一種節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機固體廢棄物處置和資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，我國年產(chǎn)畜禽糞便約40億噸，規(guī)模化養(yǎng)殖產(chǎn)生的畜禽糞便高達20-30億噸，相當(dāng)于工業(yè)固體廢棄物的30%，畜禽糞便化學(xué)耗氧量的排放量已達700多萬噸，遠遠超過我國工業(yè)廢水和生活廢水排放量之和，嚴重威脅水體、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)安全。全國每年仍有2億多噸秸桿沒有得到開發(fā)利用，農(nóng)業(yè)投入要素的50%左右轉(zhuǎn)化為農(nóng)作物秸桿，秸桿資源的浪費，實質(zhì)上是耕地、水資源和農(nóng)業(yè)投入品的浪費。農(nóng)業(yè)面源污染引發(fā)的環(huán)境問題和造成的資源浪費是當(dāng)前中國可持續(xù)發(fā)展面臨的重大問題?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》明確將“綜合治污與廢棄物循環(huán)利用”作為優(yōu)先發(fā)展主題，在規(guī)?；B(yǎng)殖場發(fā)展以沼氣和有機肥工程為核心的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)模式是未來的重要發(fā)展模式(《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》，2013)。
[0003]好氧堆肥是在微生物作用下通過高溫發(fā)酵使有機物礦質(zhì)化、腐殖化和無害化而變成腐熟肥料的過程，近年來已成為我國有機固體廢棄物處置和資源化利用的重要途徑。在現(xiàn)有的工廠化好氧堆肥過程中，一般通過強制通風(fēng)或者機械翻堆的方式，對堆體進行氧氣供應(yīng)。通過強制通風(fēng)的方式供氧，由于堆肥槽的存在，通入的空氣流因為短路會從堆肥槽壁大量逸散，供氧效率極低的同時會造成堆體通風(fēng)不均勻，極大地增加了經(jīng)濟成本，并使得發(fā)酵不均勻；通過機械翻堆的方式供氧，氧氣與堆料接觸時間較短，氧氣的利用率十分低下的同時，還會在過程中向環(huán)境散發(fā)大量的熱量導(dǎo)致堆肥過程無法產(chǎn)生55?70°C的高溫或者產(chǎn)生的高溫期不持久，達不到殺滅病原菌、蟲卵等的目的?？傊F(xiàn)有的供氧方式無法使堆體得到充足、均勻、有效的氧氣供應(yīng)，由此使堆體中出現(xiàn)厭氧區(qū)域，在產(chǎn)生大量有害臭氣的同時，影響堆肥進程和堆肥質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種好氧堆肥系統(tǒng)，該好氧堆肥系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保高效的特點。
[0005]本發(fā)明所提供的好氧堆肥系統(tǒng)，包括復(fù)合覆蓋模塊、通氣模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲與控制模塊，
[0006]其中，所述復(fù)合覆蓋模塊由堆肥場地、復(fù)合覆蓋層和移動卷膜機組成，堆料堆放于堆肥場地，所述復(fù)合覆蓋層通過所述移動卷膜機覆蓋于堆料上方，營造封閉空間；
[0007]所述通氣模塊由風(fēng)機和通氣管道組成；
[0008]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括溫度傳感器、氧氣濃度傳感器和壓力傳感器；
[0009]所述存儲與控制模塊包括一臺電腦終端、數(shù)據(jù)軟件以及數(shù)據(jù)線若干；
[0010]所述數(shù)據(jù)采集模塊通過信號傳輸線與所述存儲與控制模塊相連。
[0011]上述好氧堆肥系統(tǒng)中，所述堆肥場地用于堆放經(jīng)過預(yù)處理后的混合堆肥原料。
