本發(fā)明涉及污泥堆肥好氧發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種污泥堆肥快速好氧發(fā)酵工藝裝備及工藝過(guò)程自動(dòng)控制方案。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市污水（包括工業(yè)污水和生活污水）的排放量急劇增多，而污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥也隨之大量增加。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，截止2013年底，年產(chǎn)生含水率80%的濕污泥已經(jīng)突破3800萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2020---2025年污泥年產(chǎn)量將突破6000萬(wàn)噸。雖然城市污水得到了治理，但如此龐大的污泥量如果不能妥善處理就隨意排放到自然界中，將對(duì)地下水源、地表水、土壤及空氣在內(nèi)的嚴(yán)重二次污染，給城鄉(xiāng)環(huán)境與人民生活健康帶來(lái)極大的危害。目前我國(guó)污泥有近80%沒(méi)有得到妥善處理，隨意亂倒、堆放，造成的二次污染已經(jīng)凸顯出來(lái)，引起了全社會(huì)及各級(jí)政府的廣泛關(guān)注。

城市污泥處理方法主要有“衛(wèi)生填埋”、“建材利用”、“焚燒”和“土地利用”等。衛(wèi)生填埋具有投資少、實(shí)施快、方法簡(jiǎn)單、處理規(guī)模大等特點(diǎn)，但這一方法沒(méi)有從根本上對(duì)污泥中的有機(jī)物進(jìn)行處理和控制，只是將污泥進(jìn)行簡(jiǎn)單的搬運(yùn)和暫存，并且占用大量的土地資源，是一種不可循環(huán)的處置方式。污泥建材利用雖然能對(duì)資源有效利用，但由于目前利用污泥制造出來(lái)的磚成本太高，而生產(chǎn)出來(lái)的磚本身難以達(dá)到建材標(biāo)準(zhǔn)要求，污泥處理廠無(wú)法承受高額成本而受到限制。污泥焚燒雖然處理徹底，可以大大減少污泥的體積及重量，處理速度快，但污泥焚燒處理成本非常昂貴以及焚燒后產(chǎn)生的有毒有害氣體難以處理。相比之下，污泥經(jīng)過(guò)堆肥好氧發(fā)酵處理后對(duì)提高污泥土地利用具有投資少、能耗低及運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，并且污泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可得到資源化利用，研究結(jié)果表明污泥堆肥好氧發(fā)酵是當(dāng)前符合我國(guó)國(guó)情的最經(jīng)濟(jì)、最有價(jià)值的處理方式。

污泥堆肥好氧發(fā)酵工藝過(guò)程一般分為一次堆肥和二次堆肥。其中一次堆肥包括原輔料預(yù)混、堆肥好氧發(fā)酵、翻拋、曝氣供氧、除臭等工藝操作環(huán)節(jié)。而一次污泥堆肥好氧發(fā)酵工藝過(guò)程對(duì)污泥減量化、無(wú)害化及穩(wěn)定化處理起到了關(guān)鍵性的作用，并且要控制的因素比較多，如水分、溫度、透氣性及通風(fēng)供氧，在諸多因素中，污泥堆體溫度變化是衡量污泥堆肥好氧發(fā)酵是否正常的關(guān)鍵指標(biāo)，也是反映污泥堆體發(fā)酵是否正常的最直接、最敏感的指標(biāo)。對(duì)污泥堆肥堆體溫度的要求在正常情況下可概括為一次堆肥發(fā)酵過(guò)程中，前期溫度上升平穩(wěn)，中期高溫維持溫度變化要適度、后期溫度下降緩慢。一次堆肥發(fā)酵前期溫度變化一定要處理好“快”與“穩(wěn)”的關(guān)系，即堆肥發(fā)酵起溫要快，但溫升不能過(guò)快，要盡可能的平穩(wěn)；一次堆肥中期高溫維持的溫度變化要適度，最好控制在55⁰C---65⁰C，不要超過(guò)70⁰C，溫度過(guò)高會(huì)使堆肥物料‘燒結(jié)’，總之，在污泥堆肥好氧發(fā)酵過(guò)程控制中，溫度是一個(gè)最重要、最直接的控制因素，此外向堆體內(nèi)及時(shí)供氧也是促進(jìn)污泥堆肥好氧發(fā)酵過(guò)程中不可缺少的一個(gè)重要指標(biāo)。但是目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外在控制這兩項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上的工藝措施上論述較少，特別是污泥堆肥好氧發(fā)酵的初始期（即布料結(jié)束），能否找到快速平穩(wěn)起溫、及時(shí)供氧的一種工藝措施還沒(méi)有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。目前初期發(fā)酵溫度環(huán)境還是靠堆肥堆體自然升溫來(lái)緩慢滿足物生物繁殖條件，一般需要3天左右的時(shí)間才能進(jìn)入快速升溫周期，這樣就導(dǎo)致了整個(gè)堆肥發(fā)酵周期的加長(zhǎng)。而曝氣在沒(méi)有對(duì)其溫度有加熱和控制手段的情況下是不能在堆肥升溫過(guò)程中送氣供氧的，在升溫階段送氣會(huì)使堆體溫度迅速下降，發(fā)酵不能進(jìn)行。目前曝氣供給一般是在堆體溫度達(dá)到一次堆肥中期高溫發(fā)酵期的高溫上限時(shí)才開始向堆體內(nèi)供氧送風(fēng)，這時(shí)送曝氣的主要目的是使堆體溫度降溫，而發(fā)酵初始期應(yīng)然是靠堆體物料自身的氧氣含量和堆體外界空氣自然進(jìn)入堆體內(nèi)所帶入的氧分來(lái)提供微生物繁殖所需的氧分，這就制約了污泥好氧發(fā)酵過(guò)程中需要的大量氧分的來(lái)源，因?yàn)闆](méi)有在發(fā)酵初期就向堆料中送含有發(fā)酵初始溫度要求的供氧條件，并且沒(méi)有隨著堆體溫度逐漸升高而使曝氣也隨著逐漸升高的工藝裝備來(lái)保證，導(dǎo)致發(fā)酵初期的溫度、供氧條件的不具備，靠自然升溫和供氧，會(huì)存在污泥堆肥好氧發(fā)酵腐熟周期長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的缺陷。同時(shí)由于在發(fā)酵初期沒(méi)有及時(shí)供氧，堆肥物料在自身重量作用下，會(huì)導(dǎo)致物料壓實(shí)，對(duì)后期曝氣供給的透氣性造成影響，也是影響產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的因素。

目前我國(guó)在污泥堆肥好氧發(fā)酵的自動(dòng)控制方面相對(duì)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相差甚遠(yuǎn)，目前國(guó)內(nèi)引進(jìn)的大型污泥堆肥好氧發(fā)酵成套設(shè)備存在能耗高、投資大、設(shè)備昂貴且復(fù)雜、維護(hù)困難、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，并不完全符合我國(guó)國(guó)情。尋找一種符合我國(guó)基本國(guó)情的污泥堆肥快速好氧發(fā)酵工藝裝備是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題，包括開發(fā)出污泥處理規(guī)模大、處理速度快、環(huán)保、高效、耗能低的污泥堆肥好氧發(fā)酵技術(shù)及國(guó)內(nèi)外設(shè)備的高度集成、堆肥工藝過(guò)程數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、在線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)自動(dòng)分析、數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)自動(dòng)歸檔以及污泥堆肥好氧發(fā)酵工藝過(guò)程自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)是擺在我國(guó)廣大工程技術(shù)人員的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。

