一种蚯蚓堆肥反应器装置及其使用方法 |
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申请号 | CN202410083960.2 | 申请日 | 2024-01-19 | 公开(公告)号 | CN117682902A | 公开(公告)日 | 2024-03-12 |
申请人 | 杭州师范大学; | 发明人 | 朱维琴; 张承业; 吴雨珂; 潘垠权; 吴雪萍; 阿丽米热·吐来克; | ||||
摘要 | 本 发明 公开一种 蚯蚓堆肥 反应器装置及其使用方法,所述装置包括反应器本体和设置在反应器本体顶部的集气组件;所述反应器本体的一个 侧壁 设置手摇翻转器;所述反应器本体设有与其配合连接的密封盖;所述集气组件包括第一 阀 门 、 氨 气检测仪、第二阀门、集气袋、第三阀门、气体流量计和 氧 气瓶。本发明针对堆体的 翻新 设计了手摇翻转器,该手摇翻转器的翻转部位于反应器本体的内部,较为方便地实现了对堆体的翻新,提升堆肥反应的程度。本发明针对堆肥过程中 温室 气体 收集设计集气组件,能够科学地收集堆肥过程中产生的温室气体;本发明针对堆肥渗滤液的收集处理设计渗滤液收集区,防止堆肥过程中 水 分含量过高,便于后期资源化利用。 | ||||||
权利要求 | 1.一种蚯蚓堆肥反应器装置,包括反应器本体(9)和设置在反应器本体(9)顶部的集气组件(2);其特征在于,所述反应器本体(9)的侧壁设置有手摇翻转器(4);所述手摇翻转器(4)的翻转部设置于所述反应器本体(9)内部,所述手摇翻转器(4)的把手部设置于所述反应器本体(9)的外部;所述反应器本体(9)设有与其配合连接的密封盖(10); |
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说明书全文 | 一种蚯蚓堆肥反应器装置及其使用方法技术领域[0002] 随着畜牧业的快速发展,养殖场畜禽粪污体量增大,易对环境造成污染。例如,在奶牛的饲养过程中,每年将带来约18亿吨的饲料残渣、排泄物等生物养殖废弃物,如不加以利用将造成巨大的资源浪费,随意排放还会污染环境。由于实际利用率不足导致的粪便积压和环境污染问题亟待解决,生态、高效、集中处理畜禽粪便已成为现今一项重要工作。当前,对于畜禽粪便主要处理方式为厌氧发酵处理和堆肥化利用。相较而言,堆肥化利用具有对粪便无害化处理比较彻底、粪便附加值高、经济效益好等优点,已成为我国畜禽粪便资源化利用的主流技术。 [0003] 蚯蚓是陆地上重要的大型土壤动物,也是自然界的“生态系统工程师”。畜禽粪便通过蚯蚓的消化系统在蚯蚓肠道中的蛋白酶、脂肪分解酶、纤维酶、淀粉酶的作用下转化成为自身或其他生物易于利用的活性物质。畜禽粪便结构会经蚯蚓堆肥处理后得以改良、增加透水性和养分含量,从而提高堆肥质量,这既改善了环境,又提高了经济效益。因此利用蚯蚓处理技术对实现畜禽粪便的减量化、资源化有重要意义。 [0004] 蚯蚓堆肥反应器是利用蚯蚓堆肥技术处理废物中有机物的生物反应装置。现存的蚯蚓堆肥反应器中,对堆体的翻新,堆体中产生的气体收集,以及渗滤液的收集处理都存在一定的不足和缺陷。其中,堆体的翻新和渗滤液的收集处理,直接影响了蚯蚓堆肥反应程度以及蚓粪的后期处理及应用。 [0005] 针对以上现状,本发明提出一种能够实现对堆体翻新、气体和渗滤液收集的多功能蚯蚓堆肥反应器。 发明内容[0006] 为了克服上述现有技术的不足,本发明的第一个目的是提供一种多功能蚯蚓堆肥反应器,该发明能够在堆肥过程中进行堆体的翻新,堆肥过程中气体的收集,渗滤液的收集处理,使堆肥反应程度提高,增强蚓粪的后期利用。 [0007] 本发明所采用的技术方案是: [0008] 一种蚯蚓堆肥反应器装置,包括反应器本体和设置在反应器本体顶部的集气组件; [0009] 所述反应器本体的一个侧壁设置手摇翻转器;所述手摇翻转器的翻转部设置于所述反应器本体内部,所述手摇翻转器的把手部设置于所述反应器本体的外部;所述反应器本体设有与其配合连接的密封盖; [0010] 所述集气组件包括第一阀门、氨气检测仪、第二阀门、集气袋、第三阀门、气体流量计和氧气瓶;所述第一阀门、第二阀门和第三阀门设置在所述密封盖上表面,所述第一阀门通过气管连通至氨气检测仪,所述第二阀门通过气管连通至集气袋,所述第三阀门通过气管连通至氧气瓶,所述第三阀门与所述氧气瓶之间设有气体流量计。 [0011] 作为优选,所述反应器本体顶部设置有凹槽,所述密封盖的下缘插入所述凹槽中,用于实现水封。 [0012] 作为优选,所述反应器本体底部设置有过滤板;所述过滤板上方设置有填料层,所述过滤板下方设置有渗滤液收集区,所述渗滤液收集区下表面设有出液阀。 [0013] 作为优选,所述填料层采用石英砂进行填充。 [0015] 作为优选,所述密封盖上表面设有把手。 [0016] 作为优选,所述反应器本体内壁设置有刻度计,用于检测反应器本体内部堆肥高度,从而计算堆肥的体积。 [0018] 作为优选,所述反应器本体外部环绕固定设置有支架。 [0020] 所述密封盖为中空的圆柱形,半径为12‑17cm,高为5‑10cm,厚度为0.5‑1cm;顶上接集气阀门,其中第三阀门为进气阀门,长度为10‑13cm,外接气体流量计和氧气瓶,第二阀门为出气阀门,长度为5‑8cm,外接集气袋,第一阀门为氨气检测阀门,长度为10‑13cm,外接氨气检测仪;三个阀门孔径均为5‑6mm;中间为盖的把手,把手长8‑10cm,高4‑5cm;密封盖下方接一个长3‑5cm的挂钩;挂钩下方接风扇; [0021] 所述蚯蚓反应器为中空的圆柱体,其半径为15‑20cm,高度为40‑60cm,厚度为1‑2cm;其顶部有凹槽,底部为过滤板。在圆柱体壁上装有刻度计和手摇翻转器以及温度传感器; [0022] 所述凹槽处于圆柱体顶端,开口下沉2‑5cm,宽2‑3cm; [0023] 所述过滤板处于渗滤液收集区的上部,过滤板厚度为1‑1.5cm,过滤孔径为5‑6mm,过滤板的上表面铺设一层150‑200目的膜,膜上方铺设一层3‑5cm的填料层,填料层上方再铺设一层150‑200目的膜; [0024] 所述刻度计位于圆柱体内部表面,刻度计范围为0‑60cm,精确到毫米; [0025] 所述温度传感器位于圆柱体内部表面,与刻度计不重合; [0026] 所述手摇翻转器位于离过滤板10‑15cm高度上,翻转器与蚯蚓反应器链接处为轴承,手柄为10‑15cm,堆肥反应内部的翻转支架可拆卸,长8‑10cm,宽5‑8cm,其翻转支架由铁棒外套硅胶构成; [0027] 所述渗滤液收集区为倒置弧形装置,与过滤板相连,其圆弧半径为15‑20cm,高度为8‑10cm,圆弧最底部为长3‑5cm的阀门,该阀门孔径为5‑6mm; [0028] 所述蚯蚓反应器的支架固定在渗滤液收集装置四周,其高度为20‑25cm,四个支架腿安装带刹车的滑轮,保证反应装置的平稳; [0029] 所述支架与蚯蚓反应区主体链接采用环绕式。 [0030] 本发明的第二个目的是提供上述蚯蚓堆肥反应器装置的使用方法,包括以下步骤: [0031] 步骤(1)、将石英砂填料层铺设至过滤板上方,然后在填料层上方再铺设一层150‑200目的膜,避免堆体堵塞过滤孔; [0032] 步骤(2)、将蚯蚓堆肥的堆料放置于反应器本体中,盖上密封盖并向凹槽(3)中注水,水面高度至少为1cm; [0033] 步骤(3)、采用手摇翻转器翻新堆体并收集堆肥过程中产生的气体;在收集气体前,首先使用储存于氧气瓶内的纯氧通过第三阀门对反应器本体内部进行洗气,每次洗气时通过观察气体流量计保持通气速率一致,此时开放第二阀门;洗气结束后关闭所有阀门,保持密封状态一段时间后,打开悬挂于挂钩处的风扇,运行一段时间将气体混合均匀后关闭;收集气体时,打开第二阀门进行反应器本体内部温室气体的采集并输送至集气袋中,同时开放第一阀门,对氨气浓度进行检测; [0034] 步骤(4)、收集堆肥过程中的渗滤液;反应器本体中产生的渗滤液穿过过滤板后,汇集在渗滤液收集区内,通过渗滤液收集区下方的出液阀将渗滤液排出。 [0035] 本发明的有益效果体现在: [0036] 本发明针对堆体的翻新设计了手摇翻转器,该手摇翻转器的翻转部位于反应器本体的内部,较为方便地实现了对堆体的翻新,提升堆肥反应的程度。本发明针对堆肥过程中温室气体收集设计洗气及集气阀门,外接洗气设备和集气袋,能够科学地收集堆肥过程中产生的温室气体;同时设计了氨气检测阀门,外接氨气检测仪,检测堆肥过程中氨气浓度;本发明针对堆肥渗滤液的收集处理设计渗滤液收集区,防止堆肥过程中水分含量过高,便于后期资源化利用。 附图说明 [0037] 图1是本发明蚯蚓反应器的整体结构示意图。 [0038] 图2是本发明反应装置的俯视示意图。 [0039] 图3是本发明反应装置中的填料层示意图。 [0040] 图中标记:1、挂钩; [0041] 2、集气组件;201、第一阀门;202、氨气检测仪;211、第二阀门;212、集气袋;221、第三阀门;222、气体流量计;223、氧气瓶; [0042] 3、凹槽;4、手摇翻转器;5、过滤板;6、支架;7、渗滤液收集区;8、刻度计;9、反应器本体;10、密封盖;11、填料层;12、把手;13、温度传感器;14、风扇。 [0043] 具体实施方法 [0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。 [0045] 如图1所示,一种蚯蚓堆肥反应器装置,包括反应器本体9和设置在反应器本体9顶部的集气组件2; [0046] 所述反应器本体9的一个侧壁设置手摇翻转器4;所述手摇翻转器4的翻转部设置于所述反应器本体9内部,所述手摇翻转器4的把手部设置于所述反应器本体9的外部;所述反应器本体9设有与其配合连接的密封盖10;所述反应器本体9顶部设置有凹槽3,所述密封盖10的下缘插入所述凹槽3中,用于实现水封; [0047] 所述集气组件2包括第一阀门 201、氨气检测仪 202、第二阀门 211、集气袋 212、第三阀门 221、气体流量计222和氧气瓶223;所述第一阀门 201、第二阀门211和第三阀门221设置在所述密封盖10上表面,所述第一阀门201通过气管连通至氨气检测仪 202,所述第二阀门211通过气管连通至集气袋 212,所述第三阀门221通过气管连通至氧气瓶223,所述第三阀门221与所述氧气瓶223之间设有气体流量计222; [0048] 所述反应器本体9底部设置有过滤板5;如图3所示,所述过滤板5上方设置有填料层11,所述过滤板5下方设置有渗滤液收集区7,所述渗滤液收集区7下表面设有出液阀。 [0049] 在本发明的一个较佳实施例中,所述蚯蚓堆肥反应器装置的反应器本体9为中空的圆柱体,其半径为15‑20cm,高度为40‑60cm,厚度为1‑2cm;所述密封盖10为中空的圆柱形,半径为12‑17cm,高为5‑10cm,厚度为0.5‑1cm;顶上接集气阀门,其中第三阀门221为进气阀门,长度为10‑13cm,外接气体流量计222和氧气瓶223,第二阀门211为出气阀门,长度为5‑8cm,外接集气袋212,第一阀门201为氨气检测阀门,长度为10‑13cm,外接氨气检测仪202;三个阀门孔径均为5‑6mm;中间为盖的把手12,把手12长8‑10cm,高4‑5cm;密封盖10下方接一个长3‑5cm的挂钩1;挂钩1下方接风扇14;在反应器本体9壁上装有刻度计8、手摇翻转器4以及温度传感器13,所述刻度计8范围为0‑60cm。 [0050] 在本发明的一个较佳实施例中,所述渗滤液收集区7为倒置弧形装置,与过滤板5相连,其圆弧半径为15‑20cm,高度为8‑10cm,圆弧最底部为长3‑5cm的阀门,该阀门孔径为5‑6mm;所述过滤板5厚度为1‑1.5cm,过滤孔径为5‑6mm,过滤板5的上表面铺设一层150‑200目的膜,膜上方铺设一层3‑5cm的填料层11,填料层11上方再铺设一层150‑200目的膜,所述填料层11采用石英砂进行填充。 [0051] 如图2所示,在本发明的一个较佳实施例中,所述反应器本体9外部环绕固定设置有支架6,其高度为20‑25cm,所述支架6底部设置有刹车滑轮,保证反应装置能够平稳运行; [0052] 所述支架6与反应器本体9主体链接采用环绕式。 [0053] 本发明所述的蚯蚓堆肥反应器装置在使用过程中,将蚯蚓堆肥的堆料放置于反应器本体9中,在堆体放置时,确保手摇翻转器4的把手部与翻转部连接固定完全,避免堆肥过程中翻转器支架6出现松动、脱落的现象,导致手摇翻转器4无法使用。蚯蚓堆肥反应器装置在放置堆体前,先将石英砂填料层11铺设至过滤板5上方,然后在石英砂上方再铺设一层150‑200目的膜,可以避免堆体堵塞过滤孔的现象。 [0054] 蚯蚓堆肥反应器收集气体采用静态箱水封法,将密封盖10放置在反应器主体的密封凹槽3中,在密封凹槽3中注入水,注意水面高度至少为1cm,使密封效果达到最佳。 [0055] 在收集气体前,首先使用储存于氧气瓶223内的纯氧通过第三阀门221进行洗气,注意每次洗气时通过观察气体流量计222保持通气速率一致,此时开放第二阀门211。洗气结束后关闭反应器上所有阀门,保持密封状态数小时。而后,打开悬挂于密封盖10上挂钩1处的风扇14,运行一段时间将气体混合均匀后关闭。收集气体时,打开第二阀门211进行温室气体的采集,采集于集气袋212中便于温室气体分析,同时开放第一阀门201,对氨气浓度进行检测。 [0056] 蚯蚓堆肥反应器本体9中产生的渗滤液穿过过滤板5后,汇集在渗滤液收集区7内,通过渗滤液收集区7下方的出液阀可将渗滤液排出。 [0057] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的例举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。 |