阅读说明：本技术 污泥堆肥臭气控制方法及其系统 (Sludge compost odor control method and system ) 是由 杨国平 封敏 赵欣平 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明属于环保技术领域,涉及一种污泥堆肥臭气控制方法及其系统。所述污泥堆肥臭气控制方法包括：温度实时在线监测系统实时监测堆体温度,智能监控系统根据所述堆体温度的变化实时调整堆体下方鼓风机的运行；在智能好氧发酵设备内设置臭气监测系统,实时监测臭气浓度并将信号传输至中央控制系统,进而控制除臭系统的运行。本发明的污泥堆肥臭气控制方法及其系统,通过温度实时在线监测系统和智能控制系统可根据堆体的温度变化,实时调整鼓风机运行频率及时间,充分保证堆体的好氧状态和有害物质无害化的温度要求,由于本发明采用了最佳的氧气供应模式,避免了因堆体厌氧而大量释放恶臭气体,从源头减少了臭气的排放量。(The invention belongs to the technical field of environmental protection, and relates to a sludge compost odor control method and a system thereof. The sludge compost odor control method comprises the following steps: the temperature real-time online monitoring system monitors the temperature of the stack in real time, and the intelligent monitoring system adjusts the operation of a blower below the stack in real time according to the change of the temperature of the stack; an odor monitoring system is arranged in the intelligent aerobic fermentation equipment, so that the odor concentration is monitored in real time, and a signal is transmitted to a central control system, thereby controlling the operation of the deodorization system. According to the sludge compost odor control method and the system thereof, the operating frequency and time of the blower can be adjusted in real time according to the temperature change of the compost through the real-time online temperature monitoring system and the intelligent control system, so that the aerobic state of the compost and the harmless temperature requirement of harmful substances are fully ensured.)

污泥堆肥臭气控制方法及其系统

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及堆肥臭气控制，尤其涉及一种污泥堆肥臭气控制方法及其系统。

背景技术

堆肥处理是城市污泥减量化、无害化和资源化的主要手段，如何控制污泥堆肥厂运行中产生的臭气，目前尚无很好的解决办法。20世纪60年代美国有很多城市污泥堆肥处理厂因为臭气问题而被迫关闭。近年来我国先后建了一批污泥处理厂，但在建设时几乎都没有很好地解决臭气控制问题。为了减轻污泥堆肥厂对厂区周围环境的影响，必须重新设计堆肥厂的除臭系统。

在堆肥过程中当氧气足够时，物料中的有机成分如蛋白质等，在好氧细菌的作用下会产生刺激性气体(NH₃等)；当氧气不足时，厌氧细菌会将有机物分解为不彻底的氧化产物，如含硫化合物(H₂S、SO₂、硫醇类等)、含氮化合物(胺类、酰胺类等)。恶臭气体在好氧和厌氧条件下均可产生，主要的致臭物质来自厌氧过程。但是即使在充分好氧条件下，堆体也会产生少量致臭物质，如氨、乙酸、丙酮酸、柠檬酸等，但是不会产生明显的臭味，对人体的健康影响较小。

堆肥厂臭气的组成主要有含硫化合物、含氮化合物和挥发性有机污染物(VOCs)。含氮恶臭物质主要有氨、胺、吲哚和粪臭素，其中氨是最受关注的。高温堆肥过程中普遍存在氮素损失的现象，一般氮素损失率可达到30％～50％，在污泥堆肥中甚至高达68％。氨在蛋白质和氨基酸的好氧和厌氧降解中都能产生，在堆肥过程中氨的释放量很大，污泥堆肥过程中氨的浓度可高达1000mg/kg，但氨的臭气阈值相对较高，通常认为它是相对次要的恶臭物质。尽管含硫恶臭化合物如硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲基二硫(DMDS)的产生量小于NH₃，但它们的阈值非常低，因而对总恶臭贡献很大。

一般臭气的释放主要集中在堆肥过程的前2～3周，在第1周结束时臭气浓度达到最大值，而氨气浓度从堆肥第2周开始检测到，在第16天时达到峰值(400mg/L)。随着堆肥温度的升高，甲烷、甲醇、挥发性有机物和臭气的排放都随之增加。随着堆肥过程中物料的稳定化，臭气的产生也会逐渐减少。温度越高，pH越高，氨气挥发损失得越多，在实际堆肥过程中，若不加控制，堆体温度可高达75～80。控制温度是减小臭味的方法，温度的调节主要通过通风散热实现。

