本發明涉及廢棄物處理技術領域，尤其涉及一種有機廢棄物周年低碳無害化處理設備。
背景技術：
隨著我國農業現代化的高速向前發展，農業產生大量有機廢棄物，如何快速有效地處理這些廢棄物就顯得越來越重要和緊迫。
我國有機廢棄物類型多種多樣，例如有秸稈、糞便、生活垃圾、污泥等。據統計，我國有6.54億噸秸稈，折合含有1416萬噸尿素、858萬噸過磷酸鈣、1570萬噸氯化鉀；豬牛等主要畜禽糞便年產173931萬噸，相當于尿素2543萬噸、過磷酸鈣1333萬噸、硫酸鉀2244萬噸。
現有的農業廢棄物處理方式存在很多問題。例如，將廢棄物進行焚燒，不僅造成資源的浪費，而且大量焚燒還會造成嚴重的環境污染；或者將廢棄物隨意堆置，而廢棄物的存放不規范，不進行有效的保護覆蓋措施，會導致大量可利用的養分隨雨水沖洗而流失，進而污染水體等環境。其次，現有的農業廢棄物處理方式不夠科學，廢棄物簡單堆置，發酵腐熟不充分，造成廢棄物攜帶大量有害治病病菌，危害農業和人民的生產安全。因此，大量農業廢棄物的不合理處置方式已對我國的生態環境造成了極大的壓力，嚴重制約了現代農業的發展，急需科學有序的治理。
目前已有采用生物來降解有機廢棄物的方法。但是，由于現有的處理有機廢棄物的生物例如蚯蚓對溫度較為敏感，所以一般需要在冬天來臨時將有機廢棄物處理設備移動至溫室內，這樣，一方面，由于有機廢棄物處理設備體積較為龐大、重量較大，移動不便；另一方面，修建溫室也是一件費時費錢的工程，且溫室需要額外消耗電能等。
因此，需要開發設計一種新的有機廢棄物周年低碳無害化處理設備，利用生物降解有效處理有機廢棄物，這對農業和農村經濟、環境的可持續發展等方面具有重要的現實意義。
技術實現要素：
本發明提出一種有機廢棄物周年低碳無害化處理設備，可持續地、不需移動該處理設備的且有效地將有機廢棄物通過生物降解和轉化，變成可高品質的生物有機肥，且取材方便、使用簡單、低碳循環，適合在農業和種植業推廣使用。
根據本公開的一個方面，提供一種有機廢棄物周年低碳無害化處理設備，包括：粉碎機，其用于粉碎有機廢棄物，所述粉碎機具有出料口；養殖箱，所述養殖箱具有上開口和采用保溫材料制成的第一外殼，所述養殖箱的上開口具有一能夠開啟關閉的蓋子，通過所述粉碎機的所述出料口將粉碎后的所述有機廢棄物從所述上開口噴撒到所述養殖箱內；其中，所述養殖箱的所述上開口還用于放入用于降解粉碎后的所述有機廢棄物的生物，且所述養殖箱埋置于預設高度的土堆內以用于固定。
在本公開的一種示例性實施例中，所述養殖箱由多個箱體橫向排列放置而成，各個箱體相鄰的側面之間具有固定的卡扣。
在本公開的一種示例性實施例中，各個箱體采用預設孔徑大小的鐵絲網組成，且所述采用保溫材料制成的第一外殼安裝于所述養殖箱的外側面的鐵絲網之上。
在本公開的一種示例性實施例中，各個箱體相鄰側面采用預設孔徑大小的鐵絲網組成，且各個箱體的外側面由所述采用保溫材料制成的第一外殼組成。
在本公開的一種示例性實施例中，橫向排列的該多個箱體中兩兩相鄰的兩個箱體之間通過其相鄰側面上的預設大小的孔洞是相通的。
在本公開的一種示例性實施例中，所述養殖箱還包括第二外殼，所述第二外殼安裝于所述第一外殼之上。
在本公開的一種示例性實施例中，所述第二外殼由多塊大小相同的矩形木塊拼接而成。
在本公開的一種示例性實施例中，還包括：加濕裝置，所述加濕裝置設置于所述養殖箱的所述上開口。
在本公開的一種示例性實施例中，還包括：遮陽裝置，所述養殖箱設置于所述遮陽裝置之內。
