分批工艺的操作方法与流程

本发明涉及分批工艺(batchprocess)的操作方法。更具体地，本发明的分批工艺是针对混合城市固体废物的有机部分(ofmsw)的处理。当该工艺包括好氧和厌氧处理的交替阶段时，本发明分批工艺特别适用于处理混合城市固体废物的有机部分。此外，当这些过程在单个反应器容器中进行时，可实现独特的优势。
背景技术：
：混合城市固体废物的处理目前最典型地包括将废物传送至某种形式的分离工序，其中的有机材料通过该工序首先尽可能多地从无机材料中分离。该初始分离步骤总是基于尺寸的分离，其中有机材料通常比大部分无机材料小或软。有机材料随后至少部分地送往生物稳定化或降解工序，而无机材料被分成可回收物和不可回收物，后者被传送到垃圾填埋场。生物稳定化或降解工序的产物理想地是堆肥材料和/或沼气。通常，用于有机废物材料的生物降解的系统涉及好氧或厌氧过程。然而，有少量系统试图结合厌氧和好氧生物降解过程。德国专利4440750和国际专利申请pct/de1994/000440(wo1994/024071)的方法各描述了厌氧发酵单元和好氧堆肥单元的组合。重要的是，这些系统描述了用于好氧和厌氧生物降解过程的独立且分离的容器。已知的是，可以在厌氧或好氧条件下处理固体有机废物材料，以产生例如可用作花园堆肥的、具有生物活性的、稳定的最终产物。该方法通过厌氧或好氧微生物的作用来实现，该厌氧或好氧微生物能够代谢有机废物以产生该具有生物活性的、稳定的最终产物。还已知的是，在氧存在的情况下发生固体有机废物材料的好氧分解。随着一些好氧分解过程中产生的能量作为热量释放，废物材料的温度升高，在环境条件下常常达到约75℃的温度。固体最终产物通常富含硝酸盐，该硝酸盐是供应给植物的容易生物可利用的氮源，使得该最终产物特别适合作为肥料。进一步已知的是，在氧不存在的情况下发生固体有机废物材料的厌氧消化。当有机材料被加热到嗜温或嗜热细菌起作用的温度时，厌氧微生物代谢理解为被优化。厌氧微生物代谢的过程导致生产沼气，主要是甲烷和二氧化碳。该过程的固体产物通常富含铵盐。铵盐是不易生物可利用的，并且因此通常在好氧分解将发生的条件下被处理。以这种方式，该材料用于生产生物可利用的产物。由当前申请人的前身提交的国际专利申请pct/au00/00865(wo01/05729)描述了一种改进的方法和装置，其中好氧和厌氧过程组合来用于处理城市固体废物的有机部分，并且克服了先前方法和装置的效率低下问题。该方法和装置的特征，从根本上讲，在于在单个容器中通过用以提高有机废物材料的温度的初始好氧步骤、厌氧消化步骤和随后的好氧处理步骤，来顺序处理有机废物材料。在厌氧消化步骤期间，将含有微生物的工艺用水或培养液引入容器中，以创造适于有效地厌氧消化内含物以及生产沼气的条件。被引入的培养液还有助于传热传质以及提供缓冲能力以防止酸化。随后，将空气引入容器中的残余物，以创造好氧降解的条件。进一步描述的是，在厌氧消化期间被引入的水可以源自已经经历厌氧消化的连通容器。在单个容器中顺序处理有机废物材料要求该过程以分批工艺进行。虽然国际专利申请pct/au00/00865(wo01/05729)中描述的单个容器工艺相对于现有技术工艺提供了许多优点，但是它在处理的好氧和厌氧阶段之间的过渡中，以及接着地从处理的厌氧阶段回到好氧阶段的过渡中，确实带来了挑战。国际专利申请pct/au00/00865(wo01/05729)的方法描述了城市固体废物的有机部分暴露的环境条件的操控，以通过各种微生物促进降解。在生物质的厌氧消化期间使用的微生物通常形成“产生酸的”和“消耗酸的”微生物的微妙平衡。例如，在未接种(uninoculate)系统中，产生酸的微生物的数量通常超过消耗酸的微生物的数量。