由于污泥堆肥车间占地面积较大，发酵堆槽很难物理分割，一般在除臭风量计算时需要考虑整体车间换气，一般换气次数不宜小于8次/h，除臭投资较大，如何降低除臭成本，同时还能有效进行臭气收集处理，变得十分重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种污泥堆肥臭气控制方法及其系统。

具体的，本发明的一种污泥堆肥臭气控制方法，包括：

温度实时在线监测系统实时监测堆体温度，智能监控系统根据所述堆体温度的变化实时调整堆体下方鼓风机的运行；

在智能好氧发酵设备内设置臭气监测系统，实时监测臭气浓度并将信号传输至中央控制系统，进而控制除臭系统的运行。

上述的污泥堆肥臭气控制方法，还包括：在所述堆体的上方设置臭气收集系统，所述臭气收集系统的运行风量与翻抛设备进行连锁控制。

上述的污泥堆肥臭气控制方法，当所述臭气浓度高于阈值时，所述臭气监测系统发出报警信号。

上述的污泥堆肥臭气控制方法，将所述臭气收集系统收集的臭气输送至预洗涤-生物滤池除臭设备。

上述的污泥堆肥臭气控制方法，所述堆体在55℃-65℃的高温阶段维持6天以上。

上述的污泥堆肥臭气控制方法，所述翻抛设备每日作业时长＜4小时。

上述的污泥堆肥臭气控制方法，通过连锁控制所述臭气收集系统与所述翻抛设备，使除臭风量降低30％-40％。

本发明还提供了一种污泥堆肥臭气控制系统，包括：

温度实时在线监测系统，用于实时监测堆体温度；

鼓风机，用于调节堆体的好氧状态和温度；

智能监控系统，用于接收所述堆体温度的信号，并根据所述堆体温度的信号控制鼓风机的运行；

臭气监测系统，用于监测智能好氧发酵设备内臭气浓度；

除臭系统，用于分解臭气；

中央控制系统，用于接收所述臭气浓度的信号，并根据所述臭气浓度的信号控制除臭系统的运行；

其中，所述温度实时在线监测系统、所述鼓风机及所述智能监控系统电连接；所述臭气监测系统、所述除臭系统及所述中央控制系统电连接。

上述的污泥堆肥臭气控制系统，还包括：臭气收集系统，用于收集堆体散发的臭气；翻抛设备，用于翻推所述堆体增加堆体物料中的氧气含量。

上述的污泥堆肥臭气控制系统，所述臭气收集系统包括喇叭型吸风罩和电动风阀；其中，所述电动风阀设置在吸风罩的后端。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

(1)本发明的污泥堆肥臭气控制方法及其系统，通过温度实时在线监测系统和智能控制系统可根据堆体的温度变化，实时调整鼓风机运行频率及时间，充分保证堆体的好氧状态和有害物质无害化的温度要求，由于本发明采用了最佳的氧气供应模式，避免了因堆体厌氧而大量释放恶臭气体，从源头减少了臭气的排放量；

(2)本发明的污泥堆肥臭气控制方法及其系统，在一体化智能好氧发酵设备内设置完善的臭气监测装置，可实现臭气浓度的实时在线监测，信号实时传输至中央控制系统，控制除臭系统的开启与关闭，当发酵设备内有害气体浓度超过阈值时，监测装置会发出报警信号，避免危害员工健康和发生安全事故；

(3)本发明污泥堆肥臭气控制方法及其系统，通过臭气收集系统运行风量和翻抛设备联锁控制，可明显降低除臭系统的运行风量，大大降低除臭体量，从而减少项目投资和运行成本。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

一方面，本发明的污泥堆肥臭气控制方法，包括：温度实时在线监测系统实时监测堆体温度，智能监控系统根据所述堆体温度的变化实时调整堆体下方鼓风机的运行；在智能好氧发酵设备内设置臭气监测系统，实时监测臭气浓度并将信号传输至中央控制系统，进而控制除臭系统的运行。

