一种堆肥反应系统和控制方法与流程

1.本发明涉及堆肥设备，具体地，涉及一种堆肥反应系统和控制方法。


背景技术：

2.堆肥处理是指利用自然界广泛存在的微生物，有控制地促进固体废物中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。在实验室基础研究中，通常需要测定受控堆肥条件下，需氧生物对试验材料的分解能力；通过将试验材料和接种物在堆肥容器内混合，在受控条件下，测定试验材料最终的需氧生物分解能力和崩解程度。在实际试验中，会根据需求设置多组样品，并控制每组容器内的温度维持在恒定范围，在现有技术中，是将容器置于恒温箱或者水浴箱中，这种维持恒温的方式存在诸多不足之处：1、现有的恒温箱或者水浴箱空间有限，且造价较高；2、恒温箱或者水浴箱内的温度分布不均，靠近加热管处的温度较高；3、水浴箱内的湿度较高，影响反应体系中的湿度控制；4、容器和恒温箱或水浴箱多为一体配套设施，恒温环境空间固定，只能容纳预设数量的堆肥容器，很难根据实际试验需求，来调整容器的数量。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种堆肥反应系统和控制方法，解决了现有技术中的恒温装置多为恒温箱或水浴箱，其空间有限、造价高、温度分布不均、湿度较大且多为一体配套设施，很难根据实际试验需求，来调整容器的数量的问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种堆肥反应系统，所述堆肥反应系统包括：通过管件顺次连通的堆肥容器装置、加热装置和输送装置；
5.所述加热装置包括依次电连接的温度传感器组件、控制器和加热组件；
6.所述温度传感器组件设置在所述管件上；
7.所述堆肥容器装置包括多个具有双层结构的桶体，双层结构之间形成有密闭的空腔，所述空腔之间通过所述管件顺次可拆卸连通。
8.优选地，所述温度传感器组件包括设置在所述管件中靠近首位所述桶体的进液口处的进口温度传感器和设置在所述管件中靠近末位所述桶体的出液口处的出口温度传感器。
9.优选地，所述加热装置还包括与所述管件相连通的箱体，所述控制器和所述加热组件设置于所述箱体上。
10.优选地，所述桶体的空腔通过阀体与所述管件可拆卸连接。
11.优选地，所述桶体上设置有分别与所述空腔相连通的进液管和出液管，所述进液管和所述出液管分别通过所述阀体与所述管件相连通。
12.优选地，所述出液管位于所述进液管的上方。
13.优选地，所述输送装置为蠕动泵或离心泵。
14.优选地，所述桶体内设置有通气隔板，所述通气隔板将所述桶体内自上而下分割
形成第一腔和第二腔，所述桶体上设置有与所述第二腔相连通的进气管，所述桶体上端设置有与所述第一腔相连通的出气管。
15.优选地，所述桶体的开口处可拆卸地设置有盖体，所述盖体上设置有软垫，搅拌杆一端位于所述桶体外部，另一端贯穿所述软垫并连接有搅拌头。
16.本发明还提供了根据上述的堆肥反应系统的控制方法，所述控制方法包括：
17.利用进口温度传感器获取首位桶体的进液口处的温度；
18.利用出口温度传感器获取末位桶体的出液口处的温度；
19.利用控制器根据进液口处的温度和出液口处的温度执行以下步骤：
20.当进液口处的温度小于第一温度或出液口处的温度小于第二温度，控制加热装置启动；
21.当进液口处的温度或出液口处的温度大于第三温度，控制加热装置关闭。
22.本发明提供了一种堆肥反应系统和控制方法，所述堆肥反应系统包括：通过管件顺次连通的堆肥容器装置、加热装置和输送装置；所述加热装置包括依次电连接的温度传感器组件、控制器和加热组件；所述温度传感器组件设置在所述管件上；所述堆肥容器装置包括多个具有双层结构的桶体，双层结构之间形成有密闭的空腔，所述空腔之间通过所述管件顺次可拆卸连通。加热装置能够对管件内的热交换媒介进行加热，通过输送装置将热交换媒介在管件和每个桶体内循环，以维持每个桶体处于恒定的温度范围，通过温度传感器组件对管件内的热交换媒介进行实时检测，并通过控制器根据管件内热交换媒介的温度控制加热组件的开启和关闭，保证热交换媒介处于恒定的温度范围；同时桶体为双层结构，热交换媒介能够有效将温度传递至内容物，多个桶体之间可拆卸连接，方便根据试验需求来调整数量；该反应系统在有效提供恒温环境的前提下，能够对桶体进行拼接式随意布置，不受场地空间的限制。
23.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
24.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1是本发明提供的堆肥反应系统的结构图；
26.图2是本发明提供的堆肥反应系统中加热装置的结构图；
