一种全过程-模块化-多功能堆肥装置及其操作方法
本发明公开了一种全过程‑模块化‑多功能堆肥装置及其操作方法，包括粉碎单元模块、原料筛分单元模块、堆肥单元模块、集气‑搅拌单元模块、腐熟堆肥/蚓粪分扫单元模块和堆肥产品风干/筛分/收集单元模块，上述各单元模块之间分别通过滑轨相连接。本发明可优化堆肥全过程，将具有不同功能的单元模块化，增加堆肥装置的灵活性，并且集原料粉碎、原料筛分、好氧堆肥、肥料风干收集与粒径筛分、蚯蚓堆肥、蚓粪粒径筛分与风干收集、液体肥料/蚯蚓尿加工与收集、堆肥气体收集、堆肥气体、温度和水分监测及控制多项功能于一体，极大减轻工作人员的操作负担。
发明专利
CN202311680603.6
2023-12-08
CN117682903A
2024-03-12
C05F17/993(2020.01)
杭州师范大学
丁颖;李晓雯;梅昊;何孟锦;周欣蓉;杨欣锐;冉瑞雪;董竹怡;朱维琴;张杭君
311121 浙江省杭州市余杭区余杭塘路2318号
杭州天正专利事务所有限公司
舒良
浙江;33
1.一种全过程-模块化-多功能堆肥装置，其特征在于，包括粉碎单元模块(1)、原料筛分单元模块(2)、堆肥单元模块(3)、集气-搅拌单元模块(4)、腐熟堆肥/蚓粪分扫单元模块(5)和堆肥产品风干/筛分/收集单元模块(6)，上述各单元模块之间分别通过滑轨相连接；其中： 所述粉碎单元模块(1)包括粉碎箱体(7)，所述粉碎箱体(7)的顶部设置有顶盖(9)，所述顶盖(9)上设置有提手(8)，所述粉碎箱体(7)的内部设置有粉碎刀片(10)，所述粉碎刀片与一刀片动力装置(11)传动连接，所述刀片动力装置(11)的启闭通过粉碎开关(12)驱动，所述粉碎开关(12)设置在顶盖(9)上；所述粉碎箱体(7)的底部具有一活动拉板(13)，定义粉碎箱体的长度方向为左右方向，定义粉碎箱体的宽度方向为前后方向，所述活动拉板的前后边以及左侧边分别设置有与原料筛分单元模块(2)连接的第一滑轨(14)； 所述原料筛分单元模块(2)包括第一不锈钢框架(16)以及位于第一不锈钢框架(16)两侧面的第一网格结构(17)，所述第一不锈钢框架(16)的后部设置有与堆肥单元模块(3)相连接的第二滑轨(15)；所述第一不锈钢框架(16)内部从上至下分割成若干筛分层，每层筛分层通过原料筛分篮(18)分隔，各原料筛分篮(18)的底部具有与地面呈45°的第一筛网(19)，每层第一筛网(19)具有不同孔径的筛孔；各所述原料筛分篮(18)的后侧设置有后门(20)，各后门(20)对应一按钮开关(21)，各所述原料筛分篮(18)的左右两侧设置有第二网格结构(22)，各所述原料筛分篮(18)之间分别通过第三滑轨(23)相连接； 所述堆肥单元模块(3)包括堆肥箱体(25)，所述堆肥箱体(25)与原料筛分单元模块(2)相邻的面为活动壁板(26)，所述堆肥箱体(25)的顶部四周设置有与集气-搅拌单元模块(4)相连接的第四滑轨(24)；所述堆肥箱体(25)内部的顶面上设置有热光灯(27)，内部侧面设置有用于控制热光灯(27)的第一时控开关(28)、水分监测器(29)以及温度监测器(30)；所述堆肥箱体(25)内部顶面设置有边墙型喷淋装置(31)，所述边墙型喷淋装置(31)的喷淋面竖直朝下设置；所述堆肥箱体(25)内部通过不锈钢过滤板(