与传统的发酵工艺不同，本发明的污泥堆肥臭气控制方法为一体化智能好氧发酵工艺，通过温度实时在线监测系统和智能控制系统可根据堆体的温度变化，实时调整鼓风机运行频率及时间，充分保证堆体的好氧状态和有害物质无害化的温度要求。由于本发明采用了最佳的氧气供应模式，避免了因堆体厌氧而大量释放恶臭气体，从源头减少了臭气的排放量。

为保护工作人员身体健康，本发明在一体化智能好氧发酵设备内设置完善的臭气监测装置，可实现臭气(如H₂S、NH₃)浓度的实时在线监测，信号实时传输至中央控制系统，控制除臭系统的开启与关闭。当发酵设备内有害气体浓度超过阈值时，监测装置会发出报警信号，避免危害员工健康和发生安全事故。

污泥堆肥的臭气大部分都是来源于污泥发酵槽，臭气的产生量和浓度会随着发酵时间逐渐变大。一方面发酵槽下部有鼓风机曝气提供氧气，提供氧气的过程就会导致气体进一步释放出来，另外，为了提高足够的氧含量，尽可能防止堆体发生厌氧环境从而产生硫化氢等还原性臭气成分，因此通过对堆体的翻抛，使之疏松透气从而增加物料当中的氧气含量。因此，翻抛是堆肥发酵的必要工艺手段，对发酵微生物的新陈代谢提供很好的帮助。但是翻抛作业往往会导致集聚在堆体中大量臭气搅动逸出，瞬时产生量急剧放大，带来工作空间短时间空气环境恶化，严重危害人体健康。

基于此，在一些优选的实施方式中，本发明的污泥堆肥臭气控制方法，还包括：在所述堆体的上方设置臭气收集系统，所述臭气收集系统的运行风量与翻抛设备进行连锁控制。

具体的，所述臭气收集系统包括喇叭型的吸风罩，确保吸风面积足够大，增强堆体上方的空气扰动范围。同时，吸风口后端设置电动风阀，控制上实现电动风阀和翻抛设备进行联锁控制。

其中，控制逻辑为：当堆体在翻抛作业时，对应堆体上方的电动风阀设置为“全开”，其余静态发酵的堆体上方的吸风口电动阀则选择适度开启(一般设置为半开)，一般发酵槽有多条，依次轮流进行翻抛作业。

本发明通过臭气收集系统运行风量和翻抛设备联锁控制，可明显降低除臭系统的运行风量，大大降低除臭体量，从而减少项目投资和运行成本。其中，除臭体量指除臭风量，即每小时处理风量，单位是立方米每小时。通过本发明的联锁控制，可以节约除臭风量约30％-40％。

由于污泥好氧发酵产生的废气成分复杂、浓度较高、一般都偏酸性，且不稳定会产生瞬间波动及负荷冲击，因此，本发明的一体化智能好氧发酵设备配套“预洗涤-生物滤池除臭设备”的组合臭气处理系统。将臭气收集系统收集的臭气输送至预洗涤-生物滤池除臭设备。

其中，预洗涤-生物滤池除臭设备包括水洗单元和生物过滤单元。

其中，水洗单元采用填料式水洗塔。水洗的目的主要是进一步去除一部分可溶的废气和粉尘。水洗采用厂区中水作为水源，定期补充进入系统，同时溢流排放。根据系统的含盐量确定补充水量。可通过在线设备进行控制，也可以在系统调试正常后，根据时间确定补充水量。考虑到节约工程投资，本方案建议按照根据时间确定补充水量考虑。

其中，生物过滤单元的核心为高效的除臭生物滤池、有利于生物附着和生长的复合生物填料和微生物菌种，使微生物在生物滤池中适宜的环境条件下于复合填料表面形成生物膜，生物膜中的微生物利用废气中的无机和有机物作为碳源和能源，通过降解恶臭物质维持其生命活动，并将恶臭物质分解为水、二氧化碳和矿物质等无臭物，达到净化恶臭气体的目的。

