專利名稱：一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著人類生活質(zhì)量的提高，廚余物的數(shù)量也在猛增，由于其水分及有機(jī)質(zhì)含量很高而不同于城市垃圾，能夠在較短的時間內(nèi)腐爛、降解。如果廚余物與其他城市垃圾混合進(jìn)行焚燒，整體發(fā)熱量達(dá)不到發(fā)點(diǎn)要求的熱量；如果與其他的城市垃圾混合進(jìn)行填埋，其含水率高，會產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液，而且焚燒和填埋又會浪費(fèi)廚余物中大量的有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分。 因此，有必要對廚余垃圾進(jìn)行單獨(dú)處理。目前國內(nèi)外對于廚余垃圾的處理或處置有如下方式及其缺點(diǎn)直接排放可造成環(huán)境污染，并且易傳播疾?。惶盥穹☉?yīng)用較廣泛，但填埋后產(chǎn)生的垃圾滲濾液較多，會污染地下水；高溫好氧堆肥處理，處理周期短，有機(jī)物降解程度高，能有效地殺滅病原微生物，但其高溫環(huán)境不易控制；經(jīng)廚余垃圾處理機(jī)粉碎廚余物，直接排入下水道，或者是蒸發(fā)水分使其減量化，減少廚余垃圾的體積，或者是資源化，利用細(xì)菌或蚯蚓促進(jìn)有機(jī)物的分解，產(chǎn)物作肥料，飼料化，對廚余垃圾先進(jìn)行分類，營養(yǎng)成分較高的廚余垃圾經(jīng)過一系列的技術(shù)處理后，作為動物飼料的添加劑，但變質(zhì)的廚余物不能進(jìn)行資源化作為飼料添加劑。好氧堆肥因?yàn)閾碛匈Y源化程度高、處理后對環(huán)境危害小、處理成本低工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，成為比較常用的生物處理法。堆肥過程的主要機(jī)理是原料中的有機(jī)物，在好氧微生物的代謝作用下，降解轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的有機(jī)殘余物和co2、H2O、NH3(NH4+)等小分子產(chǎn)物，同時，有機(jī)物好氧降解放熱使堆肥物料升溫至可殺滅致病微生物，使堆肥產(chǎn)物達(dá)到衛(wèi)生無害化的水平。但傳統(tǒng)的堆肥工藝歷有如下幾個缺點(diǎn)其一，堆肥耗時長，因?yàn)槎逊食跗谙到y(tǒng)中可利用的養(yǎng)分少，纖維素、脂類必須要水解成易吸收的單體后才能被微生物利用，同時堆肥初期生成的有機(jī)酸也降低了微生物的活性；其二，堆肥效率低，堆肥后期因?yàn)樯蓧A性環(huán)境，導(dǎo)致大量氨氣釋放，損失了產(chǎn)品中的養(yǎng)分，同時產(chǎn)生惡臭。以上因素直接影響到堆肥產(chǎn)品在市場上的生存和發(fā)展。因此，現(xiàn)階段針對改進(jìn)堆肥工藝、提高堆肥成品質(zhì)量的研究主要集中于如何加快堆肥進(jìn)程，減少氮元素的損失，穩(wěn)定和提高肥料中氮元素的含量，從而提高廚余堆肥效果、保證肥料肥效，同時也減少由于氨的釋放造成的難聞氣味以及對環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法。—種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置，其特征在于，所述裝置由反應(yīng)桶1、廚余物2、 上部控溫計3、下部控溫計4、滲濾液導(dǎo)出管5、冷凝器6、氧氣檢測器7、氨捕集阱8、空氣流量計9、空壓泵10、空氣導(dǎo)入管11、反應(yīng)桶蓋12、廢棄導(dǎo)管13、步氣盤14構(gòu)成；反應(yīng)桶1內(nèi)裝有廚余物2 ；上部控溫計3、下部控溫計4插入廚余物2中央；反應(yīng)桶1的底部設(shè)置步氣盤 14 ；滲濾液導(dǎo)出管5安裝在反應(yīng)桶1的桶底上，廢棄導(dǎo)管13從反應(yīng)桶蓋12引出后通過一閥門插入氨捕集阱8，氨捕集阱8的上口穿出一導(dǎo)管插入帶氧氣檢測器7的收集阱內(nèi)；冷凝器 6套在插入氧氣檢測器7導(dǎo)管外周上，空氣流量計9接在反應(yīng)桶1的底部的空氣導(dǎo)入管11 上；空壓泵10接在空氣流量計9的后面。一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，按照如下步驟進(jìn)行a、將廚余物裝入反應(yīng)桶中，然后加入K2HPO4和MgSO4復(fù)合鹽；b、裝上反應(yīng)桶蓋，從反應(yīng)桶底部通風(fēng)，同時打開反應(yīng)桶頂部的廢氣導(dǎo)管和底部的滲濾液導(dǎo)出管，并防止?jié)B濾液的累積，堆肥反應(yīng)開始；C、堆肥反應(yīng)開始后，每6小時取樣品一次，保持每次取樣的時間相同，每天共四次，同時進(jìn)行翻堆，持續(xù)取樣品2天。