專利名稱：固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及化工領域，具體而言，涉及固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，越來越多的工業(yè)和生活固體垃圾需要進行生物降解處理。生物降解包括厭氧降解和好氧降解兩類。相比厭氧降解，好氧降解垃圾的速率較快，因而受到廣泛關(guān)注。
目前，市場上已出現(xiàn)用于好氧降解固體垃圾的裝置。例如，專利《用于快速降解固體垃圾的裝置》(專利號200420009079.6，中國)提供的裝置，其采用注氣與抽氣相結(jié)合的復合補償布井法，使氧氣在垃圾中能夠可控制的三維流動，并且垃圾場中氧氣的覆蓋率和均勻性高。但是，其所采用的控制系統(tǒng)并不能有效控制降解反應所需的水量，無法使其保持在最佳范圍內(nèi)，從而導致降解效率較低，具體如下:
垃圾的好氧降解反應式為:
有機物+水+氧氣二氧化碳+AQ;
AQ為降解反應產(chǎn) 生的熱量；由反應式可知，水的含量是降解反應的一個影響因素，而上述專利中的控制裝置包括氣體含量傳感器、垃圾氣體自動采樣器等監(jiān)測裝置，該控制裝置只能用來監(jiān)控垃圾降解反應中的氧氣含量和二氧化碳含量，而無法監(jiān)控水分的含量，從而出現(xiàn)水分含量過高時阻礙氧氣的流動，水分含量過低減低垃圾的降解速度和使垃圾過熱等問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，以解決上述的問題。
在本發(fā)明的實施例中提供了固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，包括:
垃圾氣體分層采樣器、垃圾氣體自動采樣器、垃圾氣體分析儀；所述垃圾氣體分層采樣器的輸出端與所述垃圾氣體自動采樣器的輸入端連接，所述垃圾氣體自動采樣器的輸出端與所述垃圾氣體分析儀連接；所述垃圾氣體分析儀的輸出端與連接；
設有多個通水孔的供水管；所述供水管設置在垃圾場中；
注水泵、探地雷達、含水量控制器；所述注水泵與所述供水管連接；所述探地雷達與所述含水量控制器的輸入端連接；所述含水量控制器的輸出端與所述注水泵連接；
中央處理器；
所述中央控制器分別與所述垃圾氣體分析儀、所述含水量控制器、垃圾場中的抽氣泵和注氣泵連接。
本發(fā)明上述實施例的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，不僅可以監(jiān)控垃圾降解反應中氣體的含量，還可以監(jiān)控水分的含量；
其監(jiān)控氣體含量的方式與專利200420009079.6類似:利用所述垃圾氣體分層采樣器在垃圾場的不同監(jiān)測點采集垃圾中氣體樣品，進而由所述垃圾氣體自動采樣器發(fā)送給所述垃圾氣體分析儀，并將分析后的結(jié)果發(fā)送給所述中央控制器，所述中央控制器進行數(shù)據(jù)分析后，根據(jù)反應需要控制垃圾場中的抽氣泵和注氣泵，使垃圾中氧氣和二氧化碳的含量在適宜范圍內(nèi)；
其監(jiān)控水分含量的方式為:利用所述探地雷達檢測垃圾中的含水量，并在所述含水量控制器中進行分析，進而控制所述注入泵的啟停，使垃圾中的水分含量保持在適宜范圍；同時還可以進一步使所述中央控制器根據(jù)水分含量通過控制抽氣泵和注氣泵來控制垃圾中氣體含量，使氣體和水分兩者之間達到協(xié)調(diào)；
可見，本發(fā)明的控制系統(tǒng)通過控制垃圾降解反應中的更多條件，達到了提高降解效率的目的。


圖1示出了實施例一提供的一種固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2示出了實施例一提供的一種固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3示出了試驗例中垃圾氣體中各成分的含量檢測結(jié)果；
圖4示出了試驗例中垃圾場的溫度檢測曲線圖5示出了試驗例中垃圾場水平面的測量數(shù)據(jù)；
圖6示出了試驗例中垃圾場的注氣和抽氣量的監(jiān)測數(shù)據(jù)；
圖7示出了試驗例檢測到的垃圾中含水量的分布曲線。
具體實施方式
下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
實施例一
本發(fā)明的實施例一提供了一種固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括:
垃圾氣體分層采樣器11、垃圾氣體自動采樣器8、垃圾氣體分析儀7 ;所述垃圾氣體分層采樣器11的輸出端與所述垃圾氣體自動采樣器8的輸入端連接，所述垃圾氣體自動采樣器8的輸出端與所述垃圾氣體分析儀7連接；所述垃圾氣體分析儀7的輸出端與連接；
