專利名稱：一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置及方法
技術領域：
本發明屬于有機固體廢棄物處理技術領域，具體涉及一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置及方法。
背景技術：
隨著人類生活質量的提高，廚余物的數量也在猛增，由于其水分及有機質含量很高而不同于城市垃圾，能夠在較短的時間內腐爛、降解。如果廚余物與其他城市垃圾混合進行焚燒，整體發熱量達不到發點要求的熱量；如果與其他的城市垃圾混合進行填埋，其含水率高，會產生大量的垃圾滲濾液，而且焚燒和填埋又會浪費廚余物中大量的有機質及養分。 因此，有必要對廚余垃圾進行單獨處理。目前國內外對于廚余垃圾的處理或處置有如下方式及其缺點直接排放可造成環境污染，并且易傳播疾病；填埋法應用較廣泛，但填埋后產生的垃圾滲濾液較多，會污染地下水；高溫好氧堆肥處理，處理周期短，有機物降解程度高，能有效地殺滅病原微生物，但其高溫環境不易控制；經廚余垃圾處理機粉碎廚余物，直接排入下水道，或者是蒸發水分使其減量化，減少廚余垃圾的體積，或者是資源化，利用細菌或蚯蚓促進有機物的分解，產物作肥料，飼料化，對廚余垃圾先進行分類，營養成分較高的廚余垃圾經過一系列的技術處理后，作為動物飼料的添加劑，但變質的廚余物不能進行資源化作為飼料添加劑。好氧堆肥因為擁有資源化程度高、處理后對環境危害小、處理成本低工藝簡單等優點，成為比較常用的生物處理法。堆肥過程的主要機理是原料中的有機物，在好氧微生物的代謝作用下，降解轉化為穩定的有機殘余物和co2、H2O、NH3(NH4+)等小分子產物，同時，有機物好氧降解放熱使堆肥物料升溫至可殺滅致病微生物，使堆肥產物達到衛生無害化的水平。但傳統的堆肥工藝歷有如下幾個缺點其一，堆肥耗時長，因為堆肥初期系統中可利用的養分少，纖維素、脂類必須要水解成易吸收的單體后才能被微生物利用，同時堆肥初期生成的有機酸也降低了微生物的活性；其二，堆肥效率低，堆肥后期因為生成堿性環境，導致大量氨氣釋放，損失了產品中的養分，同時產生惡臭。以上因素直接影響到堆肥產品在市場上的生存和發展。因此，現階段針對改進堆肥工藝、提高堆肥成品質量的研究主要集中于如何加快堆肥進程，減少氮元素的損失，穩定和提高肥料中氮元素的含量，從而提高廚余堆肥效果、保證肥料肥效，同時也減少由于氨的釋放造成的難聞氣味以及對環境的污染。
發明內容
本發明的目的在于提供一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置。本發明的目的還在于提供一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法。—種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置，其特征在于，所述裝置由反應桶1、廚余物2、 上部控溫計3、下部控溫計4、滲濾液導出管5、冷凝器6、氧氣檢測器7、氨捕集阱8、空氣流量計9、空壓泵10、空氣導入管11、反應桶蓋12、廢棄導管13、步氣盤14構成；反應桶1內裝有廚余物2 ；上部控溫計3、下部控溫計4插入廚余物2中央；反應桶1的底部設置步氣盤 14 ；滲濾液導出管5安裝在反應桶1的桶底上，廢棄導管13從反應桶蓋12引出后通過一閥門插入氨捕集阱8，氨捕集阱8的上口穿出一導管插入帶氧氣檢測器7的收集阱內；冷凝器 6套在插入氧氣檢測器7導管外周上，空氣流量計9接在反應桶1的底部的空氣導入管11 上；空壓泵10接在空氣流量計9的后面。一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，按照如下步驟進行a、將廚余物裝入反應桶中，然后加入K2HPO4和MgSO4復合鹽；b、裝上反應桶蓋，從反應桶底部通風，同時打開反應桶頂部的廢氣導管和底部的滲濾液導出管，并防止滲濾液的累積，堆肥反應開始；C、堆肥反應開始后，每6小時取樣品一次，保持每次取樣的時間相同，每天共四次，同時進行翻堆，持續取樣品2天。