好氧发酵堆肥工艺综合解决方案.docx

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1、养殖场好氧发酵堆肥综合解决方案的温度造成细菌生物活动受到抑制甚至死亡，从而影响堆肥效果。针对不同阶段适当的通风对堆体有着供氧，散热、出水份的作用，但当风量 过大时，会带了温度不易升高，反应时间加长，带出反应的中间产物有害气体等 不良作用。另外，堆体中氧气含量的变化直接反映了堆肥中微生物耗氧速率的快慢和堆 肥中有机物降解情况，耗氧速率是判断堆肥是否进行完全的重要参数。好氧堆肥的过程好氧堆肥化从堆积到腐熟的微生物化过程比较复杂，初步将 堆肥过程大致分为以下四个阶段，在不同的阶段，堆体对通风量的需求如下表所 述：序号阶段名称温度变化需要时 间对通风需求描述主要作用需求 量备注1堆肥起爆 期室温升至3

2、01236h供氧尽量小防止风量大带走 热量2快速升温 期30升至6053654h供氧小防止风量大带走 热量3高温持续 期维持605144一240h控温后期去水大不厌氧情况下控 制温度4脱水期605降至室 温4896h去水大降温去水这个表虽然定性地描述了不同阶段的通风作用，但没有准确的数据来确定控 制过程，这还不足以转化成控制系统的算法语言，另一方面，堆肥是一个因地制 宜的过程，与当地气候，污染性固体废弃物成分、菌群种类等都有一定关系，为 了能够以最优化的通风来满足堆体的反应需求，优化处理效果（堆肥有较高的腐 熟度），缩短反应时间，减少设备能耗。我们有必要利用国际和国内的科研成果, 建立一套数学

3、模型，来对堆肥反应过程进行描述，并用实验的方法对数学模型进 行修正，以求得在堆料含水率，温度、有机质含量、颗粒度、碳氮比、碳磷比、 pH值等大致一定的情况下，环境温室度的变化对堆体通风量是一个怎样的关系, 从而得出一套控制算法，保证堆肥以最优的方式进行。经过工程经验，针对以往大量工程数据的统计分析，我们根据通风系统的各 项指标参数（管径大小、管道长短等）以及建立起的温度模型及氧气模型，建立 起一套一次发酵的数学模型。基本数学模型如下：T = + K2e 即TO环境温度（） ；T发酵温度（）发酵时间（天）；K,B1 ,B2为回归系数。-d CtPd t = 0.01283.3QP（23 + Q）

4、Ct （m3O2/kgDs）式中的Ct为每天每kg干固体中剩余可降解有机物参与氧化反应所要消耗 的氧量,t为时间,Q为气量。该式描述了消化污染性固体废弃物堆肥过程中可降 解有机物的降解规律，可用作模拟消化污染性固体废弃物堆肥过程的计算机动力 学模型，通过模拟获得堆肥供气系统设计的有关数据。h一次发酵曲线模型通过该数学模型能够很好的通过我们的控制系统来控制整套发酵系统的自 动化发酵过程，达到堆肥发酵的最优控制，保证堆肥质量、减小堆肥发酵周期、 节省人力物力资源。控制软件作为控制系统的大脑，是本次工程的核心，由于污 染性固体废弃物好氧堆肥系统国内成熟案例不多和它因地制宜的两个特点，决定 了本次项目

5、的控制算法必须是就地开发的，根据控制的输入和输出量，参考国内 外的文献资料，我们设计了单堆体软件的控制逻辑。该控制思想在模拟状态下，曾成功地实现了对温度和含氧量的控制。从软件 结构图中可以看出，我们需要知道：不同阶段堆体氧浓度的最低值既a, b、c、 d四个参数，各个阶段最合适的控制温度，风机的转速也就是间隙通风的时 间。其实所有的这些值根据国内外的文献记载和工艺要求，都可以初步定出，a, b、c、d氧浓度值根据国内文献记载，大约在5%15%左右；各个阶段合适的温 度我们将配合项目的工艺技术人员，结合通风调试过程，一起来确定；风机按照 要求是尽量柔和缓慢均匀通风。按照建设部颁发的行业标准城市生

