一种园林废弃物堆肥系统及方法与流程

本发明涉及园林，尤其涉及一种园林废弃物堆肥系统及方法。

背景技术：

1、园林中的枯枝、落叶和杂草等被称为园林废弃物，随着生态城市的快速发展，园林废弃物的数量日益增加，如果园林废弃物处理不当，不仅影响城市美观，而且还可能引起大气、水体和土壤的污染，从而影响城市居民人身健康和生态城市建设。随着我国园林绿化事业的快速推进，城市绿化面积不断增加，产生的园林废弃物也随之增加。传统的填埋和焚烧不仅污染环境，也造成了资源浪费，既阻碍了节约型园林建设，也无法满足生态文明发展要求。因此，禁止焚烧和填埋，采取科学合理的措施对园林废弃物二次整合利用是走可持续发展道路的必然途径。

2、相关技术中，通常利用堆肥发酵装置，结合园林废弃物堆肥发酵技术，从而将园林废弃物转化为生物有机肥，不仅解决了园林废弃物的处置难题，同时生物有机肥施入土壤能够改善土壤的物理结构、改良土壤板结、保水保肥、提高土壤肥力从而促使植物根系生长发达；此外还能增加土壤有益微生物数量、杀灭土壤有害杂菌等。

3、园林堆肥的方法分为室外和室内两种。专利公告号为cn1104400c的中国专利公开了一种堆肥系统，系统包括用于放置可堆肥材料的一块区域；位于这个区域中的可堆肥材料；防风雨的覆盖物或结构，覆盖物或结构最好与可堆肥材料贴合并覆盖在可堆肥材料上。覆盖物或结构限定着堆肥发生的环境，该环境条件被控制用来加速堆肥过程。该系统提供一种适用于室外堆肥的系统和方法，在该系统中，由于缺失监控，堆肥过程是不可控的。

4、专利公告号为cn106680046a的中国专利公开一种有机肥堆肥气体检测装置，其包括一气体收集装置、一气体杂质水分过滤装置和一气体在线检测装置；气体收集装置为一下方无底的箱体，箱体上表面设置有两小孔，两小孔内分别插设有一管道，其中一管道位于箱体上方，与外界空气连通；另一管道一端伸至有机肥堆体上方，另一端与气体杂质水分过滤装置和气体在线检测装置连通；气体杂质水分过滤装置对有机肥堆肥产生的挥发性气体进行过滤，气体在线检测装置对过滤后的挥发性气体进行连续检测，同时对检测数据进行保存。通过对堆肥环境中的气体数据的检测能够获得相对准确的肥料发酵的信息，并基于此生成对应的调整条件。

5、在堆肥过程中，由于肥料的堆积体积很大，堆积的肥料内部空间的物理性质会因为腐熟、发酵等微生物活动而改变其内部空间的物理性质，导致其内部空间形成非稳态的物质传递过程，肥料的内部空间的各类需要控制的反应条件也很难与外界环境达到一致，例如湿度、含氧量或温度。

6、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、现有技术中，堆积的园林废弃物会被视为整体而被监测。然而，在实际的堆肥过程中，用于容置废弃物的堆肥容器体积一般都会很大，而堆积在容器内的废弃物会在进行物质和能量的传递的同时产生新的物质和能量，例如，微生物会在废弃物中进行生命活动而产生氨气、二氧化碳等气体并产生热量。由于堆积的废弃物内部空间并不是一个稳定的生物环境，因此，废弃物内部空间的物质和能量(例如，热量、氧气)是一个不稳定的传递过程。在这个过程中，一旦温度、含氧量或湿度超出预期的范围，极有可能造成其内部的微生物的大量死亡，从而造成园林废弃物堆肥效率的降低。

2、针对现有技术之不足，本发明提供了一种园林废弃物堆肥系统，系统至少包括肥料反应堆、控制中心、至少设置在所述肥料反应堆至少两个区域的调节单元、能够实际获取所述至少两个区域的肥料反应堆的温度的第一检测单元和能够实际获取所述至少两个区域的肥料反应堆的气体c/n比的第二检测单元。所述控制中心能够基于所述肥料反应堆的空间分布而将所述肥料反应堆划分为多个独立的区域反应空间，并基于园林废弃物种类生成预设的第一范围；基于所述第一检测单元和第二检测单元提供的数据，所述控制中心能够在所述数据超出所述第一范围时至少生成与气体和/或温度调节相关的指令以使得所述气体控制单元调节所述区域反应空间的气体和/或温度。