因為反應產熱，溫度升高到60°C以上；d、往堆肥反應器中加入已經預先在60°C下保持兩天的廚余物，并加入KH2PO4和 MgSO4復合鹽，同時保持反應器溫度為60-70°C。步驟a所加K2HPOdPMgSO4復合鹽與廚余物的質量比為0. 0471 ；步驟d所加K2HPO4 和MgSO4復合鹽與廚余物的質量比為0. 0似8。所述廚余物及其質量分數為馬鈴薯10% -15%、米飯10% -25%、胡蘿卜 10% -25%、樹葉5% -10%、肉類3% -8%、大豆15% -25%、接種土壤15% -25%。步驟b所述通風的通風量為1. 5-3L/min。本發明的有益效果本發明采用兩階段堆肥的方法對溫度和PH進行調控，與以往堆肥處理廚余物的方法比較，具有反應迅速、提高腐熟度的優點。堆肥產物的固氮率提高了 20%，堆肥過程不但提高了有機物的降解程度和堆肥產物的穩定性，而且加強了氮的固定效果，提高了堆肥系統的效率。采用本發明堆肥化可比傳統堆肥法提前7-11天獲得堆肥成品，且堆肥成品腐熟程度高、品質好。
圖1 本發明所采用的堆肥裝置示意圖；圖中，1-反應桶、2-廚余物、3-上部控溫計、4-下部控溫計、5-滲濾液導出管、 6-冷凝器、7-氧氣檢測器、8-氨捕集阱、9-空氣流量計、10-空壓泵、11-空氣導入管、12-反應桶蓋、13-廢棄導管、14-步氣盤。圖2 堆肥系統有機物降解百分率比較圖。圖3 堆肥系統溫度變化趨勢。圖4 堆肥系統氨氣釋放趨勢。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。以下實施例采取模擬的廚余物，廚余物及其質量分數為馬鈴薯10% -15%、米飯10% -25%、胡蘿卜10% -25%、樹葉5% -10%、肉類3% _8%、大豆15% -25%、接種土壤15% -25%0以下實施例兩階段廚余物好氧堆肥的裝置(如圖1所示)由反應桶1、廚余物2、
4上部控溫計3、下部控溫計4、滲濾液導出管5、冷凝器6、氧氣檢測器7、氨捕集阱8、空氣流量計9、空壓泵10、空氣導入管11、反應桶蓋12、廢棄導管13、步氣盤14構成；反應桶1內裝有廚余物2 ；上部控溫計3、下部控溫計4插入廚余物2中央；反應桶1的底部設置步氣盤 14 ；滲濾液導出管5安裝在反應桶1的桶底上，廢棄導管13從反應桶蓋12引出后通過一閥門插入氨捕集阱8，氨捕集阱8的上口穿出一導管插入帶氧氣檢測器7的收集阱內；冷凝器 6套在插入氧氣檢測器7導管外周上，空氣流量計9接在反應桶1的底部的空氣導入管11 上；空壓泵10接在空氣流量計9的后面。實施例1由馬鈴薯、米飯、胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成的模擬廚余物(C N = 16) IOkg裝入堆肥反應桶1中，空壓泵10提供空氣量3L/min，該堆肥系統內部溫度條件由上部控溫計3、下部控溫計4、自動控制空壓泵10運行，進行通風量調節，進行模擬廚余物堆肥處理實驗。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進行翻堆，堆肥反應持續沈天，達到穩定狀態，測定樣品中Nh4+-N含量。新鮮空氣由空氣導入管 11經空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進入系統，廢氣由反應桶蓋子12上的廢棄導管 13排出。實施例2將馬鈴薯、稻米和接種土壤組成的第一階段模擬廚余物(約^g)裝入堆肥反應桶1中，空壓泵10提供空氣量1.5L/min，該堆肥系統內部溫度條件由上部控溫計3、下部控溫計4、自動控制空壓泵10運行，進行通風量調節，進行模擬廚余物堆肥處理實驗。