CN101250070A - 一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制方法及其系统。该系统热电偶组由多个可以独立测温的热电偶组成，热电偶均安装在堆肥原料内部；热电偶组与温度显示仪信号连接，温度显示仪与单片机信号连接，单片机还与继电器信号连接，继电器与鼓风机电连接，鼓风机通过管道连接反应器。该方法利用热电偶的信号，经单片机处理后反馈出信号来控制鼓风机的接通与断开，从而实现好氧堆肥过程和厌氧堆肥过程交替进行，使污泥和有机垃圾在较佳发酵条件下迅速上升至高温阶段，最终达到污泥与有机垃圾的无害化、减量化以及稳定化目的。该控制方法可以根据堆肥系统的实际情况作出正确的反馈控制，使堆肥过程能耗降低，也能提高堆肥产品的肥效。

Description

一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制方法，具体是利用温度监测装置、温度变送装置、温度控制仪器，根据堆体温度或鼓风时间，实现好氧堆肥过程和厌氧堆肥过程交替进行。

背景技术

随着城市化的发展，污泥与有机垃圾问题越来越引起人们的重视。世界各国根据各自的国情采用多种技术来处理处置这些固体废弃物。其中填埋、焚烧和堆肥是目前国内外普遍采用的处理技术。焚烧会产生二恶英等有毒有害气体，填埋会产生垃圾渗滤液等二次污染问题。利用城市污水污泥和有机垃圾进行堆肥化则是一种资源化的垃圾处理方式。经过堆肥化处理后，堆肥产品可以达到无害化的要求，并可以将有机物重返大自然，进行资源再利用。

堆肥化与有机物自然腐化的最大区别就是，前者是在人工控制条件下将有机物分解，后者是在有机物自然降解。一般情况下，一个完整的堆肥过程由四个堆肥阶段组成，即，升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段。每个阶段有不同类型的优势微生物(细菌、放线菌、真菌和原生动物)，因此在每一个堆肥阶段的起作用的微生物对氧的需求是不一样的。然而，目前的堆肥过程完全是凭借操作人员的实践经验或者是简单地根据堆肥过程单一参数(如通风时间、堆体温度)进行控制，致使操作人员劳动强度大，堆肥有机物降解时间长，堆肥能耗高或堆肥无害化程度低和肥效不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制方法，该方法可以根据污泥和有机垃圾混合物堆肥过程的实时参数，自动调整鼓风机的通断以及鼓风的时间，从而实现好氧堆肥过程和厌氧堆肥过程交替进行。

为达到上述发明目的，本发明采取了如下技术方案：

一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制系统，包括反应器、鼓风机、温度显示仪、单片机、继电器和气体流量控制器以及热电偶组；热电偶组由多个可以独立测温的热电偶组成，靠近反应器底部的热电偶距反应器底端面的距离为15～25cm，每两个独立的热电偶的距离间隔为10～20cm，热电偶均安装在堆肥原料内部；热电偶组与温度显示仪信号连接，温度显示仪与单片机信号连接，单片机还与继电器信号连接，继电器与鼓风机电连接，鼓风机通过管道连接反应器。

所述连接鼓风机与反应器的管道上设有用于检测鼓风机风量大小的气体流量计。

所述反应器的侧面有三个用于测量堆体温度的监测口，顶部设有有排气孔。

一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制方法，包括如下步骤：

(1)用热电偶实时监测堆体温度，当测得的堆体的温度T1≤55～65℃时，单片机4控制鼓风机2运转t1＝3～5min，然后停止工作15～20min，按此模式进行循环工作，给反应器间歇通风供氧，鼓风机的风量由气体流量计检测，通过单片机控制为0.8～12m³/h；

(2)当温度＞55～65℃，单片机控制鼓风机持续给堆体鼓风，鼓风机控制为0.8～12m³/h，直到堆体温度＜50～60℃；

(3)单片机4控制鼓风机按照运转3～5min，停止15～20min的循环模式进行通风供氧，鼓风机的风量控制为0.8～12m³/h。

通过上述方法实现堆肥化过程好氧厌氧交替进行，达到节能降耗、降低堆肥成本的目的。

对于现有技术本发明具有的优点：

本发明控制好氧堆肥和厌氧堆肥过程交替进行，与迄今国内外已有报道的技术明显不同的是：现有技术不是根据堆肥过程的实时参数来控制通风设备的，而本发明是根据堆肥过程的实时温度和鼓风时间控制鼓风机的通断(这样更能符合堆肥微生物对氧的需求，也能一定程度上降低堆肥能耗。