3、本技术方案的有益效果：

4、(1)将具有不稳定物质传导过程的肥料反应堆分为可控范围的多个局部空间，使得每一个局部空间的热量和氧气含量受到监控，并基于该监控数据及时反馈每一个需要调整的数据，使得肥料反应堆中的每一个部分都受热均匀、含氧量均匀，保证微生物在肥料反应堆中能够获得生长空间，从而达到高效腐熟肥料反应堆中的废弃物的目的。

5、(2)基于热量和气体能够在静态肥料反应堆(无外力翻动状态下)中传递，同时热量和气体能够作为肥料反应堆状态是否健康的重要指标，本发明能够在肥料反应堆的不同局部区域设置第一检测单元和第二检测单元。当第一检测单元和第二检测单元获得的数据不处于预设的第一范围时，表明当前环境的温度和/或气体含量(氧气含量或有害气体含量)不符合微生物的生存条件。基于该判断，系统能够自动选择对应区域的调节单元对该区域的温度和/或含氧量进行调节，使得该区域内的有害气体能够被氧气均匀化并保持在微生物生长的有利温度范围内。

6、(3)由于气体和热量具有传导效果，单一位置设置的调节设备所产生的热量或气体会对其他位置的废弃物的腐熟过程产生影响，本发明将肥料反应堆的实际控制区间设置为多个可控制的范围，使得肥料反应堆的部分空间受到调节而其他空间不受影响。

7、根据一种优选实施方式，所述肥料反应堆的空间分布而将所述肥料反应堆划分为多个独立的区域反应空间是指：在初始时间，将放置堆肥用物质的空间设定为一个独立的区域反应空间，将所述肥料反应堆内未放置堆肥用物质的空间(即肥料反应堆内堆肥用物质的上空)设定为一个独立的区域反应空间。优选地，所述肥料反应堆至少两个区域即为肥料反应堆内空置区域和放置物质的区域。

8、根据一种优选实施方式，由于加温棒的热传导效果会随着距离而减弱，独立的区域反应空间的数量的划分能够基于堆积在所述肥料反应堆的所述物质的体积划分。例如，所述物质为掉落树叶。使用者能够通过简单的测试获得一个300w的加热棒在插入该物质堆时能够在10min内使周围环境均达到26℃的最远作用距离，并将该距离作为独立的区域反应空间的长度。例如，独立的区域反应空间为以加热棒为中心的正方体，所述最远作用距离为正方体的边长的一半。

9、根据一种优选实施方式，所述系统还包含第三检测单元。所述第三检测单元能够获取所述肥料反应堆中的物质是否结块。

10、根据一种优选实施方式，第三检测单元检测的结块是指：

11、处于发酵过程中的物质因环境因素而彼此间黏着在一起，形成密度高于周边密度的块状结构。优选地，块状结构的体积能够在5～55cm3。

12、根据一种优选实施方式，所述系统还包含存储有不同生物基质种类对应的第三检测单元检测的结块的数据。第三检测单元检测的结块要求能够从预设的数据库中被调取，且是至少基于生物基质的种类为凭据来调取的。例如，麦麸的结块大小为5cm3。

13、当对应区域出现符合体积要求的结块的物质时，第三检测单元能够检测到结块的物质并确认该物质所处空间位置。所述控制中心能够基于该物质所处空间位置将以该空间位置为中心的直径在μ的空间范围设定为独立的区域反应空间，即，在初始时间，独立的区域反应空间能够基于加热棒的分布区域或肥料反应堆中物质的分布区域划分，伴随物质发酵中结块的物质的生成，独立的区域反应空间还能够包含以结块的物质为中心的直径在μ的空间范围。优选地，μ是基于使用者所需动态变化的。例如，但系统处于干燥寒冷的北方且肥料反应堆内存放的是园林废弃物时，μ能够处于20～30cm。特别优选地，μ能够是25cm。优选地，当系统处于相对湿度75％的温度4℃的南方且废料反应堆内存放的是酒糟或麦麸时，μ处于10～15cm。

14、本技术发现按照检测的结块大小动态划分区域反应空间是能够准确地把控在存在生物反应气体和/或温度等非稳定产物的条件下区域之间是否存在预想外的相互影响的有利方法。当基于检测设备发现物质中存在结块区域时，代表发酵中的物质的该位置的生物反应、生物聚集达到局部高峰，存在代表性，相较于传统方案对于堆肥区域整体的环境控制所带来的堆肥实际成果分布不均的问题，本方案能够获得更加均质的堆肥成果。

