一种好氧堆肥通风曝气系统的制作方法

1.本实用新型涉及通风曝气系统的技术领域，尤其是涉及一种好氧堆肥通风曝气系统。


背景技术：

2.随着垃圾分类政策的下沉和“无废城市”的建设，有机固废行业发展进入井喷期。且国家对有机固废资源化利用的要求不断提高，有机固废经好氧堆肥后土地利用的途径越来越受到重视。好氧堆肥使得有机固废中易腐败的有机物被降解，形成了代表土壤肥力的腐殖质，致病菌和杂草种子在高温阶段被灭活，潜在的臭味危害被消除，含水率降低，形成稳定、安全、有土壤肥力的终产物，是有机物资源化的良好途径。
3.好氧堆肥一般根据温度变化分为升温、高温和降温阶段。第一阶段，好氧堆肥初期常温细菌分解有机物中易分解的简单化合物产生能量，这种热量的积累使堆体温度在1-3天内迅速上升，称为升温阶段；第二阶段，温度超过45℃时，嗜热性微生物逐渐代替了常温性微生物的活动，有机物中易分解的有机质除继续被分解外，大分子的半纤维素、纤维素等也开始分解，温度可高达60-70℃，持续5-7d，称为高温阶段；第三阶段，在高温持续一段时间后，剩下的是难分解的有机物和新形成的腐殖质，微生物活动减弱，产生的热量减少，温度逐渐下降，残余物质进一步分解，进入降温和腐熟阶段。
4.通风曝气是控制好氧堆肥过程的关键参数，一方面曝气为微生物提供充足的氧气，另一方面流动的空气还会从堆体中带走大量的热量和水分。曝气量过小不能满足微生物的活动需要，会使发酵缓慢，还容易产生厌氧区域，发酵不均匀；曝气量过大使堆体水分流失过快，热量散失，发酵效果差。
5.在不同的发酵阶段，微生物的活性不同，需要的通风量不同。目前，大规模的有机固废堆肥项目大多采用连续发酵的动态槽式工艺，物料置于槽体内，槽底铺设通风曝气管路，物料从一端进料，利用翻抛机对物料进行翻抛并整体向另一端位移，以实现自动出料，槽的不同区域对应不同的发酵阶段。目前连续发酵的槽式工艺常用的堆肥曝气系统较为简单，仅由一个风机连接几条穿孔曝气管，布置在槽的底部，曝气量难以分段控制调节，导致整体曝气量大，发酵不均匀，臭气处理量大，耗能高。且外界气温低时，冷风通入会导致升温缓慢，高温期温度难以维持。
6.cn206359434u涉及一种模块化堆肥曝气系统，包括风机、曝气主管和曝气支管；曝气主管与曝气支管构成鱼骨状曝气网；曝气支管上连接多个有流量调节阀控制的气嘴，通过改变风机大小、曝气主管的长度、曝气支管的数量、气嘴的数量和位置及流量调节阀控制曝气量。cn214612226u公开了一种基于plc控制的易腐垃圾堆肥分区曝气系统，将堆肥设备分为对角布置的一区和四区以及二区和三区，其中堆肥设备前端的一区和二区曝气共用，堆肥设备后端的三区和四区曝气共用，曝气管通过电磁阀连接至高压风机，各电磁阀与高压风机均通过控制线路与plc控制器电性连接。以上专利对通风曝气系统进行了优化，但对运行过程中的通风调节仍较为简单，无法对不同发酵阶段设计针对性的通风策略。
7.cn111559931a涉及一种有机固体废物堆肥曝气系统，包括温度传感器、穿孔曝气管、鼓风机、引风机、阀门、臭气收集管及连接管道。根据一个发酵周期翻堆移动次数为n，发酵仓内物料可根据进料顺序分为n段；每1～10段物料对应设置一套相对独立的曝气穿孔管、温度传感器及鼓风机或引风机。鼓风机与引风机交替设置，并且引风机风量大于相邻鼓风机风量10～100％。通过设置在发酵仓底部的穿孔曝气管，依据对应位置温度传感器监测数据，分别对该段物料鼓风或引风。此专利按翻堆次数分段，分段数较多，曝气控制更精准；创新性的采用鼓风机与引风机间隔布置的方式，将曝气与臭气收集结合。本专利与上述专利有以下不同：(1)本专利根据发酵阶段将发酵区沿长度方向分为5段，各由一个鼓风机控制，每个发酵段横向均匀铺设多条通风管路，风机流量可远程控制调节。(2)对高温堆体曝气会在车间内产生湿热尾气，一般尾气经引风机收集后进入臭气处理系统。本专利对升温期和高温期的风源进行优化，运行过程中结合不同阶段的发酵需求与温度反馈数据，选择采用车间内尾气或车间外的新鲜空气进行通风，有利于维持堆体温度，并减少臭气处理量。(3)本专利并未涉及臭气收集的方式。


技术实现要素：

