苏ICP备112451047180号-6
液态有机质发酵条件控制研究
摘 要
城市生活垃圾是我们在生产生活中不可避免地产生的废弃物。改革开放后，我国城市化进程明显加快，城市人口基数不断增加，人们生活水平不断提高，城市生活垃圾也大幅度的增加，已经严重地危害到人类健康和环境安全。将生活垃圾液态化处理，进行有机质液态发酵，可以对其产物有效利用。根据科研课题研究需要，对生活垃圾液态有机质发酵过程的有关条件进行监测与控制研究，保障操作安全，实现自动控制。
试验过程中需要用到很多用电设备，比如：送料机、液化设备、多项分离设备、贮料罐搅拌电机、电加热管、水泵、反应釜搅拌电机等。而直接操作这些设备，有一定的安全隐患，为了用电设备与操作人员的安全，控制开断电机的电器一定应当具备耐受启动电流冲击及熄灭断开时电弧的能力。因此，选择用交流接触器这种带有上述能力的电器来控制开断用电设备。在试验过程中，需要控制反应釜的搅拌时间，不间断地开停搅拌机，而操作人员不可能每时每刻都守在试验场地，这就要用到有关微电脑时控开关对其控制。控制反应釜发酵温度，提高厌氧发酵效率，并记录相关温度数据，这就需要用到一些自动控制记录设备。
运用交流接触器控制开断用电设备，保障了用电设备与操作人员的安全。运用微电脑时控开关与温度自动控制记录仪分别对反应釜的搅拌及温度等条件进行监测与控制，节约了电的同时，也节约了人力成本，提高了工作效率。
关键词：废弃物；反应釜；交流接触器；自动控制记录；温度
Abstract
MSW is the waste of human inevitably arises in the daily production. After the reform and opening up, China's urbanization process has accelerated noticeably, increasing urban population base, and people's living standards improve constantly, municipal solid waste is also a substantial increase in serious harm to human health and environmental safety. Handling solid waste, from the solid into a liquid, for organic matter fermentation, will make the product effective used. According to the needs of the research projects, we should monitor and control the relevant conditions of the garbage liquid fermentation process of organic matter, to ensure safe operation, and automatic control.
During the test, we should use a lot of electrical equipment, such as feeder equipment, liquefaction equipment, multiphase synchro-separation equipment, storage material tank stirring motor, electric heating tubes, pumps, reactor stirring motor and so on. If we operated these devices directly, there are certain security risk to electrical equipment and operator, the control to open the electrical power outages machine should have the ability to arc tolerated the start of the impact of current and extinguish disconnect. Therefore, the choice of this with the above-mentioned ability of electrical AC contactor to control the breaking of electrical equipment. During the test, the need to control the mixing time of the reactor, continuously open to stop the mixer, the operator can not be at all times waited at the test sites, which use to the microcomputer when the control switch. Control the fermentation temperature of the reactor to improve the efficiency of anaerobic fermentation, and record temperature data, which requires the recording equipment used in a number of automatic control.
The breaking of electrical equipment was controlled by the AC contactor, to protect the safety of electrical equipment and operating personnel. The use of microcomputer control switch with automatic temperature control recorder monitoring and control of the reactor stirring and temperature conditions, saving electricity, while also saving the labor costs, improve work efficiency.
