技术领域
[0001] 本
发明涉及一种餐厨垃圾的处理方法及装置，属于餐厨垃圾处理技术领域。
背景技术
[0002] 一直以来，在餐厨垃圾处理设备的研制中，油
水分离主要采用的是将收集到的油水混合物静置后分层，通过人观察判断油水分层情况并将油水分离器里分层后的水放出或油放出的方法来实现油水分离的效果。这种方法存在一些较大的
缺陷：首先是油水分离箱的格局使得油水沉降分层不理想，其次是油水自然沉降分层后，放水和放油需要人工观察控制，这使操作和管理都很麻烦，分离系统的自动化程度很低。这在很大程度上影响了油水分离装置的实用性（体现在油的收集上）和使用性。再次是油水完成分离后进行取油时，无法对取油的数量及其去向进行有效管控，使得部分收集的油被违法加工使用。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于，提供一种餐厨垃圾的处理方法及装置，实现餐厨垃圾的自动化处理，以提高餐厨垃圾的处理效率。同时实现对取油的数量及其去向进行有效管控，避免将收集的油被违法加工使用。
[0004] 本发明的技术方案：
[0005] 一种餐厨垃圾的处理方法，该方法将餐厨垃圾倒入分类收集装置的集渣格，集渣格一侧设有
排渣口；通过设在集渣格底部的滤网滤掉餐厨垃圾中的杂质；餐厨垃圾中的油和水通过滤网流入分类收集装置下方的集油格内，集油格经抽油管与储油箱连接；集油格底部与溢水格连通，溢水格上设有溢水口，通过设置溢水口的高度控制集油格内的液面高度，同时通过溢水口将溢水格内多余的水排出。
[0006] 前述方法中，所述储油箱为密闭容器，储油箱顶部设有
真空泵，
真空泵启动后储油箱内产生
负压，通过储油箱内的负压将集油格内的油抽至储油箱。
[0007] 前述方法中，所述溢水格与加水管连接，加水管上设有加
水电磁
阀，加水
电磁阀与控制
电路连接；当向储油箱内抽油时，加水电磁阀打开，通过加水管不断向溢水格内补水，以保证抽油过程中集油格内的液面高度始终不变。
[0008] 前述方法中，所述储油箱底部设有放油管，放油管上设有放油电磁阀；储油箱顶部设有
泄压阀和通气管，通气管上设有通气电磁阀，放油电磁阀和通气电磁阀均与控制电路连接；放油电磁阀打开时，通气电磁阀同时打开，使储油箱内压
力恢复常压，以确保储油箱内的油能顺利流出。
[0009] 前述方法中，所述集油格内设有一组上
电极，上电极位于设定油水结合面处；上电极下方设有一组下电极；通过上电极和下电极采集油层厚度
信号，采集到的油层厚度信号与控制电路连接，通过控制电路控制真空泵和加水电磁阀的工作状态；所述上电极和下电极采用薄片状不锈
钢板水平安装，以提高检测
精度并防止
腐蚀。
[0010] 前述方法中，所述储油箱内设有油面上限检测装置和油面下限检测装置，通过油面上限检测装置和油面下限检测装置检测储油箱内的储油状态。
[0011] 前述方法中，所述控制电路采用
单片机进行控制，单片机设有多个输入
接口和多个控制接口, 单片机的输入接口分别接收油层厚度信号、身份识别信号、油面上限信号、油面下限信号和流量信号；单片机的控制接口分别控制真空泵驱动电路、加水电磁阀驱动电路、放油电磁阀驱动电路、通气电磁阀驱动电路、上油面指示灯和下油面指示灯的工作状态；单片机通过远程通讯接口与远程监测系统连接。
[0012] 根据前述方法构成的餐厨垃圾处理装置，包括分类收集装置和储油箱；所述分类收集装置包括
箱体，箱体内设有集渣格，集渣格一侧设有排渣口；集渣格底部设有滤网，滤网下方设有集油格，集油格经抽油管与储油箱连接，集油格内设有一组上电极和一组下电极；集油格底部与溢水格连通，溢水格上设有溢水口；溢水格与加水管连接，加水管上设有加水电磁阀；上电极、下电极和加水电磁阀与控制电路连接。
[0013] 前述装置中，所述储油箱顶部设有与集油格连接的抽油管、真空泵、泄压阀和通气管；通气管上设有通气电磁阀；储油箱底部设有放油管，放油管上设有放油电磁阀；储油箱内设有油面上限检测装置和油面下限检测装置；真空泵、放油电磁阀、通气电磁阀、油面上限检测装置和油面下限检测装置均与控制电路连接。