在本公開的一種示例性實施例中，還包括：取樣器，所述取樣器用于從所述養殖箱獲取發酵樣品，通過檢測所述發酵樣品的指標表征所述有機廢棄物的發酵程度。
本發明針對現有技術的有益效果至少體現在以下幾點：一方面，以生物例如接種蚯蚓堆制處理可有效將有機廢棄物(例如糞便、作物秸稈等)作資源化處理，將有機廢棄物轉化為高品質有機肥，且能夠同時改良土壤，促進農業和環境的可持續發展，帶來生態、經濟、環境三重效益。另一方面，通過具有由保溫材料制成的第一外殼的養殖箱來實現生物降解，且將該養殖箱固定于預設高度的土堆內，可以實現該有機廢棄物周年低碳無害化處理設備的保溫功能，從而可以不用在寒冷天氣將該處理設備移動至溫室內，大大減少了搬運資源，提高了有機廢棄物的處理效率。
附圖說明
此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。
圖1示意性示出本發明一種有機廢棄物周年低碳無害化處理設備的框圖。
具體實施方式
現在將參考附圖更全面地描述本發明的實施方式，提供這些實施方式將使得本發明公開的更加全面和完整，但不應被解釋為對本發明實施的限制。附圖僅為本發明的示意性圖解，并非是按比例繪制。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復描述。
此外，所描述的特征、結構、方法步驟或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本公開的實施例的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本公開的技術方案而沒有所述特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、元器件、材料等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、方法、裝置、材料或者操作以避免喧賓奪主而使得本公開的各方面變得模糊。
在實施方式與專利申請范圍中，除非文中對于冠詞有所特別限定，否則“一”與“所述”可泛指單一個或多個。
圖1示意性示出本發明一種有機廢棄物周年低碳無害化處理設備的框圖。
如圖1所示，該有機廢棄物周年低碳無害化處理設備10，包括粉碎機100和養殖箱200。
其中所述粉碎機100可以用于粉碎有機廢棄物。所述粉碎機100可以具有出料口101。其中，所述出料口101可以用于將該粉碎機100粉碎后的有機廢棄物噴撒出去。在一些實施例中，所述出料口101可以調節噴撒的有機廢棄物的比例。
在示例性實施例中，所述有機廢棄物可以包括人畜糞便、秸稈、生活廚余垃圾等。在一些實施例，所述粉碎機100可用于粉碎新鮮或者干枯的秸稈，當然，本發明對此不作限定，其可用于粉碎任何被認為體積較大的有機廢棄物，將其加工成合適的大小。
繼續參考圖1，所述養殖箱200可以具有上開口201。所述養殖箱200的所述上開口201可以具有一能夠開啟關閉的蓋子(圖中未示出)。
在一些實施例，打開所述養殖箱200的上開口201的所述蓋子，將所述粉碎機100粉碎后的所述有機廢棄物通過所述出料口101從所述上開口201投入到所述養殖箱200內，用作所述養殖箱200內的生物的日常養分。
其中，所述養殖箱200的所述上開口201還可以用于放入用于降解粉碎后的所述有機廢棄物的生物。
