专利名称：一种生物质塔式堆肥处理设备及方法
技术领域：
本发明属于生物质填埋中恶臭处理技术领域，具体涉及ー种生物质塔式堆肥处理设备及方法。
背景技术：
有机物通过高温好氧堆肥处理，使堆肥原料中的不稳定有机物经过一段时间的生物氧化和腐熟，形成性质稳定、对农作物无害，可作为土壤改良剂的堆肥产品，施用于农田，能改良土壤结构、提高土壤肥力。未腐熟生物质直接施用，由于其中的有机质没有达到足够稳定，会阻碍农作物对氮的吸收、在植物根区形成厌氧条件及増加土壌中某些重金属离子的溶解性，含有的植物毒性物质也会影响植物的正常生长。因此，需要对生物质进行资源化、无害化堆肥处理。堆肥化是在微生物的作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程。植物体内中含有碳、氮、磷、钾以及各种微量元素。一年 生植物作为肥料还给该土壌，土壌有机质每年可増加0.01%，对维持土壤养分平衡起着积极作用，同时还可改善土壌团粒结构和理化性状。在农业方面更能增加作物产量，节约化肥用量，能促进农业可持续发展。堆肥反应是微生物活动的复杂过程，受含水率、温度、通风供氧量、碳氮比(C/N)和PH值等因素影响。堆肥过程中可溶性的有机物，透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物所吸收。而固体和胶体有机物质则附着在微生物体外，被微生物所分泌的酶分解为可溶性物质后，再渗入细胞。被吸收的有机物，一部分转化为生物体所必需的营养物质，合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多生物体；另一部分则被氧化成简单的无机物，并放出生物生产活动所需要的能量。易腐烂的有机物转化为土壌易吸收的有机营养物质，堆肥过程中产生的高温，杀死了堆肥物料中的致病菌、寄生虫卵。生物质堆肥就是将植物采用特殊エ艺和科学配比，经粉碎、酶化、配料、混料等エ序后制成生物质复合肥。但目前生物质堆肥技术水平低，作业占地面积大、腐熟周期长、易产生恶臭等。目前还没有将以植物为主采用堆肥方式生产生物质复合肥的设备及方法进行エ厂化。
发明内容
本发明g在克服现有技术的不足，提供ー种生物质塔式堆肥处理设备及方法。利用高效微生物菌剂，采用封闭式堆肥化操作方法，增强微生物生态系统的功能，加速有机物质的分解，促进堆肥物料的腐熟，提高堆肥效率，有效防止病原菌的传播和异味散发。为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为
所述生物质塔式堆肥处理设备包括反应塔；所述反应塔顶部设有进水管、搅拌电机、进料口和排气管；所述进水管伸入反应塔内腔的端部设有喷淋头；所述搅拌电机与反应塔内的搅拌器连接；所述反应塔塔内四周设有温度传感器、湿度传感器和取样ロ ；所述反应塔下部设有进料ロ ；所述反应塔内腔中低于进料ロ的位置设有过滤网；所述反应塔底部设有进风管和出水管；所述进风管与风机连接，所述风机的出风ロ处设有空气加热器；所述出水管与滤液调节池连接；所述滤液调节池与进水管连接，所述进水管上设有水泵。所述生物质塔式堆肥处理设备可以是立式或卧式。本发明还提供了一种基于上述生物质塔式堆肥处理设备的生物质堆肥处理方法，包括如下步骤
