餐厨垃圾发酵检测控制系统及方法.pdf

《餐厨垃圾发酵检测控制系统及方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《餐厨垃圾发酵检测控制系统及方法.pdf（13页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010282503.8 (22)申请日 2020.04.12 (71)申请人 蔚复来 （浙江） 科技股份有限公司 地址 310053 浙江省杭州市滨江区浦沿街 道南环路3490号1号楼301室 (72)发明人 裴敏胡晓东郑夏威张利红 张玉伟梁接明 (74)专利代理机构 杭州昱呈专利代理事务所 (普通合伙) 33303 代理人 雷仕荣 (51)Int.Cl. B09B 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种餐厨垃圾发酵检测控制系统及方法 (57)摘要 本发明公开了。

2、一种餐厨垃圾发酵检测控制 系统及方法， 系统中控制器、 搅拌部、 温度传感 器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化锆氧气探头和溶 氧传感器均设置在发酵仓内， 加热器设置在发酵 仓外， 对发酵仓的仓壁进行加热， 换气部设置在 发酵仓的仓顶， 控制器接收温度传感器、 湿度传 感器、 pH传感器、 氧化锆氧气探头和溶氧传感器 检测的参数， 根据检测的参数控制加热器、 搅拌 部和换气部。 本发明在发酵过程中， 根据温度、 湿 度、 氧气含量、 溶解氧和pH值， 对系统的加热， 换 气， 搅拌进行自动控制， 使得整个发酵都处于较 理想的状态， 同时有效降低整个系统的运行功 耗。 权利要求书2页 说明书5。

3、页 附图5页 CN 111482441 A 2020.08.04 CN 111482441 A 1.一种餐厨垃圾发酵检测控制系统， 其特征在于， 包括控制器、 加热器、 搅拌部、 换气 部、 温度传感器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化锆氧气探头和溶氧传感器， 控制器、 搅拌部、 温 度传感器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化锆氧气探头和溶氧传感器均设置在发酵仓内， 加热 器设置在发酵仓外， 对发酵仓的仓壁进行加热， 换气部设置在发酵仓的仓顶， 其中， 所述控制器与加热器、 搅拌部、 换气部、 温度传感器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化锆氧 气探头和溶氧传感器分别连接， 控制器接收温度。

4、传感器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化锆氧 气探头和溶氧传感器检测的参数， 根据检测的参数控制加热器、 搅拌部和换气部。 2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾发酵检测控制系统， 其特征在于， 所述温度传感器检 测发酵仓内餐厨垃圾的温度。 3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾发酵检测控制系统， 其特征在于， 所述湿度传感器检 测发酵仓内气体的湿度。 4.根据权利要求1所述的餐厨垃圾发酵检测控制系统， 其特征在于， 所述pH传感器检测 发酵仓内餐厨垃圾的pH值， 采用杭州联测的SIN-pH6.0型pH计。 5.根据权利要求1所述的餐厨垃圾发酵检测控制系统， 其特征在于， 所述氧化锆氧气探 头检测发酵仓。

5、内气体的氧气含量， 包括两个氧化锆盘， 在两个氧化锆盘中间是一个密封空 间， 其中一个氧化锆盘为可逆氧气泵， 另一个氧化锆盘测量氧分压差比率， 得到相对应的传 感电压。 6.根据权利要求1所述的餐厨垃圾发酵检测控制系统， 其特征在于， 所述溶氧传感器检 测发酵仓内餐厨垃圾的溶解氧， 采用台湾衡欣AZ8403型号溶解氧仪。 7.一种餐厨垃圾发酵检测控制方法， 其特征在于， 采用权利要求1-6之一所述的餐厨垃 圾发酵检测控制系统， 包括以下步骤： S10， 对餐厨垃圾的温度进行监测和调控； S20， 对餐厨垃圾的pH值、 发酵仓内气体氧气含量和餐厨垃圾的溶解氧进行监测和调 控； S30， 对发酵仓。

6、内气体的湿度进行监测和调控。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述对餐厨垃圾的温度进行监测和调控， 包括以下步骤： S11， 对餐厨垃圾进行温度检测； S12， 温度是否达到发酵温度？ S13， 否， 则控制器启动加热器； S14， 是， 则控制器停止加热器； 其中， 发酵温度为4560。 9.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述对餐厨垃圾的pH值、 发酵仓内气体氧 气含量和餐厨垃圾的溶解氧进行监测和调控， 包括以下步骤： S21， 对餐厨垃圾的pH值进行检测； S22， pH值是否处于预设范围？ 是， 则返回S21继续检测； S23， 否， 则对发酵仓内气体氧气含量进。

