CN108911802B - 家用堆肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用堆肥装置，包括桶体，桶体的上部设有进料口，底部设有出料口，所述的桶体上部设有手柄，在桶体内设有与手柄相连的搅拌装置；所述的桶体内设有换热器。本发明提供的绿色家用堆肥装置的整体结构紧凑，体积小，能够将餐厨垃圾肥料化，并且将餐厨垃圾有氧发酵过程中释放热量用于产生热水，从而实现餐厨垃圾的绿色化、无害化与资源循环利用处理。

Description

家用堆肥装置

技术领域

本发明属于肥料制备技术领域，具体涉及一种家用堆肥装置。

背景技术

目前餐厨垃圾处理主要有两种方式：一是集中处理：在社区的垃圾中转站安放，就地生化处理机中放菌种，通过酶的作用将有机废物分解成低分子物质由微生物食取，将其转化为二氧化碳、氨、水蒸气等。相比较直接焚烧有巨大的环保优势，但是餐厨垃圾在转换过程中释放的生物质能却没有好好地被利用，造成资源浪费；二是分散处理：1)餐厨堆肥：一种新式垃圾桶可以将餐厨垃圾发酵转化为液态肥料和固态堆肥；2)就地收油：利用先进的远红外传热自控温技术，可有效去除垃圾中多余的废水和残渣，起到最初提纯回收油脂的作用；3)研磨处理：将一种现代化的环保厨房电器直接安装在家中厨房水槽的下方，并与排水管相连将粉碎腔内的垃圾粉碎，直接与生活污水一起排入下水道。

虽然集中处理与分散处理都能够达到处理餐厨垃圾的目的，但垃圾的集中处理投资大，有较大安全隐患，并且需以前期的收集作为保障。然而目前在中国，由于垃圾分类意识淡薄，集中大规模的收集餐厨垃圾仍需要耗费大量的人力物力，故实现集中处理难度较大。

垃圾的分散处理方式的应用范围较为局限，部分方式存在较高技术难度，普通家庭难以实现。并且分散处理并没有给家庭带来更加直接的利益，使得其推广难度加大。

公开号为CN204474544U的中国专利文献公开了一种用于家用厨余垃圾的堆肥装置，包括支架、储存发酵器和混合机构，储存发酵器安装在支架上，储存在储存发酵器中的厨余垃圾通过混合机构在储存发酵器中混合均匀后，再在该储存发酵器中发酵堆沤成肥料。

公开号为CN206872695U的中国专利文献公开了一种厨余堆肥装置，其包括堆肥桶本体、设置在堆肥桶底部的滤液收集装置以及桶盖，桶盖以及滤液收集装置分别与堆肥桶本体能拆卸连接，堆肥桶本体与滤液收集装置之间设置有可拆卸隔板，堆肥桶本体内部设置有旋转轴，旋转轴的一端伸出所述桶盖，旋转轴设置在堆肥桶本体内的一端设置有旋转切刀，旋转轴伸出桶盖的一端设置有带动旋转轴旋转的摇杆，桶盖上设置有物料添加口，物料添加口上部设置有挡板，挡板包括能够打开物料添加口的第一位置以及能够关闭物料添加口的第二位置。

但上述专利文献中并没有将发酵过程中产生的余热进行再利用，也没有对气体进行处理，导致能源浪费以及温室气体的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种家用堆肥装置，整体结构紧凑，体积小，能够将餐厨垃圾肥料化，并将餐厨垃圾有氧发酵过程中释放的热量用于产生热水，从而实现餐厨垃圾的绿色化、无害化与资源循环利用处理。

一种家用堆肥装置，包括桶体，桶体的上部设有进料口，底部设有出料口，所述的桶体上部设有手柄，在桶体内设有与手柄相连的搅拌装置；所述的桶体内设有换热器；所述的桶体下方设有肥料收集装置。

家用堆肥装置的工作原理为：餐厨垃圾在好氧菌的作用下在桶体内发酵，发酵时产生一定热量并将其用于加热换热器中的水，在发酵完成后得到的肥料进入到肥料收集装置进行回收。

所述的桶体内设有发酵桶，所述的搅拌装置和换热器设于发酵桶内；发酵桶上部设有与进料口连通的发酵桶进料口，所述的发酵桶进料口上设有按压释放门。

在发酵桶进料口上设有按压释放门，可以进一步减轻发酵产生的气味扩散到外部。

所述的搅拌装置包括一端与手柄相连、另一端与搅拌叶相连的连杆机构，所述的连杆机构通过固定架固定在发酵桶内。

按压或提拉手柄时，连杆机构将手柄的上下运动转换为搅拌叶的旋转运动，从而带动搅拌叶旋转，推动餐厨垃圾向下运动，起到搅拌的作用，从而使餐厨垃圾充分发酵；同时也可以推动发酵后的肥料进入到肥料收集装置。