8.本实用新型针对好氧堆肥的精准通风曝气问题提出一种好氧堆肥通风曝气系统，主要适用于连续发酵的动态槽式工艺。
9.为实现上述目的，本实用新型的好氧堆肥通风曝气系统的具体技术方案如下：
10.一种好氧堆肥通风曝气系统，包括车间，所述车间内设置有发酵槽，所述发酵槽长度方向上的一端设有进料端，另一端设有出料端，所述发酵槽从进料端到出料端顺次设置有五段发酵区，五段发酵区分别为升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段；
11.升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段的槽体底部沿宽度方向均铺设有至少一条通气管路；
12.升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段的一侧均设置有曝气风机，曝气风机设置在各段发酵区对应的发酵槽的槽体外壁与车间内壁之间；
13.所述通气管路与曝气风机的出风口相连接。
14.进一步，所述通气管路上均匀设置有至少一个曝气头。
15.进一步，升温段一侧的曝气风机连接有一个入风口，所述入风口设置在车间内，升温段一侧的曝气风机通过入风管道与入风口连接。
16.进一步，高温前段一侧的曝气风机连接有两个分别位于车间内与车间外的入风口，高温前段一侧的曝气风机通过入风管道与入风口连接，入风管道上安装有电磁阀，电磁阀电连接有plc控制系统。
17.进一步，高温后段一侧的曝气风机连接有两个分别位于车间内与车间外的入风口，高温后段一侧的曝气风机通过入风管道与入风口连接，入风管道上安装有电磁阀，电磁阀电连接有plc控制系统。
18.进一步，降温段一侧的曝气风机连接有一个入风口，所述入风口设置在车间外，降温段一侧的曝气风机通过入风管道与入风口连接。
19.进一步，稳定段一侧的曝气风机连接有一个入风口，所述入风口设置在车间外，稳定段一侧的曝气风机通过入风管道与入风口连接。
20.进一步，所述升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段对应的发酵槽的槽体内壁上均安装有堆体温度传感器。
21.进一步，所述车间的外壁上沿长度方向安装有至少三个外界温度传感器。
22.进一步，所述车间的内壁上沿长度方向安装有至少三个氧气传感器。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
24.一、根据发酵阶段将车间沿长度方向分为升温段、高温前段、高温后段、降温段、稳定段等5段，各由一个曝气风机控制，每个发酵段对应的发酵槽槽体横向均匀铺设多条通风管路，通风管路上均匀分布多个曝气头，实现分段控制；
25.二、升温段曝气风机的入风口设于车间内；高温前段、高温后段的曝气风机各设置两个入风口，分别在车间内与车间外；降温段、稳定段的曝气风机入风口设于车间外，运行过程中根据温度、氧气反馈数据，结合不同阶段的发酵情况与需求，选择采用车间内的湿热尾气或车间外的新鲜空气进行通风，调节通风量，有利于缩短升温时间，维持堆体温度，减少臭气处理量；
26.三、高温前段、高温后段曝气风机的两个入风管道上分别安装一个电磁阀，精准控制通风量；
27.四、每个发酵阶段的槽体内壁上安装有温度传感器，车间外壁上安装外界温度传感器，车间内壁上安装氧气传感器，便于获取槽体温度、内外界温度及车间内氧气数据。
28.五、电磁阀、风机、温度传感器、氧气传感器均连接至plc控制系统，根据温度、氧气变化，结合不同阶段的发酵情况与需求，及时调整通风策略。
29.总的来说，本实用新型提出按发酵阶段将槽式连续发酵的发酵区分为5段，分别由一台风机控制，便于分段控制发酵过程。本实用新型还提出结合不同发酵过程的特点，将高温发酵在车间内产生的湿热尾气进行回用，升温段全部回用车间内尾气进行通风，高温段可结合外界温度与发酵情况，选择性利用车间内尾气或新鲜风源通风，降温段与稳定段只采用新鲜风源进行通风。具有以下优点：
①
提高温度上升速率，缩短升温时间；
②
解决了外界温度过低，大量通风导致高温期温度难以维持的难题；
