利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置.pdf

本发明涉及一种利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，堆肥槽顶部上设有水管，水管连接供水阀门，用于淋水提高堆肥物质的湿度，底部设有通气孔，通气孔通过气管道与空气压缩机连接；堆肥槽内间隔排列设置毛细管水路,毛细管水路连接管道，并构成闭合回路，管道与外部供热管路连接；管道上装有加热模块；管道内设有温度探头，堆肥槽下部1/3处设有湿度探头，温度探头和湿度探头分别连接PLC控制器，PLC控制器连接供水阀门、加热模块和空气压缩机。利用本发明不仅可以获取堆肥过程中产生的热量，将堆肥体内的温度控制在适宜水平营造一个堆肥最适合环境,缩短堆肥腐熟时间。同时,该装置还可以回收氧化过程形成的二氧化碳用作气体肥料。

权利要求书
1.  一种利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，具有一个堆肥槽(1_，一个用于加料的盖子(8)，其特征在于：所述堆肥槽(1)顶部上设有水管(5)，水管(5)连接供水阀门，用于淋水提高堆肥物质的湿度，底部设有通气孔，通气孔通过气管道(4)与空气压缩机连接；堆肥槽(1)内间隔排列设置若干个毛细管水路(6),毛细管水路(6)连接管道(7)，并构成闭合回路，所述管道(7)与外部供热管路连接，用于堆体内流出的高温热水进入供热系统；管道(7)上装有加热模块(11)，用于在低温条件下提高毛细管水路循环水的温度，提高初始堆肥内的温度，满足堆肥微生物快速生长的需要；所述管道(7)内设有温度探头，所述堆肥槽(1)下部1/3处设有湿度探头(10)，所述温度探头和湿度探头(10)分别连接PLC控制器，PLC控制器连接供水阀门、加热模块(11)和空气压缩机。

2.  根据权利要求1所述利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳的装置，其特征在于：所述堆肥槽(1)内的若干个毛细管水路（6）平面平行排列,其间距≤50cm,并迂回构成一个平面。

3.  根据权利要求1所述的利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，其特征在于：所述管道(7)与外界供热管路通过阀门连接。

4.  根据权利要求1所述的利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，其特征在于：所述堆肥槽(1)顶部上还设有一排气管(9)，堆肥过程中产生的气体均通过排气管（9）排放，排气管(9)内填充有生物滤材，用于吸收消除堆肥所产生的难闻气味。

5.  根据权利要求1所述的利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，其特征在于：所述堆肥槽底部设有倾斜底板(2)，倾斜底板(2)最低处的一侧设有可以提升的闸式活门(3)，用于清理槽内腐熟好的堆肥物质。