7、行检测， 氧气含量是否处于预设范围？ S24， 否， 则控制器开启换气部； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111482441 A 2 S25， 是， 则对餐厨垃圾的溶解氧进行检测， 溶解氧是否处于预设范围？ S26， 是， 则控制器停止搅拌部； S27， 否， 则控制器开启搅拌部； 其中， pH值预设范围为6.5-7.5； 氧气含量预设范围为818； 溶解氧预设范围为3- 5mg/L。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于， 所述对发酵仓内气体的湿度进行监测和 调控， 包括以下步骤： S31， 对发酵仓内气体的湿度进行检测； S32， 湿度是否处于预设范围？ 否， 则进行S24， 。

8、控制器开启换气部； 是， 则进行S23， 对发酵仓内气体氧气含量进行检测， 氧气含量是否处于预设范围。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111482441 A 3 一种餐厨垃圾发酵检测控制系统及方法 技术领域 0001 本发明属于垃圾处理领域， 涉及一种餐厨垃圾发酵检测控制系统及方法。 背景技术 0002 现有的餐厨垃圾好氧发酵阶段， 添加相应的微生物菌剂之后， 通过加热， 搅拌， 以 及通风换气等操作， 使得微生物开始发酵并维持发酵状态。 发酵产生的尾气通过除臭装置 后排放到空气。 0003 现有餐厨垃圾发酵设备， 往往就是根据所使用的微生物菌剂的特性， 简单地控制 发酵温度和搅拌通风。 。

9、整个发酵过程犹如黑箱， 而且由于餐厨垃圾本身成分复杂， 经常导致 好氧发酵变成厌氧发酵， 产生恶臭， 影响周围环境， 引发居民投诉。 而且发酵产物质量也无 法控制， 发酵完成度也不可控， 导致产物达不到堆肥要求。 0004 现有技术方案一般由中控向下发送执行指令， 如设置好加热的温度、 加热时间、 搅 拌时间， 后台数据通过手动录入， 进行数据存储和展示。 有比较进步的技术方案加入传感装 置采集氧气浓度、 湿度等数据， 通过无线或有限模块传输给中控。 存在如下不足： 0005 (1)中控获取数据有限， 无法为整个发酵过程提供足够的信息参考； 0006 (2)各部分交互协作少， 反馈控制机制不完。

10、全， 即使传感器发现参数不利于发酵仓 内菌种生存环境不利， 也难以让中控根据参数变化而向相关部件发出控制指令， 优化发酵 过程； 0007 (3)通常对于氧气无监测， 仅在设定好的时间段进行通风换气， 或者仅检测发酵仓 内气体的氧气含量， 而不能对发酵物作出较佳的含氧量检测。 发明内容 0008 为解决上述问题， 本发明在发酵过程中， 根据温度、 湿度、 氧气含量， 溶解氧或耗氧 速率和pH值， 对系统的加热， 换气， 搅拌进行自动控制， 使得整个发酵都处于较理想的状态， 同时有效降低整个系统的运行功耗。 0009 为实现上述目的， 本发明的技术方案为： 0010 一种餐厨垃圾发酵检测控制系统。

11、， 包括控制器、 加热器、 搅拌部、 换气部、 温度传感 器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化锆氧气探头和溶氧传感器， 控制器、 搅拌部、 温度传感器、 湿 度传感器、 pH传感器、 氧化锆氧气探头和溶氧传感器均设置在发酵仓内， 加热器设置在发酵 仓外， 对发酵仓的仓壁进行加热， 换气部设置在发酵仓的仓顶， 其中， 0011 所述控制器与加热器、 搅拌部、 换气部、 温度传感器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化 锆氧气探头和溶氧传感器分别连接， 控制器接收温度传感器、 湿度传感器、 pH传感器、 氧化 锆氧气探头和溶氧传感器检测的参数， 根据检测的参数控制加热器、 搅拌部和换气部。 001。

