CN115894101A - 堆肥反应系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明机废弃物处理技术领域，提供一种堆肥反应系统及其控制方法，堆肥反应系统包括：上料装置、混料装置、一次发酵装置、二次发酵装置、检测装置及控制器；上料装置、混料装置、一次发酵装置及二次发酵装置依次连接；检测装置检测混料装置内物料的第一发酵参数、一次发酵装置内物料的第二发酵参数、以及二次发酵装置内物料的第三发酵参数，控制器根据第一发酵参数确定混料装置的第一作业参数、根据第二发酵参数确定一次发酵装置的第二作业参数、以及根据第三发酵参数确定二次发酵装置的第三作业参数，以执行对物料的发酵控制；本发明对堆肥处理的全过程进行控制，提升了堆肥处理的自动化程度与堆肥产品的质量。

Description

堆肥反应系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及有机废弃物处理技术领域，尤其涉及一种堆肥反应系统及其控制方法。

背景技术

农村地区的有机垃圾主要包括生活垃圾、畜禽粪污及农作物秸秆等，这些有机垃圾中含有大量的有机质及氮磷钾等营养物质，若通过填埋或焚烧的方式处理不仅会造成资源的浪费，还会带来环境的污染，因此，为了实现无害化处理，现有的处理方式为堆肥处理，即将有机垃圾通过发酵实现生物降解和转化；在实现本申请过程中，申请人发现现有的堆肥处理存在以下问题，整个处理过程自动化程度较低，一方面，使得堆肥产品质量较差，另一方面，需要人工辅助，使得操作人员劳动强度较大，且堆肥过程中产生的有害物质会危害操作人员的健康。

发明内容

本发明提供一种堆肥反应系统及其控制方法，用以解决或改善现有有机垃圾在进行堆肥处理过程中存在由于自动化程度较低而导致堆肥产品质量差以及人工劳动强度大的问题。

本发明提供一种堆肥反应系统，包括：上料装置、混料装置、一次发酵装置、二次发酵装置、检测装置及控制器；

所述控制器分别与所述上料装置、所述混料装置、所述一次发酵装置、所述二次发酵装置及所述检测装置通讯连接；所述控制器用于控制所述上料装置对有机垃圾和辅料按照预设质量比输送，所述上料装置的出料口与所述混料装置的进料口连接，所述混料装置的出料口与所述一次发酵装置的进料口连接，所述一次发酵装置的出料口与所述二次发酵装置的进料口连接；所述检测装置用于检测所述混料装置内物料的第一发酵参数、所述一次发酵装置内物料的第二发酵参数、以及所述二次发酵装置内物料的第三发酵参数，所述第一发酵参数包括物料的种类与含水率，所述第二发酵参数与所述第三发酵参数均包括物料的温度与氧浓度、以及物料表面的有害气体浓度；所述控制器用于根据所述第一发酵参数确定所述混料装置的第一作业参数、根据所述第二发酵参数确定所述一次发酵装置的第二作业参数、以及根据第三发酵参数确定所述二次发酵装置的第三作业参数，以执行对物料的发酵控制；所述第一作业参数包括菌剂施洒种类与雾化水喷洒量，所述第二作业参数与所述第三作业参数均包括翻抛频率、通风量及除臭启停当中的至少一种。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述上料装置包括第一传送带、第二传送带及第三传送带；所述第一传送带的一端设有第一称重计量机构，所述第一传送带的另一端与所述第三传送带的一端连接；所述第二传送带的一端设有第二称重计量机构，所述第二传送带的另一端与所述第三传送带的一端连接，所述上料装置的出料口形成于所述第三传送带的另一端；所述第一传送带用于输送有机垃圾，所述第二传送带用于输送辅料，所述第一称重计量机构、所述第二称重计量机构、所述第一传送带、所述第二传送带及所述第三传送带分别与所述控制器通讯连接。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述混料装置包括混料箱、喷水机构、撒菌机构及第一搅拌机构；所述检测装置包括图像采集机构与含水率传感器；所述图像采集机构、所述含水率传感器及所述第一搅拌机构设于所述混料箱内，所述上料装置的出料口与所述混料箱连通；所述喷水机构、所述撒菌机构及所述第一搅拌机构分别与所述控制器通讯连接。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述一次发酵装置包括推料机构与一次发酵容器；所述推料机构沿所述一次发酵容器的高度方向设于所述一次发酵容器的上侧，所述混料装置的出料口通过所述推料机构与所述一次发酵容器的进料口连接，所述推料机构用于沿所述一次发酵容器的高度方向将物料推入所述一次发酵容器内。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述检测装置包括第一传感组件，所述第一传感组件设于所述一次发酵容器内，所述第一传感组件用于检测所述第二发酵参数；所述一次发酵容器用于与除臭装置连通。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述一次发酵装置还包括第二搅拌机构，所述第二搅拌机构与所述控制器通讯连接；所述第二搅拌机构包括搅拌杆，所述搅拌杆设于所述一次发酵容器内。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述一次发酵装置还包括第一曝气风机；所述搅拌杆呈管状，所述搅拌杆上设有多个第一曝气孔，所述搅拌杆与所述第一曝气风机连通，所述第一曝气风机与所述控制器通讯连接。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述一次发酵装置还包括布料机构；所述一次发酵容器设有多个，所述混料装置的出料口与所述布料机构的进料口连接，所述布料机构分别与多个所述一次发酵容器的进料口连接，所述推料机构用于将所述布料机构内的物料推入所述一次发酵容器内。

