CN110386832A - 一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置和方法，用于有机垃圾的就地收集和稳定化处理。本发明包括太阳能蓄热供热机构、发酵系统和发酵液分离收集结构；发酵系统包括用于盛放待处理垃圾的发酵仓，发酵仓采用保温材料制成，发酵仓上设有投料门和出料门，发酵仓上设有搅拌桨；发酵仓底部设有发酵液分离收集结构，发酵仓底板上布设通孔使发酵液流重力自流进入储液槽；太阳能蓄热供热机构运用热虹吸效应为垃圾发酵提供热量，保障发酵温度，加快有机固废的发酵进程。本发明使用绿色能源，用电极少或无需电力，可用于社区或旅游景区等来源有机垃圾的收集与就地生物稳定化处理，能够实现垃圾预减量50％～70％。

Description

一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置和方法

技术领域

本发明涉及固体废物处理装置及方法技术领域，具体来说，是一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置以及方法。

背景技术

随着经济的发展和人口的不断增加，生活垃圾的排放量和有机质含量不断提升，生活垃圾的处理方式也越来越成为一个重要的问题，我国生活垃圾的主要有以下特性：一、我国生活垃圾含水高，一般为55％～65％，一些南方城市在夏季高达70％，而西方国家一般为30％～35％；二、我国生活垃圾中厨余和餐饮等有机废物比例大，为45％～55％，西方发达国家一般在20％左右；三、我国生活垃圾依然以混合收集为主，尽管近年来大力推行生活垃圾分类收集，但收效甚微。全国绝大部分城市处理的都是混合原生垃圾。而发达国家生活垃圾分类收集率在60％以上，德国等一些欧洲国家超过80％。所以如何方便快捷、因地制宜的快速消化生活垃圾成为一个迫在眉睫的问题。

开展生活垃圾的资源化循环利用是解决这一问题的有效途径之一，目前，好氧堆肥技术是一种为世界各国普遍采用的生活废物以及农田废弃物处理方法，好氧堆肥是在通气条件好，氧气充足的条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化以及分解的过程。好氧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，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量。将生活垃圾70％以上可以降解的部分先行进行发酵堆肥处理，实现就地减量化50％～70％以上，不仅可以实现垃圾处理成本的大大降低，更加可以为后续垃圾进一步集中转运、分拣实现堆肥产品质量升级以及资源回收利用提供便利。

目前常用小规模生物堆肥方法来就地或就近处理厨余垃圾。现有堆肥处理装置一般构型较简单，采用每日连续投料和出料的全混合堆肥方式，可以实现就地处置，但也存在一些缺陷：①需要电力加热维持反应器温度，能耗高；②易存在发酵仓内生活垃圾腐熟不均匀的问题；③需要一定的动力实现机械脱水和搅拌，对装置安放的场地有一定要求。

公开号为CN109053247A的专利公开了一种太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统及方法。通过太阳能加热空气到发酵室，可以恒定发酵室室温，维持温度在最佳范围，缩短堆肥时间；能有效避免传统堆肥工艺时间长，占用空间大，不能流水批量生产等缺点；减少堆肥占地面积；使堆肥发酵到装袋一体化；提高生产能力；同时利用太阳能节能环保，做到了资源的合理利用，适用于工业化批量生产。但该发明仅适用于规模化堆肥的生产工艺。

发明内容

本发明目的在于针对厨余垃圾就地处理技术能耗高、生物稳定化性差等问题，提供一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置和方法，充分利用太阳能、生物能等自然资源，以最较成本实现厨余垃圾的就地减量化和稳定化。

本发明的目的是这样实现的：一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置，包括：

发酵仓，具有可启闭的投料门、出料门；

内置于发酵仓中的、用于盛放垃圾的、设置为网板结构的发酵仓底板；

用于搅拌发酵仓底板上盛放的垃圾的搅拌桨，所述搅拌桨的中心轴横穿发酵仓，所述搅拌桨转动地安装在发酵仓上并以其轴线为准进行旋转；

用于收集垃圾处理过程中产生的发酵液的储液槽，处于发酵仓底板正下方；

设置在发酵仓中的无动力通风系统；以及

安装在发酵仓上的、用于给发酵仓内的空气进行加热的太阳能蓄热供热机构；

其中，所述投料门、出料门分别处于发酵仓的上部、下部；所述发酵仓外壁上安装有与储液槽内腔接通的、具有启闭阀门的排液管。

进一步地，还包括若干安装在发酵仓上的、与发酵仓内腔上部接通的菌剂喷洒管。

进一步地，所述无动力通风系统包括若干引风口和若干出风口，所述引风口和出风口均设置在发酵仓上，所述引风口两端口分别与外界大气、发酵仓内腔中处于发酵仓底板之下的腔体部分连通，所述出风口两端口分别与外界大气、发酵仓内腔上部连通。