说明书利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置
技术领域
本发明涉及一种耗氧生物堆肥，尤其是一种可以利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置。
背景技术
耗氧生物堆肥是利用多种微生物的作用，在有氧的条件下将有机物大分子分解成为小分子腐殖质的过程。根据热力学第一定律，同样质量的有机物,在体外燃烧和在体内氧化所释放的能量是相同的：1克葡萄糖氧化分解释放的能量为17.15千焦；1克脂肪氧化分解释放的能量为38.91千焦；1克蛋白质氧化分解释放的能量18千焦；据此计算，1吨有机垃圾经过好氧堆肥至少可释放相当于90公斤标准煤的热量。
在接种适当的微生物的情况下，堆肥内的温度可以升高到60℃~70℃,在这么高的温度下分解有机物的微生物大量死亡，堆肥放热活动停止，肥堆逐渐冷却。在肥堆温度降低到一定程度后,某些在高温前形成孢子的微生物重新萌发活动分解堆肥有机物。因此堆体内部温度呈现波浪式的增减，有机物的分解也是阶段性的。鉴于此种原因，传统的有机肥腐熟时间较长。
如能导出堆体中产生的热量，控制堆体内的温度不仅可以获得一种廉价的热源，同时可以保证堆体内微生物在适宜的条件下高效率地分解有机物，缩短堆肥腐熟的时间。近年来，一些技术开始考虑到如何回收利用堆肥产生的热量，如专利号：201010532100.0，公开了一种堆肥的方法，该方法利用隧道式堆肥设备，将通风带走的热量回收用于提升另一堆堆肥初始温度；专利号：201210118844.7“一种续批自热式高效好氧堆肥工艺及装置”介绍了回收堆肥中心的高温热气加热初始堆料，加快堆肥进程的技术路线。以上技术回收的是通风所带出的热量,回收效率低,也不能精确控制肥堆体内的温度。
发明内容
本发明是要提供一种利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，利用该装置不仅可以获取堆肥过程中产生的热量，将堆肥体内的温度控制在适宜水平营造一个堆肥最适环境缩短堆肥腐熟时间。同时,该装置还可以回收氧化过程形成的二氧化碳用作气体肥料。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，具有一个堆肥槽，一个用于加料的盖子，所述堆肥槽顶部上设有水管，水管连接供水阀门，用于淋水提高堆肥物质的湿度，底部设有通气孔，通气孔通过气管道与空气压缩机连接；堆肥槽内间隔排列设置若干个毛细管水路,毛细管水路连接管道，并构成闭合回路，管道与外部供热管路连接，用于堆体内流出的高温热水进入供热系统；管道上装有加热模块，用于在低温条件下提高毛细管水路循环水的温度，提高初始堆肥内的温度，满足堆肥微生物快速生长的需要；管道内设有温度探头，堆肥槽下部1/3处设有湿度探头，所述温度探头和湿度探头分别连接PLC控制器，PLC控制器连接供水阀门、加热模块和空气压缩机。
堆肥槽内的若干个毛细管水路平面平行排列,其间距≤50cm,并迂回构成一个平面。管道与外界供热管路通过阀门连接。堆肥槽顶部上还设有一排气管，堆肥过程中产生的气体均通过排气管排放，排气管内填充有生物滤材，用于吸收消除堆肥所产生的难闻气味。堆肥槽底部设有倾斜底板，倾斜底板最低处的一侧设有可以提升的闸式活门，用于清理槽内腐熟好的堆肥物质。
本发明的有益效果是：利用本发明不仅可以获取堆肥过程中产生的热量，将堆肥体内的温度控制在适宜水平营造一个堆肥最适环境从而缩短堆肥腐熟时间。同时,该装置还可以有效控制堆肥过程中难闻气味的释放，并回收堆肥过程中形成的二氧化碳用作气体肥料。
本装置特别适合冬季温室大棚内使用。在冬季温室大棚内土温较低，植物根部吸收能力减弱。而棚内受日光照射温度较高，植物的蒸腾作用较强。在这种情况下植物容易生理性脱水。因此，在冬季温室大棚土壤中埋入毛细管，将堆肥产生的热量用于提高作物根部土壤的温度，提高其生长性。同时，堆肥释放的二氧化碳又是很好的气体肥料，解决大棚内冬季种植二氧化碳不足的问题。清理出的腐熟的堆肥物质是良好的有机肥料，具有改良土壤的功能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种利用发酵堆肥供热和回收二氧化碳装置，包括堆肥槽1、倾斜底板2、闸式活门3、气管道4、水管5、毛细管水路6、管道7、盖子8、排气管9、湿度探头10、加热模块11、温度探头、空气压缩机、PLC控制器。
