寒地农村有机堆肥封闭式一体化发酵装置探索

周彦彤 刘美琪

(东北林业大学,150000)

1 有机堆肥市场环境分析

我国作为人口大国，农业大国，粮食年需求量和产量巨大，化肥对于粮食产量增加的显著作用促进着农业生产过程中对化肥使用的依赖性，近年来国家对农业的扶植和重视，使农业生产效率和技术水平迅速提高，从而带动了肥料产业的迅猛发展。有机肥料的应用既保证了粮食的高效生产，同时又保证了土壤的肥力，存进绿色食品产业的发展。

北方寒冷地区农村农产品生产在全国农业生产中人忽然发挥着重要作用，寒地农业生产对有机化肥需要量有增无减。针对寒地农村生物有机化肥生产温度常年较低导致生产能耗大，效率低，成本高的问题，本文提出一种有机堆肥封闭式一体化发酵装置，项目的目标市场定位为绿色食品生产商和寒地农村居民。

2 有机堆肥封闭式一体化发酵装置

2.1 项目介绍

有机堆肥封闭式一体化发酵装置为一种针对寒地农村的有机垃圾密闭式一体化堆肥房，整个系统包括：智能控制系统、进料系统、预处理系统、发酵堆肥系统、出料系统。(1)智能控制系统包括电机，温度、湿度和气体感应系统。进料系统包括有机垃圾收集箱，垃圾传送装置和进料料斗。预处理系统包括①破碎腔:包括一个电机和杆式搅拌轴，可以破碎农业有机废弃物。②混料腔：包括一个电机和螺旋搅拌轴，通过搅拌使得有机废弃物均匀，加快发酵以及堆肥效率。发酵堆肥系统包括①供气:包括一个气泵、加热器、底部气室、外部气室。②尾气处理:包括除臭系统和出气口。③渗透液处理收集:包括渗透液出口、过滤池以及渗透液回收池。④微生物喷洒器：通过喷洒器向有机废弃物中喷洒微生物菌，加快废弃物转化为有机肥。出料系统包括出料口以及有机肥收集池。

如图1所示，一种针对高寒地区农村的有机垃圾密闭式一体化堆肥房，包括太阳能采光板(2)、照明系统(1)，进料斗(3),破碎腔(4)，混料腔(6)，所述破碎腔(2)的一侧设置有第一电控箱(5)，接有第一轴承(29)，所述第一轴承外部固定设置有刀片(27)，所述刀片(27)之间的距离为2cm，所述破碎腔(4)的底部固定安装有漏斗(26)，所述破碎腔(4)的底部设置有混料腔(6)，所述混料腔(6)的一侧设置有第二电控箱(7)，所述第二电控箱(7)，接有第二轴承(30)，所述第二轴承外部固定设置有螺旋状搅拌器(8)，所述混料腔(6)下部固定有下料斗(28)，下料斗接有发酵腔(31),所述发酵腔(31)外有气室(9)以及底部气室(13)，所述发酵腔(31)一侧设置有第三电控箱(18)，接有第三轴承(32),所述第三轴承(32)外部固定有杆状搅拌器(23)，所述发酵腔(31)一侧固定有微生物菌储存腔(19)以及微生物菌喷洒喷头(20)，所述发酵腔(31)顶部设置有出气口(22)，在出气口(22)和发酵腔(31)之间设有除臭系统(21)。

整个装置底部由支架(12)支撑，所述发酵腔(31)下部设置有渗透液出口(12)，接有过滤池(10)以及收集池(11)，所述底部气室(13)连接有进气管(25)，连接有气泵(15)，所述进气管(25)与气泵(15)之间设置有加热器(14)，所述发酵腔(31)底部一侧设置有出肥口(17)以及肥料收集池(16)。

外壳设有保温材料，气室内壁设有微孔，使得气体从各个部分向发酵腔中渗透。

图1 装置示意图

2.2 工艺流程

配有有机堆肥封闭式一体化发酵装置乡村应对每家每户村民进行定点定时的垃圾收集，并安排具备相关知识培训经历的专业人员对农村垃圾进行分类，将农村生活垃圾初步分为生活有机垃圾和不可腐烂垃圾，其中生活有机垃圾经分拣员二次分类后分出可腐蚀垃圾进行粉碎，投入到有机堆肥封闭式一体化发酵装置中，经过阳光辅助加温，高效微生物符合菌发酵，在装置设有的自动监控系统监督下分离出可安全使用的有机肥料、垃圾渗透液，排除出除臭后的尾气。值得一提的是有机堆肥封闭式一体化发酵装置在堆肥发酵生产过程中严格贯彻国家节能减排，绿色环保的政策号召，装置所使用的水均来在生活污水和雨水收集系统经过再生水水池净化处理后的二次用水，其装置运行的能源也来自于太阳能提供的清洁能源。