Key words: waste; reactor; ac contactor; automatic control records; temperature
引言
进入21世纪，我国经济持续快速发展，城市化进程的加快,人民生活水平的不断提高，我国生活垃圾的产生量越来越大，资源浪费和对环境的压力越来越大,生活垃圾的污染防治急需引起我们的重视。
运用厌氧生物处理有机垃圾，并对其前期的非有机垃圾进行分选处理，可以有效地处理生活垃圾，从垃圾里挖掘经济效益[1]。
厌氧生物处理过程是一个复杂的连续的微生物学过程，参与厌氧处理的微生物的类群总体上可以分为两大类：一类是非产甲烷菌；另一类是产甲烷菌。厌氧微生物在自然界中分布广泛，人类生活的环境和人类本身就生存有种类繁多的厌氧微生物，它们与人类的关系十分密切[2,3]。
在试验过程中，一些用电设备的电机在启动的时候，启动电流将会很大，一般的电机会在5-7倍，小容量电机的启动电流更大。断开电机时，因为电机是感性负荷，在断开的瞬间会在开关触头两端感应出比较高的电压，击穿触头间的空气隙，形成电弧。因此，为了用电设备与操作人员的安全，控制开断电机的电器应当具备耐受启动电流冲击及熄灭断开时电弧的能力。在整个处理垃圾的过程中，为了提高生产效率，需要对液态有机质发酵过程的温度、搅拌等条件进行监测与控制研究，需要研究发酵的最佳控制温度，最佳控制时间，找出有关最佳的控制条件，这就要求自动控制记录有关数据。
5 总结和建议
5.1 总结
（1）经过制作控制板，有关用电设备得以通过交流接触器进行间接操作，保证了安全；即可自动化控制，也可以手动操作控制；操作控制界面清晰明了，工作指示灯作用明显，便于操作。
（2）运用温度自动温度控制记录仪，实现了对温度的自动化控制及记录，可以保证反应釜发酵的温度处于所需要的温度范围之内，提高了工作效率，可以较好地促进厌氧发酵。
（3）运用微电脑时控开关，建立反应釜搅拌自动控制器，可对搅拌启动时间、持续时间、搅拌频次进行设置，有利于优选搅拌方案。
（4）本项目生化反应的条件有一部分属于常规条件，另一部分具有特殊性，需要进一步研究和优化，使之适合于生活垃圾有机质浆液的组成情况，选择不同处理规模的最佳生化反应条件，是一项需要长期研究的任务。
5.2 建议
由于条件、时间和人员不足，在试验过程中也存在一些问题，特此提出一些建议，为以后的进一步研究提供参考。
（1）选用的温度自动控制记录仪在控制温度的时候，容易发生跳跃，可选用性能更加好的温度自动控制记录仪。
（2）选用的微电脑时控开关的开关设定只有十个组，当需要设定更多的开关组的时候，本时控开关就达不到要求，建议选择可以设定跟多开关控制组的微电脑时控开关。
（3）目前该工艺只是处于试验室阶段，当该工艺运用到生产中的时候，需要研制更适合大批量生产的贮料罐、反应釜等设备。
参考文献：
[1] 宁平.固体废物处理与处置[M].北京:高等教育出版社,2008.
[2] 胡纪萃著.废水厌氧生物处理理论与技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3] 陶渊,黄兴华.城市生活垃圾综合处理导论[M].北京：化学工业出版社，2006.
[4] 张有才,陈明功.城市有机生活垃圾的生物气化[J].淮南工业学院学报，2000，20（2）：35.
[5] 张茹云.一种产甲烷优势菌群的筛选方法[J].生物技术，2011, 21(2).
[6] 言慧.垃圾发电[J].上海大中型电机，2005，3:4~5.
[7] 公维佳.厌氧消化中的产甲烷菌研究进展[J]. 东北农业大学学报,2006, 6:2.
[8] 任南琪，王爱杰等编著.厌氧生物技术原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2004.
[9] M. H. Zandvoort，E.D. van Hullebusch，Fernando G.Fermoso，and P.N.L.Lens. Trace Metals in Anaerobic Granular Sludge Reactors： Bioavailability and Dosing Strategies[J].Life Sicence，2006，6（3）：293~301.
[10] 陈中云. 不同水稻土甲烷氧化菌和产甲烷菌数量与甲烷排放量之间相关性的研究[J] .生态学报 ,2001 ,9.
[11] 冯立斌,张衍国等. 城市生活垃圾焚烧中的气体污染与防治[J].环境保护,1999 2:16~18.
[12] Jae Kyoung Cho, Soon Chul Park. Biochemical methane potential and solid state anaerobic digestion of Korean food waste [J]. Bioresource Tech- nology, 1995,(52): 245-253.
[13] Van Puffelen,Jan,Buijs,Paul J.,Nuhn,Peter N. A. M.,et al.Dissolved Air Flotation in Potable Water Treatment: the Dutch Experience[J]. Water Science and Technology, 1995, 31(3-4): 149-157.
[14] Everaert K, Baeyens J.The formation and emission of dioxins in large scale thermal processes[J].Chemosphere,46(3):439-448.
[15] Kakuta Y,Matsuto T,Tojo Y,Tomikawa H.Characterization of residual carbon influencing on de novo synthesis of PCDD/Fs in MSWI fly ash[J].Chemosphere,68(5):880-886.
[16] 韩伟、刘晓辉.环境工程微生物学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.
[17] 陶渊，黄兴华.城市生活垃圾综合处理导论[M].北京：化学工业出版社，2006.
[18] McKay G,2002.Dioxin characterisation,formation and minimisation during municipal solid waste (MSW) incineration:Review.Chemical Engineering Journal,86(3):343-368.
[19] 曾现来、张永涛、苏少林.固体废物处理与处置案例[M].北京:中国环境科学出版社，2011.