③
尾气回用减少了臭气的处理量；
④
通过调节通风量、通风频率、风源，可针对不同发酵阶段特点设计通风策略。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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。
31.图1为本实用新型的俯视结构示意图；
32.图2为本实用新型中通气管路的示意图；
33.图3为本实用新型的plc控制系统示意图；
34.图中标记说明：1、车间；2、发酵槽；3、曝气风机；4、通气管路；5、入风口；6、电磁阀；7、堆体温度传感器；8、外界温度传感器；9、氧气传感器；10、曝气头。
具体实施方式
35.为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图和具体较佳实施方式，对本实用新型一种好氧堆肥通风曝气系统做进一步详细的描述。
36.实施例1：
37.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种好氧堆肥通风曝气系统，包括车间1，所述车间1内设置有发酵槽2，所述发酵槽2长度方向上的一端设有进料端，另一端设有出料端，所述发酵槽2从进料端到出料端顺次设置有五段发酵区，五段发酵区分别为升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段；
38.升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段的槽体底部沿宽度方向均铺设有至少一条通气管路4；
39.升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段的一侧均设置有曝气风机3，曝气风机3设置在各段发酵区对应的发酵槽2的槽体外壁与车间1内壁之间；
40.所述通气管路4与曝气风机3的出风口相连接。
41.进一步，所述通气管路4上均匀设置有至少一个曝气头10。
42.进一步，升温段一侧的曝气风机3连接有一个入风口5，所述入风口5设置在车间1内，升温段一侧的曝气风机3通过入风管道与入风口5连接。
43.进一步，高温前段一侧的曝气风机3连接有两个分别位于车间内与车间外的入风口5，高温前段一侧的曝气风机3通过入风管道与入风口5连接，入风管道上安装有电磁阀6，电磁阀6电连接有plc控制系统。
44.进一步，高温后段一侧的曝气风机3连接有两个分别位于车间内与车间外的入风口5，高温后段一侧的曝气风机3通过入风管道与入风口5连接，入风管道上安装有电磁阀6，电磁阀6电连接有plc控制系统。
45.进一步，降温段一侧的曝气风机3连接有一个入风口5，所述入风口5设置在车间1外，降温段一侧的曝气风机3通过入风管道与入风口5连接。
46.进一步，稳定段一侧的曝气风机3连接有一个入风口5，所述入风口5设置在车间1外，稳定段一侧的曝气风机3通过入风管道与入风口5连接。
47.进一步，所述升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段对应的发酵槽2的槽体内壁上均安装有堆体温度传感器7。
48.进一步，所述车间1的外壁上沿长度方向安装有至少三个外界温度传感器8。
49.进一步，所述车间1的内壁上沿长度方向安装有至少三个氧气传感器9。
50.工作原理：
51.本实用新型针对好氧堆肥的精准通风曝气问题提出一种好氧堆肥通风曝气系统，主要适用于连续发酵的动态槽式工艺。本实用新型适用的槽式工艺包括窄槽式与宽槽式，槽体宽度的范围为2-25m。
52.其中，好氧堆肥是依靠好氧细菌的作用降解有机物的生化过程，在合适的水分、通气条件下，微生物繁殖并降解部分有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化，这个过程也叫做好氧发酵。曝气指通过风机为发酵物料持续提供氧气，以维持微生物的生长活动。槽式堆肥是将发酵物料放置在长槽式的结构中进行发酵的堆肥方法，底部配置曝气装置；动态槽式是指在槽式堆肥中增加机械翻抛，使发酵物料重新
