CN111848233B - 一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置及方法。所述用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，包括可移动堆肥桶、环形管道、调温器和水泵。所述用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配方法，可根据外界环境温度的不同，采用不同的调温方法。本发明针对餐厨垃圾好氧堆肥在升温降温阶段不在同一时间，在保障合适温度堆肥条件时需要消耗大量能源进行升温或降温的问题，在发酵罐外围紧密围绕环形管道，在调温器和散热器的作用下，管道中温度调节范围可变，同时循环利用不同温度阶段的热量进行温度调配，解决升降温度能耗过大的问题。

Description

一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置及方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，具体而言，涉及一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置及方法。

背景技术

好氧堆肥是在有氧气条件下，借助好氧微生物（主要是好氧细菌）的作用，将包括米和面粉类食品残余、蔬菜等含有丰富的生物质能的有机物不断被分解转化的过程。好氧堆肥一般分三个阶段：

1.升温阶段（产热阶段）指堆肥的初期，在该阶段，堆体温度逐步从环境温度上升到45℃左右，主导微生物以嗜温性微生物为主，包括真菌、细菌和放线菌，分解底物以糖类和淀粉类为主。

2.高温阶段，堆温升至45℃以上即进入高温阶段，在这一阶段，嗜温微生物受到抑制甚至死亡，而嗜热微生物则上升为主导微生物。堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续被氧化分解，复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解，生物质的分解会放出大量的热量。微生物的活动也是交替出现的，通常在50℃左右时最活跃的是嗜热性真菌和放线菌，温度上升到60℃时真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性细菌和放线菌活动，温度升到70℃时大多数嗜 热性微生物已不再适应，并大批进入死亡和休眠阶段。现代化堆肥生产的最佳温度一般为55℃，这是因为大多数微生物在该范围内最活跃，最易分解有机物，其中的寄生虫卵和病原微生物大多数可被杀死。

3.降温阶段，高温阶段必然造成微生物的死亡和活动减少，自然进入低温阶段。在这一阶段，嗜温性微生物又开始占据优势，对残余较难分解的有机物作进一步的分解，但微生物活性普遍下降，堆体发热量减少，温度开始下降，有机物趋于稳定化，需氧量大大减少，堆肥进入腐熟或后熟阶段。

在三个温度阶段中，升温阶段需要额外加热才能加快好氧发酵进程，降温阶段的早期由于自身反应生成大量的热需要强制降温才能保证嗜温性微生物免于大量死亡。现有好氧堆肥技术主要是在一个堆肥舱内进行，由于升温和降温不在同一时间，在保障上述温度条件时需要额外消耗大量的能源进行升温或降温，难以解决不同温度段的升温和降温矛盾。

发明内容

本发明的目的在于基于好氧堆肥发酵的前期需要升温后期需要降温调节，针对现有技术在能耗利用率低的不足，提供一种可用于餐厨垃圾堆肥过程中，不仅管道内流体温度调节范围可变，同时可循环利用不同温度阶段的热量进行管道内流体温度调配的装置及方法，从而有效解决餐厨垃圾堆肥过程中的温度问题。

本发明一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，采用的技术方案如下：

包括可移动堆肥桶、环形管道、调温器、水泵和散热器，所述环形管道环绕于堆肥桶的外部，堆肥桶可连续输送餐厨垃圾向上移动，所述调温器和所述水泵分别与所述环形管道连接，所述环形管道根据不同温度段区分，至少包括低温段管道、中温段管道和高温段管道，不同管道中的液体温度各不相同，所述调温器可以分别改变所述管道中不同温度段内相应温度液体的长度范围。

本发明采用的技术方案还包括如下附属方案：

堆肥桶：堆肥桶内餐厨垃圾可在连续向上移动的同时堆肥发酵过程持续进行，所述管道紧密包裹在所述堆肥桶的外壁。

环形管道包括：低温段管道、中温段管道、高温段管道，所述低温段管道、中温段管道和高温段管道之间的连通或阻断，均可根据所述可移动堆肥桶中厨余垃圾处理的温度需要进行相应调节，比如餐厨垃圾处理需要小幅度降低发酵中后期的温度时，可以将高温段管道与中温段管道相连通，则两种温度的液体混合后，可以实现高温段管道内液体温度的小幅下降，当需要大幅降低发酵中后期温度时，连通高温段管道、中温段管道以及低温段管道，以不同温度液体的大规模混合实现大幅降温，获得特定温度的堆肥环境，从而可高效实现餐厨垃圾处理所需的温度条件。所述管道还可以根据温度区间进一步细分为4个以上温度段的管道，所述管道两端各有一个端口，中间具有中空肋状结构。