[0014] 前述装置中，所述控制电路包括单片机，单片机的一组输入接口分别与分类收集装置和储油箱上的检测信号连接；单片机的一组控制接口分别与分类收集装置和储油箱上的加水电磁阀驱动电路、真空泵驱动电路、放油电磁阀驱动电路、通气电磁阀驱动电路、上油面指示灯和下油面指示灯连接；单片机上设有远程通讯接口，远程通讯接口与远程监测系统连接。
[0015] 与
现有技术相比，本发明能够有选择性的进行油水收集，将油水与渣相对分离，保证油水分离器内的油水相对纯净，有利于分离；同时，在油水分离器集油格里设置油面检测装置，其作用是通过检测到的油层
位置，并将信号传递给控制系统来实现自动控制抽油。通过负压将分类收集装置里的油自动收集到储油箱里，抽油速度适中，油层变化平稳，真空泵不会发生堵塞，储油箱的密闭设计利于后续的管控。通过单片机进行自动管控，在放油口处设计放油者身份识别模
块、流量采集模块、
数据处理存储模块等，通过存储下来的数据信息，可追溯油的去向，从而实现对地沟油生产的有效管控。本发明设计精细、合理、体积小、效率高，用户试用效果好。
附图说明
[0016] 图1是本发明的结构示意图；
[0018] 图3是电极电路的原理图；
[0019] 图4是单电极油位检测电路的原理图。
[0020] 附图中的标记为：1-分类收集装置，2-集渣格，3-排渣口，4-滤网，5-油，6-水，7-集油格，8-抽油管，9-储油箱，10-溢水格，11-溢水口，12-真空泵，13-加水管，14-加水电磁阀，15-放油管，16-放油电磁阀，17-泄压阀，18-通气管，19-通气电磁阀，20-上电极，21-下电极，22-油面上限检测装置，23-油面下限检测装置，24-单片机，25 -输入接口，26-控制接口，27-远程通讯接口，28-远程监测系统。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
[0022] 一种餐厨垃圾的处理方法，如图1所示，该方法将餐厨垃圾倒入分类收集装置1的集渣格2，集渣格2一侧设有排渣口3；通过设在集渣格2底部的滤网4滤掉餐厨垃圾中的杂质；餐厨垃圾中的油5和水6通过滤网4流入分类收集装置1下方的集油格7内，集油格7经抽油管8与储油箱9连接；集油格2底部与溢水格10连通，溢水格10上设有溢水口11，通过设置溢水口11的高度控制集油格7内的液面高度，同时通过溢水口11将溢水格10内多余的水排出。所述储油箱9为密闭容器，储油箱9顶部设有真空泵12，真空泵12启动后储油箱9内产生负压，通过储油箱9内的负压将集油格7内的油抽至储油箱9。所述溢水格10与加水管13连接，加水管13上设有加水电磁阀14，加水电磁阀14与控制电路连接；当向储油箱9内抽油时，加水电磁阀14打开，通过加水管13不断向溢水格10内补水，以保证抽油过程中集油格7内的液面高度始终不变。所述储油箱9底部设有放油管15，放油管15上设有放油电磁阀16；储油箱9顶部设有泄压阀17和通气管18，通气管18上设有通气电磁阀19，放油电磁阀16和通气电磁阀19均与控制电路连接；放油电磁阀16打开时，通气电磁阀19同时打开，使储油箱9内压力恢复常压，以确保储油箱9内的油能顺利流出。所述集油格7内设有一组上电极20，上电极20位于设定油水结合面处；上电极20下方设有一组下电极21；通过上电极20和下电极21采集油层厚度信号，采集到的油层厚度信号与控制电路连接，通过控制电路控制真空泵12和加水电磁阀14的工作状态；所述上电极20和下电极21采用薄片状
不锈钢板水平安装，以提高检测精度并可防止电极腐蚀。所述储油箱9内设有油面上限检测装置22和油面下限检测装置23，通过油面上限检测装置22和油面下限检测装置23检测储油箱9内的储油状态。所述控制电路如图2所示。采用单片机24进行控制，单片机24设有多个输入接口25和多个控制接口26, 单片机的输入接口分别接收油层厚度信号、身份识别信号、油面上限信号、油面下限信号和流量信号；单片机的控制接口26分别控制真空泵驱动电路、加水电磁阀驱动电路、放油电磁阀驱动电路、通气电磁阀驱动电路、上油面指示灯和下油面指示灯的工作状态；单片机24通过远程通讯接口27与远程监测系统28连接。
