有机物厌氧消化自动监测与控制技术研究进展论文_刘旭丹

有机物厌氧消化自动监测与控制技术研究进展论文_刘旭丹

黑龙江省能源环境研究院

一、参数在线监测

在运行厌氧技术的时候,会出现很多问题,人们为了让厌氧消化设备处理厌氧生物的效率更快,就去利用厌氧细菌所特有的性质,按照它们自身的特质去研究和开发出了很多种更加有效率的新型设备,这样使得厌氧技术有了更高一层面的进步,而这些设备的性能也会有很大程度的提升。众所周知,厌氧技术是对于微生物做出的一种生物和化学方面的改变,是一个曲线变化的过程,有很多的因素都会干扰到设备的正常运转,像设备所承担的负荷太高,或者其他一些突然出现的干扰。所以在进行厌氧运行过程中,是有需要自动化的检测和控制系统的,这样才能够有效的降低突发事件发生的频率,也可以显著的避免一些不必要的损失和浪费,进而提高对厌氧生物的处理效率。上世纪以来, 我们的先辈已经研究出了许多自动化监测的方法,像参数在线检测,各种智能控制等等方法。人们对于有机物厌氧消化自动监测与控制技术的研究从未停止过,而相关科学人员在这个方面所做出的贡献也是每个工作人员都能看到的。他们的努力让厌氧技术越来越完善,这样在很大程度上提高了设备对于微生物的处理效率,其所带来的效益也是可观的。

在厌氧过程中,细菌和产甲烷菌产生了重要作用。人们对它们进行了研究和了解,在一段时间的探索下,人们对其生理生态都有了一定的掌握,随着了解的深入,人们对从底物到中产物到最终产物的过程有了更为详细的认识。日复一日,这样就有了适合的监控参数。人们一般选择最能够反应厌氧过程和控制目标的状态参数,来让它作为监控的参数。既然是在线监测,那么我们要选择的参数,一定要是有这样的特点的,灵敏度高,反应要比较快,只有这样才符合在线监控所需要的时效性。所以说这里就涉及到了参数的选择。通过对有机物厌氧分解过程的研究,我们找出了一些参数用于实时监测有机物厌氧分解过程。通过查找资料以及文献,现在人们比较常用的监测参数有这样几个类型,如气体组成,pH, 碱度,挥发性有机酸,溶解H2等等,他们都普遍被作为厌氧分解过程中的参数。但是这里还存在着一些不可被在线检测出的参数,如微生物群落信息,如果碰到了这样的一些不可被在线监测的参数,可以通过相关辅酶的检测来间接的对微生物群落作出判断。这里有一种参数,被称之为气象参数。这种参数最容易检测,在沼气池中,沼气产率直接体现了反应消化过程的好坏。对于一定的被控对象,它可以反应整个消化过程是否处于一个稳定的状态,而且直接通过流量计就能对过程进行直接监测。气体组成是判断一个消化反应是否处于稳定状态的重要依据。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这里人们又提出了一种检测方法,直接可以反映出气体组成,那就是在线气相色谱。在有些系统中,pH作为重要的检测参数,它和气相参数一样,都是易于检测,能够作为辅助检测参数的。碱度也是一个重要的参数,人们是这样描述碱度的,碱度在一定程度上反映了系统的缓冲能力。和前面提到的两个参数相同,碱度也是一个易于监测的参数。碱度可以中和挥发酸,对pH起缓冲作用,那么如何去判定碱度,当然就是要用中和滴定。

二、自动控制方法的研究

传统的自动控制过程,主要包括三个部分,操作变量,控制器,检测变量。大多数情况下,我们都会选用能对厌氧过程起一些明显作用的操作变量,一般的有碱度,混合强度等,而进料干扰一般不作为操作变量。现在市面上有很多先进的控制系统,都已经取得了成功。简单控制又称为开关控制,是人们最早建立的简单的控制,它就是通过监测单个变量对整体产生的影响,可以调节速率,影响产率,调节整个反应过程。但是这种单一的变量控制,又不能进行补偿。意思就是其他变量在发生变化时,不能进行互补互助,那么就会发生变量控制产生的结果波动大的问题。随着厌氧参数在线监测方法的建立,有越来越多的先进设备以及系统被引入到研究之中。厌氧自动控制系统越来越趋于自动化以及人工智能化,提高了厌氧消化的稳定性以及底物的利用效率和处理价值。它使得厌氧技术,在处理工业、农业等方面有了很大的利用。在传统的耗氧技术之中,耗能特别大,成本特别高,让人们对于厌氧技术越来越着迷,人们对这一领域有着越来越想要去深入探索的好奇心。跟好氧技术相比,厌氧技术有着更大的优势,费用低,为了提高厌氧消化设备,人们利用厌氧菌的特点,开发出了多种多样的新式设备。就是因为厌氧菌是微生物,所以,让人们特别难以琢磨,因为它是非线性的。所以我们就想去自动化的控制,将它可以控制在人们可以控制的范围内,这样就有利于厌氧技术的更深一步的发展。

三、结束语

有机物厌氧消化过程的控制一直是沼气工程正常运行的一个难题。人们一直想要对有机物厌氧消化过程进行有效的监控,但是单纯的人为控制并不能有效的解决这个难题,所以自动化控制技术被引入并且使用。而随着这类技术的大量引用,使得厌氧过程的效率以及功率都有了很大的提升。

参考文献:

[1]陶梅平,胡婧.热水解预处理对污泥厌氧消化有机物转化的影响及机理[J].工业安全与环保,2018(07)

[2]韩芸,卓杨,彭党聪,宜慧,宋小文.不同含固率污泥热水解后厌氧消化特性及有机物转化[J].中国给水排水,2017(23)

论文作者:刘旭丹

论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第6期

论文发表时间:2019/6/5

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