CN115211409B - 餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备及方法，将餐厨垃圾经投放口投入粉碎模块后粉碎成浆料，并送入储存模块进行储存；控制模块设置布料时间和布料量，布料装置根据预设参数自动布料；通过投虫模块向养殖模块投入虫苗；主控模块采集养殖箱内的环境参数，采用模糊‑PID控制算法将养殖箱内的环境调整到适宜黑水虻养殖的条件，黑水虻降解餐厨垃圾并生长发育；养殖结束后，出料模块将养殖模块上的物料和虫体送至出料口，通过分筛设备将幼虫与虫粪分离。本发明通过在住宅小区或街道分类垃圾收集点设置分布式昆虫转化就地处理设备，实现餐厨垃圾就地处理并转化为昆虫蛋白和高品质有机肥。

Description

餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备及方法

技术领域

本发明涉及餐厨垃圾分布式处理设备及方法，属有机废弃物资源化利用领域，具体涉及餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备及方法。

背景技术

餐厨垃圾在存放、收集、转运及处置过程中，因其含水率和有机物含量较高，存在极易腐烂发臭和滋生蚊蝇等问题，如处理不当将对城市环境及人体健康产生较大影响。昆虫生物转化技术凭借操作简单、能耗低、效率高、产品附加值高等优势，近几年受到越来越多的关注。目前研究较多的是利用黑水虻处理餐厨/厨余垃圾，黑水虻的优势在于食性广、食量大、生长周期短、抗逆性强、耐油耐盐、生态安全性高、幼虫营养价值丰富等，成熟幼虫的蛋白质含量约为40%-50%，虫体干物质脂肪含量约为35%，是餐厨/厨余垃圾处置领域极具产业化前景的昆虫种类。

公告号CN 113455467 A公开了一种黑水虻空间多层自动养殖***及养殖方法的发明专利，该发明实现了黑水虻的空间多层立体养殖及养殖过程的全自动化作业，适合每天投喂有机废物上百吨的大规模、工厂化养殖项目；

李慧琴等人（2020）报道了一种黑水虻养殖装置智能控制***设计，提出了一种以微型电脑为控制核心的黑水虻养殖装置智能控制***，结合各类传感器和图像处理技术，能够实现进出料自动控制、养殖箱内的温湿度自动控制、饲料的自动均匀翻转；

授权公告号CN 210869466 U公开了一种抽屉式黑水虻幼虫立体养殖装置，具有结构简单合理，节省空间、养殖效率高和操作方便的特点；

公告号CN 10530843 A公开了一种黑水虻养殖装置和养殖方法，包括由隔板分割成两个空间，空间A为成虫养殖室，空间B为幼虫养殖室，该装置不但提高了养殖效率，实现虫卵的自动化收集和成长，而且降低了养殖成本；

公告号CN 108391629 A公开了一种自动化黑水虻养殖装置，包括养殖模块、筛分***、投料***和控制***。通过养殖模块多个养殖管体的螺旋联动和后端的振动滚筒联用筛分，可实现黑水虻养殖过程中的连续自动布料、喂养、出虫和分离，高效完成黑水虻的自动化养殖，具有自动化程度高，空间利用率大等多种无可比拟的优势。

以上专利设计及文献报道，虽然具有较好的自动化设计效果，但设备的设计和定位难以适应餐厨垃圾分布式就地处理的现实需求，严重制约着餐厨垃圾就地处理技术的发展进程。因此，设计开发一种模块化且实现分布式昆虫转化的餐厨垃圾就地处理设备，具有很强的应用价值和现实意义。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备，通过在住宅小区或街道分类垃圾收集点设置分布式昆虫转化就地处理设备，实现餐厨垃圾就地处理并转化为昆虫蛋白和高品质有机肥。

本发明提供了一种餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备，包括养殖箱体以及设置在养殖箱体内的预处理模块、黑水虻养殖模块和智能控制模块。

所述预处理模块包括粉碎模块和储存模块，餐厨垃圾通过粉碎模块粉碎后进入储存模块储存，再输送到黑水虻幼虫养殖模块。

所述黑水虻养殖模块包括养殖模块、布料模块、出料模块和投虫模块，所述养殖模块绕中心轴自转，预处理模块中处理后的餐厨垃圾浆料通过布料模块投入养殖模块，孵化出的虫苗通过投虫管道投入到养殖模块，养殖模块上养殖获得的虫体和虫砂通过出料模块出料。

所述智能控制模块包括温湿度传感器模块、氧传感器模块、主控模块、环境调整模块和动力模块，动力模块分别与养殖模块、出料模块和环境调整模块连接，主控模块负责采集温湿度传感器模块和氧传感器模块获取的参数并进行分析，并对布料模块和环境调整模块进行调控，环境调整模块包括新风***、空调***、增氧设备等。