6、活垃圾好氧 静态堆肥处理技术规程(CJ J T 5 2 9 3 )，“标准状态的风量宜为每立方 米垃圾0 . 0 50 . 2 0 /m i n ；风压可按堆层每升高1 m增加1 0 0 0 1 5 0 0 P a选取。通风次数和时间应保证发酵在最适宜条件下进行”，这些定 性的参考值，使得堆肥过程不再神秘，有章可循，有法可依，也为我们项目的调 试打下了基础，节省了时间，我们认为作为一个有着较强技术实力的工程公司， 我们完全有能力和信心做好本项目。同时，对于具体这些值最合理的确定，还是我们需要下大力气，在现场调试 时需要做的工作。我们将和业主有关人员一起，先按照理论计算出的各个反应阶 段的需氧量

7、结合国内外文献给出的需氧量的经验值，对系统进行通风，通风时按 照均匀柔和节能保护设备的原则，根据风机的转速和压力流量关系曲线，变频器 较高效率的变频范围，确定合适的通风转速和通风时间。然后对堆肥后的污染性 固体废弃物的腐熟度，堆体堆肥反应的均匀性、有机物含量进行检测或化验室检 验，并将这些结果进行分析和输入数学模型结算，然后调整通风量，如此反复试 验，直至找到控制参数为止。在保证一次发酵顺利稳定的运行情况下，我们在具体的发酵阶段中采用以下 不同的控制方法来满足堆肥发酵不同阶段的最优控制。1)时间控制法时间控制法可分间歇通风。间歇式堆肥操作的气量控制实际上是控制温度, 使其处于堆肥的最佳温度范围

8、并予以保持。而通风速率又可采用恒定和变化的两 种,在堆肥的过程中，最好采用变化的通风速率。间歇式堆肥过程的气量控制可分为三个阶段：第一阶段通气量应尽量小，以保证在好氧条件的前提下使气体对堆肥的冷却 作用最小，使堆温尽快达到最佳温度范围55 - 60度;第二阶段,应加大通气量，使反应热和散热量持平，以控制堆温不至过高；第三阶段,反应速率因有机物含量的减少而下降,无法产生足够热量以维持 最佳堆温,温度开始降低,最好逐渐减小气量。2）温度反馈控制法在生产实际中，往往通过温度-供气反馈系统来完成温度的自动控制。堆肥 作为一种生物反应系统,是与非生物系统有差别的。对于非生物系统而言,反应速 度直接与温度

9、相关,一般情况下,温度越高,反应速度越快。然而,靠酶催化进行的 堆肥生物化学反应系统，则只在某些限度范围内与温度正相关，当超过60度时, 温度若再增高，反应速度反而迅速衰退。当温度超过6570度时,进入抱子形成 阶段,因为抱子为非活动状态，使有机物的分解速度相应变慢。止匕外,在此温度范 围内，形成的抱子再发芽繁殖的可能性也很小。所以高温堆肥温度最好控制在 5560度左右。当温度达到60度时,通过温度-供气反馈装置启动鼓风机进行 通风，以降低堆温；当温度低于60度时，停止鼓风,让堆温上升；如此反复，使堆 温始终保持在60度左右。这也是去除过多水分的有效方法。3）耗氧速率控制法耗氧速率可作为好氧微