32)将所述堆肥箱体(25)内部分隔成上下两层，并所述堆肥箱体(25)内部沿高度方向设置有抬升导轨(33)，所述不锈钢过滤板(32)可沿抬升导轨(33)上下移动；所述堆肥箱体(25)内部的底面设置有简易千斤顶(34)，所述简易千斤顶(34)的顶升端与不锈钢过滤板(32)触接，用以控制不锈钢过滤板(32)的升降；所述堆肥箱体(25)内部底部一侧设置有曝气系统(36)，与曝气系统(36)相对的一侧设置有液体收集阀门(37)，所述堆肥箱体(25)上设置有用于控制曝气系统(36)曝气时间的第二时控开关(35)； 所述集气-搅拌单元模块(4)包括集气箱体(38)，所述集气箱体(38)上设置有可调节长度的搅拌器(39)及用于控制搅拌器(39)启闭的搅拌器开关(40)，所述搅拌器(39)位于集气箱体(38)的下方并与堆肥单元模块(3)配合使用；所述集气箱体(38)的顶部开设有气体排放口(41)，所述气体排放口(41)处设置有阀门(42)，并所述气体排放口(41)通过管路依次与气体存放中心(43)及气体数据收集与分析中心(44)连接；所述集气箱体(38)的底部与堆肥单元模块(3)的第四滑轨(24)相适配； 所述腐熟堆肥/蚓粪分扫单元模块(5)包括分扫箱体(45)，所述分扫箱体(45)内部设置有可扫动活动板(46)，所述可扫动活动板(46)通过转动轴(47)沿前后方向转动设置在分扫箱体(45)内，所述分扫箱体(45)的前侧设置有第一前门(49)，所述分扫箱体(45)侧面设置有用于控制可扫动活动板(46)转动时间的第三时控开关(48)和用于控制前门开合的第一按钮开关(50)；所述分扫箱体(45)底部与堆肥单元模块(3)的第四滑轨(24)相适配； 所述堆肥产品风干/筛分/收集单元模块(6)包括第二不锈钢框架(52)以及位于第二不锈钢框架(52)左右两侧面的第三网格结构(53)，两侧所述第三网格结构(53)的外侧分别安装有第一通风板(54)和第二通风板(55)；所述第二不锈钢框架(52)的后部设置有与堆肥单元模块(3)相连接的第五滑轨(51)，所述第二不锈钢框架(52)内部从上至下被若干产品筛分篮(56)分隔，各所述产品筛分篮(56)的底部具有与地面呈45°且具有不同孔径的第二筛网(57)；各所述产品筛分篮(56)设置有第二前门(58)，各所述第二前门(58)对应第二按钮开关(59)，各所述产品筛分篮(56)的左右两侧分别设置有第四网格结构(60)，各所述产品筛分篮(56)之间通过第六滑轨(61)相连接。 2.如权利要求1所述的一种全过程-模块化-多功能堆肥装置的好氧堆肥操作方法，其特征在于，包括如下步骤： 1)将原料筛分单元模块(2)与堆肥单元模块(3)通过第二滑轨(15)连接，将堆肥原料倒在原料筛分单元模块(2)的原料筛分篮(18)的第一筛网(19)上，堆肥原料从上至下依次通过不同孔径的第一筛网(19)，当10mm以下的原料筛分篮(18)中原料体积超过最大容积的2/3时，抽出堆肥箱体(25)与原料筛分单元模块(2)相邻面的活动壁板(26)，按动原料筛分篮(18)的后门(20)对应按钮开关(21)，打开后门(20)，原料自动滑入堆肥箱体(25)中。