CN103230928B

CN103230928B - 固体垃圾降解装置的控制系统

Info

Publication number: CN103230928B
Application number: CN201310160517.2A
Authority: CN
Inventors: 唐金山
Original assignee: GUANGXI YUNUOHUA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGXI YUNUOHUA ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2033-05-03
Also published as: CN103230928A

Abstract

本发明涉及化工领域，涉及固体垃圾降解装置的控制系统。固体垃圾降解装置的控制系统，包括：垃圾气体分层采样器、垃圾气体自动采样器、垃圾气体分析仪；设有多个通水孔的供水管；所述供水管设置在垃圾场中；注水泵、探地雷达、含水量控制器；所述注水泵与所述供水管连接；所述探地雷达与所述含水量控制器的输入端连接；所述含水量控制器的输出端与所述注水泵连接；中央处理器；所述中央控制器分别与所述垃圾气体分析仪、所述含水量控制器、垃圾场中的抽气泵和注气泵连接。本发明不仅可以监控垃圾降解反应中气体的含量，还可以监控水分的含量；本发明的控制系统通过控制垃圾降解反应中的更多条件，达到了提高降解效率的目的。

Description

固体垃圾降解装置的控制系统

技术领域

本发明涉及化工领域，具体而言，涉及固体垃圾降解装置的控制系统。

背景技术

随着社会经济的不断发展，越来越多的工业和生活固体垃圾需要进行生物降解处理。生物降解包括厌氧降解和好氧降解两类。相比厌氧降解，好氧降解垃圾的速率较快，因而受到广泛关注。

目前，市场上已出现用于好氧降解固体垃圾的装置。例如，专利《用于快速降解固体垃圾的装置》（专利号200420009079.6，中国）提供的装置，其采用注气与抽气相结合的复合补偿布井法，使氧气在垃圾中能够可控制的三维流动，并且垃圾场中氧气的覆盖率和均匀性高。但是，其所采用的控制系统并不能有效控制降解反应所需的水量，无法使其保持在最佳范围内，从而导致降解效率较低，具体如下：

垃圾的好氧降解反应式为：

ΔQ为降解反应产生的热量；由反应式可知，水的含量是降解反应的一个影响因素，而上述专利中的控制装置包括气体含量传感器、垃圾气体自动采样器等监测装置，该控制装置只能用来监控垃圾降解反应中的氧气含量和二氧化碳含量，而无法监控水分的含量，从而出现水分含量过高时阻碍氧气的流动，水分含量过低减低垃圾的降解速度和使垃圾过热等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供固体垃圾降解装置的控制系统，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了固体垃圾降解装置的控制系统，包括：

垃圾气体分层采样器、垃圾气体自动采样器、垃圾气体分析仪；所述垃圾气体分层采样器的输出端与所述垃圾气体自动采样器的输入端连接，所述垃圾气体自动采样器的输出端与所述垃圾气体分析仪连接；所述垃圾气体分析仪的输出端与连接；

设有多个通水孔的供水管；所述供水管设置在垃圾场中；

注水泵、探地雷达、含水量控制器；所述注水泵与所述供水管连接；所述探地雷达与所述含水量控制器的输入端连接；所述含水量控制器的输出端与所述注水泵连接；

中央处理器；

所述中央控制器分别与所述垃圾气体分析仪、所述含水量控制器、垃圾场中的抽气泵和注气泵连接。

本发明上述实施例的固体垃圾降解装置的控制系统，不仅可以监控垃圾降解反应中气体的含量，还可以监控水分的含量；

其监控气体含量的方式与专利200420009079.6类似：利用所述垃圾气体分层采样器在垃圾场的不同监测点采集垃圾中气体样品，进而由所述垃圾气体自动采样器发送给所述垃圾气体分析仪，并将分析后的结果发送给所述中央控制器，所述中央控制器进行数据分析后，根据反应需要控制垃圾场中的抽气泵和注气泵，使垃圾中氧气和二氧化碳的含量在适宜范围内；

