[0001] 本发明属于好氧堆肥技术领域，尤其涉及一种好氧堆肥系统。

[0002] 随着人们对环境问题的深入认识和对可持续发展更高层次的诉求，村镇固体有机废物资源的循环利用持续受到广泛关注。现代化好氧堆肥工艺一般具有堆体温度高、基质分解比较彻底、堆制周期短、堆肥尾气异味小的特点，是解决村镇有机生活垃圾和农村厕所粪污，实现其资源化利用的有效途径。通过对村镇多源有机垃圾的合理配比和过程控制，不仅可生产出高质量的有机肥料，减轻农业对化肥的依赖，一定程度上改良土壤，培育肥力，实现耕地的可持续发展，同时也可以改善村镇居住环境，助力实现我国乡镇振兴战略。

[0003] 一般认为，好氧堆肥能够实现有机固体废弃物资源的减量化、资源化和无害化处理和利用。好氧堆肥是一个极其复杂的物理、化学变化过程，并伴随着微生物的生长、代谢、繁殖、死亡和种群更替等变化过程，大致可分为四个阶段：升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟干化阶段。升温阶段又称为发热阶段，是指制肥初期，堆肥中的无芽孢细菌等微生物，在富氧条件下快速分解易分解可溶性有机物质(如简单糖类、淀粉、蛋白质等)，产生大量的热，堆体温度从20℃左右上升至45℃，随即进入高温阶段。这时，堆体中残留的和新形成的可溶性有机物质、复杂的有机物质(如纤维素、半纤维素、果胶物质等)被嗜热性微生物分解快速分解转化，堆肥温度上升至60‑70℃，甚至可高达80℃，达到灭杀病原体所需环境和热量。高温阶段持续一段时间后，木质素和新形成的腐殖质等复杂成分很难分解，微生物的活动减弱，温度逐渐下降，当堆体温度下降至稍高于气温后，将堆肥压紧，造成厌气状态，使有机质矿化作用减弱，进行腐熟干化，保持肥力。

[0004] 目前，常见的堆肥工艺可分为开放式堆肥工艺和封闭式堆肥工艺。开放式堆肥主要有静态堆式与条躲式堆肥等工艺，其艺简单易行，投资成本低，运行和维护方便，但堆肥质量差，发酵周期长，堆肥臭气和渗滤液难于控制，目前已逐渐不再使用。封闭式工艺包括槽式堆肥，其一般通过密闭式的温室大棚遮盖设施，利于堆体温度的保持和对堆肥尾气的收集处理，同时也一定程度上降低了堆肥过程对气候条件的依赖。但占地面积较大，堆肥时间较长，且一般情况下不能实现连续进料。

[0005] 本发明申请人在实施上述技术方案中发现，上述技术方案至少存在以下缺陷：

[0006] 开放式堆肥和槽式堆肥方式多为间歇性生产，无法连续稳定的有机固体废弃物；无法实现升温阶段和高温阶段所产生的热量的利用。

[0064] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0065] 以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

[0066] 实施例1

[0067] 如附图1所示，为本发明一个实施例提供的一种好氧堆肥系统，所述好氧堆肥系统包括：

[0068] 第一堆肥反应容器110；所述第一堆肥反应容器110内具有好氧菌，用于对物料进行好氧堆肥处理；当物料在第一堆肥反应容器内的停留时间达到预定时长后，将物料转移到第二堆肥反应容器120；

[0069] 第二堆肥反应容器120，用于对在第一堆肥反应容器110内的停留时间达到预定时长后的物料进行腐熟干化处理；

[0070] 余热利用装置；所述换热机构内具有传热介质，用于获取所述第一堆肥反应容器110内物料好氧堆肥过程中所释放的热能。

[0071] 在本发明实施例中，物料在第一堆肥反应容器110进行好氧堆肥的升温阶段和高温阶段，产生大量的热能，所产生的热能被余热利用装置获取。当物料的温度开始下降到某一个预定值，即物料进入到好氧堆肥的降温阶段时，将物料转移到第二堆肥反应容器120，使物料继续进行降温阶段和腐熟干化阶段，完成物料的好氧堆肥处理。本实施例中，第二堆肥反应容器120和第一堆肥反应容器110可以采用密封的反应容器。

