一种促进厨余垃圾堆肥的方法

技术领域

本发明涉及一种堆肥方法，特别是涉及一种促进厨余垃圾堆肥的方法。

背景技术

厨余垃圾在生活垃圾中的占比最大，厨余垃圾由于其富含有机质和水分的特殊性，垃圾收运成本与末端处理成本较高。堆肥是厨余垃圾肥料化的一种有效处理方式，厨余垃圾具有高浓度易降解的有机物质，如蛋白质和脂质、糖、淀粉等，C/N比低，氮、磷、钾等元素含量较高，适合作为堆肥原料进行处理。

好像堆肥是厨余垃圾堆肥方式的主要方式之一，将厨余垃圾放入有机物堆肥器中，通过主动通风、翻堆等方式，加速有机物的分解和转化，最终形成高质量的有机肥料。好氧堆肥所产生的有机肥料可以用于农田、花卉、果树等植物的施肥，提高土地肥力和作物产量，还能够减少农药、化肥的使用，增强生态系统的可持续性。

好氧堆肥的效率受到多种因素的影响，例如厨余垃圾氮源和秸秆、木材屑碳源的比例，堆肥过程中的温度、通气量以及堆体的湿度等。如何根据以上因素进行合理的控制和管理提高好氧堆肥的效率，以确保有机物能够在适宜的条件下进行有效的分解和转化是有待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种促进厨余垃圾堆肥的方法，目的通过对堆肥过程中温湿度等环境参数控制来促进堆肥进程，提高效率。

本发明技术方案如下：一种促进厨余垃圾堆肥的方法，包括以下步骤：

步骤1、堆肥初始状态控制，包括依次控制堆体中心湿度至湿度预设区间、堆体中心温度至温度预设区间、堆体中心升温速率达到第一温速阈值后进入步骤2；

步骤2、堆肥升温阶段控制，包括在堆体中心温度大于第一温度阈值且堆体中心升温速率大于第一温速阈值时进入步骤3；在堆体中心温度不大于第一温度阈值且堆体中心升温速率小于第二温速阈值时进入步骤4；其余情况下分别依次控制堆体中心氧含量不小于含氧阈值、堆体底部湿度不大于第一底部湿度阈值以及堆体中心湿度不小于中心湿度阈值并重复步骤2；所述第一温度阈值大于所述温度预设区间的最大值，所述第二温速阈值为负值；

步骤3、堆肥高温阶段控制，包括在堆体中心温度大于第二温度阈值且堆体底部湿度大于第二底部湿度阈值时进行翻堆后进入步骤2，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值，所述第二底部湿度阈值大于所述第一底部湿度阈值；在堆体中心温度不大于第二温度阈值时依次控制堆体中心湿度不小于中心湿度阈值、堆体中心氧含量不小于含氧阈值并重复步骤3直至堆体中心温度不大于第一温度阈值且堆体中心升温速率小于第二温速阈值后进入步骤4；

步骤4、堆体降温阶段控制，包括控制堆体中心氧含量不小于含氧阈值并重复步骤4直至进入步骤4的时间超过时间阈值且堆体中心温度降至终止值后结束流程完成堆肥。

处于垃圾堆肥过程中的影响因素包括：

物料比例，堆肥过程中如果比例不合适，将会影响细菌的生长和代谢，影响堆肥的质量；湿度，堆肥过程需要一定的湿度来促进细菌的生长和代谢，但如果湿度过高或过低，会影响细菌的活动和堆肥的质量；氧气，堆肥过程需要充足的氧气来支持细菌的生长和代谢，缺乏氧气会使堆肥过程变得缓慢，同时也会产生难闻的气味和有害的气体；温度，过高或过低的温度都会影响细菌的生长和代谢，从而降低堆肥的质量。

因此本发明根据堆肥过程中各阶段的特点进行分别控制：

在初始阶段通过湿度、温度控制，让嗜热微生物的活性更好地发挥作用，在排除了湿度和温度因素后，再通过升温速率来确保氮料充足避免因氮料不足（厨余垃圾的比例过低）导致堆肥初始阶段升温失败。

在升温阶段，细菌需要足够的氧气进行分解和代谢，且如果氧气含量不足，会产生如甲烷这样的有害气体，所以在这个阶段，优先保证堆体的氧含量。湿度的控制，一方面过高的湿度，特别是堆体底部湿度过高会限制氧气的供应，从而降低堆体温度，无法进入高温阶段；另一方面，过小的湿度，特别是堆体温度最高的中心部位，湿度过小会使得菌群无法正常繁殖。通过氧浓度和湿度两个因素的控制使堆肥以较佳的状态进入高温阶段。

在高温阶段，菌群正常工作需要的氧气量相对较小，因为高温环境下，菌群可以通过厌氧代谢获得能量，不需要大量的氧气，所以，高温阶段，对湿度的控制优先于氧气含量的控制。

进一步地，所述步骤1中在控制堆体中心湿度至湿度预设区间前先通过搅拌堆体使堆体中心与底部湿度差小于湿度差阈值。通过堆体中心与底部的湿度差来判断堆肥材料是否混合均匀。