(1)堆肥前将生物质分选、破碎、筛分、配料、混合成堆肥原料；其中，堆肥原料长度为3 5cm,堆肥原料中的碳氮比为20 30:1,姆It堆肥原料中可加有50 IOOkg干石灰粉；堆肥原料中落叶、木屑、枝梢、稻杆、枯草等碳含量较高，直接以它进行堆制，不利于微生物的合成与滋生，发酵速度慢，而鲜草、嫩叶等氮含量高，会放出大量的氨气与臭味，也影响发酵与堆制，最好两者进行一定比例的混合，掌控适合的碳氮比； (2)将复合益菌粉剂加水稀释50 100倍，常温下培养8 12小时，得菌液；
(3 )将堆肥原料通过进料ロ投入发反应塔内，启动搅拌电机带动搅拌器旋转；同时启动水泵，通过进水管将步骤(2)中培养好的菌液喷洒在堆肥原料上；通过湿度传感器控制反应塔内湿度为45 60% ;其中，每IOt堆肥原料使用0. 5kg复合益菌粉剂，堆肥原料pH值为6 9 ;
(4)开启空气加热器，在风机的作用下通过进风管向反应塔内输送暖气，当反应塔内温度达到40°C以上后，关闭空气加热器和风机，反应塔内堆肥原料开始发酵；发酵时，控制反应塔内温度为50 60°C，当温度低于50°C时，启动空气加热器和风机向当反应塔内输送暖气，当温度高于60°C吋，启动风机向反应塔内输送常温气体；控制反应塔内湿度50 60%,当湿度低于50%时，通过水泵将滤液调节池内的水喷洒到堆肥原料上，当湿度低于60%时,通过风机向当反应塔内输送空气，吹干水分；其中，滤液调节池内水的pH值则通过石灰粉调节至6 9 ;发酵时，每间隔10 12h启动风机和搅拌电机一次，每次持续25 30min ；其中，通风速率为10 1000L/min，搅拌器转速为15 20r/min ；
(5)发酵5天后将堆肥原料翻堆，翻堆时ー边搅拌ー边往堆肥原料中添加复合益菌粉齐U，添加量为每IOt堆肥原料添加0. 5kg复合益菌粉剂；第二次喷洒步骤(2)中培养好的菌液，反应塔内湿度保持在55 60%之间，堆肥原料在搅拌中向出料ロー端移动，堆肥原料在发酵时产生的水分经过滤网后集中于反应塔底部，通过出水管排向滤液调节池；
(6)翻堆后，通过温度传感器控制反应塔内温度为45 55°C，当温度低于45°C吋，启动空气加热器和风机向当反应塔内输送暖气，当温度高于55°C吋，启动风机向当反应塔内输送常温气体；通过湿度传感器控制反应塔内湿度45 55%，当湿度低于45%时，通过水泵将滤液调节池内的水喷洒到堆肥原料上，当湿度低于55%时，通过风机向当反应塔内输送空气，吹干水分；其中，滤液调节池内水的PH值则通过石灰粉调节至6 9 ;翻堆后，每间隔14 16h启动风机和搅拌电机一次，每次持续15 20min，其中，通风速率为10 1000L/min,搅拌器转速为15 20r/min ;夏天时,翻堆后5天堆肥原料进入后熟期,冬天时,翻堆后7天肥原料进入后熟期，这时将堆肥原料从出料ロ排出，将堆肥原料移到大棚或露天下降解5 7天后至完全腐熟；
(7)将完全腐熟后的堆肥原料摊开，使其自然干燥或日晒，使堆肥原料中难降解的有机物进ー步分解，转化成较稳定的物质，将堆肥原料的水分控制在30 35%，破碎后经0.1 2目筛除大颗粒后即成堆肥成品。
下面结合原理对本发明作进ー步说明
堆肥前将生物质进行分选、破碎、筛分、配料和混合，为堆肥化过程提供适宜的原料。堆肥原料是混合物，包括各种植物、污泥、农业废弃物等。为达到最佳的堆肥化反应效果，需要添加他的有机或无机物料，来改变堆肥原料的比重、含水率、原料的结构，増加原料中的能量含量，调整孔隙率，便于通风。前期处理好的原料投入发酵塔内，在微生物作用下有机物被快速分解，经历升温期、高温期、降温期三个过程进行主发酵。进行主发酵时氧气吸收率高，堆体温度较高，可挥发性固体大量減少，释放出较多臭味气体。