一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备

1.本实用新型属于环保技术领域，涉及一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备。


背景技术：

2.黑水虻(hermetia illucens l.)，原产于美洲，目前在全世界广泛分布，是一种腐生性的水虻科昆虫，能够取食畜禽粪便和生活垃圾，生产高价值的蛋白饲料和高效有机肥，因繁殖迅速，生物量大，实行广泛，吸收转化率高、饲养成本低，动物适口性好等特点，从而进行资源化利用，其幼虫被称为“凤凰虫”，成为蝇蛆、黄粉虫、大麦虫等齐名的资源昆虫，在全世界范围内得到广泛推广。但是目前黑水虻的养殖方式比较粗放，基本处于土法养殖阶段,没有成套的机械设备或者完整的工艺流程设计,完全依靠人工经验及勤劳程度对养殖过程进行控制，人力及管理成本消耗巨大，且养殖风险较高,难以规模化养殖。
3.现已有黑水虻养殖的相关机械设备的报道，例如授权专告号为cn 208288658u 公开了一条利用生物转化有机废物资源再利用的自动化智能生产线，专利公开号为cn 109717155a公开了一种黑水虻处理有机垃圾的设备以及方法，专利公开号为cn 109924169a公开了一种黑水虻养殖系统。然而，现有黑水虻养殖机械设备还存在一定缺陷：第一，有机废弃物如餐厨垃圾、厨余垃圾、藻泥、豆腐渣、酒糟等易腐败散发恶臭，特别是气温较高的夏季，气味更明显，现有设备大多为敞开式，污染周围空气，故需要将有机废弃物处置点设置在人烟稀少的地方；第二，黑水虻幼虫对有机废弃物进行消化处理时会产热，若不及时散热会影响其消化效率，现有部分养殖设备中设置搅拌机构翻抛有机废弃物，解决黑水虻幼虫消化有机废物过程中的散热问题，然而频繁搅拌会打扰幼虫取食状态，且会将虫沙和未处理的有机废弃物混在一起，提高幼虫取食新鲜物料的难度，降低物料消耗效率；在冬季气温较低时，需外源加热，能耗成本高；第三，现有设备的出料方式大多采用刮板式、螺旋输送式或传输带式，这些出料方式容易使得虫沙和黑水虻幼虫残留，时间久了会散发恶臭，且黑水虻幼虫日龄不均一；第四，现有设备无法实现黑水虻幼虫在进食过程中，对物料的温湿度和幼虫进食状态进行监测，进而对其进行控制。
4.有鉴于此，有必要对现有技术中黑水虻养殖设备予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，既能监测并控制物料温湿度和黑水虻幼虫进食状态，又能在不打扰幼虫取食的同时提高物料消耗速率，而且出料干净无残留，全封闭式无异味，节能环保，实现大规模工业应用。
6.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于包括原料混合装置、物料输送装置、全封闭式箱体养殖装置、新风装置、压差出料装置、筛分装置、尾气处理装置、保温装置及中央控制系统，所述原料混合装置包括原料混合池和搅拌装置，所述物
料输送装置分别连通所述原料混合装置和全封闭式箱体养殖装置，所述物料输送装置包括转子泵、输送管道和电磁阀，原料混合装置中的物料通过转子泵由两侧输送管道经电磁阀控制逐层输送至全封闭式箱体养殖装置内，黑水虻幼虫与有机废弃物和辅料在所述原料混合装置中相混合，或者在有机废弃物和辅料相混后，单独投入黑水虻幼虫。
7.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于输送管道沿全封闭式箱体养殖装置长度方向的两侧设置，包括输送总管道和若干输送分支管道，两侧的输送分支管道数量相同且水平错开，使物料铺放均匀，总管道一端连接在转子泵上，另一端与同侧的分支管道连接；
8.总管道包括第一总管道和第二总管道，分支管道包括第一分支管道和第二分支管道，所述转子泵设置在原料混合装置的上方，所述第一总管道和第二总管道分别连接在转子泵上，第一分支管道与所述第一总管道连接，第二分支管道与第二总管道连接。