10、生物分解和转化有机物速率的标志。在污染性固体 废弃物堆肥过程中，单位时间内被分解和转化的有机物越多，微生物的耗氧速率 亦越大,这时就需要加大通气量。堆料孔隙中氧浓度大于10 %时,耗氧速率不变, 即微生物的活动正常；当氧浓度低于10 %时，氧的扩散动力降低，传递速度变慢, 由此降低了提供给好氧微生物进行生化反应所必须的氧，这将影响到微生物的正 常活动，使其分解有机物的速度变慢,氧浓度越低,这种影响就越大。所以,为提高 堆肥速率,应保证足够的氧浓度，以缩短堆肥发酵的周期。4）综合控制法综合以上各种控制方式，取长补短，采用综合控制方式将有效提高控制系 统的的最大价值，提高堆肥效率，将温度传感器及氧

11、气传感器等测得的数据连续 输入控制器,经过程序加工处理后,来反馈控制鼓风机的运行。可将温度控制法和 耗氧速率控制法有机地结合起来，保持最佳的堆温和氧含量，当氧浓度控制在 15 %左右时，可保证在整个堆肥过程中堆温不会超过70度,水分含量逐渐降低, 获得满意的卫生学效果和合格的堆肥产品，并实现堆肥通风系统的完全自动化控制。2.臭气控制系统堆肥发酵车间内，由于发酵过程中会产生很多氨气等有害气体，由此造成对 人体及周围环境的的危害，环境的污染及人体的危害，使我们清醒的认识到在处 理污染性固体废弃物的同时，也要避免二次污染的产生。因此在污染性固体废弃 物堆肥发酵过程中臭气污染的治理是一个重要的环节。采

12、取的控制策略是根据我 们公司自己研发的相关气体的传感器，通过一定的信号形式采集到控制器中，通 过控制器的运算以及结合目前的实际情况来对排气的风机进行启动和停止的控 制。1.1.3. 系统的I/O点数分布（单槽）输入、输出、通讯类型单位输入模拟量输入AI点数字量输入DI点输出数字量输出DO点模拟量输出点通讯RS485个RJ45个输入、输出点数合计（不含通讯接口数量）个1.1.4. 系统的硬件组成（单槽）序号设备名称型号品牌单位1智能堆肥控制器BRET-CC100A某个1测量仪表某批5.7. 系统涉及的上位部分控制选择.点动模式间歇模式I氧控模式 温控模式| 综合建式污染性固体废弃物堆肥发酵自动控

13、制系统注重于节省劳 动力，提高生产的效率和技术水平，实现温度、氧浓度的测 量记录和调节的自动化控制，实现温度控制、氧浓度控制和 堆料含水率的调整的结合。从而大幅度提高污染性固体废弃 物堆肥生产的技术水平，协助推进污染性固体废弃物堆肥系 统的高效、高产。5.7.1. 上位系统的组成数据服务器，操作员站、工程师站、通讯网关、以太网交换机、防火墙、33频率反馈:颠1股 氧气高限给定:tan 氧气低限给定:则1打印机、UPS电源等组成。对规模较小 的可以不设置数据服务器，由工程师 站兼数据服务器的功能。堆料发麻间关的信息发布以及报警铃声、报警 事件的确认；查询和存储功能及相 关设定报警点的修改。3历史

14、数据的存档历史曲线自适应q a 3 同 ui 0 16 15 560 002OI2A)i/lO 16 05 000 002012/01/10 H 05 000 002012/01/10 16 05 5612 2S2012/01/10 16 IS 5612 2512 252012701/10 16 05 812 252012/01/10 15 05 0012 25WI2/M/I0 It OS M0 002012/01。16 IS %0 000 002DI2/OI/IO 16 OB 000 00式)12/01/10 It 05 000 0020i2/0t/t0 18 05 5612 312012/

15、01/10 16 IS 5612.3112.312012/01/10 16 05 812 M2012/01/10 It 05:0012 31主明闺 三刻首 的埼 右阶五 offi 勤刷旧*也 匚 M.r wsi. +ntn fcf 4 C f C C re M A 2 A* M5.7.2. 上位软件的特点使用2套组态软件作为 开发平台，开发系统是一个集 成的开发环境，可以创建工程 画面、分析曲线、报表生成， 定义变量、编制动作脚本等， 同时可以配置各种系统参数 等。最好用“组态”在这里完 成，运行系统将开发完的系统 进行执行，完成计算机监控的 过程。开发人员可以在开发环境中完成监控界面的设计、

