一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制方案的利记博彩app

本发明涉及污泥堆肥好氧发酵技术领域，具体说是一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及工艺过程自动控制方案。

背景技术：

随着我国经济建设的高速发展和城镇化进程的加快，城市污水（包括工业污水和生活污水）的排放量急剧增多，而污水处理过程中产生的污泥也随之大量增加。据有关资料统计，截止2013年底，年产生含水率80%的湿污泥已经突破3800万吨，预计到2020---2025年污泥年产量将突破6000万吨。虽然城市污水得到了治理，但如此庞大的污泥量如果不能妥善处理就随意排放到自然界中，将对地下水源、地表水、土壤及空气在内的严重二次污染，给城乡环境与人民生活健康带来极大的危害。目前我国污泥有近80%没有得到妥善处理，随意乱倒、堆放，造成的二次污染已经凸显出来，引起了全社会及各级政府的广泛关注。

城市污泥处理方法主要有“卫生填埋”、“建材利用”、“焚烧”和“土地利用”等。卫生填埋具有投资少、实施快、方法简单、处理规模大等特点，但这一方法没有从根本上对污泥中的有机物进行处理和控制，只是将污泥进行简单的搬运和暂存，并且占用大量的土地资源，是一种不可循环的处置方式。污泥建材利用虽然能对资源有效利用，但由于目前利用污泥制造出来的砖成本太高，而生产出来的砖本身难以达到建材标准要求，污泥处理厂无法承受高额成本而受到限制。污泥焚烧虽然处理彻底，可以大大减少污泥的体积及重量，处理速度快，但污泥焚烧处理成本非常昂贵以及焚烧后产生的有毒有害气体难以处理。相比之下，污泥经过堆肥好氧发酵处理后对提高污泥土地利用具有投资少、能耗低及运行成本低等特点，并且污泥中的营养物质可得到资源化利用，研究结果表明污泥堆肥好氧发酵是当前符合我国国情的最经济、最有价值的处理方式。

污泥堆肥好氧发酵工艺过程一般分为一次堆肥和二次堆肥。其中一次堆肥包括原辅料预混、堆肥好氧发酵、翻抛、曝气供氧、除臭等工艺操作环节。而一次污泥堆肥好氧发酵工艺过程对污泥减量化、无害化及稳定化处理起到了关键性的作用，并且要控制的因素比较多，如水分、温度、透气性及通风供氧，在诸多因素中，污泥堆体温度变化是衡量污泥堆肥好氧发酵是否正常的关键指标，也是反映污泥堆体发酵是否正常的最直接、最敏感的指标。对污泥堆肥堆体温度的要求在正常情况下可概括为一次堆肥发酵过程中，前期温度上升平稳，中期高温维持温度变化要适度、后期温度下降缓慢。一次堆肥发酵前期温度变化一定要处理好“快”与“稳”的关系，即堆肥发酵起温要快，但温升不能过快，要尽可能的平稳；一次堆肥中期高温维持的温度变化要适度，最好控制在55⁰C---65⁰C，不要超过70⁰C，温度过高会使堆肥物料‘烧结’，总之，在污泥堆肥好氧发酵过程控制中，温度是一个最重要、最直接的控制因素，此外向堆体内及时供氧也是促进污泥堆肥好氧发酵过程中不可缺少的一个重要指标。但是目前国内、国外在控制这两项关键指标上的工艺措施上论述较少，特别是污泥堆肥好氧发酵的初始期（即布料结束），能否找到快速平稳起温、及时供氧的一种工艺措施还没有可借鉴的经验。目前初期发酵温度环境还是靠堆肥堆体自然升温来缓慢满足物生物繁殖条件，一般需要3天左右的时间才能进入快速升温周期，这样就导致了整个堆肥发酵周期的加长。而曝气在没有对其温度有加热和控制手段的情况下是不能在堆肥升温过程中送气供氧的，在升温阶段送气会使堆体温度迅速下降，发酵不能进行。目前曝气供给一般是在堆体温度达到一次堆肥中期高温发酵期的高温上限时才开始向堆体内供氧送风，这时送曝气的主要目的是使堆体温度降温，而发酵初始期应然是靠堆体物料自身的氧气含量和堆体外界空气自然进入堆体内所带入的氧分来提供微生物繁殖所需的氧分，这就制约了污泥好氧发酵过程中需要的大量氧分的来源，因为没有在发酵初期就向堆料中送含有发酵初始温度要求的供氧条件，并且没有随着堆体温度逐渐升高而使曝气也随着逐渐升高的工艺装备来保证，导致发酵初期的温度、供氧条件的不具备，靠自然升温和供氧，会存在污泥堆肥好氧发酵腐熟周期长、产品质量不稳定的缺陷。同时由于在发酵初期没有及时供氧，堆肥物料在自身重量作用下，会导致物料压实，对后期曝气供给的透气性造成影响，也是影响产品质量不稳定的因素。

目前我国在污泥堆肥好氧发酵的自动控制方面相对国外发达国家相差甚远，目前国内引进的大型污泥堆肥好氧发酵成套设备存在能耗高、投资大、设备昂贵且复杂、维护困难、运行成本高等缺点，并不完全符合我国国情。寻找一种符合我国基本国情的污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备是当前迫切需要解决的问题，包括开发出污泥处理规模大、处理速度快、环保、高效、耗能低的污泥堆肥好氧发酵技术及国内外设备的高度集成、堆肥工艺过程数据的自动采集、在线数据实时监控、数据自动分析、数据自动记录、数据自动归档以及污泥堆肥好氧发酵工艺过程自动控制的实现是摆在我国广大工程技术人员的一项艰巨任务。

