CN112225593A - 一种有机垃圾堆肥发酵系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有机垃圾堆肥发酵系统和方法，所述有机垃圾堆肥发酵系统包括发酵池，用于有机垃圾堆肥发酵；废气处理区，所述废气处理区内堆放有用于吸收废气的孔隙材料；抽风模块，用于抽走所述发酵池内堆垛中的空气，并将抽走的空气排到所述废气处理区；水回收模块，用于将所述抽风模块抽走的空气中的水分回收；控制模块，用于控制所述抽风模块的运行状态。本发明有机垃圾堆肥发酵系统具有抽风模块，可以将发酵池堆垛中的空气抽走，从而调节堆垛中的温度、水含量、含氧量等工艺条件，同时将发酵产生的废气从堆垛中抽走，为微生物提供适宜的生存环境。

Description

一种有机垃圾堆肥发酵系统和方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体而言，涉及一种有机垃圾堆肥发酵系统和方法。

背景技术

堆肥法是一种常用的垃圾处理方法，传统的堆肥方式将经过破碎、混合及筛分的物料在发酵池中进行长时间的堆肥，在堆肥过程中需要对堆肥的温度、含水进行检测，同时要定期进行翻垛操作，改善堆垛的通气状况，调节物料水分等。

但现有的堆肥技术自动化程度低，需要定期翻堆垛，人工和机械成本较高，且堆肥堆垛温度不容易控制，会造成局部温度过高或过低，严重影响堆肥效果。堆肥过程中容易产生异味、臭味难以收集，堆垛松实程度不一，局部氧气缺少易造成厌氧发酵，产生具有臭味的可燃性气体，增加了安全风险，堆肥发酵产生的高浓度有机废水也很难处理，造成环境污染。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高堆肥技术的自动化程度，并减少环境污染。

为解决上述问题，本发明提供一种有机垃圾堆肥发酵系统，包括：

发酵池，用于有机垃圾堆肥发酵；

废气处理区，所述废气处理区内堆放有用于吸收废气的孔隙材料；

抽风模块，用于抽走所述发酵池内堆垛中的空气，并将抽走的空气排到所述废气处理区；

水回收模块，用于将所述抽风模块抽走的空气中的水分回收；

控制模块，用于控制所述抽风模块的运行状态。

相对于现有技术，本发明有机垃圾堆肥发酵系统具有抽风模块，可以将发酵池堆垛中的空气抽走，从而调节堆垛中的温度、水含量、含氧量等工艺条件，同时将发酵产生的废气从堆垛中抽走，为微生物提供适宜的生存环境。抽出来的废气被废气处理区的孔隙材料吸附，避免产生空气污染，水回收模块回收废气中的水分，减少了污水的产生量，降低污水处理成本。而且有机垃圾堆肥发酵系统具有控制模块，可以实现系统自动化运行，不仅降低了堆肥发酵人工成本，同时提高了效率，具有很高的经济价值。

可选地，所述抽风模块包括抽气管道组、抽风机组和排气管道组，所述抽气管道组设置在所述发酵池的底部，所述排气管道组设置在所述废气处理区的底部，所述抽风机组与所述抽气管道组和所述排气管道组连接。

由此，抽气管道组设置在发酵池的底部，通过抽风模块可以将发酵池内堆垛中的空气抽走调整堆肥工艺条件，同时排气管道组设置在废气处理区的底部，抽风模块抽出来的废气会进入废气处理区堆放的孔隙材料中，保证吸附效果。

