利用黑水虻处理有机垃圾的装置的制作方法

本实用新型涉及环保领域，具体涉及一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置。

背景技术：

黑水虻(Hermetia illucens L.)，腐生性的水虻科昆虫，在适宜的环境中，35天即可完成一个世代。在自然界中，有机废弃物在昆虫(水虻、甲虫、蚂蚁等)和微生物的共同作用下被分解、消化、吸收。昆虫又被鸟类、鱼类等动物取食，剩下残余物则被植物根系吸收，都再次进入了生态循环中。成本低、能耗低、效率高，这是大自然亿万年演化形成的智慧。

黑水虻是我国本土所有的一种水虻科昆虫，其幼虫喜食粪便和腐烂的有机物，且采食量大，转化率高。生产应用上主要用于餐厨垃圾、蔬果尾菜、畜禽粪便、动物尸体的处理。在幼虫采食的过程中，可有效降低大肠杆菌等有害菌。

所收集的黑水虻幼虫，含水率70％，经过微波隧道烘干(蛋白质50％，油脂30％,水分10％，其它矿物10％。粗脂肪中的30％为中链的月桂酸，20％为棕榈酸)，可制成饲料添加原料。

目前用黑水虻处理有机垃圾的机械化程度较低，如：专利申请公布号：CN 108157303公开的一种畜禽粪便饲养黑水虻的多层养殖装置，包括框架和多层用于养殖黑水虻的传送带机构，相邻的所述传送带机构的传送方向相反，所述传送带机构的畜禽粪便被传送到末端时能够落入相邻下一层的所述传送带机构。相邻的两层传送带机构的传送方向相反，传送带机构上的表层畜禽粪便比较干燥，底层畜禽粪便由于比较湿粘，畜禽粪便从传送带上落下时，表层畜禽粪便会先落下，底层畜禽粪便则后落下，下落过程中能够实现翻粪功能，很好地解决畜禽粪便养殖黑水虻的粪便底层过湿问题

但是此黑水虻养殖装置两端长短不同，存在空间利用率低，挡板与传送带机构密封困难，幼虫有钻到缝隙的习性，过程中控制困难，难以实现大规模的自动化生产。

专利申请公布号：CN 108029641 A，它公开了一种智能化全自动黑水虻生物反应器、生产线及使用方法，属于生物学仪器设备领域，所述黑水虻生物反应器包括底板及固定于所述底板上的长方体形的反应机构，所述反应机构的左右两侧壁上均设置有自动出料门，反应机构的前后两侧壁上对称设置有两条水平齿条，所述两条水平齿条的上部均设置有与其相啮合的第一齿轮，每个所述第一齿轮的一侧还设置有与所述水平齿条相啮合的第二齿轮，两个所述第一齿轮之间通过第一转轴连接，两个第二齿轮之间通过第二转轴连接，所述机架上方设置有输料管，黑水虻生物反应器还包括控制器和控制面板，所述第一电机与所述控制器电连接。本申请使黑水虻养殖中的上料、饲养过程及出料均实现了自动化和智能化。但是此黑水虻养殖装置搅拌过程容易造成幼虫伤损，且饲养过程中黑水虻对物料的厚度有一定的要求，尤其在炎热季节，很容易发生高温至死现象，输送料及翻抛装置占用空间大，随着物料的增加，其能耗增高，很难应用于规模化生产。