由于污泥堆肥好氧发酵微生物繁殖的最佳初始温度一般在（25⁰C---35⁰C）范围内，这个温度范围最有利于微生物的生长繁殖，如何在堆肥发酵初期，也就是布料刚结束就迅速满足这一工艺参数要求，使堆肥能快速进入高温发酵期、缩短整个发酵周期、降低成本至关重要。在我国北方地区上述这个工艺参数更为重要，特别是我国北方地区冬季进行污泥堆肥好氧发酵连续作业就更显得上述初始温度的重要性，冬季温度过低（10⁰C以下），会导致污泥堆肥好氧发酵堆体内微生物分解、降解反应速度过慢，质量不稳定，严重时可导致发酵失败。

目前我国污泥堆肥好氧发酵过程产生的水蒸汽及氨气（即人们俗称的臭气）不能及时有效的进行收集处理，导致屋面向下滴冷凝水，冷凝水落入发酵槽内的物料上，对物料发酵质量产生影响，严重腐蚀厂房结构和发酵车间内的设备。现在普遍采用的向发酵车间内送风、除臭系统的抽风不能对水蒸汽和臭气进行有效收集，特别是我国北方的冬季，送进发酵车间内的空气是冷空气，会对车间内温度造成下降，同时送入的冷空气与发酵过程产生的热蒸汽发生交汇，更加快了冷凝水的产生速度，导致污泥堆肥好氧发酵环境恶化。

目前污泥堆肥好氧发酵的布料方式多数采用工程装载机布料，也有少数采用与翻抛机共用同一轨道的布料机与皮带输送机配合布料，采用工程装载机布料经常出现由于司机不慎碰坏发酵槽壁的现象，同时工程装载机自重较重，对布料过程散落到地面上不能及时清理的物料进行压实，导致后期清理困难，对曝气通风不利，也对发酵槽地面产生影响，会出现地面裂纹。轨道布料机虽然能克服工程装载机的缺陷，但实现自动布料需要有皮带输送机配合，另外从一个发酵槽到另一个发酵槽布料，皮带输送机需要跟着移位，不利于实现自动布料过程，同时布料机不能实现自动出料功能。

曝气管道是用于向发酵槽内供氧并通过供氧给高温发酵期中的过高温度降温，其作用是使曝气均匀分布到污泥堆肥堆体物料内部，维持发酵槽内的物料内部均匀好氧状态，要想维持曝气分布均匀，就要在曝气管路铺设上尽可能减少压力损失，曝气管路的压力损失主要来源于管道的沿程压力损失，局部压力损失，管道直径越小、长度越长压力损失就越大，管道拐弯处越多，局部压力损失越大。管道压力损失占曝气系统压力损失的80%左右，而物料堆体对曝气的阻力所造成的压力损失仅占20%左右。所以合理布置曝气管路对减少压力损失、使发酵槽内曝气均匀分布至关重要。曝气管路分为曝气主管路和曝气支管路，过去一直沿发酵槽长度方向上铺设支管路，导致压力损失大、池内曝气压力不均，局部形成厌氧发酵，产生大量臭气，对污泥堆肥好氧发酵质量造成影响，产品质量不稳定。另外还有多个发酵槽集中供气的形式，导致一个发酵槽出现故障停机维修时造成全线停止供气，对整个污泥堆肥好氧发酵造成影响，同时曝气管路系统的设计也没有考虑机械冗余。空气蓄能储气罐能有效解决曝气连续供给时的压力、流量稳定，但目前应用较少。

就目前现有技术，用于翻抛机在发酵槽之间移位的移位车，均采用手动控制，用肉眼观察移位车上面安装的轨道与发酵槽上面安装的用于翻抛机运行的轨道是否对齐，即便是安装行程开关控制也是粗略对齐，还需要人工精调才能使在发酵槽上的轨道与移位车轨道准确对齐，不能实现在发酵过程对翻抛机自动移位控制，降低翻抛机作业效率、增加人工成本。

技术实现要素：

一、本发明的污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备由几下几大部分构成：

（1）、堆肥发酵槽系统48：如图1、图2所示，它由发酵原料24、发酵槽池壁25、安装在发酵槽池壁25上平面的H型钢23、翻抛机49和数据采集车46及运行轨道22构成。其中的H型23钢安装在池壁上平面的预埋件26上，翻抛机和数据采集车运行的导轨22安装在H型钢23的上表面上，翻抛机、数据采集车在驱动电机作用下，滚轮28可沿轨道22上行走，上述设备均装在发酵间78车间内；

（2）、堆肥发酵供氧曝气系统：如图1、图4及图6所示，它由曝气主管路44、垫在主管路上面的硬木垫块33、曝气支管路43、铺设在支管路上方并与发酵槽底地面满铺的隔料透气编织帘35、储能储气罐60、流量比例控制阀65、冗余管路67和阀门61、风机出口阀门62、风机63、带有温度调节功能的电加热换热器64、和带有温度调节功能的热水加热换热器66、太阳能光伏发电系统2、含有锅炉房57和锅炉58的锅炉供热系统、安装在供热管路41上的阀门56和安装在回水管路42上的阀门59构成；