进一步地，所述太阳能蓄热供热机构包括蓄水箱，所述蓄水箱设置在发酵仓的顶部，所述太阳能蓄热供热机构还包括若干等间距排列的、相互接通的、充盈清水的闭合管路，还包括若干直角四通管，任意相邻两个闭合管路通过直角四通管接通，每个闭合管路均包括集热管、保温金属管，所述集热管外壁涂覆有集热镀膜，所述集热管安装在发酵仓的顶部且处于朝阳位置，所述保温金属管贴装在发酵仓的内壁上，所述保温金属管大致为开口向上的U形管结构，所述集热管一端口依次通过蓄水箱、直角四通管后与保温金属管一端口接通，所述保温金属管另一端口与集热管另一端口接通。

进一步地，所述储液槽内壁底部倾斜设置且其最低端靠近排液管。

一种太阳能蓄热辅助就地堆肥方法，包括如下步骤：

S1、打开投料门，将垃圾投入发酵仓内，然后通过若干菌剂喷洒管和/或投料门向发酵仓内喷洒高效有机质降解微生物；

S2、在发酵过程中，集热管经太阳辐射后使其内部水温升高，闭合管路中的水受热虹吸作用通过蓄水箱自然循环，在嗜热菌的分解作用以及保温金属管的加热作用下提升发酵仓内垃圾的温度；

S3、在发酵过程中垃圾逐渐降解，产生大量的垃圾渗滤液，渗滤液通过发酵仓底板上的通孔流进储液槽内，然后通过排液管排出，经过后续处理，可制成高效无害的液态肥料；

S4、在发酵完成后，打开出料门，将发酵好的腐熟物以及未降解的垃圾清理出发酵仓。

在以下情况时应启动搅拌浆均匀混合垃圾：①有新的垃圾投进发酵仓内时；②向发酵仓内喷洒微生物时；③垃圾在发酵仓内已经持续发酵了2～3天。

在发酵仓运行过程中，需要根据实际运行情况对蓄水箱补水，应保证蓄水箱内的水不少于其容积的一半。

本发明的有益效果在于：

1)本发明利用太阳能为发酵仓提供热量，保障生物发酵所需要的温度，以便处理投入发酵仓内的垃圾，闭合管路中的水因热虹吸实现自循环，系统少需或无需额外动力支持；

2)由于设置了菌剂喷洒管，可每隔一段时间向发酵仓内喷洒、补充生物菌剂，无动力通风系统可使得发酵仓内的空气处于不断更新的状态，搅拌桨可充分搅拌发酵仓内的垃圾，在保证微生物均匀分布及高效性的同时，可以为垃圾的发酵提供一个稳定的环境；

3)可实现可降解厨余垃圾高效快速的降解，使垃圾就地减量。

附图说明

图1是本发明的结构布局示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的左侧示意图。

图4为蓄水箱的内部结构示意图。

图中，1发酵仓、2投料门、3出料门、4发酵仓底板、5真空管集热器、6侧壁保温金属管、7直角四通管、8搅拌浆、9蓄水箱、10排液阀门、11储液槽、12引风口、13菌剂喷洒管、14出风口、15控制面板、16补液口。

具体实施方式

下面结合附图1-4和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1-4所示，一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置，包括：

发酵仓1，具有可启闭的投料门2、出料门3；

内置于发酵仓1中的、用于盛放垃圾的、设置为网板结构的发酵仓底板4；

用于搅拌发酵仓底板4上盛放的垃圾的搅拌桨8，搅拌桨8的中心轴横穿发酵仓1，搅拌桨8转动地安装在发酵仓1上并以其轴线为准进行旋转；

用于收集垃圾处理过程中产生的发酵液的储液槽11，处于发酵仓底板4正下方；

设置在发酵仓1中的无动力通风系统；以及

安装在发酵仓1上的、用于给发酵仓1内的空气进行加热的太阳能蓄热供热机构；

其中，投料门2、出料门3分别处于发酵仓1的上部、下部；发酵仓1外壁上安装有与储液槽11内腔接通的、具有启闭阀门的排液管10。

具体地，上述发酵仓底板4倾斜布置且坡度为5°，出料门3靠近发酵仓底板4的最低端，以利于物料向出料门3方向输送。

还包括若干安装在发酵仓1上的、与发酵仓1内腔上部接通的菌剂喷洒管13。

上述无动力通风系统包括若干引风口12和若干出风口14，引风口12和出风口14均设置在发酵仓1上，引风口12两端口分别与外界大气、发酵仓1内腔中处于发酵仓底板4之下的腔体部分连通，出风口14两端口分别与外界大气、发酵仓1内腔上部连通。