堆肥槽1顶部上设有水管5，水管5连接供水阀门，用于淋水提高堆肥物质的湿度，堆肥槽1底部设有通气孔，通气孔通过气管道4与空气压缩机连接；堆肥槽内间隔排列设置若干个毛细管水路6, 若干个毛细管水路迂回排列成平面，若干个这样的毛细管水路平面平行排列，彼此距离不大于50厘米。每个毛细管迂回平面都连接管道，并构成闭合回路，管道7与外部供热管路连接，用于堆体内流出的高温热水进入供热系统；管道7上装有加热模块11，用于提高毛细管水路6循环水的温度，满足堆肥微生物快速生长的需要；管道7内设有温度探头，堆肥槽下部1/3处设有湿度探头10，所述温度探头和湿度探头10分别连接PLC控制器，PLC控制器连接供水阀门、加热模块11和空气压缩机。
管道7与外界供热管路通过阀门连接。堆肥槽1顶部上还设有一排气管9，排气管9内填充有生物滤材，用于吸收消除堆肥所产生的难闻气味。堆肥槽1底部设有倾斜底板2，倾斜底板2最低处的一侧设有可以提升的闸式活门3，用于槽内堆肥物质溢出。
堆肥槽1的槽壁由5厘米保温材料构成，内壁衬为0.6毫米不锈钢板或彩钢板。在本实施案例中，堆肥槽1的宽度为1米，高度为1.3米，长度为3米。槽底部为倾斜底板2，其最低处一侧有闸式活门3，活门3可以提升，这时在重力作用下，槽内的堆肥物质可以溢出。倾斜底板2上有通气孔通过气管道4与空气压缩机连接，。
堆肥槽1顶部有水管5，在堆肥物质湿度太低时可淋水提高堆肥物质的湿度，使其保持在最适环境下。
堆肥槽1内每间隔0.5米有一排迂回成平面的毛细管水路6，这个水路通过管道7与外部供热管路连接。管道7自身与毛细管6可构成闭合回路,管道7与外界供热管路通过阀门连接。管道7上有加热模块11，管道7内有温度探头，温度探头与PLC控制器相连。该功能使得管路水温太低时可通过加热模块11来提高管路内水温，加快堆肥启动速度。
下面就本设备的工作状态及控制作详细说明。
在设备使用前，先配置堆肥供热的原料。原料宜采用较高的碳氮比，推荐碳氮比为50-70：1较为合适。例如，选择江南地区常见种植品种水稻和棉花的秸秆作为原料。选择4份水稻秸秆和1份棉花秸秆（重量比），切成5~10厘米的小段。使用这样配置的5份粉碎秸秆与1份湿鸡粪混合均匀并调整混合物湿度在70%左右，加入堆肥发酵菌剂，然后倒入堆肥槽内。堆满。盖上设备盖子，启动设备。
设备上的PLC首先通风电机，控制进风量在0.01立方米/小时/吨物料。稍后，PLC启动水泵，推动管道7和毛细管6中的水循环流动，管道7中的温度探头检测从毛细管里循环出的水的温度。如循环水的温度低于20℃，开启管路7上的加热装置，边加热边循环，直到水温提升到30℃，加热装置停止工作。这时，堆体内的物料温度基本达到30℃，满足堆肥微生物快速生长的需要，堆体内的温度开始持续升高。
当管道7内的温度探头检测到水温高于50℃时，开启供热阀门，堆肥内的循环水路与供热水路连通。供热水路内的低温冷水进入循环，带走堆体内的热量，而从堆体内流出的高温热水进入供热系统，释放所携带的热量。
在整个堆肥过程中通风量稳定在0.01~0.05立方米/小时·吨堆肥物质，既满足堆体内微生物繁殖扩增需要，又不至于带走太多热量。
当湿度探头10检测到堆内物质湿度低于最50%时，控制PLC开启顶部水管5的供水阀，在压力作用下，水通过顶部水管5上的小孔淋入设备内的堆肥物质上，并在重力作用下向下渗透，加湿堆肥物质湿度，当处于设备中下方的湿度探头10检测到堆肥物质水分恢复到60%~70%的最佳范围后，控制PLC关闭顶部水管的进水阀。
此后， PLC控制器根据温度，湿度不断变化调整输出热量的数量。直到堆体内温度出现持续下降，且处于低于30℃超过24小时，设备上的程序视为堆肥结束，发出报警。这时通过底部活门3， 清理出一半的已经充分腐熟的堆肥物质，然后加入新的堆肥物质继续发酵供热。以后根据提示持续清料加料即可。
值得注意的是，所加入的堆肥物料体积会出现较明显的缩小，通常会缩小1/3甚至更多。这是由于堆料在堆肥过程中产生的软化现象，这很正常，不需要补充物料，以便让堆肥物料保持较为疏松的空隙有利于空气的流通。
本装置特别适合冬季温室大棚内使用。在冬季温室大棚内土温较低，植物根部吸收能力减弱。而棚内受日光照射温度较高，植物的蒸腾作用较强。在这种情况下植物容易生理性脱水。因此，在冬季温室大棚土壤中埋入毛细管，将堆肥产生的热量用于提高作物根部土壤的温度，提高其生长性。同时，堆肥释放的二氧化碳又是很好的气体肥料，解决大棚内冬季种植二氧化碳不足的问题。清理出的腐熟的堆肥物质是良好的有机肥料，具有改良土壤的功能。