（3）、发酵槽地面内保温加热系统：如图1、图4、图10及图11所示，它由发酵车间地面素土36、素土上方做的混凝土找平层32、保温层31、碳纤维加热膜30、热水盘旋管112、发酵槽地面29、地面温度检测热电偶40及太阳能光伏发电系统2构成；

（4）、污泥混料、布料系统：如图1及图2所示，它由污泥料仓80及皮带传送机82、辅料料仓85及皮带输送机88、腐熟回用料料仓97及皮带输送机94、混料机90及皮带输送机79构成混料系统。由带有双梁14的行车式机械手布料机10与混料皮带输送机79配合一起构成布料系统，上述设备分别布置在混料间92和发酵间78内，混料间和发酵间设置在厂房1内。混料间92与发酵间78设有隔墙75，隔墙75上设有混料皮带输送机79穿过的洞口76；

（5）、发酵车间除臭、送风系统：如图1、图2所示，它由集气罩9、除臭管道5、集中管道54、连接管道5和管道54可伸缩的软管道55、引风机53、生物除臭装置52、除臭间51、烟囱50构成除臭系统。由鼓风机39、给空气加热的热水换热器37、送风管道20及与送风管道相连的出风口21构成了向发酵间78送风系统；

（6）、工艺装备自动化控制系统：如图8所示，它由上位机触摸屏113、整个工艺装备控制系统主站114、用于翻抛机控制的从站（1）115、用于数据采集车控制的从站（2）116、用于行车式机械手布料机控制的从站（3）117、用于混料系统控制的从站（4）118、用于送风除臭系统控制的从站（5）119、用于曝气及热交换系统控制的从站（6）120构成。其中的触摸屏113用于操作员操作设备和数据自动记录、数据自动对比分析、数据自动归档，而主站114除协调各从站之间的通讯外还肩负着碳纤维加热膜对发酵槽地面的加热控制；

（7）、发酵工艺过程的数据实时在线采集系统：如图9所示，它由热电偶109、堆肥堆体内氧气含量检测探头111、发酵过程产生的氨气含量检测装置110和用于安装上述测量探头和装置的数据采集车46构成了数据实时在线采集系统；

（8）、用于翻抛机49、数据采集车46在发酵槽之间进行移位的移位车104在发酵槽两端各布置一台，其中一台用于翻抛机在发酵槽之间移位，另一台用于数据采集车在发酵槽之间的移位，移位车的驱动系统是数字全闭环交流伺服驱动器和交流伺服电机，用于位置反馈的元件是WCS位置编码系统或激光测距系统，确保移位车运动位置精确，以便移位车上边的轨道与发酵槽池壁上边的轨道准确定位，实现翻抛机、数据采集车根据工艺要求在发酵槽之间自动移位。

二、本发明的污泥堆肥快速好氧发酵的工艺过程自动控制如下：

（1）、为污泥堆肥好氧发酵微生物繁殖创造最佳初始工艺参数实施自动控制；

（2）、为污泥堆肥好氧发酵工艺过程的数据自动采集、数据自动记录、数据自动对比分析和数据自动归档实施自动控制；

（3）、为污泥堆肥好氧发酵混料、布料、出料实施自动控制；

（4）、为污泥堆肥好氧发酵车间送风、引风除臭、集气罩上下运动实施自动控制；

（5）、对数据采集车作业、翻抛机作业和用于数据采集车、翻抛机在发酵槽之间移位的移位车实施自动控制。

三、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

（1）、为了达到污泥堆肥好氧发酵腐熟速度快、无害化处理切底和堆肥产品质量稳定、缩短发酵周期和达到降低成本的目的，本发明采用了一种发酵槽地面内部带有保温结构、带有碳纤维加热膜加热（春、夏、秋季使用）和热水盘旋管加热（冬季使用）以及曝气供氧带有热交换系统的槽式发酵槽结构。同时改进了曝气管路铺设形式，由过去的曝气支管路沿发酵槽长度方向铺设改为曝气主管路沿发酵槽长度方向铺设，支管路沿发酵槽宽度方向铺设并设有蓄能储气罐。其目的是使整个发酵槽沿槽体长度方向布气均匀、压力稳定的有益效果。改善由于支管路过长造成的沿程压力损失大和管路拐弯过多造成的局部压力损失，改善发酵槽内供气不均的缺点；

（2）、该槽式发酵槽结构可以改善污泥堆肥好氧发酵初始工艺条件，如布料前就对槽底地面加热，堆肥物料布料结束后能迅速向发酵槽内供有一定温度曝气，达到迅速供氧目的，由于布料后，堆体还没有由于物料自重压实就实施通风供氧，可以改善物料的透气度，使物料微生物达到最佳繁殖速度的初始工艺条件；

（3）、本发明的曝气电加热热交换器和发酵槽底采用碳纤维加热膜电加热，均采用节能、环保的太阳能光伏发电系统供电，可大大降低污泥快速好氧发酵的能耗。地面加热、曝气加热采用两种加热形式，春、夏、秋季采用太阳能光伏发电系统给碳纤维加热膜、电加热换热器供电，冬季可采用锅炉热水给地面盘旋管、热水换热器供热，达到地面和曝气加热的目的。向发酵槽送入的曝气温度随发酵物料温度的升高而升高，当污泥发酵堆体温度接近40⁰C时，就可以对曝气加热、碳纤维膜加热断电（春、夏、秋季），冬季可以通过阀门关闭供给盘旋管的热水，同时关闭热水换热器的热水并停止曝气供给，靠污泥堆肥好氧发酵自身微生物的分解、降解产生的热能就能快速进入高温阶段（55⁰C---65⁰C）；

