專利名稱：一種提高堆肥成功率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堆肥的方法，具體地說(shuō)涉及一種提高堆肥成功率的方法。
本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置背景技術(shù)有機(jī)廢棄物污染是我國(guó)面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年，我國(guó)畜禽糞便的產(chǎn)生量為27.5億噸，垃圾、糞便的清運(yùn)量近2億噸(高定等，地理研究，2006，25(2)311～318)。此外，每年還產(chǎn)生700多萬(wàn)干噸城市污泥和造紙污泥。如沒有經(jīng)濟(jì)可行的處置手段加以處置利用，如此大量的有機(jī)廢棄物將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。
堆肥是一種處理畜禽糞便、污泥、垃圾的有效方式。通過(guò)堆肥，可以使有機(jī)廢棄物無(wú)害化、減量化、資源化，減輕對(duì)環(huán)境的污染。
堆肥作為一種生物反應(yīng)系統(tǒng)，其反應(yīng)速度與溫度直接相關(guān)。溫度直接影響著堆體微生物的活動(dòng)，而堆體溫度的升高主要是因?yàn)槲⑸锓纸庥袡C(jī)物而釋放出熱量。根據(jù)堆肥溫度變化情況，可將堆肥過(guò)程分為四個(gè)階段，即微生物培養(yǎng)期、快速升溫期、高溫控制期、降溫脫水期(高定等，中國(guó)給水排水，2005，21(4)17～19；黃啟飛等，生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，22(5)742-746)。第一階段為微生物培養(yǎng)期，在這個(gè)階段微生物活動(dòng)能力較弱，產(chǎn)熱量比較少，因此升溫比較困難。
工程實(shí)踐表明，堆肥的第一階段是決定堆肥能否正常進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在堆肥初期，微生物活動(dòng)能力較弱，產(chǎn)熱量小，此時(shí)通氣量不應(yīng)過(guò)大。通氣量過(guò)大會(huì)帶走大量熱量，導(dǎo)致堆體散熱量大于產(chǎn)熱量，使堆體難以升溫。但通氣量過(guò)低會(huì)使堆體處于厭氧狀態(tài)，同樣也難以升溫。當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時(shí)，鼓入的氣體很難保證微生物活動(dòng)的需要，這樣就使堆肥時(shí)間延長(zhǎng)或者堆肥失敗，從而使堆肥占地面積和堆肥成本大大提高。因此，如果沒有加熱措施，在我國(guó)北方地區(qū)往往會(huì)由于冬季氣溫過(guò)低而無(wú)法進(jìn)行正常的堆肥發(fā)酵。但是，如果采用普通的外加熱方式無(wú)法根據(jù)冬季的氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱過(guò)程，因此存在能耗投入大、能耗損失嚴(yán)重，而且所需的設(shè)備投資大等技術(shù)經(jīng)濟(jì)障礙，從而使外加熱方式在冬季堆肥中缺乏實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。陳同斌等發(fā)明了一種自動(dòng)控制的冬季堆肥輔助系統(tǒng)(發(fā)明專利ZL01120518.0)，解決低溫時(shí)低溫季節(jié)堆肥堆體難以升溫或加熱能耗損失嚴(yán)重等問(wèn)題，降低堆肥的能耗，同時(shí)還能縮短3/4～7/8的冬季堆肥時(shí)間，減少堆肥的占地面積，提高堆肥的成功率和堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。但該方法需要消耗額外的電能。如果能夠利用系統(tǒng)中的余熱，則可減少這部分能耗，進(jìn)一步降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高堆肥發(fā)酵成功率的方法，以縮短冬季堆肥時(shí)間，減少堆肥的占地面積，提高堆肥的成功率和堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明的又一目的在于提供用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的方法是利用了堆肥廠現(xiàn)有的烘干設(shè)備，將熱干風(fēng)引入堆肥堆體，在堆肥堆體分別處于微生物培養(yǎng)期、快速升溫期以及高溫控制期時(shí)，依次減少引入的熱干風(fēng)的風(fēng)量。
