CN207143138U - 一种用气培法进行快速堆肥的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于堆肥设备技术领域，公开了一种用气培法进行快速堆肥的设备。该设备按照加工顺序，依次包括上料装置、预粉碎器、精粉碎器、螺旋输送机和堆肥仓；所述螺旋输送机包括螺旋传送器、位于螺旋传送器末端的打碎刀片和位于打碎刀片后方的筛网，螺旋传送器倾斜放置，螺旋传送器的底端开有排水口，打碎刀片与螺旋传送器同轴转动；所述堆肥仓的顶上设置一个排气装置，堆肥仓内设置一个横向的搅拌器，搅拌器下方设置一个滤网，滤网下方设置一根开有细孔的蒸汽管，蒸汽管下方设置一个排水管。
Description
技术领域
本实用新型属于堆肥设备技术领域，特别涉及一种用气培法进行快速堆肥的设备。
背景技术
堆肥是有机物的微生物分解过程，这里的有机物是指植物、动物粪便、食品等可以被作为肥料或土壤改良剂回收的物质。堆肥是有机农业的重要组成部分。它富含养分，广泛用于园林、景观、园艺和农业中。堆肥对于土壤是十分有益的，可以作为土壤调节剂，肥料，以及腐殖质和腐殖酸的补充剂。在生态系统中，堆肥可用于腐蚀控制，土壤和流域开垦，以及湿地建设等。
堆肥的环境和经济重要性还体现在它可以减少填埋。若有机物在填埋的无氧环境下分解，将产生天然气，具有很强的产生温室效应的作用。
堆肥是一个自然过程。然而，自然条件下的堆肥过程通常持续数月甚至数年。人工堆肥过程采用湿度控制，机械通风等技术，可将堆肥时间缩短到3-4个月，而强化堆肥的方法，加入了温度控制和强化搅拌的工艺，可将堆肥时间缩短到3周。在这种强化堆肥中需要进行材料的预处理，包括挤干和碾碎。
12-24小时的快速堆肥工艺需要在微生物降解之前进行有机物的高温分解。在加热之后，需要进行酶的富集和/或细菌的培养。为了获得最优化的堆肥条件，需要将温度控制在60-70℃范围内，相对湿度100％。快速堆肥是一个耗能过程，与传统的堆肥生产相比并不经济。
为了减小能量的消耗和缩短快速堆肥的加热时间，需要在堆肥过程之前挤出有机物中的水分。这也是为了使空气进入物料，为细菌分解有机物提供良好的环境。
不论对于强化堆肥还是快速堆肥，较高的氧浓度都是必要的。但如果通风，则会由于空气对流造成热的流失。
为了给细菌良好的供养，需要将有机物粉碎到较小的尺寸，在1-5mm范围内，以保证物料与空气的充分接触。
气培法是一种灌溉技术，用于在饱和湿度下促进植物根部与空气的接触。气培法的基本原理是向植物的根部和茎的下部喷雾或喷洒水溶液。通常，用一块发泡料包裹住茎的下部，并插入气培室的开口处，可以节约成本和人工。对于较大的植物，可用格状结构支撑植物及其果实的重量。
氧气(O2)对于植物根部的生长和细菌的繁殖都至关重要。气培法使用的是悬浮着微小液滴的空气。只要有足够的水，空气和养分，几乎所有的植物和细菌都可以在空气中生长。空气中的微小液滴为植物根部和微生物的共生提供了理想的环境。
由于其高氧高湿，气培法技术会促进植物根部和微生物的共生。为了平衡和缓冲湿度，也为了优化根与细菌之间的物质交换，根部的共生菌会产生生物物质，如多糖和荷尔蒙，来稳定根部表面的微生物，和促进两个微生物系统之间的物质交流。在水培条件下由根部微生物产生的多糖不仅作为两个微生物系统之间物质交流的液体媒介，也作为媒介中化学环境的平衡剂以及养分交换的缓冲。已有文件和专利记载多糖可作为养分的累积和缓释剂。