27.图3是本发明提供的堆肥反应系统中堆肥容器装置的结构图；
28.图4是图3提供的堆肥容器装置的内部结构图。
29.附图标记说明
[0030]1‑
堆肥容器装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
阀体
[0031]3‑
加热装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑
输送装置
[0032]5‑
管件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11
‑
桶体
[0033]
12
‑
通气隔板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13
‑
进液管
[0034]
14
‑
出液管
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15
‑
进气管
[0035]
16
‑
搅拌头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17
‑
软垫
[0036]
18
‑
搅拌杆
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
19
‑
把手
[0037]
110
‑
盖体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
111
‑
注液管
[0038]
112
‑
出气管
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
113
‑
检测孔
[0039]
311
‑
出口温度传感器
ꢀꢀ
312
‑
进口温度传感器
具体实施方式
[0040]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0041]
如图1和2所示：本发明提供了一种堆肥反应系统，所述堆肥反应系统包括：通过管件5顺次连通的堆肥容器装置1、加热装置3和输送装置4；所述加热装置3包括依次电连接的温度传感器组件31、控制器32和加热组件33；所述温度传感器组件31设置在所述管件5上；所述堆肥容器装置1包括多个具有双层结构的桶体11，双层结构之间形成有密闭的空腔，所述空腔之间通过所述管件5顺次可拆卸连通。加热装置3能够对管件5内的热交换媒介进行加热，通过输送装置4将热交换媒介在管件5和每个桶体11内循环，以维持每个桶体11处于恒定的温度范围，通过温度传感器组件31对管件5内的热交换媒介进行实时检测，并通过控制器32根据管件5内热交换媒介的温度控制加热组件33的开启和关闭，保证热交换媒介处于恒定的温度范围；同时桶体11为双层结构，热交换媒介能够有效将温度传递至内容物，多个桶体11之间可拆卸连接，方便根据试验需求来调整数量。
[0042]
在本发明的一种优选的实施方式中，为了实现对加热装置3进液和出液的温度进行检测，通过控制器32实现对加热装置3的多条件控制，有效维持堆肥容器装置1维持相对恒定的温度范围，所述温度传感器组件31包括设置在所述管件5中靠近首位所述桶体11的进液口处的进口温度传感器312和设置在所述管件5中靠近末位所述桶体11的出液口处的出口温度传感器311。这里的进口温度传感器312和出口温度传感器311可以为本领域人员公知且常用的类型，只要能够满足对管件5内的液体温度进行实时检测即可。桶体11通过管件5顺次连通，这里的首位桶体11指热交换媒介进入堆肥容器装置1的第一个桶体，进口温度传感器312检测热交换媒介流入整个堆肥容器装置1的进液温度，这里的末位桶体11指热交换媒介从堆肥容器装置1流出的最后一个桶体，出口温度传感器311检测从堆肥容器装置1流出的热交换媒介的出液温度。
[0043]
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便对管件5内的热交换媒介进行加热，所述加热装置3还包括与所述管件5相连通的箱体，所述控制器32和所述加热组件33设置于所述箱体上。这里的加热组件33可以为置于箱体内部的加热管，控制器32可以固定在箱体的外侧壁，控制器32分别与进口温度传感器312和出口温度传感器311电连接，这里的控制器32可以为本领域人员公知且常用的类型，例如可以选用上海亚泰仪表有限公司提供的型号为nc
‑
8000系列的市售品。
[0044]
在堆肥试验中，为了方便根据需求调整堆肥容器装置1的数量，并在拆卸过程中避免管件5或桶体11的空腔内的热交换媒介泄漏，在本发明的一种优选的实施方式中，所述桶体11的空腔通过阀体2与所述管件5可拆卸连接。这里的阀体2可以为本领域公知且常用的类型，例如可以为止水阀。
