CN105923946B - 一种粪便除臭无害化处理的设备及其自动控制系统与处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种粪便除臭无害化处理的设备及其自动控制系统与处理方法，本设备采用明矾或者聚合氯化铝处理粪便，通过监测粪液PH，将信号传输至微处理器，控制电磁阀开关启闭，从而控制添加的明矾、聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合硫酸铁以及水的量，确保粪便处理完成，同时也通过微处理器控制出料口的电磁阀，当方便处理完成后打开出料口进行排放，本设备无害化处理流程完全全自动化，无需人为控制。
Description
技术领域
本发明涉及粪便无害化处理领域，具体涉及一种粪便除臭无害化处理的设备及其自动控制系统与处理方法。
背景技术
随着我国养猪业的快速发展和猪群规模的不断扩大，猪粪尿的排放量也在急剧增加，大量的猪粪尿废水若处理不当，一是影响水质，由于猪粪尿中含有大量的有机物、生物，分解时分消耗水中溶氧，进而破坏生态平衡，如自来水的水源遭受猪粪尿废水的污染时，水中会夹带有臭味，影响人们的饮用；二是会妨害环境卫生，由于猪粪尿会发出刺鼻的臭味，并且容易滋生蚊蝇，严重影响了邻近社区的居住环境品质，有害健康；三是易造成疾病传播，由于猪粪尿中往往夹带有大量的致病菌，若未处理而直接引用于农作物灌溉或径直排入河流，则存在着极大的疾病传播隐患。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种粪便除臭无害化处理的设备及其自动控制系统与处理方法。
本发明采用的技术解决方案是：一种粪便除臭无害化处理的设备，包括搅拌池，所述的搅拌池底部连接有粪污管，所述的搅拌池顶部设有用于无害化处理试剂的进料口，所述的进料口通过电磁阀控制启闭，所述的搅拌池内壁上还设有用于检测粪液PH值的PH测试仪，所述的搅拌池底部设有出料口及控制出料口启闭的电磁阀，所述的搅拌池外侧还设有模数处理器与微处理器，所述的模数处理器连接PH测试仪与微处理器，所述的无害化处理的设备通过微处理器控制进料口与出料口的电磁阀启闭。
所述的搅拌池内还设有搅拌叶。
所述的进料管上设置有用于放置无害化处理试剂的储料仓，所述的储料仓通过进料管与进料口连接，所述的进料管上设有第一电磁阀控制启闭，所述的进料管上还连接有进水管，所述的进水管通过第二电磁阀控制。
一种粪便除臭无害化处理的设备的自动控制系统，所述的控制系统包括：
——PH测试仪，检测搅拌池内PH值，并将结果传输到模数处理器；
——模数处理器，将PH测试仪传输的数字信号转换为模拟信号，传输给微处理器；
——微处理器，接收PH测试仪的检测信号，将信号传输给电磁阀控制从而控制无害化处理试剂的进料口和进水口以及出料口的电磁阀启闭开关；
——触摸屏交互控制，通过触摸屏人工手动连接微处理器控制电磁阀启闭；
——存储硬盘，存储触摸屏交互控制和微处理器的内容；
——电磁阀控制，接收来自将微处理器的信号，控制电磁阀启闭。
所述的控制系统基于以下算法：
△u(k)=Kp[E(k)-E(k-1)]+KiE(k)+Kd[E(k)+2E(k-1)+E(k-2)；
其中△u(k) ——对应阀门实际位置的控制量；
E(k) ——第k次采样时的偏差值；
E(k-1) ——第一次k-1采样时的偏差值；
E(k-2) ——第一次k-2采样时的偏差值；
Kp——调节器的比例系数；
Ki——调节器的积分系数Ki=KpT/Ti ，其中T i ——调节器的积分时间；
Kd——调节器的微分系数Kd= KpT/Td，其中T d ——调节器的微分时间。
