CN111499442A - 实验室用堆肥设备 - Google Patents

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CN111499442A CN202010381263.7A CN202010381263A CN111499442A CN 111499442 A CN111499442 A CN 111499442A CN 202010381263 A CN202010381263 A CN 202010381263A CN 111499442 A CN111499442 A CN 111499442A
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李季
詹亚斌
魏雨泉
张阿克
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Abstract

本发明涉及一种实验室用堆肥设备，其包括：具有容置空间的物料仓，所述物料仓上设有进气口和渗滤液排出口；至少部分设置在所述物料仓内的搅拌机构；设置在所述物料仓内的载物台、承物板和透气板，所述物料仓内设有多个所述载物台，所述承物板和透气板设置在所述载物台上；与所述物料仓连接的曝气装置、补水机构和排气机构，所述加热机构连接在所述物料仓的底部，所述排气机构和补水机构连接在所述物料仓的顶部；集成的自动化控制系统，所述自动化控制系统与所述搅拌机构、加热机构、补水机构和排气机构电性连接。该实验室用堆肥设备能精准确定堆肥所需的各参数，且可以自动测温、自动测湿度、自动给堆体补给水分，同时可以收集气体、渗滤液。

Description

实验室用堆肥设备
技术领域
本发明涉及一种实验室用堆肥设备，属于堆肥设备领域。
背景技术
有机废弃物是指人们在生活和生产活动中废弃的一类有机物质，主要包括农业废弃物(秸秆、畜禽粪污等)、城镇废弃物(园林枝叶、市政污泥、餐厨垃圾等)和工业废弃物(糖渣、酒糟等)。新中国成立以来，我国有机废弃物资源总量呈现逐步上升的趋势，由1949年的不足5亿吨，至今已超过20亿吨，增长速度惊人。有机废弃物含水率高，不及时处理，会产生恶臭气体，影响居民生产、生活。有机废弃物含水率高、热值低，导致其可燃效果较差，且脂类会在重金属的催化作用下产生二噁英；填埋产生的渗滤液会污染地下水、破坏生态环境。
堆肥是目前解决有机废弃物的方法之一，具有操作简单、成本低等优点，并且能将有机废弃物转化为可以利用的资源。堆肥形式主要包括槽式堆肥、条垛堆肥、反应器堆肥。槽式堆肥和条垛堆肥占地面积达、且臭味不易控制，因此在经济发达、土地利用紧张的地区，制约着这2种堆肥方式的发展；反应器堆肥占地面积小、臭味易于控制，能很好地弥补槽式堆肥和条垛堆肥的不足。
在进行大规模堆肥生产之前，需要在实验室进行堆肥小试，以便于采取最合适的工艺、调节机器参数，从而确定适合该有机废弃物的堆肥参数，使堆体快速腐熟，且产生的臭气、渗滤液少。然而，目前缺少能精准确定堆肥用辅料种类、辅料添加量、曝气方式(连续曝气、间歇曝气)、曝气量、搅拌频率、微生物接种剂、物理化学添加剂等的实验室用堆肥设备。并且，现有市面上的小处理量堆肥设备功能不全面，设计不合理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实验室用堆肥设备，能精准确定堆肥所需的各参数，且可以自动测温、自动测湿度、自动给堆体补给水分，同时可以收集气体、渗滤液。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种实验室用堆肥设备，包括：
具有容置空间的物料仓，所述物料仓上设有进气口和渗滤液排出口；
至少部分设置在所述物料仓内的搅拌机构；
设置在所述物料仓内的载物台、承物板和透气板，所述物料仓内设有多个所述载物台，所述承物板和透气板设置在所述载物台上；
与所述物料仓连接的曝气装置、补水机构和排气机构，所述加热机构连接在所述物料仓的底部，所述排气机构和补水机构连接在所述物料仓的顶部；
集成的自动化控制系统，所述自动化控制系统与所述搅拌机构、加热机构、补水机构和排气机构电性连接。
进一步地，所述曝气装置包括空气泵、与所述空气泵连接的水浴加热器和与所述水浴加热器连接的气体流量计；所述进气口设置在所述物料仓的底部，所述气体流量计连接所述进气口。
进一步地，所述水浴加热器为密封机构，所述气体流量计还与所述自动化控制系统电性连接。
进一步地，所述搅拌机构包括竖直设置在所述物料仓内的搅拌轴和横向设置在所述搅拌轴上的多个搅拌叶片，多个所述搅拌叶片设置在所述搅拌轴的不同高度上。
进一步地，所述物料仓为双层圆筒结构，包括设置在外部的仓外壁、设置在内部的仓内壁，以及设置在所述仓外壁和仓内壁之间的保温层。
进一步地，所述保温层由聚苯乙烯或泡沫石棉形成。
进一步地，所述物料仓的底部设有斜面底板，所述渗滤液排出口设置在所述斜面底板的低端一侧。
