堆肥發(fā)酵過程自動化控制
更新時間：2011-04-21 13:06
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1.污泥堆肥自動化監(jiān)控系統(tǒng)必要性
節(jié)省人力成本，要求過程自動化。
加快發(fā)酵過程，提高發(fā)酵效率，要求快速精確的實時監(jiān)控。
加快工業(yè)化生產(chǎn)，需要全過程監(jiān)控自動化處理。
全球環(huán)境壓力迫在眉睫，需要加快生活垃圾，工業(yè)垃圾等處理，適應(yīng)垃圾處理產(chǎn)業(yè)化要求。
2.污泥堆肥自動化監(jiān)控系統(tǒng)
污泥堆肥過程當(dāng)中，環(huán)境指標(biāo)的控制對于堆肥效果起到關(guān)鍵的作用，比如環(huán)境溫度、濕度、氧濃度等，是好氧發(fā)酵過程中重要的幾個參數(shù)，時時掌握這些參數(shù)的變化，將有利于控制整個發(fā)酵過程，對于發(fā)酵過程的設(shè)備控制、能源控制等提供有效數(shù)據(jù)參數(shù)；除這些參數(shù)指標(biāo)之外，發(fā)酵過程會產(chǎn)生很多的臭氣，臭氣的產(chǎn)生對環(huán)境將產(chǎn)生很大的影響，會造成環(huán)境的二次污染，掌握這些有害氣的產(chǎn)生量，有力于提高有害氣體處理環(huán)節(jié)的有效性，以達到最佳效果。
3.污泥堆肥發(fā)酵過程控制分類
一、溫度控制
堆體溫度探桿：
無線溫度測量系統(tǒng)是BRET測量采集控制系統(tǒng)的一個測量子系統(tǒng)。它是在吸收國內(nèi)外先進經(jīng)驗，征求諸多專家意見，總結(jié)多年工程實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上開發(fā)而成的。它采用分層、分段采集、無線傳輸信號、集中接收處理圖形化的一套溫度探測、監(jiān)控系統(tǒng)，它具有功能全面、性能可靠，防爆設(shè)計、性價合理、使用便捷靈活、無環(huán)境限制、傳輸距離遠(yuǎn)、使用時間長等優(yōu)點。它的優(yōu)點是分層檢測、可根據(jù)用戶的需求定制同一檢測點不同檢測層的分布。
該系統(tǒng)分為兩個部分：無線溫度探桿（用來分層、分段采集數(shù)據(jù)，并無線傳輸給集中器）和（接收來自溫度探桿的數(shù)據(jù)，處理并打包，符合工業(yè)RS-485總線輸出）
特點
無線方式傳輸時，傳輸距離可以達到1000M。
溫度探桿采用可充電鋰電池供電，電池每次充電使用時間可以達到1年。
溫度探桿采用不銹鋼探桿設(shè)計，圓形防爆表頭，堅固、抗腐蝕耐用，抗干擾性強，工作濕度范圍大。
集中器采用鋁合金防水盒設(shè)計，并帶有金屬隔離網(wǎng)，抗射頻干擾，防腐蝕。
集中器采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)RS-485總線、符合Modbus（RTU）協(xié)議輸出，傳輸率達38400bps，能夠連接多種外部設(shè)備或者PC機。
二、氧濃度控制
堆體氧濃度探桿：
氧濃度探桿，用于直接測量堆肥中的氧濃度，來確認(rèn)堆肥在發(fā)酵過程中的空氣流通情況。傳感器被直接安裝在不銹鋼探針的頂端，并連同探針可以直接插入堆肥材料中，可在250℃范圍內(nèi)測量混合氣體中氧氣含量，特別適用于堆肥發(fā)酵及生物反應(yīng)過程的監(jiān)控，系統(tǒng)24V直流供電，標(biāo)準(zhǔn)測量量程：0.1–25%氧氣，可選測量量程：0.1–100%氧氣。4-20mA或0-10VDC輸出。
特點
◆給氧氣探測板提供必要的電源，控制SST公司的動態(tài)氧傳感器
◆采用ST公司最新ARM-Coretex-M3內(nèi)核的32位高性能、低功耗微控制器
◆高精度、線性輸出
◆量程：0-25%
◆兩種輸出方式：4 -20mA和串行通信 (RS232/485, Modbus/RT)，通信波特率可達38400
◆配備有上位機校準(zhǔn)服務(wù)程序，可直接通過和PC機連接進行校準(zhǔn)
◆可以在空氣中（20.77% O2）或其它任何已知氧濃度環(huán)境中進行校準(zhǔn)
◆電源和傳感器操作雙LED燈指示
◆圓形電路板，三個間距超過60mm的安裝孔，方便安裝節(jié)省空間
◆ SIP8_3.5螺栓端子，方便接線
三、濕度控制
堆體濕度探桿：
堆體水分的測定對發(fā)酵堆肥具有重要意義。水分是決定發(fā)酵過程是否充分的重要物質(zhì)，測量堆體的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反應(yīng)各種堆體內(nèi)的真實水分含量，與堆體物質(zhì)本身的機理無關(guān)，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。BRET-5型土壤水分傳感器是一款高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器。