所述按压释放门铰接在发酵桶进料口上，所述的手柄通过连杆与滑槽带动按压释放门的开闭。按压或提拉手柄时，连杆沿滑槽滑动，实现按压释放门的开闭。

在本发明中，所述的手柄也可以通过销栓与滑槽带动按压释放门的开闭，按压或提拉手柄时，销栓沿滑槽滑动，实现按压释放门的开闭。

所述的发酵桶下部布置有通风管道，所述通风管道上设有与发酵桶连通的送风孔。通风管道布置在发酵桶下部，不仅使得上下部的餐厨垃圾都能接触到新鲜空气，且不会影响到有机肥的正常取出，而且可使得出口附近的物料变得蓬松，有利于有机肥的顺利排出。

所述桶体上设有通风口，所述的通风管道通过通风口与气泵相连，从而通入空气。同时，气泵连续不断地给发酵桶内充入一定量的空气，使装置中的餐厨垃圾充分进行有氧发酵，保证其中的有氧发酵安全稳定地进行。所述的气泵为小型充气泵，功率为2.5W，电耗小，噪声低，通气量可取0.5L/(kg·h)。

所述的桶体和发酵桶之间设有保温层。通过设置保温层可以在确保装置体积不过于庞大的前提下，尽量提高装置的保温性能，减少热量的散失。

优选的，所述的换热器为弹簧管式的单组单列盘管。考虑到整个装置的形状以及进出料的方便性，加热部分采用弹簧管式的单组单列盘管。盘管结构紧凑，内部容积可储存一定量的热水，具有一定的储热能力，无需外加储热水箱；当需要连续使用大量热水时，足够强度的对流换热也可有效提高一定量的水温。

优选的，所述弹簧管式的单组单列盘管位于发酵桶的中间，以保证弹簧管式的单组单列盘管与出料口和进料口均有一定的距离，保证换热器充分埋入堆体(餐厨垃圾)中进行充分换热且不会造成堆体局部温度过低，同时不影响物料的进出。

优选的，所述弹簧管式的单组单列盘管的管间距为1-2cm，虽然管间距较小时可以使得换热充分且装置的储热能力更大，但管间距过小时可能会有菜叶等柔性餐厨垃圾缠绕在盘管上影响换热，整个盘管也可能会阻碍餐厨垃圾向桶壁扩散。

所述的出料口带有抽拉板，抽拉板下方设有肥料收集装置。抽拉板的设置使肥料可以方便的进入到肥料收集装置。

所述的肥料收集装置包括抽屉架和抽屉，所述抽屉架固定在桶体上。抽屉式的肥料回收装置可以方便地将生成的肥料运出，避免堆积。

所述桶体上部带有出气口和与出气口连通的尾气处理箱。所述尾气处理箱中设有吸收试剂，所述吸收试剂包括水、紫色石蕊试液、碱石灰和澄清石灰水。

为吸收发酵装置排出的二氧化碳和氨气，达到减排的目的，在出气口设置了简易的尾气处理部分，吸收试剂由水、紫色石蕊试液、碱石灰和澄清石灰水组成。利用氨气极易溶于水的性质，使用成本低、易获取的水作为吸收剂，并用石蕊检测效果。另外，氨气溶于水形成的氨水可吸收一部分酸性气体二氧化碳，一举两得。其余的二氧化碳用碱石灰吸收，效果好、反应快，且使用时间久，不易变质，周期可长达1年，可满足发酵装置连续运行处理尾气的要求。

所述家用堆肥装置还包括用于检测发酵桶内温度的温度计。利用温度计实时检测发酵桶内堆体的温度，使用户直观地了解发酵情况，方便用户调整通气量，也方便得知供水温度。

本发明提供的家用堆肥装置还包括在出气口、进水口、出水口、通风口上设有O型密封圈。O型密封圈结构简单，使用、维护方便，在一定的工作压力和温度范围内，具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能，抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿。

本发明提供的家用堆肥装置还包括在桶体上方设有的供手柄穿过的手柄开口，开口上设有方形密封圈，用于低速往复运动密封，防止按压或上提手柄时，筒内气体从开口出逸出，既满足机构上下往复运动的需要，也起到装置密封效果。

