1.本发明涉及生活垃圾资源化利用的技术领域，具体涉及一种规模化尾菜好氧发酵工艺及系统。
背景技术：2.尾菜主要是指新鲜蔬菜采摘后，所去除的残叶烂叶。由于蔬菜在采摘运输途中因各种原因将不可避免的产生一些不可食用部分，而这些废弃的残枝烂叶便成为相应尾菜垃圾。由于缺乏相应处理技术，目前对于尾菜处理往往采用随意倾倒或堆积于田间地头任其自由腐烂变质。这样操作不仅对空气、地下水产生相应污染，同时又会因此滋生出大量蚊虫。
3.好氧堆肥是利用自然界广泛存在的各种细菌、放线菌、真菌等微生物的生物发酵作用，在有氧的条件下，堆肥物料中的可溶性有机物通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收、氧化、分解；固体和胶体有机物质先附着在微生物体外，由微生物分泌的胞外酶将其分解为可溶性物质，再渗入细胞，促使尾菜能进行生物降解的有机物向稳定的腐殖质进行生物分解转化，使其达到无害化、肥料化，转变为有利于土壤性状改良并对农作物生长有益、易于吸收利用的有机肥。堆制初期以矿质化过程为主，后期则以腐殖化过程占优势。通过堆肥可使有机物的c/n比变小，有机物质中的养分得到释放，同时可减少堆肥原料中的病菌、虫卵及杂草种子的传播。因此，堆肥的腐熟过程，既是有机物的分解和再合成的过程，又是一个无害化处理的过程。这些过程的快慢和方向，受堆肥材料的组成、微生物及其环境条件的影响。高温堆肥一般经过升温、高温、降温和熟化等阶段。
4.目前尾菜处理在生产中主要采用堆沤发酵还田。该方式一般采用自然发酵不仅其所需时间较长，而且未能完全充分发酵同时其自动化程度较低需要大量人工进行操作，因此这种方式未能规模化有效对尾菜进行处理。
技术实现要素：5.本发明提供一种规模化尾菜好氧发酵工艺及系统，能够提高发酵效率，大大降低人工工作量。
6.一种规模化尾菜好氧发酵系统，包括：风机，用于提供空气；加热器，用于将风机输出的空气加热；第一温度传感器，用于检测并控制经加热器输出后的空气温度；总供氧管路，经加热器输出后的空气进入总供氧管路；供氧支管，总供氧管路中的空气输送至各供氧支管；氧气传感器，用于检测发酵体内氧气的浓度；第二温度传感器，用于用于检测发酵体内的温度；配电控制柜，风机、加热器、第一温度传感器、氧气传感器、第二温度传感器均通过总线连接至配电控制柜中。
7.本发明规模化尾菜好氧发酵系统通过对尾菜发酵体内温度、氧气浓度自动控制，加速其发酵进程同时减少相应环境污染，从而实现对尾菜发酵控制进行无人化操作。
8.本发明还提供一种规模化尾菜好氧发酵工艺，包括：提供待发酵的尾菜，进行好氧
发酵；其中，控制待发酵的尾菜c/n值为25-30，实际含水量为50-60％。
9.优选地，发酵过程中升温期、高温期、降温期及腐熟期，各阶段发酵体内温度及需氧量如下：
10.升温期：10℃-50℃，氧气浓度为15％-20.9％；
11.高温期：50℃-67℃(优选60℃)，氧气浓度为15％-20.9％；
12.降温期：67℃-38℃，氧气浓度为15％-20.9％；
13.腐熟期：室温-38℃，氧气浓度为15％-20.9％。
14.发酵终点时发酵体颜色呈深褐色，ph稳定在7-8，ec值稳定在4.3-4.5ms/cm。
15.在一些实例采用上述规模化尾菜好氧发酵系统进行发酵。
16.本发明规模化尾菜好氧发酵工艺可对大量尾菜进行好氧发酵对其无害化处理直接还田，通过对其内部含氧量及温湿度进行自动控制加快发酵进程并降低用工量。
附图说明
17.图1和图2为本发明实施例规模化尾菜好氧发酵系统结构示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.如图1(俯视)和图2(侧视)所示，本发明实施例规模化尾菜好氧发酵系统，包括：风机1，用于提供空气；加热器2，用于将风机1输出的空气加热；第一温度传感器3，用于检测并控制经加热器2输出后的空气温度；总供氧管路4，经加热器2输出后的空气进入总供氧管路4；供氧支管7，总供氧管路4中的空气输送至各供氧支管7；氧气传感器9，用于检测发酵体12内氧气的浓度；第二温度传感器11，用于用于检测发酵体12内的温度；配电控制柜5，风机1、加热器2、第一温度传感器3、氧气传感器9、第二温度传感器11均通过总线连接至配电控制柜5中。