进一步地，所述渗滤液排出口处填充设有渗滤液收集软管和与所述渗滤液收集软管连接的渗滤液收集瓶。
进一步地，所述物料仓的顶部还设有气体收集口，所述气体收集口外部连接有气体收集瓶，所述气体收集瓶内设有硼酸。
进一步地，所述排气机构包括设置在所述物料仓的顶部的水蒸气出口和设置在所述水蒸气出口处的抽气风机，所述抽气风机与所述自动化控制系统电性连接。
进一步地，所述补水机构包括设置在所述物料仓的顶部的补给水进口和设置在所述补给水进口处的集水箱和液体流量计，所述液体流量计与所述自动化控制系统电性连接。
进一步地，所述补给水进口处均匀分布有若干圆形通孔。
进一步地，所述实验室用堆肥设备还包括设置在所述物料仓内的一个或多个温度探头和湿度探头，且所述温度探头和湿度探头与所述自动化控制系统电性连接。
进一步地，所述搅拌机构中，所述搅拌轴在其高度方向上依次设有三层所述搅拌叶片，将所述物料仓分成上层、中层和下层，且在所述上层、中层和下层分别设有至少一个所述温度探头和湿度探头，同时，所述上层、中层和下层分别设有至少一个取样口。
进一步地，所述上层、中层和下层分别设有一个所述温度探头、湿度探头和取样口，且所述取样口与所述温度探头位于同一水平面。
进一步地，至少两个所述载物台绕所述物料仓的周向设置成椭圆形，所述承物板和透气板分别设置在不同所述载物台上，且所述承物板设置在所述透气板上方。
进一步地，所述承物板可拆卸地设置在所述载物台上，且所述承物板上均匀设有若干第一通孔，每个所述第一通孔内均匀设有若干第二通孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明的实验室用堆肥设备采用自动化控制系统来自动搅拌、自动测温、自动测湿度、自动给堆体补给水分，具有操作简便、使用方便的特点；
2)物料仓采用三层结构，具有极强的保温效果和密封效果，能保证物料仓内的有机废弃物的堆肥效果，同时避免臭气泄露；
3)采用的曝气装置设有水浴加热器的，能曝出热湿气，从而使堆体不易降温、不易局部干燥；
4)曝气装置中由自动化控制系统控制气体流量计出气，能确定堆肥效果最佳的气流量和温度范围，同时，能确定优选的曝气方式(连续曝气或间接曝气)；
5)在物料仓的不同层中都设有温度探头、湿度探头和取样口，便于收集到不同温度下的堆体物料，从而得到精准的相关参数；
6)承物板采用双通孔设计方式，既能保障物料不掉下来，又能保障曝气的气体能均匀分布在堆体物料中；
7)补给水进口处均匀分布有圆形通孔，便于水能均匀的滴洒在堆体物料中。
故，本发明的实验室用堆肥设备功能齐全，能精准确定堆肥所需的各参数，且可以自动测温、自动测湿度、自动给堆体补给水分，同时可以收集气体、渗滤液和不同温度下的堆肥样本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一实施例所示的实验室用堆肥设备的结构示意图；
图2为本发明图1所示的实验室用堆肥设备中的密封盖的俯视图；
图3为本发明图1所示的实验室用堆肥设备中的补给水进口的机构示意图；
图4为本发明图1所示的实验室用堆肥设备中的载物台的结构示意图；
图5为本发明图1所示的实验室用堆肥设备中的承物板的结构示意图；
图6为本发明图1所示的实验室用堆肥设备中的透气板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
需要说明的是：本发明的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本发明进行说明，不作为限定用语。
请参见图1，本发明一实施例所示的实验室用堆肥设备包括：物料仓1，设置在物料仓1内的搅拌机构2、载物台3、承物板4和透气板5，与物料仓1连接的曝气装置6、补水装置7和排气机构8，以及，与各部件电性连接的集成的自动化控制系统9。
具体的，本实施例中，物料仓1采用双层圆筒结构，其包括设置在外部的仓外壁11、设置在内部的仓内壁12，以及设置在所述仓外壁11和仓内壁12之间的保温层13。优选的，仓外壁11高度为80cm，外直径为50cm；仓内壁12高度为70cm，内直径为40cm；所述保温层13由聚苯乙烯或泡沫石棉形成，其厚度为5cm。并且，请结合图2，在物料仓1的顶部设有密封盖14，密封盖14上设有把手141，且该密封盖14内同样设有5cm后的保温层13，以保证物料仓1的保温性和密封性。
在本实施例中，搅拌机构2包括竖直设置在所述物料仓1内的搅拌轴21和横向设置在所述搅拌轴21上的多个搅拌叶片22，多个所述搅拌叶片22设置在所述搅拌轴21的不同高度上。其中，搅拌轴21与密封盖14机械连接，其直径为3cm、长度为65cm，与物料仓1底部的距离为5cm，并且，该搅拌轴21与自动化控制系统9电性连接，以实现其搅拌速度的自动化控制。具体的，搅拌叶片22采用不锈钢结构，搅拌叶片22直径1.5cm、长度为34cm，分别于反应器内壁相隔3cm距离。搅拌叶片22一共3个，均匀分布在搅拌轴21上，从顶部往下分别分布在22cm、44cm、65cm上，将所述物料仓1分成上层、中层和下层。