导致有机酸的产生的细菌物种联合团通常会使分解生物质的ph降低(变得更酸性)。消耗酸的微生物物种有助于沼气的产生，包括甲烷，并导致ph升高(变得更碱性或基性(basic))。在通常批次厌氧消化的早期，生成有机酸的细菌的数量超过消耗这些酸的细菌的数量。这种不平衡可能导致酸化、过程不稳定和/或工艺失效，并强调了对工艺准确监测的需要。类似地，当以工业规模实时实施该方法时，将微生物引入反应器是不容易监测的。在国际专利申请pct/au00/00865(wo01/05729)的方法中，重复使用分解的厌氧阶段过程中产生的液体。因此，该方法再次揭露何种物质已在较早的厌氧阶段产生并存在于已被重复使用的液体中。因此，反应器的环境随时间可以变得过酸。如果挥发性脂肪酸(vfa)的水平(level)升高，则情况尤其如此，这是由于在再次引入反应器之前，来自先前批次的液体中存在的vfa的不完全微生物耗尽。假定的ph值下降可能最终导致方法失效。类似地，由于混合不良和质能传输效率低下，静态高固体分批厌氧消化过程的温度维持变得困难。随之而来的不利环境也可能带来较差的微生物性能，例如由于较低的温度导致的微生物代谢的减缓。依次地，降解过程的性能和沼气的产生受到影响。申请pct/au00/00865(wo01/05729)的多个方法和装置，其中将需氧和厌氧方法进行组合以处理ofmsw，进一步在几个另外的国际专利申请中进行了描述，包括例如，申请pct/au2012/000738(wo2013/003883)、pct/2012/001057(wo2013/033772)和pct/au2012/001058(wo2013/033773)。这些pct申请描述了先前在申请pct/au00/00865(wo01/05729)中，以相对基本的和形成性的形式描述方法和/或装置的不同方面。并且每个的内容明确地通过引用的方式并入本文。如上所述，现有技术主要针对需氧或厌氧过程，而不针对既进行需氧过程也进行厌氧过程的方法。现有技术方法通常没有描述需氧和厌氧过程都在一个反应器中进行。随着两个过程在一个反应器中进行，这提出了如何在处理的需氧和厌氧时期之间有效过渡的挑战，因为这些过渡需要有效地管理多个变量。本发明分批工艺的操作方法的一个目的是基本上克服现有技术的上述问题，或提供有用的替代方案。
背景技术：
的前述讨论仅仅为了便于理解本发明。该讨论不是确认或承认提及的任何材料现在是或曾经是自本申请的优先权日起的部分公知常识。在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或其变体将被理解为暗示包括所陈述的整数或整数组，而不是排除任何其他整数或整数组。在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语“有机材料体”、其变体或术语“城市固体废物的有机部分”将被理解为意指由人造的或天然的有机材料组成的有机质、主体或组分。这可能包括适于厌氧和需氧作用的食品、厨房、动物、花园、植物或其他可腐蚀的材料，其副产物至少是气体，更具体地说是沼气，以及堆肥的、碳还原的最终产物、水和培养液。沼气可以至少包括烃，例如甲烷和乙烷、二氧化碳、氢气、氮气、氧气、以及含硫气体比如任何比例的硫化氢。在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语“安全仪表系统”和首字母缩略词sis或其变体将被理解为包括对硬件和/或软件控件(例如用于关键进程系统，并被设计为维持进程的安全运行)的任何设计的集合的引用。这样的系统通常独立于能就地控制相同设备的任何其他控制系统中的任意一种或全部，它使该系统的功能不受影响。