水培环境和高相对湿度对于微生物和有机物的贡献，不止在于生物组织方面，也在于有机物和土壤方面。水培环境和高湿度促进了微生物的生长，并通过微生物作用加速了有机物的降解。目前尚未有关于使用干蒸汽进行温度和湿度控制的改进水培法的报道，这种水培环境下的微生物-有机物物质，可用于快速堆肥和自然生物水溶肥，和/或土壤调节剂和自然缓释肥的进一步生产。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种用气培法进行快速堆肥的设备。该设备利用了使用干蒸汽和相关机械设备进行温度和湿度控制的改进水培法。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
一种用气培法进行快速堆肥的设备，按照加工顺序，依次包括上料装置、预粉碎器、精粉碎器、螺旋输送机和堆肥仓；
所述螺旋输送机包括螺旋传送器、位于螺旋传送器末端的打碎刀片和位于打碎刀片后方的筛网，螺旋传送器倾斜放置，螺旋传送器的底端开有排水口，打碎刀片与螺旋传送器同轴转动；
所述堆肥仓的顶上设置一个排气装置，堆肥仓内设置一个横向的搅拌器，搅拌器下方设置一个滤网，滤网下方设置一根开有细孔的蒸汽管，蒸汽管下方设置一个排水管。
所述上料装置包括传送带和位于传送带末端下方的料斗。
所述预粉碎器为双轴或四轴粉碎机。
所述精粉碎器为双轴、四轴或单轴粉碎机，配有孔尺寸为10-30mm的第二筛网。
所述筛网的网孔为圆形，直径≤5mm。
所述滤网的网孔为圆形，直径≤1mm，滤网的横截面为弧形。
所述打碎刀片为十字交叉的两个刀片。
所述螺旋传送器为单螺旋或双螺旋。
为了得到小颗粒、含水量低的有机物，本发明将有机物料首先经过预粉碎机的一级粉碎，再经过精粉碎机的二级粉碎，然后经过筛网的过滤，只有尺寸符合要求的颗粒才能通过筛网，最终获得的有机物尺寸由筛网孔的尺寸控制。物料接着进入螺旋输送机，螺旋输送机具有螺旋传送、挤干和打碎三个功能，螺旋输送机中的打碎器上随轴高速旋转的打碎刀片可以进一步粉碎物料，打碎器上的筛网可提供一定的反作用力用来挤干液体，挤出的液体通过螺旋输送机的排水口排出后收集，产生的液体也适合做天然水溶肥，用于进一步发酵制作肥料。本发明这种将有机物在经过两级粉碎后，再在将物料打碎成尺寸小于5mm碎片的同时将其中的液体挤出的方法，减小了颗粒尺寸和水分含量，增大有机物的表面积，使物料更加符合后续水配发工艺的需求。
本实用新型设备中涉及的螺旋输送机还可以应用于任何需要对湿物料进行挤干并粉碎到较小的可控尺寸，用于回收利用的情况。
本实用新型将经过预粉碎器、精粉碎器和螺旋输送机打碎后的有机物被送至堆肥仓中，在堆肥仓中实现在由干蒸汽控制的饱和湿度气氛下混合搅拌打碎后的有机物。堆肥仓配有搅拌器，并在底部装有滤网，用来分离在堆肥过程中产生的液体，以避免物料太过潮湿，导致微生物供氧不足。将65-75℃的干蒸汽通入堆肥仓底部的蒸汽管中，蒸汽管上的小孔可低压蒸汽通入堆肥仓中，使堆肥仓中的温度保持在与蒸汽温度接近的范围。为防止冷凝，用堆肥仓顶部的排气装置向外抽气，使温度和压力低于冷凝点，而相对湿度接近100％。
本实用新型打碎后的有机物中在水培环境下滋生的大量微生物可产生大量的生物有机物，可有效促进微生物-基质物质交换，从而促进微生物分解，加速堆肥过程，还可以平衡并稳定湿度，为细菌的生长提供良好的环境；在将堆肥被施给植物后，还将作为缓慢释放的生长促进剂和营养物质。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本实用新型设备结合了集粉碎、挤干和打碎为一体的螺旋输送机，用于对堆肥有机物料进行堆肥前的预处理，并挤干和分离固体液体，确保固体含水量低于60％，再将有机物碾碎成尺寸在1-5mm或更小的颗粒，以增大有机物的表面积，有利于微生物-有机物相互作用的快速进行。这种处理过程可以使用于堆肥的物料更容易被堆肥微生物通过水培过程分解，并在堆肥过程中利用干蒸汽更好地保持堆肥仓内的饱和湿度。