15、根据一种优选实施方式，所述气体控制单元在所述肥料反应堆顶部、底部和中间部设置能够抽气和/或进气的气管组件。

16、本发明中的肥料反应堆即指废弃物反应堆。

17、根据一种优选实施方式，所述调节单元至少包含能够输入/出气体的第二组件和能够提供热量的第一组件。

18、当所述第一检测单元检测到对应区域的温度低于预设的第一范围的下限，第二检测单元检测到对应区域的气体的c/n比处于预设的第一范围时，所述第一组件能够为对应区域提供温度，直至该区域的温度达到预设的第一范围。处于此状态下的肥料反应堆中的微生物数量不充足且生命活动积极度不高，因此耗氧量较低，控制中心在提高该区域的温度的同时能够向操作人员提示补充外源的反应微生物。优选地，当所述第一检测单元检测到对应区域的温度低于预设的第一范围的下限，第二检测单元检测到对应区域的气体的c/n比处于预设的第一范围时，所述系统还能够对环境中的湿度进行检测。当湿度高于设定的范围时，由于肥料反应堆是密封设备，因此，提高温度的手段能够是向肥料反应堆中充入干燥且温度高的空气。当湿度低于设定的范围时，加温的手段能够是肥料反应堆的外部加热或插入加温棒以提高局部温度。在密封的肥料反应堆中，湿度的不适宜往往是冷热交替导致的，因此，当温度发生变化时，需要考虑是否发生湿度变化而导致物质结块。例如，当物质为麦麸时，湿度高于60％时，加温手段能够是湿度在40％以下的空气吹入，即增加了温度又降低了湿度。当环境相对湿度达到50％，符合设定的范围但温度并未达到要求范围时，加温空气的手段能够自动切换为加热棒或外部加热的手段，以防止水蒸气被带离肥料反应堆。优选地，与湿度相关的设定的范围能够在40～80％。例如，当物质为掉落的树叶时，湿度相关的设定的范围能够是60％。

19、当所述第二检测单元检测到对应区域的气体的c/n比高于预设的第一范围的上限而温度处于预设的第一范围时，所述第二组件能够为对应区域提供第一流速的氧气。处于此状态下的肥料反应堆中的微生物数量充足且生命活动积极，可预见地，对应区域的微生物会在温度降低的过程中过度耗氧以维持生命活动，使得对应区域的热量累计。第二组件提供的处于第一流速的氧气能够持续将对应区域的废气排除，并使得废气将热量带走。

20、当所述第二检测单元检测到对应区域的气体的c/n比高于预设的第一范围的上限而温度高于预设的第一范围的上限时，所述第二组件能够为对应区域提供第二流速的氧气。第一流速小于第二流速。处于此状态下的肥料反应堆中的微生物数量充足且生命活动积极，更新氧气以保持微生物活性并使用更高流速的氧气气流将热量带离对应区域，以及降低微生物生命活动积极度。

21、本发明提供一种园林废弃物堆肥方法，所述堆肥方法通过内部设置有内衬袋的容器实现，将园林废弃物置入到所述容器中的柔软且液体不可渗透的内衬袋，内衬袋中的堆肥底架加速园林废弃物的分解，液体从堆肥物质中分离出来，内衬袋底部的支承面为斜面，从堆肥中分离的液体沿着斜面的倾斜方向流出。当内衬袋填装满后可更换另一内衬袋，填装满后运送至储存点等待熟化。

22、本发明提供一种园林废弃物堆肥装置，所述堆肥装置包括容器。所述容器至少包括支承结构和内衬袋。所述内衬袋套接于所述支撑结构以使得所述内衬袋能够在容纳肥料反应堆时保持形状。所述支承结构包括用以接纳被制成堆肥物质的支承壁和用以支承所述内衬袋的支承底。所述内衬袋设置于所述容器的内部以填装堆肥。所述内衬袋由柔软且液体不可渗透的材料制成。优选地，所述内衬袋为薄的、可自然降解的塑料材质构成。优选地，所述内衬袋设置有能够通气的孔。孔的位置能够设置于其对应套接的调整单元位置处。

23、本发明中，生产园林废弃物堆肥是在封闭的内衬袋中进行的，当内衬袋填装满后，需要更换新的内衬袋。已填装的内衬袋内既包含已分解的物质，也包含未分解的物质，将该内衬袋运送到适当的储存点放置并等待其熟化。封闭的内衬袋可以避免病原菌的扩散。放置在储存点的装有内容物的内衬袋是可以降解的，当内衬袋中的物质完全分解后，内衬袋本身也随着放置时间的增加在自然环境中降解，对环境是十分友好的。