在本实施例中，所述曝气装置6包括空气泵61、与所述空气泵61连接的水浴加热器62和与所述水浴加热器62连接的气体流量计63，该气体流量计63连接所述进气口60。所述进气口60设置在所述物料仓1的底部，其直径为1cm，曝入的湿热气体进入物料仓1的底部后，向上经过透气板5、承物板4，会均匀分布到堆体物料中。对应的，在物料仓1的顶部设有排气机构8，其包括设置在所述密封盖14上的水蒸气出口81和设置在所述水蒸气出口81处的抽气风机82，所述抽气风机82与所述自动化控制系统9电性连接。其中，水蒸气出口81的直径为1cm，抽气风机82与自动化控制系统9连接，可以设置抽气方式(连续抽气/间歇抽气)和抽气量。水浴加热器62的有效容积优选为20～30L，且采取密封结构，以保证水分蒸发损失少。该气体流量计63与自动化控制系统9电性连接，其推荐值优选为0.05～0.20m3min-1m-3，曝气的方式可以通过气体流量计63设置成连续曝气或者间接曝气。
在本实施例中，所述物料仓1的底部设有斜面底板10，所述渗滤液排出口20设置在所述斜面底板10的低端一侧。优选的，该斜面底板10采用不锈钢材质，倾斜角为0.5～1度，采用斜面设计，便于渗滤液的收集。并且，渗滤液排出口20的直径为1cm，在渗滤液排出口20处填充设有渗滤液收集软管201和与所述渗滤液收集软管201连接的渗滤液收集瓶202，该渗滤液收集软管201与渗滤液收集口和渗滤液收集瓶202之间密封连接，避免渗滤液蒸发损失。渗滤液收集瓶202则采用带刻度线的玻璃制作而成，以便于测量渗滤液质量。
在本实施例中，在密封盖14处还设有气体收集口100，所述气体收集口100外部连接有气体收集瓶101，所述气体收集瓶101内设有硼酸。其中，气体收集口100直径为1cm，可以连接气体收集瓶101或气袋，在气体收集瓶101或气袋中可以放置硼酸，用以吸附氨气等。
在本实施例中，物料仓还连接有补水机构，其包括设置在所述密封盖14上的补给水进口200和设置在所述补给水进口200处的集水箱201和液体流量计202，所述液体流量计202与所述自动化控制系统9电性连接。优选的，请结合图3，补给水进口200直径1～2cm，上面均匀分布0.02～0.3cm的圆形通孔，便于水能均匀的滴洒在堆体物料中。
在所述物料仓1内的一个或多个温度探头300和湿度探头400，且所述温度探头300和湿度探头400与所述自动化控制系统9电性连接。具体的，在物料仓1的上层、中层和下层分别设有一个所述温度探头300、湿度探头400和取样口500，且所述取样口500与所述温度探头300位于同一水平面。通过设置温度探头300，便于实时监测和记录每层堆体的温度数据，同时将取样口500与温度探头300同水平设置，能精确收集到不同温度下的堆体物料样本。通过设置湿度探头400，便于实时监测和记录每层堆体的湿度数据，同时自动化控制系统9根据湿度数据，可以操控补水机构及时补水或停水。
请结合图4至图6，在本实施例中，载物台3的数量为两个，分别用来承载承物板4和透气板5。具体的，所述载物台3绕所述仓内壁12的周向设置成凸出1cm的椭圆形，所述承物板4和透气板5分别设置在不同所述载物台3上，且所述承物板4设置在所述透气板5上方。所述承物板4可拆卸地设置在所述载物台3上，在本实施例中，该承物板4为方形，且承物板4上均匀设有若干第一通孔41，每个所述第一通孔41内均匀设有若干第二通孔42。具体的，承物板4的长度为38.5cm，每平方厘米为设置一个第一通孔41，每个第一通孔41上均匀分布有16个第二通孔42，采用该种设计，既能保障物料不掉下来，又能保障曝气的气体能均匀分布在堆体物料中。所述透气板5可拆卸地设置在所述载物台3上，具体的，该透气板5为圆形，与反应器底部相隔3cm，其采用不锈钢结构，直径38.5cm，厚度0.1cm。在透气板5上均匀分布有0.05cm的圆孔51，可直接放在椭圆形的载物台3上，从而保障曝气的气体能均匀分布在堆体物料中。
综上所述：
1)本发明的实验室用堆肥设备采用自动化控制系统来自动搅拌、自动测温、自动测湿度、自动给堆体补给水分，具有操作简便、使用方便的特点；
2)物料仓采用三层结构，具有极强的保温效果和密封效果，能保证物料仓内的有机废弃物的堆肥效果，同时避免臭气泄露；
3)采用的曝气装置设有水浴加热器的，能曝出热湿气，从而使堆体不易降温、不易局部干燥；
4)曝气装置中由自动化控制系统控制气体流量计出气，能确定堆肥效果最佳的气流量和温度范围，同时，能确定优选的曝气方式(连续曝气或间接曝气)；
5)在物料仓的不同层中都设有温度探头、湿度探头和取样口，便于收集到不同温度下的堆体物料，从而得到精准的相关参数；
6)承物板采用双通孔设计方式，既能保障物料不掉下来，又能保障曝气的气体能均匀分布在堆体物料中；
7)补给水进口处均匀分布有圆形通孔，便于水能均匀的滴洒在堆体物料中。