(2)本实用新型设备堆肥仓中使用了干蒸汽，在这种环境下生长的细菌，会产生多糖，将细菌黏在有机物的颗粒上，在细菌-有机物相互作用的微环境中充当平衡和缓冲物质。同时也促进了微生物分解作用的迅速进行；在这种条件下，堆肥的喜温过程将在12-24小时内结束，堆肥仓中排出的有机物将在常温下进行1-7天的矿化。全过程结束后，将产生富含多糖、低湿度的堆肥，十分适合作为天然肥料和土壤调节剂。
附图说明
图1是一种用气培法进行快速堆肥有机物料预处理的设备的结构示意图，其中101为传送带，102为料斗，103为预粉碎器，104为精粉碎器，105为螺旋输送机，107为排水口。
图2是筛网和打碎刀片的结构示意图，其中108为筛网，109为网孔，110为打碎刀片，111为轴。
图3是网孔的结构示意图，其中108为筛网，109为网孔，110为打碎刀片，111为轴。
图4是图1末端的局部放大图，其中108为筛网，110为打碎刀片，111为轴，112为螺旋传送器。
图5是堆肥仓的结构示意图，其中201为堆肥仓，202为搅拌器，203为滤网，204为排水管，206为蒸汽管，207为排气装置。
图6是堆肥仓的侧视图，其中201为堆肥仓，202为搅拌器，203为滤网，204为排水管，206为蒸汽管，207为排气装置。
图7是利用本实用新型用气培法进行快速堆肥的设备的工艺流程图，其中301为上料，302为一级粉碎，303为二级粉碎，304为挤干，305打碎，306为堆肥过程，307为出料，308为矿化。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1-6所示，一种用气培法进行快速堆肥的设备，按照加工顺序，依次包括上料装置、预粉碎器103、精粉碎器104、螺旋输送机105和堆肥仓201；
所述螺旋输送机包括螺旋传送器112、位于螺旋传送器末端的打碎刀片110和位于打碎刀片后方的筛网108，螺旋传送器112倾斜放置，螺旋传送器112的底端开有排水口107，打碎刀片110与螺旋传送器112同轴111转动；
所述堆肥仓201的顶上设置一个排气装置207，堆肥仓201内设置一个横向的搅拌器202，搅拌器202下方设置一个滤网203，滤网203下方设置一根开有细孔的蒸汽管206，蒸汽管206下方设置一个排水管204。
所述上料装置包括传送带101和位于传送带末端下方的料斗102。
所述预粉碎器103为双轴或四轴粉碎机。
所述精粉碎器104为双轴、四轴或单轴粉碎机，配有孔尺寸为10-30mm的第二筛网。
所述筛网108的网孔109为圆形，直径≤5mm。
所述滤网203的网孔为圆形，直径≤1mm，滤网的横截面为弧形。
所述打碎刀片110为十字交叉的两个刀片。
所述螺旋传送器112为单螺旋或双螺旋。
本实施例提供了一种用于有机物粉碎、挤干和打碎的方法和工具，包括图1中所描述的案例：有机物包括新鲜植物、水果、蔬菜、餐厨废物和动物粪便等；这些物料被装入上料装置，进入预粉碎器103。任选地，上料装置可选用传送带101、料斗提升机或手动装载等方法，将物料送入料斗102。此后物料经过预粉碎器103的粉碎后，传送到精粉碎器104。精粉碎器可将物料粉碎为尺寸在3cm或2cm或1cm或更小的碎片。粉碎后的物料进入单螺旋输送机或双螺旋输送机105，此输送机带有排水口107，可将有机物中的液体排出。螺旋输送机将物料推向出口处的高速旋转的打碎刀片110。由于打碎刀片110和筛网108的反作用力，物料中的水分将被挤出，更多的液体可从排水口107排出。
任选地，一些实施例中带有图2-4中所示的由螺旋输送机的轴111驱动的打碎刀片110，筛网108上带有5mm或更小的孔。粉碎后的有机物被螺旋传送器112推入筛网108，被打碎刀片110打成尺寸5mm或更小的碎片。
