CN110235866B - 基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统及其操作方法。所述的基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统包括布料系统、布虫系统和幼虫饲养系统。利用本发明专利提供系统消耗有机垃圾实现黑水虻养殖，能够有效提高黑水虻养殖的经济效益，降低黑水虻养殖的投资成本和人工成本，防控黑水虻养殖的系统性风险，提高黑水虻养殖的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及黑水虻养殖领域，更具体地讲，它涉及一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统及其操作方法。
背景技术
亮斑扁角水虻俗称黑水虻，是双翅目水虻科昆虫，一生包括卵、幼虫、预蛹、蛹和成虫5个阶段。其中幼虫营腐生生活，在自然界以餐厨垃圾、动物粪便等腐烂的有机物为食，可以将食物高效地转化为自身营养物质，是自然界碎屑食物链中的重要一环。目前，黑水虻的传统养殖方式比较粗放，需要依靠大量人工进行操作，养殖规模小、利用率低、人工成本高，很难进行规模化生产从而形成产业化。
解决上述问题，现有中国专利申请公布号为CN 108849770A的专利公开了一种基于黑水虻饲养的禽畜粪便自动化处理设备，该专利发明包括饲养装置、匀料装置和上料装置，通过将饲养装置、匀料装置和上料装置集成于一体，具有能够控制自动上料、自动匀料、自动输出的自动化饲养功能，能够实现黑水虻的批量饲养和禽畜粪便的批量处理。但是该专利采用全机械设备进行精细化饲养，一方面增大了黑水虻养殖的能耗和投资成本；另一方面机械设备可能发生意外故障或者设备需要检修时，设备停机造成生产不稳定，养殖风险较高。
此外，申请公布号为CN 108935340A的专利公开了一种利用猪粪人工养殖黑水虻的方法，该专利根据自身养殖场的地形条件建立不同规格的饲养池进行幼虫的饲养，池养较为粗放，不需要太多的人力投入，可减轻劳动强度，采用猪粪进行饲养，养殖成本低；该发明采用的养殖方法工艺简单，养殖周期小，成本投入低廉。但是该专利还是使用人工进行养殖黑水虻，不采用自动化设备进行生产参数控制，完全依靠人工经验对养殖过程进行控制，养殖风险较高，当黑水虻养殖饲料过湿或者蛋白质含量过高时，饲料在饲养池中容易板结成块，养殖效果差。
发明内容
本发明目的是为了克服上述全自动化生产和人工生产存在的生产风险和不利因素，提供可连续生产、效率高、操作智能简单、安全可靠的一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统，从而进一步减低黑水虻养殖的投资成本，提高黑水虻养殖的稳定性，减低养殖风险，并进行自动化、规模化养殖。
本发明中所使用的黑水虻饲料主要为有机垃圾，指包含有机物、营养组分或可降解物质的各类垃圾，厨余垃圾、禽畜粪便垃圾、生活垃圾中富含营养物质的分类垃圾，但并不仅限于以上垃圾类别；本发明所使用的黑水虻，指学名为亮斑扁角水虻(HermetiaillucensL.)的生物物种。
本发明中，一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统，包括布料系统、布虫系统和幼虫饲养系统。
布料系统包括螺旋输送机、存料罐、储水罐、输送管道、输送泵、输水泵和布料管道；螺旋输送机与存料罐的进料口相连；存料罐包括进料口、搅拌机、进水口和出料口；进料口和进水口设置在存料罐的顶部外则，搅拌机设置在存料罐的内部中间，出料口设置在存料罐的下部；进水口通过输送管道与储水罐相连，出料口通过输送管道与输送泵相连；储水罐储存的水资源是自来水或者是垃圾渗滤液；输送泵为柱塞泵，通过输送管道与布料管道相连；布料管道为变径管道，与输送管道相连的一侧的管径为最大管径，布料管道后侧的管径逐渐变小，至少设置为三级变径管道，三级变径管道的直径比例可以设置为10:8:5，三级变径管道的长度比例可以设置为10:8:5；布料管道下方管壁上均匀分布有一排直径10～20mm的出料嘴，出料嘴中心间距为50～100mm。
