一種生物質塔式堆肥處理設備及方法

2023-08-10 12:06:06 1

專利名稱：一種生物質塔式堆肥處理設備及方法
技術領域：
本發明屬於生物質填埋中惡臭處理技術領域，具體涉及ー種生物質塔式堆肥處理設備及方法。
背景技術：
有機物通過高溫好氧堆肥處理，使堆肥原料中的不穩定有機物經過一段時間的生物氧化和腐熟，形成性質穩定、對農作物無害，可作為土壤改良劑的堆肥產品，施用於農田，能改良土壤結構、提高土壤肥力。未腐熟生物質直接施用，由於其中的有機質沒有達到足夠穩定，會阻礙農作物對氮的吸收、在植物根區形成厭氧條件及増加土壌中某些重金屬離子的溶解性，含有的植物毒性物質也會影響植物的正常生長。因此，需要對生物質進行資源化、無害化堆肥處理。堆肥化是在微生物的作用下通過高溫發酵使有機物礦質化、腐殖化和無害化而變成腐熟肥料的過程。植物體內中含有碳、氮、磷、鉀以及各種微量元素。一年 生植物作為肥料還給該土壌，土壌有機質每年可増加0.01%，對維持土壤養分平衡起著積極作用，同時還可改善土壌團粒結構和理化性狀。在農業方面更能增加作物產量，節約化肥用量，能促進農業可持續發展。堆肥反應是微生物活動的複雜過程，受含水率、溫度、通風供氧量、碳氮比(C/N)和PH值等因素影響。堆肥過程中可溶性的有機物，透過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物所吸收。而固體和膠體有機物質則附著在微生物體外，被微生物所分泌的酶分解為可溶性物質後，再滲入細胞。被吸收的有機物，一部分轉化為生物體所必需的營養物質，合成新的細胞物質，使微生物生長繁殖，產生更多生物體；另一部分則被氧化成簡單的無機物，並放出生物生產活動所需要的能量。易腐爛的有機物轉化為土壌易吸收的有機營養物質，堆肥過程中產生的高溫，殺死了堆肥物料中的致病菌、寄生蟲卵。生物質堆肥就是將植物採用特殊エ藝和科學配比，經粉碎、酶化、配料、混料等エ序後製成生物質複合肥。但目前生物質堆肥技術水平低，作業佔地面積大、腐熟周期長、易產生惡臭等。目前還沒有將以植物為主採用堆肥方式生產生物質複合肥的設備及方法進行エ廠化。

發明內容
本發明g在克服現有技術的不足，提供ー種生物質塔式堆肥處理設備及方法。利用高效微生物菌劑，採用封閉式堆肥化操作方法，增強微生物生態系統的功能，加速有機物質的分解，促進堆肥物料的腐熟，提高堆肥效率，有效防止病原菌的傳播和異味散發。為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為
所述生物質塔式堆肥處理設備包括反應塔；所述反應塔頂部設有進水管、攪拌電機、進料口和排氣管；所述進水管伸入反應塔內腔的端部設有噴淋頭；所述攪拌電機與反應塔內的攪拌器連接；所述反應塔塔內四周設有溫度傳感器、溼度傳感器和取樣ロ ；所述反應塔下部設有進料ロ ；所述反應塔內腔中低於進料ロ的位置設有過濾網；所述反應塔底部設有進風管和出水管；所述進風管與風機連接，所述風機的出風ロ處設有空氣加熱器；所述出水管與濾液調節池連接；所述濾液調節池與進水管連接，所述進水管上設有水泵。所述生物質塔式堆肥處理設備可以是立式或臥式。本發明還提供了一種基於上述生物質塔式堆肥處理設備的生物質堆肥處理方法，包括如下步驟