进一步改进，所述养殖模块为立体层叠式结构，包括支撑底座，支撑底座中心设置有与动力模块连接的中心轴，中心轴上设置有若干层支撑架，每层支撑架上安装有一层养殖床，动力模块通过中心轴控制养殖床绕中心轴自转。

进一步改进，所述支撑底座内缘上设置有导向轮和滑轮，最底层的养殖床通过导向轮和滑轮与支撑底座连接。

进一步改进，所述出料模块包括可升降刮板、刮料绞龙和虫料储存仓，所述虫料储存仓顶部开有出料口，在每个养殖床上方设置有收虫料口，内部设置有刮料绞龙；所述可升降刮板设置在每层养殖床的上方，降到最低处时紧贴于养殖床底面。所述收虫料口与刮板连接，物料经刮板进入收虫料口后通过刮料绞龙进入虫料储存仓。

进一步改进，所述布料模块包括与储存模块连接的布料管，布料管在每层养殖床上端开有布料支管，每条布料支管上设置有若干电磁阀。

进一步改进，所述养殖箱体包括通过隔板分离的餐厨预处理间和养殖间，养殖箱体外部设置保温夹层，保温材料采用聚氨酯泡沫，厚度大于5cm。所述预处理模块放置在餐厨预处理间内，餐厨预处理间外壁上开有物料观察窗、智能控制窗和餐厨投放口，餐厨投放口设置可活动挡板。所述黑水虻养殖模块放置在养殖间内，养殖间外壁开有投虫口、出料口和排气口。

进一步改进，所述排气口与外设的尾气处理***相连接，使得处理尾气被等离子气体净化器和终端的小区绿植和地下土壤协同净化吸收。

进一步改进，所述预处理模块包括依次连接的倾斜U型槽、粉碎机、输料管和储料罐，倾斜U型槽与餐厨投放口连接，储料罐与布料模块连接。

本发明还提供了一种餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理方法，包括以下步骤：

1）餐厨垃圾经投放口投入粉碎模块后粉碎成浆料，并送入储存模块进行储存；

2）主控模块设置布料时间和布料量，布料装置根据预设参数自动布料；

3）通过投虫模块向养殖模块投入虫苗；

4）主控模块采集养殖箱内的环境参数，并通过环境调整模块将养殖箱内的环境维持在适宜黑水虻养殖的条件，黑水虻降解餐厨垃圾并生长发育；

5）养殖结束后，出料模块将养殖模块上的物料和虫体送至出料口，通过由设备运营商提供的移动式分筛设备将幼虫与虫粪分离。

进一步改进，步骤2）所述的布料时间和布料量为：以养殖模块单层为例，单次布料时间为20s，布料量为10kg。

进一步改进，步骤3）所述的投入虫苗过程中，养殖模块中的若干层养殖床绕中心轴自转，虫苗通过布虫管均匀投入每层养殖床上。

进一步改进，步骤4）所述的适宜黑水虻养殖的环境条件为，温度28℃，湿度70%-75%，含氧量5-5.5mg/L。

进一步改进，步骤5）所述的出料过程具体如下：

5.1）可升降刮板下降到养殖床表面，养殖床旋转时表面的物料和虫体被可升降刮板刮入刮料绞龙；

5.2）物料和虫体通过刮料绞龙进入虫料储存仓；

5.3）虫料储存仓内部的传输绞龙将物料和虫体输送至出料口。

本发明有益效果在于：

1、模块化程度高，密闭性好，无臭气泄露风险，可以设置在在住宅小区或街道分类垃圾收集点，实现餐厨垃圾就地处理并转化为昆虫蛋白和高品质有机肥，实现餐厨垃圾就地资源化循环利用；

2、产品附加值高，合作机制稳固，便于复制推广；

3、占地面积小，便于分布式建设；

4、无人值守，自动化养殖，可以实现智慧化运营管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的主体示意图；

图2为本发明的内部结构主视图；

图3为本发明的内部结构俯视图；

图4为本发明的出料机构收起时示意图；

图5为本发明的出料机构工作时示意图；

图6为本发明的养殖模块结构示意图；

图7为本发明的养殖箱体支撑轴示意图；

图8为本发明的养殖箱体底部支撑结构示意图。

图中，1-养殖箱体；2-物料观察窗；3-智能控制窗；4-餐厨投放口；5-餐厨预处理间；6-养殖间；7-投虫口；8-出料口；9-倾斜U型槽；10-挡板；11-输料管；12-储料罐；13-布料管；14-电磁阀；15-布虫管；16-刮料绞龙；17-绞龙保护罩；18-虫料储存仓；19-传输绞龙；20-养殖床；21-支撑底座；22-新风***；23-中心轴；24-动力模块；25-粉碎机；26-刮板；27-收虫料口；28-布料口；29-支撑架；30- 导向轮；31-滑轮；32-温湿度传感器模块；33-氧气传感器模块；34-环境调控模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备，如图1-8所示，包括养殖箱体1以及设置在养殖箱体内的预处理模块、黑水虻养殖模块和智能控制模块。

