CN104177141B - 一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统，包括鼓风机智能控制部分，通过可编程逻辑控制器PLC连接风机，编程智能控制鼓风机的运转，实现智能定时定量精准鼓风；发酵过程自动监测部分，用于实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气的状况，进而反馈调控发酵过程。本发明通过PLC连接风机，编程智能控制风机的运转，实现智能定时定量精准鼓风，同时，发酵过程自动监测诊断部分实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气的状况，进而反馈调控发酵过程，实现对污泥好氧发酵的自动诊断和调整保证污泥好氧发酵成功。
Description
技术领域
本发明涉及一种诊断系统，具体为一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统。
背景技术
在污泥好氧发酵处置厂实际运行中，经常出现发酵槽发酵运行不稳定，发酵升温困难，高温持续时间不够长，臭气释放较多等问题，最终造成发酵失败。因此，需要对污泥好氧发酵过程进行智能诊断，及时快速的找到发酵失败的原因。污泥好氧发酵过程中，一旦开始启动发酵过程，风机就成为唯一可以控制手段，而好氧发酵过程中包含一系列的过程参数，其中温度、氧气含量、氨气浓度、硫化氢浓度等都能通过风机进行调控。根据不同的风机运行参数，监测发酵过程中温度、氧气、氨气和硫化氢的变化特征，智能判断风机参数的合适与否，可以有针对性的找出发酵失败的原因，并自动进行风机参数的修正，实现成功发酵的目的。常规的污泥发酵过程诊断，一般都是由技术人员手持温度、氧气等探杆对堆体进行多次测量，依靠经验进行判断，并调整风机进行验证，诊断过程周期较长、费人工较多且准确度不高，诊断过程不够智能和自动化。
针对这个问题本发明设计了一种便携式的污泥好氧发酵诊断系统，包含风机智能控制部分与发酵过程自动监测部分，智能控制部分通过PLC连接风机，编程智能控制风机的运转，实现智能定时定量精准鼓风，同时，发酵过程自动监测部分实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气的状况，进而反馈调控发酵过程，实现对污泥好氧发酵的自动诊断和调整以保证污泥好氧发酵成功。
和污泥厌氧发酵不同，好氧堆肥发酵更能缩短整个发酵周期，缩短运营成本，减少恶臭气体的释放，降低对周围环境的二次污染影响。在好氧发酵过程中，温度是保证发酵进行的重要因素，当温度过高时，会导致恶臭气体挥发量增大，并且不利于好氧微生物的生存；当温度过低时，污泥脱水速率降低，延长发酵时间；只有维持50-65℃之间，才能够最适宜好氧微生物菌的生长，并保证污泥堆体中水分正常挥发。
氧气含量是保证好氧发酵过程顺利进行的又一重要因素，只有保证供氧量的充足才能满足好氧微生物菌的正常生命活动。当堆体中氧气含量小于5％时，会使得好氧微生物菌种不能进行有氧呼吸而逐渐死去，通常认为10-15％的氧气含量最适宜好氧菌的生存，保证好氧生物发酵的正常进行。
臭气释放量是污泥堆肥过程的主要二次污染物，污泥堆肥释放的臭气种类主要有氨气、硫化氢和可挥发性有机物。其中氨气是好氧堆肥发酵的正常代谢产物，通常臭气指数较小；硫化氢和大部分致臭可挥发性有机物则是厌氧发酵的产物，这是由于堆体内部产生板结而局部供养不足导致出现厌氧环境。在堆肥发酵过程中，及时监控氨气、硫化氢、挥发性有机物的释放量能掌控整体和局部的发酵情况，便于调控曝气参数而使得最终发酵效果更好。
堆肥发酵过程主要的可调控过程参数为通风策略，包含通风时机、通风时长、通风间隔以及通风量的大小，通风策略可同时影响堆体的温度、含氧量和臭气释放量。当通风量较小时，会造成含氧量较低不利于好氧微生物的生存；当通风量较大时，不利于堆体温度的保持并会增加挥发性气体的释放量。只有合适的通风量才能兼顾堆肥发酵所需要的发酵参数，最大化的实现生产效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统，通过PLC连接鼓风机，编程智能控制鼓风机的运转，实现智能定时定量精准鼓风，同时，发酵过程自动监测部分实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气、氨气和硫化氢的状况，进而反馈调控发酵过程，实现对污泥好氧发酵的自动诊断和并调整保证污泥好氧发酵成功。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统，包括
