一种农业废弃物好氧发酵装置

1.本实用新型涉及发酵技术领域，尤其涉及一种农业废弃物的好氧发酵装置。


背景技术：

2.中国是世界上最早开始发展农业且是世界上最大的农业国家之一。随着农业现代化和农村城镇化步伐的加快，农业废弃物的产生与日俱增。按照成分，农业废弃物主要分为秸秆等植物纤维性废弃物和畜禽粪便两大类。中国每年产出大量的秸秆和畜禽粪便，且产量呈线性增长。由于农业废弃物的不当处理，大量秸秆被焚烧，大量含有有害物质的畜禽粪便被弃置或直接施于农田或冲入水体，不仅造成了严重的环境污染，而且对人畜的健康造成了极大的威胁。其实，秸秆和畜禽粪便中含有丰富的养分，是宝贵的可再生生物质资源。农业废弃物的资源化利用，是治理农业面源污染、节能减排、保护生态环境和可持续发展的重要内容。
3.好氧发酵是秸秆、畜禽粪便等农业废弃物主要的资源化利用途径。好氧发酵是一种利用物料自身固有菌群或借助外源菌剂进行有机质的生物降解，使其达到稳定的腐殖状态，再应用于土壤改良剂和有机肥的过程。好氧发酵可采用直接堆肥和好氧发酵装置两种方式。直接堆肥的方式会造成有害气体的扩散，而且发酵时的热量容易流失，从而导致发酵时间久且发酵效果不够理想。好氧发酵装置将物料置于封闭的容器内，通过控制通风和水分条件，使物料进行生物降解并实现减量化、无害化和资源化。目前，市场上的好氧发酵装置存在结构复杂、投资高、能耗大等一系列问题，因此，开发一种结构合理、发酵效果好且节能环保的农业废弃物好氧发酵装置的需求日益迫切。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对现有技术需求，提供一种农业废弃物发酵装置。好氧发酵装置整体轻巧，发酵效率高，可实时监测温度，并能有效防止热量流失和有害气体扩散。
5.为实现上述目的，本实用新型公开了如下的技术方案：
6.一种农业废弃物好氧发酵的装置，其特征在于：包括主体部分、进气部分、排气部分、保温部分和温度监测部分；
7.其中所述的主体部分的圆筒1为pp（聚丙烯）材质；圆筒顶部有向外延伸部分，通过法兰垫片、螺栓与顶盖2连接，圆筒底部设有三个底部支脚11，底部支脚是由圆筒向上切割出的直角凹槽所形成，顶盖上有三个圆形开口，分别连接中心排气口6、抽气泵8和温度传感器7；
8.所述的进气部分由多孔底板5和底板支撑3组成，多孔底板5为pp（聚丙烯）材质所制成的多孔圆形板，圆孔均匀分布，孔径为10mm，孔间距为50mm；底板支撑3为圆柱形实心结构，一端连接底部多孔底板5，一端连接地面，起到支撑反应装置、防止多孔挡板变形的作用；
9.所述的排气部分由中心排气口6、电动阀门10、抽气泵8和时间控制开关9构成，中心排气口6内径为100mm，高为200mm；中心排气口上设有控制开合的电动阀门10；时间控制开关9控制抽气泵8的启停和中心排气口6的开合，抽气泵运行期间关闭中心排气口；发酵时产生的水汽由排气部分排出，降低了发酵物料的含水率，有利于物料腐熟；
10.所述的保温部分4由主体部分圆筒外包裹的保温棉及保温棉外包裹的锡纸共同构成，保温部分减少了发酵时的热量流失，保证了发酵温度，提高了发酵效率；
11.所述的温度监测部分为带探杆的径向型温度传感器7，探杆可深入到物料内部，实时监测好氧发酵的物料温度。
12.本实用新型进一步公开了农业废弃物好氧发酵装置的使用方法，其特征在于按如下的步骤进行：
13.（1）打开顶盖2，将牛粪、秸秆或混合物料填入的圆筒1内；
14.（2）将法兰及顶盖用螺栓连接紧密；
15.（3）设置好时间控制开关9；
16.（4）将温度传感器7探杆由顶盖开口插入装置中的物料内部，定时监测物料发酵温度；
17.（5）当堆体温度≧50℃，至少持续10天时，发酵完成，卸出物料。
