CN111922046A - 利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法及系统 - Google Patents

利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法及系统 Download PDF

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CN111922046A CN202010793282.0A CN202010793282A CN111922046A CN 111922046 A CN111922046 A CN 111922046A CN 202010793282 A CN202010793282 A CN 202010793282A CN 111922046 A CN111922046 A CN 111922046A
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Abstract

本发明提供一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法及系统。其中,所述系统通过餐厨垃圾预处理设备、传送分装设备、生物饲育仓、仓位环境控制装置、定时装置、分离车间和繁育中心实现黑水虻幼虫到成虫的完整生命循环,并在幼虫到达适宜阶段时利用黑水虻幼虫吸收餐厨垃圾中的蛋白质、淀粉等营养物质,对餐厨垃圾进行回收再利用。本发明能够通过黑水虻幼虫体内所形成的蛋白质高效提取饲料用营养物质,实现餐厨垃圾的无害化处理。

Description

利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法及系统
技术领域
本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域,具体而言涉及一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法及系统。
背景技术
目前针对餐厨垃圾的主流处理方式有三种:卫生填埋、焚烧和堆肥。
卫生填埋的方式,其成本最低,但是占地面积大。而且填埋方式下,餐厨垃圾易腐败,发酵,发臭,餐厨垃圾中的有害物质还易造成土壤污染。卫生填埋方式处理效果较差。
焚烧的方式,一般采用热解气化焚烧技术,其设备简单,应用范围广,还可以利用焚烧所产生的热能进行发电。但是焚烧方式具有成本高,易在焚烧过程中造成二次污染的缺陷。
堆肥处理方式,其占地面积大,污染也大,在经济方面不很划算。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法及系统,本发明利用黑水虻对餐厨垃圾进行无害化处理,能够高效地将餐厨垃圾中的蛋白质、淀粉等营养物质转移至黑水虻幼虫体内,从而通过黑水虻幼虫体内所形成的蛋白质高效提取饲料用营养物质。本发明具体采用如下技术方案。
首先,为实现上述目的,提出一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其包括:
餐厨垃圾预处理设备,其用于对餐厨垃圾进行固液分离,对分离出的固体垃圾进行粉碎,并在粉碎过程向固体垃圾中混入复合微生物制剂,获得黑水虻培养基;
传送分装设备,其连接餐厨垃圾预处理设备的输出端,用于接收餐厨垃圾预处理设备所输出的黑水虻培养基,并将黑水虻培养基按照预设份量s分别分装至对应的处理盘中,然后分别通过传送带将各个处理盘运输至相应位置;
生物饲育仓,其连接所述传送分装设备,所述生物饲育仓的内部设置有多层仓储空间,每层仓储空间内又分别设置有n列m行仓位,其中,同一列或同一行的各仓位之间由仓位轨道连接,各层仓储空间之间由提升机连接,所述生物饲育仓用于接收传送分装设备上所运输的处理盘,并将同一时段内接收的处理盘按照接收顺序通过提升机运输至同一层仓储空间内,并在该仓储空间内按照处理盘的接收顺序分别将各处理盘通过所述仓位轨道推送至相应的仓位中;
仓位环境控制装置,其分别设置在生物饲育仓内,用于调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度;