當溫度上升到60°C后，加入胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆等其它廚余物，并通過通氣量使溫度穩定在 60°C與70°C之間。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進行翻堆，堆肥反應持續26天，達到穩定狀態，測定樣品中NH/-N含量。堆肥反應持續沈天，測定釋放的NH/-N含量。測定樣品中NH4+-N含量。新鮮空氣由空氣導入管11經空壓泵 10、空氣流量計9和一個控制閥進入系統，廢氣由反應桶蓋子12上的廢棄導管13排出。實施例3將馬鈴薯、稻米和接種土壤組成的第一階段模擬廚余物(約^g)裝入堆肥反應桶1中，同時加入K2HPO4和MgSO4堿性復合鹽471g，空壓泵10提供空氣量1. 5L/min，進行模擬廚余物堆肥處理實驗。當溫度上升到60°C后，加入胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆等其它廚余物(約^g)及KH2PO4和MgSO4酸性復合鹽428g。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進行翻堆，堆肥反應持續沈天，達到穩定狀態，測定樣品中 NH/-N含量。堆肥反應持續沈天，測定釋放的NH/-N含量。測定樣品中NH4+-N含量。新鮮空氣由空氣導入管11經空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進入系統，廢氣由反應桶蓋子12上的廢棄導管13排出。實施例4將馬鈴薯、稻米和接種土壤組成的第一階段模擬廚余物(約^g)裝入堆肥反應桶 1中，同時加入K2HPO4和MgSO4堿性復合鹽471g，空壓泵10提供空氣量1. 5L/min,該堆肥系統內部溫度條件由上部控溫計3、下部控溫計4、自動控制空壓泵10運行，進行通風量調節， 進行模擬廚余物堆肥處理實驗。當溫度上升到60°C后，加入胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆等其它廚余物(約5kg)及KH2PO4和MgSO4酸性復合鹽4^g，并通過通氣量使溫度穩定在60°C與70°C之間。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同時進行翻堆，堆肥反應持續沈天，達到穩定狀態，測定樣品中NH4+-N含量。堆肥反應持續沈天，測定釋放的NH/-N含量。測定樣品中NH4+-N含量。新鮮空氣由空氣導入管11經空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進入系統，廢氣由反應桶蓋子12上的廢棄導管13排出。如圖2所示，從圖中可以看出，進行了控溫的兩組與未進行控溫的兩組實施例相比，最終的有機物降解率明顯升高，分別為59. 05%, 56. 68%, 52. 30%, 51. 45%,進行溫度調控后，有機物的降解率約提高了 14%。此外，進行溫度調控的組在21天左右進入穩定狀態，降解率保持穩定；而沒有進行溫度調控的組直至M天才進入腐熟階段。由此可見，進行溫度調控后，增加了肥料的腐熟度，降低了堆肥的耗時。如圖3所示，從圖中可以看出，加入了 KH2PO4和MgSO4復合鹽的兩組與為進行緩沖鹽調控的兩組相比，開始階段的溫度上升明顯更迅速實施例3和實施例2在第二天就開始迅速升溫進入高溫堆肥階段，實施例1因為有機酸不能被中和，直到第五天溫度才有顯著上升。且實施例1因為沒有進行兩階段堆肥，開始時期的微生物活性更小，升溫更慢。由此可見，采用兩階段堆肥并且加入緩沖鹽進行調控，能使堆肥更快的進入高溫階段。如圖4所示，從圖中可以看出，在第二階段加入了酸式KH2PO4和MgSO4復合鹽的兩組釋放的氨氣明顯少于未進行緩沖鹽調控的組，分別為2745 J942、9703、10821mg。鳥糞石 (加入的K2HPO4和MgSO4復合鹽可形成鳥糞石，主要成分為MgNH4PO4 · 6H20)的形成明顯增加了氮的保有量，保持了堆肥產品肥效，降低了大氣污染。
