基于DDPG改进PID算法的堆肥翻堆作业反馈控制

在农业废弃物堆肥发酵过程中物料的含水率会发生变化,导致翻堆作业负荷的变化。而现有的翻堆作业主要通过人工操作,导致机器作业过程中作业效率低,容易产生故障。针对人工操作翻堆机作业时出现调控不精准的问题,通过试验构建翻堆机作业负荷与翻堆物料含水率、翻堆机行走速度关系模型,并结合翻堆机变频调速控制模型,利用DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)改进PID算法对翻堆作业调速系统进行优化控制。经过Simulink仿真结果表明,DDPG改进PID算法相比传统PID算法在超调量上减少6.7%,调节时间减少2.5 s,并且抗扰动与跟随性能均更优。翻堆作业现场测试结果表明:DDPG改进PID算法的控制方式相比传统PID算法超调量要降低4%、调节时间减少2 s,相比人工控制其调节时间减少6 s。

双辊式食用菌培养料翻堆机翻堆装置设计与试验

为解决现阶段食用菌生产基地人工翻堆方式存在作业环境差、劳动强度大、工作效率低以及物料混合不均等问题,提出一种双辊式翻堆装置的翻堆机。该翻堆装置利用双螺旋方式对抛刀进行分布设计,根据分层切削原理,利用小半径抛刀作业来实现较大翻堆深度;通过构建双辊翻堆的离散元仿真模型,利用EDEM软件对翻堆装置的工程进程和不同工况下颗粒流动、碰撞和抛撒情况进行分析,通过仿真分析和Central Composite Design试验分析确定双辊轴间距525.17 mm,轴线夹角35.25°的最优组合。最后进行实地试验验证离散元模拟翻堆机翻堆作业的可行性并对翻堆机作业性能进行测试,试验结果表明:作业后料堆混合系数为0.714,作业功耗为1.828 kW,表明该翻堆机具有良好的破碎与混合效果。

移动式普洱茶翻堆机的设计研究

针对普洱茶发酵人工翻堆劳动强度大,生产效率低,清洁卫生不规范等问题,对普洱茶发酵人工翻堆各环节进行分析研究,对各动作采用机械模拟方式进行创新设计,该机主要由翻堆装置、输送装置和解块装置等共同组成,通过各部分有机配合,达到操作方便,实现翻堆、输送、解块等工艺一次完成。为创新规范普洱茶加工工艺,有效监控普洱茶渥堆发酵品质,以及综合效益的提高提供技术支持。

翻堆对污泥好氧堆肥的作用与影响

结合理论、实验、工程数据,对翻堆作为污泥动态好氧堆肥工艺核心工序的三方面作用:保持堆体孔隙率、减小堆体物料颗粒粒径、均化堆体以及两方面重要影响:对堆体温度的影响和对含水率的影响进行了详细分析论证,得出结论:污泥堆肥领域,无论从技术方面还是经济方面考虑翻堆都是必不可少的,不仅是生产系统效率提升的倍增器,还是产品稳定化、无害化质量保障的重要手段。对翻堆频次的选择进行了定性分析,得出结论:翻堆频次没有绝对最佳,但综合考虑各方面因素,目前可将每天1次作为污泥动态堆肥系统的推荐翻堆频次。最后提出:翻堆作用是通过翻堆机实现的,翻堆机作为唯一直接参与堆肥反应过程的机械设备,能效、自动化水平与可靠性的提升,是未来翻堆系统乃至工业化堆肥系统技术提升的关键。

翻堆与覆盖工艺对猪粪秸秆堆肥性质的影响

为了解翻堆与覆盖工艺对堆肥过程及堆肥理化性质的影响,开展了70天的猪粪、秸秆冬季室外半敞开式自然通风堆肥试验。试验共设计6个处理,分别为翻堆频率1周1次、2周1次、不翻堆。每个翻堆处理均设覆盖和不覆盖2种方式。经过对多个指标测定和方差分析,结果表明:翻堆工艺在加快堆体物料减量化(P=0.0001),加快堆体升温(P=0.0000)和有机质(TOM)降解(P=0.0080)方面影响极显著,并显著提高发芽率(GI)(P=0.0330),但同时导致氨气(NH3)的大量挥发,造成更多氮素(TN)损失(P=0.0190)。不同翻堆频率的处理在物料减量化、pH值、电导率(EC)、有机质降解率和发芽率指数方面差异不显著,而翻堆1周1次极显著缩短高温期(P=0.0000),显著加速氨气排放(P=0.0190)。覆盖可延长高温期(P=0.0001),当翻堆频率为2周1次和不翻堆时覆盖显著减少氨气挥发和氮素损失(P=0.0130),但同时减慢堆肥腐熟进程。综合考虑环境、经济因素后认为:不覆盖,翻堆频率为2周1次的条件下冬季室外自然通风堆肥效果最好。研究结果可为中小型企业冬季堆肥化生产提供参考。