一种粪便除臭无害化处理方法，包括以下步骤：将粪便通过粪污管通入搅拌池，开启搅拌叶搅拌，搅拌后持续通入无害化处理试剂与水的混合物2-3min，所述的无害化处理试剂为明矾、聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合硫酸铁中的一种或几种，然后持续反应30-35min，直至处理后的粪液PH值达到5-7即完成便除臭无害化处理。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种粪便除臭无害化处理的设备及其自动控制系统与处理方法，本设备采用明矾或者聚合氯化铝处理粪便，通过监测粪液PH，将信号传输至微处理器，控制电磁阀开关启闭，从而控制添加的明矾或者氯化铝以及水的量，确保粪便处理完成，同时也通过微处理器控制出料口的电磁阀，当方便处理完成后打开出料口进行排放，本设备无害化处理流程完全全自动化，无需人为控制。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明结构后视图。
图3为本发明自动控制系统流程图。
图4为本发明自动控制系统控制原理图。
图中1-搅拌池，2-粪污管，3-进料口，4-PH测试仪，5-出料口，6-模数处理器，7-搅拌叶，8-储料仓，31-进料管，32-第一电磁阀，33-进水管，34-第二电磁阀。
具体实施方式
现结合图1、图2、图3、图4对本发明进行进一步说明，一种粪便除臭无害化处理的设备，包括搅拌池1，所述的搅拌池1底部连接有粪污管2，其特征在于，所述的搅拌池1顶部设有用于无害化处理试剂的进料口3，所述的进料口3通过电磁阀控制启闭，所述的搅拌池1内壁上还设有用于检测粪液PH值的PH测试仪4，所述的搅拌池1底部设有出料口5及控制出料口5启闭的电磁阀，所述的搅拌池1外侧还设有模数处理器6与微处理器，所述的模数处理器6连接PH测试仪4与微处理器，所述的无害化处理的设备通过微处理器控制进料口3与出料口5的电磁阀启闭。所述的搅拌池1内还设有搅拌叶7。所述的进料口3上设置有用于放置无害化处理试剂的储料仓8，所述的储料仓8通过进料管31与进料口3连接，所述的进料管31上设有第一电磁阀32控制启闭，所述的进料管31上还连接有进水管33，所述的进水管33通过第二电磁阀34控制。本发明采用明矾或者氯化铝处理粪便，通过监测粪液PH，将信号传输至微处理器，控制电磁阀开关启闭，从而控制添加的明矾或者氯化铝以及水的量，确保粪便处理完成，同时也通过微处理器控制出料口的电磁阀，当方便处理完成后打开出料口进行排放，本设备无害化处理流程完全全自动化，无需人为控制。
一种粪便除臭无害化处理的设备的自动控制系统，所述的控制系统包括：
——PH测试仪，检测搅拌池内PH值，并将结果传输到模数处理器；
——模数处理器，将PH测试仪传输的数字信号转换为模拟信号，传输给微处理器；
——微处理器，接收PH测试仪的检测信号，将信号传输给电磁阀控制从而控制无害化处理试剂的进料口和进水口以及出料口的电磁阀启闭开关；
——触摸屏交互控制，通过触摸屏人工手动连接微处理器控制电磁阀启闭；
——存储硬盘，存储触摸屏交互控制和微处理器的内容；
——电磁阀控制，接收来自将微处理器的信号，控制电磁阀启闭。
所述的控制系统基于以下算法：
△u(k)=Kp[E(k)-E(k-1)]+KiE(k)+Kd[E(k)+2E(k-1)+E(k-2)；
其中△u(k) ——对应阀门实际位置的控制量；
E(k) ——第k次采样时的偏差值；
E(k-1) ——第一次k-1采样时的偏差值；
E(k-2) ——第一次k-2采样时的偏差值；
Kp——调节器的比例系数；
Ki——调节器的积分系数Ki=KpT/Ti ，其中T i ——调节器的积分时间；
Kd——调节器的微分系数Kd= KpT/Td，其中T d ——调节器的微分时间。
可以看出,由于一般计算机控制系统采用恒定的采样周期T,一旦确定了Kp, Ki,Kd只要使用前三次测量值的偏差,即可求出控制量。
PH测试仪实际测得搅拌池的pH 2值， 与目标设定值pH（4.5-7） 相比较，所得偏差信号e送入PID调节器，经过内部模糊推理等运算后，输出信号控制电磁阀的开度，从而实现加明矾等随目标设定值的自动调节。
该控制系统设计的关键是要先找出三个参数(Kp,Ki,Kd)与误差e和误差变化率ec之间的模糊关系,要求在系统运行中不断检测e和 ec,根据模糊控制原理对三个参数(Kp,Ki,Kd)进行在线修正以 满足不同工况下对参数的不同要求,最终获得良好的动态和静态控制性能。 从而根据被控对象状态实现对 PID参数的实时自动调节。