9.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于输送分支管道根据全封闭式箱体养殖装置中处理槽的层数配合设计，每层的输送分支管道由电磁阀控制，其中第一分支管道上设置有第一电磁阀，第二分支管道上设置有第二电磁阀。
10.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于所述全封闭式箱体养殖装置包括：
11.处理槽，所述处理槽水平放置于全封闭式箱体养殖装置中，数量为1～10层，其沿着全封闭式箱体养殖装置长度方向的两侧设有水平错开均匀分布的管孔，与物料输送装置连接；
12.温度监测装置、湿度监测装置和红外线监测装置，三种装置位于处理槽沿着全封闭式箱体养殖装置长度方向的一侧，监测并控制物料的温度、湿度与幼虫取食的状态；
13.气流分布器和进风侧板，所述气流分布器位于处理槽沿着全封闭式箱体养殖装置宽度方向右侧，气流分布器上端部分有小网孔，气流分布器外侧为进风侧板，所述进风侧板的进风口与新风装置连接。
14.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于所述全封闭式箱体养殖装置还包括左侧板和活动挡板，所述左侧板位于处理槽沿着全封闭式箱体养殖装置宽度方向的最外侧；
15.在所述左侧板的右边设置活动挡板，左侧板和活动挡板之间的距离刚好为活动挡板的长度。所述活动挡板上端部分有小网孔，受压差出料装置控制其开合状态；
16.出料斗，所述出料斗位于左侧板与活动挡板之间空隙的下端，经黑水虻幼虫消化后的物料从出料斗输至传送带。
17.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备其特征在于所述新风装置位于全封闭式箱体养殖装置右侧，与进风侧板的进风口连接，且每层处理槽单独设置进风口和管道，通过新风系统总电磁阀和各层新风系统分电磁阀控制，黑水虻幼虫喂食和代谢过程中产生的热量和尾气，通过新风装置，进风侧板的进风口鼓风，通过气流分布器，沿箱体长度方向，从其另一侧的活动挡板的网孔中吹出，吹出的尾气通过尾气处理装置将尾气吸收并进行处理。
18.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于所述尾气处理装置位于全封闭式箱体养殖装置左上方，其尾气吸收管道设置于左侧板与活动挡板之间空
隙的上端。
19.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于所述压差出料装置为正压吹送装置或负压吸附装置，将虫沙和黑水虻幼虫移出全封闭式箱体养殖装置，防止物料在封闭式箱体养殖装置中残留，散发异味，并通过传送带将其投入筛分装置，将虫沙和黑水虻幼虫分开。
20.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于所述正压吹送装置位于全封闭式箱体养殖装置右侧，设置在新风装置旁，通过正压吹送总电磁阀控制正压吹送总管道的开合状态，并与新风装置共用分支管道；
21.出料时，关闭尾气处理装置和新风装置，打开正压吹送装置，至下而上的逐层打开分支管道的新风系统分电磁阀，在未开启正压吹送装置时，活动挡板与全封闭式箱体养殖装置长度方向垂直，当开启正压吹送装置时，活动挡板打开，与全封闭式箱体养殖装置长度方向平行，虫沙和黑水虻幼虫沿全封闭式箱体养殖装置长度的方向吹送至出料斗，并通过传送带将其投入筛分装置。
22.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于，所述负压吸附装置位于全封闭式箱体养殖装置左侧，通过负压吸附总电磁阀控制负压吸附总管道的开合状态，沿全封闭式箱体养殖装置宽度方向的左侧板有孔道结构，在未开启负压吸附装置时，活动挡板与全封闭式箱体养殖装置长度方向垂直，当开启负压吸附装置时，活动挡板打开，与全封闭式箱体养殖装置长度方向平行，出料时，关闭尾气处理装置和新风装置，打开负压吸附装置，虫沙和黑水虻幼虫沿全封闭式箱体养殖装置长度的方向吸出，并通过传送带将其投入筛分装置。
