[发明专利]可控制堆肥化及生物整治的方法和装置

说明书

相关申请参照

本申请为未审定的美国专利申请序列号为No.09/184,501的部分继续申请，上述美国专利申请为已放弃的序列号为No.08/556,503的美国专利申请的部分继续申请。

发明领域

本发明一般涉及一种堆肥原料的方法和装置，更特别涉及一种能保持堆肥物一直在预设条件状况下的方法和装置。

发明背景

随着填埋场地越来越少或是越来越昂贵或遥远的同时，工业及民用废弃物的量却越来越多。而且，废弃物中所含物质种类也越来越多。因此，如何安全地丢弃废水处理后所产生的固态废弃物也变成一项极富挑战性且复杂的工作。

本发明所述的堆肥将定义为“以活的微生物有机体将固体及液体转化成更符合环境安全标准和/或对环境有益的副产品”，堆肥法处理来自几乎所有废水流的有机物质的另一种有效实行方法。举例来说，可用堆肥法来处理都市废水中的生物性固体、工业废水中的固体、及食品与农产品加工过程中的废弃物与副产品。堆肥可降低有机废弃物体积高达50％或50％以上，产生一稳定、无臭的物质，可作为肥料或改善土壤之用。

约在1970年以前，堆肥只是一项把废弃物堆起来并让它自然分解的简单程序。通常都是小量进行，且不会考虑到工业化问题。将欲进行堆肥的物质磨细已经算是很先进的技术。

堆肥技术的改进是来自一种认识，若是在堆肥物中加入空气可增加堆肥的效率。制造堆肥的微生物需要空气且会在静止的未通气堆内部窒息。因此，初期通气的方法便涉及移动或搅拌堆肥物质，使空气混入其中。

这种通气方法的典型实施例乃是一种可捡起堆肥并丢到另一边的翻草机。目前约95％的城市堆肥地都是以翻草机的方式运作，虽然这种方式的控制仍非常原始。只有在操作人员方便操作的时候，才会去翻动堆肥，而不是使堆肥过程达到最佳状况。一个典型的堆肥堆在约半小时内即会将其中的氧气耗尽，所以这类翻动式的堆肥法，很少与其实际需氧量相联系。由于翻动的次数不够多，因此堆肥中央部分的微生物很快就会被耗尽，而使中央部分停止堆肥。翻动堆肥堆的目的只是在于当氧气供给再一次耗尽时将新鲜的微生物重新接种于堆肥中央部分物质，并使中央部分能继续堆肥半小时。但不幸的是，翻动堆肥所需的重复机械动作也破坏某些依赖大量、纤维状生长的有益真菌。干草系统中除了氧气及机械性问题外，另一项典型的问题就是以翻草机进行堆肥通常都是在户外、未遮蔽的区域中进行。堆肥的含水量通常都是由天气变化及降雨量来决定。当降雨量太少时，堆肥会变得太干。若是雨水过多，则变得太潮湿并需频频翻动。雨水太多也会造成污水渗漏问题。

克服先前堆肥缺点的一种方法是将堆肥包覆在室内进行。一种让堆肥不受雨淋的包覆物会使得更能控制其含水量。但是，这种设备很昂贵。再者，堆肥过程有时会产生刺激性潜在有毒气体。因操作人员需进入包覆物来维持堆肥过程，因此这种方法也需考虑如何在室内维持大量空气的品质。若没有高品质及大量的空气处理系统，则整个室内堆肥场将充满对操作人员(若无毒时)刺鼻的气体。

某些堆肥的缺点可通过使用较现代的反应容器工艺来克服。可将这种反应槽容器设计成比所含有的堆肥堆体积稍大一些，如此可减少堆肥过程中储存堆肥所需的土地面积。除了降低土地使用面积外，内含或包覆堆肥的总体积也会下降。降低总体积也意味着降低处理时所需空气量。再者，在容器内的反应槽也提供收集潜在有气味的流出物的机会。将堆肥包覆，并将排放气体导入一过滤系统。这样的过程可使操作人员免于曝露在堆肥气体中，有利于所有操作人员的健康及安全。使用反应容器进行堆肥，除了土地空间及气体处理的优点外，还有其他优点。也可由使用反应容器而将所有系统都需要的处理及搅拌混合这些过程变成机械式的处理，并可将堆肥包覆。

不幸的是，迄今所有的容器系统都属于需要精确建造技术及稳定基础的复杂系统。也因此使得现有容器系统的成本都偏高，有些甚至高过建筑物式的包覆物堆肥场所需成本。现有技术系统的实施例中，从反应槽一端开口给入有机废弃物并由另一端开口取出堆肥。例如，该物质堆肥由一种复杂的移动式地板装置或水压式活塞而由反应槽中取出。通气有时则是由位于移动装置中所设置的通风管来强制加压空气通过有机废弃物。

某些容器内系统也含有混合系统，一般典型的是位于堆肥中的转动桨或叉。其他也有静态系统。与容器内系统共同使用的搅拌装置通常很昂贵，且容易损坏且失效，并且若从堆肥工艺进展的角度来看，其提供不易控制的定时搅拌。

因此亟需一种方便、低成本、无臭、规模化且无需大量人力即可操作的改进、且较经济的容器内堆肥方法。

发明概述