机械堆肥系统的改进技术方案

一种堆肥系统和方法，包括至少一个保温的、具有大体垂直平行边的机械密封塔，该塔具有一个或多个类似的室，用于细菌或真菌降解生物可降解物质。生物可降解物质以百分之五十（５０）至百分之八十（８０）（ｗ／ｗ）的进料水分含量提供。以正压空气从堆肥生物质之下提供与所需生物氧相配的可变的通风速率。各室的底部配接有材料支撑指状桥辊机械结构，通过该机械结构向室中引入湿度经控制的空气并定期取出产出的堆肥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改进的堆肥(composting)装置或系统，具体涉及改进的机械 堆肥装置或系统。
技术介绍
当前，生物质(biomass)，具体是食物废料、木材废料、木屑、污水污泥、 甚至某些有毒的废物和其它物质，非常难以处理，尤其难以进行大规模处理。现在有很多可用于处理这类物质的堆肥系统，然而，大多数这类系统操作 起来成本昂贵并且产生臭气，这意味着这些装置必须安装在乡下，远离城市。上千年以来人们用各种形式迸行生物质堆肥。有些堆肥是自然进行的，比 如自然环境中通过生物作用进行的物质腐烂的腐殖作用。人类进行了各种尝 试，用手工集合起来的的有机物质堆场以及最近的机械装置来促进或加速这种 (堆肥)过程。人们之所以进行这些尝试是因为人口的集中化和城市有机废弃 物的富集， 一般这些废弃物要进行废渣填埋或垃圾处理，并且因为建立和运行 废渣填埋操作的成本，需要减少填埋体积。作为堆肥的有机物质再循环是地球 可持续发展的重要特征。不管所用何种土壤改良形式，当有机物质被土壤微生 物分解时，其提供了基本的营养保留能力，这是所有天然的、未受侵扰的生态 系统在其生长、死亡、衰落的循环中的一个特征。当前机械堆肥的一个特征是搅拌待混合的物质和大量空气，因此这些过程 中需要并消耗了能量。大量的通气和搅拌加剧了堆肥物质释放臭气。可在很多 现有专利和现有技术中找到大量有关细节，但是申请人在此参考--篇关于堆肥 方法的描述Robert T. Haug ， The practical Handbook of Compost Engineering'^堆肥工程实用手册)，Lewis Publishers 1993， ISBN # 0-87371-373-7。这种手册是关于堆肥(包括加速的机械系统)的科学和技术性 细节的全面指南。本专利技术的-一个目的是克服或至少大大改善现有技术中的一个或多个不足。
技术实现思路
根据本专利技术第一方面，提供一种堆肥系统和方法，包括至少一个保温的(insulated)、具有大体垂直平行边的塔，该塔具有一个或多个类似的室，用于细 菌或真菌降解生物可降解物质，所述生物可降解物质以百分之五十(50)至百分之 八十(80) (w/w)的进料水分含量提供，其中以正压空气从堆肥生物质之下提供 'j生物氧需要量相匹配的可变通风速率，各室的底部(base)配接有材料支撑指状 桥辊机械结构(material supporting finger bridge roller mechanism)， 通过该机械结 构向室中引入湿度经控制的空气并定期取出产出的堆肥。根据本专利技术第二方面，提供利用上述第一方面的堆肥系统和方法将生物可降解废料堆肥的方法，包括以下步骤以略超过BOD或略高于化学计量的水平，从所述室的底部、经过堆肥的反应 堆(pile)，提供受控正压、受控湿度和加热的空气流；通过生物膜维持和水分含量控制，在堆肥的反应堆上部(upper level)为喜高 温(pyrophilic)和耐热微生物提供合适的生境，允许在堆肥的反应堆内发生需氧 和厌氧的混合作用，另外通过可调节的机械开口或阀门控制废气(exhaustgas)从 容器流出的多少，从而不使不利的臭气从容器逸出到环境中；和提供定期的进料和出料，根据输出产物的性质和所需产物的成熟度控制循环 滞留时间。本专利技术另一方面提供-一种堆肥系统，包括至少一个保温的、大体垂直的室， 该室在其底部或靠近底部配接有材料支撑指状桥辊机械结构，通过该机械结构输入 空气并定期取出产物，其中所述堆肥系统配置为当降解进料水分含量为百分之五十 (50)至百分之八十(80) (w/w)的生物可降解物质时，在所述室内获得45。C-8(TC 的运行温度，其中正压空气流提供与生物质的BOD相同的氧气含量，并且需要时 可通过各室的可变开口排气机械结构调节该氧气含量以提供过量氧气。可根据堆肥物质和/或室内的氧气、湿度或温度传感器的读数自动调节排气阀 的设置或由操作人员调节。本专利技术需要利用已知的工程技术或通过提供机械封闭来密封所述室的底部， 从而在压力下输入湿度控制的热空气。至少在优选的形式中，本专利技术有利地提供适于多种生物质并且可作为生物过 滤系统的低成本容器堆肥系统。另外，本专利技术有利地提供利用栓塞流(plug flow)原理的生物可降解废弃物堆 肥方法，包括从堆肥的反应堆之下用加压的空气产生经过堆肥反应堆的可变空气流动速率；通过控制空气流与BOD相同或稍微超过BOD来保持反应堆能量； 控制所述加压空气流的湿度水平；通过热交换器利用从该过程放出的热空气预热进入的新鲜空气； 通过低通风速率保持恒定的生物膜，促进厌氧/需氧生物活动的混合循环；和 以定期的间隔取出生物质物质；利用堆肥反应堆中耐高温和常驻的(resident)喜高温微生物活动。