22.在一些实例中，加热器2为加热网。
23.在一些实例中，供氧支管7至少为1根，通常至少2根以上。在一些实例中为2-16根，例如2根、4根、6根、8根、16根，具体管路间隔及尺寸可根据现场需要进行动态调整。在一些实例中，供氧支管7的间隔为50-60cm。在一些实例中，供氧支管7的直径为50-80mm。供氧支
管7通过管路汇集后直接连接至总供氧管路4。
24.在一些实例中，供氧支管7上还设有相应排气孔，用于排出空气。
25.在一些实例中，还包括隔离过滤网6，铺设于供氧支管7上方，用于防止发酵体12堵塞供氧支管7上的排气孔。
26.在一些实例中，总供氧管路4直接与加热器2及风机1相连接，加热器2出风口处安装有温度传感器3。
27.在一些实例中，配电控制柜5上设有液晶显示器及手自动操作按钮。
28.在一些实例中，受配电控制柜5的控制可进行恒温供风。
29.在一些实例中，配电控制柜5内设有相应控制器，内置模糊自适应控制算法可根据堆体内温湿度及氧气浓度，动态调整发酵策略，如若发酵环境发生突变，可由现场工作人员手动输入新的参数调整其发酵策略，发酵数据通过gprs网络上传云端，供工作人员及时掌握堆体内发酵状况。
30.发酵堆体内部安装有温湿度及氧气浓度传感器，发酵控制器可根据传感器反馈数据自行调节供风温度风量及间隔时间。同时控制系统支持手动及云端远程操作。配比发酵体c/n值及含水量，通过控制器进行自动调控从而加快规模化尾菜发酵进程，提高尾菜无害规模化处理效率降低人工工作量。
31.在一些实例中，还包括覆盖膜8，用于覆盖发酵体10，以保持发酵体10的温度湿度及氧气浓度。在一些实例中，覆盖膜8为纳米发酵覆盖膜，其优点在于可及时将发酵堆体内的二氧化碳及水汽排出，但同时可避免发酵过程中产生的各类病菌与硫化氢、氨气等有害病菌及气体逸出发酵体，避免对周边环境形成二次污染。发酵开始后可有效对发酵体进行保温，使得发酵体内温度逐步上升加快发酵进程。
32.在一些实例中，还包括湿度传感器，用于检测发酵体12内的湿度。
33.本发明规模化尾菜好氧发酵系统可直接放置于发酵池中进行使用。
34.在一些实例中，在本发明规模化尾菜好氧发酵系统底部与发酵池之间还设有排液层10，用于排出发酵体12(或发酵过程产生的)废液。
35.本发明实施例规模化尾菜好氧发酵系统的具体应用示例如下：发酵时通过铲车将搅拌均匀的发酵体12堆放至隔离过滤网6上，堆放高度可控制在1-2米左右，发酵体整体横截面呈梯形堆放。在发酵体堆体内按等间距分别插入第二温度传感器1、氧气传感器9，各传感器均通过总线连接至配电控制柜5上。用户直接通过配电控制柜5的液晶显示器便能直接了解发酵体内发酵情况。随后对整个发酵体覆盖覆盖膜8(纳米发酵覆盖膜)进行发酵。堆体发酵熟化后可直接运送至大田与土壤混合稀释后直接进行还田处理。采用本发明规模化尾菜好氧发酵系统可规模化对废弃尾菜进行无害化还田处理，降低污染同时对相应资源进行回收利用。
36.为更好地提高发酵效率，缩短发酵时间，本发明还对发酵过程进行了研究。发明人发现，发酵前尾菜的c/n值(碳氮比)及实际含水量影响发酵进程。理想的情况是控制发酵前尾菜的c/n值为25-30，实际含水量为50-60％。研究发现，当c/n比过大时，发酵分解速度慢，并且还需要人工额外进行n的补充才能维持发酵进程(如果在田间，会造成额外的n肥损失)。如果c/n过小，则会造成大量n肥已气体形式溢出产生恶臭，不仅造成严重的环境污染还同时浪费了大量n肥资源。因此在发酵进程中需要将c/n比控制在一合理范围内。
37.实际发酵时，可在发酵前准备阶段对发酵尾菜进行多次取样，以此测量其c/n值及实际含水量。如其c/n值及实际含水量不在上述范围内，可根据实际情况添加相应粉碎后的秸秆或人畜粪便将其c/n值调节至25-30，含水量调节至50-60％。并将发酵体搅拌均匀完成预发酵处理。