23.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于所述保温装置包括石墨聚苯板、地源热泵和新风装置，所述石墨聚苯板保温材料可包在全封闭式箱体养殖装置外侧，或者位于整套养殖系统外侧，当气温过低时，开启地源热泵，当物料温度过高，调整新风装置中的风量和风速来降低温度，维持处理槽内温度为20℃～35℃，节约能耗。
24.所述的一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，其特征在于所述中央控制系统内安装音乐系统提高黑水虻幼虫进食效率，中央控制系统中设置有plc，并通过线缆与原料混合装置、物料输送装置、全封闭式箱体养殖装置、温度监测装置、湿度监测装置、红外线监测装置、新风装置、尾气处理装置、压差出料装置、传送带、筛分装置、保温装置电性连接，以实现设备的全自动化控制。
25.与现有技术相比，本实用新型有以下优点：
26.1.全封闭式黑水虻养殖箱体，配合新风系统和尾气吸收装置，可减少空气污染，无异味散发，养虫地点选择自由；
27.2.黑水虻养殖箱体两侧多层进料方式，结合保温系统和新风系统，可在不翻料和不打扰和损伤黑水虻幼虫进食的基础上，维持合适的温度，提高黑水虻物料消耗的效率，且节能环保。
28.3.压差出料装置可减少虫沙和黑水虻幼虫在养殖箱体中的残留，减少异味，并保证黑水虻幼虫产品日龄单一。
29.4.设置的温度监测装置、湿度监测装置、红外线监测装置、音乐系统和中央控制系统，可实现对物料的温湿度和幼虫进食状态的监测和自动控制，提高自动化养殖水平。
附图说明
30.图1为本实用新型全封闭式黑水虻自动养殖设备的结构示意图；
31.图2为本实用新型全封闭式黑水虻自动养殖设备右侧局部结构示意图；
32.图3为本实用新型全封闭式黑水虻自动养殖设备左侧局部结构示意图。
33.图中：1、原料混合装置，2、新风装置，3、正压吹送装置，4、进风口，5、进风侧板，6、气流分布器，7、第一电磁阀，8、第一输送总管道，9、处理槽， 10、全封闭式箱体养殖装置，11、温度监测装置，12、湿度监测装置，13、红外线监测装置，14、第一输送分支管道，15、中央控制系统，16、出料斗，17、第一传送带，18、筛分装置，19、活动挡板，20、尾气吸收装置，21、第二传送带， 22、负压吸附装置，23、保温装置，24、正压吹送总电磁阀，25、新风系统总电磁阀，26、新风系统分电磁阀，27、正压吹送总管道，28、第二输送分支管道， 29、第二电磁阀，30、第二输送总管道，31、转子泵，32、左侧板，33、负压吸附装置的总电磁阀，34、负压吸附总管道。
具体实施方式
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
36.如图1-3所示，一种节能环保的全封闭式黑水虻自动养殖设备，包括原料混合装置1、转子泵31、输送管道、电磁阀、全封闭式箱体养殖装置10、温度监测装置11、湿度监测装置12、红外线监测装置13、新风装置2、尾气处理装置20、活动挡板19、正压吹送装置3或负压吸附装置22、筛分装置18、中央控制系统 15及节能环保的保温装置23。
37.将有机废弃物筛分粉碎后，与辅料和黑水虻幼虫一起投放到原料混合装置的原料混合池内，其中有机废弃物包括餐厨垃圾、厨余垃圾、藻泥、豆腐渣、酒糟、过期食品、食品加工下脚料等，辅料包括麸皮、米糠、花生壳粉、木屑、玉米皮等，黑水虻幼虫为1～5日的黑水虻幼虫。三者在原料混合池中，经原料混合池中的搅拌装置进行5～15分钟的混合处理后，控制物料的含水率为50-80％。此外还可去除黑水虻幼虫，只将筛分粉碎后的有机废弃物与辅料两者混合，控制物料的含水率为50-80％。