12、2 优选地， 所述温度传感器检测发酵仓内餐厨垃圾的温度。 0013 优选地， 所述湿度传感器检测发酵仓内气体的湿度。 0014 优选地， 所述pH传感器检测发酵仓内餐厨垃圾的pH值， 采用杭州联测的SIN-pH6.0 说明书 1/5 页 4 CN 111482441 A 4 型pH计。 0015 优选地， 所述氧化锆氧气探头检测发酵仓内气体的氧气含量， 包括两个氧化锆盘， 在两个氧化锆盘中间是一个密封空间， 其中一个氧化锆盘为可逆氧气泵， 另一个氧化锆盘 测量氧分压差比率， 得到相对应的传感电压。 0016 优选地， 所述溶氧传感器检测发酵仓内餐厨垃圾的溶解氧， 采用台湾衡欣AZ8403 型号。

13、溶解氧仪。 0017 基于上述目的， 本发明还提供了一种餐厨垃圾发酵检测控制方法， 采用上述餐厨 垃圾发酵检测控制系统， 包括以下步骤： 0018 S10， 对餐厨垃圾的温度进行监测和调控； 0019 S20， 对餐厨垃圾的pH值、 发酵仓内气体氧气含量和餐厨垃圾的溶解氧进行监测和 调控； 0020 S30， 对发酵仓内气体的湿度进行监测和调控。 0021 优选地， 所述对餐厨垃圾的温度进行监测和调控， 包括以下步骤： 0022 S11， 对餐厨垃圾进行温度检测； 0023 S12， 温度是否达到发酵温度？ 0024 S13， 否， 则控制器启动加热器； 0025 S14， 是， 则控制器停止。

14、加热器； 0026 其中， 发酵温度为4560。 0027 优选地， 所述对餐厨垃圾的pH值、 发酵仓内气体氧气含量和餐厨垃圾的溶解氧进 行监测和调控， 包括以下步骤： 0028 S21， 对餐厨垃圾的pH值进行检测； 0029 S22， pH值是否处于预设范围？ 0030 是， 则返回S21继续检测； 0031 S23， 否， 则对发酵仓内气体氧气含量进行检测， 氧气含量是否处于预设范围？ 0032 S24， 否， 则控制器开启换气部； 0033 S25， 是， 则对餐厨垃圾的溶解氧进行检测， 溶解氧是否处于预设范围？ 0034 S26， 是， 则控制器停止搅拌部； 0035 S27， 否，。

15、 则控制器开启搅拌部； 0036 其中， pH值预设范围为6.5-7.5； 氧气含量预设范围为818； 溶解氧预设范围 为3-5mg/L。 0037 优选地， 所述对发酵仓内气体的湿度进行监测和调控， 包括以下步骤： 0038 S31， 对发酵仓内气体的湿度进行检测； 0039 S32， 湿度是否处于预设范围？ 0040 否， 则进行S24， 控制器开启换气部； 0041 是， 则进行S23， 对发酵仓内气体氧气含量进行检测， 氧气含量是否处于预设范围。 0042 与现有技术相比， 本发明至少有以下有益效果： 0043 (1)在发酵过程中， 根据温度传感器和湿度传感器检测到的温度和湿度， 对系。

16、统的 加热器和换气部进行开启和关闭， 在温度和湿度不利于发酵时均能及时进行调整， 以提高 发酵效率， 优化发酵效果， 同时有效降低整个系统的运行功耗； 说明书 2/5 页 5 CN 111482441 A 5 0044 (2)pH值是餐厨垃圾发酵的重要指标， 在整个发酵过程中， pH值随时间和温度变化 而变化， 过高或过低的pH值对发酵效率产生很大的影响， 发酵过程中， 通过开启换气部增强 通风来调节pH值， 通风增氧， 及时把发酵产生的酸性物质氧化， 用极简的方法达到调节pH值 的目的； 0045 (3)好氧发酵中发酵仓内气体合适的氧气含量应大于18， 最低不能小于8， 采 用非消耗性的氧化。