定时装置,其分别记录生物饲育仓内各层仓储空间所对应的接收处理盘的时间,按照预设的更新周期,依次触发生物饲育仓将相应的各个处理盘通过仓位轨道推送至升降机,然后通过升降机将所述处理盘运输至传送分装设备上更新黑水虻培养基或将所述处理盘运输至分离车间;
所述分离车间,其接收传送分装设备所运输的处理盘,从处理盘中清出虫料混合物,对其中的黑水虻进行2-3天的预熟,然后按照设定的挑选比例,挑选出部分老熟幼虫,并将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理;
繁育中心,其内部设置有种植棚,所述种植棚内种植有木花卉,并且,所述种植棚内提供有适宜幼虫羽化的温度、湿度条件,用于供挑选出的老熟幼虫羽化、产卵,通过收集虫卵进行孵化从而向处理盘补充适宜数量的黑水虻。
可选的,如上任一所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其中,所述复合微生物制剂包含有嗜热脂肪芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、嗜热链球菌、巨大芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌,其中,所述的嗜热脂肪芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为3%~5%,所述铜绿假单胞菌的菌数占总菌数的百分比为3%~5%,所述嗜热链球菌的菌数占总菌数的百分比为10%~15%,所述巨大芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为20%~25%,所述弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌的菌数共同占总菌数的百分比为50%,且弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌之间各菌数的占比在1:1:1:2~1:2:1:2之间。
可选的,如上任一所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其中,每一个所述处理盘,其均分别设置为扁平的长方形托盘结构,每一个托盘的底面积为1.5平方米,其四周的外侧边缘分别形成有下部设置开口的导向槽;
所述仓位轨道设置为相互平行的两根,两根仓位轨道的表面设置有驱动轮组,处理盘架设在两根相互平行的仓位轨道之间,且所述驱动轮组的顶端能够与处理盘两侧导向槽的内壁贴合,使得所述驱动轮组滚动时能够驱动所述导向槽沿仓位轨道方向前进或后退。
可选的,如上任一所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其中,所述仓位环境控制装置包括加湿喷头、加热管、控制单元、温度传感器和湿度传感器:
所述加湿喷头和加热管分别设置在生物饲育仓内各层仓储空间中,所述加湿喷头用于喷淋水雾以调节仓储空间内部湿度,所述加热管用于输出热能以调节仓储空间内部温度;
所述温度传感器和湿度传感器分别设置在生物饲育仓内各层仓储空间中,用于分别采集各层仓储空间内部温度和湿度;
所述控制单元,其输入端分别连接各所述温度传感器和湿度传感器,其输出端分别连接所述加湿喷头及加热管,用于根据温度传感器和湿度传感器所采集的各层仓储空间内部温度和湿度,输出驱动信号驱动加湿喷头及加热管工作。
可选的,如上任一所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其中,所述控制单元用于按照以下步骤保持各层仓储空间内部温度在30~60℃范围内,并按照以下步骤保持各层仓储空间内部湿度在30%~75%范围内:
步骤a1,以预设的间隔周期获取温度传感器所采集到的层仓储空间内部温度T,并获取湿度传感器所采集到的层仓储空间内部湿度V,计算本间隔周期i内的等效环境变量Xi=T+0.2V/100×6.16×eT/(23.7+T)-0.65V;
步骤a2,计算本次的等效环境变量Xi与上一间隔周期所对应的等效环境变量Xi-1之间的差值为ΔX;
步骤a3,计算温度调节量ΔT和湿度调节量ΔV,其中,ΔT=KpΔX+KiXi+ Kd(Xi-Xi-1+Xi-2),
Figure RE-GDA0002718096120000041
其中,Kp为预先设定的比例系数,Ki为预先设定的积分例系数,Kd为预先设定的微分系数;
