一种堆肥设备及控制处理系统的制作方法

本发明属于畜禽粪再利用，具体是一种堆肥设备及控制处理系统。

背景技术：

1、畜禽粪是一种含有大量有机物和氮、磷、钾等养分的废弃物，如果得不到有效利用，会对环境造成污染和资源浪费，常见的畜禽粪的利用方式包括：有机肥生产、养殖污水处理、生物质发电和土壤改良。其中有机肥生产中最重要的一步工艺是堆肥反应，关系着生产肥料的品质好坏，堆肥反应是将有机废物和微生物混合并放置在适当的环境中，进行生物化学反应的过程，以产生有机肥料的过程。

2、公告号为cn110386837a的专利公开了一种双层棚膜结构槽式堆肥系统，包括车间，车间内设置有至少一条发酵槽，本系统还包括循环鼓风曝气单元、除臭单元和水处理单元。

3、该专利循环鼓风单元将车间内的臭气、水汽大部分去除，并将车间内的热量回收到发酵槽的物料中，有利于物料的发酵；再通过除臭单元对车间内剩余的臭气以及粉尘进行去除，实现无臭气排放；同时，通过水处理单元对除臭过程中产生的废水进行处理并回收利用，实现无废水排放。该装置虽然实现了无臭气、废水排放，但是该装置结构较为复杂，对于小型堆肥反应使用成本高，不便重复使用，因此，我们提出了一种堆肥设备及控制处理系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种堆肥设备及控制处理系统，以解决现有装置结构较为复杂，对于小型堆肥反应使用成本高，不便重复使用的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种堆肥设备，包括反应池、高分子纳米发酵堆肥膜、探测组件和设备集成装置：

3、反应池，用于堆放待反应物料，反应池由预制混凝土板拼接而成，反应池的横截面呈u型，反应池内沿长度方向开有若干间隔布置的第一管槽和第二管槽，第一管槽内放置有通风组件，第二管槽内放置有输送组件；

4、其中，通风组件包括沿第一管槽放置的第一通风管，通风管朝向物料的上表面连通有若干第二通风管，第二通风管垂直于第一通风管布置，第二通风管侧壁开有若干通风孔；输送组件包括沿第一管槽放置的第一输送管，输送管朝向物料的上表面连通有若干第二输送管，第二输送管垂直于第一输送管布置，第二输送管侧壁连通有若干喷头；

5、高分子纳米发酵堆肥膜，设于反应池上方，与反应池构成堆肥反应空间，高分子纳米发酵堆肥膜上开有若干探测孔；

6、探测组件包括能够插入探测孔的温度探杆、湿度探杆和氧气探杆，温度探杆用于监测堆肥反应空间内温度，湿度探杆用于用于监测堆肥反应空间内湿度，氧气探杆用于用于监测堆肥反应空间内氧气浓度；

7、设备集成装置，安装于沿反应池长度方向一侧，用于向堆肥反应空间通风、调温和存储发酵菌剂，设备集成装置内设有：

8、中压风机，中压风机的输出端与第一通风管连通，中压风机的输入端与外界连通；

9、储液箱，用于存储发酵菌剂和水，通过输送泵与第一输送管连通；

10、调温器，套设于中压风机的输出端，包括冷却元件和加热元件，用于堆肥反应空间内物料发酵温度超过发酵温度阈值时加热或冷却通向堆肥反应空间的风；

11、蓄电模块，用于给探测组件和设备集成装置供电；

12、控制处理系统，与中压风机、输送泵、调温器和探测组件电连接，根据探测组件监测的数据，控制中压风机、输送泵和调温器的启闭。

13、本方案的原理及有益效果：

14、在平整后的土壤上铺设预制的混凝土板构建反应池，安装通风组件、输送组件和设备集成装置，将待反应物料均匀铺设于反应池内，高分子纳米发酵堆肥膜铺设于物料表面，并与反应池边缘密封粘接；