本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，由熱風(fēng)爐通過(guò)熱風(fēng)引風(fēng)管將熱干風(fēng)引入堆肥堆體，在熱風(fēng)引風(fēng)管與堆肥堆體之間設(shè)有三通風(fēng)管，該三通風(fēng)管中間安設(shè)一氣體閥門；該三通風(fēng)管的其中第一端與熱風(fēng)引風(fēng)管相連，其中第二端設(shè)于堆肥堆體內(nèi)，其中第三端與大氣相通；通過(guò)調(diào)節(jié)氣體閥門以實(shí)現(xiàn)熱干風(fēng)與空氣的比例。
所述的裝置，其中熱風(fēng)引風(fēng)管連接一引風(fēng)機(jī)，由該引風(fēng)機(jī)將熱干風(fēng)引入堆肥堆體中。
所述的裝置，其中氣體閥門為一氣體電磁閥門，由一控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
所述的裝置，其中的熱干風(fēng)取自烘干機(jī)尾部經(jīng)過(guò)加熱后的熱風(fēng)。
所述的裝置，其中三通風(fēng)管與熱風(fēng)引風(fēng)管相連處設(shè)有溫度傳感器。
所述的裝置，其中三通風(fēng)管與堆肥池總進(jìn)風(fēng)管相連處設(shè)有溫度傳感器。
眾所周知，由于堆肥產(chǎn)品都需要進(jìn)一步烘干，因此堆肥廠都配有烘干設(shè)備。本發(fā)明利用烘干機(jī)的余熱或直接利用烘干機(jī)的熱干風(fēng)來(lái)解決冬季堆肥難以升溫這一技術(shù)難題。這樣不僅可以保證堆肥過(guò)程中的快速發(fā)酵，而且還可以充分利用烘干機(jī)多余的熱能。


圖1為本發(fā)明采用熱干風(fēng)方式的控制流程圖。
圖2為本發(fā)明利用熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱干風(fēng)的裝置示意圖。
圖3為本發(fā)明利用烘干機(jī)產(chǎn)生的熱干風(fēng)的裝置示意圖。
圖4為實(shí)施例1的效果圖。
圖5為實(shí)施例2的效果圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)結(jié)合圖2，為本發(fā)明利用熱風(fēng)爐的熱干風(fēng)的裝置。由引風(fēng)機(jī)4將熱風(fēng)爐1的熱干風(fēng)通過(guò)熱風(fēng)引風(fēng)管3送至堆肥池總進(jìn)風(fēng)管8，從而將熱干風(fēng)引入堆肥堆體。在熱風(fēng)引風(fēng)管3與堆肥池總進(jìn)風(fēng)管8之間設(shè)有三通風(fēng)管，該三通風(fēng)管中間安設(shè)一氣體閥門6，該氣體閥門6可以是一電磁氣體閥門。該三通風(fēng)管的其中第一端與熱風(fēng)引風(fēng)管3相連，其相連處設(shè)有一溫度傳感器5，其中第二端設(shè)于堆肥堆體內(nèi)，與堆肥池總進(jìn)風(fēng)管8相連，其中第三端與大氣相通。通過(guò)調(diào)節(jié)氣體閥門6以實(shí)現(xiàn)熱干風(fēng)與空氣的比例。其中三通風(fēng)管與熱風(fēng)引風(fēng)管相連處，以及三通風(fēng)管與堆肥池總進(jìn)風(fēng)管相連處均設(shè)有溫度傳感器5。
