CN102807402A - 一种污泥好氧发酵生物曝气自控装置及控制方法 - Google Patents

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李国富
刘志珍
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Abstract

本发明提供了一种污泥好氧发酵生物曝气自控装置及其控制污泥好氧发酵的方法，所述自控装置包括：至少一个发酵仓、通风供氧系统、数据处理与监控系统；其特征在于：所述自控装置包括设置在发酵仓中的至少一个用于检测堆体温度和含氧量的机械手执行系统，所述机械手执行系统设置了温度检测探头和含氧量检测探头，可在线将温度和含氧量信号传输给数据处理与监控系统，所述数据处理与监控系统对数据进行分析处理后控制通风供氧系统开启和关闭，从而实现在线监控污泥好氧发酵的所有工艺参数和运行状态。

Description

一种污泥好氧发酵生物曝气自控装置及控制方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种污泥好氧发酵生物曝气自控装置及控制方法。
背景技术
城市污水厂污泥是城市生活污水和工业污水处理过程中产生的固体废弃物，是污水处理厂的必然产物。随着城市污水处理率的逐步提高，污泥处理问题日趋严峻。这些大量未经无害化处理的污泥，如果不妥善处理，其危害是不言而喻的。目前国内外广泛采用的城市污水污泥处理方式主要有：填埋、焚烧、堆肥。因堆肥技术可实现污泥的减量化、无害化、资源化处理，该技术在国内越来越受重视，所占比例也在不断攀升。而传统的人工堆肥技术已无法满足当今社会污泥日益增长的局面，势必采用自动化控制达到高效产出。CN1397528公开了一种用于有机废弃物堆肥处理的自动化控制装置，其主要是利用插于有机废弃物堆体的温度传感信号来控制增氧机，通过调节堆体的温度及氧气状况来提高堆肥的效率。然而，使用该自动化控制装置进行污泥堆肥处理仍存在稳定性较差、效率不高等不足。
发明内容
本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种自动化程度更高的污泥好氧发酵生物曝气自控装置，使用本发明的好氧发酵生物曝气自控装置进行污泥处理可达到运行成本低，耗能低，无二次污染等有益效果。
本发明的技术方案为：
一种污泥好氧发酵生物曝气自控装置，所述装置包括：
至少一发酵仓1；
用于接收和输出数据信号的控制器2、对数据进行处理和优化的数据服务器4和上位监控计算机5；
用于通风供氧的鼓风机3和通向发酵仓的通气管道8；
其特征在于：所述自控装置包括设置在发酵仓中的至少一用于检测堆体温度和含氧量的机械手执行系统9，所述机械手执行系统设置有温度检测探头6和含氧量检测探头7，可将温度和含氧量信号传输给控制器2；所述控制器2将数据信号传输给数据服务器4进行分析处理后将处理后的信号反馈给控制器2并控制鼓风机3的开启和关闭；同时控制器2还连接至少一上位监控计算机5，所述上位监控计算机5可监控控制器2对鼓风机3的开启或关闭以及发出警报信号。
上述自控装置控制污泥好氧发酵的方法包括以下步骤：
将堆肥材料送进发酵仓后，由控制器发出信号开启机械手执行系统；
设置在机械手执行系统上的温度探测探头和含氧量检测探头在线测量污泥堆体的至少一个位点的温度和含氧量；
温度检测探头和含氧量检测探头将测量到的温度和含氧量数值传输给控制器；
控制器将温度与含氧量数据信号传输给数据服务器；
数据服务器根据设定的参数进行数据处理与优化；
数据服务器将优化后的数据信号传输给控制器，其中，数据分析过程通过打印机输出；
控制器接收优化数据后根据该数据控制鼓风机和/或喷淋装置的开启或关闭，同时将数据传输给上位监控计算机；
上位监控计算机根据接收的数据判断发酵仓状态，如果出现异常情况，则连接上位监控计算机的多媒体将发出警报，及时对发酵工艺进行处理；
以设定的时间间隔重复步骤上述步骤。