（4）本发明的电动升降集气罩在布料结束、堆体物料不进行翻抛作业时，可以下落到有利于集气的指定高度，配合车间送风、除臭引风系统可有效控制发酵过程中产生的水蒸汽和臭气（即氨气）向发酵车间内扩散，减少冷凝水的产生，而冬季向车间内送风是通过热水热交换器加热后送入车间内，可保证向发酵车间内送入的空气在20⁰C以上，可有效避免冷空气与发酵产生的水蒸汽交汇，可有效减少车间内冷凝水的产生，改善发酵环境，减少对厂房结构和设备的腐蚀；

（5）、本发明采用行车式机械手布料机自动布料，通过行车大车纵向行走、以及行走在大车横梁上的横向小车左右运动和在横梁小车内机械手臂的上下运动，既能实现行车式机械手布料机定点上料，按程序控制向发酵槽布料，同时利用该机械手布料机还可以实现自动出料。有效减少工程装载机对发酵槽池壁的碰撞，减少地面物料压实后的清理难度和对地面产生由于荷载的变化而发生的裂纹现象，克服了轨道布料机与皮带输送机配合上料时，由于轨道布料机在不同的发酵槽布料时需要移动皮带输送机带来的不便；

（6）、本发明的控制系统采用西门子S7-1500或S7-300站作为整个工艺过程控制的主控系统，即称为主站114，主站114内设有电源模块、CPU模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块和通讯模块，厂房内的行车式机械手布料机、翻抛机、数据采集车、混料系统、送风除臭系统和曝气热交换系统上都装有与S7-1500或S7-300配套使用的ET200SP或ET200M从站控制系统，主站114与从站的数据交换根据现场实际情况可采用PROFIBUS-DP总线或PROFINET工业以太网和无线通讯方式，可大大减少厂房内铺设通讯线缆的麻烦和不便。系统上位机为西门子的触摸屏113，可实时自动记录来自数据采集车的数据、并自动与事先设定的数据进行对比分析和将数据自动进行归档，对摸索最佳工艺过程控制参数提供参考数据；

（7）本发明的设备驱动系统采用国外进口的数字变频交流驱动系统，该系统应用在曝气风机的电机、抽送风系统的电机、翻抛机行走电机、翻抛机滚筒转动电机、数据采集车行走电机及所有皮带输送机电机上进行变频调速，而行车式机械手布料机由于运行速度快，位置精度要求高，同时也是整个发酵车间内用于布料、出料的核心机械，行车式机械手布料机的纵向、横向和上下运动的机械手臂的驱动系统和电机均采用全数字闭环交流伺服驱动系统和交流伺服电机。同样用于翻抛机、数据采集车在发酵槽之间进行移位的移位车，由于位置精度要求高，为能实现翻抛机、数据采集车在发酵槽之间自动移位，要求移位车上边的轨道和发酵槽池壁上边的轨道应自动对中，所以也采用了数字全闭环交流伺服驱动系统和交流伺服电机，用于伺服驱动系统的位置反馈元件均采用WCS位置编码系统或激光测距，位置反馈元件实时采集实际运行距离，可实现恶劣环境正常检测工作,这样在整个发酵车间内可实现行车式机械手布料机和移位车速度、位置精度的可靠控制，又能根据实际情况随时调整运动参数，真正实现生产过程的柔性控制要求。由于整个发酵过程中所用到的主要设备均采用了数字变频调速系统，该系统是一种高效节能系统，节能效果显著，可大大降低污泥堆肥好氧发酵过程的能耗，降低整个发酵过程的运行成本。

附图说明

图1为发酵厂房1立面图；主要示意臭气集气罩9、行车式机械手布料机10、发酵槽壁25、待发酵原料24、翻抛机49、翻抛滚筒27、发酵车间78内的送风管道20及出风口21及太阳能光电板2。

图2为发酵厂房1（A-A）剖面平面布置图；主要示意曝气系统主管路44、支管路43及其开孔45、混料机90及其上料设备、锅炉房57及锅炉58、除臭间51及生物除臭装置52、烟囱50、引风机53、引风管道54、集气管道5与引风管道54对接的软管道55、发酵车间送风机39、空气热水交换器37、安装在进水及回水管道上的阀门38及向车间送风管道20。

图3为发酵厂房1（A-A）剖面平面布置图；主要示意数据采集车46、翻抛机49俯视图，翻抛机、数据采集车在个各发酵槽之间移位的移位车104及其移位车的地面轨道100。

图4为图1剖面局部放大M1视图；主要示意发酵车间地面素土36、曝气主管道44及垫在主管道上面的硬木垫块33、曝气支管路43、混凝土找平层32、保温层31、碳纤维加热膜30、发酵槽地面29、在曝气支管上满铺在发酵槽地面上的隔料透气编织帘35。

