内的发酵物料进行降温，降温后的水可通过排水口排出，进行温室供暖外的其他用途。

优选的，所述吸热管与循环泵的连通处设有供热阀门。在上述通过冷水对发酵物料降温的过程中，我们不希望温度过热的水流到温室内对温室造成供暖过盛的情况，所以这里添加供热阀门，在对发酵物料降温时，热水不会流经温室，当发酵物料的温度适宜时再打开供热阀门，进行正常的热水供暖作业。

优选的，还包括控制器及温度传感器，所述温度传感器设置于所述发酵池的底部，所述控制器设置于发酵池内或发酵池外部，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述进水阀门、排水阀门、供热阀门均与所述控制器电连接。

温度传感器可以有效采集发酵物料中心的温度，通过结合控制器可以实现自动引入冷水、物料降温后自动排出热水、物料温度适宜时自动打开供热阀门等一系列自主操作，大大节约了人力物力，提高了整体的自动化效果。

优选的，可利用控制器控制热气传到的时间，由于热风不可避免的带有发酵池的粪便臭味，因此可通过控制器控制热气在夜间或者工作人员不进行温室内工作的时间进行供气；也可以设定供气的时间段，在工作人员即将进入温室前的一段时间内停止供气。

本发明还提供一种基于好氧菌群微生物发酵的温室供暖方法，包括以下步骤：

(1)在温室外设置发酵池；

(2)在步骤(1)中的发酵池中加入好氧菌及发酵物料进行发酵；

(3)待步骤(2)中的好氧菌及发酵物料发酵完成后，利用发酵产生的热量对日光温室进行供暖。

优选地，上述的基于生物发酵热能的日光温室供暖方法中，步骤(2)发酵池内的发酵物料的发酵过程包括：

21、先将200g-300g好氧菌群菌剂与5kg-10kg麸皮粉充分混合均匀。好氧菌群发酵技术因为不需要完全密封隔绝氧气，有利于发酵产生的温度、二氧化碳以及氨气的扩散。

22、将以上混合物加入到1吨牛粪中再次混合均匀(可先分成小堆混合再将各小堆混在一起),根据混合后的情况适当加水或添加物料使含水量控制在40％-45％,标准为手捏成团,落地散开即可。

23、将发酵混配原料直接在倒入20m×20m×10m发酵池堆制。发酵堆上面可盖上塑料布等,不用密封,进行发酵。发酵过程中，温度达到45-50℃时进行翻堆,并根据温度补充或减少水分,通常为两次，直到堆内温度70℃维持3天，开始翻堆进行降温。

24、待物料不再升温，温度维持在45-50℃，且松散,呈深褐色,则发酵完成。

25、发酵后，槽内继续堆放，温度45-50℃可以持续2-3个月。

优选的，所述步骤23的发酵过程中在混配原料中加入生物除臭剂，并通过遮盖物遮掩混配原料。添加除臭微生物促使氮类物质向蛋白氮和硝态氮转化，调控堆肥过程中氮、碳的代谢，通过减少氮类物质分解为NH4+-N后的气态挥发损失进而控制臭味的产生，并保留更多的氮养分。除臭微生物的效果好、材料易得、费用低、使用方便。

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结构示意图。

其中，1-发酵池，2-吸热管，3-循环泵，4-散热器，5-温室，6-连接管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统，包括：

温室5，温室5内顶部设置有6个散热器4，散热器4横跨温室5且散热器4之间的间距相同；

发酵池1，发酵池1设置于温室5外部；好氧微生物采用JGB好氧原菌有机肥发酵专用功能菌，其包括酿酒酵母，植物乳杆菌，粪肠球菌复合细菌、丝状菌、酵母菌、放线菌、假单胞菌属(G-)、黄杆菌属、棒杆菌属、无色杆菌属、不动杆菌属、小球菌属、弧菌属、蓝细菌、洛卡氏菌属、分支杆菌属、有枝孢霉、曲霉、青霉属、酵母有假丝酵母属(Candida)，红酵母属、球拟酵母属的菌群，每mL复合微生物菌液中各种微生物的菌落数大于104；该复合微生物菌群可以快速分解有机肥，有效杀死发酵物中的有害菌、虫、虫卵、草籽并降解抗生素残留，提高速效钾、磷和游离态氮含量并富集有机酸、肽等活性物质，充分提高肥效。该发酵池1为内部中空的长方体，其上方为盖体或遮掩布该发酵池1为内部中空的长方体，其上方为盖体或遮掩布；

导热部，导热部为环绕设置在发酵池1内壁和底部的吸热管2，吸热管2一端连接冷水源，吸热管2另一端连接有循环泵3，循环泵3通过连接管6连通温室内的多个散热器4并与吸热管2形成闭合回路。上述散热器4采用蒸发器盘管；