上述太阳能蓄热供热机构包括蓄水箱9，蓄水箱9设置在发酵仓1的顶部，太阳能蓄热供热机构还包括若干等间距排列的、相互接通的、充盈清水的闭合管路，还包括若干直角四通管7，任意相邻两个闭合管路通过直角四通管7接通，每个闭合管路均包括集热管5、保温金属管6，集热管5外壁涂覆有集热镀膜，集热管5安装在发酵仓1的顶部且处于朝阳位置，保温金属管6贴装在发酵仓1的内壁上，保温金属管6大致为开口向上的U形管结构，集热管5一端口依次通过蓄水箱9、直角四通管7后与保温金属管6一端口接通，保温金属管6另一端口与集热管5另一端口接通。

每隔一段时间检查蓄水箱9内的液位，蓄水箱9中的液面高度不得低于蓄水箱9高度的三分之一，可以通过补液口16补充或定期更换循环水。

上述储液槽11内壁底部倾斜设置且其最低端靠近排液管10，储液槽11的底壁与地面间的夹角设置为3°，方便发酵液排出。

上述发酵仓1外壁采用保温材料包覆，如聚氨酯硬质泡沬塑料，以减少热量散失，保证发酵温度。本实施例中发酵仓1长宽高比例建议设置为5：3：2。

蓄水箱9的内腔设置为近似S形的水流通道。

发酵仓1上安装有控制面板15。

搅拌浆8可由电机(由控制面板15控制)驱动，也可以在端部设置外露的把手，用人力进行驱动。

蓄水箱9上设有补液口16，如果蓄水箱9内需要补充液体时，可通过补液口16向蓄水箱9内部进行补水。

本发明的工作原理如下：打开投料门2，将厨余垃圾和园林废物投入发酵仓1内，搅拌桨8由人力或电机驱动转动，实现新鲜厨余与部分发酵老料的充分混合，发酵过程中产生的渗滤液经过发酵仓底板4的通孔汇流入储液槽11，定期从排液管10导出，发酵液经过后续稳定化处理，可制成高效无害的液态肥料；发酵仓1的温度可控，发酵仓1顶部布置具有集热镀膜的集热管5，集热管5内的水受热后升温膨胀，自流至蓄水箱9；蓄水箱9内腔分区，一侧冷水，一侧热水；来自集热管5的热水挤压蓄水箱9内的冷水由一侧出口流通至保温金属管6，保温金属管6内的冷水又上升回流至集热管5。生物发酵过程所需空气采用无动力通风系统提供，发酵仓1底部布置了多个自外向内引风的引风口12，发酵仓1内腔形成上热下冷的情况，热空气自顶部出风口14排出，底部空气在负压条件下通过引风口12进入发酵仓1，外界气流通过发酵仓底板4的通孔向上穿透发酵垃圾物料，实现供氧以便微生物发酵分解垃圾。发酵过程中，搅拌桨8不仅实现物料混合，同时可将物料由进料一侧推流至出料侧，物料发酵稳定后，出料门3打开，取出物料，发酵结束。物料在发酵仓1内完成一次发酵，含水率将稳定在30％～40％；如腐熟程度不充分，还可再集中静置堆酵一段时间，实现充分腐熟后再进行利用。

该堆肥装置在使用时，遵循如下步骤：

S1、打开投料门2，将厨余垃圾和园林废物投入发酵仓1内，此时发酵仓1内垃圾的含水率约为55％～70％，然后通过若干菌剂喷洒管13和/或投料门2向发酵仓1内喷洒高效有机质降解微生物；

S2、在发酵过程中，集热管5经太阳辐射后使其内部水温升高，闭合管路中的水受热虹吸作用通过蓄水箱9自然循环，在嗜热菌的分解作用以及保温金属管6的加热作用下提升发酵仓1内垃圾的温度，最高可达到55℃～70℃；

S3、发酵仓1经过一定时间的发酵，垃圾逐渐降解，产生大量的垃圾渗滤液，渗滤液通过发酵仓底板4上的通孔流进储液槽11内，然后通过排液管10排出，经过后续处理，可制成高效无害的液态肥料；