[0072] 与现有技术相比，本发明实施例通过改进传统的好氧堆肥技术，提出两段式好氧堆肥工艺，即将生化反应剧烈的升温阶段、高温阶段和降温阶段、腐熟干化阶段从工艺上分解为两个过程，分别在两个封闭反应容器中进行，一则可通过余热利用装置有效地利用升温阶段和高温阶段所产生的热能，二则能够连续稳定地处理有机固体废弃物，持续不断地进行堆肥过程。

[0073] 如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述余热利用装置包括：

[0074] 换热器200，用于获取第一堆肥反应容器110内物料好氧堆肥过程中所产生的热能；

[0075] 第一循环容器140；所述第一循环容器140的入口端与所述换热器200连通，出口端与外界的热能消耗装置800连通；所述换热器200内产生的第一温度值的传热介质供应至所述第一循环容器140；

[0076] 第二循环容器130；所述第二循环容器130出口端与所述换热器200连通，入口端与外界的热能消耗装置800连通；外界的热能消耗装置800内第二温度值的传热介质供应至所述第二循环容器130；所述第一温度值大于第二温度值。

[0077] 具体的，换热器200通过换热器200介质入口285与第二循环容器140连通，通过换热器200介质出口255与第一循环容器140连通。换热器200与第一循环容器140、第一循环容器140与热能消耗装置800、热能消耗装置800与第二循环容器130、第二循环容器130与换热器200之间均设有泵送装置，用于传热介质的循环传输。本实施例中的介质可以选用气体(空气、氮气、氯气、二氧化碳等多种气体)和液体(水、重油，原油，润滑油、导热油等多种液体)，对应的，换热器200可以采取空气换热器200、水换热器200和油换热器200。为经济考虑，一般情况下传热介质选取水，换热器200选取为水换热器200。余热利用装置运行过程中，换热器200获取第一堆肥反应容器110堆肥过程中所产生的热能，获取的热能加热传热介质，升温的传热介质通过泵送装置输送至第一循环容器140，再由第一循环容器140输送至外界的热能消耗装置800(如热水器等)，供用户使用。传热介质经使用后温度下降，输送至第二循环容器130，再由第二循环容器130输送至换热器200，再次被加热升温。如此循环往复，从而持续不断的利用第一堆肥反应容器110堆肥过程中所产生的热能。

[0078] 如附图4和5所示，作为本发明的一种优选实施例，所述换热器200的换热方式为间壁式换热；所述换热器200包括筒内换热器和筒外换热器；所述筒内换热器为换热盘管或带循环支管320的中心主管换热器；所述带循环支管320的中心主管换热器包括中心主管295和循环支管320；所述中心主管295为中空圆管结构，所述循环支管320为中空板片结构；所述循环支管320的长度为密封反应仓内径的1/4‑1/3。

[0079] 具体的，循环支管320在提高换热效率的同时，还具有强化第一堆肥反应容器110对物料的混合作用。

[0080] 作为本发明的一种优选实施例，所述换热器200不随第一堆肥反应容器110转动。

[0081] 作为本发明的一种优选实施例，所述第二循环容器130上设有介质补充口。

[0082] 具体的，可以通过介质补充口向第二循环容器130内补充传热介质。

[0083] 作为本发明的一种优选实施例，所述第一循环容器140和第二循环容器130为密闭结构，第一循环容器140和第二循环容器130使用钢材焊接而成，或采用混凝土浇筑而成。

[0084] 作为本发明的一种优选实施例，所述第一循环容器140和第二循环容器130通过介质管道与换热器200连通；所述第一循环容器140、第二循环容器130和介质管道的外表面设有第一保温层。

