一种一体化污泥处理控制系统及方法与流程

本发明涉及污泥脱水处理技术领域，尤其涉及一种一体化污泥处理控制系统及方法。

背景技术：

我国目前污水处理总量大约2亿吨/天，粗算产生湿污泥量约为20万吨/天，据相关数据显示，我国每年产生的大量污泥中，约3000万吨污泥没有得到妥善安置。相关研究认为，到2020年我国市政污泥年产量将超过6000万吨。由于“重水轻泥”、污泥处置未同步跟上，我国污水处理厂所产生的污泥有80%以上没有得到妥善处理。污泥产量巨大，极大地推动了我国污泥处理处置的发展，污泥处理处置设备的需求急速增加。

但现有的污泥处理过程中，仍存在严重不足，例如：污泥处理全过程均通过操作工人手动进行控制，但由于人工控制操作精确度较差，无法准确对污泥处理过程中多个参数进行实时控制，污泥处理效果较差，同时由于在处理的过程中，由于操作工人无法对天然气消耗量进行精准控制，导致大量的热量散失到空气中，造成能源极大的浪费，污泥处理成本较高。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种一体化污泥处理控制系统及方法，通过在污泥处理过程中，对温度、污泥含水率、天然气消耗量多个参数进行精准控制，实现处理过程中的动态平衡，实现了对污泥处理过程中的自动控制，降低污泥处理时间，提升了污泥处理效率，解决了由于操作工人无法对天然气消耗量进行精准控制，导致大量的热量散失到空气中，造成能源极大的浪费，污泥处理成本较高的问题。

本申请提供了一种一体化污泥处理控制系统，所述系统包括第一数据获取模块、第二数据获取模块、数据处理模块和控制模块；

所述第一数据获取模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述第一数据获取模块用于获取第一含水率，并将所述第一含水率发送到所述数据处理模块，所述第一含水率为待处理的污泥的含水率；

所述数据处理模块的输出端与所述控制模块的输入端连接，所述数据处理模块用于根据所述第一含水率，计算得到天然气消耗量，根据所述天然气消耗量计算天然气阀门开度，得到阀门调整指令，将所述阀门调整指令发送给所述控制模块；

所述控制模块用于根据所述阀门调整指令对天然气阀门进行调整；

所述第二数据获取模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述第二数据获取模块用于获取第二含水率，并将所述第二含水率发送到所述数据处理模块，所述第二含水率为处理后的污泥的含水率；

所述数据处理模块还被用于根据所述第二含水率，判断所述第二含水率是否在预设范围内；

若所述处理后污泥含水率未在预设范围内，向所述控制模块发送调整进料指令；

所述控制模块还被配置为根据所述调整进料指令，对进料速度进行调整。

所述数据处理模块包括水汽产生量计算单元，天然气消耗量计算单元，天然气阀门开度计算单元；

所述水汽产生量计算单元用于根据所述第一含水率，计算得到处理单位重量污泥的水汽产生量；

所述天然气消耗量计算单元用于根据所述处理单位重量污泥的水汽产生量，计算得到天然气消耗量；

所述天然气阀门开度计算单元用于根据所述天然气消耗量计算得到天然气阀门开度，并根据所述天然气阀门开度生成阀门调整指令，发送给所述控制模块。

还包括第三数据获取模块；

所述第三数据获取模块被用于梯度获取干化设备的第一温度数据，并将所述第一温度数据发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块还被用于根据所述第一温度数据，判断所述第一温度数据是否在预设温度范围内，若未在预设温度范围内，向所述控制模块发送第一温度控制指令；

所述控制模块还被配置为根据所述第一温度控制指令对所述干化设备温度进行调整。

所述第三数据获取模块还被用于获取燃烧器的第二温度数据，并将所述第二温度数据发送给所述数据处理模块；

所述数据处理模块还被用于根据所述第二温度数据，判断所述第二温度数据是否在预设温度范围内，若未在预设温度范围内，向所述控制模块发送第二温度控制指令；

所述控制模块还被配置为根据所述第二温度控制指令对所述燃烧器温度进行调整。

还包括第四数据获取模块，所述第四数据获取模块的输出端与所述数据处理模块的输入端连接，所述第四数据获取模块用于获取进料堵塞数据，并将所述进料堵塞数据发送到所述数据处理模块；

