[发明专利]强制通风水平流生物干化反应装置及方法

说明书

本发明公开了一种强制通风水平流生物干化反应装置及其方法。强制通风水平流生物干化反应装置包括水平流槽式反应器、相对湿度传感器、红外测温传感器、机械翻堆系统、强制通风系统和强制通风控制系统，采用相对湿度‑红外温度联合控制方式。本发明的相对湿度‑红外温度联合控制方式，能够适应强制通风过程中污泥水分蒸发的快速温度变化，保持反应器排气为饱和蒸汽状态，有效提高了生物干化速度、高温稳定度和空气利用效率。本发明的强制通风水平流生物干化反应装置方法，既可用于剩余城市污泥，实现快速生物干化；也可用于生物燃料的生物热干化，减少强制通风能耗。

技术领域

本发明涉及废水处理和固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种强制通风水平流生物干化反应装置及方法。

背景技术

快速的温度检测方法，是强制通风过程中，把生物干化热力学过程维持在第一阶段的核心技术之一。典型的生物干化热力学过程可以分为两个个阶段，其中生物干化效率最高的是生物产热量超过堆肥和干化所需的第一阶段。通风过程中的水分去除，主要通过快速的蒸发相变过程完成，该相变过程同时带走了大量的潜热从而快速降低堆体温度。现有研究表明，潜热占堆肥全过程中能量总输出到70～80％；考虑到生物干化工艺的强制通风主要以水分蒸发去除为目标，因此生物干化工艺强制通风过程中的温度变化将会非常快速。现有生物干化工艺的温度在线监测方法主要为热电偶法，表明堆体温度大致经过四个主要阶段：升温阶段，高温阶段，第二升温阶段和冷却阶段。温度反馈控制是现阶段已经被广泛应用的通风策略，其中热电偶测得的堆体温度为反馈变量，通风为受控变量。然而由于热电偶所需的热力学平衡时间较长且波动，对于温度在强制通风过程中随时间和空间位置快速变化的生物干化工艺，阶段性的过量空气几乎是不可避免的。生物产热速率受到剩余污泥和堆肥调理剂性质的极大影响，特别是初始含水率MC、比耗氧速率OUR和自由空域FAS。例如，比耗氧速率OUR和自由空域FAS在第二升温期分别提高到5倍和1～4％，难以预先估算通风策略。采用热电偶的温度反馈，反馈时间长，则容易出现过量强制通风的问题，从而导致堆体物料温度快速下降，堆体过冷和前三个堆肥阶段的提前结束。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种强制通风水平流生物干化反应装置及其干化方法，以解决过量通风导致堆体物料温度快速下降，堆体过冷和前三个堆肥阶段提前结束的问题。

(二)技术方案

本发明提供一种强制通风水平流生物干化反应装置，包括：水平流槽式反应器1、强制通风系统2、相对湿度传感器3、红外测温传感器4和强制通风控制系统5，其中：

相对湿度传感器3，设置于堆体物料上方，用于检测强制通风过程中的排气相对湿度；

红外测温传感器4，设置于堆体物料上方，用于实时检测堆体物料某点、堆体物料表面、或堆体物料某区域的温度变化；

强制通风控制系统5，用于采集相对湿度传感器3和红外测温传感器4的检测结果，并根据采集的检测结果向强制通风系统2输出控制信号；

强制通风系统2，用于根据接收的控制信号向堆体物料加压输送空气，逐步实现对堆体物料的生物干化。

其中，所述相对湿度传感器3通过变送器与强制通风控制系统5连接。

其中，所述红外测温传感器4，通过变送器与强制通风控制系统5连接。

其中，所述强制通风控制系统5，设置于水平流槽式反应器1的堆体物料上方，通过电缆与强制通风系统2连接。

其中，所述堆体物料容置于水平流槽式反应器1中，该水平流槽式反应器1为水平槽式反应器，分为3～6个通风分区；每个通风分区的强制通风口位于堆体底部，排气口位于堆体顶部。

其中，所述水平流槽式反应器1具有外部保温结构。