設有多個通水孔的供水管4 ;所述供水管4設置在垃圾場5中；
注水泵2、探地雷達3、含水量控制器I ;所述注水泵2與所述供水管4連接；所述探地雷達3與所述含水量控制器I的輸入端連接；所述含水量控制器I的輸出端與所述注水泵2連接；·
中央處理器；
所述中央控制器6分別與所述垃圾氣體分析儀7、所述含水量控制器1、垃圾場5中的抽氣泵9和注氣泵10連接。
上述控制系統(tǒng)不僅可以監(jiān)控垃圾降解反應中氣體的含量，還可以監(jiān)控水分的含量;
其監(jiān)控氣體含量的方式與專利200420009079.6類似:利用所述垃圾氣體分層采樣器11在垃圾場5的不同監(jiān)測點采集垃圾中氣體樣品，進而由所述垃圾氣體自動采樣器8發(fā)送給所述垃圾氣體分析儀7，并將分析后的結(jié)果發(fā)送給所述中央控制器6，所述中央控制器6進行數(shù)據(jù)分析后，根據(jù)反應需要控制垃圾場5中的抽氣泵9和注氣泵10，使垃圾中氧氣和二氧化碳的含量在適宜范圍內(nèi)。
其監(jiān)控水分含量的方式為:利用所述探地雷達3檢測垃圾中的含水量，并在所述含水量控制器I中進行分析，進而控制所述注入泵的啟停，使垃圾中的水分含量保持在適宜范圍；同時還可以進一步使所述中央控制器6根據(jù)水分含量通過控制抽氣泵9和注氣泵10來控制垃圾中氣體含量,使氣體和水分兩者之間達到協(xié)調(diào)。
可見，本發(fā)明的控制系統(tǒng)通過控制垃圾降解反應中的更多條件，達到了提高降解效率和反應穩(wěn)定性的目的，因而將其應用于類似專利200420009079.6的降解裝置，可以提高垃圾的降解效率和反應穩(wěn)定性。
為了進一步提高上述控制系統(tǒng)的性能，還可以在多方面進行改進，例如以下的實施例二。
實施例二
實施例二提供的另一種固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，在實施例一的基礎上添加了以下結(jié)構(gòu):
如圖2所示，還包括檢測垃圾場5水平面的地面沉降測量儀，垃圾溫度傳感器18，氣體溫度傳感器19，溫度控制器17，溫度報警器16，地下水質(zhì)分析儀12，空氣檢測儀13，遠程網(wǎng)絡終端器14，冷凝水循環(huán)裝置20 ；
所述垃圾溫度傳感器18設置在所述垃圾場5內(nèi)的各檢測點內(nèi)；所述氣體溫度傳感器19設置在所述抽氣泵9的泵口處；
所述垃圾溫度傳感器18和所述氣體溫度傳感器19分別與所述溫度控制器17的輸入端連接；
所述溫度報警器16與所述溫度控制器17連接；
所述冷凝水循環(huán)裝置20與所述溫度控制器17連接；
所述中央控制器6分別與所述溫度控制器17、所述地下水質(zhì)分析儀12、所述空氣檢測儀13、所述地面沉降測量儀、所述遠程網(wǎng)絡終端器14、所述溫度報警器16連接。
實施例一的控制系統(tǒng)包括垃圾中氣體監(jiān)控和水量監(jiān)控兩個子系統(tǒng)，因而只能控制降解反應的反應物氧氣含量、水分含量，產(chǎn)物二氧化碳含量三個條件。相比之下，實施例二的控制系統(tǒng)更加全面，其在實施例一的基礎上增加了更多反應條件的監(jiān)控，具體如下:
( I)溫度監(jiān)控:`
利用所述垃圾場5內(nèi)的各檢測點內(nèi)的所述垃圾溫度傳感器18可以測量垃圾的溫度；利用在所述抽氣泵9的泵口處的所述氣體溫度傳感器19可以測量反應產(chǎn)生的氣體的溫度；進而通過所述溫度控制器17對該兩處的溫度進行分析，考察此時的溫度是否在較佳范圍內(nèi)，以便于進行后續(xù)的處理，例如，當溫度過高時，所述溫度控制器17控制所述冷凝水循環(huán)裝置20開啟，對垃圾進行冷卻，以達到適宜的溫度值。
上述監(jiān)控溫度的結(jié)構(gòu)可以避免垃圾降解過程中的一些問題，例如，如果溫度過高，垃圾中的微生物會燒死和垃圾有可能會發(fā)生內(nèi)燃。
此外，設置的所述溫度報警器16會在設定溫度點前報警，以避免發(fā)生事故。
(2)垃圾降解對外界自然環(huán)境的影響:
地下水，空氣質(zhì)量，與地表沉降監(jiān)控系統(tǒng)，
利用所述地下水質(zhì)分析儀12對地下水進行分析，利用所述空氣檢測儀13對外界空氣進行分析，從而檢測出地下水和空氣中的有毒物質(zhì)含量，以便于了解垃圾降解對環(huán)境的影響，避免垃圾降解對環(huán)境的二次污染。如發(fā)現(xiàn)垃圾尾氣含有有毒有害物，可加裝尾氣處理和減排系統(tǒng)，如活性碳，生物過濾器等，對垃圾尾氣經(jīng)行處理。此外，還可以將結(jié)果發(fā)送至所述中央控制器6，便于使用者更好的控制降解進程。