根据本发明提供的一种堆肥反应系统，所述二次发酵装置包括二次发酵容器、第三搅拌机构、曝气管及第二曝气风机；所述一次发酵装置的出料口与所述二次发酵容器的进料口连接，所述二次发酵容器用于与除臭装置连通；所述第三搅拌机构的搅拌叶片设于所述二次发酵容器内，所述第三搅拌机构与所述控制器通讯连接；所述检测装置包括第二传感组件，所述第二传感组件设于所述二次发酵容器内，所述第二传感组件用于检测所述第三发酵参数；所述二次发酵装置还包括曝气管与第二曝气风机；所述曝气管设于所述二次发酵容器内，所述曝气管上设有多个第二曝气孔，所述曝气管与所述第二曝气风机连通；所述第二曝气风机与所述控制器通讯连接。

本发明还提供一种控制方法，应用与如上所述的堆肥反应系统，包括：

控制上料机构按照预设质量比将物料输送至混料装置内，对所述混料装置内物料的第一发酵参数进行检测，并根据所述第一发酵参数确定混料装置的第一作业参数；

将所述混料机构内的物料输送至一次发酵装置内，对所述一次发酵装置内物料的第二发酵参数进行检测，并根据所述第二发酵参数确定一次发酵装置的第二作业参数；

确定所述一次发酵装置内物料的温度达到预设温度且存放时长达到预设第一时长，将所述一次发酵装置内的物料输送至二次发酵装置内，并将所述混料装置内的物料输送至排空后的所述一次发酵装置内；对所述二次发酵装置内物料的第三发酵参数进行检测，并根据所述第三发酵参数确定二次发酵装置的第三作业参数；

确定所述二次发酵装置内物料的含水率达到预设含水率且存放时长达到预设第二时长，将所述二次发酵装置内的物料排出，并将所述一次发酵装置内的物料输送至排空后的所述二次发酵装置内。

本发明提供的堆肥反应系统及其控制方法，通过对堆肥处理的全过程进行监测与对应控制，提升了堆肥处理的自动化程度，减小了操作人员的劳动强度；在需要对有机垃圾进行堆肥处理时，控制器根据预设质量比控制上料装置将有机垃圾和辅料输送至混料装置中，混料装置对物料进行初步混合，此时，检测装置一方面对混料装置内物料的种类进行检测，并根据不同的物料对应施洒不同的菌剂，可以理解的是，畜禽粪便堆肥处理过程中使用的菌剂类型与厨余垃圾堆肥处理过程中使用的菌剂类型不同，另一方面，检测装置对混料装置内物料的含水率进行检测，并将检测到的含水率反馈至控制器，控制器根据含水率决策雾化水的喷洒量，在含水率低于55％的情况下，混料装置向物料施洒雾化水，直至物料的含水率达到55％至75％的范围内，以使得混料装置内的物料初步达到发酵条件，进而将混料装置中的物料输送至一次发酵装置内；

进入一次发酵装置内的物料进行一次发酵处理，同时，检测装置对一次发酵装置内物料的温度与氧浓度、以及物料表面的有害气体浓度进行检测，并反馈至控制器，控制器根据检测到的第二发酵参数，对应决策一次发酵装置内物料的翻抛频率、通风量及除臭启停，从而为物料的一次发酵处理提供良好的发酵条件，一次发酵处理完毕后将物料输送至二次发酵装置内；

进入二次发酵装置内的物料进行二次发酵处理，同时，检测装置对二次发酵装置内物料的温度与氧浓度、以及物料表面的有害气体浓度进行检测，并反馈至控制器，控制器根据检测到的第三发酵参数，对应决策二次发酵装置内物料的翻抛频率、通风量及除臭启停，从而为物料的二次发酵处理提供良好的发酵条件，二次发酵处理完毕后即可得到堆肥处理产品；

本发明的堆肥反应系统通过控制器对堆肥处理过程中的上料、混料、一次发酵及二次发酵进行监测并执行对应的控制操作，提升了堆肥处理的自动化程度，提升了堆肥产品的质量，且无需人工辅助物料的发酵，降低了操作人员的劳动强度，改善了操作人员的工作环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的堆肥反应系统的结构示意图；

