CN112184527B - 区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台，包括区域管理平台、厂级管理平台和协同处理的工艺模块；区域管理平台通过职能部门的数据交互，根据有机废弃物种类、数量、运距、副产品消纳数据进行工艺模块选择配置以及指导建设由不同工艺模块组合的处置中心；区域管理平台根据厂级管理平台运行数据，智能调配收运体系物料供给；厂级管理平台负责处置中心智能化运行；工艺模块根据区域管理平台和厂级管理平台控制指令对有机废弃物进行处理，并将运行数据上传区域管理平台和厂级管理平台。本发明有效整合区域有机垃圾处置能力，统筹规划，对运行过程统一智能化管控，实现有机废弃物多工艺协同资源化无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种物联网管理平台，尤其涉及一种区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台。
背景技术
区域性有机废弃物种类繁多，包括农业农村领域的农作物秸秆、畜禽粪污、可腐垃圾、农产品加工剩余物、蔬果尾菜、病死动物、屠宰废弃物、河道污泥、环卫体系有机垃圾等，市政城管领域的餐饮垃圾、厨余垃圾、果蔬垃圾、城镇污泥、园林废弃物等，林业领域的林业废弃物等，工业领域的木材加工剩余物、竹制品加工剩余物等，海关领域的罚没冻品等，市场监管领域的过期食品等。
现阶段，各有机垃圾所处行业繁杂，监管职能部门不一，监管标准不一，数据平台要求不一，推荐工艺不一，造成有机废弃物处置体系治理较为混乱，处置中心管理线条繁杂。区域性有机垃圾处理，各业务单元分散，运行主体分散，造成分散处理单元无法实现最大效益的资源化无害化目标，较大程度的停留在减量化阶段；分散处理单元在统一的环保监管标准下，废水、废气、固废、危废等模块重复投资；分散处理单元由于监管职能部门不一造成处置规模较小，处置能力偏弱，环保辅助模块运行专业技能不足，存在较大环保达标排放不合格风险。区域性有机垃圾处理业务单元分散，同质化原料条件下，各处理业务单元工艺雷同；原料多元化框架下的协同工艺处理无法实现，造成生产过程中的能源浪费，处置成本大幅上升。区域性有机垃圾处理业务单元分散，规模大小不一，造成大量生产副产品难以资源化利用；部分生产副产品作为下道工序的基料，也面临长距离运输等不利条件。
发明内容
发明目的：本发明旨在解决现有技术的上述不足，提供一种区域有机废弃物多工艺协同资源化无害化处理的大数据管理平台，解决管理混乱、重复投资、处置能力弱和成本高的问题。
技术方案：本发明所述的区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台，包括区域管理平台、厂级管理平台和协同处理的工艺模块，所述区域管理平台为1个，区域范围内由不同工艺模块组合的每个处置中心均配置1个厂级管理平台；所述区域管理平台从下而上依次包括现场检监测层、数据处理中心层、物联网管理平台层和用户与服务层；现场监测层收集工艺模块的运行数据，数据处理中心层处理统计采集到的数据，物联网管理平台层进行对外通讯与数据交互，用户和服务层对交换数据进行监管与评估；区域管理平台通过区域内不同职能部门的数据交互，根据区域内有机废弃物种类、数量、运距、副产品消纳数据进行工艺模块选择配置以及指导建设由不同工艺模块组合的处置中心；区域管理平台根据各处置中心的厂级管理平台运行数据，智能调配收运体系物料供给；所述厂级管理平台依次包括控制层、接口层、数据层、平台层、业务层、发布层；控制层控制各工艺模块的运行，接口层支持不同形式的通讯规约以及不同请求场景的参数化，数据层处理不同类别的数据信息并搭建关系数据库和实时数据库，平台层多维度的应用支持以及提炼数据价值，业务层通过应用套件实现各业务单元精细化管控，发布层多样化公布数据；厂级管理平台负责处置中心内部智能化运行；所述工艺模块根据区域管理平台和厂级管理平台的控制指令对有机废弃物进行处理，并将运行数据上传区域管理平台和厂级管理平台。
