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摘要：随着餐饮业的发展，我国餐厨垃圾与日俱增。由于餐厨垃圾带来的问题很多，因此合理安全处置餐厨垃圾，是刻不容缓的。况且传统餐厨垃圾处理厂的运行能耗高，人员操作粗放；高能耗设备缺少分析诊断，造成浪费。我们自主研发的餐厨垃圾处理节能系统就能很好地解决以上问题，它突破传统的餐厨废弃物处理工作模式，真正实现餐厨垃圾的能耗优化包括优化并结合工业用电时段价格以及优化沼液回流机制，最大限度上节省能耗及水源。
关键词：餐厨垃圾；节能；新型系统
一、研究背景
餐厨垃圾是指家庭、饮食服务、单位供餐等活动中产生的食物残渣和废料，其中饭店、食堂等餐饮单位的餐厨垃圾具有产量大、来源多、分布广的特点，是我国餐厨垃圾的主要产生源。集中收运的餐厨垃圾成分复杂，不仅有剩菜饭，还有废旧餐具器皿及下脚料等，是水油果蔬、米面骨肉及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。主要化学成分有：淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等，同时含有少量氮、磷、钾、钙、钠、镁、铁等微量元素等。
由于国家经济的发展，餐厨垃圾的年产量逐年增高，2007年全国的餐厨垃圾产量9000万吨，近年来，我国餐厨垃圾的年清运量已达6000万t以上。并且餐厨垃圾存在很大的危害性：
（1）污染环境，影响市容。餐饮业废弃油脂如果直接排入下水道（沟），流进河流、湖塘，每公斤废弃油脂将会造成 15000m2 水面的污染，形成大面积的水质富营养化，对环境卫生造成恶劣影响。
（2）餐厨垃圾中含有大量病原微生物，一方面容易引起动物感染，另一方面造成人体感染，形成交叉感染。
（3）餐厨垃圾作饲料可能会导致同源性污染，产生的不确定的，潜在的传播疾病风险。另外，餐厨垃圾中的油脂被不法分子提炼后重新作为黑心食用油（地沟油）使用也对人类的健康产生威胁。地沟油中含有黄曲霉素，苯等毒素和一些过滤不净产生的杂质，长期食用会造成慢性疾病的发生，甚至会致癌。
我们经调查研究发现，传统的餐厨垃圾处理厂运行能耗普遍较高，究其根源在于人员操作粗放，对高能耗设备缺少能耗诊断分析，造成了浪费。不同地区电价区间范围不同，统一按照固定时间与方式进行操作不利于节能且耗费用。另一方面，工作人员在对原料进行预处理时，加入处理池的原料配比不科学，甚至不加入除餐厨垃圾以外的任何其他物质（如污泥，粪便，植物秸秆等），殊不知科学的原料配比能够大大提高产气的效率。第三方面，工人们对发酵罐内的微生物不甚了解，无法为微生物提供适宜的环境条件（如适宜温度，压强，PH等），严重抑制了微生物的活性，降低了它们对有机物的分解效率，延长了发酵时间，对公司造成巨大损失。
二、现实意义
目前餐厨垃圾处理行业存在以下几点问题：
1、收不上来
利益链难破除。回收覆盖太小。餐厨垃圾的回收涉及千家万户，而餐厨垃圾处理厂却屈指可数，难以覆盖整座城市。
2、稳定运行难
餐厨垃圾处理厂的设备参数会随着各种因素的改变而不断变化，从而对设备产生一定影响，不利于餐厨垃圾处理的稳定运行
3、监管难
政府职能不清晰，法律政策及行业标准还不完善，且由于职能交叉，造成执法主体和监测力量分散，环保领域多头执法问题突出。
4、资源化利用低
目前我国餐厨垃圾处理的方式主要是填埋、焚烧和资源化处理。资源化处理是目前行业发展的必然选择。然而由于资源化处理设备存在工程占地大、投资高、工艺复杂以及能耗高，效率低等问题，使部分处理厂对餐厨垃圾采取处理过程较为简单的填埋和焚烧处理，而非资源化利用。从而导致整个餐厨垃圾处理行业处于能耗高、效率低的地位。