生物发酵工艺一般分为6个阶段：进料阶段、升温阶段、恒温灭菌阶段、降温发酵阶段、恒温发酵阶段、降温出仓阶段；如图1所示。操作人员在控制室内便可实现对整个工艺生产过程集中监测和控制，以及对工艺设备启动、停止和正常运行等全过程管理。使用本发明的污泥好氧发酵生物曝气自控装置及控制方法，可以获得以下有益效果：1、自动化程度高。工程实现了堆肥稳定化处理的计算机自动测控硬、软件技术，可以精确曝气和控温、控氧，使复杂的堆肥处理过程彻底简单化，操作简单，可以实现无人值守和故障的自我诊断，同时可以保证技术的高效、稳定运行，确保产品的质量稳定并满足国家肥料行业的相关标准。2、无臭气等二次环境污染。在臭气治理方面，采用“源头控制”的理念。通过堆肥过程中对氧气变化过程的监测和控制，确保堆体始终处于好氧状态，大大节省了运行成本。众所周知，臭气物质是厌氧反应的产物，这样一来就可以有效抑制臭气物质的产生。3、运行成本和能耗低。处理每吨污泥的直接成本为国外同类技术的1/3，人力成本和工作量降低60％-70％。4、工程运行稳定、堆肥发酵时间短、发酵彻底、不受温度的影响。堆肥发酵时间2-3周，仅为国内外同类技术的1/5，发酵后的产物达到严格的无害化处理要求(杀灭病原菌、杂草种子、不烧苗)，达到作为有机肥料和生产有机肥的基本要求。在冬季没有供暖的前提下，即便气温低达零下25℃，依然可以正常进行堆肥，确保每天排放的污泥都能够得到及时的处理。
附图说明
图1是生物发酵温度曲线；
其中，A是过料期、B是升温期、C是第一恒温期、D是降温期、E是第二恒温期、F是降温期、G是出料期。
图2是本发明的污泥好氧发酵生物曝气自控装置的结构图；
其中，1是发酵仓；2是控制器；3是风机；4是数据服务器；5是上位监控计算机；6是温度检测探头；7是含氧量检测探头；8是通风管道；9是机械手执行系统。
图3是本发明控制污泥好氧发酵的一个具体实施方式的工艺图。
图4是本发明控制污泥好氧发酵生物曝气自控方法的流程图。
具体实施方式
【实施例1】本发明的污泥好氧发酵生物曝气自控装置
本发明的污泥好氧发酵生物曝气自控装置如图2所示，包括：至少一长方体结构的发酵仓1，发酵仓一侧为鼓风机室3，经通气管道8向发酵仓底部通风；发酵仓内侧墙壁上方安装至少一机械手执行系统9，机械手上安装有温度检测探头6和含氧量检测探头7，可根据设置在控制室内的控制器2的信号指令对污泥堆体的温度和含氧量进行在线测量，并将数据信号传输到控制器2，数据信号经数据服务器4处理并对反应过程进行优化后在线将信号反馈给控制器2；同是控制器2还连接上位监控计算机5，通过上位监控计算机5监控控制器2对鼓风机3的开启或关闭。
【实施例2】本发明的污泥好氧发酵生物曝气监控系统及其监控方法
本发明的污泥好氧发酵生物曝气自控方法如图3所示，根据本发明的污泥好氧发酵生物曝气自控装置，在每个发酵仓设置一个现场总线控制箱，现场总线控制箱安放在发酵仓一侧的鼓风机室，以满足现场总线设备的环境使用要求；所述现场总线控制箱负责采集发酵仓内的温度、氧含氧量等信号，并根据控制器的信号执行机械手的运动和鼓风机的频率。各现场总线控制箱以总线的形式与设置在控制室的控制器相连。从现场各测点到现场总线控制箱的电缆，选用普通计算机屏蔽电缆，采取桥架方式铺设。各现场总线控制箱与控制器间采用现场总线通讯方式进行通讯，根据各现场总线控制箱的布局，为了提高传输速率，增强系统的抗干扰能力，传输介质采用现场总线专用屏蔽通讯电缆。从控制器到各总线控制箱的电缆采取穿管方式铺设。控制器与数据服务器、上位监控计算机以TCP、IP通讯方式连接，采用以太网屏蔽双绞线连接，在控制室铺设防静电地板，所有电缆都在防静电地板下铺设。控制器还与至少一个上位监控计算机和多媒体投影仪连接。上述数据处理与监控系统具有一套完整的自动诊断功能，可以在运行中自动诊断出系统中任何一个部件是否出现故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点及相关信息。
具体的控制方法如图4所示，包括下述步骤：
步骤S401，将堆肥材料送进发酵仓后，由控制器发出信号开启机械手执行系统；
步骤S402，设置在机械手执行系统上的温度探测探头和含氧量检测探头在线测量污泥堆体的至少一个位点的温度和含氧量；
步骤S403，温度检测探头和含氧量检测探头将测量到的温度和含氧量数值传输给控制器；
步骤S404，控制器将温度与含氧量数据信号传输给数据服务器；
步骤S405，数据服务器根据设定的参数进行数据处理与优化；
步骤S406，数据服务器将优化后的数据信号传输给控制器，其中，数据分析过程通过打印机输出；
步骤S407，控制器接收优化数据后根据该数据控制鼓风机和/或喷淋装置的开启或关闭，同时将数据传输给上位监控计算机；
步骤S408，上位监控计算机根据接收的数据判断发酵仓状态，如果出现异常情况，则连接上位监控计算机的多媒体将发出警报，及时对发酵工艺进行处理；
控制系统以设定的时间间隔重复步骤S401-S408。