布虫系统包括幼虫存料斗、输送皮带机、分料皮带机和布料机；幼虫存料斗的下方设置有输送皮带机；输送皮带机的出料端设置在分料皮带机的中部；分料皮带机的两端分别设置有至少一台布料机，分料皮带机正转和反转；布料机包括空架轨道、以及在空架轨道上行走的箱体和限位开关；箱体设置有行走机构，行走机构带着箱体在空架轨道上运行，进行工位转换；箱体下部设置有出料门，当箱体中的幼虫达到预设重量时，出料门可以打开；行走机构包括行走电机、齿条和齿轮，行走电机包括电机、连轴器和齿轮，齿条设置在空架轨道上，齿轮分别设置在箱体底部和电机轴上；限位开关设置在空架轨道的两侧，作用为当箱体碰到限位开关时，行走电机停止运转。
幼虫饲养系统包括饲养池、饲养膜、破板结装置、牵引机和储料坑；饲养池为水泥池，长宽比例为2:1～2.5:1，饲养池的内部分别设置有饲养膜和至少3台破板结装置；破板结装置设置在饲养池与饲养膜之间，包括振动电机、振动板、固定柱、振动弹簧；振动电机设置在振动板上，振动板下部至少设置有3根固定柱，固定柱下部设置有振动弹簧，振动弹簧固定在饲养池底部；饲养膜为HDPE膜，厚度至少为2.5mm，设置在破板结装置上面；牵引机的作用为牵引饲养膜前后移动，饲养池的前后两端分别设置有一台牵引机。
一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统的操作方法，其特征包括如下步骤。
1)布施饲料。黑水虻饲料通过螺旋输送机输送至存料罐，启动搅拌机，控制搅拌机的频率为10～15HZ。启动输水泵，同时向存料罐中添加自来水或者垃圾渗滤液，调节存料罐内饲料含水率至80～90％。当存料罐中的饲料高度超过四分之三时，开启饲养池一端布料管道上的阀门，关闭饲养池另一端布料管道上的阀门，启动输送泵，饲料通过输送泵输送至布料管道。然后，饲料通过布料管道下部设置的出料嘴均匀的喷洒在饲养膜上。启动牵引机，牵引饲养膜从喷洒饲料的一端往后移动，直至饲养池中的饲养膜上都布满100～200mm厚度饲料。停止启动螺旋输送机，停止启动输水泵，停止启动输送泵。
2)布施幼虫。布施饲料开始的同时，称重定量幼虫添加至幼虫存料斗。开启输送皮带机，幼虫可以通过幼虫存料斗下方的输送皮带机输送至分料皮带机。开启分料皮带机，保持分料皮带机正转，输送幼虫至设置在饲养池喷洒饲料一端的布料机。启动行走电机，使箱体完全行走至分料皮带机出料端的左侧，箱体碰到左则的限位开关时，行走电机自动停止启动。当分料皮带机出料端有幼虫落至箱体时，继续启动行走电机，使箱体往分料皮带机出料端的右侧行走，当箱体碰到右侧的限位开关，行走电机自动停止启动，同时，箱体下部设置的出料门打开，幼虫落入饲养膜上的饲料中。在饲养膜从喷洒饲料的一端往后移动的过程中，重复以上步骤，直至幼虫布施完成。
3)幼虫养殖。当黑水虻出现发黑现象，即表示已经长成虫，幼虫养殖完成。启动牵引机，牵引饲养膜继续往后移动，饲养膜上的虫料混合物落入饲养池下方的储料坑中。可根据幼虫的避光特性，将储料坑置于自然光线下，幼虫就会躲避到储料坑内虫料混合物的最下层，然后把上层的废料剔除，剩下的虫料混合物可使用机械筛进行虫料分离。在幼虫养殖过程中，饲料会出现板结结块现象。这时候，需启动破板结装置，同时通过人工喷洒水分或者渗滤液，让饲料板结松动，保证养殖效果。
本发明与现有技术相比，具有以下优点。
1)本发明的系统及其操作方法通过在饲养膜下方增加破板结装置，防止饲料过湿或者蛋白质含量过高时在饲养池中板结成块，从而可以添加含水率和蛋白质含量更高的饲料，养殖后的黑水虻幼虫体重更大，提高了黑水虻养殖的经济效益。
2)本发明的系统及其操作方法通过使用池养和机械自动化的方式进行黑水虻养殖，一方面降低了黑水虻养殖的投资成本，另一方面又大幅降低人工成本和能耗，实现良好的经济效益，能够进行规模化养殖。