图5为图1（B-B)剖面图；主要示意集气罩上下运动的钢丝绳4和7，钢丝绳卷筒6、滑轮3、联轴器106、联轴器107和用于驱动集气罩运动的减速电机108。

图6为图2局部放大图M2；主要示意曝气供氧风机63、风机管道阀门62、蓄能储气罐60、安装在曝气管路之间的冗余管路67及其阀门61、电加热换热器64、热水加热换热器66以及流量控制比例控制阀门65，两种换热器均带有自动控温系统。

图7为图2局部放大图M3；主要示意安装在行车式机械手布料机上机械手臂的抓斗17、驱动机械手臂上下运动的电机70及其安装在驱动电机输出轴上的齿轮69和与齿轮69啮合的安装在机械手臂上的齿条68、机械手臂上下运动的导向轮12、机械手臂整体横向移动小车71、横向移动小车滚轮13、驱动横向小车移动的电机73及其一对相互啮合的齿轮72，其中一个齿轮安装在电机73输出轴，另一个齿轮安装在滚轮13的传动轴上。

图8为整个污泥发酵工艺装备控制系统图；主要示意用于发酵过程中数据的自动记录、数据自动分析、数据自动归档的触摸屏113、系统控制主站114、控制翻抛机工作的从站（1）115、控制数据采集车的从站（2）116、控制行车式机械手布料机的从站（3）117、控制混料系统的从站（4）118、控制送风除臭系统的从站（5）119、控制曝气及热交换系统的从站（6）120。

图9为数据检测车；主要示意堆肥堆体中氧气含量检测探头111、堆肥堆体物料温度检测探头109及氨气检测仪110。

图10为发酵槽内地面从下到上各层结构之间的铺设关系，对应该图所示是从左到右与铺设结构的对应关系示意图。

图11是在碳纤维加热膜31上铺设热水盘旋管112加热形式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图（1-11）详细说明此技术方案的具体实施过程，本发明要解决的问题是通过实施一种污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备及其工艺过程自动控制，找到污泥堆肥好氧发酵过程初期（布料结束），促进微生物繁殖的最佳初始工艺参数以及获得这一工艺参数对工艺装备的自动控制方案，实现数据实时自动采集、自动记录、自动分析、自动归档及大规模机械化作业过程自动控制。与此同时可以缩短污泥堆肥好氧发酵周期、降低大量人工成本，通过对这种工艺装备及其工艺过程自动控制达到快速实现污泥处理减量化、无害化、稳定化的目的。

要想对整个污泥堆肥快速好氧发酵工艺装备实施自动控制，其首要条件是自动化控制系统必须具有系统自检功能，由主站控制系统对所有控制从站是否处于正常工作状态进行自动检测，并由触摸屏显示“系统正常”状态提示，只有整个控制系统处于正常状态后方可对污泥堆肥各工艺装备实施全自动控制，若系统检测某个控制从站有问题，触摸屏会自动提出有问题的从站号，并根据程序预先设定的故障报警给出故障提示，以便维修人员有目标进行维修，缩短维修停机时间。

构成污泥堆肥好氧发酵微生物最佳繁殖的主要初始工艺参数有温度、氧气含量及物料含水率，其中物料的含水率是在控制污泥含水量（80%）左右，再将污泥与辅料、腐熟料按一定的比例混合，达到污泥堆肥好氧发酵混合后物料含水率在60%左右的要求，一般污泥好氧发酵最佳微生物繁殖的初始工艺参数是温度在（25⁰C---35⁰C）范围内，物料含水率在60%左右，氧气含量在（10%---20%）/VOL范围内。由于物料含水率是在混料过程严格控制的，那么控制发酵温度和氧气含量就成为污泥堆肥好氧发酵最佳微生物繁殖的两个主要工艺参数。从本发明的图1、图4可以看出污泥堆肥好氧发酵槽地面29下方设有保温层，可有效防止污泥堆肥初期升温过程中温度向槽底地面下方扩散，影响物料堆体的初始升温过程，同时发酵槽地面下方设有碳纤维加热膜30和热水盘旋管112对地面进行加热，由太阳能光伏发电发出的电能通过储能装置向碳纤维加热膜30供电（春、夏、秋季节），冬季由热水向盘旋管供热，使发酵槽底地面29温度达到（25⁰C---35⁰C）范围内，测量该温度参数是通过地面下埋设的热电偶40检测地面温度，并把检测的数据实时发送给控制主站114，主站114控制碳纤维加热膜的供电电流，构成PID闭环控制，冬季可以控制盘旋管热水管路上的电磁阀来控制热水的开或关，使温度能稳定在设定的温度范围（25⁰C---35⁰C）内，另外在布料结束后，通过曝气鼓风机63向蓄能储气罐60送风，经过电加热换热器64加热曝气（春、夏、秋季），冬季用热水热交换器加热曝气，通过曝气主管路44、支管路43及支管路上开设的通风孔45向发酵槽48内物料24送暖风并达到及时供氧目的，空气温度控制在（28⁰C---38⁰C）范围内，控制空气温度是换热器内部（电加热、水加热）自带控温功能实现的。经过上述给碳纤维加热膜30供电加热地面29（春、夏、秋季），冬季通过给盘旋管112供热水加热地面29和加热曝气这两项措施，构成达到污泥堆肥好氧发酵微生物最佳繁殖初始温度和供氧的工艺条件，使堆体内微生物能在初始工艺条件下迅速繁殖，随着物料发酵过程的进程，微生物不断需要氧分，所需氧分由数据采集车上安装的氧气探测头111采集，通过控制数据采集车的控制从站（2）116实时将数据传回给主站114，由主站114向控制曝气及热交换系统的从站（6）120发出控制指令，由从站（6）120控制鼓风机变频器使风机电机提高转速，同时开大流量比例控制阀65，向发酵槽增加送风量，曝气温度随堆体内温度的升高而升高，这是主站114实时向曝气及热交换系统控制从站（6）120发送控制指令，由从站（6）120控制曝气换热器自动调节，当堆体温度接近40⁰C时，要对槽底碳纤维加热膜30断电（春、夏、秋季），冬季要停止向盘旋管内供热水，这时靠堆体物料内微生物分解、降解产生的热量使堆体温度迅速平稳升高，使发酵能快速进入中期高温阶段（55⁰C---65⁰C），堆体温度是通过数据采集车上的热电偶109采集，通过控制数据采集车的从站（2）116将数据发送给主站114，再由主站114控制碳纤维加热膜30断电（春、夏、秋季），冬季通过控制热水盘旋管管路上的电磁阀关闭，同时主站114向控制曝气系统的从站（6）120发出控制指令，由从站（6）120控制曝气加热换热器64（春、夏、秋季）、鼓风机63同时断电并关闭流量比例阀65。当物料温度达到高温发酵温度上限时（65⁰C），向发酵槽内曝气系统供自然风（春、夏、秋季），冬季可以向发酵槽内供加热温度在25⁰C以上的热风，热风来源靠锅炉房57内锅炉58供给的热水经热水换热器66与空气进行热交换，温度由热水换热器内部自带的调节系统实现，避免冬季直接向发酵池内送冷风（10⁰C以下），以便对微生物繁殖造成影响。曝气送风或停止送风的控制过程是由数据采集车采集物料的高温发酵温度，并实施将数据发送给主站114，由主站114向控制曝气系统的从站（6）120发送指令，当物料温度达到高温上限时，由从站（6）120控制风机通电并将流量比例阀65开到最大，当温度达到高温发酵下限时，由从站（6）120控制风机断电并关闭流量比例阀65。反复对风机通电或断电、流量比例阀的开或关能使物料稳定在高温发酵的温度（55⁰C---65⁰C）范围内。