因此我们为了解决这个问题，在PLC自动控制的基础上自主研发了云平台餐厨垃圾处理控制系统。该系统优点在于高效和节能，利用专家系统复合神经网络层层叠交提炼出最优化方案，将处理过程中的实际情况与专家系统数据库中的优化数据进行对比，进而合理地调节进料以及温度PH等，大大降低了人员的消耗，提高了工作效率，解决了低效的问题。而对于能耗优化方面则是针对工艺上的节能优化，最大限度上提高工作效率、节省能源消耗，进而高消耗的问题也得到解决。
三、研究机理
（1）PLC程序
PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用可编程序存储器来储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。并完善了模拟量闭环控制功能，同时网络化功能极大地增强，已出现了标准的双向高速工业以太网，因此，PLC 已经能够融入到更高一级的 FCS（Field Control System）现场总线控制系统的体系结构中。在工业控制技术中，可编程逻辑控制器（PLC）具有可靠性高、环境要求低的优点，有多种输入/输出开关量点数组合，开关量和模拟量有良好的可扩展性，可独立组成成本较低的自动控制系统，得到了广泛的应用。
（2）新型餐厨垃圾处理控制系统
在PLC自动控制基础上，我们将其融合进云平台餐厨垃圾处理控制系统，同时实现自动化和智能化。
餐厨垃圾处理控制系统主要由专家优化系统和能耗优化系统组成。专家优化系统是利用传统的专家系统与神经网络相结合，传统的故障诊断专家系统是以知识为基础推理得出结论的逻辑思维方式，神经网络故障诊断系统则是以故障样本实例为基础的经验思维方式。這两种诊断方法相结合可使他们的优缺点互为补充，提高故障诊断系统的运行速度和准确性。使用神经网络专家系统进行故障诊断，既可利用神经网络的自组织与学习性，为经典专家系统的知识获取提供途径；也可利用经典专家系统对过程分析和解释的能力，对实际中遇到的奇异情况进行分析判断，以此实现对生产过程调度和运行中产生的问题进行自动诊断、分析和解决，并提供专家的优化调度和故障诊断建议，解决疑难问题或故障。
能耗优化系统本质上就是对工艺流程的节能优化，包括优化工艺本身可能存在的冗余工序、结合工业用电时段价格以及优化沼液回流机制，通过合理地管理、分配、调度资源，使得系统既能够满足用户的服务质量需求，又能够满足数据中心的节能要求，在最大限度上节省能源消耗。
四、创新点
1、高效：利用专家优化系统实现对生产过程调度和运行中产生的问题进行自动诊断、分析和解决，并提供专家的优化调度和故障诊断建议，解决疑难问题或故障。节省了人力，极大的提高了工作效率。
2、节能：通过优化工艺本身可能存在的冗余工序、结合工业用电时段价格以及优化沼液回流机制，通过合理地管理、分配、调度资源，使得系统既能够满足用户的服务质量需求，又能够满足数据中心的节能要求，在最大限度上节省能源消耗。
五、社会效益
本作品具备全面的数据记录及处理、能耗优化系统，切实帮助餐厨垃圾处理行业降低能耗，使餐厨垃圾处理高效化、系统化，大大提高餐厨垃圾处理的效益，实现循环经济、生态文明、可持续发展。践行了习近平主席提出的‘一带一路’和生态文明战略，通过技术创新，加快生态文明建设，围绕餐厨垃圾处理与处置，发挥资源集聚效应与共振效应，通过共享、共谋、共创、共赢，共同打造“绿色时代”。
参考文献：
[1]张保霞，付婉霞.北京市餐厨垃圾产生量调查分析[J].环境科学与技术，2010，651-654：33（12）.
