CN112010691A - 一种农作物秸秆粉碎后智能控制堆沤装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农作物秸秆粉碎后堆沤装置及方法，装置包括：堆沤仓，堆沤仓的顶部和底部分别设置有进料口和出料口，且出料口底部设置有挡板，挡板一端与出料口一侧旋转连接，另一端与出料口的另一侧可拆卸连接；堆沤仓内壁上横向固定有多块排气板，且多块排气板上设置有多个排气孔；位于堆沤仓最底层的排气板通过排气孔与外界的氧气泵连通；位于最底层排气板正中心固定有支撑轴，支撑轴顶端设置有旋转轴，旋转轴顶端连接有旋转轴，旋转轴贯穿其它排气板，且旋转轴两侧固定有多个搅拌叶，旋转轴顶端固定有电动机；堆沤过程包括：粉碎、喷淋、堆沤、加热、搅拌、通氧等过程。
Description
技术领域
本发明涉及秸秆堆沤技术领域，更具体地说是涉及一种农作物秸秆粉碎后智能控制堆沤装置及方法。
背景技术
堆沤，是指将农田果蔬、秸秆废弃物粉碎后，堆放在堆沤装置中，向装置中加入一定的生物菌剂，加速废弃物分解液化的过程。堆沤可将废弃物产生的液体当作肥料直接施用于农田。该方式不需要大量的设备投资和建设成本，具体操作和运行管理都简单易行，适用于农村推广。
但是，目前的堆沤装置大多是简单的堆沤池，堆沤池中没有通风供氧装置，造成秸秆进行厌氧发酵，产生酸性物质，不利于制备有机肥；而且，堆沤池体积较大，当秸秆进行堆积时，无法进行人工搅拌，使得内部温度和表面温度不一致，表面的秸秆由于温度不够，不能进行发酵，影响堆沤效率。
因此，如何提供一种堆沤完全的堆沤装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种堆沤装置，还装置可以定时对秸秆进行搅拌，增加秸秆与氧气的接触面积，提高了堆沤效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种农作物秸秆粉碎后智能控制堆沤装置，包括：堆沤仓，所述堆沤仓的顶部和底部分别设置有进料口和出料口，且所述出料口底部设置有挡板，所述挡板一端与所述出料口一侧旋转连接，另一端与所述出料口的另一侧可拆卸连接；所述堆沤仓内壁上横向固定有多块排气板，且多块所述排气板上设置有多个排气孔；位于所述堆沤仓最底层的所述排气板通过所述排气孔与外界的氧气泵连通；其中，所述排气板正中心设置有旋转轴，所述旋转轴与多块所述排气板中心轴承连接，且，所述旋转轴两侧设置有多组搅拌叶，所述旋转轴的顶端固定有电动机；所述堆沤仓外壁上相邻固定有驱动控制器和温湿度控制器；所述堆沤仓内壁上固定有温湿度传感器和氧气浓度传感器；所述温湿度传感器与所述温湿度控制器电性连接；所述驱动控制器分别与所述电动机、所述氧气浓度传感器和所述氧气泵电性连接。
以上技术方案达到的技术效果是：排气板的孔径为2-3cm，足可以让粉碎后的秸秆穿过，氧气泵与排气板连通，在堆沤时，氧气透过排气板的排气孔，为原料供氧，防止其进行无氧发酵；旋转轴上安装有电动机，当需要搅拌时，启动电动机，电动机带动旋转轴旋转，通过搅拌，就可以充分散发内部的热量，使得内部的温度与表面的温度一致，而且，表面的原料也可以被搅拌到内部进行堆沤，提高了堆沤效率。
作为本发明优选的技术方案，所述堆沤仓顶部设置有空气加热器，用于对所述堆沤仓内的空气进行加热。
以上技术方案达到的技术效果是：堆沤的本质是在一定的温度下进行发酵，因此，需要控制堆沤的温度，才能提高堆沤的效果；而且，堆沤过程中，微生物有氧呼吸会产生水分，如果不及时对水分进行清除，会增加原料的含水量，含水量过高，会影响微生物的呼吸速率和代谢水平，因此空气加热器可以及时对空气中的水分进行烘干。
作为本发明优选的技术方案，所述出料口底端设置有传送带，用于传送堆沤后的物料。
一种农作物秸秆粉碎后堆沤方法，上述所述的堆沤装置进行堆沤，包括下述步骤：
1)将农作物秸秆粉碎至20-30目，然后以清水对秸秆进行喷淋，得原料，备用；
2)将步骤1)所得原料和微生物菌剂放入到所述堆沤仓中，进行堆沤；