进一步地，所述步骤1中控制堆体中心湿度至湿度预设区间时，分别以添加干碳料并搅拌、喷水并搅拌以降低、提高堆体中心湿度，并且通过搅拌堆体使堆体中心与底部湿度差小于湿度差阈值。

进一步地，所述步骤1中控制堆体中心温度至温度预设区间时，通过通风降低堆体中心温度并返回控制堆体中心湿度至湿度预设区间的步骤，通过加热提高堆体中心温度至温度预设区间。

进一步地，所述步骤1中控制堆体中心升温速率达到第一温速阈值时，先判断堆体中心升温速率是否小于等于第三温速阈值，如为是就添加厨余氮料并搅拌后返回控制堆体中心湿度至湿度预设区间的步骤，如为否且未达到第一温速阈值时就进行加热并返回控制堆体中心温度至温度预设区间的步骤。

进一步地，所述步骤2中控制堆体中心氧含量不小于含氧阈值的方法包括在堆体中心氧含量小于含氧阈值时进行通风并返回步骤2的开始；控制堆体底部湿度不大于第一底部湿度阈值的方法包括判断堆体底部湿度，当堆体底部湿度大于第一底部湿度阈值时对堆体底部加热并通风并重新判断堆体底部湿度；控制堆体中心湿度不小于中心湿度阈值的方法包括判断堆体中心湿度，当堆体中心湿度小于中心湿度阈值时进行顶部喷水并重新判断堆体中心湿度。

进一步地，所述步骤3还包括在堆体中心温度大于第二温度阈值且堆体底部湿度不大于第二底部湿度阈值时进行通风并返回步骤3的开始。

进一步地，所述步骤3中控制堆体中心湿度不小于中心湿度阈值的方法包括先判断堆体中心湿度，当堆体中心湿度小于中心湿度阈值时检测堆体底部湿度，如堆体底部湿度大于第二底部湿度阈值则对堆体底部加热并通风并返回步骤3的开始，否则进行顶部喷水再重新判断堆体中心湿度。

进一步地，所述步骤3中控制堆体中心氧含量不小于含氧阈值的方法包括判断堆体中心氧含量，当堆体中心氧含量小于含氧阈值时进行通风再重新判断堆体中心氧含量。

进一步地，所述步骤4中控制堆体中心氧含量不小于含氧阈值的方法包括判断堆体中心氧含量，当堆体中心氧含量小于含氧阈值时进行通风再重新判断堆体中心氧含量，所述终止值与环境温度差值不大于2℃。

本发明所提供的技术方案的优点在于：

本发明通过对厨余垃圾堆肥过程中各个阶段不同的参数的先后控制，使得堆肥过程中尽可能维持堆肥高温阶段并保证事宜的温湿度参数，促进菌群对有机物的分解和转化，提高厨余垃圾的堆肥效率。

附图说明

图1是促进厨余垃圾堆肥的方法的各步骤流程控制参数示意图。

图2是促进厨余垃圾堆肥的方法的堆肥初始状态控制流程示意图。

图3是促进厨余垃圾堆肥的方法的堆肥升温阶段控制流程示意图。

图4是促进厨余垃圾堆肥的方法的堆肥高温阶段控制流程示意图。

图5是促进厨余垃圾堆肥的方法的堆肥降温阶段控制流程示意图。

图6是本发明方法与普通堆肥方法的过程温度图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本说明之后，本领域技术人员对本说明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