[0023] 根据前述方法构成的餐厨垃圾处理装置，如图1所示，包括分类收集装置1和储油箱9；所述分类收集装置1包括箱体，箱体内设有集渣格2，集渣格2一侧设有排渣口3；集渣格2底部设有滤网4，滤网4下方设有集油格7，集油格7经抽油管8与储油箱9连接，集油格7内设有一组上电极20和一组下电极21；集油格7底部与溢水格10连通，溢水格10上设有溢水口
11；溢水格10与加水管13连接，加水管13上设有加水电磁阀14；上电极20、下电极21和加水电磁阀14与控制电路连接。所述储油箱9顶部设有与集油格7连接的抽油管8、真空泵12、泄压阀17和通气管18；通气管18上设有通气电磁阀19；储油箱9底部设有放油管15，放油管15上设有放油电磁阀16；储油箱9内设有油面上限检测装置22和油面下限检测装置23；真空泵
12、放油电磁阀16、通气电磁阀19、油面上限检测装置22和油面下限检测装置23均与控制电路连接。所述控制电路如图2所示，包括单片机24，单片机24的一组输入接口25分别与分类收集装置1和储油箱9上的检测信号连接；单片机24的一组控制接口26分别与分类收集装置
1和储油箱9上的加水电磁阀驱动电路、真空泵驱动电路、放油电磁阀驱动电路、通气电磁阀驱动电路、上油面指示灯和下油面指示灯连接；单片机24上设有远程通讯接口27，远程通讯接口27与远程监测系统28连接。
实施例[0024] 本发明主要包括分类收集装置1、储油箱9和控制电路三部分。对于分类收集装置1的优化设计是在分类收集装置箱体内设置集渣格2、集油格7和溢水格10，将餐厨垃圾中的杂质、油和水有效分离。具体结构如图1所示。餐厨垃圾是油、水和渣的混合物，油、水、渣混合物从集渣格2倒入分类收集装置1，在集渣格2里相对静置分离，油和部分水进入集油格7。集渣格2里的渣可直接从排渣口排放。集油格7与溢水格10采用连通器原理，底部连通，进入集油格7的油5和水6经过相对静置分离，油浮于集油格7内液体的上层，下层的水从集油格7底部进入溢水格10，当溢水格10的水面升高至溢水口11高度时，从溢水口11溢出。通过设置溢水口11的高度控制集油格7内的液面高度。当油较少时集油格7内的液面高度基本与溢水口11高度相同，当油较多时，由于油的
密度小于水，所以集油格7内的液面高度会略高于溢水口11的高度。根据试验验证，改进后的油水分离器分离效果良好，油、水分层速度快。
[0025] 集油格7内设有油位检测装置，油水的分离采用物理分离的方式，即在集油格7内装满油5和水6后，延时一定时间，使油和水充分静置分层后，采用电极自动判断油水分层。电极在油中和水中的
导电性不同，电极在水中具有一定的导电性，而在油中几乎呈绝缘状态。利用油和水的导电率不同可区分油与水，根据这一构想，提出了油水分层检测方法。这部分内容主要包括：电极电路的设计、单电极油位检测电路和多电极油位检测电路设计比较、电极的设计等内容。
[0026] 电极电路的原理是：待油水静置分层后，利用一
对电极在水中导通而在油中不导通的原理，通过判断电极的通断状态实现对油层或水层的判断。根据这个原理设计了如图3所示的电极电路。具体电路如图3所示，电极包括一个上电极和一个下电极，把一对电极和一个
电阻R
串联起来加电，电极放在油水混合物中，下电极接电源负极，上电极经电阻R与电源正极VCC连接，从上电极与电阻R的连接点引出一个
电压信号检测点。两电极在油中和水中的导电性不同，电极在水中具有一定的导电性，而在油中几乎呈绝缘状态。而电极在不同油水成分中时，信号检测点的电压值就不同。当电极之间全是水层时，电极导通形成一定的电阻与电阻R分压，当电阻R足够大时，那么电压就主要降落在电阻R上，检测点的信号就会是一个小电压（低电平）；当电极之间全是油层或油水结合层位于两电极之间时，两电极之间基本呈开路状态，检测点的电压基本等于
