CN107721474A - 一种利用有机废弃物制备堆肥的方法及其发酵装置 - Google Patents

Abstract

一种利用有机废弃物制备堆肥的方法及其发酵装置，本发明属于农业环境保护领域。它解决了冬季寒冷地区温度低，使堆肥难以发酵腐熟，易造成二次污染的问题。本发明的有机废弃物制备堆肥的发酵装置中的发酵槽内投放有机固体废弃物，将燃料放入装置的炉膛内点燃，采用鼓风机将炉膛内燃烧的燃料产生的热烟气吹入装置的烟道内，通过热烟气的辐射和对流作用，使得发酵槽内投放的有机固体废弃物的温度升高，当发酵槽堆体平均温度到达10℃时，向堆体中混入低温起爆复合菌剂，监测堆体发酵腐熟、微生物分解化程度，最终制备出本发明的堆肥。本发明加工简单、占地面积小、成本低廉和易于操作的优点。

Description

一种利用有机废弃物制备堆肥的方法及其发酵装置

技术领域

本发明属于农业环境保护研究领域，具体涉及一种利用有机废弃物制备堆肥的方法及其发酵装置。

背景技术

随着经济不断的发展和人民生活水平的提高，有机废弃物的产生量也与日俱增。有机废弃物是否得到有效的处理将会影响着生态环境的变化和人类的身体健康状况，目前，全国城镇有机固体废弃物的产生量约为1.9亿吨，而其中将近1亿吨以上的废弃物被直接倾倒到环境中，造成了严重的不良影响。若开发出有机废弃物的合理用途，将会使其成为巨大的潜在资源。对有机废弃物进行堆肥化处理，一方面可以实现有机废弃物的无害化、减量化和资源化，为营造良好生态环境作出了巨大贡献；另一方面，堆肥化处理可以促进城镇经济的发展，是被广泛认可的一种合理处置方式。堆肥是利用土著微生物(自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物)或人工接种剂，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的过程，堆肥作为肥料施入到土壤中。目前，堆肥技术被广泛应用过程中的一个瓶颈技术是在我国冬季寒冷地区的天气环境温度为零下，大部分地区低于10℃，严重影响了微生物的正常生长和活性的发挥，使堆肥出现了发酵启动慢、堆体温度易降低的现象。现阶段，为解决这一技术难题，大多数是利用大堆剁直接堆肥的方式，但这种方法占地空间大，而且由于外部温度变化较大、温度甚至会达到-30℃，达不到要求温度或达到要求温度的时间较长。并且，在我国北方农村经济并不发达，污染严重，综合管理较困难。传统坑式堆肥装置在40天时，堆体降解量只有30％左右，并且堆体并没有完全进入高温期，分析原因可能是由于热烟气直接与堆肥接触，造成整个堆体受热不均匀，导致堆肥微生物生长受到限制，造成堆肥不能完全腐熟，同时由于烟气直接通过堆体，热烟气在整个装置中的流动性差，造成受热不均匀。所以找到一种低投资、低风险、易操作，以及易管理的方式治理有机固体废弃物的方法迫在眉睫。

发明内容

本发明为了解决克服了冬季寒冷地区温度低，使堆肥难以发酵腐熟，采用直接大堆剁外部堆肥时的占地面积大，易造成二次污染的问题，提供了一种利有机废弃物制备堆肥的方法及其隔墙式装置，解决该问题的具体技术方案如下：

本发明的一种利用有机废弃物制备堆肥的发酵装置，由耐热保温层、挡烟块、烟道、发酵槽、炉膛、烟囱、输烟管道、鼓风机、保温草席和抽烟气装置组成，发酵槽设在耐热保温层中部，挡烟块设在耐热保温层与发酵槽和发酵槽与发酵槽之间的烟道内，炉膛设在耐热保温层一端部的外侧，输烟管道的一端与炉膛连通，输烟管道的另一端与烟道下部连通，鼓风机与炉膛连通，保温草席设在发酵槽与烟道的上方，烟囱设在炉膛另一端烟道的上方，抽烟气装置与烟囱的上端连接。