在示例性實施例中，所述用于降解粉碎后的所述有機廢棄物的生物可以為蚯蚓，但本公開并不以此為限，其他任意可用于降解有機廢棄物的生物均可用于本發明。
蚯蚓以土壤、腐爛的有機廢棄物為食，其活動可以提高土壤透氣透水性能和促進有機物質的分解轉化，提高土壤養分含量，提升土壤質量。蚯蚓具有較高的廢棄物處理能力，一條蚯蚓每天大約可處理0.3克有機廢棄物，養殖3億條蚯蚓每天即可處理100噸廢棄物。同時，蚯蚓還可以凈化有害物質，降解農藥、重金屬等有害物質，蚯蚓對農業的重金屬具有較強的集聚能力，例如bhc(六六六)、ddt等農業集聚能力比外界大10倍，對重金屬鎘、鉛、汞等集聚能力比土壤大2.5-7.2倍。蚯蚓除了應用于資源化處理，其本身就具有較高的應用價值，其含有的游離氨基酸在食品中用途很大，我國臺灣、福建等地一直有食用蚯蚓的傳統和習俗。蚯蚓還是一種常見的藥材，具有中藥的價值，利用蚯蚓含有的抗組織胺作用的氮素物質，對肺和支氣管具有明顯治療作用。
利用蚯蚓對有機廢棄物進行處理是農業廢棄物治理的有效途徑之一。生物循環處理的產物都具有很高的價值，且不會對環境產生二次污染。本發明選擇以蚯蚓作為所述系統中用于處理有機廢棄物的生物之一。當然，本發明不以此為限。
蚯蚓的種類有成百上千種，如何選取適合處理有機廢棄物的蚯蚓中就成為關鍵，廢棄物處理需要蚯蚓具有吞食性強、繁殖能力大、掘地性能高等特點，這樣利于廢棄物快速、安全、徹底的資源化處理。例如，考慮北京自然環境的特點，經過反復品種篩選采用了赤子愛勝蚓。赤子愛勝蚓廣泛分布于北京、黑龍江、新疆等地。
本發明實施例中，園區作為一個有一定處理、操作規范的基本單元，對于農村廢棄物處理起到引導、帶動、示范的作用。因此，下面的實施方式以園區為例進行說明，但實際上本發明提供的有機廢棄物周年低碳無害化處理設備可廣泛應用于農業、種植業等。
其中，所述養殖箱200還具有采用保溫材料制成的第一外殼(圖中未示出)，且所述養殖箱可以埋置于預設高度的土堆內以用于固定。其中，所述預設高度例如可以為40公分，但本公開并不限定于此。
繼續參考圖1，所述養殖箱200可以由多個(例如3個)箱體橫向排列放置而成。需要說明的是，雖然這里以3個箱體(圖示中的箱體210、220和230)橫向排列放置而成為例進行說明，但本公開并不限定于此，在其他實施例中，每個養殖箱可以包括兩個以上的箱體，例如10個。
在示例性實施例中，其中各個箱體相鄰的側面之間可以具有固定的卡扣，方便拆卸。但本公開并不限定于此，各個箱體之間可以通過任何合適的方式彼此固定。
在示例性實施例中，各個箱體采用預設孔徑大小的鐵絲網組成。例如，每個養殖箱200可以由三個箱體組成，每個箱體體積為0.5立方米，高0.5米，各個箱體可以用孔徑為0.5厘米的鐵絲網組成。再例如，每個養殖箱200可以由三個獨立的箱體組成，事先將蚯蚓繁育在箱體內部，每個箱體大小體積可以為1立方米，總體積為3立方米，每次每個箱體投入粉碎后的有機廢棄物體積量保持在0.1立方米左右，且保證有機廢棄物添加厚度不超過0.1米，以保證該養殖箱200內的溫度不劇烈上升。
本公開實施例中，可以優先使用兩側的箱體，中間箱體最后使用。但本公開并不限定于此。通過該處理裝置10正常使用累積一年可處理20立方有機廢棄物，可滿足5畝地的有機廢棄物消納。