因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)熱，溫度升高到60°C以上；d、往堆肥反應(yīng)器中加入已經(jīng)預(yù)先在60°C下保持兩天的廚余物，并加入KH2PO4和 MgSO4復(fù)合鹽，同時保持反應(yīng)器溫度為60-70°C。步驟a所加K2HPOdPMgSO4復(fù)合鹽與廚余物的質(zhì)量比為0. 0471 ；步驟d所加K2HPO4 和MgSO4復(fù)合鹽與廚余物的質(zhì)量比為0. 0似8。所述廚余物及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為馬鈴薯10% -15%、米飯10% -25%、胡蘿卜 10% -25%、樹葉5% -10%、肉類3% -8%、大豆15% -25%、接種土壤15% -25%。步驟b所述通風(fēng)的通風(fēng)量為1. 5-3L/min。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用兩階段堆肥的方法對溫度和PH進(jìn)行調(diào)控，與以往堆肥處理廚余物的方法比較，具有反應(yīng)迅速、提高腐熟度的優(yōu)點(diǎn)。堆肥產(chǎn)物的固氮率提高了 20%，堆肥過程不但提高了有機(jī)物的降解程度和堆肥產(chǎn)物的穩(wěn)定性，而且加強(qiáng)了氮的固定效果，提高了堆肥系統(tǒng)的效率。采用本發(fā)明堆肥化可比傳統(tǒng)堆肥法提前7-11天獲得堆肥成品，且堆肥成品腐熟程度高、品質(zhì)好。


圖1 本發(fā)明所采用的堆肥裝置示意圖；圖中，1-反應(yīng)桶、2-廚余物、3-上部控溫計、4-下部控溫計、5-滲濾液導(dǎo)出管、 6-冷凝器、7-氧氣檢測器、8-氨捕集阱、9-空氣流量計、10-空壓泵、11-空氣導(dǎo)入管、12-反應(yīng)桶蓋、13-廢棄導(dǎo)管、14-步氣盤。圖2 堆肥系統(tǒng)有機(jī)物降解百分率比較圖。圖3 堆肥系統(tǒng)溫度變化趨勢。圖4 堆肥系統(tǒng)氨氣釋放趨勢。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。以下實(shí)施例采取模擬的廚余物，廚余物及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為馬鈴薯10% -15%、米飯10% -25%、胡蘿卜10% -25%、樹葉5% -10%、肉類3% _8%、大豆15% -25%、接種土壤15% -25%0以下實(shí)施例兩階段廚余物好氧堆肥的裝置(如圖1所示)由反應(yīng)桶1、廚余物2、
4上部控溫計3、下部控溫計4、滲濾液導(dǎo)出管5、冷凝器6、氧氣檢測器7、氨捕集阱8、空氣流量計9、空壓泵10、空氣導(dǎo)入管11、反應(yīng)桶蓋12、廢棄導(dǎo)管13、步氣盤14構(gòu)成；反應(yīng)桶1內(nèi)裝有廚余物2 ；上部控溫計3、下部控溫計4插入廚余物2中央；反應(yīng)桶1的底部設(shè)置步氣盤 14 ；滲濾液導(dǎo)出管5安裝在反應(yīng)桶1的桶底上，廢棄導(dǎo)管13從反應(yīng)桶蓋12引出后通過一閥門插入氨捕集阱8，氨捕集阱8的上口穿出一導(dǎo)管插入帶氧氣檢測器7的收集阱內(nèi)；冷凝器 6套在插入氧氣檢測器7導(dǎo)管外周上，空氣流量計9接在反應(yīng)桶1的底部的空氣導(dǎo)入管11 上；空壓泵10接在空氣流量計9的后面。實(shí)施例1由馬鈴薯、米飯、胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成的模擬廚余物(C N = 16) IOkg裝入堆肥反應(yīng)桶1中，空壓泵10提供空氣量3L/min，該堆肥系統(tǒng)內(nèi)部溫度條件由上部控溫計3、下部控溫計4、自動控制空壓泵10運(yùn)行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理實(shí)驗(yàn)。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進(jìn)行翻堆，堆肥反應(yīng)持續(xù)沈天，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測定樣品中Nh4+-N含量。新鮮空氣由空氣導(dǎo)入管 11經(jīng)空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣由反應(yīng)桶蓋子12上的廢棄導(dǎo)管 13排出。實(shí)施例2將馬鈴薯、稻米和接種土壤組成的第一階段模擬廚余物(約^g)裝入堆肥反應(yīng)桶1中，空壓泵10提供空氣量1.5L/min，該堆肥系統(tǒng)內(nèi)部溫度條件由上部控溫計3、下部控溫計4、自動控制空壓泵10運(yùn)行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理實(shí)驗(yàn)。當(dāng)溫度上升到60°C后，加入胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆等其它廚余物，并通過通氣量使溫度穩(wěn)定在 60°C與70°C之間。