请结合图1所示，本实施例的促进厨余垃圾堆肥的方法包括以下步骤：

步骤1：堆肥初始状态控制（确保氮料充足、湿度和温度合适）

步骤1.1 检测堆体中心与底部湿度差R，判断R是否大于20%：

如果是，则“提示搅拌堆体”，返回步骤1.1。

如果否，则进行步骤1.2。

步骤1.2 检测堆体中心湿度R

如果是，则“提示添加干碳料并搅拌堆体”，返回步骤1.1。

如果否，则判断R

如果是，则“提示喷水并搅拌”，返回步骤1.1

如果否，则进行步骤1.3。

步骤1.3 检测堆体中心初始温度T

如果是，则“启动通风”，通风速率范围0.05～0.15m

如果否，判断T

如果是，则“启动辅助电加热”，加热功率范围500～1000W，加热的同时返回步骤1.3。

如果否，则进行步骤1.4。

步骤1.4 检测堆体中心升温速率dT

如果是，则“提示添加厨余氮料并搅拌”，返回步骤1.1。

如果否，判断dT

如果是，则进行步骤2。

如果否，则“启动辅助电加热”，加热功率范围500～1000W，加热的同时返回步骤1.3。

步骤2：堆肥升温阶段控制

步骤2.1 检测堆体中心温度T

如果是，则判断dT

如果是，则进行步骤3：堆肥高温阶段。

如果否，则无操作，等待1天，返回步骤2.1。

如果否，判断dT

如果是，则进行步骤4：堆肥降温阶段。

如果否，则进行步骤2.2。

步骤2.2 检测堆体中心氧含量O

如果是，则“启动通风”，通风速率范围0.05～0.15m

如果否，则进行步骤2.3。

步骤2.3 检测堆体底部湿度R

如果是，则“底部辅助电加热并启动通风”，加热功率范围500～1000W，通风速率范围0.05～0.15m

如果否，则进行步骤2.4。

步骤2.4 检测堆体中心湿度R

如果是，则“堆体顶部喷水”，喷水量为堆体重量的2～5%，等待0.5～1小时后，返回步骤2.4。

如果否，则“无操作”，返回步骤2.1。

步骤3：堆肥高温阶段控制

步骤3.1 检测堆体中心温度T

如果是，则进行步骤3.2。

如果否，则进行步骤3.3。

步骤3.2 检测堆体底部湿度R

如果是，则“提示进行翻堆”，翻堆后返回“步骤2：堆肥升温阶段”。

如果否，则“启动通风”，通风速率范围0.05～0.15m

步骤3.3 检测堆体中心湿度R

如果是，则进行步骤3.4。

如果否，则进行步骤3.5。

步骤3.4 检测堆体底部湿度R

如果是，则“底部辅助电加热并启动通风”，加热功率范围500～1000W，通风速率范围0.05～0.15m

如果否，则“堆体顶部喷水”，喷水量为堆体重量的2～5%，等待0.5～1小时后，返回步骤3.3。

步骤3.5 检测堆体中心氧含量O

如果是，则“启动通风”，通风速率范围0.05～0.15m

如果否，则进行步骤3.6。

步骤3.6 检测堆体中心温度T

如果是，则“无操作”，返回步骤3.1。

如果否，则进行步骤3.7。

步骤3.7 检测堆体中心温度变化，判断dT

如果是，则进行步骤4：堆肥降温阶段。

如果否，则返回步骤3.1。

步骤4：堆肥降温阶段控制

步骤4.1 检测堆体中心氧含量O

如果是，则“启动通风”，通风速率范围0.05～0.15m

如果否，则进行步骤4.2。

步骤4.2 判断降温阶段累计时间t是否大于7天（时间阈值）：

如果是，则进行步骤4.3。

如果否，则返回步骤4.1。

步骤4.3 检测环境温度T

步骤4.4 检测堆体中心温度T

如果是，则“堆肥结束”。

如果否，则返回步骤4.1。

下面以一次具体厨余垃圾堆肥过程对上述控制过程做进一步说明，首先准备厨余垃圾堆肥材料，厨余垃圾进行滤水和去油预处理，并将大块厨余垃圾进行粉碎处理；然后，厨余垃圾与木屑秸秆混合物，按质量比例1:10混合均匀。堆肥容器体积不小于50L，且有保温层，底部有堆肥渗滤液排水层。混合好的厨余垃圾堆肥材料，至少填充到堆肥容器体积的90%。

开始堆肥过程，测量得到堆体的中心湿度为42%，堆体底部湿度为68%，湿度差大于20%，提示对 堆体进行充分搅拌混合，再次检测得到堆体的中心湿度为51%，堆体底部湿度为65%，湿度差和堆体中心湿度均满足初始堆体湿度要求。

检测得到堆体的中心初始温度为22℃，随着堆肥的进行，堆体中心温度开始升高，堆肥24小时后，中心温度升高到41℃，升温速率为19℃/天，堆体进入升温阶段。

检测堆体中心氧含量为12%，启动通风，通风速率为0.05m

检测得到堆体中心温度为45.6℃，检测堆体中心湿度为38%，检测堆体底部湿度为86%，在堆体顶部喷水100ml，等待1小时后，检测得到堆体中心湿度为49%，继续检测堆体中心氧含量为9%，检测堆体中心温度为46.4℃。在堆肥高温阶段，循环往复控制堆体的湿度、氧含量等。通过上面的控制，堆体从开始堆肥第3天开始直至第26天，堆肥第27天，检测堆体中心温度为46.8℃，均处于高温堆肥阶段。

堆肥第27天，检测堆体中心温度为43.9℃，检测温度变化速率为-2.9℃/天，堆肥进入降温阶段。检测堆体中心氧含量为5.8%，等待堆肥进行，并持续检测堆体中心氧含量，堆肥第29天，检测堆体中心氧含量为4.7%，启动通风，通风速率为0.05m

如图6展示了本发明堆肥方法与不进行控制的普通堆肥方法的堆肥过程温度，与普通堆肥相比，本发明堆肥方法能够将堆体最高温度从51℃提高到65℃，堆肥升温阶段的天数从5天缩短到2天，堆肥高温阶段的天数从11天延长到24天。