S4、在发酵完成后，发酵仓1内垃圾的含水率将稳定在30％～40％，打开出料门3，将发酵好的腐熟物以及未降解的垃圾清理出发酵仓1。

在以下情况时应启动搅拌浆8均匀混合垃圾：①有新的垃圾投进发酵仓1内时；②向发酵仓1内喷洒微生物时；③垃圾在发酵仓1内已经持续发酵了2～3天。

在发酵仓1运行过程中，需要根据实际运行情况对蓄水箱9补水，应保证蓄水箱9内的水不少于其容积的一半。

在某些寒冷环境下，可以适当调整集热管5与发酵仓1之间的角度，在安方装置时应坐北向南，正向南偏西5～10°，确保没有遮挡物。

采用上述装置和方法，可实现可降解厨余垃圾高效快速的降解，使垃圾就地减量50％～70％。

该堆肥装置比较适合布设在独立社区或旅游景区，高频率垃圾收运成本高，或缺少电力支持，在生活垃圾与垃圾处理站之间作为中转装置使用。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置，其特征在于，包括：

发酵仓(1)，具有可启闭的投料门(2)、出料门(3)；

内置于发酵仓(1)中的、用于盛放垃圾的、设置为网板结构的发酵仓底板(4)；

用于搅拌发酵仓底板(4)上盛放的垃圾的搅拌桨(8)，所述搅拌桨(8)的中心轴横穿发酵仓(1)，所述搅拌桨(8)转动地安装在发酵仓(1)上并以其轴线为准进行旋转；

用于收集垃圾处理过程中产生的发酵液的储液槽(11)，处于发酵仓底板(4)正下方；

设置在发酵仓(1)中的无动力通风系统；以及

安装在发酵仓(1)上的、用于给发酵仓(1)内的空气进行加热的太阳能蓄热供热机构；

其中，所述投料门(2)、出料门(3)分别处于发酵仓(1)的上部、下部；所述发酵仓(1)外壁上安装有与储液槽(11)内腔接通的、具有启闭阀门的排液管(10)。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置，其特征在于：还包括若干安装在发酵仓(1)上的、与发酵仓(1)内腔上部接通的菌剂喷洒管(13)。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置，其特征在于：所述无动力通风系统包括若干引风口(12)和若干出风口(14)，所述引风口(12)和出风口(14)均设置在发酵仓(1)上，所述引风口(12)两端口分别与外界大气、发酵仓(1)内腔中处于发酵仓底板(4)之下的腔体部分连通，所述出风口(14)两端口分别与外界大气、发酵仓(1)内腔上部连通。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置，其特征在于：所述太阳能蓄热供热机构包括蓄水箱(9)，所述蓄水箱(9)设置在发酵仓(1)的顶部，所述太阳能蓄热供热机构还包括若干等间距排列的、相互接通的、充盈清水的闭合管路，还包括若干直角四通管(7)，任意相邻两个闭合管路通过直角四通管(7)接通，每个闭合管路均包括集热管(5)、保温金属管(6)，所述集热管(5)外壁涂覆有集热镀膜，所述集热管(5)安装在发酵仓(1)的顶部且处于朝阳位置，所述保温金属管(6)贴装在发酵仓(1)的内壁上，所述保温金属管(6)大致为开口向上的U形管结构，所述集热管(5)一端口依次通过蓄水箱(9)、直角四通管(7)后与保温金属管(6)一端口接通，所述保温金属管(6)另一端口与集热管(5)另一端口接通。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能蓄热辅助就地堆肥装置，其特征在于：所述储液槽(11)内壁底部倾斜设置且其最低端靠近排液管(10)。

6.一种太阳能蓄热辅助就地堆肥方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、打开投料门(2)，将垃圾投入发酵仓(1)内，然后通过若干菌剂喷洒管(13)和/或投料门(2)向发酵仓(1)内喷洒高效有机质降解微生物；

S2、在发酵过程中，集热管(5)经太阳辐射后使其内部水温升高，闭合管路中的水受热虹吸作用通过蓄水箱(9)自然循环，在嗜热菌的分解作用以及保温金属管(6)的加热作用下提升发酵仓(1)内垃圾的温度；

S3、在发酵过程中垃圾逐渐降解，产生大量的垃圾渗滤液，渗滤液通过发酵仓底板(4)上的通孔流进储液槽(11)内，然后通过排液管(10)排出，经过后续处理，可制成高效无害的液态肥料；

S4、在发酵完成后，打开出料门(3)，将发酵好的腐熟物以及未降解的垃圾清理出发酵仓(1)。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能蓄热辅助就地堆肥方法，其特征在于，在以下情况时应启动搅拌浆(8)均匀混合垃圾：①有新的垃圾投进发酵仓(1)内时；②向发酵仓(1)内喷洒微生物时；③垃圾在发酵仓(1)内已经持续发酵了2～3天。

8.根据权利要求6所述的一种太阳能蓄热辅助就地堆肥方法，其特征在于，在发酵仓(1)运行过程中，需要根据实际运行情况对蓄水箱(9)补水，应保证蓄水箱(9)内的水不少于其容积的一半。