CN113817593A - 一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***及方法 - Google Patents

一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***及方法，该***包括垃圾分类***、垃圾处理***、垃圾回用***三个子***。垃圾分类***、垃圾处理***上下布置，而垃圾处理***、垃圾回用***水平布置。垃圾分类***依据不同含水率对餐厨垃圾进行智能识别与分类，并分别进入垃圾处理***依据不同固体含量、温度进行厌氧消化处理，处理产生的沼气、沼液、固体残渣等进入垃圾回用***，沼气可用于发电以供自身***用电，沼液回流进入垃圾处理***或达标排放，固体残渣定期清理进行回田。本发明可实现垃圾快速分类、高效处理、清洁回用，具有投资省、运行成本低、操作管理方便的优点，适用于小型社区或偏远地区前段收集和预处理。

Description

一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***及 方法
技术领域
本发明属于环保处理领域、餐厨垃圾处理、回用领域，具体涉及一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***及方法。
背景技术
随着人民消费水平的提升以及饮食结构的多样化转变，餐厨垃圾的产量也随之增长。餐厨垃圾具有水分高、有机质含量丰富、危害性与资源性并存的特点。传统的处理方式(填埋、焚烧)对环境危害较大、成本较高，餐厨垃圾的处置亟需一种切实有效的方法来解决其深层次的环境、经济、民生问题。
申请号201910709464.2的中国专利申请文件《一种垃圾分类处理装置》，其特征在于：，主箱体内腔分隔为控制箱和第二收集箱，第一收集箱设于第二收集箱内，控制箱内设有控制器。该方法仅仅达到了垃圾分类的目的，且不适用于餐厨垃圾，未有根据含水率进行分类和厌氧消化处理回用，无法做到真正意义上的垃圾分类处理。
申请号201710665642.7的中国专利申请文件《一种厨余垃圾分类处理装置》，其特征在于：主体箱顶部设置有分拨套筒，且和主体箱相连通，箱盖可拆卸的置于分拨套筒上，分拨套筒内设置有分选结构，主体箱内设置有两个隔板。该装置单方面用于将厨余垃圾与金属垃圾、非金属垃圾分类，未有根据含水率进行垃圾营养成分进行分类、厌氧消化处理，无法对厨余垃圾进行资源化利用。
申请号201911102431.8的中国专利申请文件《一种厨余垃圾分类处理设备》，其特征在于：主机体以及设置于所述主机体中的垃圾传送腔。该方法只是对厨余垃圾进行了分类处理，未对厨余垃圾处理以及回用进行阐述，且对于餐厨垃圾分类处理未达到智能化程度，极大地降低了机器工作效率，更进一步没有进行厌氧消化处理。
申请号201911103158.0的中国专利申请文件《一种用于厨余垃圾处理的垃圾分类处理收集装置》，其特征在于：将收集的厨余垃圾与装垃圾用的垃圾袋自动分离，并将垃圾中含有的油液等与固体分离。该方法未充分含水率等方法进行厌氧发酵处理、回用。
发明内容
针对餐厨垃圾分类不清晰、预处理效果低、回用率低，操作运行管理复杂等问题，本发明构建了一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***及方法，基于餐厨垃圾含水率的垃圾分类、厌氧消化预处理和能源回用的***和方法，并且通过智能化控制，实现餐厨垃圾“干湿分类—原位处理—资源化利用”为目的，构建了智能化应用于垃圾分类厌氧处理回用的新型技术体系，实现了“智能感应—厌氧发酵—沼气发电”，极大提高了对餐厨垃圾资源化的综合利用。
技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***，包括了垃圾分类***、垃圾处理***、垃圾回用***三个子***。其中垃圾分类***包括高含水率投递口、中含水率投递口、低含水率投递口、隔油池、隔油池、隔油池、温湿度感应器、分储舱、分储器、高含水率进舱口、中含水率进舱口、低含水率进舱口；垃圾处理***包括可移动螺栓、加热搅拌器、总固体含量感应器、气体止回阀、伸缩式隔热板、消化产物出口、数据显示器、工作状态指示灯；垃圾回用***包括储气舱、沼气发电机、数据显示器、光伏发电板、重量感应板、固液分离舱、出水口、沼液回流泵、压力管、电动阀。
进一步地，所述的一种基于含水率餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用方法，包括以下步骤：
步骤1)餐厨垃圾分别投递进入垃圾分类***的高含水率投递口、中含水率投递口、低含水率投递口，高含水率投递口采用红色标识、中含水率投递口采用黄色标识、低含水率投递口采用绿色标识，高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾分别进入隔油池、隔油池、隔油池进行隔油预处理，隔油池、隔油池、隔油池底部均装有温湿度感应器，对进入隔油池、隔油池、隔油池内的餐厨垃圾进行湿度判定，计算方法如式1：