本發(fā)明通過(guò)引風(fēng)機(jī)4將將熱風(fēng)爐1的熱干風(fēng)由熱風(fēng)引風(fēng)管3引至堆肥池總風(fēng)管8，由兩溫度傳感器5采集的數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)7根據(jù)堆體、空氣、熱干風(fēng)的溫度情況由電磁閥門6調(diào)節(jié)熱干風(fēng)和空氣的比例。當(dāng)空氣溫度低于設(shè)定值(如-5℃)，并且堆體處于堆肥第一階段(微生物培養(yǎng)期)時(shí)，控制系統(tǒng)開始開啟引風(fēng)機(jī)，根據(jù)熱干風(fēng)、空氣溫度由電磁閥門調(diào)節(jié)通往堆肥池總風(fēng)管的風(fēng)溫；當(dāng)控制系統(tǒng)判斷堆肥過(guò)程進(jìn)入第二階段(快速升溫期)或第二階段以后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，引風(fēng)機(jī)停止工作，電磁閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。
請(qǐng)閱圖3，為本發(fā)明利用烘干機(jī)2的余熱作為熱干風(fēng)的裝置。由于烘干機(jī)2尾氣濕度非常大，如直接鼓入發(fā)酵堆體會(huì)在堆體底部會(huì)產(chǎn)生大量的冷凝水，不利于鼓風(fēng)增氧。此外還大大提高了堆肥產(chǎn)品的水分含量，增加后續(xù)加工的成本。烘干機(jī)尾氣處理管9有十幾到二十多米長(zhǎng)，管徑大致在0.8～1.2米，尾氣的溫度大致在60～90℃。其方法是在烘干機(jī)尾氣處理管內(nèi)部放置一管徑為0.6～0.8米的熱風(fēng)引風(fēng)管3，該熱風(fēng)引風(fēng)管3一側(cè)與大氣設(shè)置一連通口10，另一側(cè)通往堆肥池總進(jìn)風(fēng)管8。在熱風(fēng)引風(fēng)管3內(nèi)，空氣與取自尾氣管的熱風(fēng)進(jìn)行熱交換。由于在堆肥前期鼓風(fēng)量較小，而且是間歇式鼓風(fēng)，因此通過(guò)熱交換管熱風(fēng)內(nèi)的風(fēng)量基本能滿足堆肥前期的風(fēng)量要求。當(dāng)堆肥進(jìn)入第三階段(高溫控制期)時(shí)，鼓入溫度較高的風(fēng)不利于堆體的散熱和控溫。此時(shí)，電磁閥門7關(guān)閉，直接采用外界空氣補(bǔ)充氧氣。
實(shí)施例1設(shè)兩個(gè)堆肥處理試驗(yàn)，堆肥材料采用城市污泥。城市污泥水分含量為80.5％，調(diào)理劑采用木屑。堆肥池幾何尺寸為10m×8m×1.6m(長(zhǎng)×寬×高)，試驗(yàn)控制系統(tǒng)為北京中科博聯(lián)環(huán)保高新技術(shù)有限公司研發(fā)的堆肥專用控制系統(tǒng)及軟件Compsoft1.0(軟著登字第0007462號(hào))，熱風(fēng)爐幾何尺寸為1.6m×1.6m×2.4m(長(zhǎng)×寬×高)，熱風(fēng)引風(fēng)管管徑為0.6米。堆肥處理一采用本發(fā)明方法一，即采用引熱干風(fēng)的方法提高堆肥池進(jìn)氣溫度，根據(jù)熱干風(fēng)溫度和外界空氣溫度，由電磁閥門將堆肥池風(fēng)管的溫度調(diào)節(jié)至50～65℃；堆肥處理二直接補(bǔ)充外界空氣(溫度在0℃以下)。環(huán)境溫度(即外界空氣溫度)及兩個(gè)堆肥池升溫情況如圖4。
從圖4的升溫效果圖中可以看出，在環(huán)境溫度較低條件下(-7～1℃)，采用本發(fā)明方法一的堆體(處理一)可順利升溫至50℃，而且升溫速度較快，并維持50℃以上10天左右(滿足《糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB7959-87規(guī)定的堆肥堆體溫度在50℃以上持續(xù)5～7天的無(wú)害化處理要求)，使堆肥產(chǎn)品達(dá)到滅菌、除臭、穩(wěn)定化的要求；直接利用外界空氣的堆體(處理二)升溫速度較慢，且達(dá)不到無(wú)害化所要求的高溫持續(xù)時(shí)間。