性能指標(biāo)
測量參數(shù)：土壤容積含水量
單 位：%（m3/m3）
量 程：0～100%（m3/m3）
精 度：0～50%（m3/m3）范圍內(nèi)為±2%（m3/m3）
分辨率：0.1%（m3/m3 ）
測量區(qū)域：90%的影響在圍繞中央****的直徑3cm、長為6cm的圓柱體內(nèi)
穩(wěn)定時間：通電后約1秒
響應(yīng)時間：響應(yīng)在1秒內(nèi)進入穩(wěn)態(tài)過程
輸出形式： a: 4--20mA;
b: 無線通訊
b: 無線通訊
材 料：不銹鋼外殼
特點
1．高穩(wěn)定性，安裝維護操作簡便。
2．支撐的材料為環(huán)氧樹脂，強度和壽命得到保證。
3．密封性好，可長期埋入土壤中使用，且不受腐蝕
4．采用標(biāo)準(zhǔn)的電流環(huán)傳送技術(shù)使其具有抗干擾能力強，傳送
距離遠(yuǎn)，測量精度高，響應(yīng)速度快。
5．土質(zhì)影響較小，應(yīng)用地區(qū)廣泛,價格低廉，適合多種情況
下使用。
四、臭氣濃度控制
堆體臭氣濃度探桿：
堆肥發(fā)酵車間內(nèi)，由于發(fā)酵過程中會產(chǎn)生很多氨氣等有害氣體，由此造成對人體及周圍環(huán)境的的危害，環(huán)境的污染及人體的危害，使我們清醒的認(rèn)識到在處理污染物的同時，也要避免二次污染的產(chǎn)生。因此在污泥堆肥發(fā)酵過程中臭氣污染的治理是一個重要的環(huán)節(jié)。
BRET系列固定式氨氣檢測變送器(以下簡稱探頭)，是我公司采用先進的電化學(xué)傳感器，結(jié)合多年來從事氣體檢測探頭研制的經(jīng)驗而開發(fā)出的新產(chǎn)品。它可以廣泛應(yīng)用于冶金、石油、石化、化工、輕工、焦化、市政、煤氣、制藥、污水處理及許多特殊行業(yè)和領(lǐng)域。
五、通風(fēng)控制
通風(fēng)有三個主要目的：
第一、通風(fēng)能滿足有機質(zhì)分解的氧氣需求（也叫化學(xué)需氧量）；
第二、通風(fēng)可以除去濕基質(zhì)之中的水分（稱為干燥需求），當(dāng)空氣被堆肥基質(zhì)加熱以后，可以蒸發(fā)掉水份，使得堆肥物料得到烘干；
第二、通風(fēng)可以除去濕基質(zhì)之中的水分（稱為干燥需求），當(dāng)空氣被堆肥基質(zhì)加熱以后，可以蒸發(fā)掉水份，使得堆肥物料得到烘干；
第三、通風(fēng)可以除去有機質(zhì)分解產(chǎn)生的熱量，以控制過程溫度（稱為除熱需求）；瘜W(xué)需氧量:1.95kg空氣/kg 混合基質(zhì)干重,說明滿足化學(xué)需氧量時，空氣的重量幾乎是進料物質(zhì)干重的兩倍。
水分干燥需氧量: 26.7g干空氣/g ds基質(zhì)說明干燥所需的空氣遠(yuǎn)比生物氧化需要的空氣要多.
除熱需氧量:47.9g空氣/g 基質(zhì)ds除熱所需的空氣量遠(yuǎn)比化學(xué)或者除水分需要的都多。
堆肥所需空氣的重量是基質(zhì)干重的30～50倍。由于氣體是看不到的，空氣活動有時候總是被忽略。應(yīng)該牢記基質(zhì)處理既包括固體，也包括氣體部分。
臭氣釋放規(guī)律
大多數(shù)臭氣是在堆肥周期的最初7～10d釋放出來的，最初2～3 d的SOER值為10～20 m3/min-m2，此后，SOER值迅速降低到0.5～2 m3/min-m2范圍。
翻堆前平均可達15～30 m3/min-m2，翻堆后SOER值迅速增加到550 m3/min-m2，然后在接下來的3～4小時開始降低。
雖然臭氣釋放的峰值與翻堆有關(guān),但是臭氣釋放的主要部分還是在沒有翻堆時。如果不考慮翻堆的頻率,估計因為翻堆而釋放的氣體大約相當(dāng)于總釋放氣體的10%到15％。增加翻堆頻率會使釋放的峰值降低,但是總的臭氣揮發(fā)量基本保持不變。基于以上研究，建議當(dāng)天氣條件不好應(yīng)當(dāng)停止翻堆。
4.污泥堆肥臭氣處理的方法
吸附：氣體吸附是指通過特定的吸附裝置，把臭氣化合物溶
解到洗滌液中的一種臭氣處理方法。常用吸附裝置包
括噴霧塔、填充式洗滌床、流體洗滌床、板式塔、噴
射洗滌器。通常的化學(xué)藥劑包括：
氧化劑例如次氯酸鈉（NaOCI）, 過氧化氫（H2O2）及高錳酸鉀（ＫＭｎＯ４）
堿性物例如CaO，Ｃa[OH]2，NaOH
酸類例如H2SO4，HCl
還原劑例如Na2SO3，H2O2
吸收增強劑例如表面活性劑
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參考資料：
污泥堆肥 http://tieba.baidu.com/f?kz=1027287217
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