38.原料混合装置1通过物料输送装置与全封闭式箱体养殖装置10连接，所述物料输送装置包括转子泵31、两侧输送管道和电磁阀，经过搅拌处理后的物料通过转子泵31由两侧输送管道经电磁阀控制逐层输送至全封闭式箱体养殖装置内。
39.输送管道包括第一总管道8和第二总管道30以及若干第一分支管道14和第二分支管道28，转子泵31设置在原料混合装置1的上方，第一总管道8和第二总管道30分别连接在转子泵31上。
40.通过电磁阀控制物料输送开关，分支管道根据全封闭式箱体养殖装置10中处理槽9的层数设计，每层分别设置有若干分支管道，其分支管道孔沿箱体10长度的方向在每层处理槽9侧壁中均匀分布，且每层的管道由电磁阀控制物料的输入，逐层输送至全封闭式箱体
养殖装置10的每一层处理槽9中。
41.为了物料铺放均匀，输送管道沿全封闭式箱体养殖装置长度方向的两侧设置，两侧分支管道数量相同，但管孔位置水平错开。两侧分支管道的数量依据全封闭式箱体养殖装置的长度决定，管道数量越多，分布越均匀。左侧均布设置有第一分支管道14，通过第一电磁阀7控制，右侧均布设置有第二分支管道28，通过第二电磁阀29控制。第一总管道8与第一分支管道14连接，第二总管道30与第二分支管道28连接。
42.全封闭式箱体养殖装置10为长方体，可单个放置，也可多个串连和/或并联。上述箱体10上设置有水平放置的处理槽9，处理槽9的数量为1～10层，每个处理槽沿着箱体长度方向的两侧设有均匀分布的孔道，且两侧管孔位置错开，与分支管道连接，并且受电磁阀控制，用于物料的输送。
43.此外，处理槽9沿着箱体长度方向的一侧设置有温度监测装置11、湿度监测装置12、红外线监测装置13分别监测物料的温度、湿度与幼虫取食的状态；处理槽9沿着箱体宽度方向设置有气流分布器6，其上端部分有小网孔，气流分布器6外侧为进风侧板5，通过进风口4与有新风装置2连接。处理槽9沿着箱体宽度方向的左侧板32封闭，在该固定侧面的右侧设置活动挡板19，该活动挡板 19上端部分有小网孔。活动挡板19受压差出料装置控制其开合状态。活动挡板 19与左侧板32之间有空隙，其空隙间距刚好是活动挡板19的长度。空隙上端设置管道，与尾气处理装置20连接。空隙下端设置有出料斗16，经黑水虻消化后的物料从出料斗16输至传送带。
44.投放进入处理槽9内的物料位于槽底，首次投入的物料可包含1～5日的黑水虻幼虫，也可通过转子泵和输送管道单独投入。在幼虫取食过程中，通过箱体内温度监测装置11、湿度监测装置12、红外线监测装置13实时监测物料的温度、湿度与幼虫取食的状态，通过地源热泵(未示出)和新风装置2使得处理槽9内的温度保持在20℃～35℃，湿度保持在50％～80％，提高黑水虻幼虫消化处理能力，将有机废弃物转化为虫沙和黑水虻幼虫。此外，黑水虻幼虫在取食过程中，通过plc系统，播放轻音乐促进幼虫的取食。
45.更进一步说明的是，为了保证有机质废弃物新鲜、不腐烂，不结块、不产生气味和保持物料的适口性，在处理槽9内可每天分批加物料，其加入量根据黑水虻幼虫的日龄和总质量决定。
46.新风装置位于全封闭式箱体养殖装置10右侧，通过管道与进风侧板5的进风口4连接，且每层处理槽9单独设置进风口4和管道，通过新风系统总电磁阀25 和各层新风系统分电磁阀26控制。幼虫喂食和代谢过程中产生的热量和尾气，通过新风装置2，进风侧板5的进风口鼓风，通过气流分布器6，沿箱体长度方向，从其另一侧的活动挡板19的网孔中吹出，吹出的尾气通过尾气处理装置20将尾气吸收并进行处理。
47.黑水虻幼虫的生命时限为15日龄天左右，为了保证黑水虻幼虫不变黑化蛹，有效养分不降低和活黑水虻幼虫作饲料的可口性，根据不同的有机废弃物，选择相应的处理时间，若为餐厨垃圾，幼虫处理时间为6天，第7天开始出料，并筛分收集黑水虻幼虫。
48.黑水虻幼虫取食结束后，为了防止虫沙和黑水虻幼虫残留，可通过压差出料装置将虫沙和黑水虻幼虫移出封闭式箱体养殖装置10，该压差出料装置可以是正压吹送装置3，也可以是负压吸附装置22。正压吹送装置3位于箱体右侧，新风装置2旁，通过正压吹送总电磁阀24控制正压吹送总管道27的开合状态，并与新风装置2共用分支管道。当出料时，关闭