鼓风机智能控制部分，通过可编程逻辑控制器PLC连接风机，编程智能控制鼓风机的运转，实现智能定时定量精准鼓风；
发酵过程自动监测部分，用于实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气、氨气和硫化氢的状况，进而反馈调控发酵过程；
所述鼓风机智能控制部分包括工控显示屏和可编程逻辑控制器，所述工控显示屏、可编程逻辑控制器均通过导线与所述风机相连，所述发酵过程自动监测部分包括工控显示屏、可编程逻辑控制器、温度探杆、抽气探头、抽气泵、进气室、氧气传感器、氨气传感器、硫化氢传感器和变送器，所述工控显示屏、可编程逻辑控制器与所述温度探杆和变送器相连，所述变送器连接有氧气传感器、氨气传感器和硫化氢传感器，所述氧气传感器、氨气传感器和硫化氢传感器位于所述进气室内，所述进气室一端还连接有抽气泵，用于将待测气体输入进气室，所述抽气泵一端与所述抽气探头相连，所述抽气探头与所述可编程逻辑控制器和工控显示屏相连，用于自动控制检测相关发酵参数。
其中，所述温度探杆可以检测堆体上层、中层、下层的温度，了解发酵槽内不同部位的发酵情况。
其中，所述工控显示屏是一种带有嵌入式系统的触摸屏，可独立运行并存储相关发酵数据，不需要另外的主机，增加了设备的便携性。
其中，还包括电源，用于为上述设备供电。
其中，所述发酵过程自动监测部分可自动监测发酵过程的温度、氧气、氨气、硫化氢状况，并根据设定氧气、氨气、硫化氢的检测时间、检测时长、检测间隔。
本发明具有以下有益效果：
拥有良好的便携性，适合在较大的堆肥处置厂使用，可以重复利用检测不同车间不同发酵槽的发酵情况，易于携带和维修；具有风机智能控制功能，可以根据预先设定的参数调控发酵槽的通风量，实现了24小时无人值守，节约了大量人力资源，并增加连续运行的稳定性；具有自动监测诊断功能，自动监测部分可以实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气、氨气和硫化氢的浓度变化，方便查找发酵失败原因，进而反馈调控发酵过程，实现对污泥好氧发酵的自动诊断。
附图说明
图1为本发明实施例一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统的结构示意图。
图2为本发明实施例1中未采用便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统进行发酵的发酵温度变化状况示意图。
图3为本发明实施例1中采用便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统进行发酵的发酵温度变化状况示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统，包括
风机智能控制部分，通过可编程逻辑控制器(PLC)5连接风机3，编程智能控制风机3的运转，实现智能定时定量精准鼓风；
发酵过程自动监测部分，用于实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气的状况，进而反馈调控发酵过程；
所述风机智能控制部分包括工控显示屏6和可编程逻辑控制器5，所述工控显示屏6、可编程逻辑控制器5均通过导线与所述风机3相连，所述发酵过程自动监测部分包括工控显示屏6、可编程逻辑控制器5、温度探杆9、抽气探头8、抽气泵10、进气室7、氧气传感器12、氨气传感器1、硫化氢传感器15和变送器11，所述工控显示屏6、可编程逻辑控制器5与所述温度探杆9和变送器11相连，所述变送器11连接有氧气传感器12、氨气传感器1和硫化氢传感器15，所述氧气传感器12、氨气传感器1和硫化氢传感器15位于所述进气室7内，所述进气室7一端还连接有抽气泵10，用于将待测气体输入进气室7，所述抽气泵10一端与所述抽气探头8相连，所述抽气探头8与所述可编程逻辑控制器5和工控显示屏6相连，用于自动控制检测相关发酵参数。