(1)堆肥前將生物質分選、破碎、篩分、配料、混合成堆肥原料；其中，堆肥原料長度為3 5cm,堆肥原料中的碳氮比為20 30:1,姆It堆肥原料中可加有50 IOOkg幹石灰粉；堆肥原料中落葉、木屑、枝梢、稻杆、枯草等碳含量較高，直接以它進行堆制，不利於微生物的合成與滋生，發酵速度慢，而鮮草、嫩葉等氮含量高，會放出大量的氨氣與臭味，也影響發酵與堆制，最好兩者進行一定比例的混合，掌控適合的碳氮比； (2)將複合益菌粉劑加水稀釋50 100倍，常溫下培養8 12小時，得菌液；
(3 )將堆肥原料通過進料ロ投入發反應塔內，啟動攪拌電機帶動攪拌器旋轉；同時啟動水泵，通過進水管將步驟(2)中培養好的菌液噴灑在堆肥原料上；通過溼度傳感器控制反應塔內溼度為45 60% ;其中，每IOt堆肥原料使用0. 5kg複合益菌粉劑，堆肥原料pH值為6 9 ;
(4)開啟空氣加熱器，在風機的作用下通過進風管向反應塔內輸送暖氣，當反應塔內溫度達到40°C以上後，關閉空氣加熱器和風機，反應塔內堆肥原料開始發酵；發酵時，控制反應塔內溫度為50 60°C，當溫度低於50°C時，啟動空氣加熱器和風機向當反應塔內輸送暖氣，當溫度高於60°C吋，啟動風機向反應塔內輸送常溫氣體；控制反應塔內溼度50 60%,當溼度低於50%時，通過水泵將濾液調節池內的水噴灑到堆肥原料上，當溼度低於60%時,通過風機向當反應塔內輸送空氣，吹乾水分；其中，濾液調節池內水的pH值則通過石灰粉調節至6 9 ;發酵時，每間隔10 12h啟動風機和攪拌電機一次，每次持續25 30min ；其中，通風速率為10 1000L/min，攪拌器轉速為15 20r/min ；
(5)發酵5天後將堆肥原料翻堆，翻堆時ー邊攪拌ー邊往堆肥原料中添加複合益菌粉齊U，添加量為每IOt堆肥原料添加0. 5kg複合益菌粉劑；第二次噴灑步驟(2)中培養好的菌液，反應塔內溼度保持在55 60%之間，堆肥原料在攪拌中向出料ロー端移動，堆肥原料在發酵時產生的水分經過濾網後集中於反應塔底部，通過出水管排向濾液調節池；
(6)翻堆後，通過溫度傳感器控制反應塔內溫度為45 55°C，當溫度低於45°C吋，啟動空氣加熱器和風機向當反應塔內輸送暖氣，當溫度高於55°C吋，啟動風機向當反應塔內輸送常溫氣體；通過溼度傳感器控制反應塔內溼度45 55%，當溼度低於45%時，通過水泵將濾液調節池內的水噴灑到堆肥原料上，當溼度低於55%時，通過風機向當反應塔內輸送空氣，吹乾水分；其中，濾液調節池內水的PH值則通過石灰粉調節至6 9 ;翻堆後，每間隔14 16h啟動風機和攪拌電機一次，每次持續15 20min，其中，通風速率為10 1000L/min,攪拌器轉速為15 20r/min ;夏天時,翻堆後5天堆肥原料進入後熟期,冬天時,翻堆後7天肥原料進入後熟期，這時將堆肥原料從出料ロ排出，將堆肥原料移到大棚或露天下降解5 7天後至完全腐熟；
(7)將完全腐熟後的堆肥原料攤開，使其自然乾燥或日曬，使堆肥原料中難降解的有機物進ー步分解，轉化成較穩定的物質，將堆肥原料的水分控制在30 35%，破碎後經0.1 2目篩除大顆粒後即成堆肥成品。
下面結合原理對本發明作進ー步說明
堆肥前將生物質進行分選、破碎、篩分、配料和混合，為堆肥化過程提供適宜的原料。堆肥原料是混合物，包括各種植物、汙泥、農業廢棄物等。為達到最佳的堆肥化反應效果，需要添加他的有機或無機物料，來改變堆肥原料的比重、含水率、原料的結構，増加原料中的能量含量，調整孔隙率，便於通風。前期處理好的原料投入發酵塔內，在微生物作用下有機物被快速分解，經歷升溫期、高溫期、降溫期三個過程進行主發酵。進行主發酵時氧氣吸收率高，堆體溫度較高，可揮發性固體大量減少，釋放出較多臭味氣體。當發酵塔內原料堆內溫度下降、可揮發性固體減緩揮發時，進入後發酵階段，通常在發酵塔外發酵，可以是在大棚或露天下進行。