调温器包括：调温器轴、调控器壳端面、转子和调温器周面，所述调控器壳端面上分布有壳孔，所述壳孔围绕调温器轴均匀分布且数量是至少为6的偶数，所述壳孔的内部与所述管道连接，所述转子通过转子轴孔可配套安装在所述调温器周面内的调温器轴上并紧密贴合，所述转子端面上分布有与所述调控器壳端面表面的壳孔相对应的贯通直孔。

低温段管道、中温段管道和高温段管道与调温器连接时，相邻温度段的管道沿调温器壳孔顺时针或逆时针交叉连接，所述转子可绕所述调温器轴转动，从而实现转子端面上的直孔与所述调控器壳端面上的不同壳孔相互接通或封闭。高温段管道的一端连接水泵的入水端，高温段管道的另一端连接调温器的直孔。

散热器：所述散热器的一端连接低温段管道，另一端连接调温器直孔。

一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配方法，包括以下步骤：

（1）根据堆肥桶内餐厨垃圾的数量和外部环境温度，对所述环形管道的低温段、中温段和高温段所需要的长度范围和处理面积进行判定；

（2）按要求完成相应管道、调温器和水泵之间的连接；

（3）开启水泵，通过管道对移动中的堆肥桶进行温度调节处理；

（4）根据要实现的温度调节目标实时调节调温器的转子位置，通过沿调温器壳孔顺时针或逆时针转动，改变管道的连通规模，实现不同温度段管道之间的连通或阻断，利用相互连通的不同管道中液体的温度差异进行温度调配，最终使得低温段、中温段和高温段内相应温度液体的长度范围和温度调节处理的面积范围对应改变；

（5）当外界环境较高，管道内液体不足以降低高温段温度时，开启散热器进行降温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明技术方案引入调温器结构，可巧妙实现不同温度段管道之间的连接或阻断，快速完成液体的混合，进而在对应管道内获得所需温度的液体。可根据堆肥的餐厨垃圾数量和运动速度，确定堆肥筒的低、中、高温段，并利用调温器来调节获得合适的低、中、高温段内的液体长度，以使堆肥的垃圾都能够在合适的温度下进行堆肥，提高堆肥效果。

2.本发明技术方案可根据需要调节获得不同温度的液体，以及对应温度液体的管道长度。可根据餐厨垃圾的种类以及加入的微生物种类调节低、中、高温的温度范围，以使微生物能够最大化起作用，提升堆肥效率。

3.本发明技术方案对温度高低和处理面积的实时便捷调控，据有关呢个高的能量利用效率。堆肥过程中循环利用不同温度阶段的热量进行温度的相应合理及时调配，可达到降低能耗的目的。

4.本发明的技术方案操作方便，应用范围广，适用于不同种类和不同数量的餐厨垃圾堆肥处理，可有效提高餐厨垃圾堆肥处理效率。

附图说明

图1是本发明的一种具体实例示意图；

图2是管道与调温部件的连接关系图；

图3是壳孔与不同温段管道的连接图；

图4是调温器内部结构示意图；

图5是调温器调温规模的另一种实施形式；

图6是调温器调温结构的另一种实施形式；

图7堆肥调温曲线。

具体实施方式

参见图1，本发明一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，包括可移动堆肥桶、环形管道、调温器01、水泵02和散热器06，所述环形管道环绕于堆肥桶的外部，堆肥桶可连续输送餐厨垃圾向上移动，所述调温器01和所述水泵02分别与所述环形管道连接，所述环形管道根据不同温度段区分，至少包括低温段管道03、中温段管道04和高温段管道05，所述调温器01可以分别改变所述管道中不同温度段内相应温度液体的长度范围。

堆肥桶：堆肥桶可连续输送餐厨垃圾向上移动，所述管道紧密包裹在所述堆肥桶的外壁。

环形管道包括：低温段管道03、中温段管道04、高温段管道05，所述低温段管道03、中温段管道04和高温段管道05之间的连通或阻断，均可根据所述可移动堆肥桶中厨余垃圾处理的需要进行相应调节，利用相互连通的不同温度段管道中不同温度液体的混合来实现液体温度的调节，并调节对应所需处理垃圾的面积范围。比如初始状态下，低温段管道03、中温段管道04、高温段管道05中的液体温度分别为10℃、40℃和60℃，当餐厨垃圾处理需要降低高温段温度时，可以将高温段管道与中温段管道相连通，则混入40℃液体后，调配介于40℃和60℃的液体，从而可以获得特定长度的所需的相应温度的液体。所述管道还可以根据温度区间进一步细分为4个以上温度段的管道，所述管道两端各有一个端口，中间具有中空肋状结构。

