一种生态种植用环保型土壤改良剂制备系统的制作方法

本发明涉及固体废弃物资源化利用，具体为一种生态种植用环保型土壤改良剂制备系统。

背景技术：

1、生态种植用土壤改良剂通常以畜禽粪污、农作物秸秆等有机废弃物为原料，经原料预处理、发酵或热解反应及成品熟化等工序制得，原料预处理环节需将不同来源、成分波动较大的物料调配至适宜发酵或热解的碳氮比区间及含水率区间；

2、核心反应环节通过控制温度、供氧量等参数完成物料的生物降解或热解转化；

3、成品熟化环节通过持续通风、翻堆使物料达到稳定化状态后出料；

4、与本发明最接近的现有技术为一种有机废弃物制备土壤改良剂的成套装备，其结构组成包括原料仓、粉碎混合装置、发酵或热解反应舱、熟化仓及出料装置，各装置之间通过输送皮带依次连接，该装备的工作方式为：操作人员按照预先设定的固定配比将原料投入粉碎混合装置进行破碎与初步混合，随后经输送装置送入反应舱进行发酵或热解处理；

5、反应完成后，物料进入熟化仓，按照预设的固定发酵周期或达到某一累计天数后，由人工判定或按时序控制器打开出料阀门完成卸料；

6、上述现有技术不具备对原料含水率、碳氮比的在线检测能力，配比依赖固定经验参数；

7、反应过程中亦缺乏对多环芳烃、环境持久性自由基等有毒副产物生成前体的制程中在线监测手段，仅能依靠产后抽检剔除不合格产品；

8、此外，其出料判定依赖固定发酵周期或单一温度阈值等经验性标准，未直接测量物料真实的生物稳定度，上述缺陷导致该现有技术在处理多源异质有机废弃物时存在配比失衡、有毒副产物源头抑制能力不足及批次间产品品质波动等问题，有待进一步改进。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：

2、现有生态种植用土壤改良剂制备系统在处理畜禽粪污、农作物秸秆等多源异质有机废弃物时，缺乏对原料成分的在线动态感知与配方自适应调控能力，导致配比失衡；

3、同时，现有制备装备在堆肥腐熟或热解处理过程中，缺乏对多环芳烃、环境持久性自由基等有毒副产物生成前体的制程中在线监测与源头抑制手段；

4、此外，现有系统的出料判定依赖固定发酵周期或单一温度阈值等刚性标准，无法反映物料真实的生物稳定度，导致批次间产品品质波动大，甚至出现未腐熟改良剂施入农田引发烧苗的风险。

5、为解决上述技术问题，本发明提供一种生态种植用环保型土壤改良剂制备系统，包括物料输送通道依次连接的进料混配装置、核心热反应舱及熟化仓，还包括进料动态配方调控子系统、有毒副产物源头抑制子系统、熟化腐熟终点决策子系统以及中央边缘计算控制单元。

6、所述进料动态配方调控子系统包括安装于所述进料混配装置出料口物料输送带上方的近红外光谱探头、安装于所述物料输送带下方的介电式水分传感阵列，以及分别用于向物料流补加辅料的生物炭变频给料机和腐熟菌剂变频给料机，通过所述中央边缘计算控制单元解析物料碳氮比及含水率并动态调节两台变频给料机的下料速率，形成原料成分在线感知与配方自动修正的物理闭环。

7、所述有毒副产物源头抑制子系统包括安装于所述核心热反应舱排气通道内的气相挥发性有机物与多环芳烃在线传感阵列、沿所述核心热反应舱长度方向分区布设的过热蒸汽喷嘴组、通过蒸汽管路与所述过热蒸汽喷嘴组一一对应连接的气动电磁阀组，以及用于调节各分区供氧量的供氧调节风门，通过浓度阈值触发分区独立的蒸汽注入与供氧联动调节，实现有毒副产物生成前体的制程中原位阻断。

8、所述熟化腐熟终点决策子系统包括安装于所述熟化仓排气端的电子鼻模组、二氧化碳浓度传感器以及由该子系统控制的熟化仓卸料阀门，通过多维气体信号与动态呼吸指数信号的加权融合并结合连续保持时长双重校验，实现对改良剂真实生物稳定度的智能判定。

9、采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

10、1.本发明确保每批次进入反应段的物料碳氮比和含水率均处于预设的目标区间，避免因原料波动引起的发酵异常；

11、2.本发明在反应发生的源头阶段实时抑制自由基聚合链反应，经中试验证，本发明在触发过热蒸汽注入及供氧调节后，反应舱对应温区排气中多环芳烃前体物浓度可由预警阈值以上回落至预警阈值以下，实现源头抑制效果，降低多环芳烃和环境持久性自由基的生成量，提升产出改良剂的环保安全性；

12、3.本发明通过多维信号融合与时长双重校验消除批次间品质波动，避免未腐熟改良剂施入生态土壤造成二次发酵及烧苗风险。

1.一种生态种植用环保型土壤改良剂制备系统，包括物料输送通道依次连接的进料混配装置、核心热反应舱及熟化仓，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央边缘计算控制单元采用比例-积分-微分反馈控制策略计算所述生物炭变频给料机的下料速率修正量，所述下料速率修正量根据当前时刻碳氮比偏差的比例项、碳氮比偏差累积项与碳氮比偏差变化率项加权计算得到；

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央边缘计算控制单元预设有预警阈值和安全阈值，所述安全阈值大于所述预警阈值；

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述核心热反应舱沿长度方向划分为多个温区，各所述温区分别配置独立的所述气相挥发性有机物与多环芳烃在线传感阵列、所述过热蒸汽喷嘴组、所述气动电磁阀组及所述供氧调节风门，所述中央边缘计算控制单元对各所述温区分别独立进行监测与控制。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子鼻模组包括分别针对氨气、硫化氢及挥发性脂肪酸设置的气敏传感单元，所述中央边缘计算控制单元对氨气传感器响应信号、硫化氢传感器响应信号、挥发性脂肪酸传感器响应信号及动态呼吸指数分别进行归一化处理后加权融合得到所述综合腐熟指数，四项指标对应的权重系数之和为1。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述中央边缘计算控制单元在所述综合腐熟指数不大于预设的腐熟判定阈值的状态持续时长达到预设的稳定保持时长时，判定该批次改良剂达到生物稳定化状态，并向所述熟化仓卸料阀门下发开启指令；

7.一种生态种植用环保型土壤改良剂制备方法，采用权利要求1所述的系统实施，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在向对应分区注入过热蒸汽并降低该分区供氧调节风门开度之后，持续监测该分区多环芳烃前体物浓度信号，当该浓度信号回落至低于所述预警阈值时，关闭对应分区的过热蒸汽注入并恢复该分区供氧调节风门的开度。