步骤a4,按照ΔT/T的比例在T<30℃时增加加热管工作驱动信号的占空比,或按照ΔT/T的比例在T>50℃时减小加热管工作驱动信号的占空比;按照ΔV/V的比例在V<30%时增加加湿喷头工作驱动信号的占空比,或按照ΔV/V的比例在 V>60%时减小加湿喷头工作驱动信号的占空比。
同时,本发明还提供一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其步骤包括:
第一步,在种植棚内提供适宜黑水虻幼虫羽化的温度、湿度条件,供幼虫羽化、产卵,通过收集虫卵进行孵化从而获得适宜数量的黑水虻3龄幼虫;
第二步,用于对餐厨垃圾进行固液分离,对分离出的固体垃圾进行粉碎,并在粉碎过程向固体垃圾中混入复合微生物制剂,获得黑水虻培养基;
第三步,将黑水虻培养基按照预设份量s分别分装至对应的处理盘中,并在各处理盘中放入适宜数量的黑水虻3龄幼虫;
第四步,分别通过传送带将各个处理盘运输至相应位置,将同一时段内接收的处理盘通过生物饲育仓内的提升机和仓位轨道运输至同一层仓储空间内,并在该仓储空间内按照处理盘的接收顺序分别将各处理盘通过所述仓位轨道推送至相应的仓位中;
第五步,调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度,分别记录生物饲育仓内各层仓储空间所对应的接收处理盘的时间,按照预设的更新周期,依次触发生物饲育仓将相应的各个处理盘通过仓位轨道推送至升降机,然后通过升降机将所述处理盘运输至传送带上通过传送分装设备更新黑水虻培养基;
第六步,重复上述第四步至第五步,直至黑水虻幼虫到达老熟阶段时,将所述处理盘运输至分离车间,从处理盘中清出虫料混合物,对其中的黑水虻进行2-3天的预熟,然后按照设定的挑选比例,挑选出部分老熟幼虫,将挑选出的老熟幼虫送入种植棚内进行羽化、产卵,并将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理。
可选的,如上任一所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其中,所述第五步中具体按照以下步骤调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度:
步骤a1,以预设的间隔周期获取温度传感器所采集到的层仓储空间内部温度T,并获取湿度传感器所采集到的层仓储空间内部湿度V,计算本间隔周期i内的等效环境变量Xi=T+0.2V/100×6.16×eT/(23.7+T)-0.65V;
步骤a2,计算本次的等效环境变量Xi与上一间隔周期所对应的等效环境变量Xi-1之间的差值为ΔX;
步骤a3,计算温度调节量ΔT和湿度调节量ΔV,其中,ΔT=KpΔX+KiXi+ Kd(Xi-Xi-1+Xi-2),
Figure RE-GDA0002718096120000051
其中,Kp为预先设定的比例系数,Ki为预先设定的积分例系数,Kd为预先设定的微分系数;
步骤a4,按照ΔT/T的比例在T<30℃时增加加热管工作驱动信号的占空比,或按照ΔT/T的比例在T>50℃时减小加热管工作驱动信号的占空比;按照ΔV/V的比例在V<30%时增加加湿喷头工作驱动信号的占空比,或按照ΔV/V的比例在 V>60%时减小加湿喷头工作驱动信号的占空比。
可选的,如上任一所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其中,第六步在将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理后,还对处理后的黑水虻幼虫进行粉碎,添加营养剂,并将其打包为饲料。
可选的,如上任一所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其中,所述第二步中,对餐厨垃圾进行固液分离后,还将分离出的液体部分进行油水分离,将分离出的餐厨废弃油提炼脂肪酸轻质沥青,将分离出的废水排入沼气池产生沼气,利用沼气作为燃料用于对第六步所分离出的幼虫进行烘干。
有益效果
本发明利用黑水虻对餐厨垃圾进行无害化处理,能够高效地将餐厨垃圾中的蛋白质、淀粉等营养物质转移至黑水虻幼虫体内,从而通过黑水虻幼虫体内所形成的蛋白质高效提取饲料用营养物质,实现对餐厨垃圾的无害化回收再利用。