混合均匀，恢复孔隙结构，氧气分布更均匀。
53.在本实用新型中，发酵槽2置于密闭的车间1内，从进料端开始沿长度方向将发酵槽2分成5段，分别为升温段、高温前段、高温后段、降温段、稳定段。每段沿槽的宽度方向铺设多条通气管路4，通气管路4铺设在槽的底部，通气管路4上均匀分布多个曝气头10，每段的所有通气管路4连接到曝气风机3的出风口。每段的通气管路4由一个曝气风机3控制，曝气风机3置于槽体外与车间内侧的空隙之间，所有曝气风机3置于槽体一侧，曝气风机3连接plc控制系统，远程控制每个曝气风机3的启停与风速。曝气风机3通过入风管道与入风口5连接，升温段曝气风机3的入风口设于车间内；高温前段、高温后段的曝气风机3各设置两个入风口，分别在车间内与车间外，两个入风管道上分别安装一个电磁阀6，电磁阀6连接plc控制系统，便于切换风源；降温段、稳定段的鼓风机入风口设于车间外。每个发酵阶段的槽体内壁上安装有堆体温度传感器7，车间外壁上安装外界温度传感器8，在车间内壁上安装氧气传感器9，监测数据传输至plc控制系统，便于及时调整通风策略。
54.本实用新型根据发酵阶段将发酵区分为5段，横向铺设通气管路，分段精准控制通风频率及通风量；并将不同发酵阶段的风源区别设置，运行过程中根据温度、氧气反馈数据，结合不同阶段的发酵情况与需求，选择采用车间内的湿热尾气或车间外的新鲜空气进行通风，调节通风量，有利于缩短升温时间，维持堆体温度，减少臭气处理量。通过本实用新型，可对不同发酵阶段设计针对性的通风曝气策略。
55.以下为不同发酵阶段的曝气策略：
56.(1)升温段：对高温堆体曝气会在车间内产生温度高、湿度大、有发酵臭味的尾气，其中仍含有大量未被微生物利用的氧气。升温段是微生物大量繁殖的阶段，由于初始生物量少，需氧量较低。因此利用车间内的热空气作为风源为升温段通风，将高温期的尾气进行回用，在满足微生物的氧气需求的同时，加快微生物繁殖速度，使温度快速上升，缩短升温时间，又可以减少臭气收集与处理量。
57.(2)高温前段与高温后段：高温期是微生物最活跃、需氧量最大的时期，要求温度在55℃以上维持5-7天以达到无害化要求。高温期以车间外的新鲜空气通风为主，车间内尾气回用通风为辅。将高温期分为高温前段与高温后段，以方便控制高温期的持续时间。在外界气温过低导致高温期温度难以维持的情况下，加大高温后段车间内尾气回用的量与频率，以保证高温的温度与时间；在发酵物料分解潜力大，导致高温期持续时间过长的时候，为防止过度发酵，加大高温后段的新鲜空气风量，使物料含水率快速下降，降低微生物的活性；车间内氧气浓度偏低，表示回用量过多，应加大新鲜空气风量等。
58.(3)降温段与稳定段：降温段与稳定段，微生物活性逐渐下降，需氧量逐渐减小。温度从高温期下降至稳定在室温的时间较长，因此将温度由高温快速下降段设为降温段；将温度下降速度变慢，在室温附近浮动至发酵结束设为稳定段，稳定段的通风量小于降温段。这两个阶段需通过通风降低物料的温度和含水率，因此风源均来自车间外的新鲜空气，不能回用车间内的尾气。
59.可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。例如，各项目设计堆肥时间不同，在遵循堆肥规律的前提下，五个阶段的长度比例依据实际项目情况确定。但根据发酵周期将连续发酵的动态槽式工艺分为五段分别控制通风
(升温期一段，高温期分为两段，降温期及稳定期各一段)在本专利的保护范围之内。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

技术特征：
