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1智能控制系統

1.1調節罐控制調節罐共1個，總容積500m3，配有3個出料電動閥，1個超聲波液位檢測儀，1個攪拌電機。

1.1.1調節罐進料控制調節罐水解池以及糞便、水處理污泥、餐廚廢料的進料為人工手動控制。

1.1.2調節罐出料控制調節罐出料方式分為計算機自動出料與計算機手動出料2種。計算機自動出料：在計算機上將調節罐的出料模式調整為“自動出料”模式，控制系統自動判斷調節罐的液位高度，當液位高度達到設定值（該液位設定值為人工預設值，如5．3m，該值可隨時進行更改），自動開始向發酵罐1號、發酵罐2號進料。每罐的進料量根據調節罐的液位高度（液位設定值0．8m）平均分為2份，向發酵罐依次進料。進料順序為固定順序1號－2號，為防止進料量過快導致發酵罐罐頂壓力增加過快，設定每連續進料0．5罐后停止0．5h，具體罐數和停止時間需現場調試時確定。調節罐的出料泵為1用1備，在1號泵正常情況下優先啟動1號泵，如1號泵在故障或檢修狀態（由計算機設定檢修狀態），則啟動2號泵進行出料。調節罐出料閥門，發酵罐進料閥門，調節罐出料泵全部為自動開啟、關閉。計算機手動出料：操作人員可在計算機上將調節罐出料模式調整為“手動出料”模式，這時自動出料程序屏蔽，自控系統將不會根據液位自動出料。“手動出料”模式下操作人員可以在計算機上點擊“調節罐出料啟動”按鈕，自控系統自動根據這時的液位高度計算每個發酵罐的進料量，向2個發酵罐依次進料。出料的順序與方法與“自動出料時”相同。

1.1.3調節罐攪拌控制當調節罐液位高于設定液位（該液位設定值為人工預設值，如1．5m，該值可隨時進行更改），攪拌自動開啟，當罐體液位低于某一值時自動關閉。攪拌方式開啟為“設定時間1”，關閉為“設定時間2”，設定時間1和設定時間2為人工預設值，可隨時進行更改。另外設定每小時出料量為指定高度，如果低于該高度，自動報警。如設定液位為1．5m，設定時間1為1，設定時間2為3，則當調節罐液位高于1．5m的情況下，攪拌開啟1h，關閉3h，按此規律循環，液位低于1．5m，攪拌不開啟。調節罐的攪拌電機保留原有現場手動開啟關閉的功能，可以在現場、計算機兩處操作。

1.2發酵罐控制發酵罐控制包括發酵罐共2個，單罐總容積1500m3，每個罐配有1個進料自動控制閥門，1個出料自動控制閥門，1個超聲波液位檢測儀，1個罐頂壓力檢測，1個罐體溫度檢測，1個控制溫度進熱水自控閥門，1個旋轉攪拌電機，1個水力攪拌泵。

1.2.1發酵罐進料控制發酵罐的進料時間、進料量全部由調節罐控制。

1.2.2發酵罐溫度控制目標：保持發酵罐內溫度為35℃±2℃。控制設備：使用鉑電阻檢測罐內溫度，使用開關閥控制罐壁及底部盤管進熱水的時間。溫度控制方法：由于發酵罐的進熱水閥門全部關閉時，熱水無法進行循環，導致鍋爐加熱水箱溫度、壓力增加，所以盡量保證發酵罐的閥門不會同時關閉，將2個發酵罐的熱水閥控制周期開始點相互錯開：在發酵罐熱水進管和回管之間增加旁通管，并增加自動控制旁通閥門。該閥門在平時狀態保持關閉狀態，當自控系統檢測到發酵罐所有熱水閥都關閉時，開啟該旁通閥，使得熱水可以保證循環。溫度控制方法：使用溫度開關閥控制。由于攪拌的存在，可能發酵罐內溫度傳遞較快，這樣就可以使用溫度上限下限的開關閥進行控制進水閥門。當罐內溫度大于36．5℃時，關閉進水閥門，保持罐內溫度，由于盤管內的熱水余熱，溫度可以上升到37℃。當罐內溫度下降為35．5℃時，開啟進水閥門，進行加熱。另外，在暖氣管進水處加設溫度計，當水溫低于某一值時，接進水與出水。防止低溫水對罐體的降溫作用。

1.2.3發酵罐液位控制每個發酵罐的液位分別設定液位“下限控制點”、“上限控制點”與“上上限報警點”（設定點可隨時更改），當發酵罐液位達到“上限控制點”時，先給壓濾機信號，在壓濾機處設置聯絡箱，聯絡箱上指示燈開始閃爍，提醒壓濾機操作人員準備開始接料：當壓濾機操作人員準備好壓濾機，按下聯絡箱按鈕后，發酵罐開始出料，指示燈變為常亮，為發酵罐正在排料。自控系統自動開啟出料閥門，排出物料。當發酵罐液位低于“下限控制點”時，關閉發酵罐出料閥門，同時熄滅壓濾機處的指示燈。