在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语基本过程控制系统或bpcs将被理解为包括参考动态系统或过程的任何控制系统，其中控制系统的元件不是位于中心位置，而是分布于整个系统或过程。在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语备用模式将被理解为阀门和驱动器的目标配置，其定义已知的空闲安全状态，所有的操作模式或阶段转变可以自该状态发生。技术实现要素：本发明提供了一种分批工艺的操作方法，该分批工艺包括多个操作阶段，并且每个阶段内提供有至少一种操作模式，每个阶段的模式之一是备用模式或其等效模式，从第一阶段到第二阶段的转变要求将第一阶段初始化为其备用模式或等效模式，并且在阶段转变完成后，第二阶段进入其备用模式或等效模式。优选地，多个阶段中的备用模式的阀门与驱动器配置是基本相似的，从而允许从一个阶段到另一个阶段的有效进展，该多个阶段之间可能发生过渡。该或每个备用模式的等效模式优选是嵌入在，不同模式内的，或者从第一时期到第二时期的转变所涉及的一系列模式或阶段内的，阀门和驱动器的目标配置。在本发明的一个实施例中，该分批工艺是针对混合城市固体废物(“ofmsw”)的有机部分的处理。优选地，用于处理混合城市固体废物的有机部分的工艺包括好氧和厌氧处理的交替阶段。仍然优选地，好氧和厌氧处理的交替阶段在单个反应器容器中进行。在本发明的一种形式中，该分批工艺是针对混合城市固体废物的有机部分的处理，操作阶段包括以下阶段：(i)好氧；(ii)厌氧；以及(iii)过渡。优选地，过渡操作阶段又包括好氧—厌氧过渡阶段或厌氧—好氧过渡阶段，在好氧—厌氧过渡阶段中，从容器/反应器顶部空间去除氧气，在厌氧—好氧过渡阶段中，从容器/反应器顶部空间去除甲烷，并将氧气引入容器/反应器顶部空间，同时避免形成易燃气体混合物。优选地，好氧阶段包括以下操作模式中的一种或多种：(ⅰ)备用；(ii)装载(样本)；(iii)装载和再循环固体(样本)；(iv)再循环固体(样本)；(v)卸载(样本)；(vi)再循环固体(压力通风(pressurevent，pv))；以及(vii)压力通风。优选地，好氧—厌氧过渡阶段包括以下操作模式：(ⅰ)备用；以及(ⅱ)过渡。优选地，厌氧阶段包括以下操作模式：(ⅰ)备用；(ii)填充和再循环液体；(iii)空液体；以及(iv)再循环固体。在本发明的一种形式中，厌氧—好氧过渡阶段包括以下操作模式：(ⅰ)备用；(ii)压力通风；以及(ⅲ)吹扫(purge)。该厌氧—好氧过渡阶段的步骤(iii)的吹扫，在一种形式中，可以是对气味管理系统(oms)的吹扫。在本发明的再一实施例中，操作(ii)的压力通风模式可以被惰性气体或废气的连续吹扫取代。在本发明的一个实施例中，还提供有安全仪表系统(sis)。优选地，还提供有基本过程控制系统(bpcs)，该基本过程控制系统根据安全仪表系统操作，并由安全仪表系统控制。优选地，当被基本过程控制系统请求时，安全仪表系统根据当时的若干参数，包括阀门位置/设置、压力、气体组成和流速中的一个或多个，做出有关许可给予的决定。该基本过程控制系统优选地设置在“较低”或“较前(earlier)”级别，从而基本上避免安全仪表系统需要介入并停止进程，且将导致故障安全状态的情况。