可选地，所述抽气管道组包括多根抽气管道，每根所述抽气管道上均匀排布多个抽气孔。

由此，抽风模块工作时，发酵池内各区域抽气速度均匀，保证堆垛中各部位工艺条件一致。

可选地，所述抽气管道上设有用于控制所述抽气孔开口大小的挡片。

由此，可以通过挡片控制抽气孔的开口大小，从而控制抽气风量和堆垛的工艺条件。

可选地，所述抽气管道上相邻的所述抽气孔的间距b与所述发酵池的深度h满足关系：h*b＝C，C为常数。

由此，限定抽气孔的间距与发酵池的深度的关系，当发酵池的深度增加时，抽气孔的间距减小，保证抽风模块工作时可以起到调节堆垛氧含量和水分的作用。

可选地，所述排气管道组包括多根排气管道，每根所述排气管道上均匀排布多个排气孔。

由此，废气处理区内各区域排气速度均匀，保证孔隙材料的吸附效果。

可选地，所述水回收模块包括冷凝器和水箱，所述冷凝器设置在出气管上，所述冷凝器与所述水箱连接。

由此，通过冷凝的方式回收废气中的水分，回收效果好，处理成本低，减少了污水的产生量，减少污水处理成本。

可选地，所述发酵池的周围设有围墙，所述围墙上设有进口。

由此，设置围墙可以减少发酵池内的废气扩散和环境对发酵池内工艺参数的影响，围墙上设有进口方便铲车进出。

可选地，所述控制模块包括控制器、温度探测器和水分探测器，所述控制器与所述温度探测器和所述水分探测器电性连接，所述温度探测器和所述水分探测器安装在所述发酵池内。

由此，温度探测器和水分探测器可以检测堆垛的温度和含水率，控制器通过探测器测量结果自动调节抽风模块的运行参数，使发酵池内达到设定的工艺条件。

可选地，所述控制模块还包括空气质量监测器，所述空气质量监测器与所述控制器电性连接，所述空气质量监测器安装在所述废气处理区内。

由此，空气质量监测器可以检测废气处理区内的环境参数，当废气处理区的废气处理效果变差时，更换新的孔隙材料。

本发明还提供一种有机垃圾堆肥发酵方法，使用上述的有机垃圾堆肥发酵系统，所述方法包括以下步骤：

将有机垃圾在发酵池内堆积成堆垛进行发酵；

抽风模块将所述发酵池内堆垛中的空气抽到废气处理区；

控制模块控制所述抽风模块的抽风速度，调节所述发酵池内堆垛的温度和含水率；

水回收模块将所述抽风模块抽出的空气中的水分回收；

所述废气处理区内的孔隙材料吸收废气。

相对于现有技术，本发明有机垃圾堆肥发酵方法抽风模块将发酵池内堆垛中的空气抽走，从而调节堆肥的工艺条件，同时可以将产生的废气从堆垛中抽走，为微生物提供了适宜的生存环境。抽出来的废气通过废气处理区的孔隙材料进行吸附，废气内的水由水回收模块回收利用，避免造成环境污染。本发明方法可以实现有机垃圾堆肥发酵系统自动化运行，不仅降低了人工成本，同时提高了堆肥发酵的效率。

可选地，所述有机垃圾堆肥发酵方法还包括步骤：监测所述废气处理区周围的空气质量，当所述废气处理区周围的空气质量超标时，更换新的孔隙材料，将原孔隙材料粉碎后堆放到所述发酵池进行发酵。

由此，保证废气处理区对废气的吸收效果，且孔隙材料可以作为堆肥发酵的原料，不会产生新的垃圾。

可选地，在所述控制模块控制所述抽风模块的抽风速度，调节所述发酵池内堆垛的温度和含水率的步骤中，控制堆垛的温度为50℃-65℃，控制堆垛的含水率为50％-70％。

由此，控制堆垛的温度和含水率，调节到适于微生物生长活动的条件，提高对有机物的降解效率。

附图说明

图1为本发明实施例中有机垃圾堆肥发酵系统的结构图；

图2为本发明实施例中发酵池的结构图；

图3为本发明实施例中废气处理区的结构图；

图4为本发明实施例中有机垃圾堆肥发酵系统的模块图。

附图标记说明：

1-发酵池，11-围墙，2-废气处理区，3-抽风模块，31-抽风机组，32-抽气管道，33-抽气孔，34-排气管道，35-排气孔，36-进气管，37-出气管，4- 水回收模块，41-冷凝器，42-水箱，43-集液管，51-控制器，52-温度探测器， 53-水分探测器，54-空气质量监测器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

以下各实施例仅用于说明本发明的实施方法和典型参数，而不用于限定本发明所述的参数范围，由此引申出的合理变化，仍处于本发明权利要求的保护范围内。

结合图1至图4所示，本实施例提供一种有机垃圾堆肥发酵系统，用于有机垃圾自动化堆肥发酵处理，提高堆肥发酵的效率。

该系统包括发酵池1、废气处理区2、抽风模块3、水回收模块4和控制模块。其中，发酵池1用于原料——有机垃圾堆肥发酵；废气处理区2用于堆放孔隙材料，孔隙材料可以吸收废气，吸附废气的孔隙材料可以粉碎发酵，不会产生垃圾；抽风模块3用于将发酵池1内堆垛中的空气抽到废气处理区2，抽风模块3抽气时会改变发酵池1内堆垛的温度、氧气、含水率等工艺条件；水回收模块4用于将废气中的水分回收，减少污水的产生量；控制模块用于控制抽风模块3的运行状态，可以实现系统自动化运行，降低堆肥发酵人工成本。

结合图1所示，抽风模块3包括相连的抽气管道组、抽风机组31和排气管道组，抽风机组31通过进气管36与抽气管道组连接，通过出气管37与排气管道组连接。抽风机组31工作时，抽气管道组抽气，再从排气管道组排出。抽气管道组设置在发酵池1的底部，用于抽走发酵池1内堆垛中的空气，同时抽走发酵过程产生的废气，为微生物提供了适宜的生存环境。排气管道组设置在废气处理区2的底部，抽出来的废气从排气管道组排出进入废气处理区2内堆放的孔隙材料中，孔隙材料将废气中的有毒有害、臭味的气体吸附，避免造成空气污染。

