一種測定好氧發酵物料含水率的方法和裝置的製作方法

2023-07-10 03:31:11 1

專利名稱：一種測定好氧發酵物料含水率的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種含水率測定裝置，具體地說涉及一種實時測定好氧發酵(堆肥)物料含水率的實時在線檢測裝置。本發明還涉及利用上述裝置實時在線檢測含水率的方法。
背景技術：
水分是微生物生命活動的基礎，也是汙泥、垃圾、糞便、園林修剪物等有機廢棄物的好氧發酵(堆肥化處理)過程的重要エ藝參數。實時了解物料含水率有助於掌握髮酵進 程、優化工藝參數，從而提高發酵效率並降低投資運行費用，因此選擇合適的含水率監測方法對好氧發酵的工程尤為重要。目前測定發酵物料含水率的方法主要為烘乾稱重法，但該方法取樣不便，會破壞堆體。採用烘乾稱重法測定物料水分時，在乾燥過程中，部分揮發性固體會隨著溫度升高而散失(Smet et al. , 1999. Atmospheric Environment, 33 :1295-1303 ；Komilis et al.,2004. Water Research，38 :1707-1714);且獲取結果的滯後性強(Rynk，2000. BioCycleMagazine,53)。實時、在線、原位的水分測定方法不僅可以克服取樣位置不同所帯來的取樣誤差，避免繁瑣的取樣和室內測定過程，而且可以及時獲得水分含量信息，實時指導エ藝的調控和優化、提高好氧發酵效率。原位測定方法-介電法是利用電信號測定物料的介電常數，再通過其與含水率的關係計算出物料含水率，是ー種適用於好氧發酵物料的含水率原位測定方法。介電法的測定快速準確，並且幾乎不破壞堆體結構，對堆體結構影響很小。然而發酵物料電導率高(O. 8 14. 7mS/cm)、溫度變化範圍大(室溫 75°C )，發酵環境具有一定的特殊性和複雜性，介電法並不能直接在發酵物料中使用，應根據物料的性質進行改進方可適用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種原位測定好氧發酵物料含水率的裝置。本發明的又一目的在於提供ー種利用上述裝置測定含水率的方法。為實現上述目的，本發明提供的測定好氧發酵物料含水率的裝置，主要結構為水分傳感器探針尾端與水分傳感器電纜線之間連接，並將連接處用樹脂澆注固定於水分傳感器探杆內；溫度傳感器探針尾端與溫度傳感器電纜線之間連接，並將連接處用環氧樹脂澆注固定於溫度傳感器探杆內；水分傳感器探杆與溫度傳感器探杆由聯結板連接；水分傳感器電纜與溫度傳感器電纜均與主機盒連接。所述的裝置，其中，水分傳感器為四針式探針，探針為實心結構，探針頭部呈圓錐形狀；四個探針尾端連接到一根同軸電纜。
所述的裝置，其中，水分傳感器與溫度傳感器的聯結板是用環氧樹脂澆注而成。所述的裝置，其中，水分傳感器電纜線是阻抗為50Ω或75Ω的同軸電纜。所述的裝置，其中，溫度傳感器電纜線是RVVP三芯電纜。所述的裝置，其中，水分傳感器電纜線和溫度傳感器電纜線用熱縮護套組合成一體。
本發明提供的利用上述裝置測定好氧發酵物料含水率的方法，主要為水分傳感器採集被測物料的介電常數至主機盒；溫度傳感器採集被測物料的溫度數據至主機盒；主機根據採集的溫度數據選擇相應的水分標定模型，將介電常數代入該水分標定模型後，計算出被測物料的含水率，顯示於主機的顯示屏。所述的方法，其中，水分標定模型是採用介電常數與含水率的標定。本發明具有抗腐蝕、抗老化、耐酸鹼、經久耐用等特點，適用於發酵物料含水率的準確測定和連續監測。可以避免傳統方法所需的繁瑣取樣和室內測定手續，而且能實時在線地獲取物料的含水率變化信息，用於指導好氧發酵過程和エ藝調控，加速物料的快速發酵和無害化處理過程。