本發明實施例中，通過將多個箱體橫向排列放置，可以先將蚯蚓和粉碎后的有機廢棄物放置在一側的一個箱體內，假設為左側的箱體210，當左側箱體210內的蚯蚓將有機廢棄物降解處理之后，再將粉碎后的有機廢棄物放置于中間的箱體220，引導箱體210內的蚯蚓通過鐵絲網的孔自然分離至箱體220內，這樣，這一批蚯蚓可以繼續降解處理箱體220內的有機廢棄物，此時，工作人員可以將箱體210內已經處理完畢后形成的有機肥運輸出去用作肥料。以此類推，當箱體220內的有機廢棄物降解處理完畢之后，可以再在右側的箱體230內放入粉碎后的有機廢棄物，然后引導箱體220內的蚯蚓通過鐵絲網的孔自然分離至箱體230內，蚯蚓繼續降解處理箱體230內的有機廢棄物。這樣，利用同一批蚯蚓可以連續循環的進行有機廢棄物的生物降解處理，大大提高了有機廢棄物的處理效率，同時，不再需要特殊的分離裝置用于將蚯蚓和已經降解處理完畢生成的有機肥進行分離，可以做到自然分離。另外，由于各個箱體采用預設孔徑大小的鐵絲網組成，使得該養殖箱具有更好的通風性能。
需要說明的是，上述由多個箱體橫向排列放置組成的養殖箱的使用方式并不限于上述方式，例如，也可以同時在該多個箱體中放入粉碎后的有機廢棄物和蚯蚓，蚯蚓同時對該多個箱體內的有機廢棄物進行降解處理，降解處理后，通過分離裝置將蚯蚓與降解處理后生成的有機肥進行分離，再將有機肥運輸出去。此時，各個箱體內的蚯蚓也可以通過鐵絲網的孔自由的來回運動，并增強了箱體內的通風性。
在示例性實施例中，所述采用保溫材料制成的第一外殼安裝于所述養殖箱200的外側面的鐵絲網之上。
還是以上述的三個箱體210、220和230為例進行舉例說明。這里，所述養殖箱200的外側面由箱體210的左側面以及前后兩側面、箱體220的前后兩側面和箱體230的右側面以及前后兩側面組成。將該采用保溫材料制成的第一外殼安裝于該養殖箱200外側面的鐵絲網上，可以實現該養殖箱200的保溫功能，這樣，即使到了溫度驟降的天氣或者寒冷的冬天，也可以將該有機廢棄物周年低碳無害化處理設備10放置于室外，而不必搬運移動至溫室內，可以大大降低搬運資源，并實現全年的有機廢棄物的低碳無害化處理，大大提高了處理效率，減少了溫室內的電能消耗。
在示例性實施例中，各個箱體相鄰側面可以采用預設孔徑大小的鐵絲網組成，且各個箱體的外側面由所述采用保溫材料制成的第一外殼組成。本實施例與上述實施例的不同之處在于，上述實施例中的各個箱體的各個側面(出了上下側面)均是采用具有預設孔徑大小的鐵絲網組成，將第一外殼安裝于各個箱體的外側面的鐵絲網之上，而本實施例中各個箱體僅相鄰的側面例如箱體210的右側面和箱體220的左側面、箱體220的右側面和箱體230的左側面之間采用具有預設孔徑大小的鐵絲網組成，方便蚯蚓在不同的箱體之間的自由運動，且利于箱體內的通氣通風，而各個箱體非相鄰的側面例如箱體210的左側面以及前后兩側面、箱體220的前后兩側面、箱體230的前后兩側面以及右側面可以直接由該第一外殼組成，這樣，同樣可以達到該養殖箱的保溫作用，且節省了箱體的制作成本。
在示例性實施例中，橫向排列的該多個箱體中兩兩相鄰的兩個箱體之間通過其相鄰側面上的預設大小的孔洞是相通的。例如，在箱體210的右側和箱體220的左側的相對位置處分別有一大小為10公分乘以80公分的孔洞，蚯蚓可以通過該孔洞自由的在各個箱體之內運動。本公開實施例中，各個箱體成排放置，便于水分保持，同時利于通風，鐵絲網的網孔或者箱體的孔洞還可以便于蚯蚓相互穿行移動。
在示例性實施例中，該養殖箱200還可以具有一第二外殼，該第二外殼可以安裝于所述第一外殼之上。