17、锆氧气探头， 并支持系统在线连续测试； 而对于微生物发酵真正用到的 是溶解氧， 直接采用溶氧传感器来测试发酵仓内餐厨垃圾的溶解氧来控制供氧， 也可以采 用检测耗氧速率来间接控制供氧。 附图说明 0046 图1为本发明实施例的餐厨垃圾发酵检测控制系统的结构框图； 0047 图2为本发明实施例的餐厨垃圾发酵检测控制方法的S10步骤流程图； 0048 图3为本发明实施例的餐厨垃圾发酵检测控制方法的S20步骤流程图； 0049 图4为本发明实施例的餐厨垃圾发酵检测控制方法的S30步骤流程图； 0050 图5为本发明实施例的餐厨垃圾发酵检测控制方法的S20、 S30步骤流程图。 具体实施方式 0051 。

18、为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并 不用于限定本发明。 0052 相反， 本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、 修 改、 等效方法以及方案。 进一步， 为了使公众对本发明有更好的了解， 在下文对本发明的细 节描述中， 详尽描述了一些特定的细节部分。 对本领域技术人员来说没有这些细节部分的 描述也可以完全理解本发明。 0053 系统实施例1 0054 参见图1， 所示为本发明一实施例的餐厨垃圾发酵检测控制系统， 包括控制器10、 加热器20。

19、、 搅拌部30、 换气部40、 温度传感器51、 湿度传感器52、 pH传感器53、 氧化锆氧气探 头54和溶氧传感器55， 控制器10、 搅拌部30、 温度传感器51、 湿度传感器52、 pH传感器53、 氧 化锆氧气探头54和溶氧传感器55均设置在发酵仓内， 加热器20设置在发酵仓外， 对发酵仓 的仓壁进行加热， 换气部40设置在发酵仓的仓顶， 其中， 0055 控制器10与加热器20、 搅拌部30、 换气部40、 温度传感器51、 湿度传感器52、 pH传感 器53、 氧化锆氧气探头54和溶氧传感器55分别连接， 控制器10接收温度传感器51、 湿度传感 器52、 pH传感器53、 氧化。

20、锆氧气探头54和溶氧传感器55检测的参数， 根据检测的参数控制加 热器20、 搅拌部30和换气部40。 0056 具体实施例中， 温度传感器51检测发酵仓内餐厨垃圾的温度； 湿度传感器52检测 发酵仓内气体的湿度。 具体实施例中， 温度传感器51和湿度传感器52可采用温湿度一体机 传感器AM2305。 0057 pH传感器53检测发酵仓内餐厨垃圾的pH值， 采用杭州联测的SIN-pH6.0型pH计； 氧 化锆氧气探头54检测发酵仓内气体的氧气含量， 包括两个氧化锆盘， 在两个氧化锆盘中间 说明书 3/5 页 6 CN 111482441 A 6 是一个密封空间， 其中一个氧化锆盘为可逆氧气泵，。

21、 另一个氧化锆盘测量氧分压差比率， 得 到相对应的传感电压。 0058 溶氧传感器55检测发酵仓内餐厨垃圾的溶解氧， 采用台湾衡欣AZ8403型号溶解氧 仪。 0059 方法实施例1 0060 一种餐厨垃圾发酵检测控制方法， 采用上述餐厨垃圾发酵检测控制系统， 包括以 下步骤： 0061 S10， 对餐厨垃圾的温度进行监测和调控； 0062 S20， 对餐厨垃圾的pH值、 发酵仓内气体氧气含量和餐厨垃圾的溶解氧进行监测和 调控； 0063 S30， 对发酵仓内气体的湿度进行监测和调控。 0064 上述三个步骤不分先后， 为对系统的并行监测和调控。 0065 方法实施例2 0066 参见图2， 。

22、S10， 对餐厨垃圾的温度进行监测和调控， 包括以下步骤： 0067 S11， 对餐厨垃圾进行温度检测； 0068 S12， 温度是否达到发酵温度？ 0069 S13， 否， 则控制器启动加热器； 0070 S14， 是， 则控制器停止加热器； 0071 其中， 发酵温度为4560。 0072 温度是影响微生物生长的主要因素， 温度过高会使得微生物休眠或者死亡， 造成 过度消耗有机质， 温度过低会降低发酵速率。 温度的控制要根据具体使用的微生物菌剂要 求设定， 通过加热器和换气部维持一个适宜的发酵温度， 在温度低于45时， 控制器开启加 热器进行加热， 在温度高于60时， 控制器关闭加热器停止。