( 3 )垃圾的降解程度:
利用所述地面沉降測量儀可以測量垃圾場5的水平面，由于隨著不斷降解，垃圾場5的水平面在下降，因而通過該測量可知目前垃圾的降解程度，以便使用者及時掌握情況。
此外，實施例二提供的控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)遠程操控:
使用者可以通過遠程網(wǎng)絡終端器14對現(xiàn)場進行遠程操控。
由此可見，實施例二的控制系統(tǒng)可以隨著垃圾氣體的含量、溫度的高低、濕度的大小(含水量)來自動調(diào)節(jié)垃圾的抽氣量和輸氧量，以及垃圾有氧曝氣的反應時間，使垃圾達到最佳降解和好氧的反應環(huán)境，從而使固體垃圾能夠快速降解和穩(wěn)定。此自動控制系統(tǒng)可以節(jié)省大量的能源消耗，同時減少有害氣體的產(chǎn)生。
為了更進一步說明本發(fā)明的性能，以下還提供了具體的試驗例。
試驗例
試驗對象:某垃圾填埋場。
試驗所用的裝置:
降解裝置采用專利200420009079.6中權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)；控制系統(tǒng)采用本發(fā)明的實施例二的控制系統(tǒng)。
垃圾降解反應較佳的指標:
垃圾中的沼氣(CH4)含量小于5% ；
二氧化碳含量(CO2)含量小于5% ;
垃圾中的氧含量(O2)大于5% ;
垃圾表面沉降在垃圾厚度的10%左右。
試驗結(jié)果:
注:為了便于對比，以下圖3、圖4、圖6都用箭頭標出了第一階段、第二階段、第三階段三個時期的時間跨度，以便于不同參數(shù)的對照。其中，第一階段為01年7月24號至01年8月18日，第二階段為01年9月12號至01年11月29日，第二階段為02年I月8號至02年2月13日。
圖3為收集到的垃圾氣體中各成分的含量數(shù)據(jù)，檢測時間為每4s采集一個數(shù)據(jù)，IOmin為一個循環(huán)。最初，垃圾還處于厭氧狀態(tài)，沼氣(CH4)的含量為20% 25%之間，二氧化碳在8 10%之間，氧氣小于1%。經(jīng)垃圾加氧、加水后，使垃圾場達到最佳好氧反應狀態(tài)，經(jīng)30天的曝氣后，這時的沼氣下降約10%，二氧化碳上升約30%，氧氣則在15%左右。二氧化碳在垃圾中的大量產(chǎn)生，證明其反應速度在加快，垃圾降解速度比較快速。隨著反應時間的加長，二氧化碳在 不斷減少，沼氣在不斷的消失，而氧氣卻在不斷的增加，這證明垃圾中的有機物不斷地被分解，直到它接近完全降解，無法再產(chǎn)生二氧化碳和沼氣。由于有機物的減少，所以氧氣的含量在不斷增加，240天后，當達到19%左右時，就已接近空氣中的含氧量了。這些數(shù)據(jù)表明，垃圾的消化基本完成，已達到穩(wěn)定狀態(tài)。
圖4是垃圾場的溫度檢測數(shù)據(jù)，每IOs取一個數(shù)據(jù)，每小時進行一個循環(huán)，該圖選取了 a和b兩個監(jiān)測點的結(jié)果，并測量了土壤(垃圾場附近的地下土壤)的溫度，以進行對t匕，從圖中可看出，溫度是隨著反應的速度而升高的，在垃圾加氧、供水之前，垃圾中的溫度在華氏80度左右，相應于地下土的正常溫度，經(jīng)加水、加氣一個星期后，垃圾中的溫度升高到華氏150度左右，時間在2001年9月至12月之間。垃圾的溫度極不穩(wěn)定，因為這時的生物反應非常地強烈，溫度有時會上升到華氏160度以上。當然，這可能與當時天候也比較熱有一定的關(guān)系，經(jīng)過幾個月的生物降解后，垃圾中的溫度在不斷地往下降，直到接近地下土壤中的常溫，即華氏100度左右。這與垃圾氣體的二氧化碳濃度變化基本一致。隨著垃圾反應速度的減少或停止，垃圾中的溫度就會下降或趨于平穩(wěn)。
圖5為垃圾場水平面的測量數(shù)據(jù)，改圖選取了四個不同監(jiān)測點的結(jié)果。由圖可知，與溫度和垃圾氣體中二氧化碳的數(shù)據(jù)的變化相似，地表沉降(垃圾場水平面降低)的速度也是隨著垃圾中有機物反應的速度而變化，并且垃圾的沉降率在最初的幾個月內(nèi)，沉降的速度比較快，然后不斷減少直到基本停止。
圖6是向垃圾場中注氣和抽氣的量的監(jiān)測數(shù)據(jù)。供氣量和抽氣量的大小是由兩個安裝在管子上的風量記錄儀來紀錄。從圖中的數(shù)據(jù)可看出，風量的需求與垃圾反應的速度是成正比的，當垃圾降解接近完成時，所需要的氧氣就會減少，所以供氣量也會隨之減少。同時在圖中還可以看出，供氣量總是小于抽氣量，這是為了有效地控制氣體的三維流動狀態(tài)。使垃圾場中的垃圾始終保持一種負壓狀態(tài)。
