專利名稱：智能餐飲污油水分離器及其分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污油水分離器及其分離方法，尤其涉及一種智能餐飲污油水分離器及其分離方法。
背景技術(shù)：
目前常用的油水分離的辦法如下
1、隔油池隔油池是處理餐飲業(yè)污水最經(jīng)常使用的方法。隔油池是利用污水中的油脂與水的密度不同而達(dá)到油水分離的目的。由于自然分離需要一定的時(shí)間，而且這時(shí)間與被處理污水的流速、溫度等具體狀態(tài)有密切關(guān)系，餐飲業(yè)污水當(dāng)中的油脂和懸浮顆粒絕大部分是十分細(xì)小的，污水中的分散油、乳化油、溶解油、固體附著油很難在有限的停留時(shí)間內(nèi)通過(guò)重力分離，對(duì)這部分油脂和懸浮顆粒，隔油池可以說(shuō)是無(wú)能為力的，隔油池只能通過(guò)重力分離去除部分浮油，同時(shí)隔油池基本沒(méi)有生化降解功能。
隔油池的方案的缺陷如下a)占地面積大，不適合在中小型餐館推廣；b)除油效率低，由于餐飲污水具有周期性，在就餐高峰期排放特別多，隔油池除油效率低下，在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法有效除油；c)水質(zhì)在隔油池中，停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致有機(jī)物腐敗，進(jìn)而產(chǎn)生臭味，污染水質(zhì)，為后續(xù)凈化處理，增加成本和難度。
2、混凝加藥方法是在污水中投加鋁鹽、鐵鹽等混凝劑到污水中，使水中的膠體微粒相互粘結(jié)和聚集，將油脂和懸浮顆粒轉(zhuǎn)化為污泥沉淀下來(lái)。
該方法缺陷如下a)最大的難題是如何根據(jù)污水的變化及時(shí)調(diào)整混凝劑的投加， 所以一般很難保證穩(wěn)定的油脂去除率，而且產(chǎn)生很大的污泥量；b)添加藥劑容易產(chǎn)生二次污染，破壞水質(zhì)；c)使用成本太高，對(duì)操作人員要求過(guò)高，不宜在中小型餐館推廣。
3、氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附污水中的懸浮物，使其密度小于水而上浮到水面以實(shí)現(xiàn)固液分離的過(guò)程。氣浮對(duì)于餐飲業(yè)污水的處理效果從理論上講是比較好的，油脂的去除率可以達(dá)到98%到99%，也有一定的有機(jī)物降解功能。氣浮最大的缺點(diǎn)是投資和運(yùn)行成本太高，浮渣量大，油脂回收困難，對(duì)廣大中小規(guī)模的餐飲業(yè)者來(lái)說(shuō)，難以實(shí)際投入使用，僅是理論模式，不能成為真正意義上的商品。
由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的智能餐飲污油水分離器及其分離方法，分別存在不同的缺陷，難于推廣應(yīng)用，因此有必要提供智能餐飲污油水分離器及其分離方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種智能餐飲污油水分離器及其分離方法，除油速度快，能耗低，成本低廉，易于推廣使用。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種智能餐飲污油水分離器，包括油水緩沖池和微控制器，其中，所述油水緩沖池內(nèi)至少設(shè)有兩塊電解電極板，所述電解電極板和高頻脈沖電源相連；所述油水緩沖池的出口處設(shè)有流量傳感器和流量計(jì)，所述微控制器和流量計(jì)、高頻脈沖電源相連根據(jù)污油水流量實(shí)時(shí)監(jiān)控電解電流。
上述的智能餐飲污油水分離器，其中，所述高頻脈沖電源采用半橋電路和換向 CMOS管進(jìn)行自動(dòng)電子換向。
上述的智能餐飲污油水分離器，其中，所述電解電極板為石墨電極板，所述石墨電極板安裝在油水緩沖池的底部半開(kāi)式的方形導(dǎo)槽中。
上述的智能餐飲污油水分離器，其中，所述石墨電極板大小為40x500mm，兩塊石墨電極板的間距為40mm。
上述的智能餐飲污油水分離器，其中，所述流量傳感器為霍爾感應(yīng)式流量傳感器或渦輪磁脈沖流量傳感器。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題還提供一種智能餐飲污油水分離器的分離方法，包括如下步驟a)當(dāng)有污油水流入的時(shí)候，微控制器開(kāi)啟高頻脈沖電源；b)所述高頻脈沖電源定期進(jìn)行電子換向，輸出最大幅值50V，頻率為45KHZ，占空比為50%的方波波形；c)當(dāng)沒(méi)有污油水流入時(shí)，微控制器延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉高頻脈沖電源。
上述的智能餐飲污油水分離器的分離方法，其中，所述微控制器統(tǒng)計(jì)來(lái)自流量計(jì)的排放總量并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口上報(bào)給遠(yuǎn)程控制中心。