由于污泥堆肥好氧發(fā)酵微生物繁殖的最佳初始溫度一般在（25⁰C---35⁰C）范圍內(nèi)，這個(gè)溫度范圍最有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖，如何在堆肥發(fā)酵初期，也就是布料剛結(jié)束就迅速滿足這一工藝參數(shù)要求，使堆肥能快速進(jìn)入高溫發(fā)酵期、縮短整個(gè)發(fā)酵周期、降低成本至關(guān)重要。在我國(guó)北方地區(qū)上述這個(gè)工藝參數(shù)更為重要，特別是我國(guó)北方地區(qū)冬季進(jìn)行污泥堆肥好氧發(fā)酵連續(xù)作業(yè)就更顯得上述初始溫度的重要性，冬季溫度過(guò)低（10⁰C以下），會(huì)導(dǎo)致污泥堆肥好氧發(fā)酵堆體內(nèi)微生物分解、降解反應(yīng)速度過(guò)慢，質(zhì)量不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致發(fā)酵失敗。

目前我國(guó)污泥堆肥好氧發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的水蒸汽及氨氣（即人們俗稱的臭氣）不能及時(shí)有效的進(jìn)行收集處理，導(dǎo)致屋面向下滴冷凝水，冷凝水落入發(fā)酵槽內(nèi)的物料上，對(duì)物料發(fā)酵質(zhì)量產(chǎn)生影響，嚴(yán)重腐蝕廠房結(jié)構(gòu)和發(fā)酵車間內(nèi)的設(shè)備。現(xiàn)在普遍采用的向發(fā)酵車間內(nèi)送風(fēng)、除臭系統(tǒng)的抽風(fēng)不能對(duì)水蒸汽和臭氣進(jìn)行有效收集，特別是我國(guó)北方的冬季，送進(jìn)發(fā)酵車間內(nèi)的空氣是冷空氣，會(huì)對(duì)車間內(nèi)溫度造成下降，同時(shí)送入的冷空氣與發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的熱蒸汽發(fā)生交匯，更加快了冷凝水的產(chǎn)生速度，導(dǎo)致污泥堆肥好氧發(fā)酵環(huán)境惡化。

目前污泥堆肥好氧發(fā)酵的布料方式多數(shù)采用工程裝載機(jī)布料，也有少數(shù)采用與翻拋機(jī)共用同一軌道的布料機(jī)與皮帶輸送機(jī)配合布料，采用工程裝載機(jī)布料經(jīng)常出現(xiàn)由于司機(jī)不慎碰壞發(fā)酵槽壁的現(xiàn)象，同時(shí)工程裝載機(jī)自重較重，對(duì)布料過(guò)程散落到地面上不能及時(shí)清理的物料進(jìn)行壓實(shí)，導(dǎo)致后期清理困難，對(duì)曝氣通風(fēng)不利，也對(duì)發(fā)酵槽地面產(chǎn)生影響，會(huì)出現(xiàn)地面裂紋。軌道布料機(jī)雖然能克服工程裝載機(jī)的缺陷，但實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料需要有皮帶輸送機(jī)配合，另外從一個(gè)發(fā)酵槽到另一個(gè)發(fā)酵槽布料，皮帶輸送機(jī)需要跟著移位，不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布料過(guò)程，同時(shí)布料機(jī)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出料功能。

曝氣管道是用于向發(fā)酵槽內(nèi)供氧并通過(guò)供氧給高溫發(fā)酵期中的過(guò)高溫度降溫，其作用是使曝氣均勻分布到污泥堆肥堆體物料內(nèi)部，維持發(fā)酵槽內(nèi)的物料內(nèi)部均勻好氧狀態(tài)，要想維持曝氣分布均勻，就要在曝氣管路鋪設(shè)上盡可能減少壓力損失，曝氣管路的壓力損失主要來(lái)源于管道的沿程壓力損失，局部壓力損失，管道直徑越小、長(zhǎng)度越長(zhǎng)壓力損失就越大，管道拐彎處越多，局部壓力損失越大。管道壓力損失占曝氣系統(tǒng)壓力損失的80%左右，而物料堆體對(duì)曝氣的阻力所造成的壓力損失僅占20%左右。所以合理布置曝氣管路對(duì)減少壓力損失、使發(fā)酵槽內(nèi)曝氣均勻分布至關(guān)重要。曝氣管路分為曝氣主管路和曝氣支管路，過(guò)去一直沿發(fā)酵槽長(zhǎng)度方向上鋪設(shè)支管路，導(dǎo)致壓力損失大、池內(nèi)曝氣壓力不均，局部形成厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生大量臭氣，對(duì)污泥堆肥好氧發(fā)酵質(zhì)量造成影響，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。另外還有多個(gè)發(fā)酵槽集中供氣的形式，導(dǎo)致一個(gè)發(fā)酵槽出現(xiàn)故障停機(jī)維修時(shí)造成全線停止供氣，對(duì)整個(gè)污泥堆肥好氧發(fā)酵造成影響，同時(shí)曝氣管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也沒(méi)有考慮機(jī)械冗余。空氣蓄能儲(chǔ)氣罐能有效解決曝氣連續(xù)供給時(shí)的壓力、流量穩(wěn)定，但目前應(yīng)用較少。

就目前現(xiàn)有技術(shù)，用于翻拋機(jī)在發(fā)酵槽之間移位的移位車，均采用手動(dòng)控制，用肉眼觀察移位車上面安裝的軌道與發(fā)酵槽上面安裝的用于翻拋機(jī)運(yùn)行的軌道是否對(duì)齊，即便是安裝行程開關(guān)控制也是粗略對(duì)齊，還需要人工精調(diào)才能使在發(fā)酵槽上的軌道與移位車軌道準(zhǔn)確對(duì)齊，不能實(shí)現(xiàn)在發(fā)酵過(guò)程對(duì)翻拋機(jī)自動(dòng)移位控制，降低翻拋機(jī)作業(yè)效率、增加人工成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一、本發(fā)明的污泥堆肥快速好氧發(fā)酵工藝裝備由幾下幾大部分構(gòu)成：

（1）、堆肥發(fā)酵槽系統(tǒng)48：如圖1、圖2所示，它由發(fā)酵原料24、發(fā)酵槽池壁25、安裝在發(fā)酵槽池壁25上平面的H型鋼23、翻拋機(jī)49和數(shù)據(jù)采集車46及運(yùn)行軌道22構(gòu)成。其中的H型23鋼安裝在池壁上平面的預(yù)埋件26上，翻拋機(jī)和數(shù)據(jù)采集車運(yùn)行的導(dǎo)軌22安裝在H型鋼23的上表面上，翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車在驅(qū)動(dòng)電機(jī)作用下，滾輪28可沿軌道22上行走，上述設(shè)備均裝在發(fā)酵間78車間內(nèi)；

（2）、堆肥發(fā)酵供氧曝氣系統(tǒng)：如圖1、圖4及圖6所示，它由曝氣主管路44、墊在主管路上面的硬木墊塊33、曝氣支管路43、鋪設(shè)在支管路上方并與發(fā)酵槽底地面滿鋪的隔料透氣編織簾35、儲(chǔ)能儲(chǔ)氣罐60、流量比例控制閥65、冗余管路67和閥門61、風(fēng)機(jī)出口閥門62、風(fēng)機(jī)63、帶有溫度調(diào)節(jié)功能的電加熱換熱器64、和帶有溫度調(diào)節(jié)功能的熱水加熱換熱器66、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)2、含有鍋爐房57和鍋爐58的鍋爐供熱系統(tǒng)、安裝在供熱管路41上的閥門56和安裝在回水管路42上的閥門59構(gòu)成；

（3）、發(fā)酵槽地面內(nèi)保溫加熱系統(tǒng)：如圖1、圖4、圖10及圖11所示，它由發(fā)酵車間地面素土36、素土上方做的混凝土找平層32、保溫層31、碳纖維加熱膜30、熱水盤旋管112、發(fā)酵槽地面29、地面溫度檢測(cè)熱電偶40及太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)2構(gòu)成；