實(shí)施例2設(shè)兩個(gè)堆肥處理試驗(yàn)，堆肥材料采用城市污泥。水分含量為79.2％，調(diào)理劑采用木屑。堆肥池幾何尺寸為10m×8m×1.6m(長(zhǎng)×寬×高)，試驗(yàn)控制系統(tǒng)為北京中科博聯(lián)環(huán)保高新技術(shù)有限公司研發(fā)的專堆肥用控制系統(tǒng)及軟件Compsoft2.0，熱風(fēng)爐幾何尺寸為1.6m×1.6m×2.4m(長(zhǎng)×寬×高)。堆肥處理一采用本發(fā)明方法二，即采用熱交換直接利用烘干機(jī)余熱的方法熱風(fēng)引風(fēng)管管徑為0.8米，總長(zhǎng)14米，通過(guò)熱交換，熱風(fēng)管內(nèi)空氣溫度為35～50℃。堆肥處理二直接采用外界空氣(溫度在9℃以下)。環(huán)境溫度(即外界空氣溫度)及兩個(gè)堆肥池升溫情況如圖5。
從圖5的升溫效果圖可以看出，在環(huán)境溫度較低的條件下(-8.5～9.0℃)，采用本發(fā)明方法二的堆體(處理一)可以順利升溫至50℃，而且升溫速度較快，并在50℃以上維持9.5天，達(dá)到了無(wú)害化的要求。而直接采用外界空氣的堆體(處理二)升溫速度較慢，50℃以上維持時(shí)間僅持續(xù)4天時(shí)間，達(dá)不到GB7959-87所要求的高溫持續(xù)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種提高堆肥成功率的方法，將熱干風(fēng)引入堆肥堆體，在堆肥堆體分別處于微生物培養(yǎng)期、快速升溫期以及高溫控制期時(shí)，依次減少引入的熱干風(fēng)的風(fēng)量。
2.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，由熱風(fēng)爐通過(guò)熱風(fēng)引風(fēng)管將熱干風(fēng)引入堆肥堆體，在熱風(fēng)引風(fēng)管與堆肥堆體之間設(shè)有三通風(fēng)管，該三通風(fēng)管中間安設(shè)一氣體閥門；該三通風(fēng)管的其中第一端與熱風(fēng)引風(fēng)管相連，其中第二端與設(shè)于堆肥堆體內(nèi)的堆肥池總進(jìn)風(fēng)管相連，其中第三端與大氣相通；通過(guò)調(diào)節(jié)氣體閥門以實(shí)現(xiàn)熱干風(fēng)與空氣的比例。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中熱風(fēng)引風(fēng)管連接一引風(fēng)機(jī)，由該引風(fēng)機(jī)將熱干風(fēng)引入堆肥堆體中。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中氣體閥門為一氣體電磁閥門，由一控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中的熱干風(fēng)取自烘干機(jī)尾部經(jīng)過(guò)加熱后的熱風(fēng)。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中三通風(fēng)管與熱風(fēng)引風(fēng)管相連處設(shè)有溫度傳感器。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中三通風(fēng)管與堆肥池總進(jìn)風(fēng)管相連處設(shè)有溫度傳感器。
全文摘要
一種提高堆肥成功率的方法，將熱干風(fēng)引入堆肥堆體，在堆肥堆體分別處于微生物培養(yǎng)期、快速升溫期以及高溫控制期時(shí)，依次減少引入的熱干風(fēng)的風(fēng)量。用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，是由熱風(fēng)爐通過(guò)熱風(fēng)引風(fēng)管將熱干風(fēng)引入堆肥堆體，在熱風(fēng)引風(fēng)管與堆肥堆體之間設(shè)有三通風(fēng)管，該三通風(fēng)管的其中第一端與熱風(fēng)引風(fēng)管相連，其中第二端設(shè)于堆肥堆體內(nèi)，其中第三端與大氣相通；通過(guò)調(diào)節(jié)氣體閥門以實(shí)現(xiàn)熱干風(fēng)與空氣的比例。
文檔編號(hào)C05F17/02GK101054319SQ200610073170
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
發(fā)明者高定, 陳同斌, 鄭國(guó)砥, 劉斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所