作用是使難降解的有機物進ー步分解，並轉化成較穩定的物質，最終得到完全腐熟的產品。這ー階段氧氣吸收率低、堆體溫度較低、管理和調控措施比較簡単。兩次發酵後的堆肥產品進行適當乾燥、破碎、過篩即可包裝銷售。與現有技術相比，採用本發明設備及方法處理後所得的完全腐熟的堆肥成品，原料體積壓縮變化較大，縮至原料的1/3-1/5，無異味與臭味、疏鬆且帶有點似泥土的芳香，植物能完全較快吸收。堆肥發酵的高溫期，基本上可以殺滅害蟲與病菌，甚至雜草種子，通過高溫堆制後再施用於農田及園藝生產，可以實現真正的無汙染有機耕作，堆制過程中菌類分泌的大量酶與活性物質地農作物最佳的代謝促進劑，可提高抗病性與抗蟲性，改良土壌，活化土壤實現永續耕作，為免農藥有機耕作創造基礎，實現農業生產的零排放無汙染。


圖1是本發明生物質塔式堆肥設備的結構示意 圖中1、反應塔，2、溫度傳感器，3、攪拌器，4、排氣管，5、攪拌電機，6、進水管，7、進料ロ，8、取樣ロ，9、出料ロ，10、過濾網，11、進風管，12、空氣加熱器，13、風機，14、水泵，15、濾 液調節池，16、出水管，17、噴淋頭，18、溼度傳感器。
具體實施例方式下面詳細說明本發明優選的技術方案，但本發明不限於所提供的實施例。實施例1
參見圖1，所述生物質堆肥處理設備包括包括反應塔I ;所述反應塔I頂部設有進水管6、攪拌電機5、進料ロ 7和排氣管4 ;所述進水管6伸入反應塔I內腔的端部設有噴淋頭17 ；所述攪拌電機5與反應塔I內的攪拌器3連接；所述反應塔I塔內四周設有溫度傳感器2、溼度傳感器18和取樣ロ 8 ;所述反應塔I下部設有進料ロ 9 ;所述反應塔I內腔中低於進料ロ 9的位置設有過濾網10 ;所述反應塔I底部設有進風管11和出水管16 ;所述進風管11與風機13連接，所述風機13的出風ロ處設有空氣加熱器12 ;所述出水管16與濾液調節池15連接；所述濾液調節池15與進水管6連接，所述進水管6上設有水泵14。實施例2
一種基於實施例1所述生物質塔式堆肥處理設備的生物質堆肥處理方法，包括如下步
驟(1)堆肥前將生物質分選、破碎、篩分、配料、混合成堆肥原料；其中，堆肥原料長度為3 5cm,堆肥原料中的碳氮比為20 30:1,姆It堆肥原料中可加有50 IOOkg幹石灰粉；堆肥原料中落葉、木屑、枝梢、稻杆、枯草等碳含量較高，直接以它進行堆制，不利於微生物的合成與滋生，發酵速度慢，而鮮草、嫩葉等氮含量高，會放出大量的氨氣與臭味，也影響發酵與堆制，最好兩者進行一定比例的混合，掌控適合的碳氮比；
(2)將複合益菌粉劑加水稀釋50 100倍，常溫下培養8 12小時，得菌液；
(3 )將堆肥原料通過進料ロ投入發反應塔內，啟動攪拌電機帶動攪拌器旋轉；同時啟動水泵，通過進水管將步驟(2)中培養好的菌液噴灑在堆肥原料上；通過溼度傳感器控制反應塔內溼度為45 60% ;其中，每IOt堆肥原料使用0. 5kg複合益菌粉劑，堆肥原料pH值為6 9 ;
(4)開啟空氣加熱器，在風機的作用下通過進風管向 反應塔內輸送暖氣，當反應塔內溫度達到40°C以上後，關閉空氣加熱器和風機，反應塔內堆肥原料開始發酵；發酵時，控制反應塔內溫度為50 60°C，當溫度低於50°C時，啟動空氣加熱器和風機向當反應塔內輸送暖氣，當溫度高於60°C吋，啟動風機向反應塔內輸送常溫氣體；控制反應塔內溼度50 60%,當溼度低於50%時，通過水泵將濾液調節池內的水噴灑到堆肥原料上，當溼度低於60%時,通過風機向當反應塔內輸送空氣,吹乾水分；其中，濾液調節池內水的pH值則通過石灰粉調節至6 9 ;發酵時，每間隔10 12h啟動風機和攪拌電機一次，每次持續25 30min ；其中，通風速率為10 1000L/min，攪拌器轉速為15 20r/min ；
