一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备的工艺过程自动控制方法技术

本发明专利技术涉及一种污泥堆肥好氧发酵技术领域。通过实施一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备的工艺过程自动控制方法，为污泥堆肥好氧发酵微生物繁殖提供最佳初始工艺条件，使污泥堆肥好氧发酵能快速进入高温发酵期，加快发酵腐熟过程、缩短发酵周期、降低成本及对污泥减量化、无害化、稳定化处理处置起到有益效果。本发明专利技术工艺装备包括太阳能光伏发电系统、带有地面内保温及加热功能的发酵槽、曝气加热功能、收集发酵过程产生的水蒸汽和臭气的可上下运动的集气罩、生物除臭系统、冬季车间送风加热系统、行车式机械手布料机、翻抛机、数据采集车、移位车、锅炉系统、原辅料混料自动控制及工艺过程自动控制系统，构成了污泥堆肥快速好氧发酵的工艺装备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污泥堆肥好氧发酵
，具体说是一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制方案。
技术介绍
随着我国经济建设的高速发展和城镇化进程的加快，城市污水（包括工业污水和生活污水）的排放量急剧增多，而污水处理过程中产生的污泥也随之大量增加。据有关资料统计，截止2013年底，年产生含水率80%的湿污泥已经突破3800万吨，预计到2020---2025年污泥年产量将突破6000万吨。虽然城市污水得到了治理，但如此庞大的污泥量如果不能妥善处理就随意排放到自然界中，将对地下水源、地表水、土壤及空气在内的严重二次污染，给城乡环境与人民生活健康带来极大的危害。目前我国污泥有近80%没有得到妥善处理，随意乱倒、堆放，造成的二次污染已经凸显出来，引起了全社会及各级政府的广泛关注。城市污泥处理方法主要有“卫生填埋”、“建材利用”、“焚烧”和“土地利用”等。卫生填埋具有投资少、实施快、方法简单、处理规模大等特点，但这一方法没有从根本上对污泥中的有机物进行处理和控制，只是将污泥进行简单的搬运和暂存，并且占用大量的土地资源，是一种不可循环的处置方式。污泥建材利用虽然能对资源有效利用，但由于目前利用污泥制造出来的砖成本太高，而生产出来的砖本身难以达到建材标准要求，污泥处理厂无法承受高额成本而受到限制。污泥焚烧虽然处理彻底，可以大大减少污泥的体积及重量，处理速度快，但污泥焚烧处理成本非常昂贵以及焚烧后产生的有毒有害气体难以处理。相比之下，污泥经过堆肥好氧发酵处理后对提高污泥土地利用具有投资少、能耗低及运行成本低等特点，并且污泥中的营养物质可得到资源化利用，研究结果表明污泥堆肥好氧发酵是当前符合我国国情的最经济、最有价值的处理方式。污泥堆肥好氧发酵工艺过程一般分为一次堆肥和二次堆肥。其中一次堆肥包括原辅料预混、堆肥好氧发酵、翻抛、曝气供氧、除臭等工艺操作环节。而一次污泥堆肥好氧发酵工艺过程对污泥减量化、无害化及稳定化处理起到了关键性的作用，并且要控制的因素比较多，如水分、温度、透气性及通风供氧，在诸多因素中，污泥堆体温度变化是衡量污泥堆肥好氧发酵是否正常的关键指标，也是反映污泥堆体发酵是否正常的最直接、最敏感的指标。对污泥堆肥堆体温度的要求在正常情况下可概括为一次堆肥发酵过程中，前期温度上升平稳，中期高温维持温度变化要适度、后期温度下降缓慢。一次堆肥发酵前期温度变化一定要处理好“快”与“稳”的关系，即堆肥发酵起温要快，但温升不能过快，要尽可能的平稳；一次堆肥中期高温维持的温度变化要适度，最好控制在550C---650C，不要超过700C，温度过高会使堆肥物料‘烧结’，总之，在污泥堆肥好氧发酵过程控制中，温度是一个最重要、最直接的控制因素，此外向堆体内及时供氧也是促进污泥堆肥好氧发酵过程中不可缺少的一个重要指标。但是目前国内、国外在控制这两项关键指标上的工艺措施上论述较少，特别是污泥堆肥好氧发酵的初始期（即布料结束），能否找到快速平稳起温、及时供氧的一种工艺措施还没有可借鉴的经验。目前初期发酵温度环境还是靠堆肥堆体自然升温来缓慢满足物生物繁殖条件，一般需要3天左右的时间才能进入快速升温周期，这样就导致了整个堆肥发酵周期的加长。而曝气在没有对其温度有加热和控制手段的情况下是不能在堆肥升温过程中送气供氧的，在升温阶段送气会使堆体温度迅速下降，发酵不能进行。