其中，所述温度探杆9可以检测堆体上层、中层、下层的温度，了解发酵槽内不同部位的发酵情况。
所述工控显示屏6是一种带有嵌入式系统的触摸屏，可独立运行并存储相关发酵数据，不需要另外的主机，增加了设备的便携性。
还包括电源，用于为上述设备供电。
所述发酵过程自动监测部分可自动监测发酵过程的温度、氧气、氨气、硫化氢状况，并根据设定氧气、氨气、硫化氢的检测时间、检测时长、检测间隔。
本具体实施通过工控显示屏6、可编程逻辑控制器(PLC)5将温度探杆9、温度、氧气、氨气、硫化氢探头监测到的相关数据传至工控显示屏6供操作人员了解发酵参数，在线监控数据通过PLC后，通过PLC内部设定程序输出对风机的指令，调整风机的通风时机、通风时长、通风间隔，通过调整变频器的频率来改变通风量，同时通过在线监测温度、氧气、氨气和硫化氢浓度数据来判断不同通风策略下的发酵效果。
实施例1
脱水污泥(含水率79.8％)和调理剂(含水率8％)按一定比例混合均匀，使得初始含水率为64％左右，将物料分别加入两个发酵槽中进行发酵。
两个槽的温度随时间变化规律如图2和图3所示，未采用便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统进行发酵的发酵槽，发酵开始后升温困难，达到高温期(60℃)的时间长达6.5天，造成发酵周期过长，影响生产效率(图3)。
采用便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统进行诊断，发现主要是前期通风量过大，每次鼓风后都会造成温度的下降，并智能控制调整通风策略后发酵槽达到高温期(60℃)的时间仅1天，可显著缩短升温期，升温速率可达30℃/天(图2)，进而缩短发酵周期，保证发酵成功。
综上所述，本具体实施拥有良好的便携性，适合在较大的堆肥处置厂使用，可以重复利用检测不同车间不同发酵槽的发酵情况，易于携带和维修；具有风机智能控制功能，可以根据预先设定的参数反馈调控发酵槽的通风量，实现了24小时无人值守，节约了大量人力资源，并增加连续运行的稳定性；具有自动监测诊断功能，可以自动监测部分实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气的状况，进而反馈调控发酵过程，实现对污泥好氧发酵的自动诊断。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统，其特征在于，包括
鼓风机智能控制部分，通过可编程逻辑控制器PLC连接风机，编程智能控制鼓风机的运转，实现智能定时定量精准鼓风；
发酵过程自动监测部分，用于实时在线监测并记录污泥发酵过程温度、氧气、氨气和硫化氢的状况，进而反馈调控发酵过程；
所述鼓风机智能控制部分包括工控显示屏和可编程逻辑控制器，所述工控显示屏、可编程逻辑控制器均通过导线与所述鼓风机相连，所述发酵过程自动监测部分包括工控显示屏、可编程逻辑控制器、温度探杆、抽气探头、抽气泵、进气室、氧气传感器、氨气传感器、硫化氢传感器和变送器，所述工控显示屏、可编程逻辑控制器与所述温度探杆和变送器相连，所述变送器连接有氧气传感器、氨气传感器和硫化氢传感器，所述氧气传感器、氨气传感器和硫化氢传感器位于所述进气室内，所述进气室一端还连接有抽气泵，用于将待测气体输入进气室，所述抽气泵一端与所述抽气探头相连，所述抽气探头与所述可编程逻辑控制器和工控显示屏相连，用于自动控制检测相关发酵参数。
2.根据权利要求1所述的便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统，其特征在于，所述温度探杆可以检测堆体上层、中层、下层的温度，了解发酵槽内不同部位的发酵情况。
3.根据权利要求1所述的便携式的污泥好氧发酵智能诊断系统，其特征在于，所述工控显示屏是一种带有嵌入式系统的触摸屏，可独立运行并存储相关发酵数据，不需要另外的主机，增加了设备的便携性。
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