24、优选地，所述容器设置有至少一个插入所述容器内的导热棒，其中，所述导热棒能够基于不同高度的设置而插入所述肥料反应堆的不同区域。优选地，系统设置有三个导热棒。三个导热棒的高度分别位于容器开口下方、容器中间和容器底部。

25、根据一种优选实施方式，容器设置有至少一个插入所述容器内的导热棒，其中，所述导热棒能够基于不同高度的设置而插入所述肥料反应堆的不同区域。导热棒的端头设置有能够出气的孔洞，使得插入肥料反应堆的导热棒能够在接收到控制中心的指令后自孔洞中流出吹向肥料反应堆中的氧气。

26、优选地，所述容器底部设置有底架。

27、优选地，所述内衬袋设置有用以排出与堆肥分离的液体的排出孔。

28、根据一种优选实施方式，所述支承底和设置于所述容器内的所述内衬袋构成一个堆肥单元，当一个堆肥单元部分或全部填装后以一个单元的形式运送至储存点。

29、根据一种优选实施方式，所述支承底的底部设置有匣门。所述匣门可打开和可闭合。当所述容器和所述支承底提升时，装有内容物的所述内衬袋能够从所述支承底的底部下放至储存点。

30、园林废弃物是在封闭的内衬袋内进行分解的，内衬袋内包含了堆肥土、已分解物质和未完全分解物质，当内衬袋填装满后对其进行更换，填装有内容物的内衬袋能够很容易地运送至适当地点放置等待熟化。此时，只需要置入新的内衬袋即可继续工作，内衬袋包括堆肥底架。

31、所述内衬袋是封闭但可通气的，堆肥物质在内衬袋内进行分解，避免了病原菌的扩散。所述内衬袋是封闭的，因此运输和储存内衬袋的期间不会发生液体泄漏的情况。

32、当所述内衬袋完全填装满后可以暂时将所述容器放置，等待内衬层中的内容物分解后，内容物体积减小，该容器可继续使用，能够减少运送次数，省时省力。或者直接将填装满内容物的内衬层移走并运送至待熟化的储存点，更换新的带有堆肥底架的内衬袋进行使用。

33、优选地，所述支承底的底部设置有能够朝向地面转动的匣门。当所述支承底被提升时，所述匣门向地面转动，进而在所述支承底形成开口，所述内衬袋从开口处自由下放至指定位置。

34、优选地，所述内衬袋包含过筛组件。所述过筛组件与所述内衬袋的所述排出孔相连。

35、优选地，所述过筛组件设置有沿所述内衬袋的底部伸展的筛眼管。

36、优选地，所述容器的所述支承壁由简单的板状材料构成。

37、容器的构造简单，在制造、运输、储存等方面的费用达到最小。

38、优选地，所述支承壁为刚性材质，所述内衬袋的壁由支承壁提供支承力。所述内衬袋由所述支承壁和所述支承底共同支承。

39、优选地，所述容器设置有为所述内衬袋底部提供支撑面的斜面。优选地，所述斜面设置为分离结构的形式，类似于波纹板的形状。所述斜面由所述支承底支承。

40、优选地，所述斜面设置有沿斜坡方向分布的排液槽。与堆肥物质分离的液体通过排液槽被引至所述内衬袋的所述排出孔。分离的液体散布在所述斜面上，通过排液槽流至所述排出孔，可避免所有的液体流经一个在斜面上的堆肥物质内形成的孔道。

41、根据一种优选实施方式，所述堆肥装置包括盖体，所述盖体安装于所述支承壁的远地端，所述支承壁安装在所述支承底上。所述内衬袋的上边部分折叠于所述支承壁的远地端边缘，并且由所述盖体将内衬袋的折叠部分紧压保持在所述支承壁的远地端边缘。

42、优选地，所述支承壁由刚性板结构构成。所述支承壁的近地端可旋转地安装于所述支承底上。所述支承壁安装于所述支承底上以形成支承所述内衬袋的支承结构。

43、根据一种优选实施方式，所述支承底至少设置有一个斜面。优选地，所述支承底设置有两个斜面，斜面以彼此背离或彼此相对的方式倾斜。优选地，所述过筛组件设置在与各斜面的近地端的边平行的内衬袋内。