专利名称：一种两阶段厨余物好氧堆肥的装置及方法
技术领域：
本发明属于有机固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种两阶段厨余物好氧堆肥的装置及方法。
背景技术：
随着人类生活质量的提高，厨余物的数量也在猛增，由于其水分及有机质含量很高而不同于城市垃圾，能够在较短的时间内腐烂、降解。如果厨余物与其他城市垃圾混合进行焚烧，整体发热量达不到发点要求的热量；如果与其他的城市垃圾混合进行填埋，其含水率高，会产生大量的垃圾渗滤液，而且焚烧和填埋又会浪费厨余物中大量的有机质及养分。 因此，有必要对厨余垃圾进行单独处理。目前国内外对于厨余垃圾的处理或处置有如下方式及其缺点直接排放可造成环境污染，并且易传播疾病；填埋法应用较广泛，但填埋后产生的垃圾渗滤液较多，会污染地下水；高温好氧堆肥处理，处理周期短，有机物降解程度高，能有效地杀灭病原微生物，但其高温环境不易控制；经厨余垃圾处理机粉碎厨余物，直接排入下水道，或者是蒸发水分使其减量化，减少厨余垃圾的体积，或者是资源化，利用细菌或蚯蚓促进有机物的分解，产物作肥料，饲料化，对厨余垃圾先进行分类，营养成分较高的厨余垃圾经过一系列的技术处理后，作为动物饲料的添加剂，但变质的厨余物不能进行资源化作为饲料添加剂。好氧堆肥因为拥有资源化程度高、处理后对环境危害小、处理成本低工艺简单等优点，成为比较常用的生物处理法。堆肥过程的主要机理是原料中的有机物，在好氧微生物的代谢作用下，降解转化为稳定的有机残余物和co2、H2O、NH3(NH4+)等小分子产物，同时，有机物好氧降解放热使堆肥物料升温至可杀灭致病微生物，使堆肥产物达到卫生无害化的水平。但传统的堆肥工艺历有如下几个缺点其一，堆肥耗时长，因为堆肥初期系统中可利用的养分少，纤维素、脂类必须要水解成易吸收的单体后才能被微生物利用，同时堆肥初期生成的有机酸也降低了微生物的活性；其二，堆肥效率低，堆肥后期因为生成碱性环境，导致大量氨气释放，损失了产品中的养分，同时产生恶臭。以上因素直接影响到堆肥产品在市场上的生存和发展。因此，现阶段针对改进堆肥工艺、提高堆肥成品质量的研究主要集中于如何加快堆肥进程，减少氮元素的损失，稳定和提高肥料中氮元素的含量，从而提高厨余堆肥效果、保证肥料肥效，同时也减少由于氨的释放造成的难闻气味以及对环境的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两阶段厨余物好氧堆肥的装置。本发明的目的还在于提供一种两阶段厨余物好氧堆肥的方法。—种两阶段厨余物好氧堆肥的装置，其特征在于，所述装置由反应桶1、厨余物2、 上部控温计3、下部控温计4、渗滤液导出管5、冷凝器6、氧气检测器7、氨捕集阱8、空气流量计9、空压泵10、空气导入管11、反应桶盖12、废弃导管13、步气盘14构成；反应桶1内装有厨余物2 ；上部控温计3、下部控温计4插入厨余物2中央；反应桶1的底部设置步气盘 14 ；渗滤液导出管5安装在反应桶1的桶底上，废弃导管13从反应桶盖12引出后通过一阀门插入氨捕集阱8，氨捕集阱8的上口穿出一导管插入带氧气检测器7的收集阱内；冷凝器 6套在插入氧气检测器7导管外周上，空气流量计9接在反应桶1的底部的空气导入管11 上；空压泵10接在空气流量计9的后面。