本发明通过餐厨垃圾预处理设备、传送分装设备、生物饲育仓、仓位环境控制装置、定时装置、分离车间和繁育中心实现黑水虻幼虫到成虫的完整生命循环。能够高效监控黑水虻的生长环境,使其以适宜速率成长,并按照预设速率对餐厨垃圾进行处理。本发明能够有效提高餐厨垃圾的转化效率。并且,利用餐厨垃圾所分离出的水分产生沼气,为黑水虻幼虫干燥处理提供烘干所需燃料。本发明的系统能够形成配合黑水虻完整生命周期的闭环,运营维护简单,系统原料成本低廉,易于实施。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图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,并与本发明的实施例一起,用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法的流程步骤示意图;
图2是本发明的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统的整体结构示意图;
图3是本发明系统中传送分装设备及生物饲育仓之间配合关系的示意图;
图4是本发明系统中处理盘在仓储空间内移动方式的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
图1提供了一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其步骤包括:
第一步,在种植棚内提供适宜黑水虻幼虫羽化的温度、湿度条件,供幼虫羽化、产卵,通过收集虫卵进行孵化从而获得适宜数量的黑水虻3龄幼虫;
第二步,用于对餐厨垃圾进行固液分离,对分离出的固体垃圾进行粉碎,并在粉碎过程向固体垃圾中混入复合微生物制剂,对固体餐厨垃圾进行磷钾的回收和营养成分的固定,同时利用该微生物制剂抑制病毒、细菌等有害物质,从而获得黑水虻培养基;
第三步,将黑水虻培养基按照预设份量s分别分装至对应的各个面积约 1.5平方米且预先装载有适宜黑水虻幼虫的处理盘中,其中,各处理盘中所放入的黑水虻一般选用3龄幼虫,避免更小虫体自身对环境敏感饲喂损失量大,而更大幼虫营养转化效率不高的问题,幼虫的具体数量一般需要根据其食量和生长速率共同决定;
第四步,分别通过传送带将各个处理盘运输至相应位置,将同一时段内接收的处理盘通过生物饲育仓3内的提升机和仓位轨道33运输至同一层仓储空间内,并在该仓储空间内按照处理盘的接收顺序分别将各处理盘通过所述仓位轨道推送至相应的仓位中;
第五步,调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度,分别记录生物饲育仓内各层仓储空间所对应的接收处理盘的时间,按照预设的更新周期,比如,按照每3天完成一批3龄幼虫的周转,每批幼虫每天分别在各处理盘中分次加料合计60kg的指标要求,依次触发生物饲育仓将相应的各个处理盘通过仓位轨道推送至升降机,然后通过升降机将所述处理盘运输至传送带上通过传送分装设备2更新黑水虻培养基;
第六步,重复上述第四步至第五步,直至黑水虻幼虫到达老熟阶段时,将所述处理盘运输至分离车间,从处理盘中清出虫料混合物,对其中的黑水虻进行2-3天的预熟,然后按照设定的挑选比例,挑选出部分老熟幼虫,将挑选出的老熟幼虫送入种植棚内进行羽化、产卵,并将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理,从而获得饲料等优质蛋白质。
其中,针对第二步中,餐厨垃圾固液分离后所获得的液体,本发明还可进一步将其进行油水分离,将分离出的餐厨废弃油用作提炼脂肪酸轻质沥青,将分离出的废水排入沼气池产生沼气,从而直接利用沼气池所产生的沼气作为燃料,为第六步中分离出的幼虫进行烘干。
上述的无害化处理方法具体可通过图2所示的系统实现。该系统具体包括:
餐厨垃圾预处理设备1,其用于对餐厨垃圾进行固液分离,对分离出的固体垃圾进行粉碎,并在粉碎过程向固体垃圾中混入复合微生物制剂,获得黑水虻培养基;
传送分装设备2,其如图3所示,通过传送带连接餐厨垃圾预处理设备的输出端,用于接收餐厨垃圾预处理设备所输出的黑水虻培养基,并将黑水虻培养基按照预设份量s分别分装至对应的处理盘中,比如,本发明针对黑水虻的 3龄幼虫,可在每1.5平方米的处理盘中按照每天合计分装6kg黑水虻培养基的分量为黑水虻提供养料,然后分别通过传送带将各个处理盘运输至相应位置;