本专利技术堆肥系统的操作优选是连续的，并且其操作基于栓塞流原理，利用生 物质在所述室中下降的过程中生物质物质的收縮和降解，从而加在室壁上的压力的 作用意味着可采用直边(straight sided)壁而不是本领域常用的负斜(negatively inclined)壁，这简化了构建方法并降低了成本。如果包括第二个室，则其可用于堆肥的熟化或作为生物过滤器，与第一室操 作方式相同，或通过模块构建，在一个进料系统中可平行地运行很多独立的单元。连续流动的、大体垂直的堆肥塔形成为保温的热反应堆并有利地保持与地面 分开(held clear of the ground)，允许加压的、湿度受控的、加热的空气从反应堆 底部以与反应堆的降解过程所需要的(化学计量氧气需要量)相同或略高的速率进 入生物质。堆肥塔固定在密封的支撑结构上以实现该目的。该系统可以是气密的(weather sealed)和防虫的。低输出空气速率有利地降 低了洗涤器体积和成本并增加了除臭气效率。有利地，生物质物质不需要搅拌，大大减小了产生臭气的可能。系统中相对 较低的通气速率促进了喜高温和耐热细菌和真菌的高活性，使需氧和厌氧活动同时 发生。由厌氧活动产生的通常有味的气体被用作所述室上部的高温耐热/喜高温细 菌的食物，因此使得该系统可自身过滤臭气。该系统的加压的、湿度受控的、加热的空气在输入至输出期间允许维持活性 的、结合有水分的生物膜(通常为45-50。X w/w)，这防止了热解的可能性并有利 于微生物活性。这在处理绿色废物和食物废料或 水污泥的混合物时尤其有效。本文所用术语生物膜指覆盖分离的介质的水薄膜D气相中的有机分子通过生物膜被 吸收到介质中，微生物生活在该介质中并通过一种叫做生物过滤的过程消耗这些 有机分子。在可控的每日循环中， 一系列材料支撑指状桥辊机械结构从处理室中将 材料传递下来。所述堆肥系统是连续的，为工作人员每日循环提供输入和输出活动。有利地，该系统产生可用在15-20天的处理周期中的堆肥，但是当堆料或静态反应堆的熟化 可行(viable)时，该系统也可用作加速器(5-IO天的处理周期)。所述系统的一个主要优点是能够放置在离城市较近的地方，降低了收集、运 输和处置的成本并增加了成品的销售。申请人的测试结果证明，允许在竖直的反应堆的降解、收縮和压縮处理过程 中发生小型厌氧活动(anaerobic pockets of activ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆肥系统和方法，包括至少一个保温的、具有大体垂直平行边的塔，该塔具有一个或多个类似的室，用于细菌或真菌降解生物可降解物质，所述生物可降解物质以百分之五十（５０）至百分之八十（８０）（ｗ／ｗ）的进料水分含量提供，其中，以正压空气从堆肥生物质之下提供的可变通风速率与生物氧需要量相匹配，各室的底部配接有材料支撑指状桥辊机械结构，通过该机械结构向室中引入湿度经控制的空气并定期取出产出的堆肥。

【技术特征摘要】
1.一种堆肥系统和方法，包括至少一个保温的、具有大体垂直平行边的塔，该塔具有一个或多个类似的室，用于细菌或真菌降解生物可降解物质，所述生物可降解物质以百分之五十(50)至百分之八十(80)(w/w)的进料水分含量提供，其中，以正压空气从堆肥生物质之下提供的可变通风速率与生物氧需要量相匹配，各室的底部配接有材料支撑指状桥辊机械结构，通过该机械结构向室中引入湿度经控制的空气并定期取出产出的堆肥。2. 如权利要求1所述的堆肥系统和方法，其特征在于，运行是连续的，利用生 物质在所述室内下降过程中的生物消融作用产生的可控的收縮和壁压力释放，结合 定期取出产物，堆肥生物质以栓塞流方式下降，不用在所述室内以机械方式搅拌。3. 如权利要求1或2所述的堆肥系统和方法，其特征在于，加压的、湿度控制 的热空气引入所述反应堆底部，从生物反应中产生气体，通过所述反应堆顶部的可 调节开口调节受控的空气流，排除的气体通过冷凝器以确保臭气控制，以及从排除 的气体中去除冷凝物以进行处理或在所述室内再利用。4. 利用如权利要求l-3中任一项所述的堆肥系统和方法用生物可降解废料堆肥 的方法，包括以下步骤从所述室的底部，用加压的、湿度受控和加热的、略超过BOD的空气引入空 气速率，经过堆肥反应堆；通过生物膜维持和水分含量控制，在堆肥的反应堆上部为喜高温和耐热微生 物提供合适的生境，允许在堆肥的反应堆内发生需氧和厌氧的混合作用而不使不利 的臭气逸出到环境中；和定期地...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗安东尼布朗，史蒂芬尼尔莫克森，詹姆士麦肯齐凯特，
申请(专利权)人：保罗安东尼布朗，史蒂芬尼尔莫克森，詹姆士麦肯齐凯特，
类型：发明
国别省市：NZ[新西兰]