所述区域管理平台的现场监测层包括现场各工艺模块的数据在线监测装置、数据采集传输装置、设备运行状态监测装置、设备保护装置、视频监控装置；数据处理中心层包括业务模块、设备、人员、区域、标签数据内容，地图总览、设备监测、设备控制、视频监控功能要求，报送厂级智慧管理体***计报表；物联网管理平台层包括安全管理、配置管理、故障报警、运行维护模块；通过用户和服务层，政府部门、企业及运维单位、公众用户对区域内有机废弃物处置中心进行监督与评估。
所述厂区管理平台的发布层包括浏览器、客户端、移动终端、大屏显示；业务层包括实时监控、趋势分析、历史回放、性能计算、耗差分析、设备监测、报警管理、指标考核、统计分析、综合报表、工况寻优、性能试验功能；平台层包括数据平台和模型平台，所述数据平台包括计算引擎、规则引擎、任务引擎，所述模型平台包括模型库、规则库、样本库；数据层包括实时数据库与关系数据库，通过自动采集、手工录入、二次计算、统计分析记录分析化验数据、设计数据、实验数据、逻辑数据、运行数据；接口层包括通讯管理、测点管理、数据补召；控制层包括工艺模块控制***。
所述工艺模块包括预处理模块、湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块、消灭式/资源化好氧发酵模块、热解气化模块、动物无害化模块、生物碳源模块、生物燃气综合利用模块、有机肥模块、智能微网模块、污水处理模块、废气处理模块、固废暂存模块、危废暂存模块；各个厂区根据有机废弃物的特性，配置不同的工艺模块，各个工艺模块的最佳运行数据工况根据管理平台的长期运行情况自行算出，并对运行数据实时修正。
所述预处理模块根据有机废弃物原料种类、收集运送体系进行分类、破碎、烘干、磁选、制浆、搅拌、输送；预处理完成后的物料根据特性分别连续或序批式通过螺杆输送、刮板输送、泵送方式输送至各自对应主工艺模块。
所述湿式厌氧发酵模块采用两相厌氧消化工艺，有机废弃物甲烷化与非甲烷化功能；所述甲烷化功能采用强制高温厌氧发酵工艺，厌氧发酵控制在产酸阶段，所产乙酸作为生物碳源模块原料制备生物碳源；所产生物碳源用以补充污水处理模块碳源，具备规模型生物碳源产业化外销功能。
所述湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块、热解气化模块所产生物燃气，通过清洁燃烧方式对相关工艺模块提供热水、蒸汽热能需求；湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块、热解气化模块所产生物燃气，以清洁燃烧方式通过智能微网模块实现处置中心用电自给或上网。
所述湿式厌氧发酵模块所产沼渣沼液、干式厌氧发酵模块所产沼渣沼液、消灭式/资源化好氧发酵模块所产副产品、动物无害化处理模块所产肉骨粉作为原料，提供给有机肥生产模块制备高效有机肥；厂区管理平台分析数据，合理调配有机肥料基数数据配比。
所述热解气化模块所产生物炭、副产品、动物无害化处理模块所产动物油脂，作为工业原料、基料进行外销或进一步高值化制备应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：有效整合区域内有机垃圾处置能力，统筹规划，对运行过程统一智能化管控，实现有机废弃物多工艺协同资源化无害化处理。
附图说明
图1为本发明区域管理平台的架构图；
图2为本发明厂级管理平台的架构图；
图3为本发明工艺模块协同处理工艺图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明所述的区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台，包括区域管理平台、厂级管理平台和协同处理的工艺模块，所述区域管理平台为1个，区域范围内由不同工艺模块组合的每个处置中心均配置1个厂级管理平台。