3)打开空气加热器，对堆沤仓进行加热，当堆沤仓内的温度升至35-40℃时，停止加热；
4)打开外界的氧气泵进行供氧，每隔3-4h，打开电动机，对原料进行搅拌；
5)堆沤3-5天后，得到发酵料，将发酵料从出料口排出，并通过传送带运输。
作为本发明优选的技术方案，步骤1)中，喷淋后的秸秆含水量为50-60％。
作为本发明优选的技术方案，步骤2)中，所述微生物菌剂包括：酵母菌和枯草芽孢杆菌，且，两者的体积比为1:1。
作为本发明优选的技术方案，步骤2)中，所述原料和微生物菌剂的体积比为(10-20):1。
作为本发明优选的技术方案，步骤4)中，供氧的速率为：1-3m3/min。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种农作物秸秆粉碎后的堆沤装置及方法，堆沤装置中排气板和旋转轴的设置，使得原料可以进行有氧发酵，且使得原料表面温度和内部温度趋于一致，提高了堆沤效率；在堆沤过程中，通过控制堆沤的温度和时间，使得环境的温度始终保持在利于微生物有氧呼吸的温度下，最大限度地缩短了堆沤的时间。
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附图为本发明实施例1堆沤装置的主视图；
图2附图为本发明实施例2堆沤装置的主视图；
图3附图为本发明实施例3堆沤装置的主视图；
图4附图为本发明实施例1-3中排气板、旋转轴的结构图；
图5附图为本发明实施例1-3中出料口的结构图。
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。
实施例1
一种农作物秸秆粉碎后堆沤装置，包括：堆沤仓1，堆沤仓1的顶部和底部分别设置有进料口11和出料口12，且出料口12底部设置有挡板13，挡板13一端与出料口12一侧旋转连接，另一端与出料口12的另一侧可拆卸连接；堆沤仓1内壁上横向固定有多块排气板2，且多块排气板2上设置有多个排气孔21；位于堆沤仓1最底层的排气板2通过排气孔21与外界的氧气泵3连通；
其中，排气板2正中心设置有旋转轴4，所述旋转轴4与多块排气板2中心轴承连接，且，旋转轴4两侧设置有多组搅拌叶5，旋转轴4的顶端固定有电动机6；
堆沤仓1外壁上相邻固定有驱动控制器14和温湿度控制器15；堆沤仓内壁上固定有温湿度传感器16和氧气浓度传感器17；温湿度传感器16与温湿度控制器15电性连接；驱动控制器14分别与电动机6、氧气浓度传感器17和氧气泵3电性连接。
实施例2
一种农作物秸秆粉碎后堆沤装置，包括：堆沤仓1，堆沤仓1的顶部和底部分别设置有进料口11和出料口12，且出料口12底部设置有挡板13，挡板13一端与出料口12一侧旋转连接，另一端与出料口12的另一侧可拆卸连接；堆沤仓1内壁上横向固定有多块排气板2，且多块排气板2上设置有多个排气孔21；位于堆沤仓1最底层的排气板2通过排气孔21与外界的氧气泵3连通；
其中，排气板2正中心设置有旋转轴4，所述旋转轴4与多块排气板2中心轴承连接，且，旋转轴4两侧设置有多组搅拌叶5，旋转轴4的顶端固定有电动机6；
堆沤仓1顶部设置有空气加热器7，用于对堆沤仓1内的空气进行加热；
堆沤仓1外壁上相邻固定有驱动控制器14和温湿度控制器15；堆沤仓内壁上固定有温湿度传感器16和氧气浓度传感器17；温湿度传感器16、空气加热器7分别与温湿度控制器15电性连接；驱动控制器14分别与电动机6、氧气浓度传感器17和氧气泵3电性连接；
实施例3
一种农作物秸秆粉碎后堆沤装置，包括：堆沤仓1，堆沤仓1的顶部和底部分别设置有进料口11和出料口12，且出料口12底部设置有挡板13，挡板13一端与出料口12一侧旋转连接，另一端与出料口12的另一侧可拆卸连接；堆沤仓1内壁上横向固定有多块排气板2，且多块排气板2上设置有多个排气孔21；位于堆沤仓1最底层的排气板2通过排气孔21与外界的氧气泵3连通；