[20] 任南琪.厌氧生物技术原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2004.
[21] 徐惠史.固体废弃物资源化技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
[22] 贾士儒.生物工艺与工程实验技术[M].北京：中国轻工业出版社，2004.
[23] 金军，贾振邦.中国城市垃圾处理处置发展方向[J].中央民族大学学报，2005，14（2）：113.
[24] 张有才,陈明功.城市有机生活垃圾的生物气化[J].淮南工业学院学报，2000，20（2）：35.
[25] 魏东哲.三相电动机不完全角接线在三相电路中运行[J].科技与企业,2012, 6:104～104.
[26] 肖伟旭.三相交流电动机常见故障分析及处理方法[J].北京电力高等专科学校学报,2012, 3:61～61.
[27] 郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科大出版社，2008.
[28] 袁燕. GSJ2G-100H系列交流固态继电器介绍[J].机床电器，2010,4:60～61.
[29] 张根柱.3TB40交流接触器辅助触头可靠性试验研究[J].继电器，2003, 31(z1).
[30] 尹燕荣.交流接触器故障分析及处理[J].农村电工,2005,10～11.
摘 要
城市生活垃圾是我们在生产生活中不可避免地产生的废弃物。改革开放后，我国城市化进程明显加快，城市人口基数不断增加，人们生活水平不断提高，城市生活垃圾也大幅度的增加，已经严重地危害到人类健康和环境安全。将生活垃圾液态化处理，进行有机质液态发酵，可以对其产物有效利用。根据科研课题研究需要，对生活垃圾液态有机质发酵过程的有关条件进行监测与控制研究，保障操作安全，实现自动控制。
试验过程中需要用到很多用电设备，比如：送料机、液化设备、多项分离设备、贮料罐搅拌电机、电加热管、水泵、反应釜搅拌电机等。而直接操作这些设备，有一定的安全隐患，为了用电设备与操作人员的安全，控制开断电机的电器一定应当具备耐受启动电流冲击及熄灭断开时电弧的能力。因此，选择用交流接触器这种带有上述能力的电器来控制开断用电设备。在试验过程中，需要控制反应釜的搅拌时间，不间断地开停搅拌机，而操作人员不可能每时每刻都守在试验场地，这就要用到有关微电脑时控开关对其控制。控制反应釜发酵温度，提高厌氧发酵效率，并记录相关温度数据，这就需要用到一些自动控制记录设备。
运用交流接触器控制开断用电设备，保障了用电设备与操作人员的安全。运用微电脑时控开关与温度自动控制记录仪分别对反应釜的搅拌及温度等条件进行监测与控制，节约了电的同时，也节约了人力成本，提高了工作效率。
关键词：废弃物；反应釜；交流接触器；自动控制记录；温度
Abstract
MSW is the waste of human inevitably arises in the daily production. After the reform and opening up, China's urbanization process has accelerated noticeably, increasing urban population base, and people's living standards improve constantly, municipal solid waste is also a substantial increase in serious harm to human health and environmental safety. Handling solid waste, from the solid into a liquid, for organic matter fermentation, will make the product effective used. According to the needs of the research projects, we should monitor and control the relevant conditions of the garbage liquid fermentation process of organic matter, to ensure safe operation, and automatic control.
During the test, we should use a lot of electrical equipment, such as feeder equipment, liquefaction equipment, multiphase synchro-separation equipment, storage material tank stirring motor, electric heating tubes, pumps, reactor stirring motor and so on. If we operated these devices directly, there are certain security risk to electrical equipment and operator, the control to open the electrical power outages machine should have the ability to arc tolerated the start of the impact of current and extinguish disconnect. Therefore, the choice of this with the above-mentioned ability of electrical AC contactor to control the breaking of electrical equipment. During the test, the need to control the mixing time of the reactor, continuously open to stop the mixer, the operator can not be at all times waited at the test sites, which use to the microcomputer when the control switch. Control the fermentation temperature of the reactor to improve the efficiency of anaerobic fermentation, and record temperature data, which requires the recording equipment used in a number of automatic control.
The breaking of electrical equipment was controlled by the AC contactor, to protect the safety of electrical equipment and operating personnel. The use of microcomputer control switch with automatic temperature control recorder monitoring and control of the reactor stirring and temperature conditions, saving electricity, while also saving the labor costs, improve work efficiency.