一种利用有机废弃物制备堆肥的方法的步骤如下：

步骤一、采用本发明的有机废弃物制备堆肥的发酵装置；

步骤二、向步骤一中的发酵装置中的发酵槽内投放有机固体废弃物，投放的有机固体废弃物是经过处理，C/N比及水分等指标都符合堆肥所需条件，填料所占发酵槽空间比例的60％～80％，填料的粒径为10mm～20mm；

步骤三、将燃料放入装置的炉膛内点燃，(每次只在启动装置时进行一次燃料燃烧，以节约燃料及环境污染)，采用鼓风机将炉膛内燃烧的燃料产生的热烟气吹入装置的烟道内，通过热烟气的辐射和对流作用，使得发酵槽内投放的有机固体废弃物的温度升高，并封闭进烟口，2～3小时监测发酵槽内的温度，当发酵槽内温度受到外界环境温度影响波动大于5℃时，适当调节烟囱抽烟气装置及出烟口的开闭，当堆体温度达到高温区45℃～80℃时，启动鼓风机鼓入外界空气帮助堆体降温，有利于堆体的腐熟；

步骤四、当发酵槽堆体平均温度到达8℃～10℃时，将炉膛内燃烧燃料的残余物投入发酵槽中，向堆体中加入低温起爆复合菌剂，低温起爆复合菌剂以耐低温菌为主，其在液体培养基活化后(活菌数达到10⁸～10⁹cfu/mL)接种入堆体中，接种比例为填料干物料质量的1％～3％，采用堆肥翻堆机将发酵槽内的物料充分混合，盖上保温草席，封闭装置进行发酵，在发酵过程中5～7天翻堆一次，以保持堆肥充足的氧5/+-含量，翻堆过的区域立即覆盖上保温草席，防止热量散失，每次翻堆后取样，监测堆体发酵腐熟、微生物分解化程度，发酵腐熟40～60天时生活垃圾和鸡粪的降解率分别为60％和67％，发酵装置内部温度均达到60℃±2℃，最终制备出本发明的堆肥。

本发明的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法及其发酵装置所具有的有益效果为：秉承低投资、低风险以及易操作、易管理的理念，克服了冬季寒冷地区温度低使堆体难以发酵腐熟的问题，运用直接大堆剁外部堆肥时的占地面积大，易造成二次污染的问题。利用隔墙式加热保温***提供内部发酵室内有机废弃物堆肥所需的温度，保证了堆肥装置在寒冷条件下的顺利运行，而且具有控制温度的作用、装置加工简单、占地面积小、成本低廉和易于操作的优点，可广泛应用于有机废弃物的冬季处理和堆肥的生产。

附图说明

图1是本发明的发酵装置的结构示意图，图2是图1中A-A的剖视图，图3是图1中B-B的剖视图，图4是发酵装置的局剖立体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1、图2和3描述本实施方式。本实施方式的一种利用有机废弃物制备堆肥的发酵装置，由耐热保温层1、挡烟块2、烟道3、发酵槽4、炉膛5、烟囱6、输烟管道7、鼓风机9、保温草席10和抽烟气装置11组成，发酵槽4设在耐热保温层1中部，挡烟块2设在耐热保温层1与发酵槽4和发酵槽4与发酵槽4中间的烟道3内，炉膛5设在耐热保温层1一端部的外侧，输烟管道7的一端与炉膛5连通，输烟管道7的另一端与烟道3的下部连通，鼓风机9与炉膛5连通，保温草席10设在发酵槽4与烟道3的上方，烟囱6设在炉膛5另一端烟道3的上方，抽烟气装置11与烟囱6的上端连接。

具体实施方式二、结合图2描述本实施方式。本实施方式所述的挡烟块2为若干个，将烟道3设计成花式、横向或纵向结构，使热烟气更均匀的在烟道3内循环。

具体实施方式三、结合图2描述本实施方式。本实施方式所述的发酵槽4为多个，并联设置，每个发酵槽4对应一个炉膛5。根据环境温度决定开启几个炉膛5，以保证装置内部发酵槽4堆体温度为10℃。