（4）、污泥混料、布料系統(tǒng)：如圖1及圖2所示，它由污泥料倉(cāng)80及皮帶傳送機(jī)82、輔料料倉(cāng)85及皮帶輸送機(jī)88、腐熟回用料料倉(cāng)97及皮帶輸送機(jī)94、混料機(jī)90及皮帶輸送機(jī)79構(gòu)成混料系統(tǒng)。由帶有雙梁14的行車式機(jī)械手布料機(jī)10與混料皮帶輸送機(jī)79配合一起構(gòu)成布料系統(tǒng)，上述設(shè)備分別布置在混料間92和發(fā)酵間78內(nèi)，混料間和發(fā)酵間設(shè)置在廠房1內(nèi)。混料間92與發(fā)酵間78設(shè)有隔墻75，隔墻75上設(shè)有混料皮帶輸送機(jī)79穿過(guò)的洞口76；

（5）、發(fā)酵車間除臭、送風(fēng)系統(tǒng)：如圖1、圖2所示，它由集氣罩9、除臭管道5、集中管道54、連接管道5和管道54可伸縮的軟管道55、引風(fēng)機(jī)53、生物除臭裝置52、除臭間51、煙囪50構(gòu)成除臭系統(tǒng)。由鼓風(fēng)機(jī)39、給空氣加熱的熱水換熱器37、送風(fēng)管道20及與送風(fēng)管道相連的出風(fēng)口21構(gòu)成了向發(fā)酵間78送風(fēng)系統(tǒng)；

（6）、工藝裝備自動(dòng)化控制系統(tǒng)：如圖8所示，它由上位機(jī)觸摸屏113、整個(gè)工藝裝備控制系統(tǒng)主站114、用于翻拋機(jī)控制的從站（1）115、用于數(shù)據(jù)采集車控制的從站（2）116、用于行車式機(jī)械手布料機(jī)控制的從站（3）117、用于混料系統(tǒng)控制的從站（4）118、用于送風(fēng)除臭系統(tǒng)控制的從站（5）119、用于曝氣及熱交換系統(tǒng)控制的從站（6）120構(gòu)成。其中的觸摸屏113用于操作員操作設(shè)備和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)自動(dòng)對(duì)比分析、數(shù)據(jù)自動(dòng)歸檔，而主站114除協(xié)調(diào)各從站之間的通訊外還肩負(fù)著碳纖維加熱膜對(duì)發(fā)酵槽地面的加熱控制；

（7）、發(fā)酵工藝過(guò)程的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線采集系統(tǒng)：如圖9所示，它由熱電偶109、堆肥堆體內(nèi)氧氣含量檢測(cè)探頭111、發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的氨氣含量檢測(cè)裝置110和用于安裝上述測(cè)量探頭和裝置的數(shù)據(jù)采集車46構(gòu)成了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線采集系統(tǒng)；

（8）、用于翻拋機(jī)49、數(shù)據(jù)采集車46在發(fā)酵槽之間進(jìn)行移位的移位車104在發(fā)酵槽兩端各布置一臺(tái)，其中一臺(tái)用于翻拋機(jī)在發(fā)酵槽之間移位，另一臺(tái)用于數(shù)據(jù)采集車在發(fā)酵槽之間的移位，移位車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)字全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)器和交流伺服電機(jī)，用于位置反饋的元件是WCS位置編碼系統(tǒng)或激光測(cè)距系統(tǒng)，確保移位車運(yùn)動(dòng)位置精確，以便移位車上邊的軌道與發(fā)酵槽池壁上邊的軌道準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車根據(jù)工藝要求在發(fā)酵槽之間自動(dòng)移位。

二、本發(fā)明的污泥堆肥快速好氧發(fā)酵的工藝過(guò)程自動(dòng)控制如下：

（1）、為污泥堆肥好氧發(fā)酵微生物繁殖創(chuàng)造最佳初始工藝參數(shù)實(shí)施自動(dòng)控制；

（2）、為污泥堆肥好氧發(fā)酵工藝過(guò)程的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)自動(dòng)對(duì)比分析和數(shù)據(jù)自動(dòng)歸檔實(shí)施自動(dòng)控制；

（3）、為污泥堆肥好氧發(fā)酵混料、布料、出料實(shí)施自動(dòng)控制；

（4）、為污泥堆肥好氧發(fā)酵車間送風(fēng)、引風(fēng)除臭、集氣罩上下運(yùn)動(dòng)實(shí)施自動(dòng)控制；

（5）、對(duì)數(shù)據(jù)采集車作業(yè)、翻拋機(jī)作業(yè)和用于數(shù)據(jù)采集車、翻拋機(jī)在發(fā)酵槽之間移位的移位車實(shí)施自動(dòng)控制。

三、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

（1）、為了達(dá)到污泥堆肥好氧發(fā)酵腐熟速度快、無(wú)害化處理切底和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、縮短發(fā)酵周期和達(dá)到降低成本的目的，本發(fā)明采用了一種發(fā)酵槽地面內(nèi)部帶有保溫結(jié)構(gòu)、帶有碳纖維加熱膜加熱（春、夏、秋季使用）和熱水盤旋管加熱（冬季使用）以及曝氣供氧帶有熱交換系統(tǒng)的槽式發(fā)酵槽結(jié)構(gòu)。同時(shí)改進(jìn)了曝氣管路鋪設(shè)形式，由過(guò)去的曝氣支管路沿發(fā)酵槽長(zhǎng)度方向鋪設(shè)改為曝氣主管路沿發(fā)酵槽長(zhǎng)度方向鋪設(shè)，支管路沿發(fā)酵槽寬度方向鋪設(shè)并設(shè)有蓄能儲(chǔ)氣罐。其目的是使整個(gè)發(fā)酵槽沿槽體長(zhǎng)度方向布?xì)饩鶆颉毫Ψ€(wěn)定的有益效果。改善由于支管路過(guò)長(zhǎng)造成的沿程壓力損失大和管路拐彎過(guò)多造成的局部壓力損失，改善發(fā)酵槽內(nèi)供氣不均的缺點(diǎn)；

（2）、該槽式發(fā)酵槽結(jié)構(gòu)可以改善污泥堆肥好氧發(fā)酵初始工藝條件，如布料前就對(duì)槽底地面加熱，堆肥物料布料結(jié)束后能迅速向發(fā)酵槽內(nèi)供有一定溫度曝氣，達(dá)到迅速供氧目的，由于布料后，堆體還沒(méi)有由于物料自重壓實(shí)就實(shí)施通風(fēng)供氧，可以改善物料的透氣度，使物料微生物達(dá)到最佳繁殖速度的初始工藝條件；

（3）、本發(fā)明的曝氣電加熱熱交換器和發(fā)酵槽底采用碳纖維加熱膜電加熱，均采用節(jié)能、環(huán)保的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，可大大降低污泥快速好氧發(fā)酵的能耗。地面加熱、曝氣加熱采用兩種加熱形式，春、夏、秋季采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)給碳纖維加熱膜、電加熱換熱器供電，冬季可采用鍋爐熱水給地面盤旋管、熱水換熱器供熱，達(dá)到地面和曝氣加熱的目的。向發(fā)酵槽送入的曝氣溫度隨發(fā)酵物料溫度的升高而升高，當(dāng)污泥發(fā)酵堆體溫度接近40⁰C時(shí)，就可以對(duì)曝氣加熱、碳纖維膜加熱斷電（春、夏、秋季），冬季可以通過(guò)閥門關(guān)閉供給盤旋管的熱水，同時(shí)關(guān)閉熱水換熱器的熱水并停止曝氣供給，靠污泥堆肥好氧發(fā)酵自身微生物的分解、降解產(chǎn)生的熱能就能快速進(jìn)入高溫階段（55⁰C---65⁰C）；