所述养殖箱体1包括通过隔板分离的餐厨预处理间5和养殖间6，养殖箱体外部设置保温夹层，保温材料采用聚氨酯泡沫，厚度大于5cm。所述预处理模块放置在餐厨预处理间内，餐厨预处理间外壁上开有物料观察窗2、智能控制窗3和餐厨投放口4，餐厨投放口4设置可活动挡板10。所述黑水虻养殖模块放置在养殖间内，养殖间外壁开有投虫口7、出料口8和排气口。所述排气口与外设的尾气处理***相连接，使得处理尾气被等离子气体净化器和终端的小区绿植和地下土壤协同净化吸收。

所述预处理模块包括依次连接的倾斜U型槽9、粉碎机25、输料管11和储料罐12，倾斜U型槽9与餐厨投放口4连接，储料罐12与布料模块连接。餐厨垃圾通过粉碎机25粉碎后进入储料罐12储存，再输送到黑水虻幼虫养殖模块。

所述黑水虻养殖模块包括养殖模块、布料模块、出料模块和投虫模块，预处理模块中处理后的餐厨垃圾通过布料模块投入养殖模块，孵化出的虫苗通过投虫管道投入到养殖模块，养殖模块上养殖完成的虫体通过出料模块出料。

所述养殖模块为立体层叠式结构，包括支撑底座21，支撑底座21中心设置有与动力模块24连接的中心轴23，中心轴23上设置有若干层支撑架29，每层支撑架29上安装有一层养殖床20，动力模块通过中心轴控制养殖床绕中心轴自转。支撑底座21内缘上设置有导向轮30和滑轮31，最底层的养殖床20通过导向轮和滑轮与支撑底座连接。

所述投虫模块包括投虫口7和布虫管15，每层养殖床20上均设置有独立的投虫口7和布虫管15。

所述出料模块包括可升降刮板26、刮料绞龙16和虫料储存仓18，所述虫料储存仓18顶部开有出料口8，在每个养殖床上方设置有收虫料口27，内部设置有传输绞龙19；所述可升降刮板26设置在每层养殖床20的上方，降到最低处时贴平养殖床20上表面，所述收虫料口27与刮板26连接，物料经刮板26进入收虫料口27后通过刮料绞龙16进入虫料储存仓18。所述刮料绞龙16上设置有绞龙保护罩17.

所述布料模块包括与储料罐12连接的布料管13，布料管13在每层养殖床20上端开有布料支管，每条布料支管上设置有若干布料口，每个布料口设置有电磁阀14。

所述智能控制模块包括温湿度传感器模块32、氧传感器模块33、主控模块、环境调整模块34和动力模块24，动力模块分别与养殖模块、出料模块和环境调整模块连接，主控模块采集温湿度传感器模块和氧传感器模块获取的参数，并对布料模块和环境调整模块进行调控，环境调整模块包括新风***22、空调***、增氧设备等。

本发明还提供了一种餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理方法。按照研究团队现有技术，10m²的有效养殖面积每天能处理100kg的餐厨/厨余垃圾，可产生约20kg鲜虫和30kg虫砂。一种具体实施方式包括以下步骤：

1）餐厨垃圾经投放口投入粉碎模块后粉碎成浆料，并送入储存模块进行储存。

2）主控模块设置布料时间和布料量，布料装置根据预设参数自动布料，所述的布料时间和布料量为：以养殖模块单层为例，单次布料时间为20s，布料量为10kg。

3）通过投虫模块向养殖模块投入虫苗，投入虫苗过程中，养殖模块中的若干层养殖床绕中心轴自转，虫苗通过布虫管均匀投入每层养殖床上。

4）主控模块采集养殖箱内的环境参数，并通过环境调整模块将养殖箱内的环境调整到适宜黑水虻养殖的条件，黑水虻降解餐厨垃圾并生长发育；所述的适宜黑水虻养殖的环境条件为：温度25-30℃，湿度60%-75%，含氧量5-5.5mg/ L。

5）养殖结束后，出料模块将养殖模块上的物料和虫体送至出料口，通过由设备运营商提供的移动式分筛设备将幼虫与虫粪分离。

5.1）可升降刮板下降到养殖床表面，养殖床旋转时表面的物料和虫体被可升降刮板刮入刮料绞龙；

5.2）物料和虫体通过刮料绞龙进入虫料储存仓；

5.3）虫料储存仓内部的传输绞龙将物料和虫体输送至出料口。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，以上所述仅是本发明的优选实施方式，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对于本技术领域的普通技术人员来说，可轻易想到的变化或替换，在不脱离本发明原理的前提下，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备，其特征在于：包括养殖箱体以及设置在养殖箱体内的预处理模块、黑水虻养殖模块和智能控制模块；

