CN110092675A - 一种厨余垃圾堆肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厨余垃圾堆肥装置，包括：同轴等高的不锈钢空心外筒和内筒，通过在外筒和内筒分别设置导线并接通电源形成电场，使得厨余垃圾中的微生物在电刺激下加速堆肥进程；通过在外筒的内壁和内筒的外壁各设置填料层，在堆肥进程中起到促进导电、持续缓冲盐分和吸水以及调节pH的作用，保证微生物的活性；通过在内筒和外筒中的结构设计，实现温度调节的作用，以控制堆肥过程中的温度，使得微生物始终处于最活跃的温度下，使得堆肥进程在适当的温度下持续进行，堆肥效率最高。本发明装置能够零功耗、高效率地处理厨余垃圾并得到堆肥。

Description

一种厨余垃圾堆肥装置

技术领域

本发明属于肥料制造领域，具体涉及自家庭或市镇垃圾制成的肥料制造用设备。

背景技术

在生活垃圾中，厨余垃圾占比可达50％～70％，厨余垃圾是城市生活垃圾的主要污染源。厨余垃圾的源头分离不仅可以避免垃圾各组分间的相互污染，还可大大减轻末端处理的压力。厨余垃圾富含有机物、油脂及营养元素(氮、磷、钾、钙以及各种微量元素)，具有较高的利用价值，处理方式主要以资源化为导向。纵观各国的厨余垃圾处理模式，美国大多以家庭为单位对厨余垃圾和庭院垃圾进行堆肥处理；日本则推行削减食品废物总量，尽可能循环利用并辅以堆肥处理；韩国通常采用微生物菌种集中处理厨余垃圾制造饲料。目前，我国厨余垃圾处理方法主要有卫生填埋法、焚烧、堆肥法等。填埋浪费了大量资源，占用土地且易对地下水造成污染；焚烧会产生有毒气体以及二氧化碳，对大气造成污染；堆肥可制得肥料，能够变废为宝。因此，堆肥是目前较好的处理厨余垃圾的方法。

厨余垃圾堆肥处理技术主要包括好氧堆肥和厌氧发酵。好氧堆肥过程是在有氧条件下，利用好氧微生物分泌的胞外酶将有机物质分解为可溶性物质，从而被微生物吸收。好氧堆肥处理方法由于处理方法简单、成本低、无害化程度高、处理能力大、处理后的产品方便运输且适于农田施用，适合现代农业持续发展而备受关注。厨余垃圾以淀粉、纤维素、蛋白质和脂类为主，可以被微生物利用并分解，但由于堆肥初期有益微生物数量相对较少，需要一定时间才能大量繁殖，存在发酵周期长、效率低等缺点，同时占地大，在堆肥过程中存在氮素损失现象，有恶臭气味，堆肥过程中产生的污水和臭气会对环境造成二次污染。

厌氧发酵是指在缺氧条件下，利用微生物的分解作用将有机物转化为二氧化碳和甲烷，大致分为产酸和产甲烷两个阶段。产酸阶段主要是水解和发酵菌群将复杂的有机物分解为简单的有机物，进而降解为各种有机酸；产甲烷阶段主要是产甲烷菌将部分简单有机物转化为甲烷和二氧化碳。与好氧堆肥相比，厌氧生物处理能回收大量甲烷气，实现能源回收，具有较大的经济价值；厌氧处理无尾气污染，具有生态优点；厌氧处理时，对水分的要求不如好氧条件严格，反应温度的保持可通过回收能量的全部或部分维持，能实现能量的平衡；厌氧微生物对N、P等营养元素的要求比好氧微生物低，减少附加费用；发酵沼渣、沼液可作为良好的有机肥，经过适当处理后可成为动物饲料。

因此，从国内外厨余垃圾资源化技术的综合研究来看，厨余垃圾的厌氧发酵处置在我国具有相当的优势。这是因为我国具有较高的有机废物厌氧发酵技术基础，大、中、小型沼气工程都已达到世界领先水平；另外，厨余垃圾的厌氧发酵规模可大可小，便于就地处置或分区处置，具有经济可行性和环境友好性。但是，由于厨余收集与处理问题才刚刚提出来不久，目前市场上还缺乏成熟的厨余处理设备，尤其是，厨余垃圾中所含有的较多盐分会导致微生物体内水分损失，从而使得微生物活性降低甚至死亡，进而影响生物降解速度和降解程度，迫切需要开发一种针对厨余垃圾的堆肥处理装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种厨余垃圾堆肥装置，能够零功耗、高效率地处理厨余垃圾并得到堆肥。

