[發明專利]好氧堆肥氣體在線監測系統及控制方法

在審

• 申請號: 202011369699.0
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112526072A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 唐家桓;付濤;上官華媛;曾建雄;周順桂
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G05B19/05
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 常柯陽

本發明公開了一種好氧堆肥氣體在線監測系統及其控制方法，涉及農用堆肥技術，系統包括氣體蠕動泵、氣體過濾器、氣體流量計、多量程氣體濃度傳感器組、第一多選一閥和控制器；所述多量程氣體濃度傳感器組包括第一氣體濃度傳感器和第二氣體濃度傳感器，所述第一氣體濃度傳感器的量程大于所述第二氣體濃度傳感器的量程，所述第一氣體濃度傳感器被部署在第一腔室內，所述第二氣體濃度傳感器被部署在與所述第一腔室隔開的第二腔室內；控制器判斷氣體濃度較低的情況下通過控制第一多選一閥將氣體送入第二腔室，以避免傳感器誤差較大，或者高濃度氣體損壞傳感器。

技術領域

本發明涉及農用堆肥技術，尤其是一種好氧堆肥氣體在線監測系統及控制方法。

背景技術

有機固體廢物是一類含有大量碳、氫等元素的有機類物質，隨著經濟的快速發展，其產生量呈爆發式增長，已成為社會公眾關注的焦點問題。有機固體廢物是一種污染廢棄物，同時也是一種潛在的資源。好氧堆肥技術是有機固體廢物資源化利用的有效技術，具有成本低、運行操作簡單、處理得到的后續產品可作為有機肥二次利用等優點；該技術在有機固體廢物的治理和資源化利用中得到廣泛應用。

好氧堆肥的基本原理是在有氧的條件下，好氧微生物通過自身的生命活動把一部分有機物氧化成簡單的無機物，并釋放出熱量；同時把另一部分有機物轉化合成新的細胞物質，使微生物生長繁殖，產生更多的生物體，而未能降解的殘留有機物部分轉化為腐殖質，最終有機廢物被礦化和腐殖化；利用所產生的高溫來殺死原材料中的病菌、蟲卵和雜草種子，達到無害化的目的。

好氧堆肥過程中，產生大量廢氣，包括二氧化碳(CO₂)、氧氣(O₂)、氨氣(NH₃)、甲烷(CH₄)、氧化亞氮(N₂O)等。堆肥過程中，通過鼓風供氧，促進好氧微生物大量增長，從而促進有機碳的降解；有機碳的降解，產生大量的CO₂；在供氧不足時，產生CH₄、N₂O。堆肥過程中，有機氮被降解，通過NH₃的排放，造成堆肥產品肥力的下降。因此，研究和實時監測堆肥過程中各類氣體的變化，對于堆肥過程的控制和廢氣的排放具有重要的現實意義。

堆肥過程中，產生的廢氣種類繁多，并且濃度變化劇烈。譬如，二氧化碳最高產生量可達20萬PPm；而最低時，才十幾PPm。現有技術采用單一傳感器進行檢測，其誤差比較大，更為嚴重的是，對采用電化學原理進行監測的氣體(如NH₃)，可能會對傳感器造成不可恢復的損壞。

發明內容

為解決上述技術問題的至少之一，本發明的目的在于：提供一種好氧堆肥氣體在線監測系統及控制方法，以延長系統中傳感器的壽命。

第一方面，本發明實施例提供了：

一種好氧堆肥氣體在線監測系統，包括氣體蠕動泵、氣體過濾器、氣體流量計、多量程氣體濃度傳感器組、第一多選一閥和控制器；所述多量程氣體濃度傳感器組包括第一氣體濃度傳感器和第二氣體濃度傳感器，所述第一氣體濃度傳感器的量程大于所述第二氣體濃度傳感器的量程，所述第一氣體濃度傳感器被部署在第一腔室內，所述第二氣體濃度傳感器被部署在與所述第一腔室隔開的第二腔室內；

所述氣體蠕動泵的輸入端用于連接堆肥反應器；所述氣體蠕動泵的輸出端與所述氣體過濾器的輸入端連接，所述氣體過濾器的輸出端通過所述流量計與所述第一多選一閥的公共端連接，所述第一多選一閥的第一候選端與所述第一腔室連接，所述第一多選一閥的第二候選端與所述第二腔室連接；

所述控制器用于控制所述第一多選一閥、所述氣體流量計和所述氣體蠕動泵，以及獲取所述多量程氣體濃度傳感器組的檢測數據；

其中，所述控制器先控制所述第一多選一閥將所述公共端與所述第一候選端連通，當所述控制器確定所述第一氣體濃度傳感器的檢測數據小于預設值時，通過控制所述第一多選一閥將所述公共端與所述第二候選端連通，并通過所述第二氣體濃度傳感器獲取檢測數據。