RH＝ρv/ρmax×100％ 式1
注：RH：温湿度感应器(1-7)的相对湿度，无量纲；
ρv：实时绝对湿度，取3.8～27.55，g/m3；
ρmax：饱和状态下最高绝对湿度，取22～29，g/m3；
当RH∈[68.2％,95.0％]时，温湿度感应器判定该餐厨垃圾为高含水率餐厨垃圾，对应进入高含水率进舱口；
当RH∈[40.9％,68.2％)时，温湿度感应器判定该餐厨垃圾为中含水率餐厨垃圾，对应进入中含水率进舱)；
当RH∈[13.1％，40.9％)时，温湿度感应)判定该餐厨垃圾为低含水率餐厨垃圾，对应进入低含水率进舱口。
若经过判定餐厨垃圾与设置含水率不符，餐厨垃圾则进入分储)，通过转动分储器将高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾分储至对应的高含水率进舱)、中含水率进)、低含水率进舱口。
步骤2)餐厨垃圾进入垃圾处理系)，即启动加热搅拌)进行加热搅拌，加热搅拌器安装于可移动螺栓下方，可控制温度至30～65℃，可移动螺栓依据既定程序在舱室内进行周转运动，总固体含量感应器位于垃圾处理***底部，加热搅拌器搅拌速度v1与可移动螺栓运转速度v2，计算方法如式2：
Figure BDA0003224390420000031
注：v1：加热搅拌器的搅拌速度，rpm；
v2：可移动螺栓的运转速度，rpm；
v0：加热搅拌器的常规搅拌速度，取90～300rpm；
v’0：可移动螺栓的常规运转速度，取20～100rpm；
kT：温度应变系数，无量纲，取0.5～1.2；
kTS：总固体含量影响系数，无量纲，取0.2～0.7；
TS：总固体含量感应器的总固体含量，无量纲，取8％～65％；
RH：温湿度感应器的相对湿度，无量纲，取13.1％～95.0％；
CI：加热搅拌器与可移动螺栓的协同指数。
高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器总固体含量TS可对伸缩式隔热板进行判定调控，计算方法如式3：
R＝max{TS1,TS2,TS3}-min{TS1,TS2,TS3} 式3
注：TS1：高含水率反应舱总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
TS2：中含水率反应舱总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
TS3：低含水率反应舱总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
R：垃圾处理***(2)总固体含量极差，无量纲。
当R<37％时，则总固体含量感应器输出信号为0，伸缩式隔热板处于关闭状态；
当R≥37％时，则总固体含量感应器输出信号为1，伸缩式隔热板处于打开状态。伸缩式隔热板打开后，高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾在反应舱内进行共消化反应。
步骤3)垃圾处理***反应产生的气体通过气体止回阀进入垃圾回用***，气体止回阀位于反应舱上方，可以控制气体单向进入储气舱，其他消化产物通过消化产物出口进入垃圾回用***的固液分流舱，消化产生的沼液通过沼液回流泵提升进入压力管，根据舱内反馈情况打开电动阀进行沼液补给。Q1计算方法如式4。
Q1＝V*(1-TS)/t 式4
注：Q1：沼液回流泵(3-8)回流流量，m3/h；
V：反应舱体积，取0.2～0.65m3；
TS：总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
t：沼液回流泵(3-8)回流时间，取1～2h；
高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器总固体含量TS可对电动阀进行判定，判定方法如式5。
Figure BDA0003224390420000041
注：A：电动阀(3-10)数字逻辑信号，无量纲；
TS：总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
当A为0时，电动阀则关闭；当A为1时，电动阀则打开。
消化产生的沼液亦可以通过出水口进行还田灌溉，流量为Q2，取0～1.2m3/h。
沼液回流泵回流流量Q1以及出水口(3-7)流量Q2数据同步反馈到数据显示器。
重量感应板位于固液分离舱底部，且与底板呈0.003～0.010坡度布置，以便固液分离。重量感应板(3-5)感应数据W可及时反映在数据显示器上，且与工作状态指示灯存在响应机制，判定方法如式6：
Figure BDA0003224390420000051
注：W：重量感应板(3-5)感应数据即固体残留物重量，kg；
mi：重量感应板(3-5)单位面积限载重量，取0～3kg；
i：重量感应板(3-5)承重单位面积个数，取1～100；
当W∈[0,100)时，工作状态指示灯(2-8)显示为绿灯；
当W∈[100,200)时，工作状态指示灯(2-8)显示为黄灯；