优选地，为了初始化阶段的转变，进行以下步骤：(i)当前阶段的模式设置为阶段特定备用模式；(ii)安全仪表系统证实，做出阶段的转变是安全的；(iii)基本过程控制系统将特定的基本过程控制系统控制阀移动到适当的位置，以为阶段的转变做准备；(iv)基本过程控制系统请求安全仪表系统做出阶段的转变；(v)安全仪表系统将安全仪表系统控制阀移动到适当的阀门状态；(vi)安全仪表系统将自身的阶段设置在新阶段；(vii)安全仪表系统通知基本过程控制系统该新阶段，并监控基本过程控制系统运动至该新阶段；(viii)基本过程控制系统将阶段设置于该新阶段；(ix)基本过程控制系统将基本过程控制系统控制阀移动到位，以便阶段转变至适当的阶段特定备用状态；以及(x)基本过程控制系统模式设置为备用，并向安全仪表系统提供确认。基本过程控制系统和安全仪表系统在步骤(ii)和(iv)执行“握手”，由此基本过程控制系统请求安全仪表系统许可做出阶段转变。对于步骤(vii)，如果从步骤(iii)开始之后的特定时间范围内，基本过程控制系统未设置至该新阶段，则安全仪表系统优选地返回至先前阶段，并将发出阶段转变故障报警。优选地，该特定时间范围是一段约2分钟的时间。仍然优选地，只有以下阶段转变是可能的：(i)好氧阶段到好氧—厌氧过渡阶段；(ii)好氧—厌氧过渡阶段可以根据工艺条件转变至好氧阶段或厌氧阶段；(iii)厌氧阶段到厌氧—好氧过渡阶段；以及(iv)厌氧—好氧过渡阶段可以根据工艺条件转变至好氧阶段或厌氧阶段。本发明还提供了一种操作分批工艺的方法，该分批工艺是用于处理混合城市固体废物的有机部分的工艺，包括好氧和厌氧处理的交替阶段，该好氧和厌氧处理的交替阶段在单个反应器容器中进行。其中，每个阶段内提供有至少一种操作模式，每个阶段的模式之一是备用模式或其等效模式，其中，从第一阶段到第二阶段的转变要求将第一阶段初始化为其备用模式或等效模式，并且在阶段转变完成后，该第二阶段进入其备用模式或等效模式。附图说明现在将仅通过示例的方式参照本发明的实施例和附图来描述本发明，其中：图1(a)和1(b)应结合参阅，两图提供了本发明的一个实施例的，利用本发明方法来处理有机废物材料的分批工艺的几个阶段的示意图，示出每个阶段内的几种模式以及模式和阶段可以改变的顺序；图2为图1(a)和1(b)所示利用本发明方法来处理有机废物材料的分批工艺的几个阶段中，每个阶段的期望的备用阀门位置的图表；图3(a)和3(b)应结合参阅，两图提供了一个流程图，该流程图表示图1(a)和1(b)所示利用本发明方法来处理有机废物材料的分批工艺的，安全仪表系统和基本过程控制系统的集成；以及图4为关闭的安全仪表系统控制阀及其相关的阀门控制功能块的故障的示意图/简图。具体实施方式如上所述，国际专利申请pct/au00/00865(wo01/05729)描述了一种改进的工艺和设备，其中好氧和厌氧过程组合起来用于处理城市固体废物的有机部分。该方法和装置的特征，从根本上讲，在于在单个容器或反应器中，通过用以提高有机废物材料的温度的初始好氧步骤，以及随后的厌氧消化步骤，来顺序处理有机废物材料。在厌氧消化步骤期间，含有微生物的工艺用水或培养液被引入容器中，以创造适于有效厌氧消化内含物(contents)和生产沼气的条件。被引入的培养液还有助于传热传质以及提供缓冲能力以防止酸化。随后，空气被引入至容器中的残余物，以创造好氧降解的条件。国际专利申请pct/au00/00865(wo01/05729)的全部内容通过引用的方式具体并入本文。pct/au00/00865(wo01/05729)中进一步描述，在厌氧消化期间引入的水可以是源自已经经历厌氧消化的连通容器。在单个容器中顺序处理有机废物材料要求该过程以分批工艺进行，尽管可以使用多个容器。在这样的布置中，每个容器仍然收容(house)单个容器中有机废物材料的顺序处理，通过用以提高有机废物材料的温度的初始好氧步骤，以及随后的厌氧消化步骤。pct/au00/00865(wo01/05729)中描述的单容器方法，在处理的好氧和厌氧时期之间的过渡中，以及接着地从处理的厌氧时期转回到好氧时期的过渡中，带来了挑战。