由图1可知，区域管理平台从下而上依次包括现场检监测层、数据处理中心层、物联网管理平台层和用户与服务层；现场监测层收集工艺模块的运行数据，数据处理中心层处理统计采集到的数据，物联网管理平台层对外通讯与数据交互，用户和服务层对交换数据进行监管与评估；区域管理平台通过区域内不同职能部门的数据交互，根据区域内有机废弃物种类、数量、运距、副产品消纳数据进行工艺模块选择配置以及指导建设由不同工艺模块组合的处置中心；区域管理平台根据各处置中心的厂级管理平台运行数据，智能调配收运体系物料供给。
所述区域管理平台的现场监测层包括现场各工艺模块的数据在线监测装置、数据采集传输装置、设备运行状态监测装置、设备保护装置、视频监控装置；数据处理中心层包括业务模块、设备、人员、区域、标签数据内容，地图总览、设备监测、设备控制、视频监控功能要求，报送厂级智慧管理体***计报表；物联网管理平台层包括安全管理、配置管理、故障报警、运行维护模块；通过用户和服务层，政府部门、企业及运维单位、公众用户对区域内有机废弃物处置中心进行监督与评估。
由图2可知，所述厂级管理平台从下而上依次包括控制层、接口层、数据层、平台层、业务层、发布层；控制层控制各工艺模块的运行，接口层支持不同形式的通讯规约以及不同请求场景的参数化，数据层处理不同类别的数据信息并搭建关系数据库和实时数据库，平台层多维度的应用支持以及提炼数据价值，业务层通过各应用套件实现各业务单元精细化管控，发布层多样化公布数据；厂级管理平台负责处置中心内部智能化运行。
所述厂区管理平台的发布层包括浏览器、客户端、移动终端、大屏显示；业务层包括实时监控、趋势分析、历史回放、性能计算、耗差分析、设备监测、报警管理、指标考核、统计分析、综合报表、工况寻优、性能试验功能；平台层包括数据平台和模型平台，所述数据平台包括计算引擎、规则引擎、任务引擎，所述模型平台包括模型库、规则库、样本库；数据层包括实时数据库与关系数据库，通过自动采集、手工录入、二次计算、统计分析记录分析化验数据、设计数据、实验数据、逻辑数据、运行数据；接口层包括通讯管理、测点管理、数据补召；控制层包括工艺模块控制***。
不同领域、不同业务监管部门的输入物料基本数据可通过上级管理平台、收集运输体系管理平台采集；如上级无管理平台或缺失数据，则在处理中心厂级平台通过分析化验等手段，以自动采集、手工录入、二次计算、统计分析等方式录入全部数据。数据包括不限于视频、物料特性、重量、元素分析、PH值、盐分、重金属、抗生素分析等等。
由图3可知，所述工艺模块包括预处理模块、湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块、消灭式/资源化好氧发酵模块、热解气化模块、动物无害化模块、生物碳源模块、生物燃气综合利用模块、有机肥模块、智能微网模块、污水处理模块、废气处理模块、固废暂存模块、危废暂存模块。各个厂区根据有机废弃物的特性，配置不同的工艺模块。
所述预处理模块根据有机废弃物原料种类、收集运送体系进行分类、破碎、烘干、磁选、制浆、搅拌、输送；预处理完成后的物料根据特性分别连续或序批式通过螺杆输送、刮板输送、泵送方式输送至各自对应主工艺模块。
所述湿式厌氧发酵模块，采用两相厌氧消化工艺，具备有机废弃物甲烷化与非甲烷化功能；所述甲烷化功能采用强制高温厌氧发酵工艺，厌氧发酵控制在产酸阶段，所产乙酸作为生物碳源模块原料制备生物碳源；所产生物碳源用以补充污水处理模块碳源，具备规模型生物碳源产业化外销功能。
所述湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块、热解气化模块所产生物燃气，通过清洁燃烧方式对相关工艺模块提供热水、蒸汽热能需求；湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块、热解气化模块所产生物燃气，以清洁燃烧方式通过智能微网模块实现厂区用电自给或上网。
所述湿式厌氧发酵模块所产沼渣沼液、干式厌氧发酵模块所产沼渣沼液、消灭式/资源化好氧发酵模块所产副产品、动物无害化处理模块所产肉骨粉作为原料，提供给有机肥生产模块制备高效有机肥。