翻堆对强制通风静态垛混合堆肥过程及其理化性质的影响

为了了解翻堆对堆肥过程及理化性质的影响,开展了城市污泥、猪粪强制通风静态垛堆肥试验,试验共设4个处理,分别为升温期(3d)、高温期(10d)、降温期(20d)翻堆处理和不翻堆的对照处理.结果表明:翻堆处理能降低堆肥的挥发性固体含量,减轻其在堆体剖面的差异.升温期翻堆不利于堆体DOC含量的降低及腐熟度的提高.降温期翻堆会减小再次升温速率及其所达到的最高温度.升温期和降温期翻堆,虽然有利于堆体内湿度的均匀分布,但却会缩短高温持续时间、降低堆肥的减容率和脱水率.不同时期翻堆,堆肥的pH和EC有降低的趋势,但总体而言其影响并不是特别明显.在高温期翻堆的处理中高温期持续时间长达15d,堆体减容率高达29%,再次升温的升温速率和所达到的最高温度分别为4℃·d-1和60 5℃,且与其它处理相比,其堆肥的VS、DOC和湿度都较低,GI较大.由此试验表明,高温期翻堆的堆肥处理能提高强制通风静态垛堆肥的堆肥效率和质量.

冬季堆肥中翻堆和覆盖对温室气体和氨气排放的影响

为明确冬季条垛堆肥过程中温室气体排放规律和主要影响因素,以猪粪和玉米秸秆为原料,研究了冬季条垛式堆肥过程中翻堆和覆盖作用对温室气体和氨气排放的影响。试验结果表明,在冬季堆肥高温期能维持2周以上,达到良好的卫生化效果;而在腐熟期堆体温度迅速下降,微生物活性停滞,堆肥腐熟进程受抑制。初始总有机碳的0.14%～0.76%以CH4损失,NH3和N2O的挥发则分别占到了初始总氮的10.3%～29.5%和0.81%～3.93%。数据分析结果显示,翻堆能够显著减少堆肥化过程中N2O和CH4排放,但增加NH3的排放。覆盖能够减少NH3的挥发,增加甲烷的排放,对N2O排放的影响不显著。

翻堆频率对中药渣堆肥过程及其理化性质的影响

为了研究翻堆频率对中药渣堆肥过程及其理化性质的影响,采用中试规模的条垛式堆肥系统,研究了中药渣堆肥过程中温度、全碳、全氮、全磷、全钾、C/N、pH、GI及表观特征变化和堆肥产品的质量特征。试验设6个处理,分别为:不翻堆(A1)、每5天翻一次(A2)、每10天翻一次(A3)、每15天翻一次(A4)、每20天翻一次(A5)、每25天翻一次(A6)。结果表明:高温(≥50℃)持续时间以A3最长,达44天;与A1相比,A4、A5和A6的全碳含量分别减少了0.35%、1.73%和1.61%;A2、A3、A4和A6的全氮含量分别减少了5.32%、8.40%、5.25%和1.44%;A2、A3、A4、A5和A6的全磷含量且分别增加了4.82%、9.64%、6.83%、8.03%和2.01%;A2、A3、A4、A5和A6的全钾含量分别增加了6.18%、5.38%、2.96%、8.33%和4.03%;GI分别提高了35.15%、33.23%、31.30%、28.89%和17.01%,而C/N和pH差异不大。成熟中药渣中的C含量为36.0%,N含量比猪粪、鸡粪、羊粪、鸭粪及鹅粪分别高25.97%、17.12%、28.81%、41.20%和41.91%。综合分析各影响因素后认为,在中试规模的条垛式堆肥系统中进行中药渣堆肥时,以每10天翻堆一次较为适宜。

翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响

研究了翻堆次数对牛粪高温堆肥的影响。试验共设3个处理,分别为3 d翻1次、6 d翻1次9、d翻1次。结果表明,3 d翻1次和6 d翻1次的堆肥比9 d翻1次的堆肥升温快、温度高、种子发芽率高。但3 d翻1次的劳动强度大,因此,在牛粪堆肥实际操作中,翻堆次数以6 d翻1次较为合适。

养殖场条垛堆肥翻堆设备发展趋势分析

条垛堆肥系统在养殖场处理畜禽粪便上得到广泛应用,条垛翻堆设备经历了从无到有,从单一到多样化的发展过程,其工作原理和技术特征也相应发生变化和创新。产品从最初的转鼓式、链板式和螺旋式3种基本形式条垛翻堆机逐步发展为目前国内外几种常用的螺旋转鼓式翻堆机、双转鼓式翻堆机、纵向输送带式翻堆机、横向输送带式翻堆机和立辊式翻堆机等机型。本文总结分析了条垛翻堆设备产品结构演变与创新思路,并列出堆肥条垛翻堆机今后在产品规格、功能、行走和操控性等方面的发展趋势。

翻堆策略对污泥堆肥过程中理化性质的影响

针对城市污泥强制通风静态垛堆肥工艺,在整个堆肥周期采用固定翻堆频率的情况下,研究不同翻堆策略对堆肥物理和化学性质的影响。结果表明:不同翻堆策略对堆体理化性质的影响不同,翻堆作业可以显著降低堆体温度,加快降温期的降温速度。高温后期开始翻堆(处理3)可提高堆体达到的最高温度及整个堆肥周期的温度,同时更有利于堆肥物料的脱水干化、提高挥发性固体降解率,但会增大氮素损失量;不同翻堆策略对物料pH值和种子发芽率没有显著影响,3个处理均可实现物料的腐熟和无害化。为了保证污泥的脱水干化效果,建议采用处理3的翻抛策略。

翻堆对蛋鸡粪堆肥甲烷排放的影响

采用蛋鸡粪和锯末堆肥,研究不同翻堆频率对堆肥甲烷排放量的影响。结果表明,在40d的堆肥过程中,翻堆频率为4次/d、2次/d、1次/d、1次/3d、1次/6d和不翻堆时,甲烷排放总量分别为28.60L、50.07L、70.85L、76.48L、90.74L和59.33L,与不翻堆相比,高翻堆频率(4次/d、2次/d)降低了甲烷排放总量,低翻堆频率(1次/3d、1次/6d)增加甲烷的排放总量。高翻堆频率显著降低产甲烷菌的多样性指数和产甲烷菌的总量,而低翻堆频率显著增加了产甲烷菌的总量。因此,不同翻堆频率可能是通过影响堆体氧气含量以及产甲烷菌多样性和总量来改变甲烷排放总量。

翻堆频率对堆肥减量化、腐殖化和稳定化的影响

好氧堆肥是有机固体废弃物处理处置的有效手段之一,堆肥还田也是贫瘠土壤改良的常用措施。但好氧堆肥是一个典型的CO_2等温室气体的释放过程。如何减少堆肥过程中的CO_2释放,强化堆肥的腐殖化过程对于实现有机固体废弃物的低碳化堆肥、提高作为优良土壤改良剂的腐殖质产量具有重要意义。本文选取农林秸秆和餐厨垃圾作为堆肥原料,研究不同翻堆频率对堆肥过程中的物料减量化、腐殖化和稳定化的影响,以期发现一个较低碳的堆肥工艺,并从微生物角度初步探索了其影响机制。研究结果显示,不同的翻堆频率(分别为每2 d、4 d和6 d翻堆一次),堆料的减量化和腐殖化程度有一定差异,翻堆频率为4 d的堆肥工艺物料减量率最高为50.5%,但碳减量率最低为77.4%;而翻堆频率为2 d的堆肥工艺腐殖质产量最高;3种堆肥工艺经62 d堆肥都达到了腐熟程度,翻堆频率为4 d的堆肥工艺腐熟化程度最高。不同的翻堆频率可能通过影响堆肥过程中堆料的温度、含氧量等因素从而改变堆料中活性微生物量、种类和生物酶活性,进而影响堆料的矿化和腐殖化进程。