其中，該第二外殼可圍繞箱體暴露于外面的外側安裝，例如箱體210的左側、前后兩側以及下側，箱體220的前后兩側以及下側，箱體230的右側、前后兩側以及下側，該第二外殼可用于防止蚯蚓和有機廢棄物從該養殖箱200中爬出或者漏出。其中，該第二外殼可用多塊大小相同的矩形的木塊拼裝而成，但本公開并不限定于此。
需要說明的是，上述實施例中，以養殖箱為矩形的箱體組成為例進行示例說明，但本公開并不限定于此，在其他實施例中，該養殖箱200還可以是桶裝或者其他任意形狀的裝置，可以用于養殖蚯蚓，并且具有用于通氣的氣孔、含有一定發酵好的物料的裝置。
在示例性實施例中，所述養殖箱200內可以放置按照預設比例配好的有機廢棄物。例如可以按照有機廢棄物中的含碳氮比例為25:1。當然，本發明對此不作限定，可以根據發酵好的物料的具體用途進行選擇。對于常見的有機廢棄物例如人畜糞便、秸稈等其中各種營養元素的比例已經有比較公開的資料，可以根據投入的有機廢棄物的種類、各種有機廢棄物中含有的碳氮比例計算獲得需要的碳氮比例。
在一些實施例，所述養殖箱200的形狀可為梯形，含水量約為60％，高度可為1.5米，長寬可分別為20米和2米。在另一些實施例，可以將所述養殖箱200上堆置好的有機廢棄物以三角形或者半圓形的形狀進行堆置，蚯蚓的接種密度可以為每平米1000條。當然，本發明不以此為限。
在示例性實施例中，該有機廢棄物周年低碳無害化處理設備10還可以包括：鼓風機14，所述鼓風機14可以設置于所述養殖箱200的任意一個側面。所述鼓風機14定期通風保障在所述養殖箱200內堆置的有機廢棄物充分發酵。
在示例性實施例中，還包括：加濕裝置，所述加濕裝置可以設置于養殖箱200的所述上開口201。
例如，所述加濕裝置可以采用噴水器。在一些實施例中，所述噴水器可采用樹狀滴濺裝置。當然，本發明還可以采用其它適宜于給養殖箱200加濕的任意加濕裝置，對此不作限定。在一些實施例，采用所述樹狀滴濺裝置將所述養殖箱200內的含水量調節至約50％。具體的含水量也是可以調節的，以手攥住物料水分不下滴且能成團為最佳。
本公開實施例中，也可以采用所述加濕裝置作為養殖箱200的降溫裝置，在夏季溫度太高的時候，可以通過所述加濕裝置往所述養殖箱200內噴水來達到降溫加濕的目的。
本公開實施例中，通過安裝的加濕裝置能夠實現智能加水和降溫功能，并結合養殖箱的保溫功能和通風功能，可以保持該處理設備內的溫度保持在5-35攝氏度之間，水分保持在70％以上。
繼續參考圖1，該有機廢棄物周年低碳無害化處理設備10還可以包括：遮陽裝置300，所述養殖箱200可以設置于所述遮陽裝置300之內。所述遮陽裝置300可以為固定外架。該固定外架是可拼裝的，便于將養殖箱200內經過蚯蚓生物降解處理后的有機廢棄物成規模移動。
在一些實施例，所述遮陽裝置300還可以采用遮陽頂，其可以靈活的升降或者還包括一些可拆卸的加固元器件。例如，在太陽太大的時候，打開所述遮陽頂，防止所述養殖箱200的溫度太高；在陰雨天，則可收起所述遮陽頂。在一些實施例，所述遮陽裝置300具有一平面結構。
在示例性實施例中，還包括：遮雨裝置，所述遮雨裝置設置于所述養殖箱200之上，所述遮雨裝置可以具有一斜面，且所述遮雨裝置的高度高于所述加濕裝置的高度。
在一些實施例，所述遮雨裝置也可以包括靈活的升降或者還包括一些可拆卸的加固元器件。通過所述遮雨裝置的所述斜面將雨水排泄出去，防止所述養殖箱200浸泡在水中或者物料中的養分被沖洗流失。