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進(jìn)行翻堆，堆肥反應(yīng)持續(xù)26天，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測定樣品中NH/-N含量。堆肥反應(yīng)持續(xù)沈天，測定釋放的NH/-N含量。測定樣品中NH4+-N含量。新鮮空氣由空氣導(dǎo)入管11經(jīng)空壓泵 10、空氣流量計9和一個控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣由反應(yīng)桶蓋子12上的廢棄導(dǎo)管13排出。實(shí)施例3將馬鈴薯、稻米和接種土壤組成的第一階段模擬廚余物(約^g)裝入堆肥反應(yīng)桶1中，同時加入K2HPO4和MgSO4堿性復(fù)合鹽471g，空壓泵10提供空氣量1. 5L/min，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理實(shí)驗(yàn)。當(dāng)溫度上升到60°C后，加入胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆等其它廚余物(約^g)及KH2PO4和MgSO4酸性復(fù)合鹽428g。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進(jìn)行翻堆，堆肥反應(yīng)持續(xù)沈天，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測定樣品中 NH/-N含量。堆肥反應(yīng)持續(xù)沈天，測定釋放的NH/-N含量。測定樣品中NH4+-N含量。新鮮空氣由空氣導(dǎo)入管11經(jīng)空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣由反應(yīng)桶蓋子12上的廢棄導(dǎo)管13排出。實(shí)施例4將馬鈴薯、稻米和接種土壤組成的第一階段模擬廚余物(約^g)裝入堆肥反應(yīng)桶 1中，同時加入K2HPO4和MgSO4堿性復(fù)合鹽471g，空壓泵10提供空氣量1. 5L/min,該堆肥系統(tǒng)內(nèi)部溫度條件由上部控溫計3、下部控溫計4、自動控制空壓泵10運(yùn)行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)， 進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理實(shí)驗(yàn)。當(dāng)溫度上升到60°C后，加入胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆等其它廚余物(約5kg)及KH2PO4和MgSO4酸性復(fù)合鹽4^g，并通過通氣量使溫度穩(wěn)定在60°C與70°C之間。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進(jìn)行翻堆，堆肥反應(yīng)持續(xù)沈天，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測定樣品中NH4+-N含量。堆肥反應(yīng)持續(xù)沈天，測定釋放的NH/-N含量。測定樣品中NH4+-N含量。新鮮空氣由空氣導(dǎo)入管11經(jīng)空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣由反應(yīng)桶蓋子12上的廢棄導(dǎo)管13排出。如圖2所示，從圖中可以看出，進(jìn)行了控溫的兩組與未進(jìn)行控溫的兩組實(shí)施例相比，最終的有機(jī)物降解率明顯升高，分別為59. 05%, 56. 68%, 52. 30%, 51. 45%,進(jìn)行溫度調(diào)控后，有機(jī)物的降解率約提高了 14%。此外，進(jìn)行溫度調(diào)控的組在21天左右進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，降解率保持穩(wěn)定；而沒有進(jìn)行溫度調(diào)控的組直至M天才進(jìn)入腐熟階段。由此可見，進(jìn)行溫度調(diào)控后，增加了肥料的腐熟度，降低了堆肥的耗時。如圖3所示，從圖中可以看出，加入了 KH2PO4和MgSO4復(fù)合鹽的兩組與為進(jìn)行緩沖鹽調(diào)控的兩組相比，開始階段的溫度上升明顯更迅速實(shí)施例3和實(shí)施例2在第二天就開始迅速升溫進(jìn)入高溫堆肥階段，實(shí)施例1因?yàn)橛袡C(jī)酸不能被中和，直到第五天溫度才有顯著上升。且實(shí)施例1因?yàn)闆]有進(jìn)行兩階段堆肥，開始時期的微生物活性更小，升溫更慢。由此可見，采用兩階段堆肥并且加入緩沖鹽進(jìn)行調(diào)控，能使堆肥更快的進(jìn)入高溫階段。如圖4所示，從圖中可以看出，在第二階段加入了酸式KH2PO4和MgSO4復(fù)合鹽的兩組釋放的氨氣明顯少于未進(jìn)行緩沖鹽調(diào)控的組，分別為2745 J942、9703、10821mg。鳥糞石 (加入的K2HPO4和MgSO4復(fù)合鹽可形成鳥糞石，主要成分為MgNH4PO4 · 6H20)的形成明顯增加了氮的保有量，保持了堆肥產(chǎn)品肥效，降低了大氣污染。