本发明提供了一种操作分批工艺的方法，该分批工艺例如pct/au00/00865(wo01/05729)中描述的有机废物处理工艺。现在将特别参照pct/au00/00865(wo01/05729)中所述的有机废物材料处理工艺和设备(以下分别称为“工艺”和“设备”)来描述本发明，并且申请人的国际专利申请pct/au2012/000738(wo2013/003883)、pct/2012/001057(wo2013/033772)、pct/au2012/001058(wo2013/033773)和pct/au2012/000739(wo2013/003884)中描述了其它方面。在该工艺中，有机废物材料，诸如城市固体废物的有机部分，暴露的环境条件被操控，以通过各种微生物来促进降解。这些环境条件已被申请人分类为多个或一系列的操作阶段，如下所示：(ⅰ)好氧；(ⅱ)厌氧；以及(ⅲ)过渡。过渡操作阶段又包括好氧—厌氧过渡阶段和厌氧—好氧过渡阶段中的一个或另一个。在好氧—厌氧过渡阶段，从容器/反应器的顶部空间去除氧气；在厌氧—好氧过渡阶段，从容器/反应器的顶部空间去除甲烷，并将氧气引入容器/反应器的顶部空间，同时避免形成易燃气体混合物。每个阶段内提供有许多操作功能或模式。如下表1，通过举例的方式列出每个阶段内提供的操作模式：表1阶段阶段内的模式好氧备用装载(样本)装载&再循环固体(样本)再循环固体(样本)卸载(样本)再循环固体(压力通风)压力通风好氧—厌氧过渡备用过渡厌氧备用填充&再循环液体空液体再循环固体厌氧—好氧过渡备用压力通风吹扫，例如对气味管理系统(oms)每个阶段内提供有备用模式或其等效模式，这些模式将设备或工艺置于定义的空闲状态。每个阶段通过用于实现该空闲状态的一组阀门配置和电机状态来进一步定义。要在特定阶段内的两种操作模式之间进行转变，在进入所需的操作模式之前，进入阶段特定备用模式或其等效模式。在设备或工艺发生故障或失败的情况下，安全仪表系统/基本过程控制系统将进程移至该空闲状态。设备的备用模式为设备可以保持可操作的状态，因为废物处理工艺保持持续，尽管可以被称为“暂停”状态或“暂候”状态。设想的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，上述一些操作模式可以并入到一个或多个“整合(consolidated)序列”中。这样的整合序列是操作模式的预定组合。进一步设想的是，该或每个备用模式的等效模式包括嵌入在，不同模式内的，或从第一时期到第二时期的转变所涉及的一系列模式内的，阀门和驱动器的目标配置。除了上述之外，本发明方法，与设备一样，包括安全仪表系统和基本过程控制系统。安全仪表系统位于基本过程控制系统的上方或顶部，从而“管理”基本过程控制系统。为了初始化阶段的转变，进行以下步骤：(i)当前阶段的模式设置为阶段特定备用模式；(ii)安全仪表系统证实，做出阶段的转变是安全的；(iii)基本过程控制系统将特定的基本过程控制系统控制阀移动到适当的位置，以为阶段的转变做准备；(iv)基本过程控制系统请求安全仪表系统做出阶段的转变；(v)安全仪表系统将安全仪表系统控制阀移动到适当的阀门状态；(vi)安全仪表系统将自身的阶段置于新阶段；(vii)安全仪表系统通知基本过程控制系统该新阶段，并监控基本过程控制系统运动至该新阶段；(viii)基本过程控制系统将阶段设置至该新阶段；(ix)基本过程控制系统将基本过程控制系统控制阀移动到位，以便阶段转变至适当的阶段特定备用状态；以及(x)基本过程控制系统模式设置为备用，并向安全仪表系统提供确认。如上所述，基本过程控制系统和安全仪表系统在步骤(ii)和(iv)执行“握手”。