Key words: waste; reactor; ac contactor; automatic control records; temperature
引言
进入21世纪，我国经济持续快速发展，城市化进程的加快,人民生活水平的不断提高，我国生活垃圾的产生量越来越大，资源浪费和对环境的压力越来越大,生活垃圾的污染防治急需引起我们的重视。
运用厌氧生物处理有机垃圾，并对其前期的非有机垃圾进行分选处理，可以有效地处理生活垃圾，从垃圾里挖掘经济效益[1]。
厌氧生物处理过程是一个复杂的连续的微生物学过程，参与厌氧处理的微生物的类群总体上可以分为两大类：一类是非产甲烷菌；另一类是产甲烷菌。厌氧微生物在自然界中分布广泛，人类生活的环境和人类本身就生存有种类繁多的厌氧微生物，它们与人类的关系十分密切[2,3]。
在试验过程中，一些用电设备的电机在启动的时候，启动电流将会很大，一般的电机会在5-7倍，小容量电机的启动电流更大。断开电机时，因为电机是感性负荷，在断开的瞬间会在开关触头两端感应出比较高的电压，击穿触头间的空气隙，形成电弧。因此，为了用电设备与操作人员的安全，控制开断电机的电器应当具备耐受启动电流冲击及熄灭断开时电弧的能力。在整个处理垃圾的过程中，为了提高生产效率，需要对液态有机质发酵过程的温度、搅拌等条件进行监测与控制研究，需要研究发酵的最佳控制温度，最佳控制时间，找出有关最佳的控制条件，这就要求自动控制记录有关数据。
5 总结和建议
5.1 总结
（1）经过制作控制板，有关用电设备得以通过交流接触器进行间接操作，保证了安全；即可自动化控制，也可以手动操作控制；操作控制界面清晰明了，工作指示灯作用明显，便于操作。
（2）运用温度自动温度控制记录仪，实现了对温度的自动化控制及记录，可以保证反应釜发酵的温度处于所需要的温度范围之内，提高了工作效率，可以较好地促进厌氧发酵。
（3）运用微电脑时控开关，建立反应釜搅拌自动控制器，可对搅拌启动时间、持续时间、搅拌频次进行设置，有利于优选搅拌方案。
（4）本项目生化反应的条件有一部分属于常规条件，另一部分具有特殊性，需要进一步研究和优化，使之适合于生活垃圾有机质浆液的组成情况，选择不同处理规模的最佳生化反应条件，是一项需要长期研究的任务。
5.2 建议
由于条件、时间和人员不足，在试验过程中也存在一些问题，特此提出一些建议，为以后的进一步研究提供参考。
（1）选用的温度自动控制记录仪在控制温度的时候，容易发生跳跃，可选用性能更加好的温度自动控制记录仪。
（2）选用的微电脑时控开关的开关设定只有十个组，当需要设定更多的开关组的时候，本时控开关就达不到要求，建议选择可以设定跟多开关控制组的微电脑时控开关。
（3）目前该工艺只是处于试验室阶段，当该工艺运用到生产中的时候，需要研制更适合大批量生产的贮料罐、反应釜等设备。
参考文献：
[1] 宁平.固体废物处理与处置[M].北京:高等教育出版社,2008.
[2] 胡纪萃著.废水厌氧生物处理理论与技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[3] 陶渊,黄兴华.城市生活垃圾综合处理导论[M].北京：化学工业出版社，2006.
[4] 张有才,陈明功.城市有机生活垃圾的生物气化[J].淮南工业学院学报，2000，20（2）：35.
[5] 张茹云.一种产甲烷优势菌群的筛选方法[J].生物技术，2011, 21(2).
[6] 言慧.垃圾发电[J].上海大中型电机，2005，3:4~5.
[7] 公维佳.厌氧消化中的产甲烷菌研究进展[J]. 东北农业大学学报,2006, 6:2.
[8] 任南琪，王爱杰等编著.厌氧生物技术原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2004.
[9] M. H. Zandvoort，E.D. van Hullebusch，Fernando G.Fermoso，and P.N.L.Lens. Trace Metals in Anaerobic Granular Sludge Reactors： Bioavailability and Dosing Strategies[J].Life Sicence，2006，6（3）：293~301.
[10] 陈中云. 不同水稻土甲烷氧化菌和产甲烷菌数量与甲烷排放量之间相关性的研究[J] .生态学报 ,2001 ,9.
[11] 冯立斌,张衍国等. 城市生活垃圾焚烧中的气体污染与防治[J].环境保护,1999 2:16~18.
[12] Jae Kyoung Cho, Soon Chul Park. Biochemical methane potential and solid state anaerobic digestion of Korean food waste [J]. Bioresource Tech- nology, 1995,(52): 245-253.
