一种太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统及方法与流程

本发明涉及一种太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统及方法，属于堆肥批量生产系统技术领域，特别适用于工业化批量生产。

背景技术

有机肥料富含有机物质和作物生长所需的营养物质，不仅能提供作物生长所需养分，改良土壤，还可以改善作物品质，提高作物产量，其所含营养物质比较丰富，且肥效长而稳定，对农田土壤损伤小，有利于农田生态的可持续发展。近年来，在农业生产过程中有机肥料运用越来越广泛，需求量越来越大，因此，实现有机肥的批量生产对农业生产的发展具有重要意义。然而，现在的有机肥生产技术不但产量低、投入大而且占地面积大，无法满足对有机肥的批量需求。现有太阳能堆肥技术大都采用太阳能吸收热用于温室内，以提高堆体温度，促进有机物发酵，但不能准确控制温室的温度保持在最优范围，且堆肥有机物迅速分解后容易产生臭气，需要及时排除冷空气，保证温室的空气环境。现有的管道通风设备容易造成堆肥物料的局部干化，减少了有机营养物质含量，降低了有机肥肥力，不利于堆肥肥料品质。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服以上缺点，利用太阳能加热空气提供发酵室热源减少堆肥发酵时间，实现有机肥从原料到装袋生产的流水线，同时减少占地面积。其中利用太阳能板加热集热室空气以维持两个发酵室室温，做到自然资源的合理利用，且相比较其他加热系统而言加热更均匀。

本发明采用的技术方案：一种太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统，包括供热机构、原料预处理机构、袋式发酵机构、装袋封口机构和二次发酵机构；所述原料预处理机构、袋式发酵机构、装袋封口机构和二次发酵机构四者依次相连，所述供热机构分别与袋式发酵机构和二次发酵机构相连，用于保持两者的室温恒定；

所述原料预处理机构包括粉碎机1、接种物储罐2、混合搅拌机3和装袋机4，粉碎机1和接种物储罐2分别与混合搅拌机3相连，装袋机4的入口与混合搅拌机3连接，装袋机4的出口与一次发酵室7连接；

所述袋式发酵机构包括一次发酵室7，一次发酵室7内设置有若干传送带19，传送带19的上方设置有热空气管道6，热空气管道6上连有若干曝气管ⅱ20，曝气管ⅱ20插入到传送带19上的装袋好的肥料中，曝气管ⅱ20上设置有含氧量测量仪，曝气管ⅱ20为可上下移动的，传送带19的下方设置有曝气管ⅰ13，曝气管ⅰ13固定在一次发酵室7内的底部，曝气管ⅰ13与延伸至一次发酵室7外部的热空气管道6连接，热空气管道6上设有阀门21；

所述装袋封口机构包括封口机10，封口机10的入口与一次发酵室7连接，封口机10的出口连接二次发酵室11；

所述二次发酵机构包括二次发酵室11，二次发酵室11内的底部也固定有曝气管ⅰ13，曝气管ⅰ13与供热机构相连，曝气管ⅰ13上也设置有阀门21；所述一次发酵室7和二次发酵室11内均设置有温度传感器5，一次发酵室7和二次发酵室11上均设有通风装置8，通风装置8与供热机构相连；

所述供热机构包括太阳能板14、泵15、集热室17、盘状热水管16，太阳能板14，集热室17内设置有盘状热水管16，太阳能板14中的热水管通过泵15连接到热水管16。

进一步的，粉碎机1为三级粉碎机，粉碎粒径大小分别为8mm以下，8~15mm，和16~25mm。

进一步的，热空气管道6与曝气管ⅱ20之间通过螺旋卡槽连接，通过曝气管ⅱ20上的含氧量测量仪实时监测一次发酵室中肥料袋内的含氧量，人工上下移动曝气管ⅱ20进而调节其伸入肥料袋内的长度。

进一步的，所述集热室17一侧设置有上下两个空气进出口18，一次发酵室7和二次发酵室11上的通风装置8与下方的空气进出口18相连，一次发酵室7中的热空气管道6和二次发酵室11内的曝气管ⅰ13分别与上方的空气进出口18相连。