专利申请公布号：CN 108040985 A，它公开了立体多层抽板式黑水虻幼虫养殖装置及方法，其中装置包括：底座；支撑架，其竖直设置在所述底座上；设置在所述支撑架至少一侧的若干层抽板式养殖组件，所述若干层抽板式养殖组件沿所述支撑架高度方向布置，且自上而下分为与黑水虻养殖周期的多个生长阶段对应的多个阶段养殖区，其中第一阶段养殖区包括至少一层所述抽板式养殖组件，第二阶段养殖区包括的抽板式养殖组件的层数大于所述第一阶段养殖区，依次类推，后一阶段养殖区包括的抽板式养殖组件的层数大于前一阶段养殖区；及设置在最底层抽板式养殖组件下方用于收集成熟幼虫和虫粪的收集箱。它提供的养殖装置及方法，操作方便，可提高养殖效率。但是此黑水虻养殖装置由上至下将黑水虻进行了分阶段饲养，过程中通过拉抽板实现虫子在下一阶段的分离，这样很难分布均匀，造成物料处理程度不统一，幼虫和虫粪向下落过程中容易出现遗洒及幼虫伤损，且实现自动化操作困难，仍属于土法养殖的范畴，很难应用于规模化生产。

上述黑水虻养殖装置存在空间利用率低，气味收集控制难、养殖未实现标准化等工艺问题，自动化程度不高，空间利用低，搅拌过程容易造成成虫死亡，没有将来料的预处理与黑水虻的饲养整体来考虑，没有实现全过程的自动化运行，无法达到工业上大规模应用的需求。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本实用新型提供了一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置及其方法，它利用机械设备和控制器，对进料系统、出料系统，进行了研制和创新，提高了黑水虻处理有机垃圾的自动化操作水平，实现了立体养殖的自动控制，达到了大规模应用的需求。

为了实现本申请的发明目的，本实用新型采用以下的技术方案：

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，它包括：养殖箱、料盘进料机、料盘出料机、排风扇、除臭器和自动控制器，除臭器放置在养殖箱的顶端，在除臭器的上端装有排风扇，其中：养殖箱由框架构成的n个通道，在每个通道内的两端分别装有若干个支撑架，支撑架沿着通道的高度从上到下依次等距离均匀分布成m层，q个养殖盒被放置在通道的每层支撑架上，在支撑架和通道的框架上装有若干个定位输送轴承，在相邻通道之间的下端和通道与框架之间的下端的养殖箱内装有一落料收集槽，在与通道垂直的靠近养殖箱两端外侧分别布置有一导轨，料盘进料机和料盘出料机在该导轨内运动，养殖箱、料盘进料机、料盘出料机、排风扇和除臭器分别通过信息线与自动控制器相连；

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，其中：所述料盘进料机包括：基座、升降平台、行走轮、升降柱、液压控制器、支座、测距仪、驱动链、第一电机、第二电机、传动箱、推杆和推板，基座的下面装有至少四个行走轮，第一电机通过驱动链带动其中一个或二个行走轮转动，在基座的一端装有支座，升降柱固定在支座内并沿着支座上下移动，在升降柱上还装有液压控制器，用于控制升降平台的上升或下降，升降平台与基座平行并其一端固定在升降柱上，测距仪装在升降平台上，用于检测待输送养殖盒的目标位置与升降平台之间的距离，传动箱装在升降平台上，在传动箱内装有丝母，推杆穿过传动箱并与丝母啮合，在推杆的一端装有推板，第二电机带动丝母旋转，使得推杆和推板沿着升降平台的宽度方向作直线运动，将装在升降平台上的养殖盒推入送料位置；

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，其中：所述料盘出料机包括：基座、升降平台、行走轮、升降柱、液压控制器、支座、测距仪、驱动链和第一电机，基座的下面装有至少四个行走轮，第一电机通过驱动链带动其中一个或二个行走轮转动，在基座的一端装有支座，升降柱固定在支座内并沿着支座上下移动，在升降柱上还装有液压控制器，用于控制升降平台的上升或下降，升降平台与基座平行并其一端固定在升降柱上，测距仪装在升降平台上，用于检测待输送养殖盒的目标位置与升降平台之间的距离；

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，其中：沿着的升降平台的长度方向，在所述升降平台上装有若干根辊子，辊子均匀平行地布置在升降平台上；所述测距仪为激光测距仪，所述行走轮为V型行走轮；