16、动画连接的定 义、数据库的配置等。开发系统可以方便的 生成各种复杂生动的画面，可以逼真的反映 现场数据。组态软件经过二次开发，可以实 现以下多种功能：1动态图形及实时数据显示在上位监控管理计算机彩色显示器上， 动态实时显示温室内的参数等各主要工艺 设备的运行状态、温度、氧气等过程控制的 运行趋势的生产运行情况，能从总图详图多 层次监测。2报警处理计算机系统内配置了故障处理专家系统 软件，通过预装的专家系统得到故障原因的 详细资料及排除故障的对策。在任何时间和在任何显示上工作站都能在画面顶部或底部显示出总的报警信息，操作人员点击该报警信息可以快速地调出与本报警有关的画面，该画面可以显示出故障原因

17、的详细资料及排除故障的对策。所有的报警信号都以时间先后排队，该队可以在画面上显示并存贮在内存内。在任何时间该队列在画面上保留最新的128个报警点，发生事件报警时候相所有收集的实时数据都按类型、名称、属性分类，按时序依次存档，可以保 存一年的历史数据，历史数据的永久保存是写入光盘。历史数据的采样周期在1秒钟到1小时内可调。4事件检索操作员可在“事件检索”的视窗中按事件类别名称、对象名称、事件起始 至截止的日期和时间及对象编号展品时序进行检索。5事件记录存档事件库中具有足够的容量存放事件登录，事件登录每天以数据文件形式入 库，盘区存满后通知操作员移出另外存档。6报表产生与打印工作站接收各温室提供的

18、带时标的数据，并储存于计算机硬盘作为编辑报表 的基础。根据实际输入信号，制作出班、日、月、年报表。报表可按照标准格式 或用户需要的格式打印。5.7.3. 上位实现的功能第一类是管理功能：即工艺流程实时动态图，提供清晰、友善的人机界面， 生动形象地反映工艺流程、和实时数据，完成报警历史数据、历史趋势曲线的储 存、显示和查询/生成、打印各类生产运行管理报表。第二类是对控制站(PLC)的控制功能：即在基于图形和中文菜单的方式上, 操作人员在中控室上位监控管理计算机控制系统站通过键盘或鼠标在线修改 PLC控制站内各控制回路的主要参数。第三类功能是通讯功能：具有强大的网络支持功能，控制室上位监控管理计

19、算机系统与其它系统进行通讯，例如：可与其他现场控制系统通过数据总线进行 通讯；可与公司远端调度系统通过OPC或GPRS进行通讯等。第四类功能是操作性能强，简单方便，容易上手，可以自己进行相关的二次 开发，详细的工程和相关数据备份恢复功能，支持在线式的修改特性，提供了管 理权限及运行记录功能强大的数据库连接和查询记录修改能功能以及可以连接 标准的OPC软件的功能。5.7.4. 上位系统及网络配置(推荐)调度室中的臭气排放系统序号设备名称型号品牌单位1工控机台2显示器台3交换机台4智能管理平台V2.1某套根据我们多年的行业经验来看，我们建议在调度中心采取臭气监控系统，并 配备小型的排风系统，这样就

20、很方便的维护人们正常的工作环境，必要的时候可 以采取强制的通风来完成操作人员的工作环境，该系统本着节能和合理利用资源 的条件下来实现的。5.8. 系统涉及的仪表组成测温仪表数显温度探杆(BERT-T2000-P)是我公司针对新兴的堆料等相关产业设计 的便携式堆料专用温度探测器，它是采用分层、分段采集、可就地显示数据的一 套温度探测设备，该探测器一次性可以监测三个测温点(上、中、下)，使用方 便灵活。见下图：数显温度探杆(BERT-T2000-P)集合了温度探杆(BRET-T2000-W)的以高 性能处理器为核心，集保护、测量、信号等功能于一体，可进行多点温度测量, 在-50C+200C测量范围