(5)發酵5天後將堆肥原料翻堆，翻堆時ー邊攪拌ー邊往堆肥原料中添加複合益菌粉齊U，添加量為每IOt堆肥原料添加0. 5kg複合益菌粉劑；第二次噴灑步驟(2)中培養好的菌液，反應塔內溼度保持在55 60%之間，堆肥原料在攪拌中向出料ロー端移動，堆肥原料在發酵時產生的水分經過濾網後集中於反應塔底部，通過出水管排向濾液調節池；
(6)翻堆後，通過溫度傳感器控制反應塔內溫度為45 55°C，當溫度低於45°C吋，啟動空氣加熱器和風機向當反應塔內輸送暖氣，當溫度高於55°C吋，啟動風機向當反應塔內輸送常溫氣體；通過溼度傳感器控制反應塔內溼度45 55%，當溼度低於45%時，通過水泵將濾液調節池內的水噴灑到堆肥原料上，當溼度低於55%時，通過風機向當反應塔內輸送空氣，吹乾水分；其中，濾液調節池內水的PH值則通過石灰粉調節至6 9 ;翻堆後，每間隔14 16h啟動風機和攪拌電機一次，每次持續15 20min，其中，通風速率為10 1000L/min,攪拌器轉速為15 20r/min ;夏天時,翻堆後5天堆肥原料進入後熟期,冬天時,翻堆後7天肥原料進入後熟期，這時將堆肥原料從出料ロ排出，將堆肥原料移到大棚或露天下降解5 7天後至完全腐熟；
(7)將完全腐熟後的堆肥原料攤開，使其自然乾燥或日曬，使堆肥原料中難降解的有機物進ー步分解，轉化成較穩定的物質，將堆肥原料的水分控制在30 35%，破碎後經0.1 2目篩除大顆粒後即成堆肥成品。
權利要求
1.一種生物質堆肥處理設備，其特徵在於，所述設備包括反應塔(I);所述反應塔(I) 頂部設有進水管(6)、攪拌電機(5)、進料口(7)和排氣管(4);所述進水管(6)伸入反應塔 (O內腔的端部設有噴淋頭(17);所述攪拌電機(5)與反應塔(I)內的攪拌器(3)連接；所述反應塔(I)塔內四周設有溫度傳感器(2)、溼度傳感器(18)和取樣口(8);所述反應塔(I) 下部設有進料口(9);所述反應塔(I)內腔中低於進料口(9)的位置設有過濾網(10);所述反應塔(I)底部設有進風管(11)和出水管(16);所述進風管(11)與風機(13)連接，所述風機(13)的出風口處設有空氣加熱器(12);所述出水管(16)與濾液調節池(15)連接；所述濾液調節池(15 )與進水管(6 )連接，所述進水管(6 )上設有水泵(14 )。
2.一種基於權利要求1所述生物質塔式堆肥處理設備的生物質堆肥處理方法，包括如下步驟(O堆肥前將生物質分選、破碎、篩分、配料、混合成堆肥原料；堆肥原料長度為3 5cm,堆肥原料中的碳氮比為20 30:1 ；(2)將複合益菌粉劑加水稀釋50 100倍，常溫下培養8 12小時，得菌液；(3 )將堆肥原料通過進料口投入發反應塔內，啟動攪拌電機帶動攪拌器旋轉；同時啟動水泵，通過進水管將步驟(2)中培養好的菌液噴灑在堆肥原料上；通過溼度傳感器控制反應塔內溼度為45 60% ;其中，每IOt堆肥原料使用O. 5kg複合益菌粉劑，堆肥原料pH值為6 9 ;(4)開啟空氣加熱器，在風機的作用下通過進風管向反應塔內輸送暖氣，當反應塔內溫度達到40°C以上後，關閉空氣加熱器和風機，反應塔內堆肥原料開始發酵；發酵時，控制反應塔內溫度為50 60°C，並控制反應塔內溼度50 60% ;每間隔10 12h啟動風機和攪拌電機一次，每次持續25 30min ;其中，通風速率為10 1000L/min，攪拌器轉速為15 20r/min ；(5)發酵5天後將堆肥原料翻堆，翻堆時一邊攪拌一邊往堆肥原料中添加複合益菌粉齊U，添加量為每IOt堆肥原料添加O. 