具体实施方式四、结合图2描述本实施方式。本实施方式所述的发酵槽4采用耐温非隔热材料，便于辐射传热。

具体实施方式五、结合图1、图2和3描述本实施方式。本实施方式的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法采用下列步骤：

步骤一、采用本发明的有机废弃物制备堆肥的(隔墙式)发酵装置；

步骤二、向步骤一中的发酵装置中的发酵槽4内投放有机固体废弃物，投放的有机固体废弃物是经过预处理，C/N比及水分等指标都符合生产堆肥所需条件，填料所占发酵槽4空间比例的60％～80％，填料的粒径为10mm～20mm；

步骤三、将燃料放入装置的炉膛5内点燃，(每次只在启动装置时进行一次燃料燃烧，以节约燃料和防止环境污染)，采用鼓风机9将炉膛5内燃烧的燃料产生的热烟气吹入装置的烟道3内，通过热烟气的辐射和对流作用，使得发酵槽4内投放的有机固体废弃物的温度升高，并封闭进烟口，2～3小时监测发酵槽4内的温度，当发酵槽4内温度受到外界环境温度影响波动大于5℃时，适当调节烟囱抽烟气装置11出烟口的开闭，当堆体温度在高温区45℃～80℃时，启动鼓风机9鼓入外界空气帮助堆体降温，有利于堆体的腐熟；

步骤四、当发酵槽堆体平均温度到达8℃～10℃时，将炉膛5内燃烧燃料的残余物投入发酵槽4中，向堆体中加入低温起爆复合菌剂，低温起爆复合菌剂以耐低温菌为主，其在液体培养基活化后(活菌数达到10⁸～10⁹cfu/mL)接种入堆体中，接种比例为填料干物料质量的1％～3％，采用堆肥翻堆机将发酵槽4内的物料充分混合，盖上保温草席10，封闭装置进行发酵，在发酵过程中5～7天翻堆一次，保持堆体充足的氧5/+-含量，翻堆过的区域立即覆盖上保温草席10，防止热量散失，每次翻堆后取样，监测堆体发酵腐熟、微生物分解化程度，发酵腐熟40～60天时生活垃圾和鸡粪的降解率分别为60％和67％，发酵装置内部温度均达到60℃±2℃，最终制备出本发明的堆肥。

说明此装置和方法在冬季低温条件下保证堆肥的正常启动及运行，并且更有利于微生物活动的保持和有机质降解。

具体实施方式六、本实施方式所述的有机废弃物为所有可降解有机废弃物，如生活垃圾、禽畜粪便、厨余垃圾、作物残留物、园林垃圾、果蔬废弃物、加工业废弃物等一种或者几种的混合物。

具体实施方式七、本实施方式所述的燃烧用的燃料为可降解的废弃物，如秸秆，甘蔗渣、稻糠、锯末、干牛粪等一种或者几种混合物。

具体实施方式八、本实施方式所述的鼓风机9及抽烟气装置11控制热烟气的运行速度和控制温度的作用。

具体实施方式八、本实施方式所述的装置以采用四个发酵槽为例,当环境温度为-20℃时开启所有膛炉，-10℃时开启3个膛炉，-5℃时开启2个膛炉，0℃时开启1个膛炉。

具体实施方式九、本实施方式所述的在温度环境为-20℃、-10℃、-5℃和0℃，装置内部发酵槽最高温度分别为64℃、65℃、66℃和62℃，均达到了高温期杀死病虫需要的温度60℃，并且有机质的降解率都在65％±4％范围内，保证了堆肥微生物的活性，解决了低温生产堆肥难的问题。

本发明的发酵装置内部的高温度达到70℃时，40～60天时有机质降解率为77％。

本发明由于增加了单独的堆肥层及鼓风抽烟装置，堆体不直接与热烟气接触，并且通过控制热烟气的流动来控制堆体温度的变化，保证了整个堆体受热相对均匀，不会产生局部过热的问题，在整个堆肥过程中保证了微生物的正常生长，使堆体的发酵、腐熟过程的正常进行。

本发明的装置在使用时将其卧于地下，装置的上平面与地面保持水平，保温效果好，利于堆体的发酵、腐熟。

Claims (10)