当W∈[200,300]时，工作状态指示灯(2-8)显示为红灯，且以2～3次/秒速度进行闪烁提示。
工作人员根据工作状态指示灯变化，进行固体残余物的清理还田。
步骤4)储气舱内部装有压力传感器，可实时监测储气舱内部气压P，实时数据反馈至数据显示器，保证***稳定安全。消化产生的沼气进入沼气发电机进行发电，产生的电能供应至垃圾分类***与垃圾处理***的用电元件，沼气发电机发电量为E1，沼气发电机外层采用光伏发电板覆盖进行电能储备，用作后备电源以供不时之需，光伏发电量为E2，同时发电量数据实时反馈至数据显示器，最终形成一种基于含水率餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用方法。
所述的温湿度感应器为网络型温湿度传感器，可采集温湿度数据并通过以太网/WiFi/GPRS方式上传到服务器，其MSD敏感等级为5～6。
所述的加热搅拌器控温区间为常温～85℃，在自身自转的同时可以与可移动螺栓按照预定路线进行区域周转。
所述的储气舱容积为200～1000L，甲烷浓度为45％～65％，沼气发电机进口处安装有脱硫装置，且在进气管路上设有稳压装置，电机调压电路，自动准同期并列控制电路，手动并列和解列控制电路，测量电路，燃气发动机及辅助设备控制电路，保证发电机组的正常运行，机组功率为5～700kW，运转速度为1000～1500r/min，预计每方沼气可发电1.0～1.3度。
所述的沼液回流泵采用QJB-W潜水回流泵，水平安装于出水口前，微扬程为0.3～0.9m，可连续工作8～12h。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明从餐厨垃圾分类、处理、回用阐述了协同创新的概念，构建了一种基于含水率餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***及方法，垃圾分类***依据不同含水率对餐厨垃圾进行智能识别与分类，并分别进入垃圾处理***依据不同固体含量、温度进行厌氧消化处理，处理产生的沼气、沼液、固体残渣等进入垃圾回用***，沼气可用于发电以供自身***用电，沼液回流进入垃圾处理***或达标排放，固体残渣定期清理进行回田。本发明构建了基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理、回用方法，可实现垃圾快速分类、高效处理、清洁回用。本发明投资省、运行成本低、操作管理方便，适用于小型社区或偏远地区前段收集和预处理。本发明降低了餐厨垃圾资源化利用对环境的影响，科学地选择了垃圾处理方式，优化现有垃圾处理方法，有效促进了餐厨垃圾高效循环利用。
(2)本发明设计智能、电控、垃圾处理、发电等多个行业领域，将协同应用发挥到了新高度，促进各行业间的融合交流，建立起多行业多领域共同体的协同体系。
附图说明
图1为一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***的立体图；
图2为图1中A部分的剖面图；
图3为图1中B部分的剖面图；
图4为可移动螺栓(2-1)运行轨迹图；
图5为图1中C部分的细节图；
图6为沼液回流泵(3-8)细节图；
图7为一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***的侧视图；
图8是一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***的连接框图。
图中：垃圾分类***(1)、垃圾处理***(2)、垃圾回用***(3)；
高含水率投递口(1-1)、中含水率投递口(1-2)、低含水率投递口(1-3)、隔油池(1-4)、隔油池(1-5)、隔油池(1-6)、温湿度感应器(1-7)、分储舱(1-8)、分储器(1-9)、高含水率进舱口(1-10)、中含水率进舱口(1-11)、低含水率进舱口(1-12)；
可移动螺栓(2-1)、加热搅拌器(2-2)、总固体含量感应器(2-3)、气体止回阀(2-4)、伸缩式隔热板(2-5)、消化产物出口(2-6)、数据显示器(2-7)、工作状态指示灯(2-8)；
储气舱(3-1)、沼气发电机(3-2)、数据显示器(3-3)、数据显示器(3-3)、光伏发电板(3-4)、重量感应板(3-5)、固液分离舱(3-6)、出水口(3-7)、沼液回流泵(3-8)、压力管(3-9)、电动阀(3-10)。
具体实施方式
通过下面具体实施例进一步介绍本发明的技术方案。本发明以垃圾处理***2为核心，因此实施例分别对应垃圾处理***2影响因子RH、TS的响应机制。
实施例1
图1为一种基于含水率餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***的立体图、图7为一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***的侧视图。参照图1、7所示，一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***包括了垃圾分类***1、垃圾处理***2、垃圾回用***3三个子***。整体呈“L”型，其中，垃圾分类***1、垃圾处理***2上下布置，而垃圾处理***2、垃圾回用***3水平布置。