其中，排气板2正中心设置有旋转轴4，所述旋转轴4与多块排气板2中心轴承连接，且，旋转轴4两侧设置有多组搅拌叶5，旋转轴4的顶端固定有电动机6；
堆沤仓1顶部设置有空气加热器7，用于对堆沤仓1内的空气进行加热；
堆沤仓1外壁上相邻固定有驱动控制器14和温湿度控制器15；堆沤仓内壁上固定有温湿度传感器16和氧气浓度传感器17；温湿度传感器16、空气加热器7分别与温湿度控制器15电性连接；驱动控制器14分别与电动机6、氧气浓度传感器17和氧气泵3电性连接。
出料口12底端设置有传送带，用于传送堆沤后的物料。
其中，实施例1-3中，氧气泵3通过一个设置在堆沤仓内的喷头向堆沤仓中供氧，喷头的存在可以向四周供氧，使得氧气随着旋转轴的搅拌，分散在整个堆沤仓内，当发酵完成后，以喷淋的方式将发酵料从出料口淋出。
本发明的工作原理是：堆沤装置中，设置有温度传感器和氧气浓度传感器，且均设置在堆沤仓内壁上，当堆沤仓中氧气浓度较低时，传感器自动检测，并将信号传递给驱动控制器，驱动控制器控制并启动氧气泵对物料供氧，进而对物料进行堆沤。当氧气浓度传感器检测到的氧气浓度过高时，驱动控制器控制氧气泵停止供氧，当温湿度传感器检测到温度过高或湿度过低时，温湿度传感器将温湿度信号传递给温湿度控制器，进而控制加热器的工作。
实施例4
以实施例3的堆沤装置对秸秆进行堆沤：
1)将小麦秸秆粉碎至20目，然后以清水对秸秆进行喷淋，至秸秆含水量为50％，得原料，备用；
2)将步骤1)所得原料和微生物菌剂按照10:1的体积比放入到所述堆沤仓中，进行堆沤；微生物菌剂为酵母菌和枯草芽孢杆菌，且，两者的体积比为1:1；
3)打开空气加热器，对堆沤仓进行加热，当堆沤仓内的温度升至35℃时，停止加热；
4)打开外界的氧气泵进行供氧，供氧的速率为：1m3/min，每隔3h，打开电动机，对原料进行搅拌；
5)堆沤3天后，得到堆沤料，将堆沤料从出料口排出，并通过传送带运输。
实施例5
以实施例3的堆沤装置对秸秆进行堆沤：
1)将小麦秸秆粉碎至30目，然后以清水对秸秆进行喷淋，至秸秆含水量为60％，得原料，备用；
2)将步骤1)所得原料和微生物菌剂按照20:1的体积比放入到所述堆沤仓中，进行堆沤；微生物菌剂为酵母菌和枯草芽孢杆菌，且，两者的体积比为1:1；
3)打开空气加热器，对堆沤仓进行加热，当堆沤仓内的温度升至40℃时，停止加热；
4)打开外界的氧气泵进行供氧，供氧的速率为：3m3/min，每隔4h，打开电动机，对原料进行搅拌；
5)堆沤5天后，得到堆沤料，将堆沤料从出料口排出，并通过传送带运输。
实施例6
以实施例3的堆沤装置对秸秆进行堆沤：
1)将小麦秸秆粉碎至25目，然后以清水对秸秆进行喷淋，至秸秆含水量为55％，得原料，备用；
2)将步骤1)所得原料和微生物菌剂按照15:1的体积比放入到所述堆沤仓中，进行堆沤；微生物菌剂为酵母菌和枯草芽孢杆菌，且，两者的体积比为1:1；
3)打开空气加热器，对堆沤仓进行加热，当堆沤仓内的温度升至37℃时，停止加热；
4)打开外界的氧气泵进行供氧，供氧的速率为：2m3/min，每隔3.5h，打开电动机，对原料进行搅拌；
5)堆沤4天后，得到堆沤料，将堆沤料从出料口排出，并通过传送带运输。
以重铬酸钾容量法测定实施例4-6中堆沤料中总有机质含量，测定堆沤前后，小麦秸秆中C、N、C：N含量的变化，并观察堆沤后堆沤料的颜色，测定堆沤前后高度的变化；结果见表1；
表1
由表1可知，小麦秸秆堆沤前后，堆沤料中总有机质含量提高，残余未堆沤完全的小麦秸秆中C、N含量降低，堆沤料的颜色由黄色变为深褐色，且堆沤前后高度变化明显，说明，本发明的方法，使得小麦秸秆堆沤完全。
对比例1
试验组1：去除对小麦秸秆以旋转轴进行搅拌的过程，其余操作同实施例6步骤1)-3)和5)，期间，打开氧气泵进行通氧；
试验组2：改变实施例6步骤1)中小麦秸秆的含水量为40％，其余操作不变；
试验组3：改变实施例6步骤1)中小麦秸秆的含水量为45％，其余操作不变；
试验组4：改变实施例6步骤1)中小麦秸秆的含水量为65％，其余操作不变；