尾气处理装置20和新风装置2的新风系统总电磁阀25，打开正压吹送装置3的总正压吹送总电磁阀24，至下而上的逐层打开分支管道电磁阀26。在未开启正压吹送装置时，活动挡板19与封闭式养殖箱体10长度方向垂直，当开启正压吹送装置时，活动挡板19打开，与封闭式养殖箱体10长度方向平行，将虫沙和黑水虻幼虫沿封闭式养殖箱体10长度的方向吹送至出料斗16，并通过第一传送带17将其投入筛分装置。
49.除了上述正压吹送装置3外，虫沙和黑水虻幼虫还可通过负压吸附装置22 实现。负压吸附装置22位于箱体左侧，通过电磁阀33控制负压吸附总管道34 的开合状态。沿封闭式箱体养殖装置10宽度方向的左侧板有类似正压吹送装置3 的孔道结构(未示出)。在未开启负压吸附装置22时，活动挡板19与封闭式养殖箱体10长度方向垂直。当开启负压吸附装置22时，活动挡板19打开，与封闭式养殖箱体10长度方向平行。当出料时，关闭尾气处理装置20和新风装置2的新风系统总电磁阀25，打开负压吸附装置22的总电磁阀，将虫沙和黑水虻幼虫沿封闭式养殖箱体10长度的方向吸附至另一出料斗(未示出)，该出料斗位于负压吸附装置22旁，并通过第二传送带21将其投入筛分装置18，将黑水虻幼虫和虫沙分离。
50.值得具体说明的是，本实施例中虫沙和黑水虻幼虫移出封闭式箱体养殖装置 10可选择正压吹送装置3或负压吸附装置22中任何一种，其配套的零配件做相应改动。
51.全封闭式黑水虻自动养殖设备中还设置有保温装置，包括石墨聚苯板、地源热泵和新风装置，使得处理槽内的温度保持在20℃～35℃。石墨聚苯板保温材料可维持室内温度平均在25℃左右，可包在封闭式养殖装置外侧，也可位于整套养殖系统外侧，该温度处于黑水虻幼虫最适的进食温度，可极大降低控温过程中的能源和动力损耗。当外界气温过低时，可适当开启地源热泵提高处理槽中物料的温度。幼虫进食过程中会散发热量，物料温度过高，可通过调整新风装置中的风量和风速来降低温度。
52.全封闭式黑水虻自动化养殖设备设置有中央控制系统15，内置有plc系统(可编程逻辑控制器)，并通过线缆与本实施方式中所有的原料混合装置1、物料输送装置、全封闭式箱体养殖装置10、温度监测装置11、湿度监测装置12、红外线监测装置13、新风装置2、尾气处理装置20、正压吹送装置3、负压吸附装置22、筛分装置18、保温装置23等诸多执行机构电性连接，以实现全自动化控制。
53.本实施例中利用全封闭式黑水虻自动养殖设备进行黑水虻养殖的工作过程为：将筛分粉碎后的有机废弃物、辅料和/或黑水虻幼虫投放到原料混合装置1 的原料混合池内，通过原料混合装置1的搅拌装置进行充分混合搅拌，使得搅拌后的物料达到合适的含水率；经过搅拌处理后的物料由转子泵31通过两侧输送管道由电磁控制逐层输送至全封闭式箱体养殖装置10内；
54.通过箱体内温度监测装置11、湿度监测装置12、红外线监测装置13分别监测物料的温度、湿度与幼虫取食的状态，并通过音乐系统提高幼虫的进食效率；
55.幼虫喂食和代谢过程中产生的热量和尾气，通过新风装置2，从全封闭式箱体养殖装置10一侧的进风口鼓风，沿全封闭式箱体养殖装置10的长度方向，从其另一侧的出风口出风，尾气通过尾气处理装置20处理；
56.根据幼虫的取食状态，通过控制物料输送管道的电磁阀定期投入新鲜的物料；
57.黑水虻消耗物料后，产出虫沙，通过电磁阀控制活动挡板19打开，通过正压吹送装置3或负压吸附装置22将虫沙和虫体从全封闭式箱体养殖装置10中吹出或吸出，分别通过
第一传送带17或第二传送带21输送到筛分装置18，将虫沙和虫体分离；
58.上述所有操作工艺流程由中央控制系统15实现全自动化控制；用石墨聚苯板保温材料作为保温装置，采用地源热泵控制全封闭式箱体养殖装置10的温度，节约能耗，提高黑水虻的整体养殖环境和生长效率。
59.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。