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，其中：所述升降柱为从上到下依次连接的至少二节铝合金伸缩杆,上一节铝合金伸缩杆套装在下一节铝合金伸缩杆内，实现一节一节的升高，升降平台装在最上的一节铝合金伸缩杆上；

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，其中：所述铝合金伸缩杆为3-10节；

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，其中：所述料盘出料机和料盘进料机还包括：若干个定位轴承，该定位轴承装在升降平台的端部，用于挡住养殖盒，在定位轴承上装有接近传感器。

本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置，其中：所述养殖箱的框架上装有若干个加热片，在养殖箱内还装有多个湿度传感器和多个温度传感器，第一电机、第二电机、液压控制器、测距仪、接近传感器、加热片、湿度传感器和温度传感器均与自动控制器相连，所述的支撑架为角铁，自动控制器包括PLC机，落料收集槽为V形槽，V形槽上口宽度大于相邻通道的两个养殖盒的间距；

本实用新型与现有技术相比存在以下有益效果：

1、一种利用黑水虻处理有机垃圾的养殖装置，保障了处理过程条件，实现了养殖的的标准化，通过养殖过程中温度的控制实现黑水虻生长环境标准化、自动化的进出工序实现了操作过程标准化，从而保证了黑水虻的品质；

2、一种利用黑水虻处理有机垃圾的自动化养殖装置集成在集装箱内，可模块化组装，节约占地，扩容或减容方便，能够实现自动化操作；

3、利用自动进出料系统，节约了大量的管理成本及人力资源，改善了工作环境，实现了物料在空间上的自动化布置，提高了空间利用率；自动化和除臭系统的配套避免了垃圾处理过程中人员与垃圾直接接触，实现了负压运行，避免了对周边环境造成影响。改变了人们对垃圾处理脏乱差的直观感受。

4、模块化养殖装置拆分简单，移动方便，不永久占地，实施进度快。

附图说明

图1为本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置的正向示意图；

图2为图1的侧向示意图；

图3为料盘进料机的正向示意图；

图4为图3的侧向示意图；

图5为进料盘出料机的正向示意图；

图6为图5的侧向示意图；

图7为料盘进料机和料盘出料机的升降柱的结构示意图。

在图1—图7中，标号1为升降柱；标号2为支座；标号3为辊子；标号4为行走轮；标号5为液压控制器；标号6为驱动链；标号7为升降平台；标号8为基座；标号9为传动箱；标号10为定位轴承；标号11为测距仪；标号12为推杆；标号13为推板；标号14为第一电机；标号15为第二电机；标号16为料盘进料机；标号17为料盘出料机；标号18为自动控制器；标号19为排风扇；标号20为除臭器；标号21为养殖箱；标号22为框架；标号23为支撑架；标号24为定位输送轴承；标号25为养殖盒；标号26为落料收集槽；标号27为导轨；标号28为加热片；标号29为通道。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的一种利用黑水虻处理有机垃圾的装置包括：养殖箱21、料盘进料机16、料盘出料机17、排风扇19、除臭器20和自动控制器18，除臭器20放置在养殖箱21的顶端，在除臭器20的上端装有排风扇19，养殖箱21由框架22构成的n个通道29，在每个通道29内的两端分别装有若干个支撑架23，支撑架23沿着通道29的高度从上到下依次等距离均匀分布成m层，q个养殖盒25被放置在通道29的每层支撑架23上，在支撑架23 和通道29的框架22上装有若干个定位输送轴承24，在相邻通道29之间的下端和通道29与框架22之间的下端的养殖箱21内装有一落料收集槽26，在与通道29垂直的靠近养殖箱21 两端外侧分别布置有一导轨27，料盘进料机16和料盘出料机17在该导轨27内运动，养殖箱 21、料盘进料机16、料盘出料机17、排风扇19和除臭器20分别通过信息线与自动控制器18 相连。