（4）本發(fā)明的電動(dòng)升降集氣罩在布料結(jié)束、堆體物料不進(jìn)行翻拋?zhàn)鳂I(yè)時(shí)，可以下落到有利于集氣的指定高度，配合車間送風(fēng)、除臭引風(fēng)系統(tǒng)可有效控制發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸汽和臭氣（即氨氣）向發(fā)酵車間內(nèi)擴(kuò)散，減少冷凝水的產(chǎn)生，而冬季向車間內(nèi)送風(fēng)是通過(guò)熱水熱交換器加熱后送入車間內(nèi)，可保證向發(fā)酵車間內(nèi)送入的空氣在20⁰C以上，可有效避免冷空氣與發(fā)酵產(chǎn)生的水蒸汽交匯，可有效減少車間內(nèi)冷凝水的產(chǎn)生，改善發(fā)酵環(huán)境，減少對(duì)廠房結(jié)構(gòu)和設(shè)備的腐蝕；

（5）、本發(fā)明采用行車式機(jī)械手布料機(jī)自動(dòng)布料，通過(guò)行車大車縱向行走、以及行走在大車橫梁上的橫向小車左右運(yùn)動(dòng)和在橫梁小車內(nèi)機(jī)械手臂的上下運(yùn)動(dòng)，既能實(shí)現(xiàn)行車式機(jī)械手布料機(jī)定點(diǎn)上料，按程序控制向發(fā)酵槽布料，同時(shí)利用該機(jī)械手布料機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出料。有效減少工程裝載機(jī)對(duì)發(fā)酵槽池壁的碰撞，減少地面物料壓實(shí)后的清理難度和對(duì)地面產(chǎn)生由于荷載的變化而發(fā)生的裂紋現(xiàn)象，克服了軌道布料機(jī)與皮帶輸送機(jī)配合上料時(shí)，由于軌道布料機(jī)在不同的發(fā)酵槽布料時(shí)需要移動(dòng)皮帶輸送機(jī)帶來(lái)的不便；

（6）、本發(fā)明的控制系統(tǒng)采用西門子S7-1500或S7-300站作為整個(gè)工藝過(guò)程控制的主控系統(tǒng)，即稱為主站114，主站114內(nèi)設(shè)有電源模塊、CPU模塊、模擬量輸入輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊和通訊模塊，廠房?jī)?nèi)的行車式機(jī)械手布料機(jī)、翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車、混料系統(tǒng)、送風(fēng)除臭系統(tǒng)和曝氣熱交換系統(tǒng)上都裝有與S7-1500或S7-300配套使用的ET200SP或ET200M從站控制系統(tǒng)，主站114與從站的數(shù)據(jù)交換根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可采用PROFIBUS-DP總線或PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)和無(wú)線通訊方式，可大大減少?gòu)S房?jī)?nèi)鋪設(shè)通訊線纜的麻煩和不便。系統(tǒng)上位機(jī)為西門子的觸摸屏113，可實(shí)時(shí)自動(dòng)記錄來(lái)自數(shù)據(jù)采集車的數(shù)據(jù)、并自動(dòng)與事先設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析和將數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行歸檔，對(duì)摸索最佳工藝過(guò)程控制參數(shù)提供參考數(shù)據(jù)；

（7）本發(fā)明的設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用國(guó)外進(jìn)口的數(shù)字變頻交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用在曝氣風(fēng)機(jī)的電機(jī)、抽送風(fēng)系統(tǒng)的電機(jī)、翻拋機(jī)行走電機(jī)、翻拋機(jī)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、數(shù)據(jù)采集車行走電機(jī)及所有皮帶輸送機(jī)電機(jī)上進(jìn)行變頻調(diào)速，而行車式機(jī)械手布料機(jī)由于運(yùn)行速度快，位置精度要求高，同時(shí)也是整個(gè)發(fā)酵車間內(nèi)用于布料、出料的核心機(jī)械，行車式機(jī)械手布料機(jī)的縱向、橫向和上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手臂的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī)均采用全數(shù)字閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)。同樣用于翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車在發(fā)酵槽之間進(jìn)行移位的移位車，由于位置精度要求高，為能實(shí)現(xiàn)翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車在發(fā)酵槽之間自動(dòng)移位，要求移位車上邊的軌道和發(fā)酵槽池壁上邊的軌道應(yīng)自動(dòng)對(duì)中，所以也采用了數(shù)字全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)，用于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的位置反饋元件均采用WCS位置編碼系統(tǒng)或激光測(cè)距，位置反饋元件實(shí)時(shí)采集實(shí)際運(yùn)行距離，可實(shí)現(xiàn)惡劣環(huán)境正常檢測(cè)工作,這樣在整個(gè)發(fā)酵車間內(nèi)可實(shí)現(xiàn)行車式機(jī)械手布料機(jī)和移位車速度、位置精度的可靠控制，又能根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整運(yùn)動(dòng)參數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的柔性控制要求。由于整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中所用到的主要設(shè)備均采用了數(shù)字變頻調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種高效節(jié)能系統(tǒng)，節(jié)能效果顯著，可大大降低污泥堆肥好氧發(fā)酵過(guò)程的能耗，降低整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的運(yùn)行成本。

附圖說(shuō)明

圖1為發(fā)酵廠房1立面圖；主要示意臭氣集氣罩9、行車式機(jī)械手布料機(jī)10、發(fā)酵槽壁25、待發(fā)酵原料24、翻拋機(jī)49、翻拋滾筒27、發(fā)酵車間78內(nèi)的送風(fēng)管道20及出風(fēng)口21及太陽(yáng)能光電板2。

圖2為發(fā)酵廠房1（A-A）剖面平面布置圖；主要示意曝氣系統(tǒng)主管路44、支管路43及其開孔45、混料機(jī)90及其上料設(shè)備、鍋爐房57及鍋爐58、除臭間51及生物除臭裝置52、煙囪50、引風(fēng)機(jī)53、引風(fēng)管道54、集氣管道5與引風(fēng)管道54對(duì)接的軟管道55、發(fā)酵車間送風(fēng)機(jī)39、空氣熱水交換器37、安裝在進(jìn)水及回水管道上的閥門38及向車間送風(fēng)管道20。

圖3為發(fā)酵廠房1（A-A）剖面平面布置圖；主要示意數(shù)據(jù)采集車46、翻拋機(jī)49俯視圖，翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車在個(gè)各發(fā)酵槽之間移位的移位車104及其移位車的地面軌道100。

圖4為圖1剖面局部放大M1視圖；主要示意發(fā)酵車間地面素土36、曝氣主管道44及墊在主管道上面的硬木墊塊33、曝氣支管路43、混凝土找平層32、保溫層31、碳纖維加熱膜30、發(fā)酵槽地面29、在曝氣支管上滿鋪在發(fā)酵槽地面上的隔料透氣編織簾35。

圖5為圖1（B-B)剖面圖；主要示意集氣罩上下運(yùn)動(dòng)的鋼絲繩4和7，鋼絲繩卷筒6、滑輪3、聯(lián)軸器106、聯(lián)軸器107和用于驅(qū)動(dòng)集氣罩運(yùn)動(dòng)的減速電機(jī)108。

圖6為圖2局部放大圖M2；主要示意曝氣供氧風(fēng)機(jī)63、風(fēng)機(jī)管道閥門62、蓄能儲(chǔ)氣罐60、安裝在曝氣管路之間的冗余管路67及其閥門61、電加熱換熱器64、熱水加熱換熱器66以及流量控制比例控制閥門65，兩種換熱器均帶有自動(dòng)控溫系統(tǒng)。

圖7為圖2局部放大圖M3；主要示意安裝在行車式機(jī)械手布料機(jī)上機(jī)械手臂的抓斗17、驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂上下運(yùn)動(dòng)的電機(jī)70及其安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的齒輪69和與齒輪69嚙合的安裝在機(jī)械手臂上的齒條68、機(jī)械手臂上下運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向輪12、機(jī)械手臂整體橫向移動(dòng)小車71、橫向移動(dòng)小車滾輪13、驅(qū)動(dòng)橫向小車移動(dòng)的電機(jī)73及其一對(duì)相互嚙合的齒輪72，其中一個(gè)齒輪安裝在電機(jī)73輸出軸，另一個(gè)齒輪安裝在滾輪13的傳動(dòng)軸上。