图2是本发明提供的上料装置的结构示意图；

图3是本发明提供的一次发酵装置的结构示意图；

图4是本发明提供的二次发酵装置的结构示意图；

图5是本发明提供的控制方法的流程示意图；

图6是本发明提供的堆肥反应系统的工艺流程示意图；

图7是本发明提供的控制器的工作原理示意图；

图8是本发明提供的控制器的结构框图。

附图标记：

1：上料装置；11：第一传送带；12：第二传送带；13：第三传送带；14：第一称重计量机构；15：第二称重计量机构；2：混料装置；21：混料箱；22：喷水机构；23：撒菌机构；24：第一搅拌机构；25：混料出料传送带；3：一次发酵装置；31：推料机构；32：一次发酵容器；33：第二搅拌机构；331：搅拌杆；3311：第一曝气孔；34：第一曝气风机；35：布料机构；36：盖板；37：伸缩驱动件；4：二次发酵装置；41：二次发酵容器；42：第三搅拌机构；43：曝气管；431：第二曝气孔；44：第二曝气风机；45：渗滤网；46：二次出料传送带；5：控制器；61：第一传感组件；611：第一温度传感器；612：第一氧浓度传感器；613：第一氨气浓度传感器；614：第一硫化氢浓度传感器；62：第二传感组件；621：第二温度传感器；622：第二氧浓度传感器；623：第二氨气浓度传感器；624：第二硫化氢浓度传感器；71：第一输送装置；72：第二输送装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

下面结合图1至图8描述本发明提供的一种堆肥反应系统及其控制方法。

如图1所示，本实施例所示的堆肥反应系统包括：上料装置1、混料装置2、一次发酵装置3、二次发酵装置4、检测装置及控制器5。

控制器5分别与上料装置1、混料装置2、一次发酵装置3、二次发酵装置4及检测装置通讯连接；控制器5用于控制上料装置1对有机垃圾和辅料按照预设质量比输送，上料装置1的出料口与混料装置2的进料口连接，混料装置2的出料口与一次发酵装置3的进料口连接，一次发酵装置3的出料口与二次发酵装置4的进料口连接；检测装置用于检测混料装置2内物料的第一发酵参数、一次发酵装置3内物料的第二发酵参数、以及二次发酵装置4内物料的第三发酵参数，第一发酵参数包括物料的种类与含水率，第二发酵参数与第三发酵参数均包括物料的温度与氧浓度、以及物料表面的有害气体浓度；控制器用于根据第一发酵参数确定混料装置2的第一作业参数、根据第二发酵参数确定一次发酵装置3的第二作业参数、以及根据第三发酵参数确定二次发酵装置4的第三作业参数，以执行对物料的发酵控制；第一作业参数包括菌剂施洒种类与雾化水喷洒量，第二作业参数与第三作业参数均包括翻抛频率、通风量及除臭启停当中的至少一种。

具体地，本实施例所示的堆肥反应系统，通过对堆肥处理的全过程进行监测与对应控制，提升了堆肥处理的自动化程度，减小了操作人员的劳动强度；在需要对有机垃圾进行堆肥处理时，控制器5根据预设质量比控制上料装置1将有机垃圾和辅料输送至混料装置2中，混料装置2对物料进行初步混合，此时，检测装置一方面对混料装置2内物料的种类进行检测，并根据不同的物料对应施洒不同的菌剂，可以理解的是，畜禽粪便堆肥处理过程中使用的菌剂类型与厨余垃圾堆肥处理过程中使用的菌剂类型不同，另一方面，检测装置对混料装置2内物料的含水率进行检测，并将检测到的含水率反馈至控制器5，控制器5根据含水率决策雾化水的喷洒量，在含水率低于55％的情况下，混料装置2向物料施洒雾化水，直至物料的含水率达到55％至75％的范围内，以使得混料装置2内的物料初步达到发酵条件，进而将混料装置2中的物料输送至一次发酵装置3内；

进入一次发酵装置3内的物料进行一次发酵处理，同时，检测装置对一次发酵装置3内物料的温度与氧浓度、以及物料表面的有害气体浓度进行检测，并反馈至控制器5，控制器5根据检测到的第二发酵参数，对应决策一次发酵装置3内物料的翻抛频率、通风量及除臭启停，从而为物料的一次发酵处理提供良好的发酵条件，一次发酵处理完毕后将物料输送至二次发酵装置4内；

进入二次发酵装置4内的物料进行二次发酵处理，同时，检测装置对二次发酵装置4内物料的温度与氧浓度、以及物料表面的有害气体浓度进行检测，并反馈至控制器5，控制器5根据检测到的第三发酵参数，对应决策二次发酵装置4内物料的翻抛频率、通风量及除臭启停，从而为物料的二次发酵处理提供良好的发酵条件，二次发酵处理完毕后即可得到堆肥处理产品；

本实施例所示的堆肥反应系统通过控制器5对堆肥处理过程中的上料、混料、一次发酵及二次发酵进行监测并执行对应的控制操作，提升了堆肥处理的自动化程度，提升了堆肥产品的质量，且无需人工辅助物料的发酵，降低了操作人员的劳动强度，改善了操作人员的工作环境。

需要说明的是，本实施例所示的有机垃圾包括畜禽粪便或厨余垃圾，辅料包括秸秆，通过畜禽粪便与秸秆的混合实现畜禽粪便的堆肥处理，或者，通过厨余垃圾与秸秆的混合实现厨余垃圾的堆肥处理，其中，有机垃圾中主要含碳，秸秆中主要含氮，有机垃圾与秸秆混合比例的依据为混合后得到的物料中的碳与氮的比例控制在(20～25):1的范围内；通过预先对有机垃圾中的碳含量进行实验检测与标定，对秸秆中氮含量进行实验检测与标定，则可根据有机垃圾的碳含量计算所需有机垃圾的质量，根据秸秆的氮含量计算所需秸秆的质量，进而可得到有机垃圾与秸秆的质量比，将该质量比输入至控制器5内作为预设质量比。