21、内，测量精度优于0.5%等多项优点，还添加了 LCD显 示功能，使其能就地进行数据显示。该探测器具有功能全面、性能可靠，防爆设 计、性价合理、使用便捷灵活、传输距离远、使用时间长、可根据用户的需求定 制检测点等优点。其主要用于堆料温度的测量远传以及涉及的相关行业多点测量 的情况下使用。1)无线温度探测器产品结构：堆肥用无线温度探杆由铝制变送器壳、不锈 钢探杆、握把、检测电路，等部分组成。2）温度探测器产品主要技术参数:工作电压DC 24V输出信号RS485串行通信通信波特率9600bps测温点数量3个（用户可定义）温度数据就地 显示3路探杆长度1.1m （用户可定义）测温点间距0.4m （用户

22、可定义）里士王-50 +200C精度0.5%FS温度漂移0.1%FS/10测温元件三线制PT100防护等级IP65工作温度-20 - +60存储温度-40 -+85重量约2kg 供电电压 DC 9V24V目录L刖亘1心污染性固体废弃物好氧发酵堆肥工艺介绍及设计需求1工项目分析2生方案设计34.1. 工艺组成342系统组成4上控制系统的组成51 .1.系统的整体原理552 系统网络概述553 控制系统的特点554 通讯协议的可靠性655 系统的原理图756 6.控制系统的实现的控制策略及功能的描述7L核心控制器的组成7562. 核心控制策略7系统的I/O点数分布（单槽）14563. 系统的硬件组

23、成（单槽）1457系统涉及的上位部分15L上位系统的组成155.6.2. 上位软件的特点15573.上位实现的功能175.6.3. 上位系统及网络配置（推荐）17调度室中的臭气排放系统175.7. 系统涉及的仪表组成18测温仪表185.8.1. 氧浓度检测仪表20包发酵槽及曝气通风方案设计216.1. 发酵槽设计216.2. 通风曝气系统示意图22功耗 600mA max 420mA 负载100750Q电路板存储温度-1060 电路板操作温度-1060探头测量气体温度-100400 相对湿度 0W95%RH防护等级 IP56 测量元件：二氧化错6.发酵槽及曝气通风方案设计6.1. 发酵槽设计根

24、据需要处理的污染性固体废弃物的量级，我们提出了整个发酵过程采用10个发酵槽，每个发酵槽长度在25米，宽度为5.6米，高度为2.5米，槽体采用钢筋混凝土浇筑，厚度为0.3米，布局如下图:污染性固体废弃物好氧发酵槽布局图:13.5 米70米注：发酵槽尺寸为25X45米发酵槽槽壁北京瑞阳恒兴科技有限公司Beijing Rising t.nsign I cchnolcgy Co.J.td.发醉槽布冏H设计|旧期|年月 日|编号|II12|13|141516171IX|191920通风曝气系统示意图该曝气系统在露天式发酵或槽式发酵都能使用，可根据场地大小和投资情况进行设计，不同规模的槽，需要不同长度的风

25、管和风机,具体情况具体设计。1.前言随着我国畜牧养殖业发展规模的逐年扩大，养殖场产生的牲畜粪便及污物也 不断增加，牲畜粪便及污物做为养殖及深加工过程中的伴生物，具有含水率高、 易腐烂、有恶臭、含有重杂质和大量寄生虫卵及病原微生物等特性。如果不加以 处理，它造成的污染土地、孳生蚊蝇、传播疾病等种种环境问题将日益显现出来。 养殖场没有污物稳定化和无害化处理设施是普遍情况，显然无法对污染性固体废 弃物进行稳定和消毒处理。大量生产污染性固体废弃物直接外运填埋或堆放，不 仅不符合国家颁布实施的城镇污水处理厂污染性固体废弃物排放标准（GB18918-2002）的要求，而且占用大量土地，导致产生臭气、蚊蝇、