图2为图1中A部分的细节图、图3为图1中B部分的细节图、图5为图1中C部分的细节图。参照图1、3、5所示，垃圾分类***1包括高含水率投递口1-1、中含水率投递口1-2、低含水率投递口1-3、隔油池1-4、隔油池1-5、隔油池1-6、温湿度感应器1-7、分储舱1-8、分储器1-9、高含水率进舱口1-10、中含水率进舱口1-11、低含水率进舱口1-12；垃圾处理***2包括可移动螺栓2-1、加热搅拌器2-2、总固体含量感应器2-3、气体止回阀2-4、伸缩式隔热板2-5、消化产物出口2-6、数据显示器2-7、工作状态指示灯2-8；垃圾回用***3包括储气舱3-1、沼气发电机3-2、数据显示器3-3、数据显示器3-3、光伏发电板3-4、重量感应板3-5、固液分离舱3-6、出水口3-7、沼液回流泵3-8、压力管3-9、电动阀3-10。
高含水率投递口1-1、中含水率投递口1-2、低含水率投递口1-3，三个投递口并排布置，下方分别设置隔油池1-4、隔油池1-5、隔油池1-6。隔油池1-4、隔油池1-5、隔油池1-6底部均装有温湿度感应器1-7，三个隔油池的尾端汇聚到分储舱1-8，分储舱1-8下方设置了转动分储器1-9将高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾分储至下方对应的高含水率进舱口1-10、中含水率进舱口1-11、低含水率进舱口1-12。温湿度感应器1-7为网络型温湿度传感器，可采集温湿度数据并通过以太网/WiFi/GPRS方式上传到服务器，其MSD敏感等级为6。
垃圾分类***1与垃圾处理***2上下布置，从高含水率进舱口1-10、中含水率进舱口1-11、低含水率进舱口1-12输出的垃圾输入了垃圾处理***2的相对数量的反应舱里。在垃圾处理***2中，经过加热搅拌器2-2的搅拌、加热发酵，垃圾处理***2反应产生的气体通过气体止回阀2-4进入垃圾回用***3的储气舱3-1。气体止回阀2-4位于反应舱上方，可以控制气体单向进入储气舱3-1。总固体含量感应器2-3位于垃圾处理***2底部，总固体含量感应器2-3连接至可对伸缩式隔热板2-5，根据总固体含量TS可对伸缩式隔热板2-5进行判定调控。垃圾处理***2反应产生的其他消化产物通过消化产物出口2-6进入垃圾回用***3的固液分流舱3-6，消化产生的沼液通过沼液回流泵3-8提升进入压力管3-9，根据舱内反馈情况打开电动阀3-10进行沼液补给。重量感应板3-5位于固液分离舱3-6底部，且与底板呈0.005坡度布置，以便固液分离。重量感应板3-5感应数据W可及时反映在数据显示器2-7上，且与工作状态指示灯2-8存在响应机制。
垃圾处理***2反应舱内的加热搅拌器2-2控温区间为常温～85℃，在自身自转的同时可以与可移动螺栓2-1按照预定路线进行区域周转。储气舱3-1容积为500L，甲烷浓度为65％，沼气发电机3-2进口处安装有脱硫装置，且在进气管路上设有稳压装置，电机调压电路，自动准同期并列控制电路，手动并列和解列控制电路，测量电路，燃气发动机及辅助设备控制电路，保证发电机组的正常运行，机组功率为500kW，运转速度为1000r/min，预计每方沼气可发电1.3度。沼液回流泵3-8采用QJB-W潜水回流泵，水平安装于出水口3-7前，微扬程为0.9m，可连续工作12h。
一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用方法，步骤如下：
步骤1)餐厨垃圾分别投递进入垃圾分类***1的高含水率投递口1-1、中含水率投递口1-2、低含水率投递口1-3，高含水率投递口1-1采用红色标识、中含水率投递口1-2采用黄色标识、低含水率投递口1-3采用绿色标识，高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾分别进入隔油池1-4、隔油池1-5、隔油池1-6进行隔油预处理，隔油池1-4、隔油池1-5、隔油池1-6底部均装有温湿度感应器1-7，对进入隔油池1-4、隔油池1-5、隔油池1-6内的餐厨垃圾进行湿度判定，计算方法如式1：
RH＝ρv/ρmax×100％ 式1
注：RH：温湿度感应器1-7的相对湿度，无量纲；
ρv：实时绝对湿度，取17.2，g/m3；
ρmax：饱和状态下最高绝对湿度，取25，g/m3；
经计算RH＝68.8％∈[68.2％,95.0％]时，温湿度感应器1-7判定该餐厨垃圾为高含水率餐厨垃圾，对应进入高含水率进舱口1-10；
步骤2)餐厨垃圾进入垃圾处理***2，即启动加热搅拌器2-2进行加热搅拌，加热搅拌器2-2安装于可移动螺栓2-1下方，控制温度至35℃，可移动螺栓2-2依据既定程序在舱室内进行周转运动，总固体含量感应器2-3位于垃圾处理***2底部，加热搅拌器2-2搅拌速度v1与可移动螺栓2-1运转速度v2，计算方法如式2：