圖8為整個(gè)污泥發(fā)酵工藝裝備控制系統(tǒng)圖；主要示意用于發(fā)酵過(guò)程中數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄、數(shù)據(jù)自動(dòng)分析、數(shù)據(jù)自動(dòng)歸檔的觸摸屏113、系統(tǒng)控制主站114、控制翻拋機(jī)工作的從站（1）115、控制數(shù)據(jù)采集車的從站（2）116、控制行車式機(jī)械手布料機(jī)的從站（3）117、控制混料系統(tǒng)的從站（4）118、控制送風(fēng)除臭系統(tǒng)的從站（5）119、控制曝氣及熱交換系統(tǒng)的從站（6）120。

圖9為數(shù)據(jù)檢測(cè)車；主要示意堆肥堆體中氧氣含量檢測(cè)探頭111、堆肥堆體物料溫度檢測(cè)探頭109及氨氣檢測(cè)儀110。

圖10為發(fā)酵槽內(nèi)地面從下到上各層結(jié)構(gòu)之間的鋪設(shè)關(guān)系，對(duì)應(yīng)該圖所示是從左到右與鋪設(shè)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。

圖11是在碳纖維加熱膜31上鋪設(shè)熱水盤旋管112加熱形式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖（1-11）詳細(xì)說(shuō)明此技術(shù)方案的具體實(shí)施過(guò)程，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是通過(guò)實(shí)施一種污泥堆肥快速好氧發(fā)酵工藝裝備及其工藝過(guò)程自動(dòng)控制，找到污泥堆肥好氧發(fā)酵過(guò)程初期（布料結(jié)束），促進(jìn)微生物繁殖的最佳初始工藝參數(shù)以及獲得這一工藝參數(shù)對(duì)工藝裝備的自動(dòng)控制方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)采集、自動(dòng)記錄、自動(dòng)分析、自動(dòng)歸檔及大規(guī)模機(jī)械化作業(yè)過(guò)程自動(dòng)控制。與此同時(shí)可以縮短污泥堆肥好氧發(fā)酵周期、降低大量人工成本，通過(guò)對(duì)這種工藝裝備及其工藝過(guò)程自動(dòng)控制達(dá)到快速實(shí)現(xiàn)污泥處理減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化的目的。

要想對(duì)整個(gè)污泥堆肥快速好氧發(fā)酵工藝裝備實(shí)施自動(dòng)控制，其首要條件是自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須具有系統(tǒng)自檢功能，由主站控制系統(tǒng)對(duì)所有控制從站是否處于正常工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并由觸摸屏顯示“系統(tǒng)正常”狀態(tài)提示，只有整個(gè)控制系統(tǒng)處于正常狀態(tài)后方可對(duì)污泥堆肥各工藝裝備實(shí)施全自動(dòng)控制，若系統(tǒng)檢測(cè)某個(gè)控制從站有問(wèn)題，觸摸屏?xí)詣?dòng)提出有問(wèn)題的從站號(hào)，并根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定的故障報(bào)警給出故障提示，以便維修人員有目標(biāo)進(jìn)行維修，縮短維修停機(jī)時(shí)間。

構(gòu)成污泥堆肥好氧發(fā)酵微生物最佳繁殖的主要初始工藝參數(shù)有溫度、氧氣含量及物料含水率，其中物料的含水率是在控制污泥含水量（80%）左右，再將污泥與輔料、腐熟料按一定的比例混合，達(dá)到污泥堆肥好氧發(fā)酵混合后物料含水率在60%左右的要求，一般污泥好氧發(fā)酵最佳微生物繁殖的初始工藝參數(shù)是溫度在（25⁰C---35⁰C）范圍內(nèi)，物料含水率在60%左右，氧氣含量在（10%---20%）/VOL范圍內(nèi)。由于物料含水率是在混料過(guò)程嚴(yán)格控制的，那么控制發(fā)酵溫度和氧氣含量就成為污泥堆肥好氧發(fā)酵最佳微生物繁殖的兩個(gè)主要工藝參數(shù)。從本發(fā)明的圖1、圖4可以看出污泥堆肥好氧發(fā)酵槽地面29下方設(shè)有保溫層，可有效防止污泥堆肥初期升溫過(guò)程中溫度向槽底地面下方擴(kuò)散，影響物料堆體的初始升溫過(guò)程，同時(shí)發(fā)酵槽地面下方設(shè)有碳纖維加熱膜30和熱水盤旋管112對(duì)地面進(jìn)行加熱，由太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)出的電能通過(guò)儲(chǔ)能裝置向碳纖維加熱膜30供電（春、夏、秋季節(jié)），冬季由熱水向盤旋管供熱，使發(fā)酵槽底地面29溫度達(dá)到（25⁰C---35⁰C）范圍內(nèi)，測(cè)量該溫度參數(shù)是通過(guò)地面下埋設(shè)的熱電偶40檢測(cè)地面溫度，并把檢測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給控制主站114，主站114控制碳纖維加熱膜的供電電流，構(gòu)成PID閉環(huán)控制，冬季可以控制盤旋管熱水管路上的電磁閥來(lái)控制熱水的開或關(guān)，使溫度能穩(wěn)定在設(shè)定的溫度范圍（25⁰C---35⁰C）內(nèi)，另外在布料結(jié)束后，通過(guò)曝氣鼓風(fēng)機(jī)63向蓄能儲(chǔ)氣罐60送風(fēng)，經(jīng)過(guò)電加熱換熱器64加熱曝氣（春、夏、秋季），冬季用熱水熱交換器加熱曝氣，通過(guò)曝氣主管路44、支管路43及支管路上開設(shè)的通風(fēng)孔45向發(fā)酵槽48內(nèi)物料24送暖風(fēng)并達(dá)到及時(shí)供氧目的，空氣溫度控制在（28⁰C---38⁰C）范圍內(nèi)，控制空氣溫度是換熱器內(nèi)部（電加熱、水加熱）自帶控溫功能實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)上述給碳纖維加熱膜30供電加熱地面29（春、夏、秋季），冬季通過(guò)給盤旋管112供熱水加熱地面29和加熱曝氣這兩項(xiàng)措施，構(gòu)成達(dá)到污泥堆肥好氧發(fā)酵微生物最佳繁殖初始溫度和供氧的工藝條件，使堆體內(nèi)微生物能在初始工藝條件下迅速繁殖，隨著物料發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)程，微生物不斷需要氧分，所需氧分由數(shù)據(jù)采集車上安裝的氧氣探測(cè)頭111采集，通過(guò)控制數(shù)據(jù)采集車的控制從站（2）116實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳回給主站114，由主站114向控制曝氣及熱交換系統(tǒng)的從站（6）120發(fā)出控制指令，由從站（6）120控制鼓風(fēng)機(jī)變頻器使風(fēng)機(jī)電機(jī)提高轉(zhuǎn)速，同時(shí)開大流量比例控制閥65，向發(fā)酵槽增加送風(fēng)量，曝氣溫度隨堆體內(nèi)溫度的升高而升高，這是主站114實(shí)時(shí)向曝氣及熱交換系統(tǒng)控制從站（6）120發(fā)送控制指令，由從站（6）120控制曝氣換熱器自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)堆體溫度接近40⁰C時(shí)，要對(duì)槽底碳纖維加熱膜30斷電（春、夏、秋季），冬季要停止向盤旋管內(nèi)供熱水，這時(shí)靠堆體物料內(nèi)微生物分解、降解產(chǎn)生的熱量使堆體溫度迅速平穩(wěn)升高，使發(fā)酵能快速進(jìn)入中期高溫階段（55⁰C---65⁰C），堆體溫度是通過(guò)數(shù)據(jù)采集車上的熱電偶109采集，通過(guò)控制數(shù)據(jù)采集車的從站（2）116將數(shù)據(jù)發(fā)送給主站114，再由主站114控制碳纖維加熱膜30斷電（春、夏、秋季），冬季通過(guò)控制熱水盤旋管管路上的電磁閥關(guān)閉，同時(shí)主站114向控制曝氣系統(tǒng)的從站（6）120發(fā)出控制指令，由從站（6）120控制曝氣加熱換熱器64（春、夏、秋季）、鼓風(fēng)機(jī)63同時(shí)斷電并關(guān)閉流量比例閥65。當(dāng)物料溫度達(dá)到高溫發(fā)酵溫度上限時(shí)（65⁰C），向發(fā)酵槽內(nèi)曝氣系統(tǒng)供自然風(fēng)（春、夏、秋季），冬季可以向發(fā)酵槽內(nèi)供加熱溫度在25⁰C以上的熱風(fēng)，熱風(fēng)來(lái)源靠鍋爐房57內(nèi)鍋爐58供給的熱水經(jīng)熱水換熱器66與空氣進(jìn)行熱交換，溫度由熱水換熱器內(nèi)部自帶的調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，避免冬季直接向發(fā)酵池內(nèi)送冷風(fēng)（10⁰C以下），以便對(duì)微生物繁殖造成影響。曝氣送風(fēng)或停止送風(fēng)的控制過(guò)程是由數(shù)據(jù)采集車采集物料的高溫發(fā)酵溫度，并實(shí)施將數(shù)據(jù)發(fā)送給主站114，由主站114向控制曝氣系統(tǒng)的從站（6）120發(fā)送指令，當(dāng)物料溫度達(dá)到高溫上限時(shí)，由從站（6）120控制風(fēng)機(jī)通電并將流量比例閥65開到最大，當(dāng)溫度達(dá)到高溫發(fā)酵下限時(shí)，由從站（6）120控制風(fēng)機(jī)斷電并關(guān)閉流量比例閥65。反復(fù)對(duì)風(fēng)機(jī)通電或斷電、流量比例閥的開或關(guān)能使物料穩(wěn)定在高溫發(fā)酵的溫度（55⁰C---65⁰C）范圍內(nèi)。