养殖箱21的框架22上装有若干个加热片28，在养殖箱21内还装有多个湿度传感器和多个温度传感器，支撑架23为角铁，自动控制器18包括PLC机，落料收集槽26为V形槽，V 形槽上口宽度大于相邻通道29的两个养殖盒25的间距。

图3和图4所示，料盘进料机16包括：基座8、升降平台7、行走轮4、升降柱1、液压控制器5、支座2、测距仪11、驱动链6、第一电机14、第二电机15、传动箱9、推杆12、推板13和若干个定位轴承10，基座8的下面装有至少四个行走轮4，第一电机14通过驱动链6 带动其中一个或二个行走轮4转动，在基座8的一端装有支座2，升降柱1固定在支座2内并沿着支座2上下移动，在升降柱1上还装有液压控制器5，用于控制升降平台7的上升或下降，升降平台7与基座8平行并其一端固定在升降柱1上，测距仪11装在升降平台7上，用于检测待输送养殖盒的目标位置与升降平台7之间的距离，传动箱9装在升降平台7上，在传动箱 9内装有丝母，推杆12穿过传动箱9并与丝母啮合，在推杆12的一端装有推板13，第二电机 15带动丝母旋转，使得推杆12和推板13沿着升降平台7的宽度方向作直线运动，将装在升降平台7上的养殖盒推入送料位置。沿着的升降平台7的长度方向，在所述升降平台7上装有若干根辊子3，辊子3均匀平行地布置在升降平台7上；所述测距仪11为激光测距仪，所述行走轮4为V型行走轮，定位轴承10装在升降平台7的端部，用于挡住养殖盒25，在定位轴承10上装有接近传感器。

如图5和图6所示，料盘出料机17包括：基座8、升降平台7、行走轮4、升降柱1、液压控制器5、支座2、测距仪11、驱动链6、第一电机14和若干个定位轴承10，基座8的下面装有至少四个行走轮4，第一电机14通过驱动链6带动其中一个或二个行走轮4转动，在基座8的一端装有支座2，升降柱1固定在支座2内并沿着支座2上下移动，在升降柱1上还装有液压控制器5，用于控制升降平台7的上升或下降，升降平台7与基座8平行并其一端固定在升降柱1上，测距仪11装在升降平台7上，用于检测待输送养殖盒的目标位置与升降平台7之间的距离，沿着的升降平台7的长度方向，在所述升降平台7上装有若干根辊子3，辊子3均匀平行地布置在升降平台7上；所述测距仪11为激光测距仪，所述行走轮4为V型行走轮，定位轴承10装在升降平台7的端部，用于挡住养殖盒25，在定位轴承10上装有接近传感器。

如图7所示，升降柱1为从上到下依次连接的至少二节铝合金伸缩杆,上一节铝合金伸缩杆套装在下一节铝合金伸缩杆内，实现一节一节的升高，升降平台7装在最上的一节铝合金伸缩杆上，铝合金伸缩杆为3-10节。

第一电机14、第二电机15、液压控制器5、测距仪11、接近传感器、加热片28、湿度传感器和温度传感器均与自动控制器18相连。

框架22由立柱与横担通过焊接组成，形状为长方形状的龙门架形式，材质为20mm*80mm 不锈钢方管，框架2为3列13层。养殖框架2通过立柱底部的地脚螺栓固定到养殖箱外壳1 内部的底面上。支撑架3采用5#镀锌角钢制作，每2根角钢为一组，角钢的角相对指向内侧，立边分别与左右两侧的养殖框架2的立柱贴合后进行焊接固定，水平使2根角钢的其中一个边处于水平位置，形成类似U的形状，养殖盒支撑架3的层与层间距为160mm。

定位输送轴承24通过自身的轴头分别焊接固定在支撑架3的横担和立柱上，横担上焊接的定位输送轴承4用于拖住养殖盒13在养殖盒支撑架3上水平移动，立柱上焊接的定位输送轴承4用于控制养殖盒13延立柱的垂直线行走。轴承的间距设传感器为278mm，要求对养殖盒13同时启动支撑和导向的轴承数量分别为3个。