[13] Van Puffelen,Jan,Buijs,Paul J.,Nuhn,Peter N. A. M.,et al.Dissolved Air Flotation in Potable Water Treatment: the Dutch Experience[J]. Water Science and Technology, 1995, 31(3-4): 149-157.
[14] Everaert K, Baeyens J.The formation and emission of dioxins in large scale thermal processes[J].Chemosphere,46(3):439-448.
[15] Kakuta Y,Matsuto T,Tojo Y,Tomikawa H.Characterization of residual carbon influencing on de novo synthesis of PCDD/Fs in MSWI fly ash[J].Chemosphere,68(5):880-886.
[16] 韩伟、刘晓辉.环境工程微生物学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.
[17] 陶渊，黄兴华.城市生活垃圾综合处理导论[M].北京：化学工业出版社，2006.
[18] McKay G,2002.Dioxin characterisation,formation and minimisation during municipal solid waste (MSW) incineration:Review.Chemical Engineering Journal,86(3):343-368.
[19] 曾现来、张永涛、苏少林.固体废物处理与处置案例[M].北京:中国环境科学出版社，2011.
[20] 任南琪.厌氧生物技术原理与应用[M].北京：化学工业出版社，2004.
[21] 徐惠史.固体废弃物资源化技术[M].北京：化学工业出版社，2004.
[22] 贾士儒.生物工艺与工程实验技术[M].北京：中国轻工业出版社，2004.
[23] 金军，贾振邦.中国城市垃圾处理处置发展方向[J].中央民族大学学报，2005，14（2）：113.
[24] 张有才,陈明功.城市有机生活垃圾的生物气化[J].淮南工业学院学报，2000，20（2）：35.
[25] 魏东哲.三相电动机不完全角接线在三相电路中运行[J].科技与企业,2012, 6:104～104.
[26] 肖伟旭.三相交流电动机常见故障分析及处理方法[J].北京电力高等专科学校学报,2012, 3:61～61.
[27] 郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科大出版社，2008.
[28] 袁燕. GSJ2G-100H系列交流固态继电器介绍[J].机床电器，2010,4:60～61.
[29] 张根柱.3TB40交流接触器辅助触头可靠性试验研究[J].继电器，2003, 31(z1).
[30] 尹燕荣.交流接触器故障分析及处理[J].农村电工,2005,10～11.
目 录
引言 1
1 综述 2
1.1 生活垃圾主要成分及危害、传统处理方法与处理前景 2
1.1.1生活垃圾主要成分及危害 2
1.1.2 传统处理方法 2
1.1.3 生活垃圾处理前景 2
1.2 生活垃圾有机质液态化的技术 3
1.2.1生活垃圾有机垃圾的相关知识 3
1.2.2有机质液化 3
1.3 影响液态有机质发酵的主要因素 3
1.3.1厌氧发酵的三阶段 4
1.3.2主要影响因素 4
1.4 与试验有关的设备控制 5
1.4.1交流接触器 5
1.4.2温度自动控制记录仪 5
1.4.3微电脑时控开关 5
1.5 选题意义及研究内容 6
1.5.1研究课题的意义 6
1.5.2研究的内容 6
2 试验过程及相关控制设备的设计思路 7
2.1 试验的主要流程 7
2.2 试验辅助、条件控制 7
3 试验准备的实施 9
3.1 生活垃圾的进料、液化及多项分离控制 9
3.2 浆液贮料搅拌控制 10
3.2.1贮料罐搅拌的接线控制 10
3.2.2贮料罐搅拌控制的具体操作 11
3.3 热保温系统控制 11
3.3.1反应釜加热设备的手动与自动化接线原理 12
3.3.2.电加热水箱控制的手动控制接法 12
3.3.3电加热水箱控制的自动控制接法 13
3.3.4水泵的手动控制接法 13
3.3.5水泵的自动控制接法 13
3.4 发酵罐的研究控制设计 14
3.4.1发酵罐的结构 14
3.4.2反应釜搅拌设备的手动控制连线 14
3.4.3 反应釜搅拌设备的自动控制连线 15
3.5 控制板的制作 17
3.6 其它 17
3.6.1防锈 18
3.6.2管道连接、供电、供水 18
4 试验操作步骤及相关数据 18
4.1 试验操作步骤 18
4.2 相关数据 19
4.2.1曲线图 19
4.2.2分析 20
5 总结和建议 20
5.1 总结 20
5.2 建议 20
附 录Ⅰ 24
附 录Ⅱ 28
