[发明专利]一种污泥好氧堆肥智能控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种污泥好氧堆肥智能控制方法及系统，其特征在于，包括数据采集单元、设备单元、中央控制单元；所述数据采集单元包含堆体参数采集系统和风机参数采集系统，所述设备单元包含翻抛装置、变频曝气鼓风机和曝气管路系统，所述堆体参数采集系统包括温度传感器、氧浓度传感器、含水率传感器。本发明可以精准地控制风量，预测在不同条件下最适宜的曝气流量，降低功耗；并且考虑了翻抛与曝气的协同作用，将曝气与翻堆操作进行组合，根据对堆体情况的判断，可以迅速达到降温或充氧的效果，保障污泥好氧堆肥产品的品质并实现节能降耗。

技术领域

本发明涉及有机固体废物处理处置技术领域，尤其涉及一种污泥好氧堆肥智能控制方法及系统。

背景技术

随着污水处理设施建设的高速发展，剩余污泥的处理与处置变得备受关注。好氧堆肥是污泥处理方式的一种。其原理是利用好氧微生物的新陈代谢作用，在高温好氧条件下，对污泥中的有机物进行降解，将其转化为稳定的腐殖质的过程。堆肥的自动控制工艺已由最初的时间控制，发展到现如今的温度、氧气反馈控制。时间控制是通过定时启动和定时停止来控制设备的运行，是一种经验控制方法，无法根据堆肥工况差异改变堆肥操作，控制手段粗放，堆肥效果不稳定，能耗不能达到最优。温度反馈控制可以通过温度传感器实时监测堆体温度，当温度过高时通过控制通风量和翻堆来控制温度，确保堆体处于适宜的温度范围，缩短堆肥时间，提高堆肥效率。现行技术大同时监测温度和氧气浓度两个过程参数，但只对翻抛或曝气鼓风机其中一种工艺设备或分别进行反馈控制，并未考虑两者间的协同作用和优化运行。在现行技术中存在两个可以改进之处；一是曝气和翻抛两种控制手段对氧浓度和温度的作用效果和作用速度各有优势，将这两种控制手段的优势加以利用，可以加快堆肥速度，降低能耗，还能提高产品肥效；二是随着堆体含水率、孔隙率等参数的变化，在堆肥的不同阶段都有相对适宜的曝气强度。现行技术多是根据氧浓度和温度调整风机风量。在不同阶段采用不同的曝气强度可以从工况和机械效率的角度降低能耗。

一种堆肥系统及其送风方法、建堆方法(CN201810459237.4)其核心是根据时间-温度反馈联合控制对堆体进行间歇性送风。其送风频率由时间控制，送风量大小由温度反馈控制。根据发酵阶段，将间歇性送风分为四个阶段。每个阶段送风频率不同。同时，监测堆体温度T，并预设最高温度T1与最低温度T2。根据温度T的实时反馈控制送风装置启停及送风量大小。当T＞T1时，送风装置高功率运转，送风量大。当T1＞T＞T2时，送风装置低功率运转，送风量小。当T＞T2时，送风装置关闭。这是一种仅通过曝气实现的自动控制，通过曝气实现充氧和降温两种目的。

一种城市生活污泥堆肥处理控制系统(CN201220330290.2)其核心是根据进、出气口氧浓度差值计算堆体内增加的氧气量，计算堆体耗氧速率，根据氧气变化率对曝气装置进行自动控制。通过堆体中心和边缘的温度差值对翻堆进行自动启停控制。该方案中有翻抛与曝气两种控制方式，但并未考虑到两种操作的协同作用。在曝气操作中，温度超过Tmax时风机常开。当温度不超过Tmax时通过数学公式估算堆体所需的氧气量来进行曝气，属于前馈控制。但公式计算并不准确，且不同批次堆体中BVS(可降解有机物)会有差异，随着堆肥过程的进行BVS的变化无法通过公式进行预测，可能会造成供氧量不足或过多。在翻抛操作中，以堆体中心和边缘的温差作为反馈信息进行控制。若整个堆体温度过高时，设备只会通过曝气对堆体进行降温。并且没有考虑到曝气和翻抛的协同作用。若边缘温度过低而中心温度正常时，还是会进行翻抛操作，导致热量散失。

当前污泥好氧堆肥的自动控制技术多为以氧浓度、温度作为控制对象，仅采用曝气一种控制手段的反馈控制。或两套独立的控制系统，如通过曝气控制氧浓度，翻抛控制温差。并未考虑这两种控制手段对充氧和降温的协同作用。如采用两套独立的控制逻辑，则有可能在曝气使温度降到正常范围内又进行翻抛，导致温度过低，堆肥效果变差。

两种控制手段对充氧和降温的各有优势。在消耗相同能量的情况下，曝气的充氧效果更明显，翻抛的降温效果更明显。在需要充氧时，采用曝气的方式更优。在需要降温时，采用翻抛的方式更优。