通风量和翻堆对生活垃圾好氧生物干化的影响

以高含水率混合收集生活垃圾为对象,试验研究了通风量和翻堆对其生物干化效果的影响。结果表明:通风量与物料温度及有机物降解率呈反比;水分去除量同时受物料温度及通风量影响,产物含水率最低的适宜通风量为0.064m3/(h·kg);翻堆能进一步改善干化效果,在适宜通风量条件下,每2d翻堆1次,产物含水率为53.7%,水分去除率达0.472kg/kg。

翻堆频率及调理剂对城市生活垃圾堆肥腐熟的影响

文章以探究高效、低成本的垃圾堆肥技术,为城市生活垃圾的无害化处理和资源化利用提供科学依据为目的。以城市生活垃圾为堆肥原料,进行为期35 d的堆肥试验,共设4个堆肥处理。其中处理1:3 d翻堆;处理2:7 d翻堆;处理3:添加0.25%磷酸二氢钾,7 d翻堆;处理4:添加0.25%乙酸,7 d翻堆。测定堆肥原料的物理化学主要参数,探讨采用的措施对生活垃圾堆肥腐熟进程的影响。试验结果表明:在堆肥35 d时添加乙酸处理发芽指数(GI)、阳离子代换值、铵态氮含量、NH4+-N/NO3--N比值分别为116.8%、93.05 cmol/kg、0.547 mg/g、0.788,与7 d翻堆处理各指标达到显著性差异(P<0.05);3 d翻堆处理的各项指标与7 d翻堆处理比较达到显著性差异(P<0.05);添加0.25%磷酸二氢钾处理的堆肥腐熟程度与7 d翻堆处理相比,无显著性差异(P<0.05)。可得出以下结论:3 d翻堆和添加乙酸能够明显加快堆肥腐熟的进程,添加0.25%的磷酸磷酸二氢钾对堆肥的腐熟进程无明显作用。

黑茶翻堆设备的设计与试验

为解决黑茶发酵过程中翻堆降温的问题,设计一种黑茶翻堆设备,并在溧阳进行试验研究。利用该设备在长10m、底宽1m、高0.5m的渥堆上进行翻堆,取辊筒外圆线速度与前进速度的比值分别为90、120、150,以翻堆前后的温差、含水率变化和蓬松率作为试验指标,对设备的辊筒外圆线速度和前进速度进行正交试验。试验结果表明,在一定范围内,影响温差变化最大的是辊筒线速度;影响含水率变化最大的是辊筒线速度和前进速度的速比;影响蓬松率最大的是前进速度。

平面翻堆机转子高度调节系统

为了实现平面翻堆机转子的高度调节、水平平衡及安全保护,该文对翻堆机行走系悬置的液压系统及其控制器进行了研究,研究采用变结构和PID联合控制,获得转子水平的较高控制精度;通过采用线性随机二次型最优控制推导出转子高度调节的控制规律,仿真得出了不同信号输入下各参数的变化规律;同时基于预设的作业基准,实时完成转子高度控制。该控制策略能有效地消除因干扰力而引起的振荡现象,达到平滑的控制目标;油气悬置采用LQG控制,对转子高度调节性能有所提高。

自行式垃圾翻堆机作业特性分析

根据生活垃圾处理工艺的要求 ,以及自行式垃圾翻堆机工作机构的作业规律 ,对其工作装置的受力状态及运动进行了分析 ,并进行了性能试验。为探索垃圾堆肥工艺和技术提供了理论依据。

污泥好氧发酵立式螺旋翻堆机参数的理论研究

针对污泥好氧发酵立式螺旋翻堆机,研究了其工作机理,分析了立式螺旋翻堆机的主要参数对翻堆过程和使用性能的影响,通过理论分析阐述了立式螺旋翻堆机各个设计参数的变化规律和影响效果,为立式螺旋翻堆机的设计提供了理论依据.

MJ1700型双孢菇复合基料翻堆设备及其应用

分析了双孢菇工厂化生产采用复合基料翻堆设备的必要性,重点描述MJ1700型翻堆设备的结构与功能特点,并详细介绍了建堆和翻堆中的使用要求。