附图说明

图1为本发明所用的堆肥控制装置示意图；

图2为通风量大小对堆体温度的影响图。

具体实施方式

以下结合说明书附图来对本发明作进一步说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。

如图1所示，本发明所用的污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制系统包括反应器1、鼓风机2、温度显示仪3、单片机4、继电器5和气体流量控制器6以及热电偶组7。热电偶组7由多个可以独立测温的热电偶组成，靠近反应器底部的一个热电偶距反应器1底端面的距离为15～25cm，每两个独立的热电偶的距离间隔为10～20cm，热电偶均安装在堆肥原料内部，热电偶组7与温度显示仪3信号连接，温度显示仪3与单片机4信号连接，单片机还4与继电器5信号连接，继电器5与鼓风机2电连接，鼓风机通过管道连接反应器1，管道上设有用于检测鼓风机风量大小的气体流量计6。

本发明将污水污泥、有机垃圾和木屑按质量比2～4∶2～4∶1的比例混合均匀，此时堆料的初始含水率为55～65％，C/N比为30～40∶1。在反应器底部铺上一层约5cm厚的卵石层，以使均匀通风，然后将混合好的堆料装入堆肥化反应器，并安装好堆肥过程控制系统。本发明采用的试验装置如附图1所示，堆肥反应器1为圆筒形，反应器1筒体内的下部设有多孔板，反应器1筒体的侧面有三个用于测量堆体温度的监测口8、顶部有排气孔9。热电偶组7监测到的温度由与之相连的温度显示仪3显示。XMTD2000温度显示仪3将温度信号传至AT89C52单片机4，单片机4根据设定的程序将温度信号转化为电信号输送至JZ7继电器5，控制继电器5的接通与断开，利用继电器5的接通与断开就可以实现对鼓风机2接通与断开的控制。鼓风机2的风量大小则由气体流量计6进行检测。

当热电偶7测得的堆体的温度T1≤55～65℃，单片机4的按照设定的程序控制鼓风机2运转t1＝3～5min，停止工作15～20min的模式进行循环工作，给反应器1间歇通风供氧，鼓风机的风量大小由气体流量计6检测，通过单片机4控制为0.8～12m³/h。当温度T2＞55～65℃，单片机4的设定程序将控制鼓风机2持续给堆体鼓风，鼓风机的风量大小由气体流量计6检测，通过单片机4控制为0.8～12m³/h，以满足微生物剧烈活动所需氧气，同时也起到冷却堆体的作用，直到堆体温度＜50～60℃，单片机4又控制鼓风机2按照运转t2＝3～5min，停止15～20min的循环模式进行通风供氧，鼓风机的风量大小由气体流量计6检测，通过单片机4控制为0.8～12m³/h。从而实现堆肥化过程好氧厌氧交替进行，达到节能降耗、降低堆肥成本的目的。

实施例1

将取自广州市某污水处理厂的脱水污泥，取自某农贸市场的有机垃圾和取自广州某玻璃工艺品厂的木屑质量比3∶3∶1的比例混合均匀，此时堆料的初始含水率为55％，C/N比为30∶1。在反应器底部铺上一层约5cm厚的卵石层，以使均匀通风，然后将混合好的堆料装入堆肥化反应器，并安装好图1所示的堆肥过程控制系统。热电偶组7由3个可以独立测温的热电偶组成，靠近反应器底部的一个热电偶距反应器1底端面的距离为20cm，每两个独立的热电偶的距离间隔为15cm。当热电偶组7测得的堆体的温度≤60℃时，单片机4的按照设定的程序控制鼓风机2运转4min，停止工作18min的模式进行循环工作，给反应器1间歇通风供氧，鼓风机的风量控制为12m³/h。当温度＞60℃时，单片机4的设定程序将控制鼓风机2持续给堆体鼓风，鼓风机的风量控制为12m³/h，以满足微生物剧烈活动所需氧气，同时也起到冷却堆体的作用，直到堆体温度＜55℃后，单片机4又控制鼓风机2按照运转4min，停止18min的循环模式进行通风供氧，鼓风机的风量控制为12m³/h。实施效果如图2所示，堆体的平均温度上升的相当缓慢，经过一天后，堆体的温度也只有17.4℃，第五天后堆体温度才上升到32.1℃，说明鼓风量过大会冷却堆体，抑制堆肥微生物对有机物的分解。