3)本发明的系统及其操作方法通过使用池养和机械自动化的方式进行黑水虻养殖，当自动化机械设备发生意外故障或者需要检修时，可以继续使用人工养殖的模式继续生产，保证了生产的稳定性，降低了黑水虻养殖的系统风险。
4)本发明的系统及其操作方法采用自动布料和自动布虫系统，可以准确控制幼虫的养殖密度，提高黑水虻养殖的生产效率。
附图说明
图1为本发明的基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统示意图；
图2为本发明的基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统行走机构的主视结构示意图；
图3为本发明的基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统布料系统的立面示意图；
图4为本发明的基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统饲养池的主视结构示意图；
图5为本发明的基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统饲养池的侧视视结构示意图；
图中：1为螺旋输送机，2为存料罐，3为储水罐，4为输送管道，5为输送泵，6为输水泵，7为布料管道，8为幼虫存料斗，9为输送皮带机，10为分料皮带机，11为布料机，12为饲养池，13为饲养膜，14为破板结装置，15为牵引机，16为储料坑，17为行走机构，110为空架轨道，111为在空架轨道上行走的箱体，1111为出料门，112为限位开关，113为行走电机，1130为电机，1131为连轴器，1132为电机齿轮，114为箱体齿轮，115为齿条，140为振动板，141为固定柱，142为振动弹簧，143为振动电机，201为进料口，202为搅拌机，203为进水口，204为出料口，701为出料嘴。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5对发明的技术方案及具体实施步骤做出详细的说明。
如图1、图2、图3、图4、图5所示的一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统，包括布料系统、布虫系统和幼虫饲养系统。
布料系统包括螺旋输送机1、存料罐2、储水罐3、输送管道4、输送泵5、输水泵6和布料管道7；螺旋输送机1与存料罐2的进料口201相连；存料罐2包括进料口201、搅拌机202、进水口203和出料口204；进料口201和进水口203设置在存料罐2的顶部外则，搅拌机202设置在存料罐2的内部中间，出料口204设置在存料罐2的下部；进水口203通过输送管道4与储水罐2相连，出料口204通过输送管道4与输送泵5相连；储水罐3储存的水资源可以是自来水或者是垃圾渗滤液；输送泵5为柱塞泵，通过输送管道4与布料管道7相连；布料管道7为变径管道，与输送管道4相连的一侧的管径为最大管径，布料管道7后侧的管径逐渐变小，至少设置为三级变径管道7，三级变径管道7的直径比例可以设置为10:8:5，三级变径管道7的长度比例可以设置为10:8:5；布料管道7下方管壁上均匀分布有一排直径10～20mm的出料嘴701，出料嘴701中心间距为50～100mm。
布虫系统包括幼虫存料斗8、输送皮带机9、分料皮带机10和布料机11；幼虫存料斗8的下方设置有输送皮带机9；输送皮带机9的出料端设置在分料皮带机10的中部；分料皮带机10的两端分别设置有至少一台布料机11，分料皮带机10可以正转和反转；布料机11包括空架轨道110、以及在空架轨道上110行走的箱体111和限位开关112；箱体111设置有行走机构17，行走机构113带着箱体111在空架轨道110上运行，进行工位转换；箱体111下部设置有出料门1111，当箱体111中的幼虫达到预设重量时，出料门1111可以打开；行走机构17包括行走电机113、齿条115和齿轮114，行走电机113包括电机1130、连轴器1131和电机齿轮1132，齿条115设置在空架轨道110上，齿轮114分别设置在箱体111底部和电机轴1131上；限位开关112设置在空架轨道110的两侧，作用为当箱体111碰到限位开关112时，电机113可以停止运转。