Figure BDA0003224390420000091
注：v1：加热搅拌器2-2搅拌速度，rpm；
v2：可移动螺栓2-1运转速度，rpm；
v0：加热搅拌器2-2常规搅拌速度，取160rpm；
v’0：可移动螺栓2-1常规运转速度，取20rpm；
kT：温度应变系数，无量纲，取0.7；
kTS：总固体含量影响系数，无量纲，取0.5；
TS：总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取12.5％；
RH：温湿度感应器1-7的相对湿度，无量纲，取68.8％；
CI：加热搅拌器2-2与可移动螺栓2-1协同指数。
经计算，加热搅拌器2-2搅拌速度v1为168rpm，可移动螺栓2-1运转速度v2为9rpm，协同系数CI为1.1<1.2。
高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器2-3总固体含量TS可对伸缩式隔热板2-5进行判定调控，计算方法如式3：
R＝max{TS1,TS2,TS3}-min{TS1,TS2,TS3} (式3)
注：TS1：高含水率反应舱总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取12.5％；
TS2：中含水率反应舱总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取25.2％；
TS3：低含水率反应舱总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取13.4％；
R：垃圾处理***2总固体含量极差，无量纲。
经计算R＝12.7％，总固体含量感应器2-3输出信号为0，伸缩式隔热板2-5处于关闭状态。
步骤3)垃圾处理***2反应产生的气体通过气体止回阀2-4进入垃圾回用***3，气体止回阀2-4位于反应舱上方，可以控制气体单向进入储气舱3-1，其他消化产物通过消化产物出口2-6进入垃圾回用***3的固液分流舱3-6，消化产生的沼液通过沼液回流泵3-8提升进入压力管3-9，根据舱内反馈情况打开电动阀3-10进行沼液补给。Q1计算方法如式4。
Q1＝V*(1-TS)/t (式4)
注：Q1：沼液回流泵3-8回流流量，m3/h；
V：反应舱体积，取0.25m3；
TS：总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取12.5％；
t：沼液回流泵3-8回流时间，取1.5h；
经计算，沼液回流泵3-8Q1＝0.15m3/h。
高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器2-3总固体含量TS可对电动阀3-10进行判定，判定方法如式5。
Figure BDA0003224390420000101
注：A：电动阀3-10数字逻辑信号，无量纲；
TS：总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取8％～65％；
当A为0时，电动阀3-10则关闭；当A为1时，电动阀3-10则打开。
消化产生的沼液亦可以通过出水口3-7进行还田灌溉，流量为Q2，取0.8m3/h。。
沼液回流泵3-8回流流量Q1以及出水口3-7流量Q2数据同步反馈到数据显示器2-7。
重量感应板3-5位于固液分离舱3-6底部，且与底板呈0.005坡度布置，以便固液分离。重量感应板3-5感应数据W可及时反映在数据显示器2-7上，且与工作状态指示灯2-8存在响应机制，判定方法如式6。
Figure BDA0003224390420000111
注：W：重量感应板3-5感应数据即固体残留物重量，kg；
mi：重量感应板3-5单位面积限载重量，取2kg；
i：重量感应板3-5承重单位面积个数，取50；
经计算，W＝100，工作状态指示灯2-8显示为黄灯。
工作人员根据工作状态指示灯2-8变化，进行固体残余物的清理还田。
步骤4)储气舱3-1内部装有压力传感器3-11，可实时监测储气舱3-1内部气压P，实时数据反馈至数据显示器3-3，保证***稳定安全。消化产生的沼气进入沼气发电机3-2进行发电，产生的电能供应至垃圾分类***1与垃圾处理***2的用电元件，沼气发电机3-2发电量为E1为30kw·h，沼气发电机3-2外层采用光伏发电板3-4覆盖进行电能储备，用作后备电源以供不时之需，光伏发电量为E2为15kw·h，同时发电量数据实时反馈至数据显示器3-3，最终形成一种智能餐厨垃圾分类处理及回用***及方法。
实施例2
其他同实施例1。
某低含水率投递口1-3投递入一份餐厨垃圾，经计算时，RH＝68.8％∈[68.2％,95.0％]，温湿度感应器1-7判定该餐厨垃圾为高含水率餐厨垃圾，应进入高含水率进舱口1-10；餐厨垃圾则进入分储舱1-8，通过转动分储器1-9，将高含水率餐厨垃圾分储至对应的高含水率进舱口1-10。
实施例3
其他同实施例1。
RH＝ρv/ρmax×100％ 式1
注：RH：温湿度感应器1-7的相对湿度，无量纲；