所述热解气化模块所产生物炭、副产品、动物无害化处理模块所产动物油脂，作为工业原料、基料进行外销或进一步高值化制备应用。
各协同工艺模块生产过程中所产生的的污水送入污水处理模块处理，污水经处理后根据需求可厂区回用，亦可纳入污水管网。各协同模块生产过程中所产生的的废气送入废气处理模块处理。各协同模块生产过程中所产生的固废，经分类后，无资源化价值的送入固废暂存模块，外运处理。各协同模块生产过程中所产生的危废，送入危废暂存模块，交有资质企业处理。
本实施例中，本发明的工作过程如下：
区域性有机废弃物种类繁多，收集运输体系归属不一，依托管理平台运行数据及处理中心工艺流程特性数据，对区域内收集运输体系提出优化的运行线路、运输时间等指导意见，提高处置中心生产效率。
预处理模块内，基于物料数据，根据同质化原则，分别将物料送入各自对应的预处理设备，根据主工艺模块最佳运行数据工况，经预处理的各物料精确送入各工艺模块。各工艺模块最佳运行数据工况在长期运行过程中，根据区域物料特性、季节更替等外部因素数据，通过数据平台工况寻优等功能自行算出，并对运行数据做实时修正。
根据能源自给管理原则，管理平台结合相关工艺模块对蒸汽、热水等不同品质热能需求数据，不同运行阶段对蒸汽、热水等不同热能耗量需求数据，季节性对蒸汽、热水等不同热能耗量需求数据等；动态优化湿式厌氧发酵发酵模块、干式厌氧发酵模块、热解气化模块气化段等产气产能数据，结合智能微网模块产能数据，优先保证生物燃气综合利用模块所产能源数据满足处理中心自用。在此基础上，调整生物碳源模块、有机肥生产模块的运行数据。
管理平台根据湿式厌氧发酵发酵模块、干式厌氧发酵模块、动物无害化处理模块副产品分析数据，按照标准化优质有机肥生产数据，合理调配有机肥基料数据配比，确保有机肥生产模块产能高效、稳定、质量统一。
物料根据各业务监管部门要求，农业农村领域的病死动物、屠宰废弃物，海关领域的罚没冻品，市场监管过期食品等特殊有机废弃物全流程处理过程运行数据、视频监控数据等实时上传至各业务监管部门的政府智慧监管平台或记录。
根据智慧安监建设要求，管理平台通过采集处置中心内必要的可燃气体、有毒气体、压力监测、液位监测监控等数据、日常安全管理数据等上传至政府智慧安监平台。
根据智慧环保建设要求，管理平台通过采集处置中心水、气、固等排放数据上传至政府智慧环保平台。
依托管理平台运行数据，定时定量化计算处置中心各主要指标对能耗的影响程度，进行相关展示与分析，提供处置中心运行设备的经济性及优化数据指导。对运行中设备参数异常、指标超标、设备启停等事件进行综合管理，第一时间促发报警。
处置中心数据通过浏览器、客户端、移动终端、大屏显示等方式就地或远程发布。
依托管理平台长期运行数据，可对用户或相关职能部门提供对应有机废弃物分析报告，就当地的养殖方式、种植方式、垃圾分类、餐饮结构等提出针对性意见。
Claims (4)
1.区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台，包括区域管理平台、厂级管理平台和协同处理的工艺模块，其特征在于：
所述区域管理平台为1个，区域范围内由不同工艺模块组合的每个处置中心均配置1个厂级管理平台；
所述区域管理平台从下而上依次包括现场监测层、数据处理中心层、物联网管理平台层和用户与服务层；现场监测层收集工艺模块的运行数据，数据处理中心层处理统计采集到的数据，物联网管理平台层进行对外通讯与数据交互，用户和服务层对交换数据进行监管与评估；区域管理平台通过区域内不同职能部门的数据交互，根据区域内有机废弃物种类、数量、运距和副产品消纳数据进行工艺模块选择配置以及指导建设由不同工艺模块组合的处置中心；区域管理平台根据各处置中心的厂级管理平台运行数据，智能调配收运体系物料供给；其中，数据处理中心层包括业务模块、设备、人员、区域和标签的数据内容，地图总览、设备监测、设备控制和视频监控的功能要求，以及报送厂级智慧管理体***计报表；