其中，发酵过程中产生的有害气体包括硫化氢与氨气；控制器5可以为本领域公知的单片机。

在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的上料装置1包括第一传送带11、第二传送带12及第三传送带13；第一传送带11的一端设有第一称重计量机构14，第一传送带11的另一端与第三传送带13的一端连接；第二传送带12的一端设有第二称重计量机构15，第二传送带12的另一端与第三传送带13的一端连接，上料装置1的出料口形成于第三传送带13的另一端；第一传送带11用于输送有机垃圾，第二传送带12用于输送辅料，第一称重计量机构14、第二称重计量机构15、第一传送带11、第二传送带12及第三传送带13分别与控制器5通讯连接。

具体地，控制器5控制第一称重计量机构14对有机垃圾进行称重计量，控制第二称重计量机构15对辅料进行称重计量，以使得有机垃圾与辅料的质量比满足预设质量比，称重计量完毕的有机垃圾在第一传送带11的作用下输送至第三传送带13上，称重计量完毕的辅料在第二传送带12的作用下输送至第三传送带13上，进而由第三传送带13将有机垃圾与辅料输送至混料装置2内；进一步地，控制器5还可对应控制第一传送带11与第二传送带12的输送速度，从而与第一称重计量机构14及第二称重计量机构15的卸料速率相匹配，进而满足预设质量比；控制器5通过控制第三传送带13的输送速度，以避免物料出现堆积的现象。

在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的混料装置2包括混料箱21、喷水机构22、撒菌机构23及第一搅拌机构24；检测机构包括图像采集机构与含水率传感器；图像采集机构、含水率传感器及第一搅拌机构24设于混料箱21内，上料装置1的出料口与混料箱21连通，混料装置的出料口形成于混料箱上；喷水机构22、撒菌机构23及第一搅拌机构24分别与控制器5通讯连接。

具体地，图像采集机构用于采集混料箱21内物料的图像信息，从而判断物料的类型，以确定混料箱21内物料是畜禽粪便与秸秆的混合物还是厨余垃圾与秸秆的混合物，进而控制撒菌机构23施洒对应的菌剂；同时，通过含水率传感器对物料的含水率进行检测，在含水率较低的情况下由控制器5对应控制喷水机构22喷洒雾化水，在含水率满足要求的情况下关闭喷水机构22；第一搅拌机构24对混料箱21内的物料进行搅拌，从而将菌剂、有机垃圾及辅料充分混合。

其中，在混料箱21内物料是畜禽粪便与秸秆的混合物的情况下，所使用的菌剂为第一复合菌剂，第一复合菌剂由巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、苏云芽孢杆菌、米曲霉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和放线菌按照溶液体积比为3:(3～3.5):(3～4):(2～3):(2～2.5):(2～2.5)的比例混合得到，混合的比例优选3:3:3:2:2:2，使得在50℃～80℃条件下微生物反应活性较高，以提升有机物的处理速率；在混料箱21内物料是厨余垃圾与秸秆的混合物的情况下，所使用的菌剂为第二复合菌剂，第二复合菌剂由枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、褐球固氮菌、地衣芽孢杆菌、绿色木霉、米曲霉、解脂假丝酵母按照溶液体积比为2:1:1:1:8:8:3的比例混合得到，使得在60～80℃条件下微生物反应活性较高，以提升有机物的处理速率；通过添加第一复合菌剂或第二复合菌剂，从而可以使得物料快速升温以缩短升温期，并延长高温持续时长，实现病原菌的彻底杀灭，提升了堆肥产品的品质。

进一步地，撒菌机构23包括菌箱与喷头，菌箱内部分为两个容纳腔，其中一个容纳腔用于盛装第一复合菌剂，另一个容纳腔用于盛装第二复合菌剂，喷头通过阀门可选择性地与两个容纳腔当中的其中一者连通。

在一些实施例中，如图1所示，混料装置2还包括混料出料传送带25，混料出料传送带25设于混料箱21内，混料出料传送带25用于携带物料朝向混料装置2的出料口移动，以辅助将混合后的物料排至一次发酵装置3中。

在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的一次发酵装置3包括推料机构31与一次发酵容器32；推料机构31沿一次发酵容器32的高度方向设于一次发酵容器32的上侧，混料装置2的出料口通过推料机构31与一次发酵容器32的进料口连接，推料机构31用于沿一次发酵容器32的高度方向将物料推入一次发酵容器32内。

具体地，由混料装置2排出的物料在推料机构31的作用下被推入至一次发酵容器32内，从而避免物料在一次发酵容器32的进料口出现堵塞的现象。

其中，推料机构31包括推料电机与推杆，推料电机与推杆连接，推杆沿一次发酵容器32的高度方向排布，推料电机用于驱动推杆沿一次发酵容器的高度方向移动，从而由推杆将物料推送至一次发酵容器内。

在一些实施例中，如图3所示，本实施例所示的检测装置包括第一传感组件61，第一传感组件61设于一次发酵容器32内，第一传感组件61用于检测第二发酵参数；一次发酵容器32用于与除臭装置连通。