15、控制处理系统根据待反应物料的质量确定发酵菌剂的施用量，打开输送泵，储液箱内的发酵菌剂沿着第一输送管和第二输送管输送，通过喷头喷洒向物料，中压风机将外界的风吸入，流向第一通风管前经调温器加热至发酵温度，再沿着第二通风管和通风孔吹向物料，对物料加温保温进行发酵。

16、本方案采用预制的混凝土板拼接成反应池，在反应池上方粘接高分子纳米发酵堆肥膜形成堆肥反应空间，结构简单，可以满足不同规模的堆肥反应需求，且混凝土板拆卸方便，耐久性好、强度高、防水、火性能好，混凝土板、高分子纳米发酵堆肥膜、探测组件和设备集成装置均能够反复使用，便于搬运，不受使用地点、气候的限制，解决了现有装置结构较为复杂，对于小型堆肥反应使用成本高，不便重复使用的问题。

17、额外的，本方案采用高分子纳米发酵堆肥膜可以确保温度均匀分布，还可以将发酵过程中产生的臭味、粉尘以及病原菌阻隔在膜内继续进行分解，但产生的水蒸气可以被快速渗出，同时外界的液态水(雨水、雪水)无法进入膜内，可防voc气体，不会产生臭气和废水污染环境，实现了环保反应的目的。

18、额外的，本方案中第一通风管和第一输送管分别埋设于第一管槽和第二管槽中，第二通风管和第二输送管分别垂直于第一通风管和第一输送管，物料铺设于堆肥反应空间时，可以埋覆第二通风管和第二输送管，通过第二通风管上的通风孔可以对堆肥反应空间内的物料实现均匀通风，通过第二输送管上的喷头可以对堆肥反应空间内的物料实现均匀布肥，使得物料与发酵菌剂充分接触，无需额外设置搅拌组件，减少了设备成本。

19、额外的，本方案将温度探杆、湿度探杆和氧气探杆分别插入探测孔，通过实时监测、调控堆肥反应空间内的温度、湿度和氧气浓度，使物料能保持适合的反应条件，提高了堆肥反应的效率。

20、进一步，高分子纳米发酵堆肥膜包括e-ptfe膜层，e-ptfe膜层的两侧表面均粘接有聚酯纤维制成层。

21、有益效果：e-ptfe膜是一种经过特殊处理的聚四氟乙烯(ptfe)薄膜，具有较高的化学稳定性、热稳定性和过滤性能，以e-ptfe膜为主材料制备的高分子纳米发酵堆肥膜不仅可以确保温度均匀分布，还可以将发酵过程中产生的臭味、粉尘以及病原菌阻隔在膜内继续进行分解，但产生的水蒸气可以被快速渗出，同时外界的液态水(雨水、雪水)无法进入膜内，可防voc气体，不会产生臭气和废水污染环境，实现了环保反应的目的。

22、进一步，反应池朝远离安装设备集成装置一侧倾斜，倾斜角度为a，第一管槽和第二管槽的横截面均呈方形，通风组件和输送组件均由pvc圆管所制。

23、有益效果：第一管槽和第二管槽可以将反应池内多余液体(如渗入的雨水或多余的发酵菌剂)聚集导流，反应池朝远离安装设备集成装置一侧倾斜，便于排出第一管槽和第二管槽内的液体。

24、进一步，反应池内表面粘接有防渗膜。

25、有益效果：防渗膜既可以让堆肥反应空间内的多余水分流出，还可以包裹物料，避免物料渗入第一管槽或第二管槽，造成物料浪费。

26、进一步，第一管槽和第二管槽朝向物料一侧沿长度方向均对称开有斜口。

27、有益效果：斜口可以避免液体堆积在反应池内影响物料反应。

28、进一步，探测孔上设有密封圈。

29、有益效果：密封圈对探测组件进行限位，避免在通风或者施加发酵菌剂时冲击物料使得探测组件偏移，影响采集数据的准确性，还可以避免探测组件插入物料进行监测时，阻隔外界雨水、粉尘等进入堆肥反应空间，避免影响堆肥反应效果。

