CN111715679A - 循环脱水生化处理机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种循环脱水生化处理机，本发明解决现有技术的问题，其技术方案要点是，其特征在于：第一高温仓内配置有一个电控门，压榨脱水装置的动力装置位于压榨脱水装置的输入口侧，压榨脱水装置的另一侧开设有输出口，电控门的水平高度与压榨脱水装置的输入口侧高度相同，压榨脱水装置的输入口侧与电控门位于第一高温仓内，转仓输送机的输入口位于第一高温仓内，且转仓输送机的输入口位于压榨脱水装置的输出口的下方，转仓输送机的输出口位于第二高温仓内，转仓输送机输出口的位置高于转仓输送机输入口的位置，第二高温仓的侧面开设有出料口，转仓输送机由位于动力仓内的动力装置进行驱动。

Description

循环脱水生化处理机及其控制方法

技术领域

本发明属于一种垃圾处理系统中的一种生化处理设备，涉及一种垃圾处理系统中的循环脱水生化处理机及其控制方法。

背景技术

目前我国一些大城市已经进行了垃圾分类的工作，其中主要的分法是将垃圾分为四种厨余垃圾、其他垃圾、有害垃圾可以类似于：中国专利公开号：CN203778471U在2014年所公布的技术内容：一种餐厨垃圾处理系统，它的排污处理包括污水池和发酵池，餐厨垃圾蒸锅产生的废气经管道进入污水池、餐厨垃圾脱水机产生的污水经管道进入污水池、餐厨垃圾烘干机产生的废气经管道进入污水池；污水池里的污水经管道进入发酵池、污水池产生的废气经另一管道进入发酵池、锅炉带有余热的尾气经管道进入发酵池。餐厨垃圾经锅炉蒸汽的蒸煮灭菌后，送到脱水机进行脱水处理，脱水后的餐厨垃圾送到烘干机进行烘干，烘干后的餐厨垃圾成为饲料添加剂。在此过程中产生的污水、废气及锅炉尾气经收集并加入菌种发酵，成为有机肥料，避免了餐厨垃圾处理过程的二次污染。

或者如中国专利公开号CN105689368A 在2016年所公布的技术内容：一种餐厨垃圾处理装置和餐厨垃圾的处理方法。餐厨垃圾处理装置包括进料斗、螺旋输送机、搅拌混合室、EM菌储箱和灌装封口机，所述的进料斗、螺旋输送机、搅拌混合室和灌装封口机依次相连，所述的螺旋输送机的出料口处设有阀门，阀门的进料口侧的下方的螺旋输送机的管壁上设有排污口，排污口与污水排出管道相连，在排污口上安装有筛网，在搅拌混合室上方设有与其连通的EM菌储箱。因此，在垃圾处理中能够根据垃圾数量进行分仓生化处理，在保持入料处理合理的同时保持高温仓内垃圾的发酵程度符合要求，而不是向现有技术多次混合发酵后的垃圾和新垃圾，导致垃圾处理存在发酵不到位等问题。或者是存在需要等待仓内垃圾处理完毕后才进行新垃圾的处理，导致整体效率较低的问题。