生物饲育仓3,其具体结构如图3中间以及图4细节图所示。所述的生物饲育仓3连接所述传送分装设备,所述生物饲育仓的内部设置有多层仓储空间 31,每层仓储空间内又分别设置有n列m行仓位32,其中,同一列或同一行的各仓位之间由图4所示的仓位轨道33连接,各层仓储空间之间由提升机34连接,所述生物饲育仓用于接收传送分装设备上所运输的处理盘,并将同一时段内接收的处理盘按照接收顺序通过提升机运输至同一层仓储空间内,并在该仓储空间内按照处理盘的接收顺序分别将各处理盘通过所述仓位轨道推送至相应的仓位中;
仓位环境控制装置,其分别设置在生物饲育仓内,用于调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度;
定时装置4,其分别记录生物饲育仓内各层仓储空间所对应的接收处理盘的时间,按照预设的更新周期,比如每天按照时段分别更新处理盘中的黑水虻培养基,每3天对处理盘进行清空获取老龄幼虫并回收剩余黑水虻培养基,按照该时间周期依次触发生物饲育仓将相应的各个处理盘通过仓位轨道推送至升降机,然后通过升降机将所述处理盘运输至传送分装设备上更新黑水虻培养基或将所述处理盘运输至分离车间;
所述分离车间5,其接收传送分装设备所运输的处理盘,从处理盘中清出虫料混合物,对其中的黑水虻进行2-3天的预熟,然后按照设定的挑选比例,挑选出部分老熟幼虫,并将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理;
繁育中心,其内部设置有种植棚,所述种植棚内种植有木花卉,并且,所述种植棚内提供有适宜幼虫羽化的温度、湿度条件,用于供挑选出的老熟幼虫羽化、产卵,通过收集虫卵进行孵化从而向处理盘补充适宜数量的黑水虻。
由此,本发明能够通过餐厨垃圾预处理设备、传送分装设备、生物饲育仓、仓位环境控制装置、定时装置、分离车间和繁育中心实现黑水虻幼虫到成虫的完整生命循环,并在幼虫到达适宜阶段时利用黑水虻幼虫吸收餐厨垃圾中的蛋白质、淀粉等营养物质,对餐厨垃圾进行回收再利用。本发明能够通过黑水虻幼虫体内所形成的蛋白质高效提取饲料用营养物质,实现餐厨垃圾的无害化处理。
在更为具体的实现方式下,考虑到餐厨垃圾本身微生物污染源较多而且容易腐败变质,因此,为帮助黑水虻幼虫获取其所需营养,减少微生物等环境污染,本发明还在固液分离后所获得的固态餐厨垃圾粉碎过程中向粉碎颗粒中混入含有嗜热脂肪芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、嗜热链球菌、巨大芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌的复合微生物制剂。其中,嗜热脂肪芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、嗜热链球菌、巨大芽孢杆菌以及弯曲芽孢杆菌以油脂类物质作为其主要营养源,能够有效降解餐厨垃圾粉末中的油脂成分,减少粉末运输中油脂沉积阻塞运输通道的可能性,并且降低餐厨垃圾本身的脂肪含量。一般,为配合黑水虻本身的营养物质需求,本发明中可设置复合微生物制剂中的嗜热脂肪芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为3%~5%,所述铜绿假单胞菌的菌数占总菌数的百分比为3%~5%,所述嗜热链球菌的菌数占总菌数的百分比为10%~15%,所述巨大芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为 20%~25%。菌落培育中的人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌还能够为餐厨垃圾提供热量和酸性物质,其中的巨大芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌能够通过迅速分解直链烷基苯磺酸钠,并将其彻底氧化成CO2和H2O,有效抑制有害微生物的生长,降低餐厨垃圾中其他病原微生物活性。一般,对巨大芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌的菌数比例无特别要求,上述菌落可共同占总菌数的百分比为50%。考虑到餐厨垃圾的特性,本发明可优选弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌之间各菌数的占比在1:1:1:2~1:2:1:2之间。本发明的复合微生物制剂还可同时提高了对含LAS废水生物处理效率,消除污水的臭味。