[2]任连海，聂永丰.餐厨垃圾管理的现状、问题及对策[J].中国环保产业，2010（12）
[3]我国餐厨垃圾处理现状及主要处理技术应用情况.城市管理技术. 2009.2
[4]程能林.溶剂手册[J].北京：化学工业出版社，2002，（3）：430-432
关键词：餐厨垃圾；节能；新型系统
一、研究背景
餐厨垃圾是指家庭、饮食服务、单位供餐等活动中产生的食物残渣和废料，其中饭店、食堂等餐饮单位的餐厨垃圾具有产量大、来源多、分布广的特点，是我国餐厨垃圾的主要产生源。集中收运的餐厨垃圾成分复杂，不仅有剩菜饭，还有废旧餐具器皿及下脚料等，是水油果蔬、米面骨肉及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。主要化学成分有：淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等，同时含有少量氮、磷、钾、钙、钠、镁、铁等微量元素等。
由于国家经济的发展，餐厨垃圾的年产量逐年增高，2007年全国的餐厨垃圾产量9000万吨，近年来，我国餐厨垃圾的年清运量已达6000万t以上。并且餐厨垃圾存在很大的危害性：
（1）污染环境，影响市容。餐饮业废弃油脂如果直接排入下水道（沟），流进河流、湖塘，每公斤废弃油脂将会造成 15000m2 水面的污染，形成大面积的水质富营养化，对环境卫生造成恶劣影响。
（2）餐厨垃圾中含有大量病原微生物，一方面容易引起动物感染，另一方面造成人体感染，形成交叉感染。
（3）餐厨垃圾作饲料可能会导致同源性污染，产生的不确定的，潜在的传播疾病风险。另外，餐厨垃圾中的油脂被不法分子提炼后重新作为黑心食用油（地沟油）使用也对人类的健康产生威胁。地沟油中含有黄曲霉素，苯等毒素和一些过滤不净产生的杂质，长期食用会造成慢性疾病的发生，甚至会致癌。
我们经调查研究发现，传统的餐厨垃圾处理厂运行能耗普遍较高，究其根源在于人员操作粗放，对高能耗设备缺少能耗诊断分析，造成了浪费。不同地区电价区间范围不同，统一按照固定时间与方式进行操作不利于节能且耗费用。另一方面，工作人员在对原料进行预处理时，加入处理池的原料配比不科学，甚至不加入除餐厨垃圾以外的任何其他物质（如污泥，粪便，植物秸秆等），殊不知科学的原料配比能够大大提高产气的效率。第三方面，工人们对发酵罐内的微生物不甚了解，无法为微生物提供适宜的环境条件（如适宜温度，压强，PH等），严重抑制了微生物的活性，降低了它们对有机物的分解效率，延长了发酵时间，对公司造成巨大损失。
二、现实意义
目前餐厨垃圾处理行业存在以下几点问题：
1、收不上来
利益链难破除。回收覆盖太小。餐厨垃圾的回收涉及千家万户，而餐厨垃圾处理厂却屈指可数，难以覆盖整座城市。
2、稳定运行难
餐厨垃圾处理厂的设备参数会随着各种因素的改变而不断变化，从而对设备产生一定影响，不利于餐厨垃圾处理的稳定运行
3、监管难
政府职能不清晰，法律政策及行业标准还不完善，且由于职能交叉，造成执法主体和监测力量分散，环保领域多头执法问题突出。
4、资源化利用低
目前我国餐厨垃圾处理的方式主要是填埋、焚烧和资源化处理。资源化处理是目前行业发展的必然选择。然而由于资源化处理设备存在工程占地大、投资高、工艺复杂以及能耗高，效率低等问题，使部分处理厂对餐厨垃圾采取处理过程较为简单的填埋和焚烧处理，而非资源化利用。从而导致整个餐厨垃圾处理行业处于能耗高、效率低的地位。