[0012]所述復(fù)合覆蓋層由外至內(nèi)分別由抗紫外線層、防水透氣層和承托層三層構(gòu)成，屬于封閉式選擇性半透膜，所述抗紫外線層為聚酯纖維材料經(jīng)防紫外線處理后所得，能夠避免堆肥過程中外界輻射對復(fù)合覆蓋層及堆體的影響，但是不隔絕氣體和水分。
[0013]所述防水透氣層為膨體聚四氟乙烯(ePTFE)，該膨體聚四氟乙烯防水透氣，具有極其穩(wěn)定的化學(xué)性能和很寬的溫度適用范圍，其上具有大量的小孔，小孔不允許大分子(如:臭氣或生物氣溶膠)通過，有氣味的物質(zhì)在內(nèi)層膜上凝聚并回流至堆體，該層為復(fù)合覆蓋層的核心層，在隔絕環(huán)境因素對堆肥過程影響方面發(fā)揮重要作用；
[0014]所述承托層為聚酯纖維材料經(jīng)抗酸堿處理后所得，避免堆肥過程中所產(chǎn)生的酸堿環(huán)境對復(fù)合覆蓋層影響的同時，使復(fù)合覆蓋層具有一定的空間結(jié)構(gòu)可塑性，不會出現(xiàn)完全貼在堆體表面的情況。
[0015]通過控制通風(fēng)速率和通風(fēng)時間，能夠使堆體與復(fù)合覆蓋層之間的間隙空間產(chǎn)生“微正壓”，此處的“微正壓”是指通過控制通風(fēng)速率和通風(fēng)時間，使該間隙空間內(nèi)氣體過量，復(fù)合覆蓋層維持“鼓脹”狀態(tài)，從而使間隙空間處的氧氣能自動往堆體中滲透，使堆料布氣均勻，始終處于最佳的發(fā)酵狀態(tài)。
[0016]所述復(fù)合覆蓋層能夠允許空氣穿透，但是會阻止堆肥過程中產(chǎn)生的水珠、病原菌、灰塵以及臭氣透過。
[0017]所述移動卷膜機的兩移動輪之間的距離略大于堆料的堆放寬度，在移動卷膜機沿著堆料的堆放方向移動的同時，滾筒轉(zhuǎn)動卷起或者覆蓋復(fù)合覆蓋層。
[0018]所述通風(fēng)管道沿著堆體的長度方向嵌入堆肥場地，通風(fēng)管道上每隔Im設(shè)I個通風(fēng)口對所述通風(fēng)管道上方的堆料供氣，所述風(fēng)機的單次通風(fēng)量(通風(fēng)速率和通風(fēng)時間)由堆體總質(zhì)量和有機質(zhì)含量決定，以保證氧氣供應(yīng)在0.1mol 02kg 1OMh 1以上，使堆肥過程中堆體不同梯度處氧濃度在10%以上，通風(fēng)速率和通風(fēng)時間由存儲與控制模塊智能反饋控制，以達到維持堆體與復(fù)合覆蓋層之間間隙空間的“微正壓”的目的。
[0019]所述溫度傳感器、氧氣濃度傳感器和壓力傳感器均至少各為3個，當(dāng)均為3個時，3個所述壓力傳感器沿堆體長度方向均勻分布在前中后端，用以監(jiān)測堆體與復(fù)合覆蓋層之間間隙空間的壓力，3個所述溫度傳感器和氧濃度傳感器均在堆體中端分布在上中下三層，用以監(jiān)測堆體不同梯度處的溫度和氧氣，以確定堆體發(fā)酵情況。
[0020]所述溫度傳感器、氧氣濃度傳感器和壓力傳感器均由金屬保護套、核心探頭和信號轉(zhuǎn)換器組成，
[0021]其中，所述金屬保護套的長度為l-2m，具體可為1.5m，頂端為20°圓錐狀尖端，便于順利插入堆料中，所述金屬保護套的圓錐狀尖端上部3-7cm (具體可為5cm)處為進氣口，所述進氣口外部有雙層過濾網(wǎng)，以防止顆粒進入其中；所述核心探頭均置于金屬保護套的進氣口處；所述金屬保護套的尾端有信號轉(zhuǎn)換器，所述信號轉(zhuǎn)換器一端與所述核心探頭相連，另一端以信號傳輸線與所述存儲與控制模塊相連，主要作用為將所述傳感器的獲取的模擬電子信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
[0022]所述存儲與控制模塊包括一臺電腦終端、數(shù)據(jù)軟件以及數(shù)據(jù)線若干。操作人員根據(jù)堆料質(zhì)量和高度，通過該存儲與控制模塊控制風(fēng)壓和通風(fēng)量。該存儲與控制模塊接收存儲并以圖像的形式顯示由數(shù)據(jù)采集模塊傳遞而來的數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲與控制模塊存儲顯示的堆體不同梯度處的氧濃度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)以及堆體與復(fù)合覆蓋層之間間隙空間的壓力數(shù)據(jù)，智能反饋控制通風(fēng)速率與通風(fēng)時間，以達到維持堆體與復(fù)合覆蓋層之間間隙空間的“微正壓”的目的。
