CN115536229A - 一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统及其方法，涉及污泥处理领域，包括：污泥参数测定模块；控制模式选择模块，用于选择第一控制模式和第二控制模式其中之一对污泥参数测定模块进行控制；运算模块，通过污泥参数测定模块的获得参数确定无机盐用量和有机絮凝剂用量；污泥参数储存模块，将每次污泥参数测定模块的获得参数作按照顺序进行存储；污泥参数对比模块，将污泥参数储存模块中按照顺序存储的参数进行对比，污泥参数对比模块根据对比结果发出信号；控制模块，与污泥参数测定模块、控制模式选择模块、运算模块、污泥参数储存模块和污泥参数对比模块连接；可有效实现泥质在线监控、药剂量控制与泥质调理节点界定。
Description
技术领域
本发明属于污泥处理领域，更具体地，涉及一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统及其方法。
背景技术
污泥的处理与处置技术共同遵守“减量化、无害化、稳定化和资源化”的原则，其中减量化是污泥处理首先要解决的问题。污泥深度脱水是解决污泥减量化最直接的措施，板框压滤脱水是普遍采用的机械脱水方式之一。在污泥深度脱水过程中，首先应进行污泥调理，将污泥由高度亲水状态调理成疏水状态，以便在板框压榨脱水过程中实现泥水分离。高级厌氧消化污泥是指采用污泥经过高温高压水热处理后由厌氧消化处理回收沼气剩余的残渣。既有检测结果表明，污泥经过热水解处理后絮体粒径大幅度降低，中位粒径降低至14μm左右，絮体比表面积达到2200～2400cm2/g，污泥絮体的毛细吸水能力强、脱水难度大。高级厌氧消化污泥化学调理脱水普遍采用无机药剂+有机絮凝剂复合调理方式来进行，污泥调理过程普遍采用人为控制方式实现给药量和效果界定，如何通过自动控制来实现高级厌氧消化污泥化学调理过程是个技术难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统及其方法，从调理方法角度给出了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，用于解决无机盐+有机絮凝剂、有机絮凝剂+无机盐+有机絮凝剂两种调理模式条件下的自动控制问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，包括：
污泥参数测定模块；
控制模式选择模块，用于选择第一控制模式和第二控制模式其中之一对所述污泥参数测定模块进行控制；
运算模块，通过所述污泥参数测定模块的获得参数确定无机盐用量和有机絮凝剂用量；
污泥参数储存模块，将每次所述污泥参数测定模块的获得参数作按照顺序进行存储；
污泥参数对比模块，将所述污泥参数储存模块中按照顺序存储的参数进行对比，所述污泥参数对比模块根据对比结果发出信号；
控制模块，与所述污泥参数测定模块、所述控制模式选择模块、所述运算模块、所述污泥参数储存模块和所述污泥参数对比模块连接。
可选地，所述污泥参数测定模块包括在线污泥含固率测定仪、在线黏度测定仪和在线粒度测定仪。
可选地，所述第一控制模式包括：
所述运算模块根据人工输入污泥有机份含量、第一次所述在线污泥含固率测定仪和所述在线黏度测定仪获得参数确定第一无机盐用量，进行第一阶段调理；
所述运算模块根据第二次所述在线污泥含固率测定仪和所述在线黏度测定仪获得的参数确定第一有机絮凝剂用量，进行第二阶段调理；
每间隔第一设定时间通过所述在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，所述污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第一设定时间通过所述在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第一设定阈值时，所述污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
可选地，所述第二控制模式包括：
所述运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第一次所述在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第二有机絮凝剂用量，进行第一阶段调理；
所述运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第二次所述在线黏度测定仪获得的参数确定第二无机盐用量，进行第二阶段调理；
所述运算模块根据第三次所述在线黏度测定仪、第二次所述在线粒度测定仪和第二次所述在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第三有机絮凝剂用量，进行第三阶段调理；
每间隔第二设定时间通过所述在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，所述污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第二设定时间通过所述在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第二设定阈值时，所述污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
可选地，所述第一设定时间和所述第二设定时间均为10s。
可选地，所述第一设定阈值与所述第二设定阈值均为包括D50≥300μm和SSA≤120cm2/g。
可选地，SSA≤120cm2/g为优先指标。
可选地，所述污泥参数储存模块包括泥质数据库。
可选地，所述控制模块的控制方式为PLC在线控制或远程电脑控制。
本发明还提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制方法，利用上述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，该方法包括：
