地埋式被动对流通风堆肥池及其使用方法

技术领域

本发明涉及有机固体废弃物处置与资源化利用技术领域，特别是涉及一种地埋式被动对流通风堆肥池及其使用方法。

背景技术

近年来，人们对畜禽产品的需求量不断增加，畜禽粪便带来的污染随之产生，根据处理粪污的方式可以分为三种，分别为条垛式、槽式、反应器式好氧堆肥工艺等，然而对于北方一些地区会存在冬季极低温现象，导致暴露在户外的条垛式堆肥和槽式堆肥不适用于北方低温气候，反应器式堆肥由于处理畜禽粪便量过大从而导致成本过高，地埋式堆肥很好解决了由于温度过低导致堆肥难度加大的问题，地埋式堆肥池将物料填入地下反应池，利用天然的保温屏障使堆体温度不容易散失，且不受气候影响、节能环保、密闭的系统避免臭气污染环境、发酵周期缩短，操作简单，适合就地处理粪污的个体农户，所以地埋式堆肥池越来越适用于北方寒冷地区冬季堆肥。

目前，对于低温堆肥的环境温度并没有明确的温度范围，然而有研究表明，当堆体和环境的温度低于20℃时，堆体中大多数微生物的新陈代谢活动会显著减慢甚至停止，15℃是低温堆肥的临界温度，当堆肥原料的起始温度低于15℃时，堆体温度的动态变化可分成4个阶段:除升温、高温和降温阶段外，堆体还要经历一个从低温到15℃的阶段，该阶段对于微生物的大量繁殖和堆肥过程的启动具有重要意义，因此称之为起爆阶段了；实验结果表明，堆体从5℃左右的环境温度上升到15℃大概需要4.5-4.7d，温升速率为2.7-2.9℃/d，但15℃到50℃的时间仅为1.3d，温升速率高达26.9℃/d，在我国寒冷地区,若通过人工加热的方法使原料的温度上升到15℃会大幅增加成本,不利于堆肥化技术的推广；因此，如何解决北方寒冷地区堆肥腐熟时间慢、耗能高成本大、操作复杂等问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种地埋式被动对流通风堆肥池及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种地埋式被动对流通风堆肥池，包括埋入地下的堆肥池主体，所述堆肥池主体的顶面设置有可活动盖板，所述可活动盖板的两端分别与地面转动连接，所述可活动盖板上设置有若干个尾气处理装置，所述尾气处理装置用于净化气体并进行排放；所述堆肥池主体内正对设置有对流引气装置，两个所述对流引气装置之间设置有四根曝气管道，所述曝气管道与所述对流引气装置相连通，所述对流引气装置伸出所述地面的一端安装有曝气阀门；

所述堆肥池主体的底面固定连接并连通有引流管道，所述引流管道固定连接并连通有渗滤液收集池，所述渗滤液收集池设置在所述堆肥池主体的下方，所述渗滤液收集池的顶面固定连接并连通有排水管，所述排水管伸出所述地面的一端与外界连通。

优选的，所述堆肥池主体呈倒梯形设置，所述堆肥池主体采用水泥混凝土结构。

优选的，所述可活动盖板包括两个斜板，每个斜板的一端均通过合页与所述地面转动连接，两个斜板远离所述地面的一端通过卡扣可拆卸连接。

优选的，所述尾气处理装置包括洗气罐，所述洗气罐内部填充有活性炭，所述洗气罐与所述可活动盖板固定连接并连通。

优选的，四根所述曝气管道互相平行设置，两根所述曝气管道设置在所述堆肥池主体的中部且处于同一水平面内，另外两根所述曝气管道设置在所述堆肥池主体的下部且处于同一水平面内，所有所述曝气管道上方均设置有滤网，所述滤网与所述堆肥池主体固定连接。

优选的，所述曝气管道上均匀开设有若干个通孔。

优选的，所述堆肥池主体内设置有温度显示计，所述温度显示计插入物料内。

优选的，所述斜板采用不锈钢材质且内部填充有保温层。

一种地埋式被动对流通风堆肥池的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、堆肥原料预处理，调配动物粪便与秸秆的碳氮比和含水率。