1.2.4發酵罐攪拌控制發酵罐攪拌分為旋槳攪拌與水力攪拌。旋槳攪拌控制：在計算機上可以選擇“開啟攪拌狀態”與“關閉攪拌狀態”。在“開啟攪拌狀態”下，旋槳攪拌按照設定時間進行開啟與關閉，如設定時間為開啟2h，關閉3h，則旋槳攪拌按照開2h，關3h進行控制。在“關閉攪拌狀態”下，旋槳攪拌不會自動開啟。水力攪拌控制：在計算機上可以選擇“開啟攪拌狀態”與“關閉攪拌狀態”。在“開啟攪拌狀態”下，水力攪拌泵按照設定的時間進行開啟與關閉，如設定時間為開啟1h，關閉23h，則每天水力攪拌泵只在固定時間開啟1h。“關閉攪拌狀態”下，水力攪拌泵不會自動開啟。旋槳攪拌和水力攪拌泵保留原有現場手動開啟關閉的功能，可以在現場、計算機兩處操作。

1.2.5發酵罐壓力控制發酵罐內壓力保持在3～5kPa，最高8kPa，發酵罐頂排氣閥門為手動閥門，正常時為常開，發酵罐故障或維護時手動關閉。發酵罐內壓力的控制由脫硫裝置控制，參見脫硫控制。

1.3脫硫裝置控制脫硫裝置控制有濕法脫硫裝置和干法脫硫裝置各1套。濕法脫硫裝置有3個罐，每罐有各有2個高低液位檢測音叉開關，4個進水噴淋泵，1個進氣自控閥門：干法脫硫裝置有2個罐，共1個進氣自控閥門。在計算機上選擇“自動脫硫”，自控系統優先啟動濕法脫硫噴淋泵和進氣閥門，同時檢測濕法脫硫罐的液位，如果濕法脫硫罐液位達到高液位，則關閉濕法脫硫罐進氣閥和噴淋泵，同時開啟干法脫硫泵進氣閥門，當濕法脫硫罐液位降低至低液位時，并延時一定時間后，再自動啟動濕法脫硫噴淋泵和進氣閥門，同時關閉干法脫硫進氣閥門。由于發酵罐內的壓力需要保持在3～5kPa，最高8kPa，所以在脫硫裝置控制中設置“最高控制壓力”與“正常控制壓力”，如果發酵罐內壓力大于“最高控制壓力”，則同時開啟濕法脫硫裝置和干法脫硫裝置：當發酵罐內壓力小于“正常控制壓力”，則關閉1臺脫硫裝置。使得發酵罐內壓力在控制范圍內。

1.4儲氣柜控制儲氣柜控制包括1個800m3儲氣囊，1個高位報警裝置。儲氣柜設置高容積報警裝置，當儲氣柜的容積達到一定量，如700m3時，進行報警并為使用燃氣處發出信號，延時五分鐘后，如氣罐氣體沒有低于700m3，計算自行啟動火炬系統進行減壓。

1.5現場報警顯示在現場顯眼位置設置聲光報警器，當發酵罐溫度超高或超低、發酵罐壓力超高、調節罐液位超高時，自控系統自動點亮閃光報警器，提示操作人員去計算機查看實際報警點，另外，為確保安全，還設計了急停按鈕［3］，避免故障，保證生產正常進行。

1.6自控系統控制核心－PLC采用PLC編程軟件STEP7，在PLC編程軟件的硬件組太重設置PLC的IP地址和子網掩碼，它運行于WINDOWS操作系統，其性能優越，并提供了可靠的通訊功能及診斷特性。所有功能均有在線幫助。針對聯合厭氧發酵處理生產信號I／O點少，現場工業環境惡劣的特點，采用S7－ET200M現場PROFI－BUS總線制分布式結構。CPU用CPU315－2DP／PN，帶有內置PROFIBUS－DP和Ethenet接口，適用于中等性能范圍的應用，能滿足程序規模和指令處理速度等要求高的應用場合，內置的PROFIBUS－DP接口使其能作為主站直接連接到PROFIBUS－DB現場總路線上。

2自動控制系統應用效果

使用“有機固體廢棄物聯合厭氧發酵”控制系統和智能平臺，預計可以提高垃圾分揀率25％，提高厭氧發酵系統產氣率35％，全部系統總體處理效率提高約50％。同時，由于智能控制技術的加入，“有機固體廢棄物聯合厭氧發酵”生產工藝自動化程度將達到85％以上，安全系統聯動可靠率達到95％以上，可以確保生產過程更加安全的同時減輕了工人勞動強度、改善了作業環境。

3智能控制系統應用意義與展望

通過城市有機固體廢棄物聯合厭氧發酵處理在線監控智能平臺的建設，首先，要實現對幾種廢棄物進／出料量和過程的自動監測和控制，同時在線監測聯合厭氧發酵過程的溫度、酸堿度、固含率、攪拌速率、氣體壓力及成分等主要影響因素，并針對及時的反饋信息做出相應的調節方案，進而提高厭氧消化效率、增加沼氣與有機肥的產量和品質：其次，提高生產效率、確保生產過程安全的同時減輕工人勞動強度、改善作業環境：最后，在實現智能控制技術與城市生活垃圾及其他固體廢棄物處理工藝有機結合的過程中實現城市垃圾處理的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。有機固體廢棄物聯合厭氧發酵處理在線監控智能平臺全面提高了垃圾產生過程的“減量化”、處理過程的“資源化”和處置結果的“無害化”水平，是一套系列化、成套化、標準化可推廣應用的系統。

作者：琪趙玉柱陳灝王玉喜單位：中國科學院生態環境研究中心鄂爾多斯固體廢棄物資源化工程技術研究所鄂爾多斯市城市礦產研究開發有限責任公司