混料间92内的各上料设备与混料设备的自动控制：由图2所示，污泥堆肥好氧发酵工艺设有混料间92，混料间92内设有污泥料仓80及皮带输送机82、辅料料仓85及皮带输送机88、腐熟料仓97及皮带输送机94、混料机90及皮带输送机79，污泥堆肥好氧发酵所用原料污泥、辅料秸秆、腐熟料按照一定比例进行充分混合，混合后送入发酵槽48内进行发酵，为了使三种原辅料能按比例均匀送入混料机90的上料斗93内，在三个料仓下仓门开口一定的前提下，由于各皮带输送机的电机均为变频调速，控制各皮带输送机的传输速度，就能使三种物料按一定比例均匀送入混料机90的上料斗93中，通过混料系统的从站（4）118的计时器对上料进行计时，能可靠控制送入混料机90的物料多少，并与混料机的混料能力相适应，当混料机90上满物料时，控制从站（4）118同时控制关闭3个料仓各自下部的仓门81、87和96，同时给驱动3个皮带输送机的电机84、95、99断电使其停止运行，3个料仓门的开启或关闭是通过3个气缸83、86和98实现的，混料机90在3个料仓上料前就已经开机，为混料做准备，在驱动电机89的驱动下对机内物料进行充分混合，通过从站（4）118的计时控制来确定混料是否充分，当混料时间到，通过下部气缸91自动打开混料机下部仓门105，同时启动混料皮带输送机79将物料送入已在指定位置等待的行车式机械手布料机的抓斗17内，混料机90完成一次混料过程。根据抓斗17容积和混料机90每次的混料量确定混料机90向抓斗17内输送物料的次数，输送的次数由从站（4）118的计数器实现计数，可通过混料皮带输送机79开启的次数计数上料次数，当计数次数到，行车式机械手布料机会把物料送入指定的发酵槽48内，通过液压缸16使抓斗17张开，把物料倒入发酵槽48后，在液压缸16作用下，使抓斗17合上，然后行车式机械手布料机再回到接料位置等待混料皮带输送机79上料，经过数次循环完成布料过程，整个混料和布料过程均是在主站114控制下发出各种指令协调行车式机械手布料机控制从站（3）117和混料系统控制从站（4）118实现各机械动作，按照预定程序自动完成。

