一种利用园林绿化废弃物堆肥制有机‑无机混合肥的自动控制设备及方法与流程

本发明涉及园林绿化废弃物资源化领域，尤其涉及一种利用园林绿化废弃物堆肥制有机-无机混合肥的自动控制设备及方法。

背景技术：

随着我国城市绿化的快速发展，城市园林绿化废弃物的产量与日俱增。据2014年3月全国绿化委员会办公室发布的《2013年中国国土绿化状况公报》显示：全国城市建成区绿化覆盖率39.59％，绿地率35.72％，其中全国城市建成区绿化覆盖面积181.2万hm2，每年绿化垃圾产量数以千万吨。目前，我国大部分城市的园林绿化废弃物仍采用以填埋或焚烧为主的末端治理方式，据统计我国有80％以上的绿化垃圾通过填埋或简易填埋进行处理，这种传统的处理方式不仅造成了环境污染，也带来了资源浪费，不符合我国建设资源节约型环境友好型社会的要求。

利用园林绿化废弃物堆肥制肥料是其资源化利用的方式之一。由于园林绿化废弃物成分单纯，相比生活垃圾等其他城市固体废弃物，其原料污染小，不含重金属，利用园林绿化废弃物堆肥制作的肥料产品安全性好，易被市场接受，具有良好的生态效益。但是利用园林绿化废弃物堆肥制肥料存在以下两方面的问题：第一，堆肥时间长，堆肥原料的含水率、温度、pH、氧含量及C/N等因子会影响堆肥化进程及堆肥周期，传统的堆肥方法对这些条件因子难以综合控制，而单一因子的控制又得不到满意的堆肥效果；第二，堆制后的园林绿化废弃物堆肥往往养分含量低且不同营养元素含量不平衡，难以作为肥料直接利用，不能完全满足植物的生长需求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的之一是提供一种利用园林绿化废弃物堆肥制有机-无机混合肥的自动控制设备，实现了堆肥过程条件因子的使用自动化检测及控制方式，解决了以往的园林绿化废弃物堆肥养分含量低的问题，并同时提高了肥效。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种利用园林绿化废弃物制有机-无机混合肥的自动控制设备，包括：

分离粉碎装置，用于对园林绿化废弃物的粉碎；

可移动式斗车，用于将粉碎后的园林绿化废弃物进行预处理，即将C/N调节为(25～30):1,含水率调节为55％～65％；

传输系统，用于将园林绿化废弃物从可移动式斗车倒入发酵仓体；

发酵仓体，包括仓体支架、置于仓体支架上用于堆积园林绿化废弃物的堆肥仓体、设置于堆肥仓体的分别用于测量园林绿化废弃物的温度与含水率、PH值、氧含量的墒情传感器、PH传感器和氧含量传感器、分别用于改变堆肥仓体内绿化废弃物温度和氧含量、含水率及PH的增氧降温系统和含水率及PH调节系统，以及热源，其中堆肥仓体上端一侧设有发酵仓入口，其上端另一侧的下端与配料混合仓体相连通，其底部设有出料口；用于影响因子的控制，提升堆肥效率与质量，缩短堆肥周期。

配料混合仓体，用于将含有N、P、K元素的配料与经过所述发酵仓体发酵后的园林绿化废弃物制成有机-无机混合肥。

中央控制器，用于控制分离粉碎装置、传输系统、发酵仓体和配料混合仓体的动作。

所述的分离粉碎装置、传输系统、发酵仓体和配料混合仓体上均设有与中央控制器相配合的无线收发装置。

其还包括除臭系统，所述的除臭系统包括抽风机、除臭池、尾气分布管，所述除臭池里设有吸附料，所述尾气分布管上设有若干曝气小孔，尾气分布管通过曝气小孔在所述吸附料内曝气，其中抽风机的进气口与堆肥仓体相连通，抽风机的排气口与尾气分布管相连通，以曝气形式使吸附料吸收臭气，达到除臭效果。

其还包括转动及翻转装置，所述转动及翻转装置包括堆肥仓体转动电机和若干翻堆勾，其中堆肥仓体外侧设有仓体传动齿轮，堆肥仓体转动电机上设有与仓体传动齿轮相配合的电机传动齿轮，翻堆勾设于堆肥仓体内侧，且通过铰链与堆肥仓体连接，堆肥仓体转动过程堆体受到重力的作用在堆肥仓体内翻滚，及在翻堆勾的摆动下使到堆体与添加物混合更均匀。