结合图2所示，抽气管道组包括两根抽气管道32，每根抽气管道32上均匀排布多个抽气孔33，抽风机组31工作时，各抽气孔33从不同位置将堆垛产生的废气抽出，保证发酵池1内各区域抽气速度均匀，堆垛中各部位工艺条件一致。在其他实施方式中，抽气管道32的数量可以是3-10根，各抽气管道32平行排列或交叉布置，保证抽气效果。

进一步地，抽气管道32上设有用于控制抽气孔33开口大小的挡片，控制模块可以控制挡片打开或闭合抽气孔33，这样就可以控制抽气效果以调节堆垛的工艺条件。

进一步地，为了更好的保证抽气效果，限定抽气管道32上相邻抽气孔33 的间距b，使其与发酵池1的深度h满足关系h*b＝C，C为常数。当发酵池1 的深度增加时，抽气孔33的间距减小，保证抽风模块3可以快速抽走堆垛中的空气，实现工艺调节的效果。

结合图3所示，排气管道组包括两根排气管道34，每根排气管道34上均匀排布多个排气孔35。抽风机组31工作时，各排气孔35从不同位置将抽风机组31抽出的废气排入废气处理区2，保证废气处理区2内各区域排气速度均匀。废气从废气处理区2底部排出，进入孔隙材料中，各区域排气速度均匀，可以保证孔隙材料的吸附效果。在其他实施方式中，排气管道34的数量可以是3-10根，各排气管道34平行排列或交叉布置，保证废气处理区2内各区域排气速度均匀。

进一步地，结合图1和图2所示，所述发酵池1的周围设有围墙11，围墙11起到封闭空间的作用，可以防止发酵池1内的废气扩散，同时减少外部环境对发酵池1内温度、水分、氧含量等工艺参数的影响。围墙11上设有进口，便于铲车进出，进行卸料和装料。

有机垃圾堆肥发酵系统具有水回收模块4，用于回收废气中的水分，减少污水产生。结合图1所示，水回收模块4包括冷凝器41和水箱42，冷凝器 41与水箱42通过集液管43连接。冷凝器41设置在与抽风机组31相连的出气管37上，抽风机组31工作时，废气从抽气管道组抽出，进入进气管36和出气管37，在流经出气管37时会经过冷凝器41，废气中的水分会冷凝成液体，冷凝下来的水经过集液管43进入水箱42，可以再次利用。通过冷凝的方式回收废气中的水分，回收效果好，处理成本低，可以大幅减少污水产生，降低污水处理成本。

结合图4所示，本实施例有机垃圾堆肥发酵系统具有控制模块，用于实现系统的自动化工作。控制模块包括控制器51、温度探测器52、水分探测器 53和空气质量监测器54，温度探测器52、水分探测器53和空气质量监测器 54均与控制器51电性连接，用于向控制器51传输探测数据。控制器51还和抽风模块3电性连接，可以控制抽风机组31的运行参数和抽气孔33的开合度，以此调节抽气效果。

温度探测器52和水分探测器53安装在发酵池1内，可以直接设置在堆垛中，用于检测堆垛的温度和含水率。温度探测器52和水分探测器53的数量为多个，分别布置在堆垛不同位置，对堆垛各区域的工艺条件进行检测，保证各部位工艺条件的一致性。

空气质量监测器54安装在废气处理区2内，用于检测废气处理区2内的环境参数，当废气处理区2的废气处理效果变差时，向控制器51发送信号，提醒操作人员需要更换新的孔隙材料。空气质量监测器54的数量为多个，保证废气处理区2各区域的吸附效果，防止废气外泄。

上述实施例的有机垃圾堆肥发酵系统使用方法包括以下步骤：

将有机垃圾在发酵池1内堆积成堆垛，进行堆肥发酵。

抽风模块3工作，抽风机组31启动，抽气管道组从抽气孔33吸入堆垛中的空气，调节堆垛中工艺条件，并通过排气管道组在废气处理区2排出。

水回收模块4将抽风模块3抽出的空气中的水分回收，抽风模块3抽出的空气通过冷凝器41，气体中的水冷凝液化，回收到水箱42中。

控制模块接收温度探测器52和水分探测器53的数据，根据发酵池1的温度和含水率控制抽风机组31和抽气孔33的开合度，以此调节抽气速度，改善堆肥的工艺条件，为微生物提供了适宜的生存环境。高温菌对有机物的降解效果好，温度升高可以提高堆肥效率，但当温度过高会过度消耗有机质，并降低堆肥产品质量，因此控制堆垛的温度为50℃-65℃，优选55℃-60℃。同时控制堆垛的含水率为50％-70％，优选60％-65％。含水率过高时水分子会充满颗粒内部并溢到粒子间隙，减少堆垛中的空隙并增加气体传质阻力，造成堆体的局部厌氧，含水率过低时会增加堆垛的孔间隙，增大水分子散失率导致堆垛缺水，不利于微生物活动而影响发酵。

