SACT污泥全機械化堆肥工藝與自動控制系統(tǒng)

王 濤

(機科發(fā)展科技股份有限公司，北京 100044)

SACT污泥全機械化堆肥工藝與自動控制系統(tǒng)

王 濤

(機科發(fā)展科技股份有限公司，北京 100044)

闡述了SACT-BII污泥堆肥工藝以及自動控制系統(tǒng)組成，介紹了混料控制系統(tǒng)、發(fā)酵倉控制系統(tǒng)、物料輸送控制系統(tǒng)等三個子系統(tǒng)，分析了工藝目的和過程控制。結(jié)論為：機械化堆肥實現(xiàn)的關(guān)鍵在于自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，成敗取決于自動控制系統(tǒng)的可靠性。運行良好的自動控制系統(tǒng)可以為污泥機械化堆肥項目大型化提供技術(shù)支撐。

SACT;污泥堆肥;機械化;自動控制

2009年2月18日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、環(huán)境保護(hù)部、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合頒布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）》，為污泥處理處置提供了技術(shù)引導(dǎo)，政策對于污泥處理技術(shù)路線推薦采用：厭氧消化、高溫好氧發(fā)酵（堆肥）、石灰穩(wěn)定、污泥熱干化、污泥焚燒等處理技術(shù)。其中“污泥以園林綠化、農(nóng)業(yè)利用為處置方式時，鼓勵采用高溫好氧發(fā)酵（堆肥）等方式處理污泥”，“污泥以填埋為處置方式時，可采用高溫好氧發(fā)酵方式處理污泥。”

污泥堆肥技術(shù)無論是從技術(shù)難度、運行管理難度，還是經(jīng)濟性等方面都是適合我國國情的，但多年來由于諸多制約因素，工業(yè)化推廣過程遇到了很多難題，尤其隨著污泥處理項目規(guī)模的逐漸擴大，問題日益突出。其中主要問題是如何實現(xiàn)處理系統(tǒng)全封閉、全自動的機械化堆肥，以解決二次污染和人員安全的矛盾。

1 SACT污泥機械化堆肥工藝流程

SACT-BII污泥堆肥系統(tǒng)是SACT族污泥堆肥工藝的一種，也是國內(nèi)第一套真正實現(xiàn)全封閉大型工業(yè)化處理目的的污泥機械化處理系統(tǒng)，其體現(xiàn)了好氧發(fā)酵系統(tǒng)封閉化、物料儲運系統(tǒng)自動化、除臭系統(tǒng)高效化的特點。下面以某大型污泥堆肥項目工藝流程為例。

干料由載重車運入廠內(nèi)，由氣力輸送系統(tǒng)送入干料料倉儲存。生料由污泥專用車運入生產(chǎn)車間倒入生料儲池儲存。

生料由位于地坑底部的收集系統(tǒng)收集并輸送到設(shè)置在地坑一端的提升機，再經(jīng)過配料機按照預(yù)定量進(jìn)入混料機；干料由干料料倉底部配料機按照預(yù)定量進(jìn)入混料機；熟料由熟料料倉底部的配料機按照預(yù)定量進(jìn)入混料機；混料機將三種物料充分混合攪拌，完成混料過程。

含水率控制在55%～60%的混合物料由混料機出口經(jīng)過上料機，落到布料機上，在指定倉位上方的卸料器落下，混合物料隨之落入指定倉位，完成自動進(jìn)倉過程。

翻堆機由倉尾（出料端）向倉首（進(jìn)料端）行走，物料向出料端移動，最靠近倉尾的熟料落入到位于倉尾邊上的出料機上，完成自動出倉過程。

出料皮帶輸送機最遠(yuǎn)端搭接回流系統(tǒng)，將熟料輸送到熟料料倉內(nèi)，在熟料料倉滿倉后，熟料通過設(shè)置在回流系統(tǒng)的卸料裝置落到等待在下方的載重車內(nèi)，運送至成品庫。

熟料在成品庫內(nèi)按照順序由裝載機堆置成堆垛，經(jīng)過20天左右的后熟，成品可以根據(jù)品質(zhì)作為肥料基質(zhì)、土壤改良劑、生物燃料、建材輔料或者垃圾填埋場覆蓋土外運綜合利用。

封閉堆肥倉的臭氣由收集系統(tǒng)收集送到生物除臭系統(tǒng)處理，在堆肥倉與混料區(qū)連接處、門窗等位置設(shè)置植物液噴淋除臭裝置，在夏季開啟噴淋除臭。

SACT-BII工藝流程見圖1。

圖1 SACT-BII工藝流程

2 子系統(tǒng)

SACT自動控制系統(tǒng)分為混料控制系統(tǒng)、發(fā)酵倉控制系統(tǒng)、物料輸送控制系統(tǒng)三個子系統(tǒng)，此外還包括除臭控制系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、閉路電視控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。SACT自動控制系統(tǒng)分解示意見圖2。