参见图2至图4所示，调温器01包括：调温器轴011、调控器壳端面012、转子和调温器周面013，所述调控器壳端面012上分布有壳孔014，所述壳孔014围绕调温器轴011均匀分布且数量是至少为6的偶数，所述壳孔014的内部与所述管道连接，所述转子通过转子轴孔015可配套安装在所述调温器周面013内的调温器轴011上并紧密贴合，所述转子端面016上分布有与所述调控器壳端面012表面的壳孔014相对应的贯通直孔。调温器01的外侧连接不同温度段的管道，低温段管道03、中温段管道04和高温段管道05与调温器01连接时，相邻温度段的管道沿调温器壳孔014顺时针或逆时针交叉连接，所述转子可绕所述调温器轴011转动，从而实现转子端面016上的直孔与所述调控器壳端面012上的不同壳孔014相互接通或封闭。高温段管道05的一端连接水泵02的入水端，高温段管道05的另一端连接调温器01的直孔。调温器转子017安装在调温器壳端面012和调温器周面013围成的空间内，调温器转子轴孔015安装在调温器轴011上并与调温器端面012紧密贴合。调温器端面012上均匀分布有大于等于6的偶数个围绕调温器轴011的壳孔014用于连接不同温度段的管道。高温段管道03的一端连接水泵02另一端通过高温段入水管021连接调温器01的A2孔，水泵02的入水端连接高温段管道出水端连接调温器01，水泵的出水端连接A1孔；中温段管道04的两端分别连接调温器B1孔和B2孔，低温段管道的一端连接散热器06，另一端连接调温器的C1孔，散热器06的一端连接低温段管道另一端连接调温器C2孔。

如图4所示，调温器转子端面016上均匀分布着绕调温器轴孔015的孔，孔的数量及位置分布与调温器壳端面012上的孔相对应，如图4的剖面图所示，这些孔在内部两两相连，a1连通a2， b1连通b2， c1连通c2。

温度段划分的越多温度调节的精度越高，图5是可以实现四个温度段调控的实施例，在该实施例中调温器壳以及调温器转子017上的孔的数量为8个，调温器端面012上均匀分布有偶数8个围绕调温器轴011的壳孔014与不同温度段的管道连接。连接的规则是相邻温度段的管道沿调温器壳孔014顺时针或逆时针交叉连接。

图6是另外一种实施例，在该实施例中壳孔014及调温器转子017上空的位置设在调温器壳周面013和调温器转子017周面上。

散热器06：所述散热器06的一端连接低温段管道03，另一端连接调温器01直孔。

一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配方法，包括以下步骤：

（1）根据堆肥桶内餐厨垃圾的数量和外部环境温度，对所述环形管道的低温段管道03、中温段管道04和高温段管道05所需要的长度范围和处理面积进行判定；

（2）按要求完成相应管道、调温器01和水泵02之间的连接；

（3）开启水泵02，通过管道对移动中的堆肥桶进行温度调节处理；

（4）根据要实现的温度调节目标实时调节调温器的转子017位置，通过沿调温器壳孔014顺时针或逆时针转动，改变管道的进水和出水，进而改变管道的连通规模，实现不同温度段管道之间的连通或阻断，利用相互连通的不同管道中液体的温度差异进行温度调配，最终使得低温段、中温段和高温段内相应温度液体的长度范围和温度调节处理的面积范围对应改变；

（5）当外界环境较高，管道内液体不足以降低高温段温度时，开启散热器06进行降温。

一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配方法，其具体工作过程如下：

在外界环境较低时，餐厨垃圾由于自身发酵在高温段产生的热量会被环境带走一部分，此时调温器01需要调节的高温段管道05温度较低，此时调温器01内部的A1-a1-a2-B1-B2 -b1-b2- A2保持连通。此时高温段管道05与中温段管道04连通，在水泵02的输送下，高温段管道05内高温在循环过程中调节降低。

在外界环境较高时，高温段管道05与中温段管道04的循环无法将筒形管道内的温度降至目标温度时，调温器转子017转动一定角度，此时调温器内部的C2-a1-a2-A1-A2 –b2-b1- B1-B2-c1-c2-C1连通。高温段管道05、中温段管道04、低温段管道03同时连通。管道内的液体进行更大规模的循环，用于降低高温段的温度。当上述循环还不能满足要求时，散热器06开启，用于进一步降温。