5kg複合益菌粉劑；第二次噴灑步驟(2)中培養好的菌液，反應塔內溼度保持在55 60%之間，堆肥原料在發酵時產生的水分經過濾網後集中於反應塔底部，通過出水管排向濾液調節池；(6)翻堆後，通過溫度傳感器控制反應塔內溫度為45 55°C，通過溼度傳感器控制反應塔內溼度45 55% ;每間隔14 16h啟動風機和攪拌電機一次，每次持續15 20min， 其中，通風速率為10 1000L/min，攪拌器轉速為15 20r/min ;夏天時，翻堆後5天堆肥原料進入後熟期，冬天時，翻堆後7天肥原料進入後熟期，這時將堆肥原料從出料口排出， 將堆肥原料移到大棚或露天下降解5 7天後至完全腐熟；(7)將完全腐熟後的堆肥原料攤開，使其自然乾燥或日曬，然後破碎並經0.1 2目篩除大顆粒後即成堆肥成品。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟(I)中，每It堆肥原料中加有50 IOOkg幹石灰粉。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟(I)中將生物質配料後，生物質中含有落葉、木屑、枝梢、秸杆、枯草、鮮草和嫩葉。
5.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟(4)中，當反應塔內溫度低於50°C 時，啟動空氣加熱器和風機向當反應塔內輸送暖氣，當反應塔內溫度高於60°C時，啟動風機向反應塔內輸送常溫氣體；當反應塔內溼度低於50%時，通過水泵將濾液調節池內的水噴灑到堆肥原料上，當反應塔內溼度低於60%時，通過風機向當反應塔內輸送空氣，吹乾水分；其中，濾液調節池內水的PH值則通過石灰粉調節至6 9。
6.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟(6)中，當反應塔內溫度低於45°C 時，啟動空氣加熱器和風機向當反應塔內輸送暖氣，當反應塔內溫度高於55 °C時，啟動風機向當反應塔內輸送常溫氣體；當反應塔內溼度低於45%時，通過水泵將濾液調節池(15)內的水噴灑到堆肥原料上，當反應塔內溼度低於55%時，通過風機向當反應塔內輸送空氣，吹乾水分；其中，濾液調節池內水的PH值則通過石灰粉調節至6 9。
7.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟(7)中，將堆肥原料乾燥至其水分含量為30 35%。
全文摘要
本發明公開了一種生物質塔式堆肥處理設備及方法。本發明利用高效微生物菌劑，採用封閉式堆肥化操作方法，增強微生物生態系統的功能，加速有機物質的分解，促進堆肥物料的腐熟，提高堆肥效率，有效防止病原菌的傳播和異味散發。實現了無汙染有機耕作，堆制過程中菌類分泌的大量酶與活性物質地農作物最佳的代謝促進劑，可提高抗病性與抗蟲性，改良土壤，活化土壤實現永續耕作，為免農藥有機耕作創造基礎，實現農業生產的零排放無汙染。
文檔編號C05F17/02GK103011927SQ201210588210
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者雷學軍 申請人:雷學軍