落料收集槽26为V形槽，通过焊接固定在养殖箱21的底面上，上口宽度大于相邻两个养殖盒25的间距，用于收集因设备故障引起养殖环境异常时，由养殖盒25内爬出后坠落的黑水虻幼虫。当落料收集槽26内有幼虫时，由人工利用制作的推板由一侧推入，将幼虫从另一侧推出后进行收集后处理。

养殖盒25采用市场销售的没有顶盖的塑料盒，规格为(长*宽*高)800*600*120mm。

加热片28采用市场销售的电辅助加热铝板，共有294块，分别通过螺栓固定在框架22 的左右两侧的立柱上，并通过导线与自动控制箱18连接。

养殖箱21配套安装有生物除臭反应器，养殖箱21的出风口通过管道与生物除臭反应器 20的进口进行连接，生物除臭反应器20的出口与排风扇12的进口通过管道进行连接。养殖箱外壳1内四个角内部的上、中、下部分别悬挂有温度传感器。当其中6个温度传感器探测到温度达到高于40度时，温度信号传递到自动控制箱18，自动控制箱18控制启动排风扇19对养殖箱1内进行降温，排除的气体先经过生物除臭反应器20后，达到无异味排放。

自动控制箱18含有电器控制元件和PLC机，各控制元件通过导线与养殖单元内各用电设备相连接，用于控制设备启动与停止。

料盘出料机17的动作与料盘进料机16同步，所有驱动设备通过导线与自动控制箱18内电器元件连接。

以本实用新型的m层为13层，n通道为3个通道，对进料和出料的位置进行详细描述，工作时，料盘进料机16和料盘出料机17水平(x)停留位置分为3个:xA、xB、xC；竖直(y) 停留位置分为13：y1至y13；

起始时，养殖箱21内没有养殖盒25。通过输送设备将添加物料后的养殖盒25运送到料盘进料机1的辊子3上，当养殖盒25碰触到定位轴承10时，定位轴承10上的接近传感器将接触信号传递到自动控制箱18，自动控制箱18控制料盘进料机16的升降平台7移动到指定高度，激光测距仪11将高度信号传递给自动控制箱18，自动控制箱18控制第二电机15将推杆12推出，养殖盒25被推送到养殖箱21通道29内对应支撑架23的定位输送轴承24上，通过定位输送轴承24的导向作用，升降平台7上的所有养殖盒25被推杆12依次推入上述支撑架23后，推杆12复位，升降平台7返回至上述初始位置。料盘出料机17与料盘进料机16 同时动作，启动、停留位置均由自动控制箱18控制。当推杆12完成一个养殖盒25的推进后，对面的养殖盒25被顶出至料盘出料机17的升降平台7的台面上，然后推杆12复位到停止位置,再通过人工操作养殖盒25送到筛分地点进行筛分、烘干与自动装袋等工序。

其操作方法如下：

料盘进料机16的辊子3起始停止位置对应于(xA，y7)，如图1中的坐标箭头所示，且顶面在同一水平面；推杆12为待推出状态。

当装有有机垃圾和4日龄黑水虻幼虫的养殖盒25被送至辊子3上，接触到定位轴承10 时，定位轴承10上的接近传感器将其接触信号传递给自动控制箱18内的PLC，自动控制箱18 内PLC控制料盘进料机16的升降平台7由对应位置(xA，y7)上升至对应位置(xA,y13)。