目前曝气供给一般是在堆体温度达到一次堆肥中期高温发酵期的高温上限时才开始向堆体内供氧送风，这时送曝气的主要目的是使堆体温度降温，而发酵初始期应然是靠堆体物料自身的氧气含量和堆体外界空气自然进入堆体内所带入的氧分来提供微生物繁殖所需的氧分，这就制约了污泥好氧发酵过程中需要的大量氧分的来源，因为没有在发酵初期就向堆料中送含有发酵初始温度要求的供氧条件，并且没有随着堆体温度逐渐升高而使曝气也随着逐渐升高的工艺装备来保证，导致发酵初期的温度、供氧条件的不具备，靠自然升温和供氧，会存在污泥堆肥好氧发酵腐熟周期长、产品质量不稳定的缺陷。同时由于在发酵初期没有及时供氧，堆肥物料在自身重量作用下，会导致物料压实，对后期曝气供给的透气性造成影响，也是影响产品质量不稳定的因素。目前我国在污泥堆肥好氧发酵的自动控制方面相对国外发达国家相差甚远，目前国内引进的大型污泥堆肥好氧发酵成套设备存在能耗高、投资大、设备昂贵且复杂、维护困难、运行成本高等缺点，并不完全符合我国国情。寻找一种符合我国基本国情的污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备是当前迫切需要解决的问题，包括开发出污泥处理规模大、处理速度快、环保、高效、耗能低的污泥堆肥好氧发酵技术及国内外设备的高度集成、堆肥工艺过程数据的自动采集、在线数据实时监控、数据自动分析、数据自动记录、数据自动归档以及污泥堆肥好氧发酵工艺过程自动控制的实现是摆在我国广大工程技术人员的一项艰巨任务。由于污泥堆肥好氧发酵微生物繁殖的最佳初始温度一般在（250C---350C）范围内，这个温度范围最有利于微生物的生长繁殖，如何在堆肥发酵初期，也就是布料刚结束就迅速满足这一工艺参数要求，使堆肥能快速进入高温发酵期、缩短整个发酵周期、降低成本至关重要。在我国北方地区上述这个工艺参数更为重要，特别是我国北方地区冬季进行污泥堆肥好氧发酵连续作业就更显得上述初始温度的重要性，冬季温度过低（100C以下），会导致污泥堆肥好氧发酵堆体内微生物分解、降解反应速度过慢，质量不稳定，严重时可导致发酵失败。目前我国污泥堆肥好氧发酵过程产生的水蒸汽及氨气（即人们俗称的臭气）不能及时有效的进行收集处理，导致屋面向下滴冷凝水，冷凝水落入发酵槽内的物料上，对物料发酵质量产生影响，严重腐蚀厂房结构和发酵车间内的设备。现在普遍采用的向发酵车间内送风、除臭系统的抽风不能对水蒸汽和臭气进行有效收集，特别是我国北方的冬季，送进发酵车间内的空气是冷空气，会对车间内温度造成下降，同时送入的冷空气与发酵过程产生的热蒸汽发生交汇，更加快了冷凝水的产生速度，导致污泥堆肥好氧发酵环境恶化。目前污泥堆肥好氧发酵的布料方式多数采用工程装载机布料，也有少数采用与翻抛机共用同一轨道的布料机与皮带输送机配合布料，采用工程装载机布料经常出现由于司机不慎碰坏发酵槽壁的现象，同时工程装载机自重较重，对布料过程散落到地面上不能及时清理的物料进行压实，导致后期清理困难，对曝气通风不利，也对发酵槽地面产生影响，会出现地面裂纹。轨道布料机虽然能克服工程装载机的缺陷，但实现自动布料需要有皮带输送机配合，另外从一个发酵槽到另一个发酵槽布料，皮带输送机需要跟着移位，不利于实现自动布料过程，同时布料机不能实现自动出料功能。曝气管道是用于向发酵槽内供氧并通过供氧给高温发酵期中的过高温度降温，其作用是使曝气均匀分布到污泥堆肥堆体物料内部，维持发酵槽内的物料内部均匀好氧状态，要想维持曝气分布均匀，就要在曝气管路铺设上尽可能减少压力损失，曝气管路的压力损失主要来源于管道的沿程压力损失，局部压力损失，管道直径越小、长度越长压力损失就越大，管道拐弯处越多，局部压力损失越大。管道压力损失占曝气系统压力损失的80%左右，而物料堆体对曝气的阻力所造成的压力损失仅占20%左右。所以合理布置曝气管路对减少压力损失、使发酵槽内曝气均匀分布至关重要。