本发明提供的家用堆肥装置还包括密封条，密封条用于进料口、出料口、按压释放门、抽拉板和抽屉前端的包边密封。使用密封条可很好地达到密封效果，防止桶内气体逸出，同时也起到定位、固定作用，也可帮助用户确认该处隔断是否完全闭合。按压释放门用密封条包边密封，还可以防止空载且手柄未固定时，按压释放门在重力作用下下落开启。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1)餐厨垃圾肥料化：本发明提供的家用堆肥装置将家庭分散的餐厨垃圾集中并转化为有机肥料，使资源得到有效利用，避免了随意丢弃或直接排放到下水道而造成的环境污染。

2)余热利用节能化：本发明提供的家用堆肥装置将餐厨垃圾有氧发酵过程中释放热量用于产生热水，充分利用餐厨垃圾潜在的能量，利用换热管加热给水，夏季每小时可提供热水975mL/h，冬季682mL/h，取代了电热水器，实现了节能。

3)少电驱动省电化：与市场上的其它产品相比，本发明提供的家用堆肥装置的耗能较低，日常使用只需满足用于通风的小功率气泵的供电需求，月均2度电，但却能够实现餐厨垃圾的无害化与资源化处理，并有产热水的效益。

4)无臭无害环保化：本发明提供的家用堆肥装置处理餐厨垃圾的整个过程均在密封性能良好的环境中进行，排出的尾气通过吸收装置可极大的限制发酵过程中产生的温室气体的排放，做到无臭无害，保障使用者安全的同时也保护了环境；同时装置能够将餐厨垃圾最终转换为有机肥料，利用堆肥产生的有机肥代替化肥，可减少制造化肥企业能耗。

5)促进餐厨独立化：本发明提供的家用堆肥装置以家庭为单位独立处理餐厨垃圾，促进了家庭中餐厨垃圾与其它生活垃圾的分类，减少了集中分类中人力与物力的消耗，对全民养成垃圾分类的意识有积极的作用。

6)装置小巧家庭化：本发明提供的家用堆肥装置的整体结构紧凑，占地较少，可放于厨台之下或与厨台构成一整体，可自由选择容积，最多可到50升，最小可到10升，使用者可根据实际的家庭人口，占地等情况自行选择合适容积，以满足不同家庭的需求。对于体积不会太大，可以放在厨房中，方便餐厨垃圾的放入。

附图说明

图1为本发明提供的家用堆肥装置的结构示意图；

图2为本发明提供的家用堆肥装置的爆炸结构示意图；

图3本发明提供的家用堆肥装置的内部结构示意图；

图4本发明提供的家用堆肥装置的正视图；

图5为图4中A-A方向的剖面示意图；

桶体11、发酵桶12、进料口13、出料口14、桶盖15、进水口16、手柄2、换热器3、搅拌装置4、固定架41、连杆机构42、搅拌叶43、肥料收集装置5、抽屉架51、抽屉52、抽拉板6、通风管道7、按压释放门8。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

如图1至图5所示，一种家用堆肥装置包括桶体11，桶体的上部设有进料口13，底部设有出料口14，进料口13上设有桶盖15，桶体11上部设有手柄2。

桶体11内设有发酵桶12，发酵桶12内设有与手柄2相连的搅拌装置4以及换热器3；发酵桶12上部设有与进料口13连通的发酵桶进料口，发酵桶进料口上设有按压释放门8；搅拌装置4包括一端与手柄2相连、另一端与搅拌叶43相连的连杆机构42，连杆机构42通过固定架41固定在发酵桶12内；按压释放门8铰接在发酵桶进料口上，按压释放门8通过销栓铰接在手柄2上的滑槽，手柄2通过销栓与滑槽带动按压释放门8的开闭，按压或提拉手柄2时，销栓沿滑槽滑动，实现按压释放门8的开闭。

发酵桶12下部布置有通风管道7，通风管道7上设有与发酵桶12连通的送风孔。

桶体11和发酵桶12之间设有保温层。

出料口14带有抽拉板6，抽拉板6下方设有肥料收集装置5。肥料收集装置5包括抽屉架51和抽屉52，抽屉架51固定在桶体11上。

桶体上部带有出气口和与出气口连通的尾气处理箱。尾气处理箱中设有吸收试剂，吸收试剂包括水、紫色石蕊试液、碱石灰和澄清石灰水。

家用堆肥装置还包括温度计。

在本实施例中，换热器为弹簧管式的单组单列盘管。

肥料收集装置还包括在桶体设有的进水口16、出水口、通风口、出气口。弹簧管式的单组单列盘管3的两端分别通过进水口16和出水口与进水管和出水管相连，通风管道7通过通风口与气泵相连，出气口与尾气处理箱相连通。