所述的分离粉碎装置包括初次粉碎机、二次粉碎机、粉碎仓体和用于支撑粉碎仓体的粉碎机支架，其中所述粉碎仓体上端设有筛网，且筛网上方设有粉碎机入料口，所述粉碎仓体下端设有置于二次粉碎机的下方的粉碎机出料口，初次粉碎机和二次粉碎机均置于粉碎仓体内，并且初次粉碎机设于二次粉碎机的上方。

所述的传输系统包括用于将可移动式斗车置于分离粉碎装置出料口的平移装置和提升装置，可移动式斗车依次通过平移装置和提升装置将预处理后的园林绿化废弃物倒入发酵仓体。

所述配料混合仓体包括有机无机混合肥装置，所述有机无机混合肥装置内设有转动机构，所述转动机构上装有飞刀，所述有机无机混合肥装置上端的一侧设有用于将含有N、P、K元素的配料放入有机无机混合肥装置的配料口，其另一侧与所述堆肥仓体下端的另一侧通过第一出料阀相连通。

所述的增氧降温系统包括鼓风机、多孔曝气管，其中鼓风机设于堆肥仓体外侧，其排气口与多孔曝气管连通，其进气口与大气相通。

所述的含水率及pH调节系统包括设于堆肥仓体内的多孔微喷设备，其还包括设于堆肥仓体外的储水罐、碱性液体储存罐、换向阀、加压泵，其中多所述储水罐一侧设有用于将其与市政水管导通的补水电动阀，其内部设有储水罐液位计，所述碱性液体储存罐内部设有碱性液体储存罐液位计，所述换向阀的第一进口连通储水罐的另一侧，其第二进口连通碱性液体储存罐，其出口连通加压泵的进口，所述多孔微喷设备与加压泵的出口相连通，整个含水率及pH调节系统用喷淋方式给堆体补充水分与养份。

本发明的另一目的在于提供一种利用园林绿化废弃物制有机-无机混合肥的方法，其堆肥进程短，并且堆肥效果好。

一种利用园林绿化废弃物制有机-无机混合肥的方法，其包括以下步骤：

步骤1、将园林绿化废弃物进行发酵前处理；

步骤2、将步骤1得到的园林绿化废弃物通过传输系统倒入发酵仓体内进行发酵过程控制处理，处理时间为12-15天；

步骤3、将步骤2得到的园林绿化废弃物投入配料混合仓体内，再将含有N、P、K元素的配料放入配料混合仓体，进行混合，有机-无机肥程序的处理。

所述步骤1包括以下步骤：

步骤11、将除较大树干后的园林绿化废弃物放入初次粉碎机进行初次粉碎，使初次粉碎后粒径≤20mm；

步骤12、将步骤11得到的园林绿化废弃物放入二次粉碎机进行细粉碎，使二次粉碎后粒径≤5mm；

步骤13、将步骤12得到的园林绿化废弃物放入可移动式斗车进行预处理，使园林绿化废弃物的C/N调节为(25～30):1,含水率调节为55％～65％；

所述步骤2包括以下步骤：

通过墒情传感器监测堆肥仓体内园林绿化废弃物的含水率和温度，同时通过pH传感器监测堆肥仓体内园林绿化废弃物的pH值，当所述含水率<55％，且所述pH值>6.8时，启动加压泵，以使储水罐内的水通过多孔微喷设备向园林绿化废弃物喷射，并同时启动堆肥仓体转动电机，通过翻堆勾对园林绿化废弃物进行搅拌；

当所述含水率<55％，且所述pH值<6.8时，启动加压泵，以使碱性液体储存罐内的碱性水通过多孔微喷设备向园林绿化废弃物喷射，同时启动堆肥仓体转动电机，通过翻堆勾对园林绿化废弃物进行搅拌；

当所述含水率>60％或PH值>7.8时，将换向阀复位并停止加压泵，以使储水罐内的水和碱性液体储存罐的碱性水均停止向园林绿化废弃物喷射，同时停止堆肥仓体转动电机；

当园林绿化废弃物放入堆肥仓体48小时内的温度低于50℃时，开启热源，当高于60℃时，停止热源；当所述温度高于50℃，且所述氧含量低于10％时，启动鼓风机，以使堆肥仓体外的空气通过多孔曝气管在堆肥仓体内曝气；当所述温度高于68℃时，启动鼓风机，当所述温度低于60℃时，停止鼓风机；当所述温度高于50℃，且氧含量大于15％或温度低于50℃时，停止鼓风机；