一种厨余垃圾堆肥装置，包括：

主体，所述主体包括外筒和同轴设于所述外筒内部的内筒，所述外筒和内筒为两个等高的不锈钢空心圆筒，且所述外筒和内筒的底部位于同一水平面上；在所述外筒的内壁和所述内筒的外壁各设置有一填料层，所述填料层中的填料由钙基膨润土、活性炭粉末和碳酸钙组成，在所述内筒的内壁设置有散热片和双金属片，在所述内筒的内壁位于所述双金属片的上方设置有圆环，在所述外筒和内筒的上端侧壁各连接有一根导线；

顶部，所述顶部包括圆环形的盖板、太阳能电池板和蓄电池组，所述盖板盖设在所述外筒和内筒的上方，用于将所述外筒和内筒之间的顶端空间封闭，所述盖板的中心在所述外筒和内筒的中心轴线上，所述盖板的中间设有孔洞，所述太阳能电池板设置在所述盖板上，所述蓄电池组沿着所述盖板的周向外边缘向下且环绕所述外筒的外壁设置，所述蓄电池组与所述太阳能电池板连接，所述蓄电池组的正极依次与所述恒压输出装置、从所述外筒的上端侧壁上接出来的所述导线连接，所述蓄电池组的负极与从所述内筒的上端侧壁上接出来的所述导线连接；

底部，所述底部包括活动底盖、环状底板、环形恒温加热板，其中，所述活动底盖设置在所述内筒的底部，所述活动底盖上固定有一细绳，所述活动底盖能够在所述细绳的拉动下旋转打开，所述细绳的另一端连接在所述双金属片的顶端，且所述细绳自所述双金属片的顶端向上穿过设置在所述双金属片的上方的所述圆环；所述环状底板设置在所述外筒和所述内筒之间，用于将所述外筒和内筒之间的底端空间封闭，所述环状底板由绝缘材料制成；所述环形恒温加热板设置在所述环状底板的下底面，所述环形恒温加热板与所述蓄电池组连接。

在本发明的一些具体实例中，所述细绳固定在所述活动底盖上的一端所靠近的所述内筒的内壁与设置有双金属片的所述内筒的内壁相对。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，所述填料层中的填料，以质量百分比计算，由50％钙基膨润土、30％活性炭粉末和20％碳酸钙组成。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，所述填料层的厚度与所述内外筒的直径差之比为1：10～15。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，所述恒温加热板的加热温度设置为40～60℃。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，所述恒压输出装置的输出电压范围设为4～10V。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，所述散热片可以设置为若干个。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，若干所述散热片间隔环绕分布设置在所述内筒的内壁上。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，所述盖板的中间设置的孔洞，其直径等于所述内筒的直径。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，还包括有支脚，所述支脚设置在所述环形恒温加热板的底面。

在本发明的一些具体实例中，一种厨余垃圾堆肥装置，所述支脚的数量为3个或3个以上。

本发明的厨余垃圾快速堆肥装置中，通过在外筒和内筒分别设置导线并接通电源，在外筒的内壁和内筒的外壁之间形成电场，使得厨余垃圾中的微生物在电刺激下加速堆肥进程；通过在外筒的内壁和内筒的外壁各设置填料层，在堆肥进程中起到促进导电、持续缓冲盐分和吸水以及调节pH的作用，保证微生物的活性；通过在内筒和外筒之间的底部空间设置带有环形恒温加热板的环状底板，在内筒的底面设置活动底盖，在内筒的内壁设置有散热片和双金属片，并通过细绳同时连接双金属片和活动底盖，当双金属片随着温度发生形变时能拉动细绳，从而旋转打开活动底盖，实现温度调节的作用，以控制堆肥过程中的温度，使得微生物始终处于最活跃的温度下，使得堆肥进程在适当的温度下持续进行，堆肥效率最高。厨余垃圾经过堆肥，可以直接用作肥料。本发明装置完全自动控制，无需任何额外的动力，能够实现零功耗、高效率地处理厨余垃圾并得到堆肥，既可以家庭使用，也可以用于企业食堂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

(1)本发明装置完全自动控制，无需任何额外的动力，能够实现零功耗。

(2)本发明装置解决了厨余垃圾中盐分较多易导致微生物死亡的问题，极大地提高了针对厨余垃圾的处理效率。

(3)本发明装置解决了厌氧堆肥中温度不稳定导致的堆肥低效的问题，能够实现持续的快速堆肥。

(4)本发明装置适用范围广，既可以供家庭使用，也可以用于企业食堂。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是本发明的一种厨余垃圾堆肥装置的结构示意图。