通过控制模式选择模块选择采用第一控制模式或第二控制模式；
通过污泥参数测定模块获得污泥参数；
通过运算模块对获得污泥参数进行运算确定无机盐用量和有机絮凝剂用量，并进行阶段调理；
通过污泥参数储存模块将每次阶段调理前后的污泥参数按照顺序进行存储；
通过污泥参数对比模块对污泥参数储存模块的污泥参数进行对比，根据对比结果发出信号。
本发明提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统及其方法，其有益效果在于：该自动控制系统从高级厌氧消化污泥泥质角度出发，开发了两种模式下的泥质化学调理自动控制系统，可有效实现泥质在线监控、药剂量控制与泥质调理节点界定，避免了污泥化学调理过程中操作人员直接接触污泥和高氨气环境，可有效保障职业健康和污泥调理效率。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统的第一控制模式流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统的第二控制模式流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，包括：
污泥参数测定模块；
控制模式选择模块，用于选择第一控制模式和第二控制模式其中之一对污泥参数测定模块进行控制；
运算模块，通过污泥参数测定模块的获得参数确定无机盐用量和有机絮凝剂用量；
污泥参数储存模块，将每次污泥参数测定模块的获得参数作按照顺序进行存储；
污泥参数对比模块，将污泥参数储存模块中按照顺序存储的参数进行对比，污泥参数对比模块根据对比结果发出信号；
控制模块，与污泥参数测定模块、控制模式选择模块、运算模块、污泥参数储存模块和污泥参数对比模块连接。
具体的，该自动控制系统通过污泥参数测定模块对污泥的各个参数进行测定，再根据实验人员的选择，是采用第一控制模式还是第二控制模式进行化学调理，再将污泥的参数导入至运算模块，通过逻辑运算确定无机盐或有机絮凝剂的用量，将定量的无机盐或有机絮凝剂加入污泥中进行污泥调理，定时对采用污泥参数测定模块记录一次污泥参数，并将每次污泥参数进行存储，当污泥参数对比模块将所有污泥参数进行对比，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度时，就会发出泥质调理完毕待确认信号，直至污泥参数D50和SSA符合调理要求后，该自动控制系统就会输出调理完毕和可进泥信号，实现自动在线监控、药剂量控制与泥质调理节点界定。
可选地，污泥参数测定模块包括在线污泥含固率测定仪、在线黏度测定仪和在线粒度测定仪。
具体的，该自动控制系统通过在线测定仪对污泥参数进检测；各个测定仪分别为：在线污泥含固率测定仪，精确度为±0.5％，检测延时≤60s；在线黏度测定仪，精确度为±1％，检测延时≤10s；在线粒度测定仪，精确度为±0.5％，检测延时≤10s。在线污泥含固率测定仪测定污泥中含固率(TS)，用于监测进泥干固量，在线黏度测定仪测定污泥黏度，在线粒度测定仪测定初始粒度(D50)及比表面积(SSA)。
可选地，第一控制模式包括：
运算模块根据人工输入污泥有机份含量、第一次在线污泥含固率测定仪和在线黏度测定仪获得参数确定第一无机盐用量，进行第一阶段调理；
运算模块根据第二次在线污泥含固率测定仪和在线黏度测定仪获得的参数确定第一有机絮凝剂用量，进行第二阶段调理；
每间隔第一设定时间通过在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第一设定时间通过在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第一设定阈值时，污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
具体的，第一控制模式为无机盐+有机絮凝剂调理模式，在无机药剂性能更优的情况下，更适合选择第一控制模式；通过污泥参数测定模块测定污泥中含固率(TS)，人工输入污泥不同月份有机含量(VS)，形成内置泥质数据库，测定污泥的初始黏度，记为第一黏度，测定污泥初始粒度及比表面积，记为第一D50和第一SSA，再根据第一黏度、第一TS和VS，通过逻辑运算确定无机盐的用量，进行第一阶段污泥调理；第一阶段污泥调理结束后，通过污泥参数测定模块测定第二TS和第二黏度，再通过逻辑运算确定有机絮凝剂的用量，进行第二阶段污泥调理，每间隔10s测定一次在线黏度，从第三黏度开始记录，当两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度时，污泥参数对比模块就发出泥质调理完毕待确认信号，与此同时，每间隔10s还通过污泥参数测定模块测定D50和SSA，当D50≥300μm、SSA≤120cm2/g时，污泥参数对比模块就发出泥质调理完毕信号和可进泥信号。
其中，逻辑运算采用本领域技术人员的常用技术手段计算得到无机盐用量；污泥调理是对比表面积的改善，疏水能力的大小取决于比表面积。
可选地，第二控制模式包括：
运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第一次在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第二有机絮凝剂用量，进行第一阶段调理；
运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第二次在线黏度测定仪获得的参数确定第二无机盐用量，进行第二阶段调理；
运算模块根据第三次在线黏度测定仪、第二次在线粒度测定仪和第二次在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第三有机絮凝剂用量，进行第三阶段调理；