当所述含氧量大于10％时，每间隔2小时启动抽风机12运行15分钟，以使堆肥仓体内臭气经尾气分布管曝气在吸附料内；通过储水罐内液位计监测储水罐内的水位，当所述水位低于水位设定的正常值范围时，打开补水电动阀，以补充储水罐内的水；当所述水位高于水位设定的正常值范围时，关闭补水电动阀。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、实现了堆肥过程条件因子的使用自动化检测及控制方式。在堆肥全过程当中含水率、温度、氧含量、PH值是重要的条件因子，比起传统的堆肥方法，本发明可通过实时在线监控使条件因子保持在适当的范围(含水率：55％～60％、温度50℃～65℃、氧含量：不低于10％、PH值：6.8～7.8)，促进堆肥进程，缩短堆肥时间，提升堆肥效果。

2、解决了以往的园林绿化废弃物堆肥养分含量低的问题。以往的园林绿化废弃物堆肥得到的腐熟料往往养分含量低且不同营养元素不平衡，难以作为肥料直接利用。本发明中通过添加不同的营养元素，提高了腐熟料的养分含量，可以适应不同植物的营养需求。

3、有机-无机混合肥可提高肥效。比起单一的有机肥或无机肥，本发明制造的有机-无机混合肥可以调节土壤氮素的释放速度，促进植物对氮素的吸收，提高氮素的利用率。另外一般的无机磷肥具有吸湿性和腐蚀性，施入土壤后易被土壤固定而降低肥效，有机-无机混合肥的施用可以降低磷的固定，从而提高肥效果。

4、实现了堆肥制肥设备的集成。物料在滚筒内堆肥结束后，直接与配料混合制肥，机械自动化运行，操作简单，节省人力成本，质量稳定。

附图说明

图1为是本发明利用园林绿化废弃物制有机-无机混合肥的自动控制设备结构示意图；

图2为本发明利用园林绿化废弃物制有机-无机混合肥的方法的流程图；

图3为本发明堆肥初期温度与含氧量调节控制的逻辑流程图；

图4为本发明含水率及pH值调节控制的逻辑流程图；

图5为本发明除臭系统控制的逻辑流程图。

其中：1、粉碎机入料口；2、筛网；3、初次粉碎机；4、二次粉碎机；5、粉碎机支架；6、粉碎机出料口；7、可移动式斗车；8、平移装置；9、提升装置；10、发酵仓入口；11、堆肥仓体；12、抽风机；13、除臭池；14、吸附料；15、尾气分布管；16、仓体支架；17、pH传感器；18、氧含量传感器；19、墒情传感器；20、仓体传动齿轮；21、电机传动齿轮；22、堆肥仓体转动电机；23、多孔曝气管；24、多孔微喷设备；25、翻堆勾；26、鼓风机；27、补水电动阀；28、储水罐；29、储水罐液位计；30、碱性液体储存罐；31、碱性液体储存罐液位计；32、换向阀；33、加压泵；34、第一出料阀；35、配料口；36、有机无机混合肥装置；37、转动机构；38、第二出料阀；39、出料口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

一种利用园林绿化废弃物制有机-无机混合肥的自动控制设备，如图1，包括：分离粉碎装置、可移动式斗车7、传输系统、发酵仓体、配料混合仓体、除臭系统和转动及翻转装置、中央控制器，所述的分离粉碎装置、传输系统、发酵仓体和配料混合仓体上均设有与中央控制器相配合的无线收发装置。所述的分离粉碎装置、传输系统、发酵仓体和配料混合仓体的动作均通过中央控制器采用无线传输器控制。

所述发酵仓体包括用于支撑堆肥仓体11的仓体支架16、用于堆积园林绿化废弃物的堆肥仓体11、设置于堆肥仓体11的分别用于测量园林绿化废弃物的温度与含水率、PH值、氧含量的墒情传感器19、PH传感器17和氧含量传感器18、用于对园林绿化废弃物进行加热的热源、分别用于改变堆肥仓体内绿化废弃物温度和氧含量、含水率和PH的增氧降温系统和含水率及PH调节系统，其中堆肥仓体11上端一侧设有发酵仓入口10，其另一侧的下端与配料混合仓体相连通；