进一步的，为了空间的合理利用，将二次发酵室11分为多层。

利用上述太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统进行堆肥的方法，其特征在于：包括如下步骤：

step1原料预处理，肥料进入粉碎机1后进行所需求粒径的粉碎，在混合搅拌机3中加入接种物、尿素以及适量的水，调节水分和碳氮比至合适范围后混合搅拌，碳氮比为25:1~30:1、水分含量为50%~60%，搅拌后进入装袋机4分料装袋；

step2装袋完毕的肥料送入一次发酵室7的传送带19上，传送带19上堆满肥料时停止运动，进行第一次发酵处理，一次发酵室7由供热系统通入热空气，控制室温为55℃~60℃，含氧量不低于5%，根据原材料的不同控制堆放时间，一般在3~5天；

step3第一次发酵结束后，装袋肥料进入封口机10进行封口处理；

step4封口完毕的装袋肥料进入二次发酵室11，进行二次发酵，二次发酵室控制室温在40℃以下，堆放4~5天；

step5堆放完成的肥料成品12进行出库销售。

本发明的工作原理：肥料经过原料预处理机构中进行预处理后变成装袋好但是未封口的袋装肥料，袋装肥料进入一次发酵室进行发酵，发酵时实时控制发酵室内的温度以及肥料袋内的含氧量，一次发酵完后的袋装肥料封口后进入二次发酵室进行第二次发酵，最后成品出库。其中肥料袋内的含氧量可以通过人工调节通入其中的曝气管的长度来调节，两个发酵室内的温度有温度传感器进行实时监测，通过自动控制系统控制阀门的开关来调节两个发酵室内通入的热空气量来调节室温，热空气来源于供热系统中的集热室，同时两个发酵室内由通风装置排出室内的冷空气，冷空气进入集热室进行循环利用。

本发明的有益效果是：

1通过利用太阳能供热系统，由集热室加热空气维持发酵室温度，能够保证发酵室温度均匀，维持温度在最佳范围，缩短堆肥时间，相比较热水管道加热有明显优势；

2通过袋式发酵室进行一次发酵，可以使每袋肥料都在最优条件下发酵，减少发酵堆肥时间，减少堆肥占地面积，使堆肥发酵到装袋一体化，提高生产能力，实现有机肥批量生产；

3通过二次发酵室进行二次发酵，使肥料在适宜条件下储存并进行二次发酵，减少发酵时间。

附图说明

图1为本发明堆肥生产系统的结构图；

图2为本发明进行堆肥的工艺流程图；

图中各标号：1-粉碎机、2-接种物储罐、3-混合搅拌机、4-装袋机、5-温度传感器、6-热空气管道、7-一次发酵室、8-通风装置、9-编织袋、10-封口机、11-二次发酵室、12-肥料成品、13-曝气管ⅰ、14-太阳能板、15-泵、16-盘状热水管、17-集热室、18-空气进出口、19-传送带、20-曝气管ⅱ、21-阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统，包括供热机构、原料预处理机构、袋式发酵机构、装袋封口机构和二次发酵机构；所述原料预处理机构、袋式发酵机构、装袋封口机构和二次发酵机构四者依次相连，所述供热机构分别与袋式发酵机构和二次发酵机构相连，用于保持两者的室温恒定；

所述原料预处理机构包括粉碎机1、接种物储罐2、混合搅拌机3和装袋机4，粉碎机1和接种物储罐2分别与混合搅拌机3相连，装袋机4的入口与混合搅拌机3连接，装袋机4的出口与一次发酵室7连接；

所述袋式发酵机构包括一次发酵室7，一次发酵室7内设置有若干传送带19，传送带19的上方设置有热空气管道6，热空气管道6上连有若干曝气管ⅱ20，曝气管ⅱ20插入到传送带19上的装袋好的肥料中，曝气管ⅱ20上设置有含氧量测量仪，曝气管ⅱ20为可上下移动的，传送带19的下方设置有曝气管ⅰ13，曝气管ⅰ13固定在一次发酵室7内的底部，曝气管ⅰ13与延伸至一次发酵室7外部的热空气管道6连接，热空气管道6上设有阀门21；

所述装袋封口机构包括封口机10，封口机10的入口与一次发酵室7连接，封口机10的出口连接二次发酵室11；

所述二次发酵机构包括二次发酵室11，二次发酵室11内的底部也固定有曝气管ⅰ13，曝气管ⅰ13与供热机构相连，曝气管ⅰ13上也设置有阀门21；所述一次发酵室7和二次发酵室11内均设置有温度传感器5，一次发酵室7和二次发酵室11上均设有通风装置8，通风装置8与供热机构相连；