其监控水分含量的方式为：利用所述探地雷达检测垃圾中的含水量，并在所述含水量控制器中进行分析，进而控制所述注入泵的启停，使垃圾中的水分含量保持在适宜范围；同时还可以进一步使所述中央控制器根据水分含量通过控制抽气泵和注气泵来控制垃圾中气体含量，使气体和水分两者之间达到协调；

可见，本发明的控制系统通过控制垃圾降解反应中的更多条件，达到了提高降解效率的目的。

附图说明

图1示出了实施例一提供的一种固体垃圾降解装置的控制系统的结构示意图；

图2示出了实施例一提供的一种固体垃圾降解装置的控制系统的结构示意图；

图3示出了试验例中垃圾气体中各成分的含量检测结果；

图4示出了试验例中垃圾场的温度检测曲线图；

图5示出了试验例中垃圾场水平面的测量数据；

图6示出了试验例中垃圾场的注气和抽气量的监测数据；

图7示出了试验例检测到的垃圾中含水量的分布曲线。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

本发明的实施例一提供了一种固体垃圾降解装置的控制系统，如图1所示，包括：

垃圾气体分层采样器11、垃圾气体自动采样器8、垃圾气体分析仪7；所述垃圾气体分层采样器11的输出端与所述垃圾气体自动采样器8的输入端连接，所述垃圾气体自动采样器8的输出端与所述垃圾气体分析仪7连接；所述垃圾气体分析仪7的输出端与连接；

设有多个通水孔的供水管4；所述供水管4设置在垃圾场5中；

注水泵2、探地雷达3、含水量控制器1；所述注水泵2与所述供水管4连接；所述探地雷达3与所述含水量控制器1的输入端连接；所述含水量控制器1的输出端与所述注水泵2连接；

中央处理器；

所述中央控制器6分别与所述垃圾气体分析仪7、所述含水量控制器1、垃圾场5中的抽气泵9和注气泵10连接。

上述控制系统不仅可以监控垃圾降解反应中气体的含量，还可以监控水分的含量；

其监控气体含量的方式与专利200420009079.6类似：利用所述垃圾气体分层采样器11在垃圾场5的不同监测点采集垃圾中气体样品，进而由所述垃圾气体自动采样器8发送给所述垃圾气体分析仪7，并将分析后的结果发送给所述中央控制器6，所述中央控制器6进行数据分析后，根据反应需要控制垃圾场5中的抽气泵9和注气泵10，使垃圾中氧气和二氧化碳的含量在适宜范围内。

其监控水分含量的方式为：利用所述探地雷达3检测垃圾中的含水量，并在所述含水量控制器1中进行分析，进而控制所述注入泵的启停，使垃圾中的水分含量保持在适宜范围；同时还可以进一步使所述中央控制器6根据水分含量通过控制抽气泵9和注气泵10来控制垃圾中气体含量，使气体和水分两者之间达到协调。

可见，本发明的控制系统通过控制垃圾降解反应中的更多条件，达到了提高降解效率和反应稳定性的目的，因而将其应用于类似专利200420009079.6的降解装置，可以提高垃圾的降解效率和反应稳定性。

为了进一步提高上述控制系统的性能，还可以在多方面进行改进，例如以下的实施例二。

实施例二

实施例二提供的另一种固体垃圾降解装置的控制系统，在实施例一的基础上添加了以下结构：

如图2所示，还包括检测垃圾场5水平面的地面沉降测量仪，垃圾温度传感器18，气体温度传感器19，温度控制器17，温度报警器16，地下水质分析仪12，空气检测仪13，远程网络终端器14，冷凝水循环装置20；

所述垃圾温度传感器18设置在所述垃圾场5内的各检测点内；所述气体温度传感器19设置在所述抽气泵9的泵口处；

所述垃圾温度传感器18和所述气体温度传感器19分别与所述温度控制器17的输入端连接；

所述温度报警器16与所述温度控制器17连接；

所述冷凝水循环装置20与所述温度控制器17连接；

所述中央控制器6分别与所述温度控制器17、所述地下水质分析仪12、所述空气检测仪13、所述地面沉降测量仪、所述远程网络终端器14、所述温度报警器16连接。

实施例一的控制系统包括垃圾中气体监控和水量监控两个子系统，因而只能控制降解反应的反应物氧气含量、水分含量，产物二氧化碳含量三个条件。相比之下，实施例二的控制系统更加全面，其在实施例一的基础上增加了更多反应条件的监控，具体如下：