ρv：实时绝对湿度，取5.2，g/m3；
ρmax：饱和状态下最高绝对湿度，取22，g/m3；
经计算，RH＝23.6％∈[13.1％，40.9％)时，温湿度感应器1-7判定该餐厨垃圾为低含水率餐厨垃圾，对应进入低含水率进舱口1-12。
加热搅拌器2-2搅拌速度v1与可移动螺栓2-1运转速度v2，计算方法如式2：
Figure BDA0003224390420000121
注：v1：加热搅拌器2-2搅拌速度，rpm；
v2：可移动螺栓2-1运转速度，rpm；
v0：加热搅拌器2-2常规搅拌速度，取200rpm；
v’0：可移动螺栓2-1常规运转速度，取30pm；
kT：温度应变系数，无量纲，取0.7；
kTS：总固体含量影响系数，无量纲，取0.5；
TS：总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取42％；
RH：温湿度感应器1-7的相对湿度，无量纲，取23.6％；
CI：加热搅拌器2-2与可移动螺栓2-1协同指数。
经计算，加热搅拌器2-2搅拌速度v1为210rpm，可移动螺栓2-1运转速度v2为16rpm，协同系数CI为1.0<1.2。
高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器2-3总固体含量TS可对伸缩式隔热板2-5进行判定调控，计算方法如式3：
R＝max{TS1,TS2,TS3}-min{TS1,TS2,TS3} 式3
注：TS1：高含水率反应舱总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取42％；
TS2：中含水率反应舱总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取31％；
TS3：低含水率反应舱总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取29％；
R：垃圾处理***2总固体含量极差，无量纲。
经计算R＝13％，总固体含量感应器2-3输出信号为0，伸缩式隔热板2-5处于关闭状态。
步骤3)垃圾处理***2反应产生的气体通过气体止回阀2-4进入垃圾回用***3，气体止回阀2-4位于反应舱上方，可以控制气体单向进入储气舱3-1，其他消化产物通过消化产物出口2-6进入垃圾回用***3的固液分流舱3-6，消化产生的沼液通过沼液回流泵3-8提升进入压力管3-9，根据舱内反馈情况打开电动阀3-10进行沼液补给。Q1计算方法如式4。
Q1＝V*(1-TS)/t 式4
注：Q1：沼液回流泵3-8回流流量，m3/h；
V：反应舱体积，取0.2m3；
TS：总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取42％；
t：沼液回流泵3-8回流时间，取1h；
经计算，沼液回流泵3-8Q1＝0.12m3/h。
低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器2-3总固体含量TS可对电动阀3-10进行判定，判定方法如式5。
Figure BDA0003224390420000131
注：A：电动阀3-10数字逻辑信号，无量纲；
TS：总固体含量感应器2-3总固体含量，无量纲，取42％；
经计算，A＝1，低含水率餐厨垃圾反应舱电动阀3-10打开。
消化产生的沼液亦可以通过出水口3-7进行还田灌溉，流量为Q2，取0。
沼液回流泵3-8回流流量Q1以及出水口3-7流量Q2数据同步反馈到数据显示器2-7。

Claims (9)

1.一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***，其特征在于，包括了垃圾分类***(1)、垃圾处理***(2)、垃圾回用***(3)三个子***；垃圾分类***1、垃圾处理***2上下布置，而垃圾处理***2、垃圾回用***3水平布置；
其中垃圾分类***(1)包括不同含水率投递口，每个投递口下方均设置隔油池，隔油池底部均装有温湿度感应器，隔油池的尾端汇聚到分储舱，分储舱下方设置了转动分储器将不同含水率的餐厨垃圾分储至下方对应的进舱口；
垃圾处理***(2)包括可移动螺栓(2-1)、加热搅拌器(2-2)、总固体含量感应器(2-3)、气体止回阀(2-4)、伸缩式隔热板(2-5)、消化产物出口(2-6)、数据显示器(2-7)、工作状态指示灯(2-8)；
垃圾回用***(3)包括储气舱(3-1)、沼气发电机(3-2)、数据显示器(3-3)、光伏发电板(3-4)、重量感应板(3-5)、固液分离舱(3-6)、出水口(3-7)、沼液回流泵(3-8)、压力管(3-9)、电动阀(3-10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***，其特征在于，所述垃圾分类***(1)包括高含水率投递口(1-1)、中含水率投递口(1-2)、低含水率投递口(1-3)，下方分别设置了隔油池(1-4)、隔油池(1-5)、隔油池(1-6)，转动分储器(1-9)将高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾分储至下方对应的高含水率进舱口(1-10)、中含水率进舱口(1-11)、低含水率进舱口(1-12)。