圖I為本發明較佳實施例的整體構成示意圖。圖2為上述實施例中水分傳感器與溫度傳感器的連接示意圖。圖3為上述實施例中水分傳感器的示意圖。圖4為上述實施例中溫度傳感器的示意圖。圖5為上述實施例中主機盒的示意圖。圖6為本發明在發酵物料中的含水率測定結果。
具體實施例方式本發明該測定裝置可以在線測定發酵物料的含水率，並由終端設備顯示讀數。為實現上述目的，本發明提供的裝置，包括有一主機、傳感器、探杆和電纜線，其中傳感器由水分傳感器與溫度傳感器兩部分組成水分傳感器的探杆與溫度傳感器的探杆由聯結板連接，傳感器經由電纜線與主機盒連接；水分傳感器為四針式探針，探針為實心結構，探針長5 20cm，探針頭部呈圓錐形狀；水分傳感器的探針尾端與電纜線之間為錫焊連接，將連接好的電纜線和不鏽鋼探針於澆注模具中固定，電纜線另一端連接至主機盒；水分傳感器採集被測物料的介電常數至主機盒；溫度傳感器採集被測物料的溫度數據至主機盒；主機根據採集的溫度數據選擇相應的水分標定模型，將介電常數代入該水分標定模型後，演算出被測物料的含水率，顯示於主機的顯示屏。
為根據溫度選擇水分標定模型，將水分傳感器與溫度傳感器連接。水分傳感器與溫度傳感器的探杆和聯結板可用有機高分子材料製作。為使對本發明有進ー步的了解，下面給出較佳實施例並結合附圖對本發明作詳細描述，其中為使對本發明有進ー步的了解，下面給出較佳實施例並結合附圖對本發明作詳細描述，其中實施例I本實施例的裝置參見圖1，其中各部件的形狀、結構及相互之間的連接關係分別如圖2-圖5所示。
請參閱圖2-圖5，傳感器I由水分傳感器4、溫度傳感器5、水分傳感器探杆6、溫度傳感器探杆7和聯結板8組成。為減小電導率對信號的幹擾、提高測定精度，水分傳感器探針4長10cm。水分傳感器探針尾端與同軸電纜9相連，連接後，為防止外部擠壓和腐蝕，將水分傳感器探針尾端與同軸電纜9的連接處用樹脂澆注固定於探杆6內。水分傳感器4與溫度傳感器5上端分別連接水分傳感器探杆6和溫度傳感器探杆7，用於握持和操作該裝置。為防止導熱和酸鹼腐蝕，水分傳感器探杆6和溫度傳感器探杆7外部加固有機高分子材料(環氧樹脂)保護層。將水分傳感器探杆6和溫度傳感器探杆7用環氧樹脂澆注的聯結板8連接。為方便操作、減少腐蝕磨損，將同軸電纜9與三芯電纜10用熱縮護套11組合成一體。傳感器I通過總電纜線3連接至主機盒2。主機盒中的信息可通過接ロ 12傳輸至電腦。使用時，將該裝置的探針完全插入被測物料中，開啟主機盒上的電源。通過水分傳感器測定被測物料的介電常數，同時通過溫度傳感器採集被測物料的溫度至主機內，主機根據溫度值選擇相應的標定模型，將介電常數代入該模型，即可測定出被測物料的含水率。從上述可以看出，本發明結構緊湊，操作方便，由於探針小巧，避免了傳感器對堆體的破壞，保證堆體中氣體、水分的正常交換或運移，使測定結果準確可靠、重複性好且平衡時間短。本發明可以連續多日實時在線地自動監測待測物料的含水率。圖6是本發明在發酵物料中的含水率測定結果與實際含水率值的比較。實驗結果證明，採用本發明裝置所測定的汙泥發酵產物的含水率與實際含水率吻合非常良好。
權利要求
1.一種測定好氧發酵物料含水率的裝置，主要結構為 水分傳感器探針尾端與水分傳感器電纜線之間連接，並將連接處用樹脂澆注固定於水分傳感器探杆內； 溫度傳感器探針尾端與溫度傳感器電纜線之間連接，並將連接處用環氧樹脂澆注固定於溫度傳感器探杆內； 水分傳感器探杆與溫度傳感器探杆由聯結板連接； 水分傳感器電纜與溫度傳感器電纜均與主機盒連接。
2.根據權利要求I所述的裝置，其中，水分傳感器為四針式探針，探針為實心結構，探針頭部呈圓錐形狀；四個探針尾端連接到一根同軸電纜。
3.根據權利要求I所述的裝置，其中，水分傳感器與溫度傳感器的聯結板是用環氧樹脂澆注而成。
4.根據權利要求I所述的裝置，其中，水分傳感器電纜線是阻抗為50Q或75Q的同軸電纜。
5.根據權利要求I所述的裝置，其中，溫度傳感器電纜線是RVVP三芯電纜。
6.根據權利要求1、4或5所述的裝置，其中，水分傳感器電纜線和溫度傳感器電纜線用熱縮護套組合成一體。
7.ー種利用權利要求I所述裝置測定好氧發酵物料含水率的方法，主要為 水分傳感器採集被測物料的介電常數至主機盒； 溫度傳感器採集被測物料的溫度數據至主機盒； 主機根據採集的溫度數據選擇相應的水分標定模型，將介電常數代入該水分標定模型後，計算出被測物料的含水率，顯示於主機的顯示屏。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，水分標定模型是採用介電常數與含水率的標定。
全文摘要
一種測定好氧發酵物料含水率的裝置，主要結構為水分傳感器探針尾端與水分傳感器電纜線之間連接，並將連接處用樹脂澆注固定於水分傳感器探杆內；溫度傳感器探針尾端與溫度傳感器電纜線之間連接，並將連接處用環氧樹脂澆注固定於溫度傳感器探杆內；水分傳感器探杆與溫度傳感器探杆由聯結板連接；水分傳感器電纜與溫度傳感器電纜均與主機盒連接。本發明的裝置具有易加工、防腐蝕、不易吸溼膨脹、不易變形等特點，適用於發酵物料和堆體等介質中含水率的準確測定和連續監測。試驗證明本發明利用上述裝置實時在線檢測含水率的方法測量結果準確，重複性好，平衡時間短，解析度為0.1％。
文檔編號G01N27/02GK102650607SQ20121013313
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者蔡璐, 鄭國砥, 陳俊, 陳同斌, 高定 申請人:中國科學院地理科學與資源研究所