38.在一些实例中，发酵过程中升温期、高温期、降温期及腐熟期，各阶段发酵体内温度及需氧量如下：
39.升温期：10℃-50℃，氧气浓度为15％-20.9％；
40.高温期：50℃-67℃(优选60℃)，氧气浓度为15％-20.9％；
41.降温期：67℃-38℃，氧气浓度为15％-20.9％；
42.腐熟期：室温-38℃，氧气浓度为15％-20.9％。
43.发明人通过大量实验研究发现，通过优化以上各阶段的发酵体内温度及需氧量可将发酵时间从从20多天缩短到10多天，大大提高了发酵效率，节约了成本。
44.在一些实例中，发酵初期将加热风机目标温度设置为50℃，对其按20分钟间隔强制供风，并同时观察堆体内温湿度及氧气浓度变化。如若堆体内氧气浓度下降较快应缩短供风间隔，如堆体内氧气浓度较高则可适量延长供风间隔。当发酵体内温度上升至50℃时则可将供热风机设定温度依据现场实际情况调低。发酵将经历升温期、高温期、降温期及腐熟期，各阶段发酵体内温度及需氧量均不相同，需根据现场实际情况进行通过人工输入配电控制柜中进行参数动态调整。发酵期间每间隔24小时需从发酵体内按实际需求均匀取若干份样品分别测定其ph与ec值(电导率)，如若连续多次取样发酵体最终颜色呈深褐色，ph稳定在7-8，ec值维持稳定(例如4.3-4.5ms/cm)，则可认为此时发酵完成，发酵熟化后的发酵体可直接拖拉至大田与土壤搅拌稀释后直接做还田处理。
45.应用实例
46.在位于北京市昌平区国家精准农业示范基地，由于农业试验不定期产生相应秸秆、尾菜及鸡粪等农业废弃物。在秋收后农闲时采用堆积发酵进行无害化还田处理。通过取样在实验室中分析可知：鸡粪中碳含量为49.76％，氮含量为3.61％碳氮比为13.78，含水量为30％；玉米中秸秆碳含量为43.15％，氮含量为0.82％碳氮比为52.62，含水量为10％；设施中各类尾菜中碳含量为23.5％，氮含量为1.21％碳氮比为19.42，含水量为90％。经配算可知选取秸秆250kg，尾菜420kg，鸡粪2.8kg合计672.8kg经破碎后充分搅拌其c/n比为28.75，总含水量为60％。
47.采用如图1和图2所示的规模化尾菜好氧发酵系统进行发酵，发酵时将发酵体堆放至金属隔板上，堆放高度控制在1-2米左右，整体横截面呈梯形堆放。在堆体内按等间距分别插入温湿度、氧气浓度传感器，随后对整个发酵体进行纳米膜覆盖发酵。各传感器均通过总线连接至配控制器，控制器检测堆体内温度，如此时温度过低将通过供气总管路直接启动加热风机对发酵体进行恒温间隔供风，供风温度与间隔时间由控制器根据实际环境温度进行决策设定。控制器同时监测堆体内温湿度及氧气浓度变化。通过设备记录在发酵后的2天左右堆体内温度超过50℃进入高温阶段，在此期间控制器主要根据发酵体内氧气浓度进行供风控制，高温阶段持续约7天左右，随后堆体内温度逐步下降，经过3天左右温度变化逐步稳定。控制整个发酵进程中的升温期、高温期、降温期、腐熟期各阶段发酵体内温度及需氧量如下：升温期：10℃-50℃，氧气浓度为15％-20.9％；高温期：50℃-67℃，氧气浓度为
15％-20.9％；降温期：67℃-38℃，氧气浓度为15％-20.9％；腐熟期：室温-38℃，氧气浓度为15％-20.9％。控制器将通过模糊化决策控制加热风机的供气温度、供风量及供液间隔从而更好的通过有氧发酵方式加快发酵进程，并在发酵进程中异味较小。此外发酵期间每间隔24小时需从发酵体内按实际需求均匀取若干份样品分别测定其ph与ec值，在整个发酵试验第14天其发酵体最终颜色呈深褐色，ph稳定在7-8，ec值稳定在4.3-4.5ms/cm，可认为此时发酵完成。
48.对比例
49.使用如上同样的发酵材料采用自然发酵方式，发酵的进程取决于环境温度，由于当温度降低时发酵体内升温较慢发酵缓慢其发酵时长普遍超过30天。同时当堆体发酵开始后由于堆体内部整体通风性较差，其内部为厌氧发酵在发酵进程中伴有恶臭及污水产生，环境适应性差。