所述数据处理模块还被用于获取进料堵塞数据；

根据所述进料堵塞数据，判断进料是否堵塞；

若进料堵塞，向所述控制模块发送堵塞报警指令；

所述控制模块还被用于根据所述堵塞报警指令，向操作人员发送报警信息。

第二方面，本申请提供了一种一体化污泥处理控制方法，所述方法包括以下步骤：

获取第一含水率，所述第一含水率为待处理的污泥的含水率；

根据所述第一含水率，计算得到天然气消耗量；

根据所述天然气消耗量计算天然气阀门开度，得到阀门调整指令；

根据所述阀门调整指令对天然气阀门进行调整。

还包括以下步骤：

获取第二含水率，所述第二含水率为处理后的污泥的含水率；

根据所述第二含水率，判断所述第二含水率是否在预设范围内；

若所述处理后污泥含水率未在预设范围内，生成调整进料指令；

根据所述调整进料指令，对进料速度进行调整。

还包括以下步骤：

梯度获取干化设备的第一温度数据；

根据所述第一温度数据，判断所述第一温度数据是否在预设温度范围内；

若未在预设温度范围内，生成第一温度控制指令；

根据所述第一温度控制指令对所述干化设备温度进行调整。

还包括以下步骤：

获取燃烧器的第二温度数据；

根据所述第二温度数据，判断所述第二温度数据是否在预设温度范围内；

若未在预设温度范围内，生成第二温度控制指令；

根据所述第二温度控制指令对所述燃烧器温度进行调整。

还包括以下步骤：

获取进料堵塞数据；

根据所述进料堵塞数据，判断进料是否堵塞；

若进料堵塞，向操作人员发送报警信息。

由以上的技术方案可知，本发明提供一种一体化污泥处理控制系统及方法，通过在污泥处理过程中，对温度、污泥含水率、天然气消耗量多个参数进行精准控制，实现处理过程中的动态平衡，实现了对污泥处理过程中的自动控制，降低污泥处理时间，提升了污泥处理效率，解决了由于操作工人无法对天然气消耗量进行精准控制，导致大量的热量散失到空气中，造成能源极大的浪费，污泥处理成本较高的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本申请的污泥处理的工作原理图；

图2为本申请的一种一体化污泥处理控制系统的连接示意图；

图3为本申请的数据处理模块的连接示意图；

图4为本申请的一种一体化污泥处理控制方法的流程示意图；

图5为本申请的第一种实施例的流程示意图；

图6为本申请的第二种实施例的流程示意图；

图7为本申请的第三种实施例的流程示意图；

图8为本申请的第四种实施例的流程示意图。

具体实施方式

在现有技术中，如图1所示，污泥的处理过程为：干化脱水室体和碳化脱水室体在内外室体旋转动力装置持续动力输出下顺时针旋转，在燃烧器的持续工作下为干化脱水室体和碳化脱水室体提供热源能量。污泥通过污泥进料螺旋进入干化脱水室体，同时污泥在预加热机构内利用干化脱水室体内废气余热进行预加热；随后污泥在干化脱水室体内干化脱水，同时污泥在干化脱水室体向前移动；污泥运行到无动力偏心自转打散装置处，无动力偏心自转打散装置的作用下，污泥进行翻转打散搅拌，然后进入热解室进行热解脱水；热解脱水后污泥进入碳化脱水室体内，污泥进一步进行碳化脱水，同时污泥在碳化脱水室向前移动；碳化后成品渣料进入成品料及废气收集装置；碳化后成品渣料在成品料及废气收集装置内收集后，经成品排放螺旋进入成品打包，完成污泥的无害化减量化处理。污泥的干化热解碳化处理过程中产生的废气通过废气收集集中排放管道进行集中收集，经管道引入废气处理系统，废气经废气处理设备净化后排放。

第一方面，参见图2，本申请提供了一种一体化污泥处理控制系统，所述系统包括第一数据获取模块1、第二数据获取模块2、数据处理模块3和控制模块4；

所述第一数据获取模块1的输出端与所述数据处理模块3的输入端连接，所述第一数据获取模块1用于获取第一含水率，并将所述第一含水率发送到所述数据处理模块3，所述第一含水率为待处理的污泥的含水率；

更为具体的是，在本申请一实施例中，所述第一数据获取模块1设置在污泥进料螺旋处，用于检测待处理的污泥含水率，所述第一数据获取模块1可以为红外线快速污泥含水率测定仪。

所述数据处理模块3的输出端与所述控制模块4的输入端连接，所述数据处理模块3用于根据所述第一含水率，计算得到天然气消耗量，根据所述天然气消耗量计算天然气阀门开度，得到阀门调整指令，将所述阀门调整指令发送给所述控制模块4；

所述控制模块4用于根据所述阀门调整指令对天然气阀门进行调整；

所述第二数据获取模块2的输出端与所述数据处理模块3的输入端连接，所述第二数据获取模块2用于获取第二含水率，并将所述第二含水率发送到所述数据处理模块3，所述第二含水率为处理后的污泥的含水率；