发明内容

本发明解决了现有技术存在多次发酵后的垃圾和新垃圾混合，导致垃圾处理存在发酵不到位的问题，提供一种垃圾处理系统中的循环脱水生化处理机及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种循环脱水生化处理机，包括进料仓、发酵仓和动力仓，所述进料仓、发酵仓和动力仓依次相邻排布，所述进料仓内从上到下依次配置有进料机、分拣机、撕碎机和喂料机，所述发酵仓内分设有用于进行初步加工的第一高温仓和用于出料前加工的第二高温仓，所述第一高温仓内配置有压榨脱水装置，所述第一高温仓和第二高温仓之间通过转仓输送机连通，所述第一高温仓和第二高温仓配置有一根搅拌主轴，所述的搅拌主轴与所述的动力仓内的动力装置连接，所述进料机位于所述进料仓的上部，所述进料机的出口对准所述的分拣机，所述分拣机的输出口对准所述的撕碎机，所述撕碎机的输出口通过喂料机与第一高温仓连通，所述第一高温仓内配置有一个连接压榨脱水装置输入口侧的连接管，所述连接管上开设有一个电控门，所述压榨脱水装置的动力装置位于所述压榨脱水装置的输入口侧，所述压榨脱水装置的另一侧开设有输出口，所述电控门的水平高度与所述压榨脱水装置的输入口侧高度相同，所述压榨脱水装置的输入口侧与所述电控门位于第一高温仓内，所述转仓输送机的输入口位于所述第一高温仓内，且所述转仓输送机的输入口位于所述压榨脱水装置的输出口的下方，所述转仓输送机的输出口位于所述第二高温仓内，所述转仓输送机输出口的位置高于转仓输送机输入口的位置，所述第二高温仓的侧面开设有出料口，所述转仓输送机由位于动力仓内的动力装置进行驱动。本发明工作时，执行以下步骤，首先，由进料提升机将垃圾送入分拣机，经过处理后进入喂料机。喂料机将分拣后的垃圾送入撕碎机进行撕裂撕碎，撕裂撕碎后的垃圾进入第一高温仓，第一高温仓内加热一段时间后进入压榨脱水装置，压榨脱水装置为现有装置，进行脱水和压榨处理，脱去的水分进行水处理后排出，脱去水分后的物料根据设定循环脱水时间，进行循环脱水。循环脱水包括以下过程，物料由压榨脱水装置送入第一高温仓，物料根据人工选择在第一高温仓内发酵，人工控制下适时打开电控门供物料重新进入压榨脱水装置并重复上述循环脱水过程，直到符合人工设定的标准，保证了物料的发酵水平，在此之前不启动转仓输送机，在重力的影响下，物料保持堆积在第一高温仓内，当确定需要转仓时再执行以下步骤：将物料通过转仓输送机将物料送入第二高温仓，由第二高温仓继续存储和发酵，此过程结束后，保证第二高温仓的发酵程度满足设计要求，并可以根据第二高温仓的存储量选择出料，此时，第一高温仓内可以进行新的进料和发酵处理，提高了设备的整体效率。因此，本实施例具有较高的工作效率，同时能够保证物料的发酵水平。

作为优选，所述第一高温仓和第二高温仓均为内壁附着有隔热材料层的封闭仓体，所述第一高温仓和第二高温仓的相邻内壁上覆有双层隔热材料层。

作为优选，所述喂料机为垂直设置的无轴螺旋喂料机。

作为优选，所述压榨脱水装置为斜向放置，所述压榨脱水装置与地面的夹角大于25°小于45°。

作为优选，所述转仓输送机也为斜向放置，所述转仓输送机的轴线与压榨脱水装置的轴线平行。

作为优选，所述喂料机的轴线与所述转仓输送机的轴线平行。将压榨脱水装置、转仓输送机、喂料机三者斜向放置可以充分利用重力的作用，只有当启动的时候才会使得物料流动，否则物料将停留在确定的位置，通过此方法，结构利用更为合理。

作为优选，所述第一高温仓和第二高温仓之间通过同一根搅拌主轴与所述动力仓内的动力装置连接。

作为优选，循环脱水生化处理机由现场控制单元进行控制，所述第一高温仓和第二高温仓内均配置有温度传感器、气压传感器和重量传感器，所述温度传感器、气压传感器和重量传感器均与所述现场控制单元电连接，所述现场控制单元与动力仓内的动力装置连接，所述电控门的控制端也与所述的现场控制单元电连接。本发明中需要通过温度传感器和气压传感器对第一高温仓和第二高温仓进行监控，第一高温仓和第二高温仓内配置有对应的加热装置、泄压装置，属于高温仓或者说恒温仓等类似仓体装置中较为普通的设备，通过相应的控制对第一高温仓和第二高温仓的整体环境进行控制，重量传感器则是用于计算第一高温仓和第二高温仓内所余物料的数量，通过计算可以将重量数据用于估算物料中处理垃圾的菌落数量的多少，对整个装置的运行和控制起到数据的支撑。

