[发明专利]采用液体废物制作堆肥的方法

说明书

本发明涉及由液态废物，尤其是含有动物和/或人的排泄物，如稀粪，污水，污泥等废物制作堆肥的方法及实施这种方法的设备。

含有动物和/或人排泄物的废物与固体物质如稻草，泥土，树叶或土壤混合在一起，以固体形式或其它的液体形式作为粪肥。自古以来就用在农业生产中肥沃田地。由于一方面大规模集中畜牧业饲养法，另一方面人类生活方式在发生变化，尤其是居住在城填内和周围的人口高度集中，当今这类可以利用的废物不仅主要是液体状态而且其数量是非常大的。

这种大量的液体废物，假如用在农田中用，就会导致土壤越来越过于肥沃。这就意味着植物要接受过剩的营养物，在植物生长周期内，它们本身不能充分吸收而且在土壤中也不能储存这些过剩营养物。稀薄状态的废物具有这样的结果-混合肥料中的沉淀物朝着一端沉淀，即，未被植物吸收的物质渗透土壤并滤除，在此过程中，主要的硝酸盐和少量元素由植物根部进入下层土壤的较深区域，并污染了下层土壤水。同样情况也用于污泥，即来自沉淀设备的剩余物以液体形式呈现，并经常含有有害物质，如重金属，过氧化物等物质，因此，它们不能直接用作肥料，而且必须置于专门的储存槽中。

此外，由于许多土壤的贫瘠或荒芜，这些液体废物转化成堆肥或腐殖土，以形成植物所需的营养物只在某些范围内是可能的，在形成腐殖土的过程中，需氧微生物通过生物方法逐渐分解固体有机物质并将它们转化成腐殖土。为了在有氧气的条件下，发生腐殖化作用，对微生物的分解来说，一定的水分含量是必不可少的，而且必须充分通风，也就是说必须给土壤供给氧气，而且碳-氮（C/N）比率对需氧微生物进行腐殖化必须是有利的。

根据这一背景，本发明对这类液体废料尽可能快速和有效地转化成堆肥或腐殖土的可行性工作提出建议，使它们以微生物分离形式为肥料施加在田地里。

本发明解决了这个问题，在制作期间，通过在密闭容器内搅拌加入的含有碳（如己切断状态的稻草，木条之类）的生物可分解物质的液体废料;搅拌时采用一个或多个扩散工具施加机械能，并可控制地送进空气量。这种方法将废料转化成高粘度的悬胶分散体;然后通过需氧沤制方法转化成堆肥。

施加机械能的最有效方法是使搅拌工具产生空穴现象或抽吸效应，并将空气直接送入液体已被搅动起来的区域内，控制该区域内保持有限的局部真空状态。为了达到最佳效果，供给的空气导入保持真空的空穴内，并保持在一定限度内，以便维持现存的真空度。

可以将少量含有微生物的生物物质如堆肥加入液体废料中，经搅拌以后，可方便地将该物质通入一个中间容器，然后输送至沤制场地。

最好分阶段实施沤制，即预沤，主沤和后沤。对于预沤，材料被分层放置：在每两层搅拌过的废料之间是一层含有碳（如稻草，木条之类）的生物可分解材料。这种材料约占液体废料的1至3%。

本发明的基本原理是自然条件总是对地球上的居住区域具有决定性影响，而且永远试图保持有机物质和生物物质的循环;在这些循环过程中物质的结构是经常变化的。在自然界中这种变化主要是由风、水和温度变化所产生的高能量输入而产生的，但是由于某种运动顺序和物质迁移而产生的;时间对这种变化不是重要因素。其结果是自古以来仍然在靠近河岸区域，产生良好的富腐殖土和黑土层，如黄土。本发明的目标是在一定的时间周期内，自然生物转化过程产生一定废物，以便能够在加速转化的意义上来影响这种过程。

按照本发明，首先利用一种扩散工具，将待处理的液体进行非常充分地混合;这样，一方面通过扩散工具本身的机械作用，另一方面通过摩擦作用将固体组分的尺寸大大地减少。同时，在一有限的空间内利用人们已熟悉的在旋涡中形成空穴或者空心结构的原理造成一种强烈的机械能输入。利用转速约为1800转/分、线速度约为38-44米/秒的扩散工具，就会在固体颗粒区域的液流内产生涡流和强化空穴现象。当液流在高速下沿着固体流动，并由于该固体表面的不平度，从表面偏离时就会产生空穴现象。在此部位就会出现压力降;由于产生压力降的结果，在此部位上液体蒸发，相当于在给定温度下的相应蒸汽压力。但是这是一种高度不稳定现象。当这些在压力减少区内形成的充满液体蒸汽的气泡破裂时，具有一种释放很大作用力的内向爆炸，这种爆炸力就作用在此部位的固体表面，这就会导致该固体表面的局部腐蚀。

根据本发明，加入含有碳即所谓碳载体的生物可分解物质就可以在第一部位上获得可以控制C/N比率的能力。在第二部位上，由于施加机械能，由氢桥断裂释放的氢离子提供了碳原子，利用这种碳原子进入新的组合;这就避免了作用于表面的腐蚀现象。此外，还存在水合效应，即各水分子层的积聚或者与水形成的新组合，由于采用了本发明的扩散过程，这种现象在乾物质中可观察到明显的增加。