更为具体的是，在本申请一实施例中，所述第二数据获取模块2设置在污泥出料螺旋处，用于检测处理后的污泥含水率，所述第二数据获取模块2可以为红外线快速污泥含水率测定仪。

所述数据处理模块3还被用于根据所述第二含水率，判断所述第二含水率是否在预设范围内；

若所述处理后污泥含水率未在预设范围内，向所述控制模块4发送调整进料指令；

所述控制模块4还被配置为根据所述调整进料指令，对进料速度进行调整。

在本申请一实施例中，参见图3，所述数据处理模块3包括水汽产生量计算单元31，天然气消耗量计算单元32，天然气阀门开度计算单元33；

所述水汽产生量计算单元31用于根据所述第一含水率，计算得到处理单位重量污泥的水汽产生量；

所述天然气消耗量计算单元32用于根据所述处理单位重量污泥的水汽产生量，计算得到天然气消耗量；

所述天然气阀门开度计算单元33用于根据所述天然气消耗量计算得到天然气阀门开度，并根据所述天然气阀门开度生成阀门调整指令，发送给所述控制模块4。

在本申请一实施例中，还包括第三数据获取模块5；

所述第三数据获取模块5被用于梯度获取干化设备的第一温度数据，并将所述第一温度数据发送给所述数据处理模块3；

更为具体的是，在本申请一实施例中，所述包括若干个温度传感器，分别在碳化脱水室外壁等距离设置，实现对干化设备温度的梯度检测。

所述数据处理模块3还被用于根据所述第一温度数据，判断所述第一温度数据是否在预设温度范围内，若未在预设温度范围内，向所述控制模块4发送第一温度控制指令；

所述控制模块4还被配置为根据所述第一温度控制指令对所述干化设备温度进行调整。

在本申请一实施例中，所述第三数据获取模块5还被用于获取燃烧器的第二温度数据，并将所述第二温度数据发送给所述数据处理模块3；

所述数据处理模块3还被用于根据所述第二温度数据，判断所述第二温度数据是否在预设温度范围内，若未在预设温度范围内，向所述控制模块4发送第二温度控制指令；

所述控制模块4还被配置为根据所述第二温度控制指令对所述燃烧器温度进行调整。

更为具体的是，该第三数据获取模块5是一种基于lora扩频技术的无线数据传输终端，实现数据透明传输功能。所述数据处理模块3进行数据处理。第一数据获取模块1、第二数据获取模块2、第三数据获取模块5、数据处理模块3和控制模块4通过以太网连接，进行数据交换及指令执行。

在本申请一实施例中，还包括第四数据获取模块6，所述第四数据获取模块6的输出端与所述数据处理模块3的输入端连接，所述第四数据获取模块6用于获取进料堵塞数据，并将所述进料堵塞数据发送到所述数据处理模块3；

所述数据处理模块3还被用于获取进料堵塞数据；

根据所述进料堵塞数据，判断进料是否堵塞；

若进料堵塞，向所述控制模块4发送堵塞报警指令；

所述控制模块4还被用于根据所述堵塞报警指令，向操作人员发送报警信息。

第二方面，参见图4，本申请提供了一种一体化污泥处理控制方法，所述方法包括以下步骤：

s100：获取第一含水率，所述第一含水率为待处理的污泥的含水率；

s110：根据所述第一含水率，计算得到天然气消耗量；

在本申请一实施例中，所述一种一体化污泥处理控制方法的工作过程为：

所采集的含水率记为m，干化后需要得到的污泥含水率记为n，设含水率80%的污泥干化到含水率10%的污泥，即m=80%,n=10%

每吨污泥水汽产生量：（1-（1-m）/（1-n））=0.77吨

设备运行中，釜体循环冷却消耗20%的水汽量，每吨污泥实际水汽产生量：

0.77-0.77x0.2=0.62吨

污泥处理炉消耗天然气量

水分从环境温度升至沸点，水从液相转变为气相，在标准大气压下每升水需要热量大约620kcal。

每吨污泥水分蒸发量约为0.77吨（含水率80％的污泥转化为含水率10％污泥渣料）

q=620*t

q-热值，单位kcal；t-水分蒸发量，单位kg。天然气满足国家强制性标准gb17820-2012，高位发热值满足35.6mj/m³。由经验计算1kcal约等于4186j。