一种循环脱水生化处理机控制方法，适用于如上所述的循环脱水生化处理机，对垃圾处理执行以下步骤，

步骤一，若第二高温仓内存储量符合设定要求则将垃圾送入分拣机进行分拣，同时加入初始份的处理用酵母菌，否则执行步骤五；

步骤二，喂料机将分拣后的垃圾和酵母菌初次搅拌后送入撕碎机进行撕碎；

步骤三，将撕碎后的垃圾执行循环脱水压榨处理步骤直到达到设定时间，然后执行步骤四；

循环脱水压榨处理步骤，物料由压榨脱水装置送入第一高温仓，物料在第一高温仓内发酵，当压榨脱水装置执行时间足够供所有第一高温仓内物料进行一个完整的压榨脱水过程后，电控门打开，物料重新进入压榨脱水装置并重复上述循环脱水过程，直到物料在第一高温仓内的时间符合设定时间，在此之前转仓输送机保持静止，在重力的影响下，物料保持堆积在第一高温仓内，

步骤四，转仓输送机动作将物料送入第二高温仓，由第二高温仓继续存储和发酵；

步骤五，根据第二高温仓的存储量选择出料。

作为优选，物料在第一高温仓内的时间应当满足以下条件：

KQ=Ae^rt；

上式中，Q为输入物料重量所对应的目标理论酵母菌数量，K为在第一高温仓中所需产生酵母菌的目标系数，A为物料加入时酵母菌的数量，e为自然数，r为酵母菌在当前环境下的增殖率，t为增殖率对应的时间值；