在本发明中，启动发酵程序后，发酵初期好氧微生物迅速增殖，堆体温度迅速升高，1-2天后发酵进入高温期。仅靠物料本身发酵发热形成的高温，在无任何形式的加热装置条件下，通过一体化发酵设备自动监测和控制系统控制发酵堆体在55℃～65℃的高温阶段维持不少于6天，以达到充分杀灭病原菌和杂草种子，实现物料的无害化和稳定化的目的。静态曝气的同时，根据污泥处理量及发酵周期调整一体化发酵设备翻抛设备翻抛频次及速率，使不同位置的物料均匀混合、打碎，提高发酵产品质量。

其中，本发明采用的翻抛设备为本领域中成熟的翻抛机，翻抛机于不同发酵区自出料端至进料端一次完成翻抛作业，翻抛效率高，且物料二次混合、粉碎、翻抛效果好，消除堆体不同位置孔隙差异化。翻抛作业的过程，由于物料抛洒、位移，自然完成物料自一体化发酵设备进料端至出料端的连续输送作业。

优选的，作为核心设备，翻抛设备每日作业时间＜4h，提高运行效率，减小设备故障率，提高设备使用寿命

另一方面，本发明还提供了一种污泥堆肥臭气控制系统，用于实施上述的污泥堆肥臭气控制方法，包括：

温度实时在线监测系统，用于实时监测堆体温度；

鼓风机，用于调节堆体的好氧状态和温度；

智能监控系统，用于接收所述堆体温度的信号，并根据所述堆体温度的信号控制鼓风机的运行；

臭气监测系统，用于监测智能好氧发酵设备内臭气浓度；

除臭系统，用于分解臭气；

中央控制系统，用于接收所述臭气浓度的信号，并根据所述臭气浓度的信号控制除臭系统的运行；

其中，所述温度实时在线监测系统、所述鼓风机及所述智能监控系统电连接；所述臭气监测系统、所述除臭系统及所述中央控制系统电连接。

可选的，所述温度实时在线监测系统为基恩士品牌非接触式温度监测装置，测量范围：0～100℃；测量精度：0.1℃；基本误差：<0.5％；响应时间：<1S；分辨率：1％；工作电压：DC24V；通讯方式：WIFI 2.4G；防护等级：IP65；测温方式：非接触红外热电堆感应测温。

其中，所述温度实时在线监测系统设置在发酵仓内，在污泥堆体上方每间隔3米左右设置一台温度实时在线监测系统。

可选的，所述鼓风机位于堆体的下方，通过正压鼓风曝气模式向堆体中补充氧气。

可选的，所述智能监控系统为一体化发酵设备发酵段设置温度在线监测仪表，实时监测不同阶段物料堆体温度，并自动反馈控制曝气风机启停。

可选的，所述臭气监测系统为科尔康品牌在线硫化氢、氨气检测仪。可以实现区域内臭气成分浓度的在线自动监测，能全天候、连续、自动地检测环境中各中臭气成分的实时变化情况。

可选的，所述除臭系统为臭气处理设备配置在一体化发酵设备末端，单套一体化臭气处理量设计为2.5万m³/h，换气次数6次/h，通过引风机、收集管道统一收集的臭气被送至臭气处理设备内，利用生物降解原理对恶臭气体进行处理，使致臭成分分解转化为嗅阈值较高的低臭成分而达到除臭目的，处理达标后有组织排放。

可选的，所述中央控制系统包括视频监控系统和自控系统。其中，所述视频监控系统包括液晶显示器、大屏幕综合控制软件、图像拼合处理器、摄像机、数字硬盘录像机、显示器及光缆；所述自控系统包括发酵工艺控制软件、上位机监控软件、远程专家服务系统、综合柜、控制台、上位监控工业计算机、显示器、打印机、以太网交换机、UPS及网络通讯原件。其中，以上部件即设备均按照现有的方式进行连接，本发明在此不做具体限定。

进一步优选的，本发明的污泥堆肥臭气控制系统，还包括：

臭气收集系统，用于收集堆体散发的臭气；

翻抛设备，用于翻推所述堆体增加堆体物料中的氧气含量。

优选的，所述臭气收集系统包括喇叭型吸风罩和电动风阀；其中，所述电动风阀设置在吸风罩的后端。

其中，所述翻抛设备为本领域中成熟的翻抛机。

本发明实施例所述装置的具体说明、有益效果及相关举例参照上述方法部分，在此不再赘述。

在一个具体的实施方式中，通过本发明的污泥堆肥臭气控制方法及其系统，控制污泥堆体各技术参数如下：

混合料C/N	(20-30)：1
		混合料含水率	＜62％
混合料有机质含量	≥30％
		发酵温度	55℃-65℃，持续时间不少于6天
堆体氧浓度	≥5％
		发酵天数	18天(为最不利工况)
发酵产物含水率	＜45％