电源电压Vcc（高电平），因此通过判断信号检测点的电压就能确定油水结合层的位置区间。只有当检测点为高电平时，才能抽到油，否则抽到的是水。通过大量的试验验证，电极电路可区分多种油层与水层的结合面。
[0027] 本发明通过大量实验的探索研究，最终采用了不锈钢材料的薄片作电极。电极水平安装。经过原理性的分析和实验比较得知：竖直放置的针状电极在检测分层厚度时由于电极竖直方向较长，检测效果不佳；另外，针状电极表面积较小，当表面附有油时，容易导致高低电平的误翻转。而水平放置的矩形片状电极不仅解决了附油问题而且检测准确；所以电极最理想的检测状态是水平安装的片状物。在形状和安装形式确定之后对电极材料进行了选择。通过对常用材料
铜、
铁、不锈钢、
石墨实验分析可知。铜电极会发生电化学反应变黑，容器里有蓝色沉淀物；铁容易
氧化生锈；不锈钢和石墨都能满足要求，但石墨加工性不如不锈钢，所以最终
选定采用水平放置的不锈钢薄片作电极。
[0028] 本发明在大量试验验证电极电路可对多种油区分油层与水层的原理之后，对电路进行了细化设计处理。图4是本发明的单电极油位检测电路。图4中电阻R1为电极的分压电阻，电阻R2和电位计RP1通过分压为电压比较器U1提供基准电压，电阻R3为光耦U2的限流电阻，电阻R4为上拉电阻。电极检测的信号送电压比较器U1判断翻转经光耦U2隔离后送单片机输入接口采集。
[0029] 单电极油位检测电路由12V直流稳压电源模块供电，通过调节电位计RP1使电压比较器U1的同向输入端的基准电压为10V。当电压比较器U1的同向输入端大于反向输入端时，电压比较器U1输出高电平；当电压比较器U1的反向输入端大于同向输入端时，电压比较器U1输出低电平。从上电极引出的检测信号送到电压比较器U1的反向输入端，与同向输入端的10V基准电压进行比较。
[0030] 在验证性试验中，下电极始终在水里，当上电极也在水中时，则从上电极引出的检测信号为低电平，低电平与电压比较器U1的反向输入端连接，电压比较器U1不翻转，电压比较器U1输出高电平，光耦不导通，单片机的P10口检测到高电平。当上电极位于油中时，从上电极引出的检测信号为高电平；高电平与电压比较器U1的反向输入端连接，电压比较器U1不翻转，电压比较器U1输出低电平，光耦导通，单片机的P10口检测到低电平，这两种情况下检测效果都是很可靠。但当电极处于油水分层的
临界状态时，由于油水的
波动会影响单电极电路的判断，使得电压比较器U1频繁翻转动作。所以单电极油位检测电路在油水分层的临界状态时还存在缺陷，电路不够完善和可靠。为了改善上述缺陷，可以采用多电极油位检测电路。
[0031] 经过对油水分层临界状态的深入分析发现，虽然可以通过
修改单片机程序来解决临界波动问题，但由于检测
采样点只有一个，所以这种处理方法会造成检测精度的降低。为了达到稳定可靠的检测效果，可以同一层中增加检测电极的数量，同时在单片机程序上对检测信号作逻辑判断和延时处理，并对采样信号作光耦隔离处理，采用多电极油位检测电路。为了消除这种影响，具体实施时可以采用多个上电极分为两组固定在液体内，其中一组位于上层，另一组位于下层，两层电极之间的距离大于液体的波动范围；每层可以采用多个电极，每个电极允许有1～2mm的高度差。下电极可以用一块不锈钢板终浸没在水中作为公共负极。
[0032] 多电极油位检测电路工作原理和单电极电路相同，但为了消除油水的波动，单片机会同时检测同一层的3片电极。只有3片电极同时进入水里或油里，并且电极持续停留在水里或油里500ms时单片机才作为一个状态的判断，并将此信号
锁存，直至同一层的任意一电极检测状态改变时解锁。改进后的电路检测稳定，并且解决了单电极电路在油水分层临界状态时出现的波动问题。为实现自动油水分层提供了后续处理的
控制信号。通过油位检测电路控制抽油动作的启动和停止，从而对分层后的油实现分离收集。抽油是利用微型真空泵对密闭的储油箱抽真空产生负压的原理实现的。利用负压原理的好处是抽油速度适中，油层变化平稳，真空泵不会发生堵塞，储油箱的密闭设计利于后续的管控。