步骤2、添加物料，将调配好的牛粪与玉米秸秆通过可活动盖板加入至堆肥池主体内。

步骤3、控温曝气，根据温度显示计检测的温度，调整对流引气装置的曝气频率。

优选的，堆肥原料预处理步骤中的碳氮比为25：1-30：1，含水率为55％-60％。

本发明公开了以下技术效果：

本发明通过使用地埋式设计、对流引气装置、曝气阀门、可活动盖板、渗滤液收集池等结构，将堆肥池埋入地下的设计很好解决了由于温度过低导致堆肥难度加大的问题，将物料填入地埋式堆肥池，利用天然的保温屏障使堆体温度不容易散失，非常适用于北方寒冷地区的堆肥作业，对流引气装置利用堆肥池内外温度差将外部空气挤入堆肥池内完成曝气的同时可配合温度显示计实现温度调节功能，此过程能够完全避免在堆肥过程中消耗电能，尾气处理装置可以使尾气达到无臭化排放，使整个堆肥过程中达到节能环保的效果，粪污处理后达到无害化，本发明结构简单、消耗低、成本低、操作简单，能有效的解决冬季北方寒冷地区由于温度过低导致堆肥时间过长或者翻堆次数少导致的腐熟不完全、户外消耗电能大、臭气排放等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明侧视结构的示意图；

图3为本发明俯视结构的示意图；

其中，1、洗气罐；2、保温层；3、可活动盖板；4、曝气管道；5、对流引气装置；6、滤网；7、引流管道；8、渗滤液收集池；9、温度显示计；10、曝气阀门；11、排水管；12、合页。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-3，本发明提供一种地埋式被动对流通风堆肥池，包括埋入地下的堆肥池主体，堆肥池主体的顶面设置有可活动盖板3，可活动盖板3的两端分别与地面转动连接，可活动盖板3上设置有若干个尾气处理装置，尾气处理装置用于净化气体并进行排放；堆肥池主体内正对设置有对流引气装置5，两个对流引气装置5之间设置有四根曝气管道4，曝气管道4与对流引气装置5相连通，对流引气装置5伸出地面的一端安装有曝气阀门10；对流引气装置5是根据对流通风技术应用按照热力学原理，当室内存在热源时，室内空气的密度有沿高度逐渐向上递减的特点，密度小的热空气由于对流作用上升，原来位置的空气变得稀薄形成负压区，因而产生压力差；基于上述原理，当堆肥池内外空气温度不同时，将形成一定的压力差，压力差将空气通过对流引气装置5挤进堆肥池内部，即可实现曝气。

堆肥池主体的底面固定连接并连通有引流管道7，引流管道7固定连接并连通有渗滤液收集池8，渗滤液收集池8设置在堆肥池主体的下方，渗滤液收集池8的顶面固定连接并连通有排水管11，排水管11伸出地面的一端与外界连通。避免渗滤液污染地下水导致环境污染，收集的渗滤液可集中处理，起到省时省力的效果。

本发明通过使用地埋式设计、对流引气装置5、曝气阀门10、可活动盖板3、渗滤液收集池8等结构，将堆肥池埋入地下的设计很好解决了由于温度过低导致堆肥难度加大的问题，将物料填入地埋式堆肥池，利用天然的保温屏障使堆体温度不容易散失，非常适用于北方寒冷地区的堆肥作业，对流引气装置5利用堆肥池内外温度差将外部空气挤入堆肥池内完成曝气的同时可配合温度显示计9实现温度调节功能，此过程能够完全避免在堆肥过程中消耗电能，尾气处理装置可以使尾气达到无臭化排放，使整个堆肥过程中达到节能环保的效果，粪污处理后达到无害化，本发明结构简单、消耗低、成本低、操作简单，能有效的解决冬季北方寒冷地区由于温度过低导致堆肥时间过长或者不完全腐熟、户外消耗电能大、臭气排放等问题。

进一步优化方案，堆肥池主体呈倒梯形设置，可避免由于物料底部压强过大产生局部厌氧现象，从而避免好氧微生物的死亡导致的发酵不充分问题；堆肥池主体采用水泥混凝土结构，使堆肥池的使用年限增长。