一种两阶段厨余物好氧堆肥的方法，其特征在于，按照如下步骤进行a、将厨余物装入反应桶中，然后加入K2HPO4和MgSO4复合盐；b、装上反应桶盖，从反应桶底部通风，同时打开反应桶顶部的废气导管和底部的渗滤液导出管，并防止渗滤液的累积，堆肥反应开始；C、堆肥反应开始后，每6小时取样品一次，保持每次取样的时间相同，每天共四次，同时进行翻堆，持续取样品2天。因为反应产热，温度升高到60°C以上；d、往堆肥反应器中加入已经预先在60°C下保持两天的厨余物，并加入KH2PO4和 MgSO4复合盐，同时保持反应器温度为60-70°C。步骤a所加K2HPOdPMgSO4复合盐与厨余物的质量比为0. 0471 ；步骤d所加K2HPO4 和MgSO4复合盐与厨余物的质量比为0. 0似8。所述厨余物及其质量分数为马铃薯10% -15%、米饭10% -25%、胡萝卜 10% -25%、树叶5% -10%、肉类3% -8%、大豆15% -25%、接种土壤15% -25%。步骤b所述通风的通风量为1. 5-3L/min。本发明的有益效果本发明采用两阶段堆肥的方法对温度和PH进行调控，与以往堆肥处理厨余物的方法比较，具有反应迅速、提高腐熟度的优点。堆肥产物的固氮率提高了 20%，堆肥过程不但提高了有机物的降解程度和堆肥产物的稳定性，而且加强了氮的固定效果，提高了堆肥系统的效率。采用本发明堆肥化可比传统堆肥法提前7-11天获得堆肥成品，且堆肥成品腐熟程度高、品质好。
图1 本发明所采用的堆肥装置示意图；图中，1-反应桶、2-厨余物、3-上部控温计、4-下部控温计、5-渗滤液导出管、 6-冷凝器、7-氧气检测器、8-氨捕集阱、9-空气流量计、10-空压泵、11-空气导入管、12-反应桶盖、13-废弃导管、14-步气盘。图2 堆肥系统有机物降解百分率比较图。图3 堆肥系统温度变化趋势。图4 堆肥系统氨气释放趋势。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。以下实施例采取模拟的厨余物，厨余物及其质量分数为马铃薯10% -15%、米饭10% -25%、胡萝卜10% -25%、树叶5% -10%、肉类3% _8%、大豆15% -25%、接种土壤15% -25%0以下实施例两阶段厨余物好氧堆肥的装置(如图1所示)由反应桶1、厨余物2、
4上部控温计3、下部控温计4、渗滤液导出管5、冷凝器6、氧气检测器7、氨捕集阱8、空气流量计9、空压泵10、空气导入管11、反应桶盖12、废弃导管13、步气盘14构成；反应桶1内装有厨余物2 ；上部控温计3、下部控温计4插入厨余物2中央；反应桶1的底部设置步气盘 14 ；渗滤液导出管5安装在反应桶1的桶底上，废弃导管13从反应桶盖12引出后通过一阀门插入氨捕集阱8，氨捕集阱8的上口穿出一导管插入带氧气检测器7的收集阱内；冷凝器 6套在插入氧气检测器7导管外周上，空气流量计9接在反应桶1的底部的空气导入管11 上；空压泵10接在空气流量计9的后面。实施例1由马铃薯、米饭、胡萝卜、树叶、肉类、大豆和接种土壤组成的模拟厨余物(C N = 16) IOkg装入堆肥反应桶1中，空压泵10提供空气量3L/min，该堆肥系统内部温度条件由上部控温计3、下部控温计4、自动控制空压泵10运行，进行通风量调节，进行模拟厨余物堆肥处理实验。堆肥开始时取原样样品，以后每隔6小时取样品一次，每天共4次，同时进行翻堆，堆肥反应持续沈天，达到稳定状态，测定样品中Nh4+-N含量。新鲜空气由空气导入管 11经空压泵10、空气流量计9和一个控制阀进入系统，废气由反应桶盖子12上的废弃导管 13排出。