故，本发明的实验室用堆肥设备功能齐全，能精准确定堆肥所需的各参数，且可以自动测温、自动测湿度、自动给堆体补给水分，同时可以收集气体、渗滤液和不同温度下的堆肥样本
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种实验室用堆肥设备，其特征在于，包括：
具有容置空间的物料仓，所述物料仓上设有进气口和渗滤液排出口；
至少部分设置在所述物料仓内的搅拌机构；
设置在所述物料仓内的载物台、承物板和透气板，所述物料仓内设有多个所述载物台，所述承物板和透气板设置在所述载物台上；
与所述物料仓连接的曝气装置、补水机构和排气机构，所述加热机构连接在所述物料仓的底部，所述排气机构和补水机构连接在所述物料仓的顶部；
集成的自动化控制系统，所述自动化控制系统与所述搅拌机构、加热机构、补水机构和排气机构电性连接。
2.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述曝气装置包括空气泵、与所述空气泵连接的水浴加热器和与所述水浴加热器连接的气体流量计；所述进气口设置在所述物料仓的底部，所述气体流量计连接所述进气口。
3.如权利要求2所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述水浴加热器为密封机构，所述气体流量计还与所述自动化控制系统电性连接。
4.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述搅拌机构包括竖直设置在所述物料仓内的搅拌轴和横向设置在所述搅拌轴上的多个搅拌叶片，多个所述搅拌叶片设置在所述搅拌轴的不同高度上。
5.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述物料仓为双层圆筒结构，包括设置在外部的仓外壁、设置在内部的仓内壁，以及设置在所述仓外壁和仓内壁之间的保温层。
6.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述物料仓的底部设有斜面底板，所述渗滤液排出口设置在所述斜面底板的低端一侧。
7.如权利要求6所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述渗滤液排出口处填充设有渗滤液收集软管和与所述渗滤液收集软管连接的渗滤液收集瓶。
8.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述物料仓的顶部还设有气体收集口，所述气体收集口外部连接有气体收集瓶，所述气体收集瓶内设有硼酸。
9.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述排气机构包括设置在所述物料仓的顶部的水蒸气出口和设置在所述水蒸气出口处的抽气风机，所述抽气风机与所述自动化控制系统电性连接。
10.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述补水机构包括设置在所述物料仓的顶部的补给水进口和设置在所述补给水进口处的集水箱和液体流量计，所述液体流量计与所述自动化控制系统电性连接。
11.如权利要求10所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述补给水进口处均匀分布有若干圆形通孔。
12.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述实验室用堆肥设备还包括设置在所述物料仓内的一个或多个温度探头和湿度探头，且所述温度探头和湿度探头与所述自动化控制系统电性连接。
13.如权利要求12所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述搅拌机构中，所述搅拌轴在其高度方向上依次设有三层所述搅拌叶片，将所述物料仓分成上层、中层和下层，且在所述上层、中层和下层分别设有至少一个所述温度探头和湿度探头，同时，所述上层、中层和下层分别设有至少一个取样口。
14.如权利要求13所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述上层、中层和下层分别设有一个所述温度探头、湿度探头和取样口，且所述取样口与所述温度探头位于同一水平面。
15.如权利要求1所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，至少两个所述载物台绕所述物料仓的周向设置成椭圆形，所述承物板和透气板分别设置在不同所述载物台上，且所述承物板设置在所述透气板上方。
16.如权利要求15所述的实验室用堆肥设备，其特征在于，所述承物板可拆卸地设置在所述载物台上，且所述承物板上均匀设有若干第一通孔，每个所述第一通孔内均匀设有若干第二通孔。
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