在原料筛分单元模块(2)上方通过第一滑轨(14)接入粉碎单元模块(1)，通过提手(8)将顶盖(9)打开，将大于10mm孔径的原料筛分篮(18)取出，将原料倒入粉碎单元模块(1)的粉碎箱体(7)中，当堆肥原料达到粉碎箱体(7)容积的2/3时，盖上顶盖(9)，按动粉碎开关(12)启动刀片动力装置(11)，粉碎刀片(10)粉碎30-60s后停止，移开粉碎箱体(7)底部的活动拉板(13)，堆肥原料落入原料筛分篮(18)中，再次进行筛分处理，直至堆肥原料量达到堆肥配方要求，再按配方将辅料投入原料筛分篮(18)中，重复以上步骤直至收集到堆肥配方所需辅料后将其装填入堆肥单元模块(3)的堆肥箱体(25)中； 2)当堆肥原料全部填入堆肥箱体(25)后，在堆肥箱体(25)上方通过第四滑轨(24)接入集气-搅拌单元模块(4)，将搅拌器(39)调节至合适长度，按动搅拌器开关(40)，将原料充分混合均匀，此时将气体排放口(41)的阀门(42)打开，堆体底部开始曝气，气体存放中心(43)收集的气体通过气体数据收集与分析中心(44)实时监测；当水分监测器(29)监测堆体水分含量的含水率低于60％时，启动边墙型喷淋装置(31)，对堆体进行喷水处理；当水分监测器(29)监测堆体水分含量的含水率为60％时，关闭边墙型喷淋装置(31)；温度监测器(30)实时监测堆体温度并保存数据；在堆肥特征时期进行固体样品采集，固体样品采集前，将搅拌器(39)调节至合适长度，按动搅拌器开关(40)，搅拌堆肥10-20min后将集气-搅拌单元模块(4)卸下，人工采集固体堆肥若干，部分放入-20℃冰箱保存，部分放在室内进行自然风干，用于堆肥品质分析； 3)当堆肥腐熟后，换下集气-搅拌单元模块(4)，将腐熟堆肥分扫单元模块(5)通过第四滑轨(24)接入堆肥箱体(25)的上部，启动堆肥箱体(25)底部的简易千斤顶(34)，当腐熟堆肥被抬升5cm时，可扫动活动板(46)自动启动，将腐熟堆肥扫入产品筛分篮(56)中；当堆肥被全部分扫进产品筛分篮(56)中后，堆肥箱底部的简易千斤顶(34)继续抬升5cm，循环以上过程直至堆肥箱体(25)中物料被全部收集进入产品筛分篮(56)；当某产品筛分篮(56)中腐熟堆肥超过最大容积的2/3时，按动其对应的第二按钮开关(59)，打开第二前门(58)，对应粒径的堆肥产品滑出，分别装袋、打包。 3.如权利要求2所述的一种全过程-模块化-多功能堆肥装置的好氧堆肥操作方法，其特征在于，所述曝气系统(36)的曝气速率设置为0.4-0.6L·kg-1·min-1。 4.如权利要求1所述的一种全过程-模块化-多功能堆肥装置的蚯蚓堆肥操作方法，其特征在于包括如下步骤： 1)将原料筛分单元模块(2)与堆肥单元模块(3)通过第二滑轨(15)连接，将堆肥原料倒在原料筛分单元模块(2)里的原料筛分篮(18)的第一筛网(19)上，原料依次通过不同孔径的第一筛网(19)，当10mm以下的原料筛分篮(18)中原料体积超过最大容积的2/3时，抽出堆肥箱体(25)与原料筛分单元模块(2)相邻面的活动壁板(26)，按动原料筛分篮(18)的后门(20)对应的按钮开关(21)，打开后门(20)，原料自动滑入堆肥箱体(25)中；在原料筛分单元模块(2)上方通过第一滑轨(14)接入粉碎单元模块(1)，通过提手(8)将顶盖(9)打开，将大于10mm孔径的原料筛分篮(18)取出，将原料倒入粉碎箱体(7)中，当堆肥原料达到粉碎箱体(7)容积的2/3时，盖上顶盖(9)，按动粉碎开关(12)，启动刀片动力装置(11)，粉碎刀片(10)粉碎30-60s后停止，移开粉碎箱体(7)底部的活动拉板(13)，堆肥原料落入原料筛分篮(18)中，再次进行筛分处理，直至堆肥原料量达到堆肥配方要求，再按配方将辅料投入原料筛分篮(18)中，重复以上步骤直至收集到堆肥配方所需辅料后将其装填入堆肥单元模块(3)的堆肥箱体(25)中； 