其中，第一传感组件61包括第一温度传感器611、第一氧浓度传感器612、第一氨气浓度传感器613及第一硫化氢浓度传感器614。

在一些实施例中，如图3所示，本实施例所示的一次发酵装置3还包括第二搅拌机构33，第二搅拌机构33与控制器5通讯连接；第二搅拌机构33包括搅拌杆331，搅拌杆331设于一次发酵容器32内，搅拌杆331在搅拌电机的带动下转动以对一次发酵容器32内的物料进行翻抛。

进一步地，如图3所示，本实施例所示的一次发酵装置3还包括第一曝气风机34；搅拌杆331呈管状，搅拌杆331上设有多个第一曝气孔3311，搅拌杆331与第一曝气风机34连通，第一曝气风机34与控制器5通讯连接。

在上述结构的基础上，控制器5根据第二发酵参数对应执行第二作业参数的过程为，对于畜禽粪便的发酵过程而言，控制器5控制第一曝气风机34以预设的第一工作频率运行，第一工作频率为每间隔30分钟曝气5～15分钟，同时，第一温度传感器611对物料的温度进行持续检测，当物料处于升温期时，控制器5控制第一曝气风机34的通风量为每吨物料每天通风350～500L，当物料稳定在高温期时，控制器5控制第一曝气风机34的通风量为每吨物料每天通风550～800L；对于厨余垃圾的发酵过程而言，控制器5控制第一曝气风机34以预设的第二工作频率运行，第二工作频率为每间隔30分钟曝气10～20分钟，同时，第一温度传感器611对物料的温度进行持续检测，当物料处于升温期时，控制器5控制第一曝气风机34的通风量为每吨物料每天通风450～600L，当物料稳定在高温期时，控制器5控制第一曝气风机34的通风量为每吨物料每天通风700～900L；

物料在一次发酵容器32内静置1～2天后，控制器5控制第二搅拌机构33以每20～24小时翻抛一次的工作频率进行翻抛，以降低物料的温度，提升物料内的溶氧量；在第一氧浓度传感器612检测到物料的氧浓度较低时，控制器5控制第二搅拌机构33适当增加翻抛的频率，或控制第一曝气风机34适当增加曝气频率；在第一氨气浓度传感器613检测到一次发酵容器32内的氨气浓度超过860mg/kg，或者在第一硫化氢浓度传感器614检测到一次发酵容器32内的硫化氢浓度超过260mg/kg时，控制器5将除臭装置与一次发酵容器32导通，从而对氨气或硫化氢进行处理。

物料在一次发酵容器32内的停留时长为5～7天，一次发酵容器32内的物料在75～85℃的温度下持续4天以上，可使得物料中的病原菌完全杀灭。

进一步地，可在一次发酵容器32内设置三个第一温度传感器611，三个第一温度传感器611分别检测物料上、中、下三层的温度，相应地，本实施例提供另一种控制器5根据第二发酵参数对应执行第二作业参数的控制方式；当上、中、下三层物料的平均温度高于30℃时控制器5判断进入第一阶段，此时，控制器5控制第一曝气风机34每隔30分钟曝气10～20分钟；当上、中、下三层物料的平均温度高于50℃时控制器5判断进入第二阶段，此时，控制器5控制第一曝气风机34每隔20分钟曝气10～20分钟；当上、中、下三层物料的平均温度低于30℃时控制器5判断进入第三阶段，此时，控制器5控制第一曝气风机34每隔40分钟曝气10～20分钟；当任意两个第一温度传感器611检测到的温差大于10℃时，控制器5控制第二搅拌机构33执行搅拌翻抛工作；当任意两个第一温度传感器611检测到的温差小于2～5℃时，控制器5控制第二搅拌机构33停止工作；

在第一氧浓度传感器612检测到物料的氧浓度较低时，控制器5控制第二搅拌机构33适当增加翻抛的频率，或控制第一曝气风机34适当增加曝气频率；

在第一氨气浓度传感器613检测到一次发酵容器32内的氨气浓度超过860mg/kg，或者在第一硫化氢浓度传感器614检测到一次发酵容器32内的硫化氢浓度超过260mg/kg时，控制器5将除臭装置与一次发酵容器32导通，从而对氨气或硫化氢进行处理；当物料降温至30℃以下且整个周期持续7天以上时，可将物料转移至二次发酵装置4内。

在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的一次发酵装置3还包括布料机构35；一次发酵容器32设有多个，混料装置2的出料口与布料机构35的进料口连接，布料机构35分别与多个一次发酵容器32的进料口连接，推料机构31用于将布料机构35内的物料推入一次发酵容器32内。

具体地，通过设置多个一次发酵容器32，每个一次发酵容器32均可独立进行发酵，相应地提升了处理效率，布料机构35用于将物料均匀分配至各个一次发酵容器32的进料口，然后再由推料机构31将物料推入至对应的一次发酵容器32内。

其中，布料机构35可以为螺旋输送器。

进一步地，可在各个一次发酵容器32内设置激光传感器，以检测一次发酵容器32内物料的填充率，激光传感器与控制器5通讯连接；由于物料落入一次发酵容器32内后形成的堆垛大致呈圆锥状，则激光传感器在检测到物料距离一次发酵容器32的顶部5～10cm时，控制器5控制第二搅拌机构33对物料进行搅拌，以抚平物料；多次抚平物料后，激光传感器在检测到物料距离一次发酵容器32的顶部2～3cm时，表征一次发酵容器32已装满，控制器5控制推料机构31停止运行。