所述的除臭系统包括抽风机12、除臭池13、尾气分布管15，所述除臭池13里设有吸附料14，所述尾气分布管15上设有若干曝气小孔，尾气分布管15通过曝气小孔在所述吸附料14内曝气，其中抽风机12的进气口与堆肥仓体11相连通，抽风机12的排气口与尾气分布管15相连通。所述转动及翻转装置包括堆肥仓体转动电机22和若干翻堆勾25，其中堆肥仓体11外侧设有仓体传动齿轮20，堆肥仓体转动电机22上设有与仓体传动齿轮20相配合的电机传动齿轮21，翻堆勾25设于堆肥仓体11内侧，且通过铰链与堆肥仓体11连接。所述的分离粉碎装置包括初次粉碎机3、二次粉碎机4、粉碎仓体和粉碎机支架5，其中粉碎仓体置于粉碎机支架5上，所述粉碎仓体上端设有筛网2，且筛网2上方设有粉碎机入料口1，所述粉碎仓体下端设有置于二次粉碎机4的下方的粉碎机出料口6，初次粉碎机3和二次粉碎机4均置于粉碎仓体内，并且初次粉碎机3设于二次粉碎机4的上方。所述的传输系统包括用于将可移动式斗车7置于分离粉碎装置出料口的平移装置8和提升装置9，可移动式斗车7依次通过平移装置8和提升装置9将预处理后的园林绿化废弃物倒入发酵仓体。所述配料混合仓体包括有机无机混合肥装置36，所述有机无机混合肥装置36内设有转动机构37，所述转动机构37上装有飞刀，所述有机无机混合肥装置36上端的一侧设有用于将含有N、P、K元素的配料放入有机无机混合肥装置的配料口35，有机无机混合肥装置36与出料口39之间还设有控制出料的第二出料阀38，其上端另一侧与所述堆肥仓体11下端的另一侧通过第一出料阀34相连通。

所述的增氧降温系统包括鼓风机26、多孔曝气管23，其中鼓风机26设于堆肥仓体外侧，其排气口与多孔曝气管23连通，其进气口与大气相通。所述的热源若本系统在公园内运行，可采用太阳能加热的方式；若本系统在工业园区运行，可利用工业园内的一些低温烟气、蒸汽的余热；若本系统在没有以上条件的地方运行，可采用电加热。用于加热发酵仓体进料段进料后48小时的堆体，使堆体在最佳的温度条件下达到最优的发酵效率。

所述的含水率及pH调节系统包括设于堆肥仓体内的多孔微喷设备24，其还包括设于堆肥仓体11外的储水罐28、碱性液体储存罐30、换向阀32、加压泵33，其中所述储水罐28一侧设有用于将其与市政水管导通的补水电动阀27，其内部设有储水罐液位计29，所述碱性液体储存罐30内部设有碱性液体储存罐液位计31，所述换向阀32的第一进口连通储水罐28，其第二进口连通碱性液体储存罐30，其出口连通加压泵33的进口，所述多孔微喷设备24与加压泵33的出口相连通。

一种用园林绿化废弃物制有机-无机混合肥的方法，其包括以下步骤：

如图2，将园林绿化废弃物粗大枝干挑选分离去除后进行初次粉碎和二次粉碎，对粉碎后的物料进行预处理，经预处理后的堆肥物料的碳氮比C/N为(25～30):1，含水率为55％～60％，经预处理后的堆肥物料进行堆肥发酵。

经预处理后的堆肥物料可通过铲车或皮带输送机送入发酵仓体，开始堆肥。堆肥过程中的条件因子——含水率、温度、含氧量、pH值由自动控制系统控制，在堆肥的第12～15天，物料腐熟，开始进入制有机-无机混合肥程序。

根据肥料的后期用途不同，向腐熟料中加入含有N、P、K元素的配料，N元素来源于尿素、销铵、氯化铵、硫酸铵，P元素来源于过磷酸钙、重过磷酸钙，K元素来源于氯化钾、硫酸钾，配料加入后开启转动装置，利用飞刀快速旋转完成腐熟料和添加配料的混合，混合结束后制得有机-无机混合肥，出料，封袋装包。

实施例1：

将园林垃圾粗大枝干(直径≥1.5cm)挑选分离后由粉碎机入料口1进料粉碎，园林垃圾被初次粉碎机3粉碎后粒径≤20mm，被二次粉碎机4碎粉后粒径≤5mm，而后经粉碎机出料口6出料。

粉碎后的物料进入可移动式斗车7进行物料预处理，调节粉碎物料C/N为(25～30):1，含水率为55％～65％。物料经过上述预处理后通过平移装置8、提升装置9到达发酵仓入口10，物料进入发酵仓体后开始堆肥进程。