權利要求
1.一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置，其特征在于，所述裝置由反應桶(1)、廚余物 (2)、上部控溫計C3)、下部控溫計(4)、滲濾液導出管( 、冷凝器(6)、氧氣檢測器(7)、氨捕集阱(8)、空氣流量計(9)、空壓泵(10)、空氣導入管(11)、反應桶蓋(12)、廢氣導管(13)、 步氣盤(14)構成；反應桶(1)內裝有廚余物O)；上部控溫計(3)、下部控溫計(4)插入廚余物O)中央反應桶(1)的底部設置步氣盤(14)；滲濾液導出管(5)安裝在反應桶(1)的桶底上，廢氣導管(13)從反應桶蓋(12)引出后通過一閥門插入氨捕集阱(8)，氨捕集阱 (8)的上口穿出一導管插入帶氧氣檢測器(7)的收集阱內；冷凝器(6)套在插入氧氣檢測器(7)導管外周上，空氣流量計(9)接在反應桶(1)的底部的空氣導入管(11)上；空壓泵 (10)接在空氣流量計(9)的后面。
2.—種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，按照如下步驟進行a、將廚余物裝入反應桶中，然后加入K2HPO4和MgSO4復合鹽；b、裝上反應桶蓋，從反應桶底部通風，同時打開反應桶頂部的廢氣導管和底部的滲濾液導出管，并防止滲濾液的累積，堆肥反應開始；C、堆肥反應開始后，每6小時取樣品一次，保持每次取樣的時間相同，每天共取四次， 同時進行翻堆，持續取樣品2天。因為反應產熱，溫度升高到60°C以上；d、向堆肥反應器中加入預先在60°C下放置兩天的廚余物，并加入KH2PO4和MgSO4復合鹽，同時保持反應器溫度為60-70°C。
3.根據權利要求書2所述一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，步驟a所加K2HPO4和MgSO4復合鹽與廚余物的質量比為0. 0471 ；步驟d所加K2HPO4和MgSO4復合鹽與廚余物的質量比為0. 0似8。
4.根據權利要求2所述一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，所述廚余物及其質量分數為馬鈴薯10% -15% ；米飯10% -25% ；胡蘿卜10% -25% ；樹葉 5% -10% ；肉類3% -8% ；大豆15% -25% ；接種土壤15% -25%。
5.根據權利要求2所述一種兩階段廚余物好氧堆肥的方法，其特征在于，步驟b所述通風的通風量為1. 5-3L/min。
全文摘要
本發明公開了屬于有機固體廢棄物處理技術領域的一種兩階段廚余物好氧堆肥的裝置及方法。該裝置由反應桶、廚余物、上部控溫計、下部控溫計、滲濾液導出管、冷凝器、氧氣檢測器、氨捕集阱、空氣流量計、空壓泵、空氣導入管、反應桶蓋、廢氣導管、步氣盤構成。本發明依據模擬廚余物的易降解成分含量分為兩類，進行堆肥處理并保持堆肥系統溫度不超過70℃，并在堆肥過程中適時進行混合、采樣和翻堆。兩階段控制技術堆肥與普通堆肥技術相比，堆肥時長縮小了5天，有機物降解率提高了15％，堆肥產物中的NH4+-N固定率提高了40％。本發明實現了廚余物的減量化與資源化，提高了堆肥產物在農業中的實用性和應用價值。
文檔編號C05F9/02GK102249746SQ20111012478
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者姚堯, 安春江, 張曉東, 李晟, 趙珊, 魏佳, 黃國和 申請人:華北電力大學