实施例2

将取自广州市某造纸厂的脱水污泥，取自某大学校园的有机垃圾和取自广州某玻璃工艺品厂的木屑质量比2∶2∶1的比例混合均匀，此时堆料的初始含水率为60％，C/N比为35∶1。在反应器底部铺上一层约5cm厚的卵石层，以使均匀通风，然后将混合好的堆料装入堆肥化反应器，并安装好图1所示的堆肥过程控制系统。热电偶组7由3个可以独立测温的热电偶组成，靠近反应器底部的一个热电偶距反应器1底端面的距离为20cm，每两个独立的热电偶的距离间隔为15cm。当热电偶组7测得的堆体的温度≤55℃时，单片机4的按照设定的程序控制鼓风机2运转3min，停止工作19min的模式进行循环工作，给反应器1间歇通风供氧，鼓风机的风量大小由气体流量计6控制为1.6m³/h。当温度＞55℃时，单片机4的设定程序将控制鼓风机2持续给堆体鼓风，鼓风机的风量大小由气体流量计6控制为1.6m³/h，以满足微生物剧烈活动所需氧气，同时也起到冷却堆体的作用，直到堆体温度＜50℃后，单片机4又控制鼓风机2按照运转3min，停止19min的循环模式进行通风供氧，鼓风机的风量大小由气体流量计6控制为1.6m³/h。实施效果如图2所示，堆体的平均温度上升迅速，在堆肥进行后的第二天就从15℃上升到了30.8℃，第三天，堆体温度就升到了最高温38.3℃。但是堆体温度无法继续上升。

实施例3

将取自广州市某污水处理厂的脱水污泥(与实施例1不同的污水处理厂)，取自某农贸市场的有机垃圾和取自广州某玻璃工艺品厂的木屑质量比4∶4∶1的比例混合均匀，此时堆料的初始含水率为65％，C/N比为40∶1。在反应器底部铺上一层约5cm厚的卵石层，以使均匀通风，然后将混合好的堆料装入堆肥化反应器，并安装好图1所示的堆肥过程控制系统。热电偶组7由3个可以独立测温的热电偶组成，靠近反应器底部的一个热电偶距反应器1底端面的距离为20cm，每两个独立的热电偶的距离间隔为15cm。当热电偶组7测得的堆体的温度≤65℃时，单片机4的按照设定的程序控制鼓风机2运转5min，停止工作17min的模式进行循环工作，给反应器1间歇通风供氧，鼓风机的风量大小由气体流量计6控制为0.8m³/h。当温度＞65℃时，单片机4的设定程序将控制鼓风机2持续给堆体鼓风，鼓风机的风量大小由气体流量计6控制为0.8m³/h，以满足微生物剧烈活动所需氧气，同时也起到冷却堆体的作用，直到堆体温度＜60℃后，单片机4又控制鼓风机2按照运转5min，停止17min的循环模式进行通风供氧，鼓风机的风量大小由气体流量计6控制为0.8m³/h。实施效果如图2所示，堆体的平均温度上升迅速，在堆肥进行后的第二天就从19.7℃上升到了42.6℃，第四天，堆体温度就升到了最高温58.3℃。

Claims (4)

1、一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制系统，其特征在于包括反应器、鼓风机、温度显示仪、单片机、继电器和气体流量控制器以及热电偶组；热电偶组由多个可以独立测温的热电偶组成，靠近反应器底部的热电偶距反应器底端面的距离为15～25cm，每两个独立的热电偶的距离间隔为10～20cm，热电偶均安装在堆肥原料内部；热电偶组与温度显示仪信号连接，温度显示仪与单片机信号连接，单片机还与继电器信号连接，继电器与鼓风机电连接，鼓风机通过管道连接反应器。

2、根据权利要求1所述的污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制系统，其特征在于所述连接鼓风机与反应器的管道上设有用于检测鼓风机风量大小的气体流量计。

3、根据权利要求1所述的污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制系统，其特征在于所述反应器的侧面有三个用于测量堆体温度的监测口，顶部设有有排气孔。

4、一种污泥与有机垃圾混合堆肥过程控制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)用热电偶实时监测堆体温度，当测得的堆体的温度T1≤55～65℃时，单片机4控制鼓风机2运转t1＝3～5min，然后停止工作15～20min，按此模式进行循环工作，给反应器间歇通风供氧，鼓风机的风量由气体流量计检测，通过单片机控制为0.8～12m³/h；

(2)当温度＞55～65℃，单片机控制鼓风机持续给堆体鼓风，鼓风机控制为0.8～12m³/h，直到堆体温度＜50～60℃；

(3)单片机4控制鼓风机按照运转3～5min，停止15～20min的循环模式进行通风供氧，鼓风机的风量控制为0.8～12m³/h。

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