行车式机械手布料机10、混料皮带输送机79及集气罩9相互配合，实现向发酵槽48的自动布料：如图1、图2和图7所示，本发明采用了行车式机械手布料机10与混料皮带输送机79相互配合实现向发酵槽48布料的自动控制。行车式机械手布料机大车两端的轮子通过驱动电机74沿轨道19纵向运动，轨道19安装在行车梁18的上平面上，行车梁18安装在带有牛腿15的立柱上，横向移动小车71通过驱动电机73、一对相互啮合的齿轮72驱动滚轮13沿着双横梁14做左右横向运动，其中一个齿轮装在电机73的输出轴上、另一个装在滚轮13的传动轴上，行车式机械手布料机的机械手臂11在驱动电机70、装在电机70输出轴上的齿轮69和与其啮合的齿条68带动机械手臂11上下运动，齿条68装在机械手臂上，机械手臂11上下运动由导向轮12为其导向，这样可实现装在机械手臂上的抓斗17可在三个坐标方向上任意运动，通过这3个方向的运动可以对任意发酵槽48实施布料。首先行车式机械手布料机的抓斗17运动到混料机的皮带输送机79出料处等待接料，控制皮带输送机79的上料次数即可控制抓斗17内的物料是否上满，当输送机79的上料次数到，输送机79停止上料，行车式机械手布料机10按照程序指定的发酵槽48进行布料，当行车式机械手运动到指定布料位置后，由液压缸16驱动抓斗17张开，将物料倒入发酵槽内，然后行车式机械手布料机10再回到混料皮带输送机79处接料，这时抓斗通过液压缸16驱动已合上，反复重复上述动作，直至布料结束为止。行车式机械手布料机10是在从站（3）117控制下执行各种程序动作，混料皮带输送机79是在混料系统控制从站（4）118控制下实施各种程序动作，从站（3）117和从站（4）118控制各管辖的设备动作是由主站114按程序统一协调，即主站114向从站（3）117发出控制指令，由从站（3）117控制行车式机械手作业，当动作结束时向主站114发回反馈信号，并由主站114对从站（4）118发出控制指令，从而实现对混料皮带输送机79作业，通过上述的控制过程实现了行车式机械手布料机的自动布料过程，行车式机械手布料机与皮带输送机79以及混料系统的配合是在程序控制下自动完成的。出料同样是在主站114控制下协调控制从站（3）117按预定程序控制行车式机械手布料机，利用机械手臂抓斗17将发酵槽48内腐熟料抓出，送到运输车上，由运输车送到指定的位置完成出料过程。上述的布料、出料完全实现自动控制，真正达到了机械化作业。可大大减少作业人员，降低污泥处理处置运行成本。在行车式机械手布料机10向发酵槽布料之前，由主站114向从站（5）119发送控制指令，再由从站（5）119控制集气罩9升到最高位置，以不妨碍机械手运动为原则，行车式机械手布料机10、混料皮带输送机79及集气罩9的相互配合动作均是根据工艺要求事先编好控制程序下载到主站114系统内，由主站统一根据程序控制相应的控制从站完成指定的工艺动作。

车间送风除臭系统的送风、引风自动控制：如图2、图8所示，在污泥堆肥好氧发酵过程中，微生物发生化学分解、降解反应，随之产生热量和氨气，氨气和热量随着发酵产生的水蒸汽一起向外散发，氨气是一种臭味气体，发酵过程产生的氨气是通过数据采集车上安装氨气检测装置108进行检测，当检测到有氨气散发时，通过数据采集车的控制从站（2）116向主站114发送指令，由控制主站114向送风除臭系统的控制从站（5）119发出启动车间送风鼓风机39和除臭引风机53一起工作，将氨气通过集气罩9、集气管道5、集中集气管道54、连接管道5和管道54的集气伸缩软管55及引风机53引入除臭间51的生物除臭装置52，通过生物除臭装置除臭处理后通过烟囱50排放到大气中。由于鼓风机和引风机均为变频调速电机，鼓风机和引风机的转速将随着检测氨气的浓度增加通过控制从站（5）119对2台风机进行无级调速，并随氨气浓度的增加而提高两台风机的转速，从而实现对氨气、水蒸汽处理的自动控制。

翻抛机49、集气罩9的自动控制：如1、图2和图8所示，当物料堆体温度在高温发酵周期内已达到上限值且继续升温，送风起不到降温目的时，主站114控制系统向控制翻抛机作业的从站（1）115发出指令，由从站（1）115控制翻抛机49对物料进行翻抛作业，使物料能得到全面降温并与空气广泛接触达到供氧目的，同时可将体内积聚的大量水蒸汽向外散发，当翻抛作业结束时，翻抛机自动回到原来的位置，等待下一次发出的作业指令。翻抛机是否作业是由数据采集车上的热电偶109采集的温度数据来决定，当物料温度在风机满负荷送风时，温度还是居高不下并有继续升温趋势时，就要实施翻抛作业。由于数据采集车是实时采集发酵物料堆体内的温度，通过从站（2）116实时将数据发送给主站114，所以实施的翻抛作业是在事先编好的程序控制下自动控制的。在翻抛机49准备作业前，由主站114向由从站（5）119发出控制指令使集气罩9升起到指定高度以不影响翻抛机49作业为准，当集气罩9升起后通过从站（5）119给主站114反馈信号，主站向控制翻抛机49作业的从站（1）115发出指令，由从站（1）115控制翻抛机49作业。翻抛机49作业结束回到原位后，由从站（1）115向主站114返回作业结束信号，由主站114控制从站（5）119使集气罩9下落到原始位置。集气罩9的上升和下降是控制从站（5）119控制驱动集气罩运动的电机108，由电机108通过联轴器107、106驱动钢丝绳卷筒6，其中钢丝绳7直接绕在卷筒6上并与集气罩吊环8相连，钢丝绳4绕过滑轮3与集气罩吊环8连接。总之集气罩9的上升、下落要配合行车式机械手布料机布料、翻抛机翻抛作业来进行，所有这一切的协调作业均是在工艺要求下进行预先编程，将程序下载到主站114中，由主站114控制相应的从站自动完成要求的工艺动作。