具体实施方式

以下，结合附图和实施例，对本发明的实施方式进行详细说明，以更清楚地理解本发明的技术内容。

如图1所示，本发明的一具体实施例中，一种厨余垃圾堆肥装置，依次包括：顶部、主体和底部，其中，

主体包括外筒1和同轴设于外筒1内部的内筒2，外筒1和内筒2为两个等高的不锈钢空心圆筒，外筒1和内筒2的底部位于同一水平面上；在外筒1的内壁和内筒2的外壁各设置有一填料层6，填料层6中的填料由钙基膨润土、活性炭粉末和碳酸钙组成，内筒2的内壁设置有散热片15和双金属片12，在内筒2的内壁位于双金属片12的上方设置有圆环，在外筒1和内筒2的上端侧壁各连接有一根导线7；

顶部包括圆环形的盖板8、太阳能电池板9和蓄电池组10，盖板8盖设在外筒1和内筒2的上方，用于将外筒1和内筒2之间的顶端空间封闭，盖板8的中心在外筒1和内筒2的中心轴线上，盖板8的中间设有孔洞，孔洞的直径与内筒2的直径相同，太阳能电池板9置于盖板8上方，蓄电池组10沿着盖板8的周向外边缘向下且环绕外筒1的外壁设置；蓄电池组10(视为蓄电池组10的输入端)与太阳能电池板9连接，太阳能电池板9发电后电能存储于蓄电池组10，同时，蓄电池组10的正极依次与恒压输出装置11、从外筒1的上端侧壁上接出来的导线7连接，蓄电池组10的负极与从内筒2的上端侧壁上接出来的导线7连接；

底部包括底盖16、环状底板3、环形恒温加热板4和支脚5，其中，活动底盖16设置在内筒2的底部，活动底盖16上固定有一细绳13，细绳13固定在活动底盖上的一端与靠近的内筒2的内壁与设置有双金属片12的内筒2的内壁相对，活动底盖16可以在细绳13的拉动下旋转打开，细绳13的另一端连接在双金属片12的顶端，且细绳13自双金属片12的顶端向上穿过设置在该双金属片12上方的圆环14(再向下与活动底盖16连接)；环状底板3设置在外筒1和内筒2之间，用于将外筒1和内筒2之间的底部空间封闭，环状底板3由绝缘材料制成；环形恒温加热板4设置在环状底板3的下底面，环形恒温加热板4与蓄电池组10连接(图1中未示出)，由蓄电池组10为恒温加热板4的加热工作提供能量；四个支脚5设置在环形恒温加热板4的底面下方。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，支脚的数量可以设置为3个或3个以上，通常可以设置为4个。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，填料层6中的填料，可以进一步优选设置，例如，以质量百分比计算，由50％钙基膨润土、30％活性炭粉末和20％碳酸钙组成。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，填料层6的厚度，可以进一步优选设置，例如，填料层6的厚度与内外筒的直径差(外筒1和内筒2的直径差)之比为1：10～15。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，散热片15可以设置为若干个。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，若干散热片15间隔环绕分布设置在内筒2的内壁上。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，可以设定恒温加热板4的加热温度为40～60℃。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，可以设定恒压输出装置11的输出电压范围为4～10V。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，双金属片12(即，热双金属片)，可以采用通用型市售双金属材料。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，盖板8的中间设置的孔洞，孔洞的直径可以小于内筒2的直径。

本领域技术人员能够理解，本发明的厨余垃圾堆肥装置，上述实施例中，蓄电池组10与太阳能电池板9的连接，中间还设置有光伏充电控制器。

使用时，将整个装置置于户外，以充分利用太阳能；将待处理的厨余垃圾置于外筒1和内筒2之间的空间，设定恒温加热板4的温度在40～60℃之间，设定恒压输出装置11的输出电压在4～10V，由于外筒1和内筒2均为不锈钢空心圆筒，在蓄电池组10、恒压输出装置11、外筒1的侧壁、厨余垃圾、内筒2的侧壁、蓄电池组10之间构成了电流回路，厨余垃圾中的微生物在电刺激下，作用速度加快；而填料层6中的活性炭粉末会进一步促进导电，填料层6中的钙基膨润土可以交换厨余垃圾过多的盐分(钠离子)，从而可以避免较多盐分导致微生物体内水分损失时微生物活性降低甚至死亡对生物降解速度和降解程度的不良影响，当堆肥中酸度过大时，碳酸钙还可以和酸反应，生成钙离子和二氧化碳，降低酸度提高pH，生成的钙离子又可以交换入膨润土层间，形成钙基膨润土，因此钙基膨润土主要起缓冲盐分的作用，其次起吸水的作用，碳酸钙起调节pH和恢复钙基膨润土的作用；同时，在堆肥温度过高时，热双金属片12发生变形，拉动细绳13，使活动底盖16旋转打开，内筒2内部的中间圆柱形孔道打开，空气从中间圆柱形孔道流通散热，同时，散热片15促进散热过程，使得温度回复到设定温度，当温度有所下降，双金属片12又回复到原来位置，活动底盖16盖上，停止通风，从而实现温度调节的作用，以控制堆肥过程中的温度，使得微生物始终处于最活跃的温度下，使得堆肥进程在适当的温度下持续进行，堆肥效率最高。该温度调节的过程完全自动控制，无需任何额外的动力。厨余垃圾经过堆肥，可以直接用作肥料。