圖7是地下勘測雷達所檢測到的垃圾中含水量的分布情況。圖中的每一條曲線為在不同深度測量的垃圾在的含水量，這些含水量的大小可以用來決定供水量的多少。圖中也給出了最佳含水量的上限、中值和下限，在垃圾處理的全過程中，要求能盡可能地使垃圾中的含水量能達到這個最佳值，使得好氧反應能達到最佳垃圾降解速度。此外，采用探地雷達監(jiān)控垃圾中水分的分布是可以不用現(xiàn)場開挖取樣分析，而是在地表就可以測出不同深度垃圾中的水分，既方便又易操 作，而且其精確度也極高。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 垃圾氣體分層采樣器、垃圾氣體自動采樣器、垃圾氣體分析儀；所述垃圾氣體分層采樣器的輸出端與所述垃圾氣體自動采樣器的輸入端連接，所述垃圾氣體自動采樣器的輸出端與所述垃圾氣體分析儀連接；所述垃圾氣體分析儀的輸出端與連接； 設有多個通水孔的供水管；所述供水管設置在垃圾場中； 注水泵、探地雷達、含水量控制器；所述注水泵與所述供水管連接；所述探地雷達與所述含水量控制器的輸入端連接；所述含水量控制器的輸出端與所述注水泵連接； 中央處理器； 所述中央控制器分別與所述垃圾氣體分析儀、所述含水量控制器、垃圾場中的抽氣泵和注氣泵連接。
2.如權(quán)利要求1所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括垃圾溫度傳感器、氣體溫度傳感器和溫度控制器； 所述垃圾溫度傳感器設置在所述垃圾場內(nèi)的各檢測點內(nèi)；所述氣體溫度傳感器設置在所述抽氣泵的泵口處； 所述垃圾溫度傳感器和所述氣體溫度傳感器分別與所述溫度控制器的輸入端連接； 所述溫度控制器與所述中央控制器連接。
3.如權(quán)利要求2所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括溫度報警器，所述溫度報警器分別與所述溫度控制器、所述中央處理器連接。
4.如權(quán)利要求3所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括地下水質(zhì)分析儀。
5.如權(quán)利要求4所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述地下水質(zhì)分析儀與所述中央控制器 連接。
6.如權(quán)利要求3或4所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括空氣檢測儀。
7.如權(quán)利要求6所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣檢測儀與所述中央控制器連接。
8.如權(quán)利要求6所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括檢測垃圾場水平面的地面沉降測量儀。
9.如權(quán)利要求8所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述地面沉降測量儀與所述中央控制器連接。
10.如權(quán)利要求7-9任一項所述的固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述中央控制器連接的遠程網(wǎng)絡終端器；與所述溫度控制器連接的冷凝水循環(huán)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及化工領域，涉及固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)。固體垃圾降解裝置的控制系統(tǒng)，包括垃圾氣體分層采樣器、垃圾氣體自動采樣器、垃圾氣體分析儀；設有多個通水孔的供水管；所述供水管設置在垃圾場中；注水泵、探地雷達、含水量控制器；所述注水泵與所述供水管連接；所述探地雷達與所述含水量控制器的輸入端連接；所述含水量控制器的輸出端與所述注水泵連接；中央處理器；所述中央控制器分別與所述垃圾氣體分析儀、所述含水量控制器、垃圾場中的抽氣泵和注氣泵連接。本發(fā)明不僅可以監(jiān)控垃圾降解反應中氣體的含量，還可以監(jiān)控水分的含量；本發(fā)明的控制系統(tǒng)通過控制垃圾降解反應中的更多條件，達到了提高降解效率的目的。
文檔編號B09B3/00GK103230928SQ20131016051
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者唐金山 申請人:廣西煜諾華環(huán)?？萍加邢薰?br>