權(quán)利要求
1.一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置，其特征在于，所述裝置由反應(yīng)桶(1)、廚余物 (2)、上部控溫計C3)、下部控溫計(4)、滲濾液導(dǎo)出管( 、冷凝器(6)、氧氣檢測器(7)、氨捕集阱(8)、空氣流量計(9)、空壓泵(10)、空氣導(dǎo)入管(11)、反應(yīng)桶蓋(12)、廢氣導(dǎo)管(13)、 步氣盤(14)構(gòu)成；反應(yīng)桶(1)內(nèi)裝有廚余物O)；上部控溫計(3)、下部控溫計(4)插入廚余物O)中央反應(yīng)桶(1)的底部設(shè)置步氣盤(14)；滲濾液導(dǎo)出管(5)安裝在反應(yīng)桶(1)的桶底上，廢氣導(dǎo)管(13)從反應(yīng)桶蓋(12)引出后通過一閥門插入氨捕集阱(8)，氨捕集阱 (8)的上口穿出一導(dǎo)管插入帶氧氣檢測器(7)的收集阱內(nèi)；冷凝器(6)套在插入氧氣檢測器(7)導(dǎo)管外周上，空氣流量計(9)接在反應(yīng)桶(1)的底部的空氣導(dǎo)入管(11)上；空壓泵 (10)接在空氣流量計(9)的后面。
2.—種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，按照如下步驟進(jìn)行a、將廚余物裝入反應(yīng)桶中，然后加入K2HPO4和MgSO4復(fù)合鹽；b、裝上反應(yīng)桶蓋，從反應(yīng)桶底部通風(fēng)，同時打開反應(yīng)桶頂部的廢氣導(dǎo)管和底部的滲濾液導(dǎo)出管，并防止?jié)B濾液的累積，堆肥反應(yīng)開始；C、堆肥反應(yīng)開始后，每6小時取樣品一次，保持每次取樣的時間相同，每天共取四次， 同時進(jìn)行翻堆，持續(xù)取樣品2天。因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)熱，溫度升高到60°C以上；d、向堆肥反應(yīng)器中加入預(yù)先在60°C下放置兩天的廚余物，并加入KH2PO4和MgSO4復(fù)合鹽，同時保持反應(yīng)器溫度為60-70°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，步驟a所加K2HPO4和MgSO4復(fù)合鹽與廚余物的質(zhì)量比為0. 0471 ；步驟d所加K2HPO4和MgSO4復(fù)合鹽與廚余物的質(zhì)量比為0. 0似8。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，所述廚余物及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為馬鈴薯10% -15% ；米飯10% -25% ；胡蘿卜10% -25% ；樹葉 5% -10% ；肉類3% -8% ；大豆15% -25% ；接種土壤15% -25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，步驟b所述通風(fēng)的通風(fēng)量為1. 5-3L/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于有機(jī)固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域的一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置及方法。該裝置由反應(yīng)桶、廚余物、上部控溫計、下部控溫計、滲濾液導(dǎo)出管、冷凝器、氧氣檢測器、氨捕集阱、空氣流量計、空壓泵、空氣導(dǎo)入管、反應(yīng)桶蓋、廢氣導(dǎo)管、步氣盤構(gòu)成。本發(fā)明依據(jù)模擬廚余物的易降解成分含量分為兩類，進(jìn)行堆肥處理并保持堆肥系統(tǒng)溫度不超過70℃，并在堆肥過程中適時進(jìn)行混合、采樣和翻堆。兩階段控制技術(shù)堆肥與普通堆肥技術(shù)相比，堆肥時長縮小了5天，有機(jī)物降解率提高了15％，堆肥產(chǎn)物中的NH4+-N固定率提高了40％。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了廚余物的減量化與資源化，提高了堆肥產(chǎn)物在農(nóng)業(yè)中的實(shí)用性和應(yīng)用價值。
文檔編號C05F9/02GK102249746SQ20111012478
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者姚堯, 安春江, 張曉東, 李晟, 趙珊, 魏佳, 黃國和 申請人:華北電力大學(xué)