专利名称：一种测定好氧发酵物料含水率的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种含水率測定装置，具体地说涉及一种实时測定好氧发酵(堆肥)物料含水率的实时在线检测装置。本发明还涉及利用上述装置实时在线检测含水率的方法。
背景技术：
水分是微生物生命活动的基础，也是污泥、垃圾、粪便、园林修剪物等有机废弃物的好氧发酵(堆肥化处理)过程的重要エ艺參数。实时了解物料含水率有助于掌握发酵进 程、优化工艺參数，从而提高发酵效率并降低投资运行费用，因此选择合适的含水率监测方法对好氧发酵的工程尤为重要。目前測定发酵物料含水率的方法主要为烘干称重法，但该方法取样不便，会破坏堆体。采用烘干称重法測定物料水分时，在干燥过程中，部分挥发性固体会随着温度升高而散失(Smet et al. , 1999. Atmospheric Environment, 33 :1295-1303 ；Komilis et al.,2004. Water Research，38 :1707-1714);且获取结果的滞后性强(Rynk，2000. BioCycleMagazine,53)。实时、在线、原位的水分測定方法不仅可以克服取样位置不同所帯来的取样误差，避免繁琐的取样和室内测定过程，而且可以及时获得水分含量信息，实时指导エ艺的调控和优化、提高好氧发酵效率。原位測定方法-介电法是利用电信号測定物料的介电常数，再通过其与含水率的关系计算出物料含水率，是ー种适用于好氧发酵物料的含水率原位測定方法。介电法的測定快速准确，并且几乎不破坏堆体结构，对堆体结构影响很小。然而发酵物料电导率高(O. 8 14. 7mS/cm)、温度变化范围大(室温 75°C )，发酵环境具有一定的特殊性和复杂性，介电法并不能直接在发酵物料中使用，应根据物料的性质进行改进方可适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原位测定好氧发酵物料含水率的装置。本发明的又一目的在于提供ー种利用上述装置測定含水率的方法。为实现上述目的，本发明提供的测定好氧发酵物料含水率的装置，主要结构为水分传感器探针尾端与水分传感器电缆线之间连接，并将连接处用树脂浇注固定于水分传感器探杆内；温度传感器探针尾端与温度传感器电缆线之间连接，并将连接处用环氧树脂浇注固定于温度传感器探杆内；水分传感器探杆与温度传感器探杆由联结板连接；水分传感器电缆与温度传感器电缆均与主机盒连接。所述的装置，其中，水分传感器为四针式探针，探针为实心结构，探针头部呈圆锥形状；四个探针尾端连接到一根同轴电缆。
所述的装置，其中，水分传感器与温度传感器的联结板是用环氧树脂浇注而成。所述的装置，其中，水分传感器电缆线是阻抗为50Ω或75Ω的同轴电缆。所述的装置，其中，温度传感器电缆线是RVVP三芯电缆。所述的装置，其中，水分传感器电缆线和温度传感器电缆线用热缩护套组合成一体。
本发明提供的利用上述装置測定好氧发酵物料含水率的方法，主要为水分传感器采集被测物料的介电常数至主机盒；温度传感器采集被测物料的温度数据至主机盒；主机根据采集的温度数据选择相应的水分标定模型，将介电常数代入该水分标定模型后，计算出被测物料的含水率，显示于主机的显示屏。所述的方法，其中，水分标定模型是采用介电常数与含水率的标定。本发明具有抗腐蚀、抗老化、耐酸碱、经久耐用等特点，适用于发酵物料含水率的准确测定和连续监測。可以避免传统方法所需的繁琐取样和室内測定手续，而且能实时在线地获取物料的含水率变化信息，用于指导好氧发酵过程和エ艺调控，加速物料的快速发酵和无害化处理过程。
图I为本发明较佳实施例的整体构成示意图。图2为上述实施例中水分传感器与温度传感器的连接示意图。图3为上述实施例中水分传感器的示意图。图4为上述实施例中温度传感器的示意图。图5为上述实施例中主机盒的示意图。图6为本发明在发酵物料中的含水率测定結果。
具体实施例方式本发明该測定装置可以在线測定发酵物料的含水率，并由终端设备显示读数。为实现上述目的，本发明提供的装置，包括有一主机、传感器、探杆和电缆线，其中传感器由水分传感器与温度传感器两部分组成水分传感器的探杆与温度传感器的探杆由联结板连接，传感器经由电缆线与主机盒连接；水分传感器为四针式探针，探针为实心结构，探针长5 20cm，探针头部呈圆锥形状；水分传感器的探针尾端与电缆线之间为锡焊连接，将连接好的电缆线和不锈钢探针于浇注模具中固定，电缆线另一端连接至主机盒；水分传感器采集被测物料的介电常数至主机盒；温度传感器采集被测物料的温度数据至主机盒；主机根据采集的温度数据选择相应的水分标定模型，将介电常数代入该水分标定模型后，演算出被测物料的含水率，显示于主机的显示屏。