[0045]
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便对空腔进行注液，完成各个桶体11内热交换媒介的循环，所述桶体11上设置有分别与所述空腔相连通的进液管13和出液管
14，所述进液管13和所述出液管14分别通过所述阀体2与所述管件5相连通。这里的阀体2可以分别安装在进液管13和出液管14上，管件5可拆卸地安装在阀体2上。在试验进行中，阀体2处于打开状态，当需要调整桶体11数量时，将进液管13和出液管14上的阀体2关闭，调整桶体11数量即可，避免在拆除时，桶体11空腔内的热交换媒介泄漏。
[0046]
在本发明的一种优选的实施方式中，为了增加恒温效果，所述出液管14位于所述进液管13的上方。
[0047]
在本发明的一种优选的实施方式中，为了保证热交换媒介在各个装置之间顺利完成循环，所述输送装置4为蠕动泵或离心泵。
[0048]
本发明还提供了一种根据上述的堆肥反应系统的控制方法，所述控制方法包括：
[0049]
利用进口温度传感器312获取首位桶体11的进液口处的温度；
[0050]
利用出口温度传感器311获取末位桶体11的出液口处的温度；
[0051]
利用控制器32根据进液口处的温度和出液口处的温度执行以下步骤：
[0052]
当进液口处的温度小于第一温度或出液口处的温度小于第二温度，控制加热装置3启动；
[0053]
当进液口处的温度或出液口处的温度大于第三温度，控制加热装置3关闭。
[0054]
在本发明的一种优选的实施方式中，根据堆肥试验的具体需求，当进液口处的温度小于58℃或出液口处的温度小于56℃，控制加热装置3启动；当进液口处的温度或出液口处的温度大于60℃，控制加热装置3关闭。
[0055]
在试验过程中，传统方法需要定期对容器内的堆肥物料进行搅拌，防止板结，保证微生物和试验材料充分接触，在本发明的一种优选的实施方式中，如图3和图4所示：所述桶体11的开口处可拆卸地设置有盖体110，所述盖体110上设置有软垫17，搅拌杆18一端位于所述桶体11外部，另一端贯穿所述软垫17并连接有搅拌头16，使得所述搅拌杆18能够带动所述搅拌头16在所述桶体11内搅动。这里的盖体110的中部设置有贯穿孔，贯穿孔的内壁形成有环形凹槽，软垫17的大小和贯穿孔相配合，软垫17的圆周侧面形成有与环形凹槽相配合的环形卡合部；为了增加气密性，这里的搅拌杆18可以和软垫17为一体结构。由于软垫17具备一定形变能力，能够手动通过搅拌杆18带动搅拌头16在桶体11内沿水平方向环绕搅动，有效增加搅拌范围，能够充分对内部物料进行混合，避免局部板结，同时软垫具备优良的密封性，搅拌过程中避免内部气体的泄漏。
[0056]
在试验过程中，受控条件包括用水饱和的、没有二氧化碳的空气进行曝气，保证试验期间堆肥容器能够维持曝气条件，在本发明的一种优选的实施方式中，为了维持曝气条件，并使得空气能够与物料充分接触，所述桶体11内设置有通气隔板12，所述通气隔板12将所述桶体11内自上而下分割形成第一腔和第二腔，所述桶体11上设置有与所述第二腔相连通的进气管15，所述盖体110上设置有与所述第一腔相连通的出气管112。这里的进气管15可以与曝气设备连接，空气自进气管15进入至第二腔，通过通气隔板12对气体进行分流，使得空气均匀进入第一腔内并与物料充分接触，之后空气从上方的出气管112排出。这里的通气隔板12可以为多孔隔板、隔滤网、砂芯隔板、扩散器等形式，也可以为本领域常用的其它气体分流机构，只要能够满足气体分流即可，这里的通气隔板12上的通孔可以根据实际情况进行设置，只要能够避免物料渗透至第二腔内即可，为了方便盖体110的拆卸，所述盖体110和所述桶体11之间螺纹连接或卡扣连接。在试验过程中，需要定期通过检测器对容器内
部的温度和湿度进行检测取样，为了方便检测器的探针插入桶体11内，所述盖体110上设置有检测孔113，所述检测孔113上可拆卸地设置有密封塞头。在不要检测时，通过密封塞头关闭检测孔113，避免内部气体泄漏，为了避免光照对试验的影响，所述桶体11为棕色玻璃材质，所述桶体11的上端设置有与所述空腔相连通的注液管111。当空腔内亟需注入循环液体时，可以从注液管111处进行注入，为了增加搅拌效果，避免内部物料板结，所述搅拌头16包括多个环圈，多个环圈以所述搅拌杆18的轴线为轴等角度环绕分布。
[0057]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0058]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0059]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。