本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的智能餐飲污油水分離器及其分離方法，利用油分子在高頻脈沖產(chǎn)生的電磁場(chǎng)作用下的“電泳”現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)油水分離，除油效率高，除油速度快，能耗低，且能起到殺菌滅藻和顆粒細(xì)化的功能，成本低廉，易于在中小型餐館中推廣使用。


圖1為本發(fā)明智能餐飲污油水分離器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中
1油水緩沖池2高頻脈沖電源3電解電極板
4流量計(jì)5流量傳感器6微控制器
7網(wǎng)絡(luò)接口具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1為本發(fā)明智能餐飲污油水分離器結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的智能餐飲污油水分離器包括油水緩沖池1和微控制器 6，其中，所述油水緩沖池1內(nèi)至少設(shè)有兩塊電解電極板3，所述電解電極板3和高頻脈沖電源2相連；所述油水緩沖池1的出口處設(shè)有流量傳感器5和流量計(jì)4，所述微控制器6和流量計(jì)4、高頻脈沖電源2相連根據(jù)污油水流量實(shí)時(shí)監(jiān)控電解電流。
下面接著詳細(xì)介紹本發(fā)明的主要部件
高頻脈沖電源2為可自動(dòng)換向高頻電源，產(chǎn)生最大幅值50V，頻率在45KHZ的方波波形，輸出脈寬可調(diào)的，輸出電源的額定功耗是350W，是油水分離的原動(dòng)力。當(dāng)輸出波形作用到餐飲污水里面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生定向的電磁場(chǎng)，能使廢油迅速凝聚上浮，從而達(dá)到油水分離的作用。可自動(dòng)換向功能可以有效消除在電極板上的殘留物，進(jìn)而達(dá)到電極板免清洗的功能。 由于該電源具有電壓監(jiān)控功能，當(dāng)石墨電極耗盡時(shí)，電極板的間距被加大，進(jìn)而導(dǎo)致輸出電壓增大；當(dāng)輸出電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，微控制器6自動(dòng)產(chǎn)生更換電極的報(bào)警指示，同時(shí)關(guān)閉本電源裝置。本電源會(huì)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)輸出有效電流，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出脈寬，該功能使本電源能自動(dòng)適應(yīng)各種電導(dǎo)率的污油水。微控制器6會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)反饋的有效電流值，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出脈寬，進(jìn)而控制輸出的有效電流的斜率和有效電壓的斜率，從而有效抑制電解水，從根本上解決了因電解水而產(chǎn)生的易燃易爆的氣體的危害。
可自動(dòng)換向高頻電源優(yōu)選采用半橋電路的拓?fù)湓O(shè)計(jì)，具有自動(dòng)電子換向功能，即 CPU根據(jù)運(yùn)行的時(shí)間，自動(dòng)切換輸出電源的極性，換向是通過(guò)換向CMOS管實(shí)現(xiàn)的。輸出部分帶硬件PI調(diào)節(jié)功能，可以根據(jù)需要，設(shè)定電壓閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控制。該電源內(nèi)部還有2套完全隔離的輔助開(kāi)關(guān)電源其中一路是給微型計(jì)算機(jī)控制板供電的；另一路是給電源驅(qū)動(dòng)電路供電。采用隔離的方式是為了提高產(chǎn)品的可靠性。
油水緩沖池1是油水分離的場(chǎng)所石墨電極板安裝在油水緩沖池1的底部半開(kāi)式的方形導(dǎo)槽中，污油水由進(jìn)水口流入，流經(jīng)該電極板，產(chǎn)生定向的電磁場(chǎng)，導(dǎo)致油分子凝聚。由于油和水的密度不一，油將自動(dòng)上浮，從出油口流出；水則自動(dòng)下沉，從出水口流出。 45KHZ的高頻脈沖作用在污油水里，能將水中的有機(jī)物顆粒打碎，使其溶解于水中，進(jìn)而起到顆粒細(xì)化的功能，并有效抑制有機(jī)顆粒在排水管道中的積聚。
油水緩沖池1的大小可根據(jù)飯店的高峰污水的排放量來(lái)定制。目前測(cè)試下來(lái)，針對(duì)高峰排放速度在40噸每小時(shí)以內(nèi)的，0. 6立方米體積的油水緩沖池是足夠了。