圖2 SACT自動控制系統(tǒng)分解示意

本文主要介紹前三個核心控制系統(tǒng)。

（1）混料控制系統(tǒng)

混料控制系統(tǒng)是整個共制系統(tǒng)的關(guān)鍵，包括：儲料、配料和混料等系統(tǒng)，儲料系統(tǒng)主要控制料倉、料坑等儲料區(qū)的物位；配料系統(tǒng)出要控制配料機的運行速度以調(diào)節(jié)各種物料配比；混料系統(tǒng)主要控制混料機的運行速度，以達(dá)到與進(jìn)料量相適應(yīng)的生產(chǎn)能力。

（2）發(fā)酵倉控制系統(tǒng)

發(fā)酵倉控制系統(tǒng)是整合控制系統(tǒng)的核心，包括：翻堆、轉(zhuǎn)倉、曝氣等系統(tǒng)，翻堆系統(tǒng)主要控制翻堆機行走、翻堆系工作、翻堆系提升等動作；轉(zhuǎn)倉系統(tǒng)主要控制翻堆機上下轉(zhuǎn)倉機、轉(zhuǎn)倉機精確平移等動作；曝氣主要根據(jù)溫濕傳感器的在線檢測，控制風(fēng)機的啟閉。

其中最為核心的翻堆系統(tǒng)控制主要采用時間與位置控制相結(jié)合。以下以機科F5.110翻堆機為例，介紹翻堆過程時間控制的計算方法（見下表）。

翻堆過程時間控制計算表

（3）物流輸送控制系統(tǒng)

物料輸送控制系統(tǒng)是整個控制系統(tǒng)最復(fù)雜的組成部分，包括進(jìn)倉、出倉、回流以及與之配套的物料輸送設(shè)備，進(jìn)倉系統(tǒng)控制范圍由混料機輸出的物料到物料落入發(fā)酵倉，包括上料機、布料機（含固定或移動卸料系統(tǒng)）；出倉系統(tǒng)控制范圍由物料落入落料機到提升離開發(fā)酵倉范圍，包括落料機、出料機、提升機等設(shè)備；回流控制系統(tǒng)控制范圍由出倉物料提升后到進(jìn)入儲料裝置，包括回流輸送機、產(chǎn)品輸送機、產(chǎn)品卸料系統(tǒng)。

3 自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 工藝目的

SACT污泥機械化堆肥工藝要求與物料接觸的工作現(xiàn)場實現(xiàn)無人化管理，要求機械設(shè)備在安全可靠的前提下通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)以前必須由人力完成的運行操作，強調(diào)設(shè)備諧同聯(lián)動，實現(xiàn)污泥穩(wěn)定、減量的工藝目的。

3.2 過程控制

SACT污泥機械化堆肥工藝核心過程控制如圖 3所示。

圖3 SACT自動控制系統(tǒng)過程控制示意

4 結(jié)語

自動控制系統(tǒng)的可靠性決定了封閉無人化堆肥系統(tǒng)實現(xiàn)的可行性。分解來看：SACT污泥全機械化堆肥工藝自動控制要求基本屬于傳統(tǒng)自動控制范疇，主要控制手段包括時間控制、位置控制、啟停控制等，需要探測的參數(shù)較少、程序運行基本無變化（除曝氣系統(tǒng)外）、設(shè)計工作量較大、難度較小。但需要指出的是，由于污泥處理項目所處條件惡劣，再加上出現(xiàn)事故時人員無發(fā)及時到達(dá)現(xiàn)場，因此必須選擇高質(zhì)量、穩(wěn)定的控制元件，并且減少依賴單一控制方式的手段以保障系統(tǒng)的可靠性。

總而言之，機械化堆肥實現(xiàn)的關(guān)鍵在于自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，運行良好的自動控制系統(tǒng)可以為污泥機械化堆肥項目大型化提供技術(shù)支撐。

[1]王濤，田德龍，修玉鳳，等.SACT污泥快速堆肥工藝[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2008，7：28-29.

[2]王濤，霍躍文.污泥堆肥工藝流程中物料輸送方式的選擇[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2005，8：32-33.

[3]高定，陳同斌，黃啟飛.堆肥過程自動測控系統(tǒng)及其應(yīng)用[C].中國土木工程學(xué)會水工業(yè)分會排水委員會第四屆第二次年會論文集，2004.11：379-383.

Composting Technology and Automatic Control System of SACT Sludge Mechanization

WANG Tao
(Machinery Technology Development Co., Beijing 100044, China)

The article elaborates the SACT-BII sludge composting technology as well as the automatic control system composition, introduces three sub-systems such as the mixture control system, the fermentation warehouse control system, and the material handling control system, analyzes the craft goal and the process control. Finally the conclusion is made: The key of mechanization composting lies on automatic control system’s design, the success or failure decides the reliability of automatic control system. The automatic control system of good operation can provide the technical support for the sludge mechanization compost project at large scale.

SACT; sludge composting; mechanization; automatic control

X703

A

1006-5377（2010）02-0032-03