当发酵塔内原料堆内温度下降、可挥发性固体减缓挥发时，进入后发酵阶段，通常在发酵塔外发酵，可以是在大棚或露天下进行。作用是使难降解的有机物进ー步分解，并转化成较稳定的物质，最終得到完全腐熟的产品。这ー阶段氧气吸收率低、堆体温度较低、管理和调控措施比较简単。两次发酵后的堆肥产品进行适当干燥、破碎、过筛即可包装销售。与现有技术相比，采用本发明设备及方法处理后所得的完全腐熟的堆肥成品，原料体积压缩变化较大，缩至原料的1/3-1/5，无异味与臭味、疏松且带有点似泥土的芳香，植物能完全较快吸收。堆肥发酵的高温期，基本上可以杀灭害虫与病菌，甚至杂草种子，通过高温堆制后再施用于农田及园艺生产，可以实现真正的无污染有机耕作，堆制过程中菌类分泌的大量酶与活性物质地农作物最佳的代谢促进剂，可提高抗病性与抗虫性，改良土壌，活化土壤实现永续耕作，为免农药有机耕作创造基础，实现农业生产的零排放无污染。
图1是本发明生物质塔式堆肥设备的结构示意 图中1、反应塔，2、温度传感器，3、搅拌器，4、排气管，5、搅拌电机，6、进水管，7、进料ロ，8、取样ロ，9、出料ロ，10、过滤网，11、进风管，12、空气加热器，13、风机，14、水泵，15、滤 液调节池，16、出水管，17、喷淋头，18、湿度传感器。
具体实施例方式下面详细说明本发明优选的技术方案，但本发明不限于所提供的实施例。实施例1
參见图1，所述生物质堆肥处理设备包括包括反应塔I ;所述反应塔I顶部设有进水管6、搅拌电机5、进料ロ 7和排气管4 ;所述进水管6伸入反应塔I内腔的端部设有喷淋头17 ；所述搅拌电机5与反应塔I内的搅拌器3连接；所述反应塔I塔内四周设有温度传感器2、湿度传感器18和取样ロ 8 ;所述反应塔I下部设有进料ロ 9 ;所述反应塔I内腔中低于进料ロ 9的位置设有过滤网10 ;所述反应塔I底部设有进风管11和出水管16 ;所述进风管11与风机13连接，所述风机13的出风ロ处设有空气加热器12 ;所述出水管16与滤液调节池15连接；所述滤液调节池15与进水管6连接，所述进水管6上设有水泵14。实施例2
一种基于实施例1所述生物质塔式堆肥处理设备的生物质堆肥处理方法，包括如下步
骤(1)堆肥前将生物质分选、破碎、筛分、配料、混合成堆肥原料；其中，堆肥原料长度为3 5cm,堆肥原料中的碳氮比为20 30:1,姆It堆肥原料中可加有50 IOOkg干石灰粉；堆肥原料中落叶、木屑、枝梢、稻杆、枯草等碳含量较高，直接以它进行堆制，不利于微生物的合成与滋生，发酵速度慢，而鲜草、嫩叶等氮含量高，会放出大量的氨气与臭味，也影响发酵与堆制，最好两者进行一定比例的混合，掌控适合的碳氮比；
(2)将复合益菌粉剂加水稀释50 100倍，常温下培养8 12小时，得菌液；
(3 )将堆肥原料通过进料ロ投入发反应塔内，启动搅拌电机带动搅拌器旋转；同时启动水泵，通过进水管将步骤(2)中培养好的菌液喷洒在堆肥原料上；通过湿度传感器控制反应塔内湿度为45 60% ;其中，每IOt堆肥原料使用0. 5kg复合益菌粉剂，堆肥原料pH值为6 9 ;
(4)开启空气加热器，在风机的作用下通过进风管向 反应塔内输送暖气，当反应塔内温度达到40°C以上后，关闭空气加热器和风机，反应塔内堆肥原料开始发酵；发酵时，控制反应塔内温度为50 60°C，当温度低于50°C时，启动空气加热器和风机向当反应塔内输送暖气，当温度高于60°C吋，启动风机向反应塔内输送常温气体；控制反应塔内湿度50 60%,当湿度低于50%时，通过水泵将滤液调节池内的水喷洒到堆肥原料上，当湿度低于60%时,通过风机向当反应塔内输送空气,吹干水分；其中，滤液调节池内水的pH值则通过石灰粉调节至6 9 ;发酵时，每间隔10 12h启动风机和搅拌电机一次，每次持续25 30min ；其中，通风速率为10 1000L/min，搅拌器转速为15 20r/min ；