幼虫饲养系统包括饲养池12、饲养膜13、破板结装置14、牵引机15和储料坑16；饲养池12为水泥池，长宽比例为2:1～2.5:1，饲养池12的内部分别设置有饲养膜13和至少3台破板结装置14；破板结装置14设置在饲养池12与饲养膜14之间，包括振动电机143、振动板140、固定柱141、振动弹簧142；振动电机143设置在振动板140上，振动板140下部至少设置有3根固定柱141，固定柱141下部设置有振动弹簧142，振动弹簧142固定在饲养池12底部；饲养膜13为HDPE膜，厚度至少为2.5mm，设置在破板结装置14上面；牵引机15的作用为牵引饲养膜13前后移动，饲养池12的前后两端分别设置有一台牵引机15。
使用本发明的一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统的具体操作步骤包括以下几点。
1)布施饲料：黑水虻饲料通过螺旋输送机1输送至存料罐2，启动搅拌机202，控制搅拌机202的频率为10～15HZ。启动输水泵6，同时向存料罐2中添加自来水或者垃圾渗滤液，调节存料罐2内饲料含水率至80～90％。当存料罐2中的饲料高度超过四分之三时，开启饲养池12一端布料管道上7的阀门，关闭饲养池12另一端布料管道7上的阀门，启动输送泵5，饲料通过输送泵5输送至布料管道7。然后，饲料通过布料管道7下部设置的出料嘴701均匀的喷洒在饲养膜13上。启动牵引机15，牵引饲养膜13从喷洒饲料的一端往后移动，直至饲养池12中的饲养膜13上都布满100～200mm厚度饲料。停止启动螺旋输送机1，停止启动输水泵6，停止启动输送泵5。
2)布施幼虫：布施饲料开始的同时，称重定量幼虫添加至幼虫存料斗8。开启输送皮带机9，幼虫可以通过幼虫存料斗8下方的输送皮带机9输送至分料皮带机10。开启分料皮带机10，保持分料皮带机10正转，输送幼虫至设置在饲养池12喷洒饲料一端的布料机11。启动行走电机113，使箱体111完全行走至分料皮带机10出料端的左侧，箱体111碰到左则的限位开关112时，行走电机113自动停止启动。当分料皮带机10出料端有幼虫落至箱体111时，继续启动行走电机113，使箱体111往分料皮带机10出料端的右侧行走，当箱体111碰到右侧的限位开关112，行走电机113自动停止启动，同时，箱体111下部设置的出料门1111打开，幼虫落入饲养膜112上的饲料中。在饲养膜12从喷洒饲料的一端往后移动的过程中，重复以上步骤，直至幼虫布施完成。
3)幼虫养殖：当黑水虻出现发黑现象，即表示已经长成虫，幼虫养殖完成。启动牵引机15，牵引饲养膜13继续往后移动，饲养膜13上的虫料混合物落入饲养池12下方的储料坑16中。可根据幼虫的避光特性，将储料坑16置于自然光线下，幼虫就会躲避到储料坑16内虫料混合物的最下层，然后把上层的废料剔除，剩下的虫料混合物可使用机械筛进行虫料分离。在幼虫养殖过程中，饲料会出现板结结块现象。这时候，需启动破板结装置14，同时通过人工喷洒水分或者渗滤液，让饲料板结松动，保证养殖效果。
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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中，均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统，其特征是：包括布料系统、布虫系统和幼虫饲养系统；所述的布料系统包括螺旋输送机、存料罐、储水罐、输送管道、输送泵、输水泵和布料管道，螺旋输送机与存料罐的进料口相连，存料罐包括进料口、搅拌机、进水口和出料口，进水口通过输送管道与储水罐相连，出料口通过输送管道与输送泵相连，输送泵通过输送管道与布料管道相连，输送泵为柱塞泵，存料罐进料口和进水口设置在存料罐的顶部外侧 ，搅拌机设置在存料罐的内部中间，出料口设置在存料罐的下部，储水罐储存的水资源是自来水或者是垃圾渗滤液，布料管道为变径管道，与输送管道相连的一侧的管径为最大管径，布料管道后侧的管径逐渐变小，至少设置为三级变径管道，三级变径管道的直径比例设置为10:8:5，三级变径管道的长度比例设置为10:8:5，布料管道下方管壁上均匀分布有一排直径10～20mm的出料嘴，出料嘴中心间距为50～100mm；所述的布虫系统包括幼虫存料斗、输送皮带机、分料皮带机和布料机，幼虫存料斗的下方设置有输送皮带机，输送皮带机的出料端设置在分料皮带机的中部，分料皮带机的两端分别设置有至少一台布料机，分料皮带机正转和反转，布料机包括空架轨道、以及在空架轨道上行走的箱体和限位开关，箱体设置有行走机构，行走机构带着箱体在空架轨道上运行，进行工位转换，箱体下部设置有出料门，当箱体中的幼虫达到预设重量时，出料门打开，行走机构包括行走电机、齿条和齿轮，行走电机包括电机、连轴器和齿轮，齿条设置在空架轨道上，齿轮分别设置在箱体底部和电机轴上，限位开关设置在空架轨道的两侧，作用为当箱体碰到限位开关时，行走电机停止运转，所述的行走机构包括行走电机、齿条和齿轮，行走电机包括电机、连轴器和齿轮，齿条设置在空架轨道上，齿轮分别设置在箱体底部和电机轴上；所述的幼虫饲养系统包括饲养池、饲养膜、破板结装置、牵引机和储料坑，所述的饲养池为水泥池，长宽比例为2:1～2.5:1，饲养池的内部分别设置有饲养膜和至少3台破板结装置，破板结装置设置在饲养池与饲养膜之间，饲养膜为HDPE膜，厚度至少为2.5mm，设置在破板结装置上面，饲养池的前后两端分别设置有一台牵引机和一个储料坑，通过牵引机牵引饲养膜前后移动，所述的破板结装置包括振动电机、振动板、固定柱、振动弹簧，振动电机设置在振动板上，振动板下部至少设置有3根固定柱，固定柱下部设置有振动弹簧，振动弹簧固定在饲养池底部。
2.根据权利要求1所述的一种基于有机垃圾处理的黑水虻自动化养殖系统来进行黑水虻养殖的方法，其特征包括以下步骤：
(1)布施饲料：黑水虻饲料通过螺旋输送机输送至存料罐，启动搅拌机，控制搅拌机的频率为10～15HZ；启动输水泵，同时向存料罐中添加自来水或者垃圾渗滤液，调节存料罐内饲料含水率至80～90％；当存料罐中的饲料高度超过四分之三时，开启饲养池一端布料管道上的阀门，关闭饲养池另一端布料管道上的阀门，启动输送泵，饲料通过输送泵输送至布料管道；然后，饲料通过布料管道下部设置的出料嘴均匀的喷洒在饲养膜上；启动牵引机，牵引饲养膜从喷洒饲料的一端往后移动，直至饲养池中的饲养膜上都布满100～200mm厚度饲料；停止启动螺旋输送机，停止启动输水泵，停止启动输送泵；
(2)布施幼虫：布施饲料开始的同时，称重定量幼虫添加至幼虫存料斗；开启输送皮带机，幼虫可以通过幼虫存料斗下方的输送皮带机输送至分料皮带机；开启分料皮带机，保持分料皮带机正转，输送幼虫至设置在饲养池喷洒饲料一端的布料机；启动行走电机，使箱体完全行走至分料皮带机出料端的左侧，箱体碰到左侧 的限位开关时，行走电机自动停止启动；当分料皮带机出料端有幼虫落至箱体时，继续启动行走电机，使箱体往分料皮带机出料端的右侧行走，当箱体碰到右侧的限位开关，行走电机自动停止启动，同时，箱体下部设置的出料门打开，幼虫落入饲养膜上的饲料中；在饲养膜从喷洒饲料的一端往后移动的过程中，重复以上步骤，直至幼虫布施完成；
(3)幼虫养殖：当黑水虻出现发黑现象，即表示已经长成虫，幼虫养殖完成；启动牵引机，牵引饲养膜继续往后移动，饲养膜上的虫料混合物落入饲养池下方的储料坑中；可根据幼虫的避光特性，将储料坑置于自然光线下，幼虫就会躲避到储料坑内虫料混合物的最下层，然后把上层的废料剔除，剩下的虫料混合物可使用机械筛进行虫料分离；在幼虫养殖过程中，饲料会出现板结结块现象；这时候，需启动破板结装置，同时通过人工喷洒水分或者渗滤液，让饲料板结松动，保证养殖效果。
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