[0085] 作为本发明的一种优选实施例，所述第一保温层的材质采用厚度为30‑100mm、导热系数<0.04kJ/(m·h·℃)的轻质保温材料。

[0086] 作为本发明的一种优选实施例，所述第一堆肥反应容器110相对水平面倾斜设置，倾斜角度为0.1～1°。

[0087] 具体的，第一堆肥反应容器110倾斜设置有利于物料的进出。

[0088] 如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第一堆肥反应容器110上设有：

[0089] 喷淋机构，并用于向所述第一堆肥反应容器110内喷淋水分；

[0090] 通风机构180，用于对所述第一堆肥反应容器110进行通风；

[0091] 好氧菌剂喷射机构160，用于向所述第一堆肥反应容器110供应好氧菌；

[0092] 以及至少以下检测装置的一种或多种，所述检测装置包括：

[0093] 氧含量检测装置，用于检测所述第一堆肥反应容器110内的含氧量；

[0094] 湿度检测装置，用于检测所述第一堆肥反应容器110内的湿度；

[0095] 温度检测装置，用于检测所述第一堆肥反应容器110内的温度；

[0096] 控制装置；所述检测装置的检测结果反馈至所述控制装置；所述控制装置根据反馈结果控制所述喷淋机构、通风机构180、好氧菌剂喷射机构160的运行。

[0097] 具体的，通过喷淋机构可以向第一堆肥反应容器110内喷淋水分，改善物料的含水，便于好氧菌的发酵。通风机构180可以向第一堆肥反应容器110内供应氧气，增加好氧菌的活性，提高其发酵效率。当好氧菌不足时，可通过好氧菌剂喷射机构160向第一堆肥反应容器110供应好氧菌。第一堆肥反应容器110内的氧含量、温度、湿度等可通过相应的检测装置实时监测，监测结果反馈到控制装置，通过控制装置自动控制喷淋机构、通风机构180、好氧菌剂喷射机构160的运行。此外，为增加检测的准确度，氧含量检测装置、湿度检测装置、温度检测装置等检测装置沿第一堆肥反应容器110的轴向布置3个或3个以上。

[0098] 如附图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第一堆肥反应容器110采用回转窑结构形式的密封反应仓，所述密封反应仓包括窑体270、窑头240和窑尾210，所述窑体270通过驱动组件驱动转动设置在机架上。

[0099] 具体的，回转窑的产出量非常高，可以满足大体积大质量的堆肥要求。而且回转窑便于转动，能够对物料进行翻转、搅拌，促进反应彻底、完全。机架是回转窑的固定、支撑装置。除窑体270可自由旋转外，其他部件均直接或间接固定在机架上。机架起到支撑整个密封反应仓、调节密封反应仓的倾斜角度和固定换热器200、通风机构180和第二保温层600的作用。

[0100] 如附图2～4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述驱动组件包括：

[0101] 回转窑轮带230，设置在所述窑体270上；

[0102] 第一齿轮235，与所述回转窑轮带230传动连接；

[0103] 第二齿轮310，与所述第一齿轮235啮合；

[0104] 调速电机260，用于驱动所述第二齿轮310转动。

[0105] 具体的，回转窑轮带230依靠机架的上托轮265支撑。第一齿轮235为大齿轮，第二齿轮310为小齿轮。通过调速电机260带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮再通过回转窑轮带230带动窑体270转动，对密封反应仓内的物料进行翻转、搅拌，促进反应彻底、完全。

[0106] 如附图2～4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述窑头240上设有进料口250和喷淋液体入口，所述液体喷入口290上连通有液体喷射管340；喷淋机构和好氧菌剂喷射机构160通过所述液体喷射管340向窑体270内喷淋水分和供应好氧菌。

[0107] 具体的，喷淋机构与好氧菌剂喷射机构160共用一套液体喷射管340，根据堆肥工况相互切换，也可直接将好氧菌按工况要求添加到喷淋机构中同喷淋液体一起喷入窑体270内。

[0108] 作为本发明的一种优选实施例，所述液体喷射管340设置在所述窑体270的中心偏上位置，所述液体喷射管340的周向上均匀分布有3个或3个以上的喷射口。

[0109] 如附图2～4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述窑尾210上设有出料口275和强制通风入口280；所述出料口275通过第二物料输送装置与所述第二堆肥反应容器120连接；所述窑体270内设有通风管350，所述通风管350通过强制通风入口280与通风机构180连通。

[0110] 作为本发明的一种优选实施例，所述通风管350设置在所述窑体270的中心偏上位置，所述通风管350的周向上均匀分布有3个或3个以上的喷射口。

[0111] 如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第一堆肥反应容器110的外表面设有第二保温层600。