试验组5：改变实施例6步骤1)中小麦秸秆的含水量为70％，其余操作不变。
统计试验组1-5中，堆沤料由黄色变为深褐色的时间，并统计堆沤4天，堆沤料中总有机质含量，结果见表2；
表2
综合表1和表2来看，搅拌可以显著提高堆沤料中有机质的含量，缩短堆沤时间，提高堆沤效率，究其原因，可能是搅拌使得微生物充分进行有氧呼吸，提高了对小麦秸秆的分解效率。
小麦秸秆的含水量对堆沤的时间也起到了关键的作用，含水量在一定程度上会影响小麦秸秆堆积时内部的温度和微生物的呼吸作用。因此，综合来看，将含水量控制在50-60％利于堆沤完全。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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 (8)
1.一种农作物秸秆粉碎后堆沤装置，包括：堆沤仓(1)，所述堆沤仓(1)的顶部和底部分别设置有进料口(11)和出料口(12)，且所述出料口(12)底部设置有挡板(13)，所述挡板(13)一端与所述出料口(12)一侧旋转连接，另一端与所述出料口(12)的另一侧可拆卸连接；其特征在于，所述堆沤仓(1)内壁上横向固定有多块排气板(2)，且多块所述排气板(2)上设置有多个排气孔(21)；位于所述堆沤仓(1)最底层的所述排气板(2)通过所述排气孔(21)与外界的氧气泵(3)相通；
其中，位于所述排气板(2)正中心设置有旋转轴(4)，所述旋转轴(4)与所述多块所述排气板(2)中心轴承连接，且，所述旋转轴(4)两侧设置有多组搅拌叶(5)，所述旋转轴(4)的顶端固定有电动机(6)；
所述堆沤仓(1)外壁上相邻固定有驱动控制器(14)和温湿度控制器(15)；所述堆沤仓内壁上固定有温湿度传感器(16)和氧气浓度传感器(17)；所述温湿度传感器(16)与所述温湿度控制器(15)电性连接；所述驱动控制器(14)分别与所述电动机(6)、所述氧气浓度传感器(17)和所述氧气泵(3)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆粉碎后堆沤装置，其特征在于，所述堆沤仓(1)顶部设置有空气加热器(7)，用于对所述堆沤仓(1)内的空气进行加热。
3.根据权利要求2所述的一种农作物秸秆粉碎后堆沤装置，其特征在于，所述出料口(12)底端设置有传送带，用于传送堆沤后的物料。
4.一种农作物秸秆粉碎后堆沤方法，其特征在于，利用权利要求4所述的堆沤装置进行堆沤，包括下述步骤：
1)将农作物秸秆粉碎至20-30目，然后以清水对秸秆进行喷淋，得原料，备用；
2)将步骤1)所得原料和微生物菌剂放入到所述堆沤仓中，进行堆沤；
3)打开空气加热器，对堆沤仓进行加热，当堆沤仓内的温度升至50℃时，停止加热；
4)打开外界的氧气泵进行供氧，每隔3-4h，打开电动机，对原料进行搅拌；
5)堆沤3-5天后，得到发酵料，将发酵料从出料口排出，并通过传送带运输。
5.根据权利要求4所述的一种农作物秸秆粉碎后堆沤方法，其特征在于，步骤1)中，喷淋后的秸秆含水量为50-60％。
6.根据权利要求5所述的一种农作物秸秆粉碎后堆沤方法，其特征在于，步骤2)中，所述微生物菌剂包括：酵母菌和枯草芽孢杆菌，且，两者的体积比为1:1。
7.根据权利要求6所述的一种农作物秸秆粉碎后堆沤方法，其特征在于，步骤2)中，所述原料和微生物菌剂的体积比为(10-20):1。
8.根据权利要求7所述的一种农作物秸秆粉碎后堆沤方法，其特征在于，步骤4)中，供氧的速率为：1-3m3/min。
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2020
- 2020-09-23 CN CN202011009538.0A patent/CN112010691A/zh active Pending
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