将调温器01每转动（360/壳孔数量），上述循环规模交替进行。

如图7所示，本发明的技术方案，基于堆肥筒中餐厨垃圾类型等实时条件对垃圾堆肥温度的需要，确定堆肥筒外部环形管道中相应低温段、中温段、高温段内液体的长度。结合不同环形管道中，低温段管道03、中温段管道04和高温段管道05内液体温度各不相同的特点，利用调温器进行不同温度段管道之间的连通和阻断，巧妙利用不同温度段管道内不同温度液体的混合进行温度调配，可完成根据堆肥需要实时进行温度的调节分配，并实现不同温度处理面积的调节，最终实现从自然堆肥到理想堆肥目标的转化，同时可以根据外界温度的不同通过调节调温器转子来有效的控制发酵温度，来取得最优的堆肥效果和更低的能耗。

Claims (9)

1.一种用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，包括可移动堆肥桶、环形管道、调温器和水泵，所述环形管道环绕于堆肥桶的外部，所述调温器和所述水泵分别与所述环形管道连接，所述管道根据不同温度段区分，至少包括低温段管道、中温段管道和高温段管道，所述调温器可以分别改变所述管道中不同温度段管道的长度范围; 所述调温器包括调温器轴、调控器壳端面、转子和调温器周面，所述调控器壳端面上分布有壳孔，所述壳孔围绕调温器轴均匀分布且数量是至少为6的偶数，所述壳孔的内部与所述管道连接，所述转子通过转子轴孔可配套安装在所述调温器周面内的调温器轴上并紧密贴合，所述转子端面上分布有与所述调控器壳端面表面的壳孔相对应的贯通直孔；

转子端面的壳孔在内部两两相连，当壳孔（A1）连通壳孔（A2）、 壳孔（B1）连通壳孔（B2）、壳孔（C1）连通壳孔（C2），则调温器的外侧连接不同温度段的管道，低温段管道、中温段管道和高温段管道与调温器连接时，相邻温度段的管道沿调温器壳孔顺时针或逆时针交叉连接，所述转子可绕所述调温器轴转动，从而实现转子端面上的直孔与所述调控器壳端面上的不同壳孔相互接通或封闭；高温段管道的一端连接水泵的入水端，高温段管道的另一端连接调温器的直孔；调温器转子安装在调温器壳端面和调温器周面围成的空间内，调温器转子轴孔安装在调温器轴上并与调温器端面紧密贴合；高温段管道的一端连接水泵另一端通过高温段入水管连接调温器的壳孔（A2），水泵的入水端连接高温段管道出水端连接调温器，水泵的出水端连接壳孔（A1）；中温段管道的两端分别连接调温器壳孔（B1）和壳孔（B2），低温段管道的一端连接散热器，另一端连接调温器的壳孔（C1），散热器的一端连接低温段管道另一端连接调温器壳孔（C2）。

2.如权利于要求1所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，所述堆肥桶可连续输送餐厨垃圾向上移动，所述管道紧密包裹在所述堆肥桶的外壁。

3.如权利于要求1所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，所述管道两端各有一个端口，中间具有中空肋状结构。

4.如权利于要求1所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，所述低温段管道、中温段管道和高温段管道的长度范围均可根据所述可移动堆肥桶中厨余垃圾处理的需要进行相应调节。

5.如权利于要求1所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，低温段管道、中温段管道和高温段管道与调温器连接时，相邻温度段的管道沿调温器壳孔顺时针或逆时针交叉连接，所述转子可绕所述调温器轴转动，从而实现转子端面上的直孔与所述调控器壳端面上的不同壳孔相互接通或封闭。

6.如权利于要求1所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，高温段管道的一端连接水泵的入水端，高温段管道的另一端连接调温器的直孔。

7.如权利于要求1所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，还包括散热器，所述散热器的一端连接低温段管道，另一端连接调温器直孔。

8.如权利于要求1所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置，其特征在于，所述管道还可以根据温度区间进一步细分为4个以上温度段的管道。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的用于餐厨垃圾堆肥的管道流体温度的调配装置的调配方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据堆肥桶内餐厨垃圾的数量和垃圾移动速度，对所述环形管道的低温段管道、中温段管道和高温段管道所需要的长度范围和处理面积进行判定；

（2）按要求完成相应管道、调温器和水泵之间的连接；

（3）开启水泵，通过管道对移动中的堆肥桶进行温度调节处理；

（4）根据要实现的温度调节目标实时调节调温器的转子位置，通过沿调温器壳孔顺时针或逆时针转动，改变管道的进水和出水，使得低温段管道、中温段管道和高温段管道的长度范围和温度调节处理面积对应改变；

（5）当外界环境较高，管道内液体不足以降低高温段温度时，开启散热器进行降温。

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