在堆肥进程中初期温度与含氧量调节控制逻辑流程图如图3所示，发酵开始48小时内当墒情传感器19检测到加热段堆体的温度低于50℃时，中央控制器开启热源，使加热段物料升温，当堆体温度高于60℃时，中央控制器停止热源。当堆体内的温度高于68℃时，鼓风机26启动运行，当堆体内的温度低于60℃，则鼓风机26停止运转；当堆体内的温度高于50℃且氧含量传感器18检测到氧含量低于10％，鼓风机26启动运行。空气由鼓风机26加压通过多孔曝气管23与堆体接触，当堆体内的温度高于50℃且氧含量大于15％或温度低于50℃，鼓风机26停止运行。

在堆肥进程中的含水率及pH值调节控制逻辑流程图如图4所示，当墒情传感器19检测到园林绿化废弃物含水率<55％时且pH传感器17检测到物料pH值>6.8时，中央控制器控制换向阀32导通储水罐28与加压泵33间管道，启动加压泵33将储水罐28内的水压向多孔微喷设备24形成水雾，并同时启动堆肥仓体转动电机22，在电机传动齿轮21和仓体传动齿轮20的作用下使堆肥仓体11转动，通过翻堆勾25对堆肥物料进行搅拌；当墒情传感器19探测到园林绿化废弃物含水率>60％时，中央控制器控制停止加压泵33与堆肥仓体转动电机22、复位换向阀32；当墒情传感器19探测到园林绿化废弃物含水率<55％且pH传感器17检测到物料pH值<6.8时，中央控制器控制换向阀32导通碱性液体储存罐30与加压泵33间管道，启动加压泵33将碱性液体储存罐30内的碱性水向多孔微喷设备24形成水雾，并同时启动堆肥仓体转动电机22，使堆肥仓体11转动，对堆肥物料进行搅拌；当墒情传感器19探测到含水率>60％或PH值>7.8时，中央控制器控制停止加压泵33与堆肥仓体转动电机22、复位换向阀32；当储水罐液位计29检测到水位低于水位设定正常值时，中央控制器40控制打开补水电动阀27，补充储水罐28内水；当储水罐液位计29检测到水位高于水位设定正常值时中央控制器控制关闭补水电动阀27。根据堆肥实际需要，上述多孔微喷的水中可添加一些有利于堆肥微生物生长的营养元素。

在堆肥进程中的除臭系统控制逻辑流程图如图5所示，当物料含氧量高于10％时，抽风机12每间隔2小时运行15分钟，抽风机12将发酵仓体内臭气经由尾气分布管15曝气在除臭池13的吸附料14内，使吸附料14对臭气进行吸附，达到除臭效果，当物料含氧量低于10％时又达到抽风机12间隔运行时，等待园林绿化废弃物的含氧量高于10％时才运行抽风机12。

堆肥物料经过12～15天的发酵腐熟，打开第一出料阀34，使发酵物料通过配料口35进入制有机无机混合肥装置36，通过配料口35向有机无机混合肥装置36中加入尿素，过磷酸钙，氧化钾，尿素，过磷酸钙，氧化钾，堆肥腐熟料的质量比为20:11:4:150，开启转动机构37对物料进行搅拌、切割、混合，转动机构37的转速为30～50r/min，运行时间为5～10min，通过出料口39出料，封袋装包。本实施例产生的有机-无机肥料可以给玉米施肥。

实施例2

与实施例1的操作步骤和堆肥处理条件相同，不同之处在于：堆肥物料经过12～15天的发酵腐熟，通过配料口35向有机无机混合肥装置36中加入硫酸铵、过磷酸钙、氯化钾，硫酸铵、过磷酸钙、氯化钾、堆肥腐熟料的质量比为12:6:1:40。本实施例产生的有机-无机肥料可作为小麦的底肥。

实施例3：

与实施例1的操作步骤和堆肥处理条件相同，不同之处在于：堆肥物料经过12～15天的发酵腐熟，通过配料口35向有机无机混合肥装置36中加入硫酸铵、磷酸一铵、硫酸钾，硫酸铵、过磷酸钙、氯化钾、堆肥腐熟料的质量比为11:5:6:90。本实施例产生的有机-无机肥料可给一些对磷钾要求高，氮稍低一点的作物施肥，如土豆，洋葱等。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或应用，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。