曝气管路分为曝气主管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制方案，其特征在于：通过实施污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制，获得污泥堆肥好氧发酵微生物繁殖的最佳初始工艺参数，温度控制在（250C‑‑‑350C）范围内，氧气含量控制在（10%‑‑‑20%）/VOL范围内，所述污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制包括：（1）、发酵槽、发酵槽地面保温层、发酵槽地面加热层、每个发酵槽内具有冗余设计且相对独立的带有热交换及蓄能储气罐和流量比例控制的曝气供给系统、在曝气管路上面且满铺于发酵槽地面上的隔料透气编织帘、行车式机械手布料机、翻抛机、数据采集车及用于翻抛机和数据采集车在发酵槽之间移位的移位车、混料设备及皮带输送机和配合完成混料过程的附属料仓及皮带输送机、车间送风除臭装置及可上下运动的集气罩、锅炉供热装置、太阳能发电及用于协调工艺装备作业的自动控制系统；（2）、工艺过程的自动控制系统由上位机触摸屏、控制主站及控制从站构成的分布式控制系统完成。

【技术特征摘要】
1.一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制方案，其特征在于：通过实施污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制，获得污泥堆肥好氧发酵微生物繁殖的最佳初始工艺参数，温度控制在（250C---350C）范围内，氧气含量控制在（10%---20%）/VOL范围内，所述污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制包括：（1）、发酵槽、发酵槽地面保温层、发酵槽地面加热层、每个发酵槽内具有冗余设计且相对独立的带有热交换及蓄能储气罐和流量比例控制的曝气供给系统、在曝气管路上面且满铺于发酵槽地面上的隔料透气编织帘、行车式机械手布料机、翻抛机、数据采集车及用于翻抛机和数据采集车在发酵槽之间移位的移位车、混料设备及皮带输送机和配合完成混料过程的附属料仓及皮带输送机、车间送风除臭装置及可上下运动的集气罩、锅炉供热装置、太阳能发电及用于协调工艺装备作业的自动控制系统；（2）、工艺过程的自动控制系统由上位机触摸屏、控制主站及控制从站构成的分布式控制系统完成。2.根据权利要求1所述，其特征在于：发酵槽地面保温层是夹在发酵槽地面找平层和与待发酵物料接触的地面之间的一层具有隔热性能的一种保温材料；包括：（1）、用于隔热的保温层材料是聚苯板；（2）、用于隔热的保温层材料是聚氨酯板或喷在找平层上面的聚氨酯发泡层；（3）、用于隔热的保温层材料是挤塑板；（4）、用于隔热的保温材料是珍珠岩和水泥掺水搅拌成糊状铺在地面找平层上面的一层保温复合材料。3.根据权利要求1所述，其特征在于：发酵槽地面加热层夹在保温层上表面与待发酵物料接触的地面之间的一层具有加热功能的两种构件；包括：（1）、采用电加热的碳纤维加热膜给地面加热（春、夏、秋季）；（2）、用热水沿发酵槽地面盘旋管道循环供热给地面加热（冬季）。4.根据权利要求1所述，其特征在于：通过曝气管路向发酵槽供给的曝气在发酵初始期是通过电加热换热器（春、夏、秋季使用）、热水加热换热器（冬季使用）对曝气进行加热，使其温度控制在（280C---380C）范围内，向发酵槽内的供气流量由流量比例控制阀控制，通过控制流量来达到物料发酵过程对氧气含量在（10%---20%）/VOL范围的要求，每个发酵槽由各自相对独立供气系统构成；包括：（1）、每个发酵槽相对独立供气系统由鼓风机、阀门、蓄能储气罐、电加热换热器、水加热换热器、流量比例阀、曝气主管路、曝气支管路构成；（2）、相邻两个发酵槽的曝气供气管路用一支管路（67）并联起来并加一个阀门（61）使两个曝气管路接通或断开构成曝气冗余设计；（3）、曝气加热温度在（280C---380C）范围内，略高于污泥堆肥好氧发酵微生物繁殖的最佳工艺参数（250C---350C），目的是曝气沿管路向发酵槽供气时会产生热能损失，以保证在发酵初期（布料结束）供给发酵槽内的曝气在微生物繁殖的最佳初始温度范围内并随发酵物料的温度升高控制曝气温度跟随升高；（4）、曝气主管路沿发酵槽长度方向铺设在发酵槽宽度方向的中线上，沿发酵槽宽度方向从主管路向外引曝气支管路，出气孔沿支...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮航，崔积才，阮明义，
申请(专利权)人：烟台威明空间建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37