2)当堆肥原料全部填入堆肥箱体(25)后，在堆肥箱体(25)上方通过第四滑轨(24)接入集气-搅拌单元模块(4)，将搅拌器(39)调节至合适长度，按动搅拌器开关(40)，将原料充分混合均匀，此时将气体排放口(41)的阀门(42)打开，堆体底部开始曝气，气体存放中心(43)将收集的气体通过气体数据收集与分析中心(44)实时监测；水分监测器(29)实时监测堆体水分含量，结果返回气体数据收集与分析中心(44)，当堆体内部含水率低于60％时，启动边墙型喷淋装置(31)，对堆体进行喷水处理；当水分监测器(29)监测堆体内部含水率为60％时，关闭边墙型喷淋装置(31)；温度监测器(30)实时监测堆体温度并保存数据；堆体每3d进行一次搅拌，搅拌时间为10-20min，预发酵后，同时启动边墙型喷淋装置(31)和搅拌器(39)，当水分监测器(29)监测堆体内部含水率为75％时，同时关闭边墙型喷淋装置(31)和搅拌器(39)，将集气-搅拌单元模块(4)卸下，向堆肥箱体(25)内投加32-40条/kg蚯蚓； 3)水分监测器(29)和温度监测器(30)持续工作，当堆体内部含水率低于60％时，启动边墙型喷淋装置(31)，对堆体进行喷水处理；当水分监测器(29)监测堆体内部含水率为75％时，关闭边墙型喷淋装置(31)；当堆体内部温度高于27℃时，温度监测器(30)发出报警，工作人员及时调整环境温度； 4)蚓粪产生后，在堆肥单元模块(3)上方通过第四滑轨(24)接入腐熟堆肥/蚓粪分扫单元模块(5)；蚓粪收集前，第一时控开关(28)工作，打开堆肥箱体(25)顶部的热光灯(27)驱赶蚯蚓，打开时间为2h；蚯蚓被赶至堆体中下部后，简易千斤顶(34)启动，将堆体抬升2cm，按动对应第一按钮开关(50)打开第一前门(49)，第三时控开关(48)工作，可扫动活动板(46)将堆肥表面蚓粪扫入产品筛分篮(56)中，每10-15d收集一次蚓粪；蚯蚓尿收集前，第二时控开关(35)工作，启动曝气系统(36)为蚯蚓尿充氧，30min后打开堆肥箱体(25)底部的液体收集阀门(37)收集蚯蚓尿，每10-15d收集一次蚯蚓尿； 5)将蚓粪分扫入产品筛分篮(56)后，打开产品筛分篮(56)左右两侧的第一通风板(54)和第二通风板(55)，将蚓粪风干后通过不同孔径的产品筛分篮(56)；当某产品筛分篮(56)中蚓粪超过最大容积的2/3时，按动其对应的第二按钮开关(59)打开第二前门(58)，对应粒径的蚓粪产品滑出，分别装袋、打包。 5.如权利要求4所述的一种全过程-模块化-多功能堆肥装置的蚯蚓堆肥操作方法，其特征在于，所述曝气系统(36)的曝气速率设置为0.4-0.6L·kg-1·min-1。 6.如权利要求4所述的一种全过程-模块化-多功能堆肥装置的蚯蚓堆肥操作方法，其特征在于，所述第一通风板(54)和第二通风板(55)的调节风速设置为3.8-5.4m/s。