进一步优化方案，可活动盖板3包括两个斜板，每个斜板的一端均通过合页12与地面转动连接，两个斜板远离地面的一端通过卡扣可拆卸连接。通过两个斜板实现了可活动盖板3可从中间打开，既能充当填料口也能充当出料口，实现了一口多用；同时斜板倾斜45°角设计，物料堆肥过程中产生水蒸气，水蒸气上升遇到锥形盖顶冷凝成为小液滴，再通过倾斜角回流到物料中，减少氮素损失，提高堆肥成品的品质。

进一步优化方案，尾气处理装置包括洗气罐1，洗气罐1内部填充有活性炭，洗气罐1与可活动盖板3固定连接并连通。将堆肥过程中产生的多余气体排到堆肥池外部，防止反应器发生爆炸；并对堆肥池所排放的臭气进行净化处理，能够达到无臭排放的要求。

进一步优化方案，四根曝气管道4互相平行设置，两根曝气管道4设置在堆肥池主体的中部且处于同一水平面内，另外两根曝气管道4设置在堆肥池主体的下部且处于同一水平面内，所有曝气管道4上方均设置有滤网6，滤网6与堆肥池主体固定连接。滤网6能够使物料受气更加均匀，避免产生局部厌氧的效果，产生臭气。

进一步优化方案，曝气管道4上均匀开设有若干个通孔。通过若干个通孔可以为堆肥物料提供所需空气量，以达到堆肥过程中微生物发酵所需的空气量，使物料进行好氧堆肥，使其加快进入腐熟期。

进一步优化方案，堆肥池主体内设置有温度显示计9，温度显示计9插入物料内。将温度显示计9插入物料内部，实时监测堆肥过程中物料温度的变化，判断堆肥过程中所处的阶段，并且配合着对流引气装置5完成温度调节功能。

进一步优化方案，斜板采用不锈钢材质且内部填充有保温层2。斜板外壳采用防腐蚀304不锈钢材质，内部为中空结构，并在中空内填充保温材料聚氨酯，能够起到很好的保温效果，使物料快速升温达到腐熟期。

本发明的对流引气是利用堆肥池内外空气温度差、浓度差和风力差完成的，当堆肥池内部因腐熟过程产生高温，池内空气的密度有沿高度逐渐向上递减的特点，密度小的热空气由于对流作用上升，原来位置的空气变得稀薄形成负压区，因而产生压力差，压力差使外部冷空气通过对流引气装置5挤入曝气管道4，曝气管道4上分布着均匀的通孔，将空气均匀的输送到物料内部实现对流引气曝气过程。

根据温度变化，物料在1-3天内温度可升至50℃以上，保持5-10数天高温，若温度高于70℃以上，则需将两个曝气阀门打开启动对流引气组件对物料进行曝气降温，避免温度过高导致微生物死亡，影响堆肥效果，若堆体温度低于50℃则需关闭两个曝气阀门其中之一，结束对流通风状态，若温度未明显提高则需关闭两个曝气阀门停止曝气，直至温度上升到50℃以上；使用本发明堆肥比普通传统条垛式堆肥的周期缩短一半，臭味明显减少。

本发明还提供了一种地埋式被动对流通风堆肥池的使用方法，包括如下步骤：

步骤1、堆肥原料预处理，调配动物粪便与秸秆的碳氮比和含水率；碳氮比为25：1-30：1，含水率为55％-60％；优选牛粪和玉米秸秆进行配比，牛粪与玉米秸秆以7:3的质量比混合均匀。

步骤2、添加物料，将调配好的牛粪与玉米秸秆通过可活动盖板3加入至堆肥池主体内；进行腐熟过程。

步骤3、控温曝气，根据温度显示计9检测的温度，实时监测堆肥池温度进而判断物料的腐熟阶段；调整对流引气装置5的曝气频率，物料在1-3天内温度上升至50℃以上，保持5-10天，根据温度显示计9提供的实时温度进行控温调节，打开一头曝气阀门10进行引气实现曝气，将两头曝气阀门10全部打开可实现对流引气增大曝气量，也可起到降温效果，关闭阀曝气阀门10也可达到升温效果，堆肥结束后将物料从可活动盖板3取出；若温度持续高于70℃，则需将两个曝气阀门10打开，对流引气装置5对物料进行曝气降温；曝气后若温度低于50℃，则需关闭两个曝气阀门10中的任意一个，结束对流通风状态实现被动通风状态，若温度未明显提高则需关闭两个曝气阀门10停止曝气，直至温度上升到50℃以上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。