[0112] 作为本发明的一种优选实施例，所述第二保温层600的内层采用薄钢板卷制而成，第二保温层的内径630比窑体270的外径大5‑10mm。

[0113] 如附图7和8所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第二保温层600采用开合结构，第二保温层600的下半部分固定在机架上，第二保温层600的上半部分可180度任意开合。

[0114] 具体的，第二保温层600随窑体270的轴向设为多段节串联安装，具有安装方便且不影响窑体270后期维护保养的优点。

[0115] 作为本发明的一种优选实施例，所述第二保温层600不随窑体270转动。

[0116] 作为本发明的一种优选实施例，所述第二保温层600的材质采用厚度为50‑200mm、导热系数<0.04kJ/(m·h·℃)的轻质保温材料。

[0117] 如附图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第一堆肥反应容器110上设有气体出口245；所述气体出口245连通有尾气净化系统。

[0118] 具体的，第一堆肥反应容器110内产生的气体通过气体出口245进入到尾气净化系统，经过尾气净化系统净化、除臭后才能外排。

[0119] 如附图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述好氧堆肥系统还包括：

[0120] 配料容器100；

[0121] 物料输送装置，用于将所述配料容器100内的物料输送向所述第一堆肥反应容器110；

[0122] 推料装置252，用于将所述物料输送装置输送的物料推入所述第一堆肥反应容器110内。

[0123] 具体的，配料容器100的物料来自原料堆场105，采用皮带系统输送到配料容器100，采用。第一堆肥反应容器110上设有进料口250，来自物料输送装置的物料通过被推料装置252推入到第一堆肥反应容器110内。推料装置252可采用液压进料、螺旋进料等方式，优选螺旋进料方式，其作用是将物料从进料口250推入第一堆肥反应容器110内。

[0124] 作为本发明的一种优选实施例，所述第二堆肥反应容器120可采用常见的好氧堆肥方式，优选槽式、仓式等可密封的堆肥装置，便于堆肥臭气的集中处理。

[0125] 实施例2

[0126] 本实施例利用实施例1中的好氧堆肥系统进行实际堆肥，堆肥流程如下：

[0127] 首先原料堆场105的物料经破碎后，通过皮带系统输送到配料容器100，加入定量好氧菌混合均匀、加入沼液、堆肥渗沥液或者循环热水等调节物料的水含量为45‑60％，然而由物料输送装置和推料装置252将物料推入到0.1‑1°倾斜布置的第一堆肥反应容器110内，同时，通风装置通过强制通风入口280送入空气。在窑体270在驱动组件的作用下，窑体270以0.5‑2转/min的速度转动，带动物料翻转，逐渐向窑尾210移动。经过7‑10天，物料从窑尾210的出料口275排出，掉入或被输送入第二堆肥反应容器120，经过30‑40天的腐熟干化，最终得到有机肥产品。

[0128] 与此同时，物料在第一堆肥反应容器110中发生生化反应产生的大量热能，在维持窑体270内部65‑78℃温度的同时，多余的热能加热换热器200中的传热介质(水)，传热介质在中心主管295和循环支管320中流动的同时，被加热到60‑65℃。60‑65℃的热水被泵送到第一循环容器140，然后再被到泵送到热能消耗装置800供用户使用，用户使用完后，冷却的传热介质回流到第二循环容器130，然后再次泵入换热器200继续加热。在这个过程中，布设在第一堆肥反应容器110内的检测装置将容器内的含氧量、湿度、温度等物化特性反馈到控制装置，控制装置根据反馈的数据，自动控制通风机构180、好氧菌剂喷射机构160、喷淋机构的运行状态(开启与关闭、开启强度等)，从而稳定的第一堆肥反应容器110内部65‑78℃的反应温度和第一循环容器140的温度，保证堆肥生化反应的快速进行的同时获得60‑65℃的循环热水。

[0129] 通过本发明专利的两段堆肥和相应的余热利用装置，高温反应段的温度可以稳定维持在70‑78℃范围，并可获得60‑65℃热水，热值>10MJ/kg、VS>50％的堆肥原料，可稳定将0℃水加热到65℃，每立方米物料每天热水产量>1.0t，若进水温度为50℃，每立方米物料每天热水产量>4.9t。

[0130] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。