1.一种好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于：包括车间(1)，所述车间(1)内设置有发酵槽(2)，所述发酵槽(2)长度方向上的一端设有进料端，另一端设有出料端，所述发酵槽(2)从进料端到出料端顺次设置有五段发酵区，五段发酵区分别为升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段；升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段的槽体底部沿宽度方向均铺设有至少一条通气管路(4)；升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段的一侧均设置有曝气风机(3)，曝气风机(3)设置在各段发酵区对应的发酵槽(2)的槽体外壁与车间(1)内壁之间；所述通气管路(4)与曝气风机(3)的出风口相连接。2.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，所述通气管路(4)上均匀设置有至少一个曝气头(10)。3.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，升温段一侧的曝气风机(3)连接有一个入风口(5)，所述入风口(5)设置在车间(1)内，升温段一侧的曝气风机(3)通过入风管道与入风口(5)连接。4.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，高温前段一侧的曝气风机(3)连接有两个分别位于车间内与车间外的入风口(5)，高温前段一侧的曝气风机(3)通过入风管道与入风口(5)连接，入风管道上安装有电磁阀(6)，电磁阀(6)电连接有plc控制系统。5.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，高温后段一侧的曝气风机(3)连接有两个分别位于车间内与车间外的入风口(5)，高温后段一侧的曝气风机(3)通过入风管道与入风口(5)连接，入风管道上安装有电磁阀(6)，电磁阀(6)电连接有plc控制系统。6.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，降温段一侧的曝气风机(3)连接有一个入风口(5)，所述入风口(5)设置在车间(1)外，降温段一侧的曝气风机(3)通过入风管道与入风口(5)连接。7.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，稳定段一侧的曝气风机(3)连接有一个入风口(5)，所述入风口(5)设置在车间(1)外，稳定段一侧的曝气风机(3)通过入风管道与入风口(5)连接。8.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，所述升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段对应的发酵槽(2)的槽体内壁上均安装有堆体温度传感器(7)。9.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，所述车间(1)的外壁上沿长度方向安装有至少三个外界温度传感器(8)。10.根据权利要求1所述的好氧堆肥通风曝气系统，其特征在于，所述车间(1)的内壁上沿长度方向安装有至少三个氧气传感器(9)。

技术总结
本实用新型公开了一种好氧堆肥通风曝气系统，包括车间，车间内设置有发酵槽，发酵槽长度方向上的一端设有进料端，发酵槽长度方向上的另一端设有出料端，发酵槽内部从进料端到出料端顺次设置有升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段，升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段的底部沿宽度方向铺设有至少一条通气管路，升温段、高温前段、高温后段、降温段以及稳定段对应的槽体外壁与车间内壁的间隙之间均设置有曝气风机，通气管路与曝气风机的出风口相连接。本实用新型设计了一种好氧堆肥通风曝气系统，解决了现有技术中曝气量难以分段控制调节，导致整体曝气量大，发酵不均匀，臭气处理量大，耗能高的问题。耗能高的问题。耗能高的问题。


技术研发人员：杨丽楠 王智 汪昱昌 邹婷 王腾 付心迪 武京伟
受保护的技术使用者：光大环境科技（中国）有限公司
技术研发日：2022.08.26
技术公布日：2023/1/6