在一些实施例中，如图3所示，本实施例所示的一次发酵容器32的进料口设有盖板36，盖板36与伸缩驱动件37连接，伸缩驱动件37用于驱动盖板36封堵或打开一次发酵容器32的进料口。

在一些实施例中，可在一次发酵容器32的底部设置渗滤网，物料在发酵过程中产生的渗滤液通过渗滤网进行统一收集处理。

在一些实施例中，如图4所示，本实施例所示的二次发酵装置4包括二次发酵容器41与第三搅拌机构42；一次发酵装置3的出料口与二次发酵容器41的进料口连接，二次发酵容器41用于与除臭装置连通；第三搅拌机构42的搅拌叶片设于二次发酵容器41内，第三搅拌机构42与控制器5通讯连接；检测装置包括第二传感组件62，第二传感组件62设于二次发酵容器41内，第二传感组件62用于检测第三发酵参数。

其中，第二传感组件62包括第二温度传感器621、第二氧浓度传感器622、第二氨气浓度传感器623及第二硫化氢浓度传感器624。

在一些实施例中，如图4所示，本实施例所示的二次发酵装置4还包括曝气管43与第二曝气风机44；曝气管43上设有多个第二曝气孔431，曝气管43与第二曝气风机44连通；第二曝气风机44与控制器5通讯连接。

在上述结构的基础上，控制器5根据第三发酵参数对应执行第三作业参数的过程为，控制器5控制第二曝气风机44以预设的第三工作频率运行，第三工作频率为每间隔30分钟曝气5～15分钟，且控制第二曝气风机44的通风量为每吨物料每天通风550～800L，在第二温度传感器621检测到物料温度过高或第二氧浓度传感器622检测到物料的溶氧量较低时，控制器5对应控制第三搅拌机构42进行翻抛；在第二氨气浓度传感器623检测到二次发酵容器41内的氨气浓度超过860mg/kg，或者在第二硫化氢浓度传感器624检测到二次发酵容器41内的硫化氢浓度超过260mg/kg时，控制器5将除臭装置与二次发酵容器41导通，从而对氨气或硫化氢进行处理。

进一步地，可通过负压风机将一次发酵容器32与二次发酵容器41导通，从而将一次发酵容器32中多余的热气吸入至二次发酵容器41内，提升了能量的利用率，节省了额外的能量消耗，其中，负压风机的工作频率为每天开启5～10分钟。

在一些实施例中，如图4所示，本实施例所示的二次发酵容器41具有内层与外层，物料位于内层进行发酵，发酵过程中产生的蒸汽上升至二次发酵容器41的顶部液化后沿着二次发酵容器41的内壁面流动至外层，从而对液化水进行统一收集。

物料在二次发酵容器41内的停留时长为7天，且可在二次发酵容器41内设置含水率传感器，当检测到二次发酵容器41内物料的含水率达到30％～40％时，表征整个堆肥处理已完全结束，可通过二次发酵容器41下侧的二次出料传送带46将堆肥产品排出。

在一些实施例中，如图4所示，二次发酵容器41的底部设置有渗滤网45，物料在发酵过程中产生的渗滤液通过渗滤网45进行统一收集处理。

在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的堆肥反应系统还包括第一输送装置71与第二输送装置72，混料装置2的出料口通过第一输送装置71与一次发酵装置3的进料口连接，一次发酵装置3的出料口通过第二输送装置72与二次发酵装置4的进料口连接，第一输送装置71与第二输送装置72分别与控制器5通讯连接。

具体地，混料装置2中混合后的物料在第一输送装置71的输送下转移至一次发酵装置3中，一次发酵装置3中一次发酵完毕的物料在第二输送装置72的输送下转移至二次发酵装置4中，通过第一输送装置71与第二输送装置72对物料进行输送，提升了物料的输送效率。

其中，第一输送装置71与第二输送装置72可以为螺旋输送器。

进一步地，第一输送装置71与第二输送装置72的结构相同，均包括水平区段与倾斜区段，水平区段与倾斜区段连接，排出的物料首先输送至水平区段上，水平区段携带物料输送至倾斜区段上，倾斜区段将物料的高度提升，以便于物料在重力的作用下进行排料。

如图5所示，本实施例还提供一种控制方法，应用于上述堆肥反应系统，包括，步骤510、步骤520、步骤530及步骤540.