实施例2将马铃薯、稻米和接种土壤组成的第一阶段模拟厨余物(约^g)装入堆肥反应桶1中，空压泵10提供空气量1.5L/min，该堆肥系统内部温度条件由上部控温计3、下部控温计4、自动控制空压泵10运行，进行通风量调节，进行模拟厨余物堆肥处理实验。当温度上升到60°C后，加入胡萝卜、树叶、肉类、大豆等其它厨余物，并通过通气量使温度稳定在 60°C与70°C之间。堆肥开始时取原样样品，以后每隔6小时取样品一次，每天共4次，同时进行翻堆，堆肥反应持续26天，达到稳定状态，测定样品中NH/-N含量。堆肥反应持续沈天，测定释放的NH/-N含量。测定样品中NH4+-N含量。新鲜空气由空气导入管11经空压泵 10、空气流量计9和一个控制阀进入系统，废气由反应桶盖子12上的废弃导管13排出。实施例3将马铃薯、稻米和接种土壤组成的第一阶段模拟厨余物(约^g)装入堆肥反应桶1中，同时加入K2HPO4和MgSO4碱性复合盐471g，空压泵10提供空气量1. 5L/min，进行模拟厨余物堆肥处理实验。当温度上升到60°C后，加入胡萝卜、树叶、肉类、大豆等其它厨余物(约^g)及KH2PO4和MgSO4酸性复合盐428g。堆肥开始时取原样样品，以后每隔6小时取样品一次，每天共4次，同时进行翻堆，堆肥反应持续沈天，达到稳定状态，测定样品中 NH/-N含量。堆肥反应持续沈天，测定释放的NH/-N含量。测定样品中NH4+-N含量。新鲜空气由空气导入管11经空压泵10、空气流量计9和一个控制阀进入系统，废气由反应桶盖子12上的废弃导管13排出。实施例4将马铃薯、稻米和接种土壤组成的第一阶段模拟厨余物(约^g)装入堆肥反应桶 1中，同时加入K2HPO4和MgSO4碱性复合盐471g，空压泵10提供空气量1. 5L/min,该堆肥系统内部温度条件由上部控温计3、下部控温计4、自动控制空压泵10运行，进行通风量调节， 进行模拟厨余物堆肥处理实验。当温度上升到60°C后，加入胡萝卜、树叶、肉类、大豆等其它厨余物(约5kg)及KH2PO4和MgSO4酸性复合盐4^g，并通过通气量使温度稳定在60°C与70°C之间。堆肥开始时取原样样品，以后每隔6小时取样品一次，每天共4次，同时进行翻堆，堆肥反应持续沈天，达到稳定状态，测定样品中NH4+-N含量。堆肥反应持续沈天，测定释放的NH/-N含量。测定样品中NH4+-N含量。新鲜空气由空气导入管11经空压泵10、空气流量计9和一个控制阀进入系统，废气由反应桶盖子12上的废弃导管13排出。如图2所示，从图中可以看出，进行了控温的两组与未进行控温的两组实施例相比，最终的有机物降解率明显升高，分别为59. 05%, 56. 68%, 52. 30%, 51. 45%,进行温度调控后，有机物的降解率约提高了 14%。此外，进行温度调控的组在21天左右进入稳定状态，降解率保持稳定；而没有进行温度调控的组直至M天才进入腐熟阶段。由此可见，进行温度调控后，增加了肥料的腐熟度，降低了堆肥的耗时。如图3所示，从图中可以看出，加入了 KH2PO4和MgSO4复合盐的两组与为进行缓冲盐调控的两组相比，开始阶段的温度上升明显更迅速实施例3和实施例2在第二天就开始迅速升温进入高温堆肥阶段，实施例1因为有机酸不能被中和，直到第五天温度才有显著上升。且实施例1因为没有进行两阶段堆肥，开始时期的微生物活性更小，升温更慢。由此可见，采用两阶段堆肥并且加入缓冲盐进行调控，能使堆肥更快的进入高温阶段。如图4所示，从图中可以看出，在第二阶段加入了酸式KH2PO4和MgSO4复合盐的两组释放的氨气明显少于未进行缓冲盐调控的组，分别为2745 J942、9703、10821mg。鸟粪石 (加入的K2HPO4和MgSO4复合盐可形成鸟粪石，主要成分为MgNH4PO4 · 6H20)的形成明显增加了氮的保有量，保持了堆肥产品肥效，降低了大气污染。