混料間92內(nèi)的各上料設(shè)備與混料設(shè)備的自動(dòng)控制：由圖2所示，污泥堆肥好氧發(fā)酵工藝設(shè)有混料間92，混料間92內(nèi)設(shè)有污泥料倉(cāng)80及皮帶輸送機(jī)82、輔料料倉(cāng)85及皮帶輸送機(jī)88、腐熟料倉(cāng)97及皮帶輸送機(jī)94、混料機(jī)90及皮帶輸送機(jī)79，污泥堆肥好氧發(fā)酵所用原料污泥、輔料秸稈、腐熟料按照一定比例進(jìn)行充分混合，混合后送入發(fā)酵槽48內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，為了使三種原輔料能按比例均勻送入混料機(jī)90的上料斗93內(nèi)，在三個(gè)料倉(cāng)下倉(cāng)門開口一定的前提下，由于各皮帶輸送機(jī)的電機(jī)均為變頻調(diào)速，控制各皮帶輸送機(jī)的傳輸速度，就能使三種物料按一定比例均勻送入混料機(jī)90的上料斗93中，通過(guò)混料系統(tǒng)的從站（4）118的計(jì)時(shí)器對(duì)上料進(jìn)行計(jì)時(shí)，能可靠控制送入混料機(jī)90的物料多少，并與混料機(jī)的混料能力相適應(yīng)，當(dāng)混料機(jī)90上滿物料時(shí)，控制從站（4）118同時(shí)控制關(guān)閉3個(gè)料倉(cāng)各自下部的倉(cāng)門81、87和96，同時(shí)給驅(qū)動(dòng)3個(gè)皮帶輸送機(jī)的電機(jī)84、95、99斷電使其停止運(yùn)行，3個(gè)料倉(cāng)門的開啟或關(guān)閉是通過(guò)3個(gè)氣缸83、86和98實(shí)現(xiàn)的，混料機(jī)90在3個(gè)料倉(cāng)上料前就已經(jīng)開機(jī)，為混料做準(zhǔn)備，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)89的驅(qū)動(dòng)下對(duì)機(jī)內(nèi)物料進(jìn)行充分混合，通過(guò)從站（4）118的計(jì)時(shí)控制來(lái)確定混料是否充分，當(dāng)混料時(shí)間到，通過(guò)下部氣缸91自動(dòng)打開混料機(jī)下部倉(cāng)門105，同時(shí)啟動(dòng)混料皮帶輸送機(jī)79將物料送入已在指定位置等待的行車式機(jī)械手布料機(jī)的抓斗17內(nèi)，混料機(jī)90完成一次混料過(guò)程。根據(jù)抓斗17容積和混料機(jī)90每次的混料量確定混料機(jī)90向抓斗17內(nèi)輸送物料的次數(shù)，輸送的次數(shù)由從站（4）118的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，可通過(guò)混料皮帶輸送機(jī)79開啟的次數(shù)計(jì)數(shù)上料次數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)次數(shù)到，行車式機(jī)械手布料機(jī)會(huì)把物料送入指定的發(fā)酵槽48內(nèi)，通過(guò)液壓缸16使抓斗17張開，把物料倒入發(fā)酵槽48后，在液壓缸16作用下，使抓斗17合上，然后行車式機(jī)械手布料機(jī)再回到接料位置等待混料皮帶輸送機(jī)79上料，經(jīng)過(guò)數(shù)次循環(huán)完成布料過(guò)程，整個(gè)混料和布料過(guò)程均是在主站114控制下發(fā)出各種指令協(xié)調(diào)行車式機(jī)械手布料機(jī)控制從站（3）117和混料系統(tǒng)控制從站（4）118實(shí)現(xiàn)各機(jī)械動(dòng)作，按照預(yù)定程序自動(dòng)完成。