18.本实用新型同时也公开了农业废弃物好氧发酵装置在用于有效防止热量流失和有害气体扩散方面的应用。实验结果显示新装置有效控制热量损失，起到了节能降耗的作用，通过主动、规律通风能更好的控制恶臭气体的扩散。
19.本实用新型更加详细的描述如下：
20.一种农业废弃物好氧发酵的装置，其特征在于：包括主体部分、进气部分、排气部分、保温部分和温度监测部分。
21.所述的主体部分为pp（聚丙烯）材质的圆筒；圆筒顶部有向外延伸部分，通过法兰垫片、螺栓与顶盖2连接，圆筒底部设有三个底部支脚11，底部支脚是由圆筒向上切割出的直角凹槽所形成。顶盖上有三个圆形开口，分别连接中心排气口6、抽气泵8和温度传感器7。
22.所述的进气部分由多孔底板5和底板支撑3组成，多孔底板为主体装置同等材料所制成的多孔圆形板，圆孔均匀分布，孔径为10mm，孔间距为50mm；底板支撑3为圆柱形实心结构，一端连接底部多孔挡板，一端连接地面，起到支撑反应装置、防止多孔挡板变形的作用；
23.所述的排气部分由中心排气口6、电动阀门10、抽气泵8和时间控制开关9组成。中心排气口内径为100mm，高为200mm；中心排气口上设有控制开合的电动阀门；时间控制开关控制抽气泵的启停和中心排气口的开合，抽气泵运行期间关闭中心排气口；发酵时产生的水汽由排气部分排出，降低了发酵物料的含水率，有利于物料腐熟；
24.所述的保温部分由主体装置外包裹的保温棉及保温棉外包裹的锡纸共同组成，保温部分减少了发酵时的热量流失，保证了发酵温度，提高了发酵效率；
25.所述的温度监测部分为带探杆的径向型温度传感器7，探杆可深入到物料内部，实时监测好氧发酵的物料温度。
26.实施方式
27.（1）打开顶盖2，将牛粪、秸秆或混合物料填入装置主体1内；
28.（2）将法兰及顶盖用螺栓连接紧密；
29.（3）设置好时间控制开关9；
30.（4）将温度传感器7探杆由顶盖开口插入装置中的物料内部，定时监测物料发酵温度；
31.（5）当堆体温度≧50℃，至少持续10天时，发酵完成，卸出物料。
32.本实用新型主要解决了农业废弃物好氧发酵能耗过高和恶臭气体无序排放影响环境的问题，重点考察了发酵装置被动吸氧和主动排气规律，主要的难点在于工艺控制和合理保温。
33.本实用新型公开的一种农业废弃物的好氧发酵装置与现有技术相比所具有的积极效果是：
34.（1）本实用新型提供的农业废弃物好氧发酵装置，简化了常规好氧发酵装置的结构，设备整体轻巧，发酵效率高，可实时监测温度，并能有效防止热量流失和有害气体扩散；
35.（2）本实用新型提供的农业废弃物好氧发酵装置，采用“自然通风+定时排气”的方式取代了常规好氧发酵装置的曝气和搅拌设备，有效降低了设备投资和运行成本；
36.（3）本实用新型提供的农业废弃物好氧发酵装置，采用带有时间控制的排气系统，更加科学的控制了排气周期，既有效排出了发酵过程中不必要的水分和气体，又防止带走过多的热量，使发酵效率提高，物料腐熟效果更好。
附图说明
37.图1为农业废弃物好氧发酵装置的结构示意图；其中
38.1圆筒；2顶盖；3底板支撑； 4保温部分；5多孔底板；
39.6中心排气口；7温度传感器；8抽气泵；9时间控制开关；
40.10电动阀门；11底部支脚。
具体实施方式
41.下面通过具体的实施方案叙述本实用新型。除非特别说明，本实用新型中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本实用新型的范围，本实用新型的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本实用新型实质和范围的前提下，对这些实施方案中的各种改变或改动也属于本实用新型的保护范围。下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述。
42.实施例1