其中，所述遮陽裝置300、遮雨裝置等為輔助系統，用于為蚯蚓提供良好的生存環境，保證濕度、溫度等的良好維持。將發酵好的物料供給作農業肥料、或者養殖飼料等使用，實現園區有機廢棄物循環利用。
在示例性實施例中，還包括：取樣器(圖中未示出)，所述取樣器用于從所述養殖箱200獲取發酵樣品，通過檢測所述發酵樣品的指標表征所述有機廢棄物的發酵程度。例如，在所述養殖箱200上發酵3周左右，利用所述取樣器取樣發酵樣品，測定指標，判斷發酵程度。當然，發酵所用時間還可能隨著季度變化而變化，例如在夏季溫度較高時設置堆置3周即可，在冬季溫度較低時設置堆置2個月左右。一些實施例中，可利用種子發芽方法檢測發酵程度是否達到標準。
在一些實施例，一部分有機廢棄物可以是指不需要通過上述粉碎機100粉碎或者不適于通過上述粉碎機100粉碎的有機廢棄物種類，例如人畜糞便、生活廚余垃圾等等。本發明實施例中，可以以作物秸稈為主、兼顧處理糞便、菌渣等有機廢棄物。
在示例性實施例中，還包括：分離裝置(圖中未示出)，用于當物料經過發酵好之后，將蚯蚓從所述養殖箱200上分離出來，將分離后的蚯蚓可以送回到另一養殖箱內，等待下一次處理有機廢棄物使用，而發酵好的物料可供應種植或者養殖使用。
例如，所述分離裝置可采用黑色薄膜。蚯蚓年繁殖率可達1000倍，重量增加100倍以上，每天能消耗超過自身體重一半的有機廢棄物，并大約減少廢棄物體積50％。當養殖箱200上堆置的有機廢棄物高度明顯下降后，且上部糞便呈現均勻顆粒狀時，表明處理接近尾聲，此時可以將新鮮的糞便堆在旁邊，并覆蓋所述黑色薄膜，使得糞蚓快速分離，分離的蚯蚓可以繼續處理下一批次有機廢棄物。
在示例性實施例中，還包括：攪拌機(圖中未示出)，所述攪拌機用于將新鮮的人畜糞便和粉碎機粉碎后的植物殘體混合均勻。例如將1方新鮮的人畜糞便和1方的粉碎殘體混合均勻。一般在養殖箱200，10公斤蚯蚓、一方植物殘體、一方糞便混合。植物殘體以草本作物為主，如蔬菜、草莓、西瓜等。
雖然圖1的實施方式中例舉了所述有機廢棄物周年低碳無害化處理設備包括了多種多樣的裝置或者設備，但其并不是要求該系統中必須包括所有這些裝置或者設備，在某些實施例中，其可以僅包括這些裝置或者設備的部分，而在另一些實施例中，其還可以包括更多其他功能的裝置或者設備，或者采用具有實現類似功能的裝置或者設備代替本發明實施方式例舉的裝置或者設備。
本發明所公開的有機廢棄物周年低碳無害化處理設備，一方面，可有效地將有機廢棄物通過蚯蚓的生物降解和轉化，變成可高品質的生物有機肥，且取材方便、使用簡單、低碳循環，適合在農村推廣使用。另一方面，本發明實施例中的養殖箱采用具有保溫功能的材料制成，這樣可以實現在寒冷季節無需將該處理設備移動至溫室內，在有機廢棄物的生物降解處理過程中不需要額外消耗能源、不額外增加勞動成本，可高效、低碳地將有機廢棄物持續經濟的無害化處理。同時，通過采用具有孔隙的養殖箱，可以利用這些孔隙實現養殖箱內的降溫和通風功能。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐公開的發明后，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理并包括未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正范圍和精神由權利要求指出。