3.根据权利要求1所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***，其特征在于，加热搅拌器设置在反应舱内，气体止回阀位于反应舱上方，可以控制气体单向进入储气舱；总固体含量感应器位于垃圾处理***底部，总固体含量感应器连接至可对伸缩式隔热板，并且根据总固体含量TS可对伸缩式隔热板进行判定调控。
4.根据权利要求1所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***，其特征在于，储气舱(3-1)连接至垃圾处理***(2)的反应舱尾端，沼液回流泵(3-8)连接压力管(3-9)，压力管上设置电动阀(3-10)，根据舱内反馈情况打开电动阀；重量感应板(3-5)设置在位于固液分离舱(3-6)底部，且与底板呈坡度，储气舱内部装有压力传感器(3-11)，且连接至数据显示器，可实时监测储气舱内部气压P，实时数据反馈至数据显示器，储气舱(3-1)后面还设置了沼气发电机(3-2)。
5.根据权利要求1所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***，其特征在于，重量感应板(3-5)与底板呈0.003～0.010坡度布置，以便固液分离。
6.根据权利要求1所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***，其特征在于，加热搅拌器(2-2)安装于可移动螺栓(2-1)下方，可控制温度范围是30～65℃，在自身自转的同时可以与可移动螺栓(2-1)按照预定路线进行区域周转。
7.基于权利要求1-6任一项所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用***的基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用方法，其特征在于，垃圾分类***依据不同含水率对餐厨垃圾进行智能识别与分类，并分别进入垃圾处理***依据不同固体含量、温度进行厌氧消化处理，处理产生的沼气、沼液、固体残渣进入垃圾回用***，沼气可用于发电以供自身***用电，沼液回流进入垃圾处理***或达标排放，固体残渣定期清理进行回田。
8.根据权利要求7所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用方法，其特征在于，步骤如下，
步骤1)餐厨垃圾分别投递进入垃圾分类***(1)的高含水率投递口(1-1)、中含水率投递口(1-2)、低含水率投递口(1-3)，高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾分别进入隔油池(1-4)、隔油池(1-5)、隔油池(1-6)进行隔油预处理，隔油池(1-4)、隔油池(1-5)、隔油池(1-6)底部均装有温湿度感应器(1-7)，对进入隔油池(1-4)、隔油池(1-5)、隔油池(1-6)内的餐厨垃圾进行湿度判定，计算方法如式1：
RH＝ρv/ρmax×100％ 式1
注：RH：温湿度感应器(1-7)的相对湿度，无量纲；
ρv：实时绝对湿度，取3.8～27.55，g/m3；
ρmax：饱和状态下最高绝对湿度，取22～29，g/m3；
当RH∈[68.2％,95.0％]时，温湿度感应器(1-7)判定该餐厨垃圾为高含水率餐厨垃圾，对应进入高含水率进舱口(1-10)；
当RH∈[40.9％,68.2％)时，温湿度感应器(1-7)判定该餐厨垃圾为中含水率餐厨垃圾，对应进入中含水率进舱口(1-11)；
当RH∈[13.1％，40.9％)时，温湿度感应器(1-7)判定该餐厨垃圾为低含水率餐厨垃圾，对应进入低含水率进舱口(1-12)；
若经过判定餐厨垃圾与设置含水率不符，餐厨垃圾则进入分储舱(1-8)，通过转动分储器(1-9)将高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾分储至对应的高含水率进舱口(1-10)、中含水率进舱口(1-11)、低含水率进舱口(1-12)；
步骤2)餐厨垃圾进入垃圾处理***(2)，即启动加热搅拌器(2-2)进行加热搅拌，可移动螺栓(2-2)依据既定程序在舱室内进行周转运动，总固体含量感应器(2-3)位于垃圾处理***(2)底部，加热搅拌器(2-2)搅拌速度v1与可移动螺栓(2-1)运转速度v2，计算方法如式2：
Figure FDA0003224390410000031
注：v1：加热搅拌器(2-2)搅拌速度，rpm；
v2：可移动螺栓(2-1)运转速度，rpm；
v0：加热搅拌器(2-2)常规搅拌速度，取90～300rpm；
v’0：可移动螺栓(2-1)常规运转速度，取20～100rpm；
kT：温度应变系数，无量纲，取0.5～1.2；