为根据温度选择水分标定模型，将水分传感器与温度传感器连接。水分传感器与温度传感器的探杆和联结板可用有机高分子材料制作。为使对本发明有进ー步的了解，下面给出较佳实施例并结合附图对本发明作详细描述，其中为使对本发明有进ー步的了解，下面给出较佳实施例并结合附图对本发明作详细描述，其中实施例I本实施例的装置參见图1，其中各部件的形状、结构及相互之间的连接关系分别如图2-图5所示。
请參阅图2-图5，传感器I由水分传感器4、温度传感器5、水分传感器探杆6、温度传感器探杆7和联结板8组成。为减小电导率对信号的干扰、提高測定精度，水分传感器探针4长10cm。水分传感器探针尾端与同轴电缆9相连，连接后，为防止外部挤压和腐蚀，将水分传感器探针尾端与同轴电缆9的连接处用树脂浇注固定于探杆6内。水分传感器4与温度传感器5上端分别连接水分传感器探杆6和温度传感器探杆7，用于握持和操作该装置。为防止导热和酸碱腐蚀，水分传感器探杆6和温度传感器探杆7外部加固有机高分子材料(环氧树脂)保护层。将水分传感器探杆6和温度传感器探杆7用环氧树脂浇注的联结板8连接。为方便操作、减少腐蚀磨损，将同轴电缆9与三芯电缆10用热缩护套11组合成一体。传感器I通过总电缆线3连接至主机盒2。主机盒中的信息可通过接ロ 12传输至电脑。使用时，将该装置的探针完全插入被测物料中，开启主机盒上的电源。通过水分传感器测定被测物料的介电常数，同时通过温度传感器采集被测物料的温度至主机内，主机根据温度值选择相应的标定模型，将介电常数代入该模型，即可測定出被测物料的含水率。从上述可以看出，本发明结构紧凑，操作方便，由于探针小巧，避免了传感器对堆体的破坏，保证堆体中气体、水分的正常交换或运移，使測定结果准确可靠、重复性好且平衡时间短。本发明可以连续多日实时在线地自动监测待测物料的含水率。图6是本发明在发酵物料中的含水率測定结果与实际含水率值的比较。实验结果证明，采用本发明装置所測定的污泥发酵产物的含水率与实际含水率吻合非常良好。
权利要求
1.一种测定好氧发酵物料含水率的装置，主要结构为 水分传感器探针尾端与水分传感器电缆线之间连接，并将连接处用树脂浇注固定于水分传感器探杆内； 温度传感器探针尾端与温度传感器电缆线之间连接，并将连接处用环氧树脂浇注固定于温度传感器探杆内； 水分传感器探杆与温度传感器探杆由联结板连接； 水分传感器电缆与温度传感器电缆均与主机盒连接。
2.根据权利要求I所述的装置，其中，水分传感器为四针式探针，探针为实心结构，探针头部呈圆锥形状；四个探针尾端连接到一根同轴电缆。
3.根据权利要求I所述的装置，其中，水分传感器与温度传感器的联结板是用环氧树脂浇注而成。
4.根据权利要求I所述的装置，其中，水分传感器电缆线是阻抗为50Q或75Q的同轴电缆。
5.根据权利要求I所述的装置，其中，温度传感器电缆线是RVVP三芯电缆。
6.根据权利要求1、4或5所述的装置，其中，水分传感器电缆线和温度传感器电缆线用热缩护套组合成一体。
7.ー种利用权利要求I所述装置測定好氧发酵物料含水率的方法，主要为 水分传感器采集被测物料的介电常数至主机盒； 温度传感器采集被测物料的温度数据至主机盒； 主机根据采集的温度数据选择相应的水分标定模型，将介电常数代入该水分标定模型后，计算出被测物料的含水率，显示于主机的显示屏。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，水分标定模型是采用介电常数与含水率的标定。
全文摘要
一种测定好氧发酵物料含水率的装置，主要结构为水分传感器探针尾端与水分传感器电缆线之间连接，并将连接处用树脂浇注固定于水分传感器探杆内；温度传感器探针尾端与温度传感器电缆线之间连接，并将连接处用环氧树脂浇注固定于温度传感器探杆内；水分传感器探杆与温度传感器探杆由联结板连接；水分传感器电缆与温度传感器电缆均与主机盒连接。本发明的装置具有易加工、防腐蚀、不易吸湿膨胀、不易变形等特点，适用于发酵物料和堆体等介质中含水率的准确测定和连续监测。试验证明本发明利用上述装置实时在线检测含水率的方法测量结果准确，重复性好，平衡时间短，分辨率为0.1％。
文档编号G01N27/02GK102650607SQ20121013313
公开日2012年8月29日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者蔡璐, 郑国砥, 陈俊, 陈同斌, 高定 申请人:中国科学院地理科学与资源研究所