上式中的K由人工设定，其需要满足以下条件：

f' (K)≥1，且1/r·LnQ(1-K)/A＞T_a；

上式中，T_a为第二高温仓中物料的推定最小滞留时间，T_a为平均滞留时间乘以安全系数获得，安全系数的取值范围为0.4-0.8。Ln为自然对数。

本发明的实质性效果是：本发明具有较高的工作效率，同时能够保证物料的发酵水平。

附图说明

图1为本发明的一种正面结构示意图；

图2为本发明的一种背面结构示意图；

图中：1、进料机，2、分拣机，3、喂料机，4、撕碎机，5、压榨脱水装置，6、转仓输送机，7、第一高温仓，8、第二高温仓，9、搅拌主轴，10、电控门，11、压榨脱水装置的输出口，12、出料口，a1、进料仓，a2、发酵仓，a3、动力仓。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本实施例的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种循环脱水生化处理机（参见附图1和2），包括进料仓a1、发酵仓a2和动力仓a3，所述进料仓、发酵仓和动力仓依次相邻排布，所述进料仓内从上到下依次配置有进料机1、分拣机2、撕碎机4和喂料机3，进料机、分拣机、撕碎机和喂料机依次连通，所述发酵仓内分设有用于进行初步加工的第一高温仓7和用于出料前加工的第二高温仓8，所述第一高温仓内配置有压榨脱水装置5，所述第一高温仓和第二高温仓之间通过转仓输送机6连通，所述第一高温仓和第二高温仓配置有一根搅拌主轴9，所述的搅拌主轴与所述的动力仓内的动力装置连接，所述进料机位于所述进料仓的上部，所述进料机的出口对准所述的分拣机，所述分拣机的输出口对准所述的撕碎机，所述撕碎机的输出口通过喂料机与第一高温仓连通，所述第一高温仓内配置有一个连接压榨脱水装置输入口侧的连接管，所述连接管上开设有一个电控门10，所述压榨脱水装置的动力装置位于所述压榨脱水装置的输入口侧，所述压榨脱水装置的另一侧开设有输出口，所述电控门的水平高度与所述压榨脱水装置的输入口侧高度相同，所述压榨脱水装置的输入口侧与所述电控门位于第一高温仓内，所述转仓输送机的输入口位于所述第一高温仓内，且所述转仓输送机的输入口位于所述压榨脱水装置的输出口的下方，所述转仓输送机的输出口11位于所述第二高温仓内，所述转仓输送机输出口的位置高于转仓输送机输入口的位置，所述第二高温仓的侧面开设有出料口12，所述转仓输送机由位于动力仓内的动力装置进行驱动。所述第一高温仓和第二高温仓之间通过同一根搅拌主轴与所述动力仓内的动力装置连接。所述第一高温仓和第二高温仓均为内壁附着有隔热材料层的封闭仓体，所述第一高温仓和第二高温仓的相邻内壁上覆有双层隔热材料层。所述喂料机为垂直设置的无轴螺旋喂料机。所述压榨脱水装置为斜向放置，所述压榨脱水装置与地面的夹角大于25°小于45°。所述转仓输送机也为斜向放置，所述转仓输送机的轴线与压榨脱水装置的轴线平行。所述喂料机的轴线与所述转仓输送机的轴线平行。将压榨脱水装置、转仓输送机、喂料机三者斜向放置可以充分利用重力的作用，只有当启动的时候才会使得物料流动，否则物料将停留在确定的位置，通过此方法，结构利用更为合理。循环脱水生化处理机由现场控制单元进行控制，所述第一高温仓和第二高温仓内均配置有温度传感器、气压传感器和重量传感器，所述温度传感器、气压传感器和重量传感器均与所述现场控制单元电连接，所述现场控制单元与动力仓内的动力装置连接，所述电控门的控制端也与所述的现场控制单元电连接。本发明中需要通过温度传感器和气压传感器对第一高温仓和第二高温仓进行监控，第一高温仓和第二高温仓内配置有对应的加热装置、泄压装置，属于高温仓或者说恒温仓等类似仓体装置中较为普通的设备，通过相应的控制对第一高温仓和第二高温仓的整体环境进行控制，重量传感器则是用于计算第一高温仓和第二高温仓内所余物料的数量，通过计算可以将重量数据用于估算物料中处理垃圾的菌落数量的多少，对整个装置的运行和控制起到数据的支撑。本实施例工作时，执行以下步骤，首先，由进料提升机将垃圾送入分拣机，经过处理后进入喂料机。喂料机将分拣后的垃圾送入撕碎机进行撕裂撕碎，撕裂撕碎后的垃圾进入第一高温仓，第一高温仓内加热一段时间后进入压榨脱水装置，压榨脱水装置为现有装置，进行脱水和压榨处理，脱去的水分进行水处理后排出，脱去水分后的物料根据设定循环脱水时间，进行循环脱水。循环脱水包括以下过程，物料由压榨脱水装置送入第一高温仓，物料根据人工选择在第一高温仓内发酵，人工控制下适时打开电控门供物料重新进入压榨脱水装置并重复上述循环脱水过程，直到符合人工设定的标准，保证了物料的发酵水平，在此之前不启动转仓输送机，在重力的影响下，物料保持堆积在第一高温仓内，当确定需要转仓时再执行以下步骤：将物料通过转仓输送机将物料送入第二高温仓，由第二高温仓继续存储和发酵，此过程结束后，保证第二高温仓的发酵程度满足设计要求，并可以根据第二高温仓的存储量选择出料，此时，第一高温仓内可以进行新的进料和发酵处理，提高了设备的整体效率。本实施例在工作中产生的废水、废气均由配置在发酵仓内或由发酵仓内连接到的对应处理设备进行处理，其中废水处理装置、废气处理装置均为现有装置，故此不在本实施例中进行叙述。综上所述，本实施例具有较高的工作效率，同时能够保证物料的发酵水平。

一种循环脱水生化处理机控制方法，适用于如上所述的循环脱水生化处理机，对垃圾处理执行以下步骤，

步骤一，若第二高温仓内存储量符合设定要求则将垃圾送入分拣机进行分拣，分拣的原则在于，选择易腐垃圾等通过微生物容易处理的垃圾，将玻璃金属等垃圾进行剔除，由于本实施例中垃圾数量较多，一般情况下，认定进入喂料机的垃圾供微生物繁殖的能力是保持一致的，进一步的，本实施例中，通过前期的调试，保证整体环境温度、干湿度等环境参数在一个稳定的区域内运行，上文中所述的设定要求指第二高温仓内是否有足够的冗余空间或是否在短时间内就进行出货，若满足上述两项条件则同时加入初始份的处理用酵母菌，然后执行步骤二，否则执行步骤五；

步骤二，喂料机将分拣后的垃圾和酵母菌初次搅拌后送入撕碎机进行撕碎；撕碎主要是将垃圾进行充分的切割，切割后的垃圾形成颗粒状，至少在堆叠时，相互之间空隙足够小，减少无用空间的消耗；