(5)发酵5天后将堆肥原料翻堆，翻堆时ー边搅拌ー边往堆肥原料中添加复合益菌粉齐U，添加量为每IOt堆肥原料添加0. 5kg复合益菌粉剂；第二次喷洒步骤(2)中培养好的菌液，反应塔内湿度保持在55 60%之间，堆肥原料在搅拌中向出料ロー端移动，堆肥原料在发酵时产生的水分经过滤网后集中于反应塔底部，通过出水管排向滤液调节池；
(6)翻堆后，通过温度传感器控制反应塔内温度为45 55°C，当温度低于45°C吋，启动空气加热器和风机向当反应塔内输送暖气，当温度高于55°C吋，启动风机向当反应塔内输送常温气体；通过湿度传感器控制反应塔内湿度45 55%，当湿度低于45%时，通过水泵将滤液调节池内的水喷洒到堆肥原料上，当湿度低于55%时，通过风机向当反应塔内输送空气，吹干水分；其中，滤液调节池内水的PH值则通过石灰粉调节至6 9 ;翻堆后，每间隔14 16h启动风机和搅拌电机一次，每次持续15 20min，其中，通风速率为10 1000L/min,搅拌器转速为15 20r/min ;夏天时,翻堆后5天堆肥原料进入后熟期,冬天时,翻堆后7天肥原料进入后熟期，这时将堆肥原料从出料ロ排出，将堆肥原料移到大棚或露天下降解5 7天后至完全腐熟；
(7)将完全腐熟后的堆肥原料摊开，使其自然干燥或日晒，使堆肥原料中难降解的有机物进ー步分解，转化成较稳定的物质，将堆肥原料的水分控制在30 35%，破碎后经0.1 2目筛除大颗粒后即成堆肥成品。
权利要求
1.一种生物质堆肥处理设备，其特征在于，所述设备包括反应塔(I);所述反应塔(I) 顶部设有进水管(6)、搅拌电机(5)、进料口(7)和排气管(4);所述进水管(6)伸入反应塔 (O内腔的端部设有喷淋头(17);所述搅拌电机(5)与反应塔(I)内的搅拌器(3)连接；所述反应塔(I)塔内四周设有温度传感器(2)、湿度传感器(18)和取样口(8);所述反应塔(I) 下部设有进料口(9);所述反应塔(I)内腔中低于进料口(9)的位置设有过滤网(10);所述反应塔(I)底部设有进风管(11)和出水管(16);所述进风管(11)与风机(13)连接，所述风机(13)的出风口处设有空气加热器(12);所述出水管(16)与滤液调节池(15)连接；所述滤液调节池(15 )与进水管(6 )连接，所述进水管(6 )上设有水泵(14 )。
2.一种基于权利要求1所述生物质塔式堆肥处理设备的生物质堆肥处理方法，包括如下步骤(O堆肥前将生物质分选、破碎、筛分、配料、混合成堆肥原料；堆肥原料长度为3 5cm,堆肥原料中的碳氮比为20 30:1 ；(2)将复合益菌粉剂加水稀释50 100倍，常温下培养8 12小时，得菌液；(3 )将堆肥原料通过进料口投入发反应塔内，启动搅拌电机带动搅拌器旋转；同时启动水泵，通过进水管将步骤(2)中培养好的菌液喷洒在堆肥原料上；通过湿度传感器控制反应塔内湿度为45 60% ;其中，每IOt堆肥原料使用O. 