到达对应的(xA,y13)位置后,激光测距控制器11将位置信号传递给自动控制箱18内的 PLC，自动控制箱18指令液压控制器5停止，启动第二电机15，推杆12将养殖盒25推入 (xA,y13)位，然后推杆12缩回，料盘进料机16的升降平台7复位到对应的(xA，y7)位置，按照上述的操作方法，依次将养殖盒25推入(xA,y12)、(xA,y11)、(xA,y10)、(xA,y9)、(xA,y8) 位置之后，料盘进料机16下降，至升降平台7到对应的(xA,y1)位置，继续重复上述操作步骤，依次将养殖盒25推入(xA,y1)、(xA,y2)、(xA,y3)、(xA,y4)、(xA,y5)(xA,y6)、(xA,y7) 位置。至此，完成了X列的养殖盒13推入工作，料盘进料机16恢复到起始位置xA，y7。

当xA列的养殖盒13推送放完毕后，自动控制箱18内PLC控制第一电机14转动，通过驱动链6带动行走轮4转动，实现料盘进料机16在导轨27上的移动。料盘进料机16由起始停止位置xA列水平移动至xB列，并使升降平台7和与养殖箱(xB，y7)呈水平位置，继续重复xA列的养殖盒25的推送工作。依次完成(xB，y13)、(xB，y12)、(xB，y11)、(xB，y10) (xB，y9)、(xB，y8)、(xB，y1)、(xB，y2)、(xB，y3)、(xB，y4)、(xB，y5)、(xB，y6) 和(xB，y7)位置的养殖盒25的推送。

完成最后一次复位后料盘进料机16的升降平台7停留在与(xB，y7)相对应的水平位置。

当xB列码放完毕后，自动控制箱18内PLC控制第一电机14转动，通过驱动链6带动行走轮4转动，实现料盘进料机16在导轨27上的移动。料盘进料机16的升降平台7由起始停止位置xB列水平移动至xC列位置，并使升降平台7和与养殖箱(xC，y7)呈水平位置，继续重复xA列的养殖盒25的推送工作。依次完成(xC，y13)、(xC，y12)、(xC，y11)、(xC，y10)、 (xC，y9)、(xC，y8)、(xC，y1)、(xC，y2)、(xC，y3)、(xC，y4)、(xC，y5)、(xC，y6) 和(xC，y7)位置的养殖盒25的推送。

综上所述，料盘进料机16和料盘出料机17的升降平台7的初始位置在养殖箱21高度的中间，即第7层。

当幼虫虫身长度>15mm,虫身宽度>4mm时，重复第1天工作，同时料盘进料机16与料盘出料机17同时动作，启动、停留位置均由自动控制箱18内PLC控制。当料盘进料机16的推杆 12完成一个养殖的推进后，对面的养殖盒被顶出至料盘出料机17的升降平台7上，当复位到停止位置(xA,y7)时，通过人工将养殖盒25运送到筛分地点进行筛分、烘干与自动装袋工序。

生物除臭反应器20采用专利号为ZL 2011 2 0556563.0的北京昊业怡生科技有限公司专利产品《一种生物除臭反应器》。生物除臭反应器20安装在养殖箱21的外部，生物除臭反应器20的进气口与养殖箱21的预留出气口通过管道连接，并通过管道两侧预留的法兰盘进行螺栓固定；排风扇19的进气口与生物除臭反应器20的出气口利用管道进行连接，并通过管道两侧预留的法兰盘进行螺栓固定；排风扇19的出气口直接排入大气。排风扇19通过导线与自动控制箱18内PLC连接。生物除臭反应器20内部通过通风管道与养殖箱21内部相通。养殖箱 21内四个角内部的上、中、下部分别悬挂有温度传感器12个。当其中大于6个温度高于40 度时，温度传感器将信号传递到自动控制箱18内PLC，自动控制箱18内PLC控制启动排风扇 19对养殖箱21内进行降温，排除的气体先经过生物除臭反应器20后，达到无异味排放。当温度低于15度时，温度信号传递到自动控制箱18内PLC，自动控制箱18内PLC控制启动加热片28对养殖箱1内部进行加热，温度到达20度，自动控制箱18内PLC控制停止加热片14 工作。换气次数为28次/小时。

本实施例为序批式处理有机物，也可以通过增设自动化养殖装置或划分内部空间实现连续处理。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。