所述预处理模块包括粉碎模块和储存模块，餐厨垃圾通过粉碎模块粉碎后进入储存模块储存，再输送到黑水虻养殖模块；

所述黑水虻养殖模块包括养殖模块、布料模块、出料模块和投虫模块，所述养殖模块绕中心轴自转，预处理模块中处理后的餐厨垃圾浆料通过布料模块投入养殖模块，孵化出的虫苗通过投虫管道投入到养殖模块，养殖模块上养殖获得的虫体和虫砂通过出料模块出料；

所述智能控制模块包括温湿度传感器模块、氧传感器模块、主控模块、环境调控模块和动力模块，动力模块分别与养殖模块、出料模块和环境调整模块连接，主控模块负责采集温湿度传感器模块和氧传感器模块获取的参数并进行分析，并对布料模块和环境调整模块进行调控；

所述养殖模块为立体层叠式结构，包括支撑底座，支撑底座中心设置有与动力模块连接的中心轴，中心轴上设置有若干层支撑架，每层支撑架上安装有一层养殖床，动力模块通过中心轴控制养殖床绕中心轴自转；所述支撑底座内缘上设置有导向轮和滑轮，最底层的养殖床通过导向轮和滑轮与支撑底座连接，上方养殖床通过支撑架固定；

所述出料模块包括可升降刮板、刮料绞龙和虫料储存仓，所述虫料储存仓顶部开有出料口，在每个养殖床上方设置有收虫料口，内部设置有刮料绞龙；所述可升降刮板设置在每层养殖床的上方，降到最低处时紧贴于养殖床底面；所述收虫料口与刮板连接，物料经刮板进入收虫料口后通过刮料绞龙进入虫料储存仓；

所述养殖箱体包括通过隔板分离的餐厨预处理间和养殖间，养殖箱体外部设置保温夹层，保温材料采用聚氨酯泡沫，厚度大于5cm；所述预处理模块放置在餐厨预处理间内，餐厨预处理间外壁上开有物料观察窗、智能控制窗和餐厨投放口，餐厨投放口设置可活动挡板；预处理模块包括依次连接的倾斜U型槽、粉碎机、输料管和储料罐，倾斜U型槽与餐厨投放口连接，储料罐与布料模块连接；所述黑水虻养殖模块放置在养殖间内，养殖间外壁开有投虫口、出料口和排气口；所述排气口通过外设的尾气处理***连接到绿植和地下土壤。

2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备，其特征在于：所述布料模块包括与储存模块连接的布料管，布料管在每层养殖床上端开有布料支管，每条布料支管上设置有若干电磁阀。

3.如权利要求1所述餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）餐厨垃圾经投放口投入粉碎模块后粉碎成浆料，并送入储存模块进行储存；

2）主控模块设置布料时间和布料量，布料模块根据预设参数自动布料；

3）通过投虫模块向养殖模块投入虫苗；

4）主控模块采集养殖箱内的环境参数，采用模糊-PID控制算法将养殖箱内的环境调整到适宜黑水虻养殖的条件，黑水虻降解餐厨垃圾并生长发育；

5）养殖结束后，出料模块将养殖模块上的物料和虫体送至出料口，通过移动式分筛设备将幼虫与虫粪分离。

4.根据权利要求3所述餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备的使用方法，其特征在于：步骤2）所述的布料时间和布料量为：以养殖模块单层为例，单次布料时间为20s，布料量为10kg。

5.根据权利要求3所述餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备的使用方法，其特征在于：步骤3）所述的投入虫苗过程中，养殖模块中的若干层养殖床绕中心轴自转，虫苗通过布虫管均匀投入每层养殖床上。

6. 根据权利要求3所述餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备的使用方法，其特征在于：步骤4）所述的适宜黑水虻养殖的条件为：温度25-30℃，湿度60%-75%，含氧量5-5.5mg/L。

7.根据权利要求3所述餐厨垃圾分布式昆虫转化就地处理设备的使用方法，其特征在于：步骤5）出料过程具体如下：

5.1）启动出料程序后，待可升降刮板下降到养殖床表面后，养殖床下方电机启动，电机带动养殖床转动，养殖床旋转时表面的物料和虫体被可升降刮板刮入刮料绞龙；

5.2）物料和虫体通过刮料绞龙进入虫料储存仓；

5.3）虫料储存仓内部的传输绞龙将物料和虫体输送至出料口。

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