一种粪便除臭无害化处理的方法，包括以下步骤：将粪便通过粪污管通入搅拌池，开启搅拌叶搅拌，搅拌后持续通入无害化处理试剂与水的混合物2-3min，所述的无害化处理试剂为明矾、聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合硫酸铁中的一种或几种，然后持续反应30-35min，直至处理后的粪液PH值达到5-7即完成便除臭无害化处理。由于猪粪pH值通常在碱性范围内（pH＞7），所以非常有利于氨挥发的条件。明矾（硫酸铝）由于是强酸弱碱盐，可降低粪肥pH值，可使氨气生成量在为降低、臭味明显减弱，又使猪粪做有机肥时肥力更好。但是PH值太低又导致利于H2S气体的挥发。国外多项实验证明控制在PH值4.5-7时，降低氨气和H2S气体挥发性能比最好。通过实验调节明矾、聚合氯化铝和猪粪配比数据组，找出降低猪粪臭气比较合适配比，因为明矾、聚合氯化铝是强酸弱碱盐，添加过多造成PH降低，会使有害气体H2S 的增多。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种粪便除臭无害化处理的设备，包括搅拌池（1），所述的搅拌池（1）底部连接有粪污管（2），其特征在于，所述的搅拌池（1）顶部设有用于无害化处理试剂的进料口（3），所述的进料口（3）通过电磁阀控制启闭，所述的搅拌池（1）内壁上还设有用于检测粪液pH值的pH测试仪（4），所述的搅拌池（1）底部设有出料口（5）及控制出料口（5）启闭的电磁阀，所述的搅拌池（1）外侧还设有模数处理器（6）与微处理器，所述的模数处理器（6）连接pH测试仪（4）与微处理器，所述的无害化处理的设备通过微处理器控制进料口（3）与出料口（5）的电磁阀启闭。
2.根据权利要求1所述的一种粪便除臭无害化处理的设备，其特征在于，所述的搅拌池（1）内还设有搅拌叶（7）。
3.根据权利要求1所述的一种粪便除臭无害化处理的设备，其特征在于，所述的用于放置无害化处理试剂的储料仓（8），所述的储料仓（8）通过进料管（31）与进料口（3）连接，所述的进料管（31）上设有第一电磁阀（32）控制启闭，所述的进料管（31）上还连接有进水管（33），所述的进水管（33）通过第二电磁阀（34）控制。
4.一种权利要求1所述的一种粪便除臭无害化处理的设备的自动控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括：
——pH测试仪，检测搅拌池内pH值，并将结果传输到模数处理器；
——模数处理器，将pH测试仪传输的数字信号转换为模拟信号，传输给微处理器；
——微处理器，接收pH测试仪的检测信号，将信号传输给电磁阀控制从而控制无害化处理试剂的进料口和进水口以及出料口的电磁阀启闭；
——触摸屏交互控制，通过触摸屏人工手动连接微处理器控制电磁阀启闭；
——存储硬盘，存储触摸屏交互控制和微处理器的内容；
——电磁阀控制，接收来自微处理器的信号，控制电磁阀启闭。
5.根据权利要求4所述的一种粪便除臭无害化处理的设备的自动控制系统，其特征在于，所述的控制系统基于以下算法：
△u(k)=Kp[E(k)-E(k-1)]+KiE(k)+Kd[E(k)+2E(k-1)+E(k-2)]；
其中△u(k) ——对应阀门实际位置的控制量；
E(k) ——第k次采样时的偏差值；
E(k-1) ——第一次k-1采样时的偏差值；
E(k-2) ——第一次k-2采样时的偏差值；
Kp——调节器的比例系数；
Ki——调节器的积分系数Ki=KpT/Ti ，其中T i ——调节器的积分时间；
Kd——调节器的微分系数Kd= KpT/Td，其中T d ——调节器的微分时间。
6.一种使用权利要求1所述的一种粪便除臭无害化处理的设备处理粪便的方法，其特征在于，包括以下步骤：将粪便通过粪污管通入搅拌池，开启搅拌叶搅拌，搅拌后持续通入无害化处理试剂与水的混合物2-3min，所述的无害化处理试剂为明矾、聚合氯化铝、聚合氯化铁或者聚合硫酸铁中的一种或几种，然后持续反应30-35min，直至处理后的粪液pH值达到5-7即完成粪便除臭无害化处理。
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