家用堆肥装置的工作原理为：餐厨垃圾通过进料口和发酵桶进料口进入到发酵桶内，手柄通过销栓与滑槽带动按压释放门的开闭。餐厨垃圾在好氧菌的作用下在发酵桶内发酵，发酵时产生一定热量，产生的热量可以用于加热换热器中的水，产生热水供使用；在发酵完成后，通过抽拉板的抽拉可以使肥料进入到肥料收集装置。并且，在发酵过程中用发酵桶下部布置的通风管道通入空气，促进发酵；同时，通过温度计实时检测发酵桶内堆体的温度，方便用户调整通气量，也方便得知供水温度。

对本发明提供的家用堆肥装置进行了产热水性能、尾气处理性能、肥料肥力、节能效益进行了分析。

(1)产热水性能。

取餐厨垃圾30kg，按50：1的比例掺入好氧菌，置于装置中堆肥，每天中午12点与晚上11点分别测定堆体平均温度与环境温度，堆体温度超过40℃后排出换热管中热水并测量水温，记录35℃以上的热水量。

当堆体温度超过40℃后，出水温度最高可达35.8℃，堆体温度超过50℃，出水温度最高可达40.2℃，热水量可达800ml，可知本发明提供的家用堆肥装置可以产热水。

(2)尾气处理性能。

好氧菌发酵产生的CO₂是常见的温室气体，堆肥在高温下挥发出的NH₃直接排放在空气中也会对环境造成一定危害，尾气处理箱中的水吸收NH₃、碱石灰吸收CO₂，实验现象显示紫色石蕊试液没有变蓝，澄清石灰水没有变浑浊，表明氨气和二氧化碳已吸收完全。

(3)肥料肥力。

使用了GB NY525-2012中给出的方法测定肥料中的氮含量。首先对试样进行研磨风干，再用浓硫酸和过氧化氢在高温下消解，将肥料中的有机氮转化为铵态氮盐，得到澄清透明液体。然后通过蒸馏提取出氮，用标准曲线比色法得到样品溶液的分光光度值，最后换算得到堆肥中氮含量。本发明提供的家用堆肥装置产生的肥料中含氮量较高，肥力可以满足需要。

(4)节能效益。

餐厨垃圾本为能源，而传统的餐厨垃圾堆肥装置只关注了其作为肥料的特性，忽略了在其转换为肥料的过程中释放的能量，导致了能量的浪费，本装置则是通过利用这部分能量来达到节能的目的。其节能效益可分为对于家庭的效益与对于社会的效益两部分。

对于家庭而言，本发明提供的家用堆肥装置能够产生热水，满足家庭部分厨房热水需求，节省了使用电热水器加热水的电耗，夏天平均每天节电0.41kWh/d，冬天平均每天节电0.29kWh/d，平均每年节电127kWh，以长沙为例，总人口791.81万人，普及率若能达1％，则每年节电200万度。

对于社会而言，本发明具有产生有机肥料的能力，仍以长沙为例，普及率同上，则每日可产有机肥量为2.74t/d，若从政府或企业层面上统一收集，用于取代化肥的使用，根据研究有机肥与化肥替换的比例接近1:1，则可减少化肥使用2.74t/d，由于化肥的制造属于高耗能产业，则每年可节省制造化肥的耗能约为49GJ/t，相当于节约0.168万吨标准煤。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。

Claims (2)

1.一种家用堆肥装置，包括桶体，桶体的上部设有进料口，底部设有出料口，其特征在于，所述的桶体上部设有手柄，在桶体内设有与手柄相连的搅拌装置；所述的桶体内设有换热器；所述的桶体下方设有肥料收集装置；

所述的桶体内设有发酵桶，所述的搅拌装置和换热器设于发酵桶内；发酵桶上部设有与进料口连通的发酵桶进料口，所述的发酵桶进料口上设有按压释放门；

所述的换热器为弹簧管式的单组单列盘管；

所述弹簧管式的单组单列盘管位于发酵桶的中间；

所述弹簧管式的单组单列盘管的管间距为1-2cm；

所述的发酵桶下部布置有通风管道，所述通风管道上设有与发酵桶连通的送风孔；

所述的桶体和发酵桶之间设有保温层；

所述的出料口带有抽拉板，抽拉板下方设有肥料收集装置；

所述桶体上部带有出气口和与出气口连通的尾气处理箱；

所述的搅拌装置包括一端与手柄相连、另一端与搅拌叶相连的连杆机构，所述的连杆机构通过固定架固定在发酵桶内；

所述按压释放门铰接在发酵桶进料口上，按压释放门通过销栓铰接在手柄上的滑槽，手柄通过销栓与滑槽带动按压释放门的开闭，按压或提拉手柄时，销栓沿滑槽滑动，实现按压释放门的开闭。

2.根据权利要求1所述的家用堆肥装置，其特征在于，所述的肥料收集装置包括抽屉架和抽屉，所述抽屉架固定在桶体上。