所述供热机构包括太阳能板14、泵15、集热室17、盘状热水管16，太阳能板14，集热室17内设置有盘状热水管16，太阳能板14中的热水管通过泵15连接到盘状热水管16，太阳能板14将水加热，热水进入盘状热水管16进而将集热室17内的空气加热变成热空气。

其中集热室17一侧设置有上下两个空气进出口18，一次发酵室7和二次发酵室11上的通风装置8与下方的空气进出口18相连，一次发酵室7中的热空气管道6和二次发酵室11内的曝气管ⅰ13分别与上方的空气进出口18相连，集热室17中的热空气从上方的空气进出口18排出进入一次发酵室7和二次发酵室11，一次发酵室7和二次发酵室11中的冷空气通过通风装置8排出，再通过下方的空气进出口18进入集热室17中，避免了堆肥物的局部干化，保证了有机肥的肥力，实现冷空气的循环利用，通风装置8可采用排气扇等常见的排气装置。

当肥料经过原料预处理机构中进行预处理后，变成装袋好但是未封口的袋装肥料，袋装肥料进入一次发酵室7进行发酵，一次发酵完后的袋装肥料封口后进入二次发酵室11进行第二次发酵，最后成品出库，为了空间的合理利用，将二次发酵室11分为多层。

其中肥料袋内的含氧量可以通过人工调节通入其中的曝气管ⅱ20的长度来调节，具体的为：热空气管道6与曝气管ⅱ20之间通过螺旋卡槽连接，通过曝气管ⅱ20上的含氧量测量仪实时监测一次发酵室中肥料袋内的含氧量，人工上下移动曝气管ⅱ20进而调节其伸入肥料袋内的长度。

一次发酵室7和二次发酵室11内的温度通过温度传感器5进行实时监测，通过自动控制系统控制阀门21的开关来调节两个发酵室内通入的热空气量来调节室温，同时两个发酵室内由通风装置8排出室内的冷空气，冷空气进入集热室进行循环利用，其中自动控制系统为常见的控制器。

其中粉碎机1为了适应不同原料的粉碎要求，设置为三级粉碎机，粉碎粒径大小分别为8mm以下，8~15mm，和16~25mm。

如图2所示：利用上述太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统进行堆肥的方法，包括如下步骤：

step1原料预处理，肥料进入粉碎机1后进行所需求粒径的粉碎，在混合搅拌机3中加入接种物、尿素以及适量的水，调节水分和碳氮比至合适范围后混合搅拌，碳氮比为25:1~30:1、水分含量为50%~60%，搅拌后进入装袋机4分料装袋；

step2装袋完毕的肥料送入一次发酵室7的传送带19上，传送带19上堆满肥料时停止运动，进行第一次发酵处理，一次发酵室7由供热系统通入热空气，控制室温为55℃~60℃，含氧量不低于5%，根据原材料的不同控制堆放时间，一般在3~5天；

step3第一次发酵结束后，装袋肥料进入封口机10进行封口处理；

step4封口完毕的装袋肥料进入二次发酵室11，进行二次发酵，二次发酵室控制室温在40℃以下，堆放4~5天；

step5堆放完成的肥料成品12进行出库销售。

实施例2：本实施例以玉米秸秆为堆肥原料案例，具体实施如下：

1）原料预处理：以玉米秸秆为堆肥原料，在粉碎机（1）中进行粉碎，粉碎粒径为20mm；粉碎后的原材料进入混合搅拌机（3），在搅拌机中加入接种物、牛粪、尿素和水，使其与粉碎的秸秆比例为2:1:2:6，调节碳氮比为26:1，水分含量为60%；原材料通过预处理后进入装袋机4，分料装袋到购置于市场尺寸为60*100cm的50公斤编织袋（9）中；

2）一次发酵：装袋完毕的肥料通过传送带19送入一次发酵室7进行第一次发酵处理，一次发酵室7由供热系统通入热空气，控制室温在60℃，含氧量不低于5%，堆放时间为4天；第一次发酵结束后，肥料通过传送带19进入封口机10进行封口处理；

3）二次发酵：封口完毕的肥料通过传送带19进入二次发酵室11，进行二次发酵，二次发酵室的室温控制在40℃，堆放时间为3天；堆放完成的肥料成品12可以进行出库销售。

传统堆肥工艺在堆层温度55℃以上需维持5~7天，堆层温度为70℃需维持3~5天。太阳能辅助高效袋式发酵堆肥生产系统明显缩短了堆肥周期，且肥料袋内有一定温度，所以可适当降低温室温度，做到了高效节能。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。