kTS：总固体含量影响系数，无量纲，取0.2～0.7；
TS：总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
RH：温湿度感应器(1-7)的相对湿度，无量纲，取13.1％～95.0％；
CI：加热搅拌器(2-2)与可移动螺栓(2-1)协同指数；
高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器(2-3)总固体含量TS可对伸缩式隔热板(2-5)进行判定调控，计算方法如式3：
R＝max{TS1,TS2,TS3}-min{TS1,TS2,TS3} 式3
注：TS1：高含水率反应舱总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
TS2：中含水率反应舱总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
TS3：低含水率反应舱总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
R：垃圾处理***(2)总固体含量极差，无量纲；
当R<37％时，则总固体含量感应器(2-3)输出信号为0，伸缩式隔热板(2-5)处于关闭状态；
当R≥37％时，则总固体含量感应器(2-3)输出信号为1，伸缩式隔热板(2-5)处于打开状态。伸缩式隔热板(2-5)打开后，高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾在反应舱内进行共消化反应；
步骤3)垃圾处理***(2)反应产生的气体通过气体止回阀(2-4)进入垃圾回用***(3)，气体止回阀(2-4)位于反应舱上方，可以控制气体单向进入储气舱(3-1)，其他消化产物通过消化产物出口(2-6)进入垃圾回用***(3)的固液分流舱(3-6)，消化产生的沼液通过沼液回流泵(3-8)提升进入压力管(3-9)，根据舱内反馈情况打开电动阀(3-10)进行沼液补给；Q计算方法如式4。
Q1＝V*(1-TS)/t 式4
注：Q1：沼液回流泵(3-8)回流流量，m3/h；
V：反应舱体积，取0.2～0.65m3；
TS：总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
t：沼液回流泵(3-8)回流时间，取1～2h；
高含水率、中含水率、低含水率餐厨垃圾反应舱内总固体含量感应器(2-3)总固体含量TS可对电动阀(3-10)进行判定，判定方法如式5；
Figure FDA0003224390410000041
注：A：电动阀(3-10)数字逻辑信号，无量纲；
TS：总固体含量感应器(2-3)总固体含量，无量纲，取8％～65％；
当A为0时，电动阀(3-10)则关闭；当A为1时，电动阀(3-10)则打开；
消化产生的沼液亦可以通过出水口(3-7)进行还田灌溉，流量为Q2，取0～1.2m3/h；
沼液回流泵(3-8)回流流量Q1以及出水口(3-7)流量Q2数据同步反馈到数据显示器(2-7)；
重量感应板(3-5)感应数据W可及时反映在数据显示器(2-7)上，且与工作状态指示灯(2-8)存在响应机制，判定方法如式6；
Figure FDA0003224390410000051
注：W：重量感应板(3-5)感应数据即固体残留物重量，kg；
mi：重量感应板(3-5)单位面积限载重量，取0～3kg；
i：重量感应板(3-5)承重单位面积个数，取1～100；
当W∈[0,100)时，工作状态指示灯(2-8)显示为绿灯；
当W∈[100,200)时，工作状态指示灯(2-8)显示为黄灯；
当W∈[200,300]时，工作状态指示灯(2-8)显示为红灯，且以2～3次/秒速度进行闪烁提示；
工作人员根据工作状态指示灯(2-8)变化，进行固体残余物的清理还田；
步骤4)储气舱(3-1)内部装有压力传感器(3-11)，可实时监测储气舱(3-1)内部气压P，实时数据反馈至数据显示器(3-3)，保证***稳定安全；消化产生的沼气进入沼气发电机(3-2)进行发电，产生的电能供应至垃圾分类***(1)与垃圾处理***(2)的用电元件，沼气发电机(3-2)发电量为E1，取24～36kw·h沼气发电机(3-2)外层采用光伏发电板(3-4)覆盖进行电能储备，用作后备电源以供不时之需，光伏发电量为E2，取10～20kw·h同时发电量数据实时反馈至数据显示器(3-3)。
9.根据权利要求7所述的一种基于含水率的餐厨垃圾智能厌氧消化处理及回用方法，其特征在于，储气舱(3-1)容积为200～1000L，甲烷浓度为45％～65％，沼气发电机(3-2)进口处安装有脱硫装置，且在进气管路上设有稳压装置，电机调压电路，自动准同期并列控制电路，手动并列和解列控制电路，测量电路，燃气发动机及辅助设备控制电路，保证发电机组的正常运行，机组功率为5～700kW，运转速度为1000～1500r/min，预计每方沼气可发电1.0～1.3度。
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