废气处理区2内的孔隙材料吸收废气，避免臭气外泄造成空气污染。空气质量监测器54检测废气处理区2周围的空气质量，当废气处理区2周围的空气质量超标时，如SO2等有毒气体浓度超过0.2mg/m3时，更换新的孔隙材料，保证废气处理区2对废气的吸收效果。并将原孔隙材料粉碎后堆放到所述发酵池1进行发酵，不会产生新的垃圾。

上述实施例提供的有机垃圾堆肥发酵系统及方法可以实现自动化有机垃圾堆肥工艺，不仅降低了人工成本，同时提高了堆肥发酵的效率，具有很高的经济价值。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，包括：

发酵池(1)，用于有机垃圾堆肥发酵；

废气处理区(2)，所述废气处理区(2)内堆放有用于吸收废气的孔隙材料；

抽风模块(3)，用于抽走所述发酵池(1)内堆垛中的空气，并将抽走的空气排到所述废气处理区(2)；

水回收模块(4)，用于将所述抽风模块(3)抽走的空气中的水分回收；

控制模块，用于控制所述抽风模块(3)的运行状态。

2.根据权利要求1所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述抽风模块(3)包括抽气管道组、抽风机组(31)和排气管道组，所述抽气管道组设置在所述发酵池(1)的底部，所述排气管道组设置在所述废气处理区(2)的底部，所述抽风机组(31)与所述抽气管道组和所述排气管道组连接。

3.根据权利要求2所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述抽气管道组包括多根抽气管道(32)，每根所述抽气管道(32)上均匀排布多个抽气孔(33)。

4.根据权利要求3所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述抽气管道(32)上设有用于调节所述抽气孔(33)开口大小的挡片。

5.根据权利要求3所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述抽气管道(32)上相邻的所述抽气孔(33)的间距b与所述发酵池(1)的深度h满足关系：h*b＝C，C为常数。

6.根据权利要求2所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述排气管道组包括多根排气管道(34)，每根所述排气管道(34)上均匀排布多个排气孔(35)。

7.根据权利要求2所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述水回收模块(4)包括冷凝器(41)和水箱(42)，所述冷凝器(41)设置在出气管(37)上，所述冷凝器(41)与所述水箱(42)连接。

8.根据权利要求1所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述发酵池(1)的周围设有围墙(11)，所述围墙(11)上设有进口。

9.根据权利要求1所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述控制模块包括控制器(51)、温度探测器(52)和水分探测器(53)，所述控制器(51)与所述温度探测器(52)和所述水分探测器(53)电性连接，所述温度探测器(52)和所述水分探测器(53)安装在所述发酵池(1)内。

10.根据权利要求9所述的有机垃圾堆肥发酵系统，其特征在于，所述控制模块还包括空气质量监测器(54)，所述空气质量监测器(54)与所述控制器(51)电性连接，所述空气质量监测器(54)安装在所述废气处理区(2)内。

11.一种有机垃圾堆肥发酵方法，其特征在于，使用如权利要求1-10任一所述的有机垃圾堆肥发酵系统，所述方法包括以下步骤：

将有机垃圾在发酵池(1)内堆积成堆垛进行发酵；

抽风模块(3)将所述发酵池(1)内堆垛中的空气抽到废气处理区(2)；

控制模块控制所述抽风模块(3)的抽风速度，调节所述发酵池(1)内堆垛的温度和含水率；

水回收模块(4)将所述抽风模块(3)抽出的空气中的水分回收；

所述废气处理区(2)内的孔隙材料吸收废气。

12.根据权利要求11所述的有机垃圾堆肥发酵方法，其特征在于，还包括步骤：监测所述废气处理区(2)周围的空气质量，当所述废气处理区(2)周围的空气质量超标时，更换新的孔隙材料，将原孔隙材料粉碎后堆放到所述发酵池(1)进行发酵。

13.根据权利要求11所述的有机垃圾堆肥发酵方法，其特征在于，在所述控制模块控制所述抽风模块(3)的抽风速度，调节所述发酵池(1)内堆垛的温度和含水率的步骤中，控制堆垛的温度为50℃-65℃，控制堆垛的含水率为50％-70％。

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