[0023]本發(fā)明通過堆肥過程中溫度、氧濃度和壓力的實時智能監(jiān)測和數(shù)據(jù)獲取，用于解決堆肥過程中供氧不足、不均勻，以及由此帶來的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生大量有害臭氣的問題。該節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)能夠根據(jù)堆肥過程中實時監(jiān)測到的參數(shù)數(shù)據(jù)，自動實時調(diào)節(jié)通風(fēng)速率與通風(fēng)時間，維持堆體與復(fù)合覆蓋層之間間隙空間的“微正壓”，從而使間隙空間內(nèi)的氧氣能自動往堆體中滲透，使堆料始終處于最佳的供氧和發(fā)酵狀態(tài)，減少能耗降低堆肥成本，縮短堆肥周期，減少有害臭氣的產(chǎn)生與排放，提高效率。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0025]I)所述的節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)由于復(fù)合覆蓋層可卷起，卷膜機可移動，數(shù)據(jù)采集模塊中各傳感器可拆卸，整體移動運輸方便，便于推廣應(yīng)用。
[0026]2)所述的節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度、氧濃度和壓力的連續(xù)、定點、實時監(jiān)測。溫度數(shù)據(jù)的獲取，是評判發(fā)酵質(zhì)量的重要依據(jù)之一；氧濃度和壓力數(shù)據(jù)的獲取，對于規(guī)?；醚醵逊实耐L(fēng)反饋控制，維持堆體與復(fù)合覆蓋層之間間隙空間的“微正壓”有著極其重要的作用。溫度、氧濃度和壓力的連續(xù)、定點、實時監(jiān)測能夠保證數(shù)據(jù)的真實性和科學(xué)性，有利于對堆肥過程工藝優(yōu)化、智能控制和數(shù)值模擬研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
[0027]3)所述的節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)，充分考慮了壓力沿堆體長度方向的差異性、溫度、氧濃度在堆體中端部位上、中、下三層的差異性以及數(shù)據(jù)采集的合理性，沿空間不同梯度的多點監(jiān)測在保證數(shù)據(jù)的可靠性與合理性的同時，也為堆肥過程的正確控制提供了依據(jù)。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明中節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，I是溫度傳感器、氧氣濃度傳感器和壓力傳感器，2是數(shù)據(jù)傳輸線，3是存儲與控制模塊，4是滾筒，5是復(fù)合覆蓋層，6是通氣管道，7是移動卷膜機，8是堆體，9是移動輪，10是堆肥場地。
【具體實施方式】
[0029]下面通過具體實施例對本發(fā)明的方法進行說明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0030]實施例1、節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng):
[0031]本發(fā)明所制備得到的節(jié)能環(huán)保高效型好氧堆肥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示:
[0032]依據(jù)圖1可得知:該好氧堆肥系統(tǒng)主要包括復(fù)合覆蓋模塊、通氣模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、存儲與控制模塊。
[0033]其中，復(fù)合覆蓋模塊由堆肥場地