每间隔第二设定时间通过在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第二设定时间通过在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第二设定阈值时，污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
具体的，第二控制模式为有机絮凝剂+无机盐+有机絮凝剂调理模式，在无机药剂为单分子时，更适合选择第二控制模式；通过污泥参数测定模块测定污泥中含固率(TS)，人工输入污泥不同月份有机含量(VS)，通过逻辑运算确定第一次有机絮凝剂的用量，另外测定污泥的初始黏度，记为第一黏度，测定污泥初始粒度及比表面积，记为第一D50和第一SSA，进行第一阶段污泥调理；第一阶段污泥调理结束后，通过污泥参数测定模块测定第二黏度和有机含量(VS)，确定无机盐的用量，进行第二阶段污泥调理；第二阶段污泥调理结束后，再测定第三黏度、第二TS、第二D50和第二SSA，确定第二次有机絮凝剂的用量，进行第三阶段污泥调理，每间隔10s测定一次在线黏度，从第四黏度开始记录，当两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度时，污泥参数对比模块就发出泥质调理完毕待确认信号，与此同时，每间隔10s还通过污泥参数测定模块测定D50和SSA，当D50≥300μm、SSA≤120cm2/g时，污泥参数对比模块就发出泥质调理完毕信号和可进泥信号。
可选地，SSA≤120cm2/g为优先指标。
具体的，在最后一次确定有机絮凝剂的用量后，进行污泥调理，当在线粒度测定仪测定的SSA数值小于120cm2/g，直接发出泥质调理完毕信号和可进泥信号，无需在确认其他数据。
可选地，污泥参数储存模块包括泥质数据库。
具体的，泥质数据库将相应的含固率(TS)、有机含量(VS)、黏度、D50和SSA等数据储存起来，便于快速确定无机盐或有机絮凝剂的用量。
可选地，控制模块的控制方式为PLC在线控制或远程电脑控制。
本发明还提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制方法，利用上述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，该方法包括：
通过控制模式选择模块选择采用第一控制模式或第二控制模式；
通过污泥参数测定模块获得污泥参数；
通过运算模块对获得污泥参数进行运算确定无机盐用量和有机絮凝剂用量，并进行阶段调理；
通过污泥参数储存模块将每次阶段调理前后的污泥参数按照顺序进行存储；
通过污泥参数对比模块对污泥参数储存模块的污泥参数进行对比，根据对比结果发出信号。
具体的，该控制方法运用自动控制系统，进行无机盐和有机絮凝剂自动添加，并且确定泥质调理节点界定，无需操作人员接触污泥；首先，选择相适应的控制模式，通过污泥参数测定模块对污泥进行测定参数，根据参数确定无机盐或有机絮凝剂用量，每次阶段调理后继续测定参数，在完成进行最后一次阶段调理时，按照设定的间隔时间，对污泥的黏度、D50和SSA进行记录，当两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，输出泥质调理完毕待确认信号，当D50≥300μm、SSA≤120cm2/g时，发出泥质调理完毕信号和可进泥信号。
实施例
如图1至图2所示，本发明提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，包括：
污泥参数测定模块；
控制模式选择模块，用于选择第一控制模式和第二控制模式其中之一对污泥参数测定模块进行控制；
运算模块，通过污泥参数测定模块的获得参数确定无机盐用量和有机絮凝剂用量；
污泥参数储存模块，将每次污泥参数测定模块的获得参数作按照顺序进行存储；
污泥参数对比模块，将污泥参数储存模块中按照顺序存储的参数进行对比，污泥参数对比模块根据对比结果发出信号；
控制模块，与污泥参数测定模块、控制模式选择模块、运算模块、污泥参数储存模块和污泥参数对比模块连接。
在本实施例中，污泥参数测定模块包括在线污泥含固率测定仪、在线黏度测定仪和在线粒度测定仪。
在本实施例中，第一控制模式包括：
运算模块根据人工输入污泥有机份含量、第一次在线污泥含固率测定仪和在线黏度测定仪获得参数确定第一无机盐用量，进行第一阶段调理；
运算模块根据第二次在线污泥含固率测定仪和在线黏度测定仪获得的参数确定第一有机絮凝剂用量，进行第二阶段调理；
每间隔第一设定时间通过在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第一设定时间通过在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第一设定阈值时，污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
在本实施例中，第二控制模式包括：
运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第一次在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第二有机絮凝剂用量，进行第一阶段调理；
运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第二次在线黏度测定仪获得的参数确定第二无机盐用量，进行第二阶段调理；
运算模块根据第三次在线黏度测定仪、第二次在线粒度测定仪和第二次在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第三有机絮凝剂用量，进行第三阶段调理；
每间隔第二设定时间通过在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第二设定时间通过在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第二设定阈值时，污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