每吨污泥干化需热量=770*620=477400kcal。每吨污泥处理需要天然气量约为56.2m³/吨。假设单台设备处理污泥量5吨/h，需要天然气量约为281m³/h。由所述的每小时燃气消耗的技术参数281m³/h。

s120：根据所述天然气消耗量计算天然气阀门开度，得到阀门调整指令；

在本申请一实施例中，设阀门开度为x，阀门开度的取值范围0--90度，根据线性计算公式为y=kx+b，近似值计算出y值，即燃气消耗量为已知值，根据公式计算出x值。

s130：根据所述阀门调整指令对天然气阀门进行调整。

在本申请一实施例中，参见图5，还包括以下步骤：

s200：获取第二含水率，所述第二含水率为处理后的污泥的含水率；

s210：根据所述第二含水率，判断所述第二含水率是否在预设范围内；

s220：若所述处理后污泥含水率未在预设范围内，生成调整进料指令；

s230：根据所述调整进料指令，对进料速度进行调整。

在本申请一实施例中，参见图6，还包括以下步骤：

s300：梯度获取干化设备的第一温度数据；

s310：根据所述第一温度数据，判断所述第一温度数据是否在预设温度范围内；

在本申请一个实施例中，所述包括若干个温度传感器，分别在碳化脱水室外壁等距离设置，实现对干化设备温度的梯度检测。

s320：若未在预设温度范围内，生成第一温度控制指令；

当所述第一温度数据有若干个时，所述预设温度范围可根据数据工作情况进行调整，在本实施例中，分别为梯度设置的550-650℃温度范围，350-450℃温度范围，200-250℃温度范围。

s330：根据所述第一温度控制指令对所述干化设备温度进行调整。

在本申请的一实施例中，当所述第一温度数据超出预设温度范围时，降低燃烧器功率，进一步降低所述干化设备温度。当所述第一温度数据低于预设温度范围时，增加燃烧器功在本申请一实施例中，从进料螺旋端开始，干化设备内部温度呈梯度分布，分别为：前段、中段、后段。当所述干化设备内部空气流速不高于1m/s的前提下，前段的温度范围为200-250℃，中段温度范围为350-450℃，后段温度范围为550-650℃。以前段温度为设定值，按下式计算主机进料电机转速补偿量：

其中表示函数的输出，是时间的函数。表示增益，表示偏差，即设定值与过程值之差。minitial表示初始值。离散化处理后，计算公式如下

mn=kc*en+（ki*en+mx）+kd(en-en-1)；

其中表示第n采样时刻输出值，kc表示电机转速的比例系数，ki表示积分常数，kd表示微分常数。en表示第n采样时刻的偏差值，en-1表示第n-1时刻的偏差值。

在本申请一实施例中，参见图7，还包括以下步骤：

s400：获取燃烧器的第二温度数据；

s410：根据所述第二温度数据，判断所述第二温度数据是否在预设温度范围内；

s420：若未在预设温度范围内，生成第二温度控制指令；

在本申请的一实施例中，当所述第二温度数据超出预设温度范围时，降低燃烧器功率，进一步降低所述燃烧器温度。当所述第二温度数据低于预设温度范围时，增加燃烧器功率，进一步升高所述燃烧器温度。

s430：根据所述第二温度控制指令对所述燃烧器温度进行调整。

进气阀门为伺服阀门，安装在燃烧室的温度传感器作为过程反馈值，燃烧室的温度给定值根据不同的含水率预先在程序中已赋值，由控制器输出电流为4至20毫安，对应为每小时0到281m³/h的调节量，将燃烧室的温度控制在合理、稳定的范围内，确保能量不损失，是保证生产出的成品污泥合格的关键因素。

在本申请一实施例中，参见图8，还包括以下步骤：

s500：获取进料堵塞数据；

s510：根据所述进料堵塞数据，判断进料是否堵塞；

s520：若进料堵塞，向操作人员发送报警信息。

任何上述方面的其他实现包括被配置为执行方法的操作的相应的系统、装置和或计算机程序。本公开还提供了一种计算机可读存储介质，其耦合到一个或多个处理器并且具有存储在其上的指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时使得一个或多个处理器根据本文中提供的方法的实现来执行操作。本公开还提供了一种用于实现本文中提供的方法的系统。该系统包括一个或多个处理器和耦合到一个或多个处理器的、其上存储有指令的计算机可读存储介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时使得一个或多个处理器根据本文中提供的方法的实现来执行操作。

由上述技术方案可知，本发明提供一种一体化污泥处理控制系统及方法，通过在污泥处理过程中，对温度、污泥含水率、天然气消耗量多个参数进行精准控制，实现处理过程中的动态平衡，实现了对污泥处理过程中的自动控制，降低污泥处理时间，提升了污泥处理效率，解决了由于操作工人无法对天然气消耗量进行精准控制，导致大量的热量散失到空气中，造成能源极大的浪费，污泥处理成本较高的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。