所述吸热管2设置有排水口，所述吸热管2与冷水源的连通处安装有进水阀门，所述排水口安装有排水阀门；所述吸热管2与循环泵3的连通处设有供热阀门；还包括控制器及温度传感器，所述温度传感器设置于所述发酵池1的底部，所述控制器设置于发酵池1内或发酵池1外部，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述进水阀门、排水阀门、供热阀门均与所述控制器电连接。

具体方法如下：

在标准大棚外设置尺寸为20m×20m×10m的发酵池1，先将200g-300g好氧菌群菌剂与5kg-10kg麸皮粉充分混合均匀，将以上混合物加入到1吨牛粪中再次混合均匀,根据混合后的情况适当加水使含水量控制在40％-45％,标准为手捏成团,落地散开即可。将发酵混配原料直接在倒入发酵池堆制，发酵堆上面盖上塑料布进行发酵，发酵过程中，温度达到45-50℃时进行翻堆,直到堆内温度70℃维持3天，开始翻堆进行降温，待物料不再升温，温度维持在45-50℃，且松散,呈深褐色,则发酵完成。启动供热阀门和进水阀门，冷水在发酵池1内吸热升温，并通过吸热管2、循环泵3、连接管6流至蒸发器盘管进行散热；散热后后通过循环回路回到吸热管2。供热时间长达2-3个月。

通过对温室内的温度跟踪检测可知：通过发酵池发酵产生的热量可以使温室内空气的温度提升可提高地下20cm地温10-20℃，气温平均提高4-6℃，早春作物可提前10-15天播种、定植，可提前7-10天开花、结果，可提前采收期30多天。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统的供暖方法，其特征在于，所述系统包括：

温室(5)，所述温室(5)内设置有多个散热器(4)；

发酵池(1)，所述发酵池(1)设置于所述温室(5)外部；

导热部，所述导热部位于所述发酵池(1)内，所述导热部连通所述温室(5)内部的多个所述散热器(4)；

所述散热器(4)设置于所述温室(5)内顶部、内壁、地面或地面下20-50厘米处中的至少一处；多个所述散热器(4)并联或者串联；

热气传导部，所述热气传导部包括风道和风机，所述发酵池(1)上方设有的保温罩或所述发酵池(1)位于发酵室内，所述风机位于所述保温罩或者发酵室内；所述保温罩或者发酵室与所述风道的一端连通，所述风道的另一端与温室(5)内部或者散热器(4)连通；

所述导热部为环绕设置在所述发酵池(1)内壁和/或底部的吸热管(2)，所述吸热管(2)一端连通冷水源，所述吸热管(2)另一端连接有循环泵，所述循环泵通过连接管(6)连通所述温室内的多个所述散热器(4)并与所述吸热管(2)形成闭合回路；

所述吸热管设置有排水口，所述吸热管与所述冷水源的连通处安装有进水阀门，所述排水口安装有排水阀门；所述吸热管与所述循环泵的连通处设有供热阀门；

控制器及温度传感器，所述温度传感器设置于所述发酵池的底部，所述控制器设置于发酵池内或发酵池外部，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述进水阀门、排水阀门、供热阀门均与所述控制器电连接；

供暖方法包括以下步骤：

步骤1：在温室外设置发酵池；

步骤2：在步骤1中的发酵池中加入好氧菌及发酵物料进行发酵；

步骤3：待步骤2中的好氧菌及发酵物料发酵完成后，利用发酵产生的热量对日光温室进行供暖；

采用风机和风道将热空气直接导入温室内部可以对温室进行快速增温；设定供气的时间段，通过控制器控制热气在夜间或者工作人员不进行温室内工作的时间进行供气，或者在工作人员即将进入温室前的一段时间内停止供气；

利用温度传感器采集发酵物料中心温度，通过控制器控制吸热管从冷水源自动引入冷水，以对发酵池内的发酵物料进行降温，物料降温后的热水自动通过排水口排出，用于温室供暖外的其他用途；在通过冷水对发酵物料降温的过程中，通过控制供热阀门以使温度过热的水不流经温室，以避免对温室造成供暖过盛，当发酵物料的温度适宜时再打开供热阀门，进行正常的热水供暖作业；

所述步骤2中具体发酵的方法包括以下步骤；

步骤2.1将好氧菌生物群与作物秸秆均匀混合，然后与牲畜粪便再次进行混合，形成混配原料；

步骤2.2将步骤2.1中得到的混配原料加入到发酵池中发酵；

步骤2.3间隔至少24小时后，对步骤2.2中的混配原料进行翻堆直至堆内温度为50℃±5℃范围内的一个相对稳定的温度值即发酵完成；

所述步骤2.2的发酵过程中在混配原料中加入生物除臭剂，并通过遮盖物遮掩混配原料。

2.根据权利要求1所述的一种基于好氧菌群微生物发酵的温室室外供暖系统的供暖方法，其特征在于，所述散热器(4)为蒸发器盘管。