在本实施例中，第一设定时间和第二设定时间均为10s。
在本实施例中，第一设定阈值与第二设定阈值均为包括D50≥300μm和SSA≤120cm2/g。
在本实施例中，SSA≤120cm2/g为优先指标。
在本实施例中，污泥参数储存模块包括泥质数据库。
在本实施例中，控制模块的控制方式为PLC在线控制或远程电脑控制。
本发明还提供了一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制方法，利用上述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，该方法包括：
通过控制模式选择模块选择采用第一控制模式或第二控制模式；
通过污泥参数测定模块获得污泥参数；
通过运算模块对获得污泥参数进行运算确定无机盐用量和有机絮凝剂用量，并进行阶段调理；
通过污泥参数储存模块将每次阶段调理前后的污泥参数按照顺序进行存储；
通过污泥参数对比模块对污泥参数储存模块的污泥参数进行对比，根据对比结果发出信号。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，包括：
污泥参数测定模块；
控制模式选择模块，用于选择第一控制模式和第二控制模式其中之一对所述污泥参数测定模块进行控制；
运算模块，通过所述污泥参数测定模块的获得参数确定无机盐用量和有机絮凝剂用量；
污泥参数储存模块，将每次所述污泥参数测定模块的获得参数作按照顺序进行存储；
污泥参数对比模块，将所述污泥参数储存模块中按照顺序存储的参数进行对比，所述污泥参数对比模块根据对比结果发出信号；
控制模块，与所述污泥参数测定模块、所述控制模式选择模块、所述运算模块、所述污泥参数储存模块和所述污泥参数对比模块连接。
2.根据权利要求1所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，所述污泥参数测定模块包括在线污泥含固率测定仪、在线黏度测定仪和在线粒度测定仪。
3.根据权利要求2所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，所述第一控制模式包括：
所述运算模块根据人工输入污泥有机份含量、第一次所述在线污泥含固率测定仪和所述在线黏度测定仪获得参数确定第一无机盐用量，进行第一阶段调理；
所述运算模块根据第二次所述在线污泥含固率测定仪和所述在线黏度测定仪获得的参数确定第一有机絮凝剂用量，进行第二阶段调理；
每间隔第一设定时间通过所述在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，所述污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第一设定时间通过所述在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第一设定阈值时，所述污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
4.根据权利要求3所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，所述第二控制模式包括：
所述运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第一次所述在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第二有机絮凝剂用量，进行第一阶段调理；
所述运算模块根据人工输入污泥有机份含量和第二次所述在线黏度测定仪获得的参数确定第二无机盐用量，进行第二阶段调理；
所述运算模块根据第三次所述在线黏度测定仪、第二次所述在线粒度测定仪和第二次所述在线污泥含固率测定仪获得的参数确定第三有机絮凝剂用量，进行第三阶段调理；
每间隔第二设定时间通过所述在线黏度测定仪获取的参数，当出现两次黏度一致，且接近同等含固率含砂水混合黏度，所述污泥参数对比模块发出泥质调理完毕待确认信号；
每间隔第二设定时间通过所述在线粒度测定仪获取参数，当获取参数满足第二设定阈值时，所述污泥参数对比模块发出调理完毕和可进泥信号。
5.根据权利要求4所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，所述第一设定时间和所述第二设定时间均为10s。
6.根据权利要求4所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，所述第一设定阈值与所述第二设定阈值均为包括D50≥300μm和SSA≤120cm2/g。
7.根据权利要求6所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，SSA≤120cm2/g为优先指标。
8.根据权利要求1所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，所述污泥参数储存模块包括泥质数据库。
9.根据权利要求1所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，所述控制模块的控制方式为PLC在线控制或远程电脑控制。
10.一种高级厌氧消化污泥化学调理自动控制方法，利用根据权利要求1-9任一项所述的高级厌氧消化污泥化学调理自动控制系统，其特征在于，该方法包括：
通过控制模式选择模块选择采用第一控制模式或第二控制模式；
通过污泥参数测定模块获得污泥参数；
通过运算模块对获得污泥参数进行运算确定无机盐用量和有机絮凝剂用量，并进行阶段调理；
通过污泥参数储存模块将每次阶段调理前后的污泥参数按照顺序进行存储；
通过污泥参数对比模块对污泥参数储存模块的污泥参数进行对比，根据对比结果发出信号。
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