23、加热。 具体实施例中， 温度传感 器和湿度传感器可采用温湿度一体机传感器AM2305。 0073 方法实施例3 0074 参见图3， S20， 对餐厨垃圾的pH值、 发酵仓内气体氧气含量和餐厨垃圾的溶解氧进 行监测和调控， 包括以下步骤： 0075 S21， 对餐厨垃圾的pH值进行检测； 0076 S22， pH值是否处于预设范围？ 0077 是， 则返回S21继续检测； 0078 S23， 否， 则对发酵仓内气体氧气含量进行检测， 氧气含量是否处于预设范围？ 0079 S24， 否， 则控制器开启换气部； 0080 S25， 是， 则对餐厨垃圾的溶解氧进行检测， 溶解氧是否处于预设范围？ 0。

24、081 S26， 是， 则控制器停止搅拌部； 0082 S27， 否， 则控制器开启搅拌部； 0083 其中， pH值预设范围为6.5-7.5； 氧气含量预设范围为818； 溶解氧预设范围 为3-5mg/L。 0084 发酵过程中， 大部分都是酸性环境， 正常情况不存在pH过高的问题， 而对于pH值低 于6.5时的情况， 主要是通过添加碱性物质中和酸性或者通过控制器开启换气部增强通风， 说明书 4/5 页 7 CN 111482441 A 7 氧化发酵过程中产生的酸性物质来提高pH值。 0085 由于是好氧发酵， 氧气含量是影响发酵效果和效率的重要因素。 因为空气中的氧 气进到发酵仓内主要被微。

25、生物发酵消耗， 氧气含量降低， 通过控制器开启换气部通入空气 补充氧气。 溶解氧或耗氧速率反应了微生物消耗氧气的速率， 体现的是发酵仓内餐厨垃圾 中的微生物发酵情况， 溶解氧含量高或耗氧快说明发酵很旺盛， 可以不进行干预或补充氧 气。 溶解氧含量低或耗氧慢说明微生物不活跃， 需要通过其他环节调节， 如控制器开启搅拌 部增加搅拌， 搅拌中氧气能够更好地溶入餐厨垃圾。 氧气含量、 溶解氧和搅拌， 三者联合控 制， 达到较理想的发酵控制效果。 0086 方法实施例4 0087 参见图4， S30， 对发酵仓内气体的湿度进行监测和调控， 包括以下步骤： 0088 S31， 对发酵仓内气体的湿度进行检测。

26、； 0089 S32， 湿度是否处于预设范围？ 0090 否， 则进行S24， 控制器开启换气部； 0091 是， 则进行S23， 对发酵仓内气体氧气含量进行检测， 氧气含量是否处于预设范围。 0092 发酵过程中， 水分在微生物发酵过程中， 会参与微生物的新陈代谢， 水分过多会导 致发酵物料结块， 造成厌氧发酵， 水分过低， 微生物活性会降低。 另外， 过分控制湿度会导致 微生物发酵产生的热量和加热器产生的热量损失， 并加大尾气处理的负荷， 排湿主要通过 换气部， 湿度控制太低会导致发酵仓频繁换气， 导致仓内热空气排出而损失热量， 故一般仅 在湿度超过60时， 控制器开启换气部。 0093 。

27、S20与S30的具体步骤中存在相互交叉部分， 参见图5， 更加直观地展示了对餐厨垃 圾的pH值、 发酵仓内气体氧气含量和餐厨垃圾的溶解氧进行监测和调控； 同时， 对发酵仓内 气体的湿度进行监测和调控。 各具体步骤详见上述， 此处不赘述。 0094 通过上述系统及方法， 在发酵过程中实时对温度、 湿度、 氧气含量、 溶解氧(或耗氧 速率)和pH值进行监控， 根据这些因素变化灵活地调整加热器、 换气部和搅拌部的工作状 态， 避免系统盲目换气带来的热损失和盲目搅拌带来的功耗增加和持续噪音， 使得整个系 统发酵效果明显提高、 功耗显著降低。 0095 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 5/5 页 8 CN 111482441 A 8 图1 说明书附图 1/5 页 9 CN 111482441 A 9 图2 说明书附图 2/5 页 10 CN 111482441 A 10 图3 说明书附图 3/5 页 11 CN 111482441 A 11 图4 说明书附图 4/5 页 12 CN 111482441 A 12 图5 说明书附图 5/5 页 13 CN 111482441 A 13 。