電解電極板3可選用鐵、鋁或者石墨電極。試驗(yàn)證明，電極采用鐵或者鋁，油水分離效果會(huì)更好。但是，鐵電極和鋁電極極易被氧化消耗掉，需要頻繁更換，經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)。經(jīng)多次試驗(yàn)，40x500mm的石墨電極完全能滿足瞬時(shí)排放量小于40噸每小時(shí)的應(yīng)用環(huán)境，同時(shí)石墨電極的氧化消耗速率極慢，對(duì)一般中小型飯店，一年更換一次即可。
流量傳感計(jì)4優(yōu)選采用霍爾感應(yīng)式流量傳感器。當(dāng)有污油水流入的時(shí)候，微型計(jì)算機(jī)控制板自動(dòng)開(kāi)啟脈沖電源裝置。當(dāng)沒(méi)有污油水流入時(shí)，微型計(jì)算機(jī)控制板將延時(shí)3分鐘，自動(dòng)關(guān)閉脈沖電源裝置。該傳感器進(jìn)一步的確保了本產(chǎn)品的低功耗設(shè)計(jì)，只有在需要的時(shí)候才會(huì)投入，不需要的時(shí)候，自動(dòng)處于待機(jī)狀態(tài)，有效的降低了電源的能耗和有效的延長(zhǎng)了電源內(nèi)部的功率器件的使用壽命。
流量傳感器5采用渦輪磁脈沖流量傳感器。該傳感器的功能是實(shí)時(shí)監(jiān)控排出的廢油速率；在微型計(jì)算機(jī)控制板中經(jīng)過(guò)積分計(jì)算，能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前的排放總量。
微控制器6能自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉本電源設(shè)備，同時(shí)具有故障報(bào)警功能。微控制器6采用賽普拉斯的PS0C3芯片。該芯片具有很強(qiáng)的模數(shù)混合處理能力，能檢測(cè)到電流反饋的毫伏級(jí)信號(hào)。該芯片還帶有多路模擬輸出通道，便于對(duì)輸出脈寬的線性調(diào)節(jié)。PS0C3內(nèi)部具有多路模擬比較電路，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電源異常的有效快速的保護(hù)，從而確保輸出電源部分的可靠性。
寬帶接口 7能實(shí)時(shí)將當(dāng)前的廢油排放總量和本設(shè)備的使用情況發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)服務(wù)器，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。寬帶接口 7驅(qū)動(dòng)芯片采用W5100。該芯片具有很強(qiáng)的通訊處理能力，最大可達(dá)100M帶寬。內(nèi)置硬件TCP/IP協(xié)議棧，可靠性極強(qiáng)。該芯片內(nèi)部設(shè)有4個(gè)端口，可同時(shí)和四臺(tái)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
本發(fā)明的油水電解分離過(guò)程如下
1)當(dāng)有污油水由進(jìn)口流入時(shí)，設(shè)備自動(dòng)開(kāi)啟進(jìn)行脈沖電解；
2)當(dāng)污油水流經(jīng)石墨電極時(shí)，油水迅速自動(dòng)分離，然后通過(guò)出油口和出水口分別排出；由于采用自動(dòng)定時(shí)換向功能，能有效抑制污水殘流物在電極上的積聚，始終保持高效處理能力。
當(dāng)油分子產(chǎn)生電泳現(xiàn)象時(shí)，所有油分子會(huì)朝同一方向“游動(dòng)”，體積大的“油顆粒” 的“游動(dòng)”速度要小于體積小的“油顆?！保贿@樣，體積小的“油顆粒”經(jīng)過(guò)“游動(dòng)”之后，會(huì)和體積大的“油顆?！蹦墼谝黄穑纬筛篌w積的“油顆?！?。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油水混合物能在50V，45KHZ的脈沖方波的作用下產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中，分散在水中的油分子產(chǎn)生電泳現(xiàn)場(chǎng)，快速凝聚在一起，迅速形成大顆?！坝偷巍?；由于大顆?！坝偷巍钡拿芏刃∮谒拿芏?，在重力的作用下，“油滴”迅速上浮，在油水混合物的上層凝聚，進(jìn)而達(dá)到油水分離的效果。
傳統(tǒng)的沉降方式是靠自然的重力作用，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沉降，達(dá)到油水分離的效果。 與之相比，本發(fā)明引入了電磁場(chǎng)的作用，大大縮減了沉降的時(shí)間，提高了除油效率。由于電極板的陽(yáng)極，會(huì)粘附水中的雜質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間之后，會(huì)大大削弱電磁場(chǎng)的產(chǎn)生。為解決上述問(wèn)題， 本發(fā)明采用定期自動(dòng)換向的方式，通過(guò)污水的流動(dòng)，自動(dòng)清洗粘附在極板上的雜質(zhì)，從而達(dá)到極板免清洗的效果。