（1）温度监控：

利用所述垃圾场5内的各检测点内的所述垃圾温度传感器18可以测量垃圾的温度；利用在所述抽气泵9的泵口处的所述气体温度传感器19可以测量反应产生的气体的温度；进而通过所述温度控制器17对该两处的温度进行分析，考察此时的温度是否在较佳范围内，以便于进行后续的处理，例如，当温度过高时，所述温度控制器17控制所述冷凝水循环装置20开启，对垃圾进行冷却，以达到适宜的温度值。

上述监控温度的结构可以避免垃圾降解过程中的一些问题，例如，如果温度过高，垃圾中的微生物会烧死和垃圾有可能会发生内燃。

此外，设置的所述温度报警器16会在设定温度点前报警，以避免发生事故。

（2）垃圾降解对外界自然环境的影响：

地下水，空气质量，与地表沉降监控系统，

利用所述地下水质分析仪12对地下水进行分析，利用所述空气检测仪13对外界空气进行分析，从而检测出地下水和空气中的有毒物质含量，以便于了解垃圾降解对环境的影响，避免垃圾降解对环境的二次污染。如发现垃圾尾气含有有毒有害物，可加装尾气处理和减排系统，如活性碳，生物过滤器等，对垃圾尾气经行处理。此外，还可以将结果发送至所述中央控制器6，便于使用者更好的控制降解进程。

（3）垃圾的降解程度：

利用所述地面沉降测量仪可以测量垃圾场5的水平面，由于随着不断降解，垃圾场5的水平面在下降，因而通过该测量可知目前垃圾的降解程度，以便使用者及时掌握情况。

此外，实施例二提供的控制系统还可以实现远程操控：

使用者可以通过远程网络终端器14对现场进行远程操控。

由此可见，实施例二的控制系统可以随着垃圾气体的含量、温度的高低、湿度的大小（含水量）来自动调节垃圾的抽气量和输氧量，以及垃圾有氧曝气的反应时间，使垃圾达到最佳降解和好氧的反应环境，从而使固体垃圾能够快速降解和稳定。此自动控制系统可以节省大量的能源消耗，同时减少有害气体的产生。

为了更进一步说明本发明的性能，以下还提供了具体的试验例。

试验例

试验对象：某垃圾填埋场。

试验所用的装置：

降解装置采用专利200420009079.6中权利要求1所述的结构；控制系统采用本发明的实施例二的控制系统。

垃圾降解反应较佳的指标：

垃圾中的沼气（CH₄）含量小于5％；

二氧化碳含量（CO₂）含量小于5％；

垃圾中的氧含量（O₂）大于5％；

垃圾表面沉降在垃圾厚度的10％左右。

试验结果：

注：为了便于对比，以下图3、图4、图6都用箭头标出了第一阶段、第二阶段、第三阶段三个时期的时间跨度，以便于不同参数的对照。其中，第一阶段为01年7月24号至01年8月18日，第二阶段为01年9月12号至01年11月29日，第二阶段为02年1月8号至02年2月13日。

图3为收集到的垃圾气体中各成分的含量数据，检测时间为每4s采集一个数据，10min为一个循环。最初，垃圾还处于厌氧状态，沼气（CH₄）的含量为20％～25％之间，二氧化碳在8～10％之间，氧气小于1％。经垃圾加氧、加水后，使垃圾场达到最佳好氧反应状态，经30天的曝气后，这时的沼气下降约10％，二氧化碳上升约30％，氧气则在15％左右。二氧化碳在垃圾中的大量产生，证明其反应速度在加快，垃圾降解速度比较快速。随着反应时间的加长，二氧化碳在不断减少，沼气在不断的消失，而氧气却在不断的增加，这证明垃圾中的有机物不断地被分解，直到它接近完全降解，无法再产生二氧化碳和沼气。由于有机物的减少，所以氧气的含量在不断增加，240天后，当达到19％左右时，就已接近空气中的含氧量了。这些数据表明，垃圾的消化基本完成，已达到稳定状态。