为方便仓储空间31存储培育黑水虻,本发明可具体将每一个所述处理盘,均分别设置为扁平的长方形托盘结构。每一个托盘的底面积为1.5平方米,其四周的外侧边缘分别形成有下部设置开口的导向槽。配合该结构,所述仓位轨道33可设置为相互平行的两根,两根仓位轨道33的表面设置有驱动轮组,处理盘架设在两根相互平行的仓位轨道33之间,且所述驱动轮组的顶端能够与处理盘两侧导向槽的内壁贴合,使得所述驱动轮组滚动时能够驱动所述导向槽沿仓位轨道33方向前进或后退。
为实现对黑水虻生长环境的监控,本发明还可在所述仓位环境控制装置包括加湿喷头、加热管、控制单元、温度传感器和湿度传感器:
所述加湿喷头和加热管分别设置在生物饲育仓内各层仓储空间31中,所述加湿喷头用于喷淋水雾以调节仓储空间31内部湿度,所述加热管用于输出热能以调节仓储空间31内部温度;
所述温度传感器和湿度传感器分别设置在生物饲育仓内各层仓储空间31 中,用于分别采集各层仓储空间31内部温度和湿度;
所述控制单元,其输入端分别连接各所述温度传感器和湿度传感器,其输出端分别连接所述加湿喷头及加热管,用于根据温度传感器和湿度传感器所采集的各层仓储空间31内部温度和湿度,输出驱动信号驱动加湿喷头及加热管工作。
其中,所述控制单元可按照以下步骤保持各层仓储空间31内部温度在 30~60℃范围内,并按照以下步骤保持各层仓储空间31内部湿度在30%~75%范围内:
步骤a1,以预设的间隔周期获取温度传感器所采集到的层仓储空间31内部温度T,并获取湿度传感器所采集到的层仓储空间31内部湿度V,计算本间隔周期i内的等效环境变量Xi=T+0.2V/100×6.16×eT/(23.7+T)-0.65V;
步骤a2,计算本次的等效环境变量Xi与上一间隔周期所对应的等效环境变量 Xi-1之间的差值为ΔX;
步骤a3,计算温度调节量ΔT和湿度调节量ΔV,其中,ΔT=KpΔX+KiXi+ Kd(Xi-Xi-1+Xi-2),
Figure RE-GDA0002718096120000131
其中,Kp为预先设定的比例系数,Ki为预先设定的积分例系数,Kd为预先设定的微分系数;
步骤a4,按照ΔT/T的比例在T<30℃时增加加热管工作驱动信号PWM波的占空比,或按照ΔT/T的比例在T>50℃时减小加热管工作驱动信号PWM波的占空比;按照ΔV/V的比例在V<30%时增加加湿喷头工作驱动信号PWM波的占空比,或按照ΔV/V的比例在V>60%时减小加湿喷头工作驱动信号PWM波的占空比。由此,在温度较低时通过增加加热管的工作间隙提高处理盘环境温度,在温度较高时通过减少加热管的工作间隙通过处理盘自身结构之间间隙和厂区内部通风系统提供空气对流降低处理盘环境温度。对湿度的调控也类似:
本发明可以在湿度较低时通过增加加湿喷头的工作间隙提高处理盘环境湿度,在温度较高时通过减少加湿喷头的工作间隙通过处理盘自身结构之间间隙和厂区内部通风系统提供空气对流降低处理盘环境湿度。
此外,为优化厂房厂区内部环境,本发明还可在黑水虻的各层仓储空间31 中增加臭氧供给,通过臭氧分解环境异味,并进一步降低病原以及有害微生物活性,保证出品质量。
以上仅为本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其特征在于,包括:
餐厨垃圾预处理设备(1),其用于对餐厨垃圾进行固液分离,对分离出的固体垃圾进行粉碎,并在粉碎过程向固体垃圾中混入复合微生物制剂,获得黑水虻培养基;
传送分装设备(2),其连接餐厨垃圾预处理设备的输出端,用于接收餐厨垃圾预处理设备所输出的黑水虻培养基,并将黑水虻培养基按照预设份量s分别分装至对应的处理盘中,然后分别通过传送带将各个处理盘运输至相应位置;
生物饲育仓(3),其连接所述传送分装设备,所述生物饲育仓的内部设置有多层仓储空间(31),每层仓储空间内又分别设置有n列m行仓位(32),其中,同一列或同一行的各仓位之间由仓位轨道(33)连接,各层仓储空间之间由提升机(34)连接,所述生物饲育仓用于接收传送分装设备上所运输的处理盘,并将同一时段内接收的处理盘按照接收顺序通过提升机运输至同一层仓储空间内,并在该仓储空间内按照处理盘的接收顺序分别将各处理盘通过所述仓位轨道推送至相应的仓位中;
仓位环境控制装置,其分别设置在生物饲育仓内,用于调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度;