2.3 堆肥房工作效率

(1)堆肥房工作人员角度。工作人员收集垃圾→堆肥房堆满→冬天60d，夏天45d→有机肥料。

(2)收集垃圾的保洁人员、分拣员、肥料转运员角度。此堆肥房比普通堆肥效率高，出肥时间两个月，可腐烂垃圾转化为有机肥的转化率20～30%，保洁员按要求将由基拉计投入相应的仓体即可，无需专门人工管理，堆肥房高位投料，低位出料，无机械设备，非常便于操作和维护，设备使用年限40～50a，比一般的堆肥机寿命长30a以上。

2.4 外观设计

有机堆肥封闭式一体化发酵装置“进料系统”和“预处理+发酵系统”装置主体均采用白色铝板，采用灰黑色金属材料制成坡屋顶形式进行装置封顶，“渗透液回收”和“出料系统”均采用红棕色砖构成槽身，有机堆肥封闭式一体化发酵装置整体形态模拟北方乡村农户住宅样式，颜色与北方村落主色调协调统一，增加有机堆肥封闭式一体化发酵装置在北方农村地区使用的亲和力。

2.5 项目创新点

有机堆肥封闭式一体化发酵装置依托先进的技术研究水平，高素质的人才供给以及前沿的观念水平。通过高效回收处理农村生活垃圾以达到垃圾无害化和有效化处理。装置的主要创新点包括以下五点：(1)合理针对高寒地区农村温度较低的情况。(2)采用太阳能转化为电能，为堆肥房发酵腔内的照明系统供电。(3)具有预处理系统和发酵堆肥系统两个系统，使堆肥发酵循序渐进进行。(4)设有阳光辅助加温、高效微生物菌喷洒、三步破碎搅拌系统。(5)采用装置外形形似农村房屋，更加贴近农村生活，可置于村落任意便利位置。

3 市场调研与竞争优势分析

3.1 目标市场定位与分析

产品的目标市场有两个，农村居民垃圾厂与绿色农作物生产商。在进行了充足的调查后，笔者决定把前期的垃圾来源市场定位于黑龙江省垃圾高产量的农村地区，按计划对农村居民的生活垃圾进行有效回收，并对有机化肥有需求的农村居民及生产商作为我们的利用市场，例如绿色农作物生产商以及堆肥房厂址附近的居民。

3.2 市场容量估算和竞争优势分析

目前我国有机肥市场规模偏小。近年来，随着消费升级、节能降耗、绿色有机食品需求量增加，有机肥的市场越来越广阔；随着国家环保政策的完善，各部门环保压力逐年增加，人们对于食品安全问题的越发重视，有机肥市场将迎来爆发的黄金期。

4 社会效益

4.1 节能减排，整治农村人居环境

机堆肥封闭式一体化发酵装置制造有机肥的生产机制体现了“改善环境，以民为本”的公益价值观，这种生产机制可以减缓垃圾过多带来的土壤和环境污染压力堆肥房以生活有机垃圾为原料，有效解决农村地区生活垃圾冗多而污染环境的问题。堆肥房以生活有机垃圾为 原料，将有机垃圾变废为宝，效减少垃圾污染，改善农村人居环境。

4.2 绿色环保，有机生产

有机肥的价值核心即为—绿色环保。同时机堆肥封闭式一体化发酵装置生产出的有机肥可以对土壤进行二次修复，让食品更加绿色，消费者更加健康。把堆肥房的产业遍布整个黑龙江的农村地区，将可以达到“改善环境”+“绿色食品”的双赢效果。

4.3 提供岗位，解决就业

堆肥发酵前对农村生活垃圾进行分拣处理。垃圾运送至堆肥房后，由专业的分检人员进行分拣，选择出可进行分解的有机垃圾。而这过程可以提供给当地村民提供相关就业岗位，缓解当地村民的就业压力。除此之外，有机堆肥在生产，包装，运输和销售等过程也通过对当地村民进行相关培训扩大当地就业几率，提高当地村民收益。