翻抛机49、数据采集车46与横向移位车104配合实现在各发酵槽之间的自动移位控制：如图1、图2、图3和图8所示，污泥堆肥好氧发酵一般要根据发酵周期和日处理污泥量的多少配备发酵槽，一个发酵槽一般以处理一天污泥量居多，为节省设备造价投资，一般根据翻抛机翻抛作业能力和日处理污泥量的多少配备翻抛机数量，对中等规模污泥处理量（200t---300t/d）而言，一般配备2台翻抛机居多，以便一台出现故障时，不影响整个生产线停产。本发明在发酵槽两端各配备了供翻抛机、数据采集车移位的移位车104，其中1台移位车供数据采集车在发酵槽48之间移位循环检测，另一台供翻抛机在各发酵槽48之间移位进行翻抛作业，移位车的运动由主站直接控制，为保证移位车上面的轨道102与发酵槽上面的轨道22精确对中定位，移位车的驱动系统采用了数字全闭环控制系统。数据采集车46是根据每个发酵槽48布料结束后及发酵周期的长短每天至少对各发酵槽48内的物料24进行数次温度、含氧量及氨气检测，根据每次检测作业的时间分别控制数据采集车46在各发酵槽48巡回作业排序，编好控制程序，由控制系统主站114与控制数据采集车46的控制从站（2）116相互配合，控制数据采集车46和移位车104实现在各发酵槽48之间自动进行移位。数据采集车要进行移位时，首先移位车在驱动伺服电机103驱动下，移位车滚轮101沿地轨100运动到数据车所在的发酵槽位，使移位车的上部轨道102与发酵槽壁上面的轨道22自动对齐，数据采集车46沿发酵槽上面的轨道22运动到移位车的轨道102上，再按照事先编好的程序指令移动移位车104到指定的发酵槽48，到位后，数据采集车46驶出移位车到发酵槽的指定位置进行数据采集，这时移位车原地等待数据采集车作业，以便数据采集车下次在发酵槽之间移位。数据采集车46在每个发酵槽48采集的数据通过数据采集车控制从站（2）116实时在线发送到控制系统主站114，并通过触摸屏113与主站114进行数据自动交换，触摸屏113会实时自动记录数据采集车控制从站（2）116发给主站114的数据，并与事先设定好的数据进行比较分析，实时调整工艺控制过程，并将数据进行自动归档，以便和实际工艺参数进行比较，为进一步完善工艺参数创造有益效果。翻抛机49与移位车104配合在各发酵槽48之间移位与数据采集车的移位一样，只是翻抛机49是根据某个发酵槽48的物料达到高温发酵温度上限且居高不下时，这个发酵槽48的物料就要进行翻抛作业，移位车104就将把翻抛机49送到需要进行翻抛作业的发酵槽48那里去，翻抛作业是翻抛机的滚筒27转动，由滚筒上的抛齿对物料进行翻抛，滚筒转动的同时翻抛机沿轨道22移动实现翻抛作业，翻抛机在发酵槽之间的移位控制过程与数据采集车46的移位过程完全相同。

发明所采用的工艺装备及其工艺过程自动控制是将国内外设备进行了高度整合，控制系统采用德国西门子S7-1500或S7-300作为主控系统，称作主站114，根据控制要求配有与之配套的6个ET200SP或ET200M控制从站，用触摸屏113作为控制系统的上位机，主站114与从站的数据通讯根据现场情况可以采用PROFIBUS-DP总线或PROFINET工业以太网和无线数据传输形式相配合，触摸屏113作为上位机对控制系统实施统一管理，可以实现对设备的手动控制和自动控制的相互转换，在手动控制下还可以通过各设备的手动遥控开关对设备分别进行手动控制。触摸屏113可以实时记录数据车发回来数据，并与事先设定的工艺参数实时进行比较分析，并将记录的数据能自动归档，为进一步完善工艺提供参考依据。对于工艺装备的主要设备，如翻抛机、数据采集车、混料机及皮带输送机的驱动电机采用国外进口数字驱动变频器和交流变频电机，对于控制位置精度要求高、运动速度快的行车式机械手布料机所有驱动电机、移位车驱动电机均采用国外进口全数字闭环交流伺服驱动器和交流伺服电机，以保证关键设备主要部件使用的安全性和可靠性，其余部件均采用国产化部件。而对于翻抛机、数据采集车、移位车、混料机、皮带输送机、风机所用的其他机械部件均采用国内制作。这种配置方案可将国外高端设备与国产设备进行高度整合，可以大大降低全部引进国外进口设备的工程造价。对推动我国污泥处理工艺装备具有有益效果。

整个生产线需要人工作业的工序只有隔料透气编织帘在发酵槽出料后需要人工进行清理，因为机械手布料机对发酵槽进行出料时，总要剩下很薄的一层物料不能清理出去，需进行人工清理，清理完物料后要将编织帘卷起，送到室外指定地点进行敲击，使黏在编织帘上的物料清理干净，编织帘既能起到物料不与曝气支管路接触堵塞通气孔的作用又能起到曝气均匀分布的效果。曝气主管路上方垫的硬木块33是为了使铺设主管路的水泥沟与发酵槽地面起到一平的效果，以免编织帘沉入沟内。