步骤三，将撕碎后的垃圾执行循环脱水压榨处理步骤直到达到设定时间，然后执行步骤四；循环脱水压榨为物料变化，虽然存在一定的发热量，但是一般不影响物料的化学性质，故此可以认为微生物的繁殖不受压榨处理的影响或者认为压榨处理对微生物繁殖、发酵的影响较小；

循环脱水压榨处理步骤，物料由压榨脱水装置送入第一高温仓，物料在第一高温仓内发酵，当压榨脱水装置执行时间足够供所有第一高温仓内物料进行一个完整的压榨脱水过程后，电控门打开，物料重新进入压榨脱水装置并重复上述循环脱水过程，直到物料在第一高温仓内的时间符合设定时间，在此之前转仓输送机保持静止，在重力的影响下，物料保持堆积在第一高温仓内。本实施例中，此步骤主要将物料进行压榨脱水的过程中大部分时间都存储于高温仓内由微生物进行繁殖和处理，本实施例中，一个确定的处理方案为将酵母菌和细目的活性碳粉按比例加入易腐垃圾中，其中活性碳粉可以在物料加入时即便加入，活性碳粉则在进行过一次完整的压榨脱水后加入，然后重复进行脱水压榨操作，此过程中，需要高温仓进一步平衡当前的转速、温度等环境数据，因此，高温仓可以认为是存在有较大温度波动的恒温仓，在第一高温仓内，垃圾处理的初始步骤需要完成，标准为物料中酵母菌的含量和此重量下目标酵母菌含量的比达到一定的值，这个比值可以反映当前物料处理的程度，且此比值的确定应当保证酵母菌的活性和发酵已经处于一个较快增殖的阶段，当达到这个阶段后，可以执行步骤四；

上述步骤中，物料在第一高温仓内的时间应当满足以下条件：

KQ=Ae^rt；

上式中，Q为输入物料重量所对应的目标理论酵母菌数量，K为在第一高温仓中所需产生酵母菌的目标系数，A为物料加入时酵母菌的数量，e为自然数，r为酵母菌在当前环境下的增殖率，t为增殖率对应的时间值；

上式中的K由人工设定，其需要满足以下条件：

f' (K)≥1，且1/r·LnQ(1-K)/A＞T_a；

上式中，T_a为第二高温仓中物料的推定最小滞留时间，T_a为平均滞留时间乘以安全系数获得，安全系数的取0.6。

步骤四，转仓输送机动作将物料送入第二高温仓，由第二高温仓继续存储和发酵；第二高温仓中发酵的时间和存储的时间是需要记录的，需要保证进入第二发酵仓的物料必须的发酵时间应当被满足，因此，对于物料在第二发酵仓内的平均存储时间需要记录，通过这个时间和根据冗余要求设定的安全系数综合确定，进一步推导得出第一高温仓内物料需要存放的时间，也就是脱水压榨操作时间的多少。进一步的，计算循环脱水步骤中，发酵达到设定时间的设定时间专指物料在第一高温仓内去除压榨脱水后的时间。

步骤五，根据第二高温仓的存储量选择出料。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种循环脱水生化处理机，其特征在于：包括进料仓、发酵仓和动力仓，所述进料仓、发酵仓和动力仓依次相邻排布，所述进料仓内从上到下依次配置有进料机、分拣机、撕碎机和喂料机，所述发酵仓内分设有用于进行初步加工的第一高温仓和用于出料前加工的第二高温仓，所述第一高温仓内配置有压榨脱水装置，所述第一高温仓和第二高温仓之间通过转仓输送机连通，所述第一高温仓和第二高温仓配置有一根搅拌主轴，所述的搅拌主轴与所述的动力仓内的动力装置连接，所述进料机位于所述进料仓的上部，所述进料机的出口对准所述的分拣机，所述分拣机的输出口对准所述的撕碎机，所述撕碎机的输出口通过喂料机与第一高温仓连通，所述第一高温仓内配置有一个连接压榨脱水装置输入口侧的连接管，所述连接管上开设有一个电控门，所述压榨脱水装置的动力装置位于所述压榨脱水装置的输入口侧，所述压榨脱水装置的另一侧开设有输出口，所述电控门的水平高度与所述压榨脱水装置的输入口侧高度相同，所述压榨脱水装置的输入口侧与所述电控门位于第一高温仓内，所述转仓输送机的输入口位于所述第一高温仓内，且所述转仓输送机的输入口位于所述压榨脱水装置的输出口的下方，所述转仓输送机的输出口位于所述第二高温仓内，所述转仓输送机输出口的位置高于转仓输送机输入口的位置，所述第二高温仓的侧面开设有出料口，所述转仓输送机由位于动力仓内的动力装置进行驱动。