實(shí)際測(cè)得以下幾組數(shù)據(jù)1)輸出最大電壓12V，頻率為45KHZ，占空比為70%，換向周期為15分鐘；2)輸出最大電壓為12V，頻率為4KHZ，占空比75%，換向周期為20分鐘；3) 輸出最大電壓50V，頻率45KHZ，占空比50%，換向周期15分鐘；4)輸出最大電壓50V，頻率 4KHZ，占空比70 %，換向周期30分鐘。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)極板間距在40mm的時(shí)候，輸出脈沖方波幅值在50V，頻率在45KHZ的時(shí)候，除油效果最好，速度最快。
綜上所述，本發(fā)明提供的智能餐飲污油水分離器及其分離方法，根據(jù)脈沖電解的方法進(jìn)行油水分離，具有如下優(yōu)勢(shì)1)整套系統(tǒng)包括除油池，體積小(約0. 6m3)，安裝方便， 能夠適應(yīng)各種中小餐館飯店；2)除油率高，每立方污水的除油率能夠達(dá)到95% ；3)除油效率高，能夠在幾秒鐘內(nèi)將油水分離；4)采用脈沖電解的方法，降低了耗電量和極板的損耗， 能耗約為60W ；5)采用自動(dòng)化設(shè)計(jì)，裝有流量傳感器，整套設(shè)備能夠根據(jù)流量狀態(tài)自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，降低能耗；能夠定時(shí)自動(dòng)清理除油池，具有免維護(hù)功能；6)具有殺菌滅藻和粗粒細(xì)化的功能；7)整套設(shè)備成本和維護(hù)成本低，適合中小餐館飯店；8)具有網(wǎng)絡(luò)功能，能夠通過(guò)以太網(wǎng)的方式將運(yùn)行狀態(tài)及餐館酒店的排油量傳送至電腦，便于政府部門(mén)集中管理。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種智能餐飲污油水分離器，包括油水緩沖池(1)和微控制器(6)，其特征在于，所述油水緩沖池(1)內(nèi)至少設(shè)有兩塊電解電極板(3)，所述電解電極板C3)和高頻脈沖電源 (2)相連；所述油水緩沖池(1)的出口處設(shè)有流量傳感器( 和流量計(jì)G)，所述微控制器 (6)和流量計(jì)G)、高頻脈沖電源(2)相連根據(jù)污油水流量實(shí)時(shí)監(jiān)控電解電流。
2.如權(quán)利要求1所述的智能餐飲污油水分離器，其特征在于，所述高頻脈沖電源(2)采用半橋電路和換向CMOS管進(jìn)行自動(dòng)電子換向。
3.如權(quán)利要求1所述的智能餐飲污油水分離器，其特征在于，所述電解電極板(3)為石墨電極板，所述石墨電極板安裝在油水緩沖池(1)的底部半開(kāi)式的方形導(dǎo)槽中。
4.如權(quán)利要求3所述的智能餐飲污油水分離器，其特征在于，所述石墨電極板大小為 40x500mm，兩塊石墨電極板的間距為40mm。
5.如權(quán)利要求1所述的智能餐飲污油水分離器，其特征在于，所述流量傳感器(5)為霍爾感應(yīng)式流量傳感器或渦輪磁脈沖流量傳感器。
6.一種如權(quán)利要求1所述的智能餐飲污油水分離器的分離方法，其特征在于，包括如下步驟a)當(dāng)有污油水流入的時(shí)候，微控制器(6)開(kāi)啟高頻脈沖電源O)；b)所述高頻脈沖電源( 定期進(jìn)行電子換向，輸出最大幅值50V，頻率為45KHZ，占空比為50%的方波波形；c)當(dāng)沒(méi)有污油水流入時(shí)，微控制器(6)延時(shí)一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉高頻脈沖電源O)。
7.如權(quán)利要求6所述的智能餐飲污油水分離器的分離方法，其特征在于，所述微控制器(6)統(tǒng)計(jì)來(lái)自流量計(jì)(4)的排放總量并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口(7)上報(bào)給遠(yuǎn)程控制中心。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種智能餐飲污油水分離器及其分離方法，包括油水緩沖池和微控制器，其中，所述油水緩沖池內(nèi)至少設(shè)有兩塊電解電極板，所述電解電極板和高頻脈沖電源相連；所述油水緩沖池的出口處設(shè)有流量傳感器和流量計(jì)，所述微控制器和流量計(jì)、高頻脈沖電源相連根據(jù)污油水流量實(shí)時(shí)監(jiān)控電解電流。本發(fā)明提供的智能餐飲污油水分離器及其分離方法，利用油分子在高頻脈沖產(chǎn)生的電磁場(chǎng)作用下的“電泳”現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)油水分離，除油效率高，除油速度快，能耗低，且能起到殺菌滅藻和顆粒細(xì)化的功能，成本低廉，易于在中小型餐館中推廣使用。
文檔編號(hào)B01D17/06GK102500137SQ20111037303
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者劉漢峰, 金海洋 申請(qǐng)人:上海寰勝自動(dòng)化設(shè)備科技有限公司