步骤510、控制上料机构按照预设质量比将物料输送至混料装置内，对所述混料装置内物料的第一发酵参数进行检测，并根据所述第一发酵参数确定混料装置的第一作业参数。

在该步骤中，将有机垃圾与辅料按照预设质量比进行配比，并输送至混料装置中进行充分混合，并适应性地添加菌剂与雾化水，以初步达到发酵的条件。

步骤520、将所述混料机构内的物料输送至一次发酵装置内，对所述一次发酵装置内物料的第二发酵参数进行检测，并根据所述第二发酵参数确定一次发酵装置的第二作业参数。

在该步骤中，物料在一次发酵装置进行一次发酵，并在发酵过程中对第二发酵参数进行实时监测与控制，以保证一次发酵的质量。

步骤530、确定所述一次发酵装置内物料的温度达到预设温度且存放时长达到预设第一时长，将所述一次发酵装置内的物料输送至二次发酵装置内，并将所述混料装置内的物料输送至排空后的所述一次发酵装置内；对所述二次发酵装置内物料的第三发酵参数进行检测，并根据所述第三发酵参数确定二次发酵装置的第三作业参数。

在该步骤中，当检测到物料的温度降低到30℃以下，且物料已在一次发酵装置内存放了7天，即可判断物料的一次发酵已经完成，需要将一次发酵装置内的物料转移至二次发酵装置内进行二次发酵，此时，一次发酵装置被排空，需要将下一批待发酵的物料输送至一次发酵装置内，以避免一次发酵装置出现空置，实现物料的有序连续发酵，提升了发酵的效率；在二次发酵的过程中对物料的第三发酵参数进行实时监测与控制，以保证二次发酵的质量。

步骤540、确定所述二次发酵装置内物料的含水率达到预设含水率且存放时长达到预设第二时长，将所述二次发酵装置内的物料排出，并将所述一次发酵装置内的物料输送至排空后的所述二次发酵装置内。

在该步骤中，当检测到物料的含水率达到30％～40％，且物料已在二次发酵装置内存放了7天，即可判断物料的二次发酵已经完成，此时二次发酵装置内的物料即为堆肥产品，并将二次发酵装置内的物料排出，而此时二次发酵装置被排空，需要将下一批一次发酵完毕的物料输送至二次发酵装置内，以避免二次发酵装置出现空置，实现物料的有序连续发酵，提升了发酵的效率。

进一步地，预设第一时长与预设第二时长相等，即可实现，一次发酵装置内物料一次发酵完毕后，二次发酵装置内物料也恰好完成二次发酵，则将二次发酵装置内物料排出后，一次发酵装置内物料可无缝衔接地排入二次发酵装置内，同时上料装置与混料装置将物料输送至一次发酵装置内，以使得一次发酵装置与二次发酵装置能够始终保持利用状态，保证了堆肥处理的持续进行，提升了堆肥处理的效率。

下面结合图6对本实施例所示的堆肥反应系统的工艺流程进行说明，首先是有机垃圾与辅料按照预设质量比配送，接着是针对不同物料对应添加不同的菌剂进行混料，布料后进行一次发酵，在一次发酵的过程中进行通风、翻抛与渗滤液的收集，然后通过一次出料与二次上料后进行二次发酵，在二次发酵的过程中进行通风、翻抛与渗滤液的收集，最后在二次发酵完毕后进行出料；在一次发酵与二次发酵的过程中对产生的臭气进行收集去除。

下面结合图7对本实施例所示的控制器5的控制原理进行说明，在上料过程中，控制器5控制上料装置1按照预设的质量比对有机垃圾与辅料进行配比，并输送至混料装置2内；在混料过程中，控制器根据物料的种类控制撒菌机构23施洒对应的菌剂，根据物料的含水率控制喷水机构22喷洒雾化水，控制第一搅拌机构24对物料进行充分搅拌，控制器5控制第一输送装置71与布料机构35将混合后的物料输送至一次发酵容器32内；在一次发酵过程中，控制器5根据物料的温度与氧气浓度，以及产生的氨气与硫化氢浓度，对应控制第二搅拌机构33、第一曝气风机34及除臭装置，并控制渗滤液的收集，控制器5控制第二输送装置72将一次发酵完毕的物料输送至二次发酵装置4内，控制器5根据物料的温度与氧气浓度，以及产生的氨气与硫化氢浓度，对应控制第三搅拌机构42、第二曝气风机44及除臭装置，并控制渗滤液的收集，在物料的水分下降到一定的程度后，进行出料控制。

下面结合图8对控制器的结构框图进行说明，控制器5包括上料控制模块、进料控制模块、出料控制模块、布料控制模块、混料控制模块、一次发酵的翻抛与曝气控制模块、除臭控制模块及二次发酵的翻抛与曝气控制模块，上料控制模块、进料控制模块、出料控制模块及布料控制模块形成于高压控制柜内，高压控制柜对第一输送装置71、第二输送装置72及布料机构35进行控制；混料控制模块、一次发酵的翻抛与曝气控制模块、除臭控制模块及二次发酵的翻抛与曝气控制模块形成于低压控制柜内，低压控制柜对第一曝气风机34、第二曝气风机44、第一搅拌机构24、第二搅拌机构33、第三搅拌机构42、除臭装置、喷水机构22及撒菌机构23进行控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种堆肥反应系统，其特征在于，包括：上料装置、混料装置、一次发酵装置、二次发酵装置、检测装置及控制器；

所述控制器分别与所述上料装置、所述混料装置、所述一次发酵装置、所述二次发酵装置及所述检测装置通讯连接；

所述控制器用于控制所述上料装置对有机垃圾和辅料按照预设质量比输送，所述上料装置的出料口与所述混料装置的进料口连接，所述混料装置的出料口与所述一次发酵装置的进料口连接，所述一次发酵装置的出料口与所述二次发酵装置的进料口连接；