权利要求
1.一种两阶段厨余物好氧堆肥的装置，其特征在于，所述装置由反应桶(1)、厨余物 (2)、上部控温计C3)、下部控温计(4)、渗滤液导出管( 、冷凝器(6)、氧气检测器(7)、氨捕集阱(8)、空气流量计(9)、空压泵(10)、空气导入管(11)、反应桶盖(12)、废气导管(13)、 步气盘(14)构成；反应桶(1)内装有厨余物O)；上部控温计(3)、下部控温计(4)插入厨余物O)中央反应桶(1)的底部设置步气盘(14)；渗滤液导出管(5)安装在反应桶(1)的桶底上，废气导管(13)从反应桶盖(12)引出后通过一阀门插入氨捕集阱(8)，氨捕集阱 (8)的上口穿出一导管插入带氧气检测器(7)的收集阱内；冷凝器(6)套在插入氧气检测器(7)导管外周上，空气流量计(9)接在反应桶(1)的底部的空气导入管(11)上；空压泵 (10)接在空气流量计(9)的后面。
2.—种两阶段厨余物好氧堆肥的方法，其特征在于，按照如下步骤进行a、将厨余物装入反应桶中，然后加入K2HPO4和MgSO4复合盐；b、装上反应桶盖，从反应桶底部通风，同时打开反应桶顶部的废气导管和底部的渗滤液导出管，并防止渗滤液的累积，堆肥反应开始；C、堆肥反应开始后，每6小时取样品一次，保持每次取样的时间相同，每天共取四次， 同时进行翻堆，持续取样品2天。因为反应产热，温度升高到60°C以上；d、向堆肥反应器中加入预先在60°C下放置两天的厨余物，并加入KH2PO4和MgSO4复合盐，同时保持反应器温度为60-70°C。
3.根据权利要求书2所述一种两阶段厨余物好氧堆肥的方法，其特征在于，步骤a所加K2HPO4和MgSO4复合盐与厨余物的质量比为0. 0471 ；步骤d所加K2HPO4和MgSO4复合盐与厨余物的质量比为0. 0似8。
4.根据权利要求2所述一种两阶段厨余物好氧堆肥的方法，其特征在于，所述厨余物及其质量分数为马铃薯10% -15% ；米饭10% -25% ；胡萝卜10% -25% ；树叶 5% -10% ；肉类3% -8% ；大豆15% -25% ；接种土壤15% -25%。
5.根据权利要求2所述一种两阶段厨余物好氧堆肥的方法，其特征在于，步骤b所述通风的通风量为1. 5-3L/min。
全文摘要
本发明公开了属于有机固体废弃物处理技术领域的一种两阶段厨余物好氧堆肥的装置及方法。该装置由反应桶、厨余物、上部控温计、下部控温计、渗滤液导出管、冷凝器、氧气检测器、氨捕集阱、空气流量计、空压泵、空气导入管、反应桶盖、废气导管、步气盘构成。本发明依据模拟厨余物的易降解成分含量分为两类，进行堆肥处理并保持堆肥系统温度不超过70℃，并在堆肥过程中适时进行混合、采样和翻堆。两阶段控制技术堆肥与普通堆肥技术相比，堆肥时长缩小了5天，有机物降解率提高了15％，堆肥产物中的NH4+-N固定率提高了40％。本发明实现了厨余物的减量化与资源化，提高了堆肥产物在农业中的实用性和应用价值。
文档编号C05F9/02GK102249746SQ20111012478
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者姚尧, 安春江, 张晓东, 李晟, 赵珊, 魏佳, 黄国和 申请人:华北电力大学