26、渗滤液 等，并严重污染周围环境和地下水。因此，在环境污染治理的同时迫切需要解决 污染性固体废弃物带来的问题。特别要说明的是有些养殖场将生产污染性固体废 弃物外运直接作肥料使用，这样做实际上是有害的。因为，污染性固体废弃物在 脱水前加入了一定量的聚丙烯酰胺等高分子絮凝剂，是便于污染性固体废弃物浓 缩脱水。但是污染性固体废弃物的凝聚过程形成了污染性固体废弃物直接作肥料 的不溶解缺陷，也就是污染性固体废弃物难软化，污染性固体废弃物施用多了或 久了可能使土地硬化板结或沙化。同时，未经处理的污染性固体废弃物直接施入 农田，污染性固体废弃物中的重金属（尤其是重金属超标的污染性固体废弃物）、 寄生虫卵和病原

27、微生物，都有潜在的毒害危险，可能导致农作物和土壤严重污染 和毒害，甚至影响人类的健康。2 .污染性固体废弃物好氧发酵堆肥工艺介绍及设计需求污染性固体废弃物是在各类废水处理过程中产生的沉淀物质以及从污水表 面撇出的残渣等固体物质，其中通常含有较大量的剩余活性污染性固体废弃物。 目前，国内外较常见的污染性固体废弃物处理与处置方法有土地利用、填埋、焚 烧和投海，后三种方法因环境压力与经济压力而日益减少或受到禁止，土地利用 则逐渐受到重视。但是污染性固体废弃物中往往含有害成分，因此在土地利用之 前，必须对污染性固体废弃物进行稳定化、无害化和减容化处理，如好氧与厌氧 消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多

28、采用的一种方法。堆肥化是利用微生物 作用，将不稳定的有机质转变为较为稳定的有机质。堆肥过程可以使污染性固体 废弃物中挥发性物质含量降低，臭味减小，物理性状明显改善（含水量降低、呈 疏松、分散、粒状），便于贮藏、运输和使用；高温堆肥还可杀灭堆料中的病原 菌、虫卵和草籽，堆肥产品可以作为土壤改良剂和植物营养源。一般认为，污染性固体废弃物堆肥过程的主要技术措施应包括以下几个方 面：2.1. 温度控制温度控制在发酵过程中起到至关重要的作用，温度控制得好与坏，直接影响 到发酵的效果及周期长短，根据环境特点，我们提出采用无线温度测量系统，通 过无线温度测量系统与综合控制系统的连接，实现温度数据与其他探测数

29、据结 合，经过控制器控制算法的计算，实现自动控制通风系统，真正实现全系统的自 动化控制。2.2. 氧浓度控制氧在有氧发酵过程中是最主要的成分，氧浓度的高低，直接影响到发酵是否 成功，在线式氧浓度监测系统，使发酵堆肥的控制工艺达到最佳，有效保证了发 酵始终处在最佳状态。2.3. 调整堆料含水率通过调整堆料的成分（掺料）及水分含量实现对堆料湿度的调整，该过程中 无线湿度探头及喷淋系统的有效结合，可以达到最佳的效果，该过程引入发酵堆 肥整体过程控制系统当中，结合温、氧控制及通风系统，使整个系统更加完善有 效。2.4. 建立合适的通风系统通风系统是发酵过程中重要的工艺控制环节，系统有了有效的数据检测环

30、 节，如果没有良好的以上检测数据的调节环节，再好的指标检测也没有意义的， 只有实现了检测与调节良好的配合，才能实现整个控制过程的最大效益。2.5. 填充料的选择选择好的填充材料，可以提高堆体的通风效果及堆体的湿度，对有效的发酵 会起到重要的作用。综合以上因素，对于发酵堆肥系统来说,完善的数据采集和完善的控制系统 至关重要。3 .项目分析XX养殖场，具有X万头猪的养殖规模，养殖过程中产生的猪粪及其它混 合原料每天有含固量为X的猪粪X吨，应该说固体废弃物日产出量是 很大的，为解决这些污染性固体废弃物的二次污染问题，我们提出进 行好氧发酵堆肥的方式，充分发挥这些污染性固体物废弃物富含有机 质的特点，