行車式機(jī)械手布料機(jī)10、混料皮帶輸送機(jī)79及集氣罩9相互配合，實(shí)現(xiàn)向發(fā)酵槽48的自動(dòng)布料：如圖1、圖2和圖7所示，本發(fā)明采用了行車式機(jī)械手布料機(jī)10與混料皮帶輸送機(jī)79相互配合實(shí)現(xiàn)向發(fā)酵槽48布料的自動(dòng)控制。行車式機(jī)械手布料機(jī)大車兩端的輪子通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)74沿軌道19縱向運(yùn)動(dòng)，軌道19安裝在行車梁18的上平面上，行車梁18安裝在帶有牛腿15的立柱上，橫向移動(dòng)小車71通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)73、一對(duì)相互嚙合的齒輪72驅(qū)動(dòng)滾輪13沿著雙橫梁14做左右橫向運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)齒輪裝在電機(jī)73的輸出軸上、另一個(gè)裝在滾輪13的傳動(dòng)軸上，行車式機(jī)械手布料機(jī)的機(jī)械手臂11在驅(qū)動(dòng)電機(jī)70、裝在電機(jī)70輸出軸上的齒輪69和與其嚙合的齒條68帶動(dòng)機(jī)械手臂11上下運(yùn)動(dòng)，齒條68裝在機(jī)械手臂上，機(jī)械手臂11上下運(yùn)動(dòng)由導(dǎo)向輪12為其導(dǎo)向，這樣可實(shí)現(xiàn)裝在機(jī)械手臂上的抓斗17可在三個(gè)坐標(biāo)方向上任意運(yùn)動(dòng)，通過(guò)這3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)可以對(duì)任意發(fā)酵槽48實(shí)施布料。首先行車式機(jī)械手布料機(jī)的抓斗17運(yùn)動(dòng)到混料機(jī)的皮帶輸送機(jī)79出料處等待接料，控制皮帶輸送機(jī)79的上料次數(shù)即可控制抓斗17內(nèi)的物料是否上滿，當(dāng)輸送機(jī)79的上料次數(shù)到，輸送機(jī)79停止上料，行車式機(jī)械手布料機(jī)10按照程序指定的發(fā)酵槽48進(jìn)行布料，當(dāng)行車式機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到指定布料位置后，由液壓缸16驅(qū)動(dòng)抓斗17張開，將物料倒入發(fā)酵槽內(nèi)，然后行車式機(jī)械手布料機(jī)10再回到混料皮帶輸送機(jī)79處接料，這時(shí)抓斗通過(guò)液壓缸16驅(qū)動(dòng)已合上，反復(fù)重復(fù)上述動(dòng)作，直至布料結(jié)束為止。行車式機(jī)械手布料機(jī)10是在從站（3）117控制下執(zhí)行各種程序動(dòng)作，混料皮帶輸送機(jī)79是在混料系統(tǒng)控制從站（4）118控制下實(shí)施各種程序動(dòng)作，從站（3）117和從站（4）118控制各管轄的設(shè)備動(dòng)作是由主站114按程序統(tǒng)一協(xié)調(diào)，即主站114向從站（3）117發(fā)出控制指令，由從站（3）117控制行車式機(jī)械手作業(yè)，當(dāng)動(dòng)作結(jié)束時(shí)向主站114發(fā)回反饋信號(hào)，并由主站114對(duì)從站（4）118發(fā)出控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混料皮帶輸送機(jī)79作業(yè)，通過(guò)上述的控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)了行車式機(jī)械手布料機(jī)的自動(dòng)布料過(guò)程，行車式機(jī)械手布料機(jī)與皮帶輸送機(jī)79以及混料系統(tǒng)的配合是在程序控制下自動(dòng)完成的。出料同樣是在主站114控制下協(xié)調(diào)控制從站（3）117按預(yù)定程序控制行車式機(jī)械手布料機(jī)，利用機(jī)械手臂抓斗17將發(fā)酵槽48內(nèi)腐熟料抓出，送到運(yùn)輸車上，由運(yùn)輸車送到指定的位置完成出料過(guò)程。上述的布料、出料完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，真正達(dá)到了機(jī)械化作業(yè)。可大大減少作業(yè)人員，降低污泥處理處置運(yùn)行成本。在行車式機(jī)械手布料機(jī)10向發(fā)酵槽布料之前，由主站114向從站（5）119發(fā)送控制指令，再由從站（5）119控制集氣罩9升到最高位置，以不妨礙機(jī)械手運(yùn)動(dòng)為原則，行車式機(jī)械手布料機(jī)10、混料皮帶輸送機(jī)79及集氣罩9的相互配合動(dòng)作均是根據(jù)工藝要求事先編好控制程序下載到主站114系統(tǒng)內(nèi)，由主站統(tǒng)一根據(jù)程序控制相應(yīng)的控制從站完成指定的工藝動(dòng)作。

車間送風(fēng)除臭系統(tǒng)的送風(fēng)、引風(fēng)自動(dòng)控制：如圖2、圖8所示，在污泥堆肥好氧發(fā)酵過(guò)程中，微生物發(fā)生化學(xué)分解、降解反應(yīng)，隨之產(chǎn)生熱量和氨氣，氨氣和熱量隨著發(fā)酵產(chǎn)生的水蒸汽一起向外散發(fā)，氨氣是一種臭味氣體，發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的氨氣是通過(guò)數(shù)據(jù)采集車上安裝氨氣檢測(cè)裝置108進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到有氨氣散發(fā)時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集車的控制從站（2）116向主站114發(fā)送指令，由控制主站114向送風(fēng)除臭系統(tǒng)的控制從站（5）119發(fā)出啟動(dòng)車間送風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)39和除臭引風(fēng)機(jī)53一起工作，將氨氣通過(guò)集氣罩9、集氣管道5、集中集氣管道54、連接管道5和管道54的集氣伸縮軟管55及引風(fēng)機(jī)53引入除臭間51的生物除臭裝置52，通過(guò)生物除臭裝置除臭處理后通過(guò)煙囪50排放到大氣中。由于鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)均為變頻調(diào)速電機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將隨著檢測(cè)氨氣的濃度增加通過(guò)控制從站（5）119對(duì)2臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，并隨氨氣濃度的增加而提高兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣、水蒸汽處理的自動(dòng)控制。

翻拋機(jī)49、集氣罩9的自動(dòng)控制：如1、圖2和圖8所示，當(dāng)物料堆體溫度在高溫發(fā)酵周期內(nèi)已達(dá)到上限值且繼續(xù)升溫，送風(fēng)起不到降溫目的時(shí)，主站114控制系統(tǒng)向控制翻拋機(jī)作業(yè)的從站（1）115發(fā)出指令，由從站（1）115控制翻拋機(jī)49對(duì)物料進(jìn)行翻拋?zhàn)鳂I(yè)，使物料能得到全面降溫并與空氣廣泛接觸達(dá)到供氧目的，同時(shí)可將體內(nèi)積聚的大量水蒸汽向外散發(fā)，當(dāng)翻拋?zhàn)鳂I(yè)結(jié)束時(shí)，翻拋機(jī)自動(dòng)回到原來(lái)的位置，等待下一次發(fā)出的作業(yè)指令。翻拋機(jī)是否作業(yè)是由數(shù)據(jù)采集車上的熱電偶109采集的溫度數(shù)據(jù)來(lái)決定，當(dāng)物料溫度在風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷送風(fēng)時(shí)，溫度還是居高不下并有繼續(xù)升溫趨勢(shì)時(shí)，就要實(shí)施翻拋?zhàn)鳂I(yè)。由于數(shù)據(jù)采集車是實(shí)時(shí)采集發(fā)酵物料堆體內(nèi)的溫度，通過(guò)從站（2）116實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送給主站114，所以實(shí)施的翻拋?zhàn)鳂I(yè)是在事先編好的程序控制下自動(dòng)控制的。在翻拋機(jī)49準(zhǔn)備作業(yè)前，由主站114向由從站（5）119發(fā)出控制指令使集氣罩9升起到指定高度以不影響翻拋機(jī)49作業(yè)為準(zhǔn)，當(dāng)集氣罩9升起后通過(guò)從站（5）119給主站114反饋信號(hào)，主站向控制翻拋機(jī)49作業(yè)的從站（1）115發(fā)出指令，由從站（1）115控制翻拋機(jī)49作業(yè)。翻拋機(jī)49作業(yè)結(jié)束回到原位后，由從站（1）115向主站114返回作業(yè)結(jié)束信號(hào)，由主站114控制從站（5）119使集氣罩9下落到原始位置。集氣罩9的上升和下降是控制從站（5）119控制驅(qū)動(dòng)集氣罩運(yùn)動(dòng)的電機(jī)108，由電機(jī)108通過(guò)聯(lián)軸器107、106驅(qū)動(dòng)鋼絲繩卷筒6，其中鋼絲繩7直接繞在卷筒6上并與集氣罩吊環(huán)8相連，鋼絲繩4繞過(guò)滑輪3與集氣罩吊環(huán)8連接。總之集氣罩9的上升、下落要配合行車式機(jī)械手布料機(jī)布料、翻拋機(jī)翻拋?zhàn)鳂I(yè)來(lái)進(jìn)行，所有這一切的協(xié)調(diào)作業(yè)均是在工藝要求下進(jìn)行預(yù)先編程，將程序下載到主站114中，由主站114控制相應(yīng)的從站自動(dòng)完成要求的工藝動(dòng)作。