50.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
技术特征：1.一种规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，包括：风机，用于提供空气；加热器，用于将风机输出的空气加热；第一温度传感器，用于检测并控制经所述加热器输出后的空气温度；总供氧管路，经所述加热器输出后的空气进入总供氧管路；供氧支管，所述总供氧管路中的空气输送至各所述供氧支管；氧气传感器，用于检测发酵体内氧气的浓度；第二温度传感器，用于用于检测发酵体内的温度；配电控制柜，所述风机、加热器、第一温度传感器、氧气传感器、第二温度传感器均通过总线连接至配电控制柜中。2.根据权利要求1所述规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，所述加热器为加热网。3.根据权利要求1或2所述规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，所述供氧支管至少为1根，可选为2-16根；和/或，所述供氧支管上还设有相应排气孔，用于排出空气。4.根据权利要求1-3任一项所述规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，所述供氧支管的间隔为50-60cm；和/或，所述供氧支管的直径为50-80mm。5.根据权利要求1-4任一项所述规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，所述规模化尾菜好氧发酵系统还包括隔离过滤网，铺设于供氧支管上方，用于防止发酵体堵塞供氧支管上的排气孔。6.根据权利要求1-5任一项所述规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，所述总供氧管路直接与加热器及风机相连接，所述加热器的出风口处安装有温度传感器。7.根据权利要求1-6任一项所述规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，所述配电控制柜上设有液晶显示器及手自动操作按钮；和/或，所述配电控制柜可控制进行恒温供风。8.根据权利要求1-7任一项所述规模化尾菜好氧发酵系统，其特征在于，所述配电控制柜5内设有控制器，内置模糊自适应控制算法可根据堆体内温湿度及氧气浓度，动态调整发酵策略。9.一种规模化尾菜好氧发酵工艺，其特征在于，包括：提供待发酵的尾菜，进行好氧发酵；其中，控制待发酵的尾菜c/n值为25-30，实际含水量为50-60％；可选地，发酵过程中升温期、高温期、降温期及腐熟期，各阶段发酵体内温度及需氧量如下：升温期：10℃-50℃，氧气浓度为15％-20.9％；高温期：50℃-67℃(优选60℃)，氧气浓度为15％-20.9％；降温期：67℃-38℃，氧气浓度为15％-20.9％；腐熟期：室温-38℃，氧气浓度为15％-20.9％；可选地，发酵终点时发酵体颜色呈深褐色，ph稳定在7-8，ec值稳定在4.3-4.5ms/cm。10.根据权利要求9所述规模化尾菜好氧发酵工艺，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述规模化尾菜好氧发酵系统进行发酵。
技术总结本发明涉及生活垃圾资源化利用的技术领域，具体涉及一种规模化尾菜好氧发酵工艺及系统。本发明规模化尾菜好氧发酵工艺及系统能够提高发酵效率，大大降低人工工作量。大大降低人工工作量。大大降低人工工作量。
技术研发人员：施伟 佟朝阳 郭瑞 薛绪掌 单飞飞 李作麟 姚远方
受保护的技术使用者：北京市农林科学院智能装备技术研究中心
技术研发日：2022.07.13
技术公布日：2022/11/1