31、将这些废弃物发酵成有机肥，从而发挥其剩余的作用，并 且达到全部无害化处理的目的。4 .方案设计根据以上分析，我们提出了以下发酵堆肥的工艺方案：4.1. 工艺组成根据污染性固体废弃物的产出量，并考虑一定富裕量，结合这些污染性固体废弃物的特点，采用以下工艺过程:污染性固体废弃物好氧发酵工艺流程图:好氧发醉陈化发醉有机肥工艺自动化控制通风曝气IIII昌北京瑞阳恒兴科技有限公司Beijing Rising Knsign l echnologj Co.J.tdtII设计I旧期发解工艺流程图年月 日I编号I18 19 I 19| S整个过程包含：固液分离、混料、高温发酵、陈化发酵、出肥,以及配套的工艺自动

32、化控制等几个阶段组成。4.2. 系统组成根据以上工艺流程，各阶段所需的设备如下:混料阶段：铲车 高温发酵阶段：发酵槽6个、铲车 通风曝气：风机、风管、曝气头等 工艺自动化控制系统：测量仪表、控制器、管理系统等.控制系统的组成4.3. 系统的整体原理系统网络概述控制系统采取开放、可靠的网络形式来完成现场数据的采集、系 统控制的实现。根据我们多年的行业积累得到的经验，我们参看了目 前工艺运行的需求，做出如下的网络系统设计：网络采用以太网网络 设计。这个网络采用性能可靠的工业以太网。可以将办公网络、自动 控制网络和视频监控网络无缝结合到该网络环境，实现“多网合一”。整个系统可承载的数据分成如下的几个

33、部分：1工业控制数据2采集数据3工业标准的MODBUS总线通讯该系统以通讯为背景，采用网络拓扑结构来完成现场数据的采集 和传递，采用多级的交换机将整个网络组建起来。4.4. 控制系统的特点自动化控制系统是开放的控制系统，除了具有良好的网络通讯能力外，还具 有与其它控制系统通讯功能和标准的对外通讯接口，以后可以任意扩展控制系 统。整个系统采用多级网络结构，即生产管理网和生产控制网，将过程实时数据、 运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开，分别使用不同的网 络。有效地提高了通讯的效率，降低了通讯负荷。生产管理网：用于实现现场控制层的控制系统之间、现场控制层与操作监控 层之间的通讯与数据

34、传输，采用工业以太网。生产控制网：用于实现过程设备层与现场控制层之间的通讯和数据传输，采 用现场总线的形式，现场总线采用MODBUS国际通用的开放式现场总线，抗干 扰性好，现场总线节点不少于64个节点，传输介质为屏蔽双绞线，通讯速率为9.6K12Mbps （自动调整）。4.5. 通讯协议的可靠性Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相 互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为 一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集 中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何 种网络进行通信

35、的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自 其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共 格式。当在Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备 地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将 生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了 Modbus协议的消 息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决 节地址、路由路径及错误检测的方法。4.6. 系统的原理图56控制系统的实现的控制策略及功能的描述5.6.1. 核心控制器的组成控制器采用本公司自主研发的智能堆肥高端控

36、制器及通讯模块组成网络监 控系统，控制系统通过与其相连的仪表和执行机构完成对现场设备的数据采集和 控制功能0控制器能与电气控制柜及工艺配合实现自动控制，能够安全启停设备, 实现最优控制，达到高质、高效、节能、环保的生产效果。5.6.2. 核心控制策略一、实时数据采集根据污染性固体废弃物堆肥控制系统的特点和工艺运行的要求，我们的采取 的控制器具备良好的通讯接口，可以直接跟我们公司自己设计的温度采集器进行 通讯，采取标准开放的通讯协议。保证了数据的可靠性、和实时性的传递。主要 的数据包括采集以下几个方面：温度数据、氧气浓度数据、控制系统状态、风机运行状态、运行时间、阀门 开关状态以及阀门开度等。A