其中，混合料为辅料+返料+需要堆肥的污泥原料。

在一个具体实施方式中，本发明的污泥堆肥臭气控制系统为一体化发酵设备，其采用水平箱体式，整体密封，进出料端设置密封门，须实现以下功能：物料接收、布料、供氧、输送、翻抛、监测、臭气收集、臭气处理、智能控制等功能的集成。相关信息具体如下：

物料接收、布料：一体化发酵设备设进料区布料输送机，用于接收物料混料系统送来的含水率＜62％的混合物料，并实现自动将物料输送至一体化发酵设备发酵段，布料均匀。

物料发酵、供氧：一体化发酵设备发酵段分区设计，物料进入发酵段后采用正压鼓风曝气，通过管道、曝气风机等实现物料充分好氧发酵。

物料输送、翻抛：一体化发酵设备发酵段设置自动翻抛装置，根据发酵周期、物料量进行物料水平移动，输送过程中实现物料混合、疏松、翻抛，物料腐熟完成通过翻抛装置自动输送至出料装置，通过出料装置输送至成品车间外运；多台一体化发酵设备并联设计时，通过移行装置实现翻抛装置于多台一体化发酵设备间切换。

自动监测：一体化发酵设备发酵段设置温度在线监测仪表，实时监测不同阶段物料堆体温度，并自动反馈控制曝气风机启停。

臭气收集：一体化发酵设备采用全密封结构，设备内部设置臭气收集管道、风口等，实现臭气有组织收集，防止臭气外溢，保证厂区的环境质量。

臭气处理：一体化发酵设备末端配置臭气处理设备，单套一体化臭气处理量设计为2.5万m³/h，换气次数6次/h，通过引风机、收集管道统一收集的臭气被送至臭气处理设备内，利用生物降解原理对恶臭气体进行处理，使致臭成分分解转化为嗅阈值较高的低臭成分而达到除臭目的，处理达标后有组织排放。

智能控制：自动称重混料、布料输送机布料、翻抛装置翻抛、出料装置出料、曝气风机供氧、温度监测与反馈控制、臭气收集与处理通过智能控制系统自动运行，最大限度节约运行人力；并通过网络系统实现物料发酵运行参数远程传输至专家库云服务平台，建立完善的项目信息云数据库，远程收集、分析项目工艺运行状态，针对不同原料、不同季节制定差异性发酵控制参数，实现实时优化工艺及提高生产效率、提高项目管理水平。

与传统的发酵工艺不同，一体化智能好氧发酵工艺中，通过温度实时在线监测系统和智能控制系统可根据堆体的温度变化，实时调整鼓风机运行频率及时间，充分保证堆体的好氧状态和有害物质无害化的温度要求。由于该工艺采用了最佳的氧气供应模式，避免因堆体厌氧而大量释放恶臭气体，从源头减少了臭气的排放量。

为保护工作人员身体健康，本发明在好氧发酵设备内设置完善的臭气监测装置，可实现H₂S、NH₃浓度的实时在线监测，信号实时传输至中央控制系统，控制除臭系统的开启与关闭。当发酵设备内有害气体浓度超标时，监测装置会发出报警信号，避免危害员工健康和发生安全事故。

对于污泥好氧发酵的废气处理，因废气成份复杂、浓度相对较高、一般都偏酸性，且不稳定会产生瞬间波动及负荷冲击，因此本发明还包括“预洗涤-生物滤池除臭设备”的组合臭气处理系统。一体化智能好氧发酵设备臭气产生区均匀布置引风口，通过管道将发酵设备内臭气统一收集输送至末端臭气处理设备中，处理达标后有组织排放。

经实践，本发明的发酵产品理化指标符合《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)和《城镇污泥水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)的土地利用指标要求；臭气排放符合《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)厂界一级恶臭污染物浓度限度值和排气恶臭污染物浓度限值。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。