[0033] 储油箱9的结构如图1左侧部分所示，储油箱9顶部设有与集油格7连接的抽油管8、真空泵12、泄压阀17和通气管18；通气管18上设有通气电磁阀19；储油箱9底部设有放油管15，放油管15上设有放油电磁阀16；储油箱9内设有油面上限检测装置22和油面下限检测装置23；真空泵12、放油电磁阀16、通气电磁阀19、油面上限检测装置22和油面下限检测装置
23均与控制电路连接。
[0034] 分类收集装置1工作流程是：在收集之前先往分类收集装置内注水，直至溢水口11有水溢出为止。此时，上下电极都浸没在水中，真空泵不工作。这时开始收集油水混合物让其在重力作用下自然沉降分层。随着集油格里油层不断变厚，当油层漫过下电极时，油位检测电路发出信号，通过单片机控制抽气泵启动抽油；同时加水电磁阀工作，往油水分离箱溢水格里加水，利用连通器原理保持集油格内液面高度不变。在抽油过程中油层开始变薄，当上电极进入水中时单片机会发出信号使真空泵停止抽油，同时关闭加水电磁阀；而当下电极进入水中时，真空泵不停止，继续抽油。经过以上流程就完成了一次油的分离收集工作。
[0035] 为便于对分离好的油的收集进行管控，需要设计一套自动管控系统。主要包括：身份识别模块、流量采集模块、数据处理存储和读取模块。通过存储下来的数据信息，可追溯油的去向，从而实现对地沟油的管控。
[0036] 管控电路是以液位计和流量计作为采样元件。以ADC0809作为A/D转换芯片设计
模数转换电路，将
传感器变化产生的模拟电压信号转换成
数字信号，再送经单片机进行数据处理。液位计检测的是储油箱内油的高度，信号经程序处理换算为储油量；流量计检测储油箱放油口放油的速度，信号经过单片机转换为用于监测放油量。
[0037] 放油采用智能IC卡身份识别系统对收油人员进行身份识别，只有身份识别正确后，设备才能放油，放油量通过流量计监测记录。放完油后设备自动将本次放油量、放油时间和剩余油量实时传送至远程监测系统，远程监测系统通过专用检测
软件将接收到的数据存储、数据处理、数据查询和报表打印等。
[0038] 在前面技术研究的
基础上设计一套完整的餐厨垃圾处理装置。该装置主要由分类收集装置1、储油箱9和控制电路组成；控制电路包括油水分层检测电路，抽油、放油控制，管控电路等。分类收集装置和储油箱的结构如图1所示。其各部分的工作原理和作用前面已阐述过，这里主要介绍一下系统的工作流程。
[0039] 油水的收集沉降，油水分层的检测，抽油，油的储存，刷卡放油。具体运行过程如图1所示：
[0040] 初始状态：将分类收集装置1中注满水，液面维持在溢水口11高度；此时上电极20和下电极21都在水6里；通气电磁阀19、放油电磁阀16和加水电磁阀14都关闭，真空泵12停止，油面上限检测装置22和油面下限检测装置23均导通，放油和油满指示灯灭。
[0041] 油水的收集沉降：油水混合物不断流入分类收集装置1的集油格7自然沉降，油层开始变厚，但液面高度不变，多余的水由溢水口11排出。随着油水混合物的不断收集，油层不断变厚。
[0042] 分层检测及抽油控制：随着油层不断变厚，油水结合面逐渐下移，当油水结合面下移至下电极下方时（油层漫过上电极不抽油），真空泵12启动抽油；同时加水电磁阀14工作，往溢水格里加水。抽油后，油层开始变薄，当上电极20进入水中时（下电极进入水中，泵不停止，继续抽油），单片机24会发出信号使真空泵12停止抽油，同时关闭加水电磁阀14。
[0043] 放油：当储油箱里的油面下限检测装置23浸入油中时，控制面板上的放油指示灯亮，同时给身份识别系统供电，身份识别系统工作。此时刷IC卡进行身份识别，身份识别通过后，控制通气电磁阀19和放油电磁阀16工作，开始放油，通过流量计监测记录取油量。放油时通过读取时钟模块的时间信息，记录放油时间，并将该信息存入数据存储模块。
[0044] 本发明是在大量的实验验证下设计开发出来的。经过探索研究，提出想法、设计方案，试验验证方案等反复大量的工作最终完成了餐厨垃圾处理装置的设计开发工作。样品生产后经过试验验证和用户试用两个阶段。从用户后续的试用情况看来，本发明电极检测准确，运行稳定。设计精细、合理、体积小、效率高，用户试用效果好。