5kg复合益菌粉剂，堆肥原料pH值为6 9 ;(4)开启空气加热器，在风机的作用下通过进风管向反应塔内输送暖气，当反应塔内温度达到40°C以上后，关闭空气加热器和风机，反应塔内堆肥原料开始发酵；发酵时，控制反应塔内温度为50 60°C，并控制反应塔内湿度50 60% ;每间隔10 12h启动风机和搅拌电机一次，每次持续25 30min ;其中，通风速率为10 1000L/min，搅拌器转速为15 20r/min ；(5)发酵5天后将堆肥原料翻堆，翻堆时一边搅拌一边往堆肥原料中添加复合益菌粉齐U，添加量为每IOt堆肥原料添加O. 5kg复合益菌粉剂；第二次喷洒步骤(2)中培养好的菌液，反应塔内湿度保持在55 60%之间，堆肥原料在发酵时产生的水分经过滤网后集中于反应塔底部，通过出水管排向滤液调节池；(6)翻堆后，通过温度传感器控制反应塔内温度为45 55°C，通过湿度传感器控制反应塔内湿度45 55% ;每间隔14 16h启动风机和搅拌电机一次，每次持续15 20min， 其中，通风速率为10 1000L/min，搅拌器转速为15 20r/min ;夏天时，翻堆后5天堆肥原料进入后熟期，冬天时，翻堆后7天肥原料进入后熟期，这时将堆肥原料从出料口排出， 将堆肥原料移到大棚或露天下降解5 7天后至完全腐熟；(7)将完全腐熟后的堆肥原料摊开，使其自然干燥或日晒，然后破碎并经0.1 2目筛除大颗粒后即成堆肥成品。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)中，每It堆肥原料中加有50 IOOkg干石灰粉。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)中将生物质配料后，生物质中含有落叶、木屑、枝梢、秸杆、枯草、鲜草和嫩叶。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，当反应塔内温度低于50°C 时，启动空气加热器和风机向当反应塔内输送暖气，当反应塔内温度高于60°C时，启动风机向反应塔内输送常温气体；当反应塔内湿度低于50%时，通过水泵将滤液调节池内的水喷洒到堆肥原料上，当反应塔内湿度低于60%时，通过风机向当反应塔内输送空气，吹干水分；其中，滤液调节池内水的PH值则通过石灰粉调节至6 9。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，当反应塔内温度低于45°C 时，启动空气加热器和风机向当反应塔内输送暖气，当反应塔内温度高于55 °C时，启动风机向当反应塔内输送常温气体；当反应塔内湿度低于45%时，通过水泵将滤液调节池(15)内的水喷洒到堆肥原料上，当反应塔内湿度低于55%时，通过风机向当反应塔内输送空气，吹干水分；其中，滤液调节池内水的PH值则通过石灰粉调节至6 9。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)中，将堆肥原料干燥至其水分含量为30 35%。
全文摘要
本发明公开了一种生物质塔式堆肥处理设备及方法。本发明利用高效微生物菌剂，采用封闭式堆肥化操作方法，增强微生物生态系统的功能，加速有机物质的分解，促进堆肥物料的腐熟，提高堆肥效率，有效防止病原菌的传播和异味散发。实现了无污染有机耕作，堆制过程中菌类分泌的大量酶与活性物质地农作物最佳的代谢促进剂，可提高抗病性与抗虫性，改良土壤，活化土壤实现永续耕作，为免农药有机耕作创造基础，实现农业生产的零排放无污染。
文档编号C05F17/02GK103011927SQ201210588210
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者雷学军 申请人:雷学军