所述检测装置用于检测所述混料装置内物料的第一发酵参数、所述一次发酵装置内物料的第二发酵参数、以及所述二次发酵装置内物料的第三发酵参数，所述第一发酵参数包括物料的种类与含水率，所述第二发酵参数与所述第三发酵参数均包括物料的温度与氧浓度、以及物料表面的有害气体浓度；

所述控制器用于根据所述第一发酵参数确定所述混料装置的第一作业参数、根据所述第二发酵参数确定所述一次发酵装置的第二作业参数、以及根据第三发酵参数确定所述二次发酵装置的第三作业参数，以执行对物料的发酵控制；所述第一作业参数包括菌剂施洒种类与雾化水喷洒量，所述第二作业参数与所述第三作业参数均包括翻抛频率、通风量及除臭启停当中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述上料装置包括第一传送带、第二传送带及第三传送带；

所述第一传送带的一端设有第一称重计量机构，所述第一传送带的另一端与所述第三传送带的一端连接；所述第二传送带的一端设有第二称重计量机构，所述第二传送带的另一端与所述第三传送带的一端连接，所述上料装置的出料口形成于所述第三传送带的另一端；

所述第一传送带用于输送有机垃圾，所述第二传送带用于输送辅料，所述第一称重计量机构、所述第二称重计量机构、所述第一传送带、所述第二传送带及所述第三传送带分别与所述控制器通讯连接。

3.根据权利要求1所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述混料装置包括混料箱、喷水机构、撒菌机构及第一搅拌机构；

所述检测装置包括图像采集机构与含水率传感器；

所述图像采集机构、所述含水率传感器及所述第一搅拌机构设于所述混料箱内，所述上料装置的出料口与所述混料箱连通；所述喷水机构、所述撒菌机构及所述第一搅拌机构分别与所述控制器通讯连接。

4.根据权利要求1所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述一次发酵装置包括推料机构与一次发酵容器；

所述推料机构沿所述一次发酵容器的高度方向设于所述一次发酵容器的上侧，所述混料装置的出料口通过所述推料机构与所述一次发酵容器的进料口连接，所述推料机构用于沿所述一次发酵容器的高度方向将物料推入所述一次发酵容器内。

5.根据权利要求4所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述检测装置包括第一传感组件，所述第一传感组件设于所述一次发酵容器内，所述第一传感组件用于检测所述第二发酵参数；所述一次发酵容器用于与除臭装置连通。

6.根据权利要求4所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述一次发酵装置还包括第二搅拌机构，所述第二搅拌机构与所述控制器通讯连接；

所述第二搅拌机构包括搅拌杆，所述搅拌杆设于所述一次发酵容器内。

7.根据权利要求6所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述一次发酵装置还包括第一曝气风机；

所述搅拌杆呈管状，所述搅拌杆上设有多个第一曝气孔，所述搅拌杆与所述第一曝气风机连通，所述第一曝气风机与所述控制器通讯连接。

8.根据权利要求4所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述一次发酵装置还包括布料机构；

所述一次发酵容器设有多个，所述混料装置的出料口与所述布料机构的进料口连接，所述布料机构分别与多个所述一次发酵容器的进料口连接，所述推料机构用于将所述布料机构内的物料推入所述一次发酵容器内。

9.根据权利要求1所述的堆肥反应系统，其特征在于，

所述二次发酵装置包括二次发酵容器、第三搅拌机构、曝气管及第二曝气风机；

所述一次发酵装置的出料口与所述二次发酵容器的进料口连接，所述二次发酵容器用于与除臭装置连通；所述第三搅拌机构的搅拌叶片设于所述二次发酵容器内，所述第三搅拌机构与所述控制器通讯连接；所述检测装置包括第二传感组件，所述第二传感组件设于所述二次发酵容器内，所述第二传感组件用于检测所述第三发酵参数；

所述曝气管设于所述二次发酵容器内，所述曝气管上设有多个第二曝气孔，所述曝气管与所述第二曝气风机连通；所述第二曝气风机与所述控制器通讯连接。

10.一种控制方法，应用于权利要求1至9任一项所述的堆肥反应系统，其特征在于，包括：

控制上料机构按照预设质量比将物料输送至混料装置内，对所述混料装置内物料的第一发酵参数进行检测，并根据所述第一发酵参数确定混料装置的第一作业参数；

将所述混料机构内的物料输送至一次发酵装置内，对所述一次发酵装置内物料的第二发酵参数进行检测，并根据所述第二发酵参数确定一次发酵装置的第二作业参数；

确定所述一次发酵装置内物料的温度达到预设温度且存放时长达到预设第一时长，将所述一次发酵装置内的物料输送至二次发酵装置内，并将所述混料装置内的物料输送至排空后的所述一次发酵装置内；对所述二次发酵装置内物料的第三发酵参数进行检测，并根据所述第三发酵参数确定二次发酵装置的第三作业参数；

确定所述二次发酵装置内物料的含水率达到预设含水率且存放时长达到预设第二时长，将所述二次发酵装置内的物料排出，并将所述一次发酵装置内的物料输送至排空后的所述二次发酵装置内。

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