1.一种利用有机废弃物制备堆肥的发酵装置，它由耐热保温层、挡烟块、烟道、发酵槽、炉膛、烟囱、输烟管道、鼓风机、保温草席和抽烟气装置组成，其特征在于：发酵槽设在耐热保温层中部，挡烟块设在耐热保温层与发酵槽和发酵槽与发酵槽之间的烟道内，膛设在耐热保温层一端部的外侧，输烟管道的一端与炉膛连通，输烟管道的另一端与烟道下部连通，鼓风机与炉膛连通，保温草席设在发酵槽与烟道的上方，烟囱设在炉膛另一端烟道的上方，抽烟气装置与烟囱的上端连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的发酵装置，其特征在于：所述的挡烟块为若干个，将烟道设计成花式、横向或纵向结构。

3.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的发酵装置，其特征在于：所述的发酵槽为多个，并联设置，每个发酵槽对应一个炉膛。

4.根据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的发酵装置，其特征在于：所述的发酵槽采用耐温非隔热材料。

5.依据权利要求1所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法，其特征在于：该方法采用下列步骤：

步骤一、采用本发明的有机废弃物制备堆肥的发酵装置；

步骤二、向步骤一中的发酵装置中的发酵槽内投放有机固体废弃物，投放的有机固体废弃物是经过处理，C/N比及水分等指标都符合堆肥所需条件，填料所占发酵槽空间比例的60％～80％，填料的粒径为10mm～20mm；

步骤三、将燃料放入装置的炉膛内点燃，采用鼓风机将炉膛内燃烧的燃料产生的热烟气吹入装置的烟道内，通过热烟气的辐射和对流作用，使得发酵槽内投放的有机固体废弃物的温度升高，并封闭进烟口，2～3小时监测发酵槽内的温度，当发酵槽内温度受到外界环境温度影响波动大于5℃时，适当调节烟囱抽烟气装置出烟口的开闭，当堆体温度达到高温区45℃～80℃时，启动鼓风机鼓入外界空气帮助堆体降温，有利于堆体的腐熟；

步骤四、当发酵槽堆体平均温度到达8℃～10℃时，将炉膛内燃烧燃料的残余物投入发酵槽中，向堆体中加入低温起爆复合菌剂，低温起爆复合菌剂以耐低温菌为主，其在液体培养基活化后,活菌数达到10⁸～10⁹cfu/mL接种入堆体中，接种比例为填料干物料质量的1％～3％，采用堆肥翻堆机将发酵槽内的物料充分混合，盖上保温草席，封闭装置进行发酵，在发酵过程中5～7天翻堆一次，以保持堆肥充足的氧5/+-含量，翻堆过的区域立即覆盖上保温草席，防止热量散失，每次翻堆后取样，监测堆体发酵腐熟、微生物分解化程度，发酵腐熟40～60天时生活垃圾和鸡粪的降解率分别为60％和67％，发酵装置内部温度均达到60℃±2℃，最终制备出本发明的堆肥。

6.根据权利要求5所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法，其特征在于：所述的有机废弃物为所有可降解有机废弃物，包括生活垃圾、禽畜粪便、厨余垃圾、作物残留物、园林垃圾、果蔬废弃物或加工业废弃物中的一种或者几种的混合物。

7.根据权利要求5所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法，其特征在于：所述的燃烧用的燃料为可降解的废弃物，如秸秆，甘蔗渣、稻糠、锯末或干牛粪中的一种或者几种的混合物。

8.根据权利要求5所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法，其特征在于：所述的鼓风机及抽烟气装置控制热烟气的运行速度和控制温度的作用。

9.根据权利要求5所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法，其特征在于：所述的在温度环境为-20℃、-10℃、-5℃和0℃，装置内部发酵槽最高温度分别为64℃、65℃、66℃和62℃，均达到了高温期杀死病虫需要的温度60℃，并且有机质的降解率都在65％±4％范围内，保证了堆肥微生物的活性。

10.根据权利要求5所述的一种利用有机废弃物制备堆肥的方法，其特征在于：所述的步骤四中发酵槽堆体内的最佳温度为10℃。