2.根据权利要求1所述的一种循环脱水生化处理机，其特征在于：所述第一高温仓和第二高温仓均为内壁附着有隔热材料层的封闭仓体，所述第一高温仓和第二高温仓的相邻内壁上覆有双层隔热材料层。

3.根据权利要求1所述的一种循环脱水生化处理机，其特征在于：所述喂料机为垂直设置的无轴螺旋喂料机。

4.根据权利要求1所述的一种循环脱水生化处理机，其特征在于：所述压榨脱水装置为斜向放置，所述压榨脱水装置与地面的夹角大于25°小于45°。

5.根据权利要求4所述的一种循环脱水生化处理机，其特征在于：所述转仓输送机也为斜向放置，所述转仓输送机的轴线与压榨脱水装置的轴线平行。

6.根据权利要求4所述的一种循环脱水生化处理机，其特征在于：所述喂料机的轴线与所述转仓输送机的轴线平行。

7.根据权利要求1所述的一种循环脱水生化处理机，其特征在于：所述第一高温仓和第二高温仓之间通过同一根搅拌主轴与所述动力仓内的动力装置连接。

8.根据权利要求1所述的一种循环脱水生化处理机，其特征在于：循环脱水生化处理机由现场控制单元进行控制，所述第一高温仓和第二高温仓内均配置有温度传感器、气压传感器和重量传感器，所述温度传感器、气压传感器和重量传感器均与所述现场控制单元电连接，所述现场控制单元与动力仓内的动力装置连接，所述电控门的控制端也与所述的现场控制单元电连接。

9.一种循环脱水生化处理机控制方法，适用于如权利要求1所述的循环脱水生化处理机，其特征在于：对垃圾处理执行以下步骤，

步骤一，若第二高温仓内存储量符合设定要求则将垃圾送入分拣机进行分拣，同时加入初始份的处理用酵母菌，否则执行步骤五；

步骤二，喂料机将分拣后的垃圾和酵母菌初次搅拌后送入撕碎机进行撕碎；

步骤三，将撕碎后的垃圾执行循环脱水压榨处理步骤直到达到设定时间，然后执行步骤四；

循环脱水压榨处理步骤，物料由压榨脱水装置送入第一高温仓，物料在第一高温仓内发酵，当压榨脱水装置执行时间足够供所有第一高温仓内物料进行一个完整的压榨脱水过程后，电控门打开，物料重新进入压榨脱水装置并重复上述循环脱水过程，直到物料在第一高温仓内的时间符合设定时间，在此之前转仓输送机保持静止，在重力的影响下，物料保持堆积在第一高温仓内，

步骤四，转仓输送机动作将物料送入第二高温仓，由第二高温仓继续存储和发酵；

步骤五，根据第二高温仓的存储量选择出料。

10.根据权利要求1所述的一种循环脱水生化处理机控制方法，其特征在于：物料在第一高温仓内的时间应当满足以下条件：

KQ=Ae^rt；

上式中，Q为输入物料重量所对应的目标理论酵母菌数量，K为在第一高温仓中所需产生菌落的目标系数，A为物料加入时酵母菌的数量，e为自然数，r为酵母菌在当前环境下的增殖率，t为增殖率对应的时间值；

上式中的K由人工设定，其需要满足以下条件：

f' (K)≥1，且1/r·LnQ(1-K)/A＞T_a；

上式中，T_a为第二高温仓中物料的推定最小滞留时间，T_a为平均滞留时间乘以安全系数获得，安全系数的取值范围为0.4-0.8。

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