因此我们为了解决这个问题，在PLC自动控制的基础上自主研发了云平台餐厨垃圾处理控制系统。该系统优点在于高效和节能，利用专家系统复合神经网络层层叠交提炼出最优化方案，将处理过程中的实际情况与专家系统数据库中的优化数据进行对比，进而合理地调节进料以及温度PH等，大大降低了人员的消耗，提高了工作效率，解决了低效的问题。而对于能耗优化方面则是针对工艺上的节能优化，最大限度上提高工作效率、节省能源消耗，进而高消耗的问题也得到解决。
三、研究机理
（1）PLC程序
PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用可编程序存储器来储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。并完善了模拟量闭环控制功能，同时网络化功能极大地增强，已出现了标准的双向高速工业以太网，因此，PLC 已经能够融入到更高一级的 FCS（Field Control System）现场总线控制系统的体系结构中。在工业控制技术中，可编程逻辑控制器（PLC）具有可靠性高、环境要求低的优点，有多种输入/输出开关量点数组合，开关量和模拟量有良好的可扩展性，可独立组成成本较低的自动控制系统，得到了广泛的应用。
（2）新型餐厨垃圾处理控制系统
在PLC自动控制基础上，我们将其融合进云平台餐厨垃圾处理控制系统，同时实现自动化和智能化。
餐厨垃圾处理控制系统主要由专家优化系统和能耗优化系统组成。专家优化系统是利用传统的专家系统与神经网络相结合，传统的故障诊断专家系统是以知识为基础推理得出结论的逻辑思维方式，神经网络故障诊断系统则是以故障样本实例为基础的经验思维方式。這两种诊断方法相结合可使他们的优缺点互为补充，提高故障诊断系统的运行速度和准确性。使用神经网络专家系统进行故障诊断，既可利用神经网络的自组织与学习性，为经典专家系统的知识获取提供途径；也可利用经典专家系统对过程分析和解释的能力，对实际中遇到的奇异情况进行分析判断，以此实现对生产过程调度和运行中产生的问题进行自动诊断、分析和解决，并提供专家的优化调度和故障诊断建议，解决疑难问题或故障。
能耗优化系统本质上就是对工艺流程的节能优化，包括优化工艺本身可能存在的冗余工序、结合工业用电时段价格以及优化沼液回流机制，通过合理地管理、分配、调度资源，使得系统既能够满足用户的服务质量需求，又能够满足数据中心的节能要求，在最大限度上节省能源消耗。
四、创新点
1、高效：利用专家优化系统实现对生产过程调度和运行中产生的问题进行自动诊断、分析和解决，并提供专家的优化调度和故障诊断建议，解决疑难问题或故障。节省了人力，极大的提高了工作效率。
2、节能：通过优化工艺本身可能存在的冗余工序、结合工业用电时段价格以及优化沼液回流机制，通过合理地管理、分配、调度资源，使得系统既能够满足用户的服务质量需求，又能够满足数据中心的节能要求，在最大限度上节省能源消耗。
五、社会效益
本作品具备全面的数据记录及处理、能耗优化系统，切实帮助餐厨垃圾处理行业降低能耗，使餐厨垃圾处理高效化、系统化，大大提高餐厨垃圾处理的效益，实现循环经济、生态文明、可持续发展。践行了习近平主席提出的‘一带一路’和生态文明战略，通过技术创新，加快生态文明建设，围绕餐厨垃圾处理与处置，发挥资源集聚效应与共振效应，通过共享、共谋、共创、共赢，共同打造“绿色时代”。
参考文献：
[1]张保霞，付婉霞.北京市餐厨垃圾产生量调查分析[J].环境科学与技术，2010，651-654：33（12）.
[2]任连海，聂永丰.餐厨垃圾管理的现状、问题及对策[J].中国环保产业，2010（12）
[3]我国餐厨垃圾处理现状及主要处理技术应用情况.城市管理技术. 2009.2
[4]程能林.溶剂手册[J].北京：化学工业出版社，2002，（3）：430-432