定时装置(4),其分别记录生物饲育仓内各层仓储空间所对应的接收处理盘的时间,按照预设的更新周期,依次触发生物饲育仓将相应的各个处理盘通过仓位轨道推送至升降机,然后通过升降机将所述处理盘运输至传送分装设备上更新黑水虻培养基或将所述处理盘运输至分离车间;
所述分离车间(5),其接收传送分装设备所运输的处理盘,从处理盘中清出虫料混合物,对其中的黑水虻进行2-3天的预熟,然后按照设定的挑选比例,挑选出部分老熟幼虫,并将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理;
繁育中心,其内部设置有种植棚,所述种植棚内种植有木花卉,并且,所述种植棚内提供有适宜幼虫羽化的温度、湿度条件,用于供挑选出的老熟幼虫羽化、产卵,通过收集虫卵进行孵化从而向处理盘补充适宜数量的黑水虻。
2.如权利要求1所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其特征在于,所述复合微生物制剂包含有嗜热脂肪芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、嗜热链球菌、巨大芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌,其中,所述的嗜热脂肪芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为3%~5%,所述铜绿假单胞菌的菌数占总菌数的百分比为3%~5%,所述嗜热链球菌的菌数占总菌数的百分比为10%~15%,所述巨大芽孢杆菌的菌数占总菌数的百分比为20%~25%,所述弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌的菌数共同占总菌数的百分比为50%,且弯曲芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、人苍白杆菌、和铜绿假单胞菌之间各菌数的占比在1:1:1:2~1:2:1:2之间。
3.如权利要求1所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其特征在于,每一个所述处理盘,其均分别设置为扁平的长方形托盘结构,每一个托盘的底面积为1.5平方米,其四周的外侧边缘分别形成有下部设置开口的导向槽;
所述仓位轨道(33)设置为相互平行的两根,两根仓位轨道(33)的表面设置有驱动轮组,处理盘架设在两根相互平行的仓位轨道(33)之间,且所述驱动轮组的顶端能够与处理盘两侧导向槽的内壁贴合,使得所述驱动轮组滚动时能够驱动所述导向槽沿仓位轨道(33)方向前进或后退。
4.如权利要求3所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其特征在于,所述仓位环境控制装置包括加湿喷头、加热管、控制单元、温度传感器和湿度传感器:
所述加湿喷头和加热管分别设置在生物饲育仓内各层仓储空间(31)中,所述加湿喷头用于喷淋水雾以调节仓储空间(31)内部湿度,所述加热管用于输出热能以调节仓储空间(31)内部温度;
所述温度传感器和湿度传感器分别设置在生物饲育仓内各层仓储空间(31)中,用于分别采集各层仓储空间(31)内部温度和湿度;
所述控制单元,其输入端分别连接各所述温度传感器和湿度传感器,其输出端分别连接所述加湿喷头及加热管,用于根据温度传感器和湿度传感器所采集的各层仓储空间(31)内部温度和湿度,输出驱动信号驱动加湿喷头及加热管工作。
5.如权利要求4所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的系统,其特征在于,所述控制单元用于按照以下步骤保持各层仓储空间(31)内部温度在30~60℃范围内,并按照以下步骤保持各层仓储空间(31)内部湿度在30%~75%范围内:
步骤a1,以预设的间隔周期获取温度传感器所采集到的层仓储空间(31)内部温度T,并获取湿度传感器所采集到的层仓储空间(31)内部湿度V,计算本间隔周期i内的等效环境变量Xi=T+0.2V/100×6.16×eT/(23.7+T)-0.65V;
步骤a2,计算本次的等效环境变量Xi与上一间隔周期所对应的等效环境变量Xi-1之间的差值为ΔX;