由此可见，本发明的厨余垃圾堆肥装置中，通过在外筒1的内壁和内筒2的外壁之间形成电场，使得厨余垃圾中的微生物在电刺激下加速堆肥进程；通过在在外筒1的内壁和内筒2的外壁各设置有一填料层6，在堆肥进程中起到促进导电、持续缓冲盐分和吸水以及调节pH的作用，保证微生物的活性；通过在内筒2和外筒1之间的底部空间设置带有环形恒温加热板4的环状底板3，在内筒2的底面设置有活动底盖16，在内筒2的内壁设置有散热片15和双金属片12，并通过细绳13同时连接双金属片12和活动底盖16，当双金属片12随着温度发生形变时能拉动细绳13，从而旋转打开活动底盖16，实现温度调节的作用，以控制堆肥过程中的温度，使得微生物始终处于最活跃的温度下，使得堆肥进程在适当的温度下持续进行，堆肥效率最高。厨余垃圾经过堆肥，可以直接用作肥料。

本发明装置完全自动控制，无需任何额外的动力，能够实现零功耗；解决了厨余垃圾中盐分较多易导致微生物死亡的问题，极大地提高了处理厨余垃圾的效率；解决了厌氧堆肥中温度不稳定导致的堆肥低效的问题，能够实现持续的快速高效堆肥。本发明装置适用范围广，既可供家庭使用，也可用于企业食堂。

由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理的情况下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，包括：

主体，所述主体包括外筒和同轴设于所述外筒内部的内筒，所述外筒和内筒为两个等高的不锈钢空心圆筒，且所述外筒和内筒的底部位于同一水平面上；在所述外筒的内壁和所述内筒的外壁各设置有一填料层，所述填料层中的填料由钙基膨润土、活性炭粉末和碳酸钙组成，在所述内筒的内壁设置有散热片和双金属片，在所述内筒的内壁位于所述双金属片的上方设置有圆环，在所述外筒和内筒的上端侧壁各连接有一根导线；

顶部，所述顶部包括圆环形的盖板、太阳能电池板和蓄电池组，所述盖板盖设在所述外筒和内筒的上方，用于将所述外筒和内筒之间的顶端空间封闭，所述盖板的中心在所述外筒和内筒的中心轴线上，所述盖板的中间设有孔洞，所述太阳能电池板设置在所述盖板上，所述蓄电池组沿着所述盖板的周向外缘向下且环绕所述外筒的外壁设置，所述蓄电池组与所述太阳能电池板连接，所述蓄电池组的正极依次与所述恒压输出装置、从所述外筒的上端侧壁上接出来的所述导线连接，所述蓄电池组的负极与从所述内筒的上端侧壁上接出来的所述导线连接；

底部，所述底部包括活动底盖、环状底板、环形恒温加热板，其中，所述活动底盖设置在所述内筒的底部，所述活动底盖上固定有一细绳，所述活动底盖能够在所述细绳的拉动下旋转打开，所述细绳的另一端连接在所述双金属片的顶端，且所述细绳自所述双金属片的顶端向上穿过设置在所述双金属片的上方的所述圆环；所述环状底板设置在所述外筒和所述内筒之间，用于将所述外筒和内筒之间的底端空间封闭，所述环状底板由绝缘材料制成；所述环形恒温加热板设置在所述环状底板的下底面，所述环形恒温加热板与所述蓄电池组连接。

2.如权利要求1所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，所述细绳固定在所述活动底盖上的一端所靠近的所述内筒的内壁与设置有双金属片的所述内筒的内壁相对。

3.如权利要求1或2所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，所述填料层中的填料，以质量百分比计算，由50％钙基膨润土、30％活性炭粉末和20％碳酸钙组成。

4.如权利要求1或2所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，所述填料层的厚度与所述内外筒的直径差之比为1：10～15。

5.如权利要求1或2所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，所述恒温加热板的加热温度设置为40～60℃。

6.如权利要求1或2所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，所述恒压输出装置的输出电压范围设为4～10V。

7.如权利要求1或2所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，所述散热片设置为若干个。

8.如权利要求7所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，若干所述散热片间隔环绕分布设置在所述内筒的内壁上。

9.如权利要求1或2所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，所述盖板的中间设置的孔洞，其直径等于所述内筒的直径。

10.如权利要求1或2所述的厨余垃圾堆肥装置，其特征在于，还包括有支脚，所述支脚设置在所述环形恒温加热板的底面。