Claims (2)

1.一种污泥好氧发酵生物曝气的自控装置，所述装置包括：
至少一发酵仓(1)；
用于接收和输出数据信号的控制器(2)、对数据进行处理和优化的数据服务器(4)和上位监控计算机(5)；
用于通风供氧的鼓风机(3)和通向发酵仓的通气管道(8)；
其特征在于：所述自控装置包括设置在发酵仓中的至少一用于检测堆体温度和含氧量的机械手执行系统(9)，所述机械手执行系统(9)设置有温度检测探头(6)和含氧量检测探头(7)，可将温度和含氧量信号传输给控制器(2)；所述控制器(2)将数据信号传输给数据服务器(4)进行分析处理后将处理后的信号反馈给控制器(2)并控制鼓风机(3)的开启和关闭；同时控制器(2)还连接至少一上位监控计算机(5)，所述上位监控计算机(5)可监控控制器(2)对鼓风机(3)的开启或关闭以及发出警报信号。
2.使用权利要求1所述的自控装置进行污泥好氧发酵生物曝气的控制方法，包括以下步骤：
将堆肥材料送进发酵仓后，由控制器发出信号开启机械手执行系统；
设置在机械手执行系统上的温度探测探头和含氧量检测探头在线测量污泥堆体的至少一个位点的温度和含氧量；
温度检测探头和含氧量检测探头将测量到的温度和含氧量数值传输给控制器；
控制器将温度与含氧量数据信号传输给数据服务器；
数据服务器根据设定的参数进行数据处理与优化；
数据服务器将优化后的数据信号传输给控制器，其中，数据分析过程通过打印机输出；
控制器接收优化数据后根据该数据控制鼓风机和/或喷淋装置的开启或关闭，同时将数据传输给上位监控计算机；
上位监控计算机根据接收的数据判断发酵仓状态，如果出现异常情况，则连接上位监控计算机的多媒体将发出警报，及时对发酵工艺进行处理；
以设定的时间间隔重复上述步骤。
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