43.一种农业废弃物好氧发酵的装置，它包括主体部分、进气部分、排气部分、保温部分和温度监测部分；其中所述的主体部分的圆筒1为有机玻璃材质；圆筒顶部有向外延伸部分，通过法兰垫片、螺栓与顶盖2连接，圆筒底部设有三个底部支脚11，底部支脚是由圆筒向上切割出的直角凹槽所形成，顶盖上有三个圆形开口，分别连接中心排气口6、抽气泵8和温度传感器7；
44.所述的进气部分由多孔底板5和底板支撑3组成，多孔底板为有机玻璃材质所制成的多孔圆形板，圆孔均匀分布，孔径为10mm，孔间距为50mm；底板支撑为圆柱形实心结构，一端连接底部多孔挡板，一端连接地面，起到支撑反应装置、防止多孔挡板变形的作用；
45.所述的排气部分由中心排气口6、电动阀门10、抽气泵8和时间控制开关9构成，中心排气口内径为100mm，高为200mm；中心排气口上设有控制开合的电动阀门；时间控制开关控制抽气泵的启停和中心排气口的开合，抽气泵运行期间关闭中心排气口；发酵时产生的水汽由排气部分排出，降低了发酵物料的含水率，有利于物料腐熟；
46.所述的保温部分4由主体部分圆筒外包裹的保温棉及保温棉外包裹的锡纸共同构成，保温部分减少了发酵时的热量流失，保证了发酵温度，提高了发酵效率；
47.所述的温度监测部分为带探杆的径向型温度传感器7，探杆可深入到物料内部，实时监测好氧发酵的物料温度。
48.实施例2
49.按照发酵物料c/n为28∶1的比例，取牛粪40kg和玉米秸秆30kg混合好后，打开装置顶盖2，装入内腔1并盖好顶盖，设置好时间控制开关9，使抽气泵8在每天的5:00-5:05、8:00-8:05、11:00-11:15、14:00-14:15、17:00-17:15、19:00-19:05、21:00-21:05时段工作，抽气泵8开启的同时，中心排气口6的电动阀门10关闭。温度传感器7实时监测物料中心温度，工作人员在每天的5：30、8:30、11:30、14:00、17：00、20:00记录温度。发酵时，氧气由多孔底板5进入。物料发酵15天后腐熟，发酵过程无渗滤液渗出，发酵期间每日平均温度如下表所示：
[0050][0051]
发酵结束后，测得腐熟物料油菜发芽指数为97%，有机质含量为37%，n含量为1.26%，p2o5含量为1.58%。k2o含量为1.41%，总养分含量为5.25%，含水率为26%，ph为8.2，基本符合《有机肥料》（ny/t 525-2021）标准。
[0052]
实施例3
[0053]
按照发酵物料c/n为28∶1的比例，取牛粪40kg和玉米秸秆30kg混合好后，打开装置顶盖2，装入内腔1并盖好顶盖，设置好时间控制开关9，使抽气泵8在每天的5:00-5:05、8:00-8:05、11:00-11:15、14:00-14:15、17:00-17:15、19:00-19:05、21:00-21:05时段工作，抽气泵8开启的同时，中心排气口6的电动阀门10关闭。在每天11:00、14:00、17:00于中心排气口6处收集并测定发酵过程中所产生的nh3和h2s浓度，记录发酵温度。物料发酵15天后腐熟。发酵时的平均温度为54.97℃，当地月平均温度为-5℃～4℃，温度升到50℃后浮动范围在4.4℃以内，说明装置有效的防止了热量流失。发酵时nh3的平均浓度为6.021mg/m3，h2s的平均浓度为0.013mg/m3，均低于牛粪堆肥时的浓度，说明装置有效的防止了有害气体的扩散。
[0054]
实施例4
[0055][0056]
通过与常规发酵装置比较，本实用新型装置保温增温效果显著，发酵最高温度和发酵平均温度均高于常规发酵装置；通过高效控制供氧时间和供氧量，有效控制了nh3和h2s浓度，与常规装置相比较，本实用新型装置nh3浓度降低了3.741mg/l，h2s浓度降低了0.019mg/l。