30、进一步，设备集成装置顶部安装有与蓄电模块电连接的太阳能光伏组件。

31、有益效果：太阳能光伏组件用于给蓄电模块蓄电，减少能耗，且无需外接电源，不受使用地点的限制。

32、进一步，通风孔上粘接有滤膜。

33、有益效果：通风孔上的滤膜在保证通风的情况下，可以阻隔堆肥反应空间内的物料进入第二通风管，造成通风组件堵塞。

34、进一步，一种堆肥设备的控制处理系统包括：

35、通讯模块，用于与探测组件、管理后台信号连接；

36、显示屏，包括工程师管理界面和操作员管理界面，其中工程师管理界面用于工程师设置堆肥反应模型、堆肥基本信息和上传反应报表；操作员管理界面用于操作员监测堆体参数和控制设备运行；

37、存储模块，用于存储堆肥反应每个温期的参数阈值，包括温度阈值、湿度阈值和氧气浓度阈值；

38、plc控制器，包括手动模式和自动模式，其中手动模式用于工程师和操作员人工管理堆肥反应，自动模式用于接收探测组件采集的数据进行分析判断，再向环境参数控制模块发出调节温度、湿度和氧气浓度参数的指令：

39、当温度探杆监测到堆肥反应空间内温度低于温度阈值时，plc控制器启动中压风机和调温器，向调温器发出升温指令，中压风机抽取外界空气经调温器中的加热元件加热后，通过通风组件向堆肥反应空间输送热风，以升高堆肥反应温度；

40、当温度探杆监测到堆肥反应空间内温度高于温度阈值时，plc控制器启动中压风机和调温器，向调温器发出降温指令，中压风机抽取外界空气经调温器中的冷却元件冷却后，通过通风组件向堆肥反应空间输送冷风，以降低堆肥反应温度；

41、当氧气探杆监测到堆肥反应空间内氧气浓度高于氧气浓度阈值，plc控制器查看温度是否接近温度阈值的最大值：

42、若温度接近温度阈值的最大值，plc控制器启动中压风机和调温器，向调温器发出降温指令，中压风机抽取外界空气经调温器中的冷却元件冷却后，通过通风组件向堆肥反应空间输送冷风，以冷风通风换气；

43、若温度处于温度阈值内且未接近温度阈值的最大值，plc控制器向输送泵发送暂停输送发酵菌剂的指令，以控制发酵速度；

44、当氧气探杆监测到堆肥反应空间内氧气浓度低于氧气浓度阈值，plc控制器查看温度是否接近温度阈值的最小值：

45、若温度接近温度阈值的最小值，plc控制器启动中压风机和调温器，向调温器发出升温指令，中压风机抽取外界空气经调温器中的加热元件加热后，通过通风组件向堆肥反应空间输送热风，以热风通风换气；

46、若温度处于温度阈值且未接近温度阈值的最小值，plc控制器向输送泵发送增加输送发酵菌剂的指令，以控制发酵速度；

47、若湿度探杆监测到堆肥反应空间内湿度高于湿度阈值，plc控制器启动中压风机和调温器，向调温器发出升温指令，中压风机抽取外界空气经调温器中的加热元件加热后，通过通风组件向堆肥反应空间输送热风，以降低堆肥反应空间内湿度；

48、若湿度探杆监测到堆肥反应空间内湿度低于湿度阈值，plc控制器启动输送泵，输送泵通过输送组件向堆肥反应空间内输送水分，以增加堆肥反应空间内湿度。

49、有益效果：本系统通过plc控制器可选择手动模式和自动模式进行堆肥反应管理，自动模式减少了人工管理成本，提高了堆肥反应效率，结合手动模式进行人工管理，可以在自动模式调节的参数出现误差时人为修正，提高了堆肥反应生成物的品质。