图4是垃圾场的温度检测数据，每10s取一个数据，每小时进行一个循环，该图选取了a和b两个监测点的结果，并测量了土壤（垃圾场附近的地下土壤）的温度，以进行对比，从图中可看出，温度是随着反应的速度而升高的，在垃圾加氧、供水之前，垃圾中的温度在华氏80度左右，相应于地下土的正常温度，经加水、加气一个星期后，垃圾中的温度升高到华氏150度左右，时间在2001年9月至12月之间。垃圾的温度极不稳定，因为这时的生物反应非常地强烈，温度有时会上升到华氏160度以上。当然，这可能与当时天候也比较热有一定的关系，经过几个月的生物降解后，垃圾中的温度在不断地往下降，直到接近地下土壤中的常温，即华氏100度左右。这与垃圾气体的二氧化碳浓度变化基本一致。随着垃圾反应速度的减少或停止，垃圾中的温度就会下降或趋于平稳。

图5为垃圾场水平面的测量数据，改图选取了四个不同监测点的结果。由图可知，与温度和垃圾气体中二氧化碳的数据的变化相似，地表沉降（垃圾场水平面降低）的速度也是随着垃圾中有机物反应的速度而变化，并且垃圾的沉降率在最初的几个月内，沉降的速度比较快，然后不断减少直到基本停止。

图6是向垃圾场中注气和抽气的量的监测数据。供气量和抽气量的大小是由两个安装在管子上的风量记录仪来纪录。从图中的数据可看出，风量的需求与垃圾反应的速度是成正比的，当垃圾降解接近完成时，所需要的氧气就会减少，所以供气量也会随之减少。同时在图中还可以看出，供气量总是小于抽气量，这是为了有效地控制气体的三维流动状态。使垃圾场中的垃圾始终保持一种负压状态。

图7是地下勘测雷达所检测到的垃圾中含水量的分布情况。图中的每一条曲线为在不同深度测量的垃圾在的含水量，这些含水量的大小可以用来决定供水量的多少。图中也给出了最佳含水量的上限、中值和下限，在垃圾处理的全过程中，要求能尽可能地使垃圾中的含水量能达到这个最佳值，使得好氧反应能达到最佳垃圾降解速度。此外，采用探地雷达监控垃圾中水分的分布是可以不用现场开挖取样分析，而是在地表就可以测出不同深度垃圾中的水分，既方便又易操作，而且其精确度也极高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.固体垃圾降解装置的控制系统，其特征在于，包括：

垃圾气体分层采样器、垃圾气体自动采样器、垃圾气体分析仪；所述垃圾气体分层采样器的输出端与所述垃圾气体自动采样器的输入端连接，所述垃圾气体自动采样器的输出端与所述垃圾气体分析仪连接；

设有多个通水孔的供水管；所述供水管设置在垃圾场中；

垃圾温度传感器、气体温度传感器和温度控制器；所述垃圾温度传感器设置在所述垃圾场内的各检测点内；所述气体温度传感器设置在抽气泵的泵口处；所述垃圾温度传感器和所述气体温度传感器分别与所述温度控制器的输入端连接；

中央控制器；所述中央控制器分别与所述温度控制器、所述垃圾气体分析仪、所述含水量控制器、垃圾场中的抽气泵和注气泵连接；

温度报警器，所述温度报警器分别与所述温度控制器、所述中央控制器连接；

地下水质分析仪，所述地下水质分析仪与所述中央控制器连接；

空气检测仪，所述空气检测仪与所述中央控制器连接；

检测垃圾场水平面的地面沉降测量仪，所述地面沉降测量仪与所述中央控制器连接；

与所述中央控制器连接的远程网络终端器；与所述温度控制器连接的冷凝水循环装置。