本实用新型中的粉碎-挤干-打碎装置的另一种应用，是任何需要对湿物料进行挤干并粉碎到较小的可控尺寸，用于回收利用的情况。
任选地，有机物此后被送往隔热的堆肥仓201中。图5和6是一个带有开口的堆肥仓，开口可在进料完成之后闭合。堆肥仓中的搅拌器202连续不断地搅拌、挤压和打碎有机物。蒸汽管206上带有许多小孔，可将60℃到70℃的低压蒸汽通入堆肥仓201中，可使堆肥仓中的温度保持在与蒸汽温度接近的范围，这样蒸汽就不会冷凝。通气装置207可将蒸汽排出，以保持蒸汽浓度，以免冷凝或堆肥仓过热。带有1mm孔的滤网203位于蒸汽管206和搅拌器202之间，可防止有机物堵住蒸汽管206，但液体可以通过筛网孔排出到堆肥仓201底部并通过排水管204排出。
图7是基于水培法的堆肥工艺的流程图。有机物上料(301)到预粉碎器中进行一级粉碎(302)，用双轴或四轴粉碎机进行第一级快速的、不带筛网过滤的预粉碎。预粉碎后的有机物被送到精粉碎器中进行二级粉碎(303，可以是双轴、四轴或单轴粉碎机，配有孔尺寸在10-30mm的筛网)。二级粉碎后，有机物进入螺旋输送机，此输送机也可作为固液分离机和挤干机，将有机物中的液体挤出，可以通过后期过程制成水溶肥。有机物被挤干(304)和打碎(305)后，被送往堆肥仓进行堆肥过程(306)，依据的是使用干蒸汽控制湿度和温度的水培法工艺概念。在经过12至24小时在蒸汽气氛中不断搅拌的处理过程后，可出料(307)并在常温状态下储存1-7天进行矿化(308)。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：按照加工顺序，依次包括上料装置、预粉碎器、精粉碎器、螺旋输送机和堆肥仓；
所述螺旋输送机包括螺旋传送器、位于螺旋传送器末端的打碎刀片和位于打碎刀片后方的筛网，螺旋传送器倾斜放置，螺旋传送器的底端开有排水口，打碎刀片与螺旋传送器同轴转动；
所述堆肥仓的顶上设置一个排气装置，堆肥仓内设置一个横向的搅拌器，搅拌器下方设置一个滤网，滤网下方设置一根开有细孔的蒸汽管，蒸汽管下方设置一个排水管。
2.根据权利要求1所述的一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：所述上料装置包括传送带和位于传送带末端下方的料斗。
3.根据权利要求1所述的一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：所述预粉碎器为双轴或四轴粉碎机。
4.根据权利要求1所述的一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：所述精粉碎器为双轴、四轴或单轴粉碎机，配有孔尺寸为10-30mm的第二筛网。
5.根据权利要求1所述的一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：所述筛网的网孔为圆形，直径≤5mm。
6.根据权利要求1所述的一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：所述滤网的网孔为圆形，直径≤1mm，滤网的横截面为弧形。
7.根据权利要求1所述的一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：所述打碎刀片为十字交叉的两个刀片。
8.根据权利要求1所述的一种用气培法进行快速堆肥的设备，其特征在于：所述螺旋传送器为单螺旋或双螺旋。
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