步骤a3,计算温度调节量ΔT和湿度调节量ΔV,其中,ΔT=KpΔX+KiXi+Kd(Xi-Xi-1+Xi-2),
Figure RE-FDA0002718096110000031
其中,Kp为预先设定的比例系数,Ki为预先设定的积分例系数,Kd为预先设定的微分系数;
步骤a4,按照ΔT/T的比例在T<30℃时增加加热管工作驱动信号的占空比,或按照ΔT/T的比例在T>50℃时减小加热管工作驱动信号的占空比;按照ΔV/V的比例在V<30%时增加加湿喷头工作驱动信号的占空比,或按照ΔV/V的比例在V>60%时减小加湿喷头工作驱动信号的占空比。
6.一种利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其特征在于,步骤包括:
第一步,在种植棚内提供适宜黑水虻幼虫羽化的温度、湿度条件,供幼虫羽化、产卵,通过收集虫卵进行孵化从而获得适宜数量的黑水虻3龄幼虫;
第二步,用于对餐厨垃圾进行固液分离,对分离出的固体垃圾进行粉碎,并在粉碎过程向固体垃圾中混入复合微生物制剂,获得黑水虻培养基;
第三步,将黑水虻培养基按照预设份量s分别分装至对应的处理盘中,并在各处理盘中放入适宜数量的黑水虻3龄幼虫;
第四步,分别通过传送带将各个处理盘运输至相应位置,将同一时段内接收的处理盘通过生物饲育仓(3)内的提升机和仓位轨道(33)运输至同一层仓储空间内,并在该仓储空间内按照处理盘的接收顺序分别将各处理盘通过所述仓位轨道推送至相应的仓位中;
第五步,调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度,分别记录生物饲育仓内各层仓储空间所对应的接收处理盘的时间,按照预设的更新周期,依次触发生物饲育仓将相应的各个处理盘通过仓位轨道推送至升降机,然后通过升降机将所述处理盘运输至传送带上通过传送分装设备(2)更新黑水虻培养基;
第六步,重复上述第四步至第五步,直至黑水虻幼虫到达老熟阶段时,将所述处理盘运输至分离车间,从处理盘中清出虫料混合物,对其中的黑水虻进行2-3天的预熟,然后按照设定的挑选比例,挑选出部分老熟幼虫,将挑选出的老熟幼虫送入种植棚内进行羽化、产卵,并将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理。
7.如权利要求6所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其特征在于,所述第五步中具体按照以下步骤调节各仓位中处理盘所处的环境温度、环境湿度:
步骤a1,以预设的间隔周期获取温度传感器所采集到的层仓储空间(31)内部温度T,并获取湿度传感器所采集到的层仓储空间(31)内部湿度V,计算本间隔周期i内的等效环境变量Xi=T+0.2V/100×6.16×eT/(23.7+T)-0.65V;
步骤a2,计算本次的等效环境变量Xi与上一间隔周期所对应的等效环境变量Xi-1之间的差值为ΔX;
步骤a3,计算温度调节量ΔT和湿度调节量ΔV,其中,ΔT=KpΔX+KiXi+Kd(Xi-Xi-1+Xi-2),
Figure RE-FDA0002718096110000051
其中,Kp为预先设定的比例系数,Ki为预先设定的积分例系数,Kd为预先设定的微分系数;
步骤a4,按照ΔT/T的比例在T<30℃时增加加热管工作驱动信号的占空比,或按照ΔT/T的比例在T>50℃时减小加热管工作驱动信号的占空比;按照ΔV/V的比例在V<30%时增加加湿喷头工作驱动信号的占空比,或按照ΔV/V的比例在V>60%时减小加湿喷头工作驱动信号的占空比。
8.如权利要求6-7所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其特征在于,第六步在将其余老熟幼虫通过机械装置与黑水虻培养基进行分离,对分离出的幼虫进行清洗、干燥处理后,还对处理后的黑水虻幼虫进行粉碎,添加营养剂,并将其打包为饲料。
9.如权利要求6-8所述的利用黑水虻进行餐厨垃圾无害化处理的方法,其特征在于,所述第二步中,对餐厨垃圾进行固液分离后,还将分离出的液体部分进行油水分离,将分离出的餐厨废弃油提炼脂肪酸轻质沥青,将分离出的废水排入沼气池产生沼气,利用沼气作为燃料用于对第六步所分离出的幼虫进行烘干。
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