翻拋機(jī)49、數(shù)據(jù)采集車46與橫向移位車104配合實(shí)現(xiàn)在各發(fā)酵槽之間的自動(dòng)移位控制：如圖1、圖2、圖3和圖8所示，污泥堆肥好氧發(fā)酵一般要根據(jù)發(fā)酵周期和日處理污泥量的多少配備發(fā)酵槽，一個(gè)發(fā)酵槽一般以處理一天污泥量居多，為節(jié)省設(shè)備造價(jià)投資，一般根據(jù)翻拋機(jī)翻拋?zhàn)鳂I(yè)能力和日處理污泥量的多少配備翻拋機(jī)數(shù)量，對(duì)中等規(guī)模污泥處理量（200t---300t/d）而言，一般配備2臺(tái)翻拋機(jī)居多，以便一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，不影響整個(gè)生產(chǎn)線停產(chǎn)。本發(fā)明在發(fā)酵槽兩端各配備了供翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車移位的移位車104，其中1臺(tái)移位車供數(shù)據(jù)采集車在發(fā)酵槽48之間移位循環(huán)檢測(cè)，另一臺(tái)供翻拋機(jī)在各發(fā)酵槽48之間移位進(jìn)行翻拋?zhàn)鳂I(yè)，移位車的運(yùn)動(dòng)由主站直接控制，為保證移位車上面的軌道102與發(fā)酵槽上面的軌道22精確對(duì)中定位，移位車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了數(shù)字全閉環(huán)控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集車46是根據(jù)每個(gè)發(fā)酵槽48布料結(jié)束后及發(fā)酵周期的長(zhǎng)短每天至少對(duì)各發(fā)酵槽48內(nèi)的物料24進(jìn)行數(shù)次溫度、含氧量及氨氣檢測(cè)，根據(jù)每次檢測(cè)作業(yè)的時(shí)間分別控制數(shù)據(jù)采集車46在各發(fā)酵槽48巡回作業(yè)排序，編好控制程序，由控制系統(tǒng)主站114與控制數(shù)據(jù)采集車46的控制從站（2）116相互配合，控制數(shù)據(jù)采集車46和移位車104實(shí)現(xiàn)在各發(fā)酵槽48之間自動(dòng)進(jìn)行移位。數(shù)據(jù)采集車要進(jìn)行移位時(shí)，首先移位車在驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)103驅(qū)動(dòng)下，移位車滾輪101沿地軌100運(yùn)動(dòng)到數(shù)據(jù)車所在的發(fā)酵槽位，使移位車的上部軌道102與發(fā)酵槽壁上面的軌道22自動(dòng)對(duì)齊，數(shù)據(jù)采集車46沿發(fā)酵槽上面的軌道22運(yùn)動(dòng)到移位車的軌道102上，再按照事先編好的程序指令移動(dòng)移位車104到指定的發(fā)酵槽48，到位后，數(shù)據(jù)采集車46駛出移位車到發(fā)酵槽的指定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這時(shí)移位車原地等待數(shù)據(jù)采集車作業(yè)，以便數(shù)據(jù)采集車下次在發(fā)酵槽之間移位。數(shù)據(jù)采集車46在每個(gè)發(fā)酵槽48采集的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集車控制從站（2）116實(shí)時(shí)在線發(fā)送到控制系統(tǒng)主站114，并通過(guò)觸摸屏113與主站114進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)交換，觸摸屏113會(huì)實(shí)時(shí)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)采集車控制從站（2）116發(fā)給主站114的數(shù)據(jù)，并與事先設(shè)定好的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，實(shí)時(shí)調(diào)整工藝控制過(guò)程，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)歸檔，以便和實(shí)際工藝參數(shù)進(jìn)行比較，為進(jìn)一步完善工藝參數(shù)創(chuàng)造有益效果。翻拋機(jī)49與移位車104配合在各發(fā)酵槽48之間移位與數(shù)據(jù)采集車的移位一樣，只是翻拋機(jī)49是根據(jù)某個(gè)發(fā)酵槽48的物料達(dá)到高溫發(fā)酵溫度上限且居高不下時(shí)，這個(gè)發(fā)酵槽48的物料就要進(jìn)行翻拋?zhàn)鳂I(yè)，移位車104就將把翻拋機(jī)49送到需要進(jìn)行翻拋?zhàn)鳂I(yè)的發(fā)酵槽48那里去，翻拋?zhàn)鳂I(yè)是翻拋機(jī)的滾筒27轉(zhuǎn)動(dòng)，由滾筒上的拋齒對(duì)物料進(jìn)行翻拋，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)翻拋機(jī)沿軌道22移動(dòng)實(shí)現(xiàn)翻拋?zhàn)鳂I(yè)，翻拋機(jī)在發(fā)酵槽之間的移位控制過(guò)程與數(shù)據(jù)采集車46的移位過(guò)程完全相同。

發(fā)明所采用的工藝裝備及其工藝過(guò)程自動(dòng)控制是將國(guó)內(nèi)外設(shè)備進(jìn)行了高度整合，控制系統(tǒng)采用德國(guó)西門子S7-1500或S7-300作為主控系統(tǒng)，稱作主站114，根據(jù)控制要求配有與之配套的6個(gè)ET200SP或ET200M控制從站，用觸摸屏113作為控制系統(tǒng)的上位機(jī)，主站114與從站的數(shù)據(jù)通訊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可以采用PROFIBUS-DP總線或PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸形式相配合，觸摸屏113作為上位機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)施統(tǒng)一管理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制的相互轉(zhuǎn)換，在手動(dòng)控制下還可以通過(guò)各設(shè)備的手動(dòng)遙控開關(guān)對(duì)設(shè)備分別進(jìn)行手動(dòng)控制。觸摸屏113可以實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)車發(fā)回來(lái)數(shù)據(jù)，并與事先設(shè)定的工藝參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行比較分析，并將記錄的數(shù)據(jù)能自動(dòng)歸檔，為進(jìn)一步完善工藝提供參考依據(jù)。對(duì)于工藝裝備的主要設(shè)備，如翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車、混料機(jī)及皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用國(guó)外進(jìn)口數(shù)字驅(qū)動(dòng)變頻器和交流變頻電機(jī)，對(duì)于控制位置精度要求高、運(yùn)動(dòng)速度快的行車式機(jī)械手布料機(jī)所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)、移位車驅(qū)動(dòng)電機(jī)均采用國(guó)外進(jìn)口全數(shù)字閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)器和交流伺服電機(jī)，以保證關(guān)鍵設(shè)備主要部件使用的安全性和可靠性，其余部件均采用國(guó)產(chǎn)化部件。而對(duì)于翻拋機(jī)、數(shù)據(jù)采集車、移位車、混料機(jī)、皮帶輸送機(jī)、風(fēng)機(jī)所用的其他機(jī)械部件均采用國(guó)內(nèi)制作。這種配置方案可將國(guó)外高端設(shè)備與國(guó)產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行高度整合，可以大大降低全部引進(jìn)國(guó)外進(jìn)口設(shè)備的工程造價(jià)。對(duì)推動(dòng)我國(guó)污泥處理工藝裝備具有有益效果。

整個(gè)生產(chǎn)線需要人工作業(yè)的工序只有隔料透氣編織簾在發(fā)酵槽出料后需要人工進(jìn)行清理，因?yàn)闄C(jī)械手布料機(jī)對(duì)發(fā)酵槽進(jìn)行出料時(shí)，總要剩下很薄的一層物料不能清理出去，需進(jìn)行人工清理，清理完物料后要將編織簾卷起，送到室外指定地點(diǎn)進(jìn)行敲擊，使黏在編織簾上的物料清理干凈，編織簾既能起到物料不與曝氣支管路接觸堵塞通氣孔的作用又能起到曝氣均勻分布的效果。曝氣主管路上方墊的硬木塊33是為了使鋪設(shè)主管路的水泥溝與發(fā)酵槽地面起到一平的效果，以免編織簾沉入溝內(nèi)。