所述厂级管理平台从下而上依次包括控制层、接口层、数据层、平台层、业务层和发布层；控制层控制各工艺模块的运行，接口层支持不同形式的通讯规约以及不同请求场景的参数化，数据层处理不同类别的数据信息并搭建关系数据库和实时数据库，平台层多维度的应用支持以及提炼数据价值，业务层通过应用套件实现各业务单元精细化管控，发布层多样化公布数据；厂级管理平台负责处置中心内部智能化运行；其中，业务层包括实时监控、趋势分析、历史回放、性能计算、耗差分析、设备监测、报警管理、指标考核、统计分析、综合报表、工况寻优和性能试验功能；平台层包括数据平台和模型平台，所述数据平台包括计算引擎、规则引擎和任务引擎，所述模型平台包括模型库、规则库和样本库；数据层包括实时数据库与关系数据库，通过自动采集、手工录入、二次计算和统计分析功能记录分析化验数据、设计数据、实验数据、逻辑数据和运行数据；依托运行数据，定时定量化计算处置中心各主要指标对能耗的影响程度，进行相关展示与分析，提供处置中心运行设备的经济性及优化数据指导，对运行中设备参数异常、指标超标和设备启停事件进行综合管理并及时触发报警；
所述工艺模块根据区域管理平台和厂级管理平台的控制指令对有机废弃物进行处理，并将运行数据上传区域管理平台和厂级管理平台；其中，所述工艺模块包括预处理模块、湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块、消灭式/资源化好氧发酵模块、热解气化模块、动物无害化处理模块、生物碳源模块、生物燃气综合利用模块、有机肥生产模块、智能微网模块、污水处理模块、废气处理模块、固废暂存模块和危废暂存模块；各个工艺模块的最佳运行数据工况根据管理平台的长期运行情况自行算出，并对运行数据实时修正；
所述预处理模块根据有机废弃物原料种类、收集运送体系进行分类、破碎、烘干、磁选、制浆、搅拌和输送；预处理完成后的物料根据特性分别连续或序批式通过螺杆输送、刮板输送和泵送方式输送至各自对应工艺模块；
所述湿式厌氧发酵模块采用两相厌氧消化工艺，具备有机废弃物甲烷化与非甲烷化功能；所述甲烷化功能采用强制高温厌氧发酵工艺，厌氧发酵控制在产酸阶段，所产乙酸作为生物碳源模块原料制备生物碳源；所产生物碳源用以补充污水处理模块碳源；
所述湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块和热解气化模块所产生物燃气，通过清洁燃烧方式对相关工艺模块提供热水、蒸汽热能需求；湿式厌氧发酵模块、干式厌氧发酵模块和热解气化模块所产生物燃气，以清洁燃烧方式通过智能微网模块实现处置中心用电自给或上网；
所述湿式厌氧发酵模块所产沼渣沼液、干式厌氧发酵模块所产沼渣沼液、消灭式/资源化好氧发酵模块所产副产品和动物无害化处理模块所产肉骨粉作为原料，提供给有机肥生产模块制备高效有机肥；厂级管理平台分析数据，合理调配有机肥料基数数据配比。
2.根据权利要求1所述的区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台，其特征在于：所述区域管理平台的现场监测层包括现场各工艺模块的数据在线监测装置、数据采集传输装置、设备运行状态监测装置、设备保护装置和视频监控装置；物联网管理平台层包括安全管理、配置管理、故障报警和运行维护模块；通过用户和服务层，政府部门、企业及运维单位、公众用户对区域内有机废弃物处置中心进行监督与评估。
3.根据权利要求1所述的区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台，其特征在于：所述厂级管理平台的发布层包括浏览器、客户端、移动终端和大屏显示；接口层包括通讯管理、测点管理和数据补召；控制层包括工艺模块控制***。
4.根据权利要求1所述的区域废弃物多工艺协同资源化无害化处理大数据管理平台，其特征在于：所述热解气化模块所产生物炭、副产品和动物无害化处理模块所产动物油脂，作为工业原料、基料。
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