37、）温度的采集温度的采集主要是利用我们公司自主研发的温度采集模块来实现的，该模块 具备8路温度采集通道，可以同时的采集8路温度，精度在0.3。采集的数据 可以在温度模块上来显示，并且具备远程通讯端口支持可靠的工业通讯协议。利用该模块以及提前根据工艺的要求在发酵槽内布置的待测点，经过实时的 采集、运算，利用温度采集模型的处理来把温度精确在某特定的范围来传递给相 关的控制设备、控制设备对其采集来的数据进行建立温度模型并控制风机等执行 机构来完成相应的控制策略。B）氧气含量的测量氧气的采集是根据工艺的情况和实际的位置来设计的，通过我们公司研发的 针对堆肥行业的氧气含量传感器来测量数据。该数据传递给相关

38、的控制器来完成 堆料中氧气模型的建立，这对堆肥通风系统的阶段性控制起到很重要的作用，可 以说直接决定堆肥的周期与堆肥的质量。二、堆肥系统的控制策略-主要是实现通风的控制1.堆肥通风系统通常的情况下是强制通风和自然通风两种模式，这个通风的过程中也包括定 期翻堆。其中根据我们目前的实际情况来看强制通风占到了很大的比例。采用强制通风的好氧堆肥体系对有机物的分解和转化速度快、堆肥周期短。 一般一次发酵时间为20天左右，二次发酵（即后熟期）在1030天便可完成。具 有通风设备的好氧堆肥系统堆温高，可以杀灭病原体、虫卵和植物种子，使堆肥达到无害化。而没有通风系统的堆肥体系对有机物分解比较缓慢，堆肥周期长，

39、占地 面积大，还易产生恶臭。项目的关键环节不同通风方式对固定垛堆肥系统的影响,其结果列于表1 （国外案例实验结 果）表1 自然通风和强制通风在堆肥过程中的温度变化特点（比较）温度特点自然通风强制通风温度到达55度时间（天）67温度降到15度时间（天）62. 2545.25温度峰值（度）58.457.5温度到达峰值时间（天）98升温速率d TPd t （度P天）3.74降温速率-d TPd t （度P天）0. 831. 1通风量控制:好氧堆肥化过程实际上是微生物发酵过程，依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在人为控制的条件下，促进可生物降解的有机物向稳定 的腐殖质生化转化的微生物学过

40、程。有机物的微生物好氧发酵过程可用下式表C、H、0、N、S、P+O2-CO2+NO3+SO3+简单有机物+更多的微生物 +热量影响污染性固体废弃物好氧堆肥化的因素很多，通风供氧、堆料含水率、温 度、有机质含量、颗粒度、碳氮比、碳磷比、pH值等。其中通风供氧是好氧堆 肥化生产的基本条件之一，只有充足的氧气是保证好氧微生物群体繁殖发育。通 风中需氧量主要决定于堆肥原料有机物含量、挥发度、可降解系数等，即堆肥过 程中的需氧量取决于碳被氧化的量。通风除了供氧之外，还有降低水分和调节温度的作用，通风过程中不饱和的 热空气带走水蒸气，干化物料。干化的发生是氧化作用的一部分，也是堆肥化过 程取得的重要收益。在高温堆肥化后期，堆体排出废气温度较高，容纳水气量将 随温度升高按指数规律增加，可从堆肥中带走大量水分。通风供氧与带走水气两 者是有关联的，但完成两种目的所需空气量不同。通风的另一作用是从堆肥系统向外散热，这对堆体温度的调节，以防止过高