实际上，基本过程控制系统正在请求安全仪表系统许可做出阶段转变。这在本说明书的各个地方被称为“许可”。关于上述步骤(vii)，如果自步骤(iii)开始后的特定时间范围内，例如两分钟，基本过程控制系统未被设置至该新阶段，则安全仪表系统将返回到先前阶段，并将发起阶段转变故障报警。一般来说，当被基本过程控制系统请求时，安全仪表系统根据当时设备内的若干参数，包括但不限于，阀门位置/设置、压力、气体组成和流速，做出有关许可给予的决定。重要的是，基本过程控制系统设置在“较低”或“较前”级别，以努力避免安全仪表系统可能需要介入并停止进程的情况，导致进入故障安全状态(将在下文定义)。故障安全状态与本文定义的备用状态非常相似。利用本发明的方法，仅以下阶段转变是可能的：(i)好氧阶段到好氧—厌氧过渡阶段；(ii)好氧—厌氧过渡阶段可以根据工艺条件转变至好氧阶段或厌氧阶段；(iii)厌氧阶段到厌氧—好氧过渡阶段；以及(iv)厌氧—好氧过渡阶段可以根据工艺条件转变至好氧阶段或厌氧阶段。现在将参考以下非限制性实例来描述，以及更好地理解本发明操作分批工艺的方法。实例本实施例描述了与安全仪表系统和基本过程控制系统的整合有关的功能要求，以改变容器模式/阶段。该实施例可以结合图1(a)和1(b)进行阅读，图1(a)和图1(b)示出了分批工艺的各个阶段，以及每个阶段中的每个模式。每个容器具有一组阀门，以控制流入和流出容器顶部空间的气体。这些阀门控制进入容器的吹扫气体(空气/氮气)，以及离开容器的沼气(约50％ch4)、过渡气体(0.1—50％ch4)和恶臭气体(<1％ch4)。每行有两个阀门，一个由基本过程控制系统控制，一个由安全仪表系统控制。如上所述，每个容器具有四个定义的阶段(“好氧”、“好氧—厌氧过渡”、“厌氧”以及“厌氧—好氧过渡”)，这些阶段要求安全仪表系统(和基本过程控制系统)阀门处于某些位置，以在正常工作过程中保持安全状态。每个阶段内正常工作所需的基本过程控制系统阀门位置如图2的图表所示。每个阶段内正常工作所需的安全仪表系统阀门位置如下表2所示。表2以下条件使安全仪表系统阀门跳闸(trip)到关闭位置，以创建故障安全状态。在每种情况下，基本过程控制系统将以较低值(value)作用于相应的基本过程控制系统控制阀，以启动基本过程控制系统等效故障安全状态。过渡管线供应阀：厌氧—好氧过渡：·如果甲烷浓度大于空气中甲烷的爆炸下限(lel)，安全裕度(safetymargin)较小，例如3％。厌氧—好氧—过渡：·如果甲烷浓度大于空气中甲烷的爆炸下限，例如4％，并且氧气浓度大于甲烷的最小氧气浓度(moc)，安全裕度较小，例如5％；或·如果氧气浓度小于甲烷的最小氧气浓度，例如11％，但大于安全裕度，例如5％，并且甲烷浓度大于空气中的甲烷的爆炸下限，安全裕度较小，例如或·如果氧气浓度大于甲烷的最小氧气浓度，例如11％，并且甲烷大于空气中甲烷的爆炸下限，安全裕度较小，例如3％。oms供应阀：·如果气味管理系统断开；或·如果甲烷浓度大于空气中甲烷的爆炸下限(lel)，安全裕度较小，例如1％；或·容器压力接近容器低压安全阀排放压力，例如在约-5kpa至-0.4kpa之间。鼓风机供气阀：好氧阶段：·容器压力接近容器安全阀排放压力，例如在约30kpa至1000kpa之间。厌氧—好氧过渡：·容器压力接近容器安全阀排放压力，例如在约20kpa至1000kpa之间；或·如果甲烷浓度大于空气中甲烷的爆炸下限，例如4％，并且氧气浓度大于甲烷的最小氧气浓度，安全裕度较小，例如5％；或·如果氧气浓度小于甲烷的最小氧气浓度，例如11％，但大于安全裕度，例如5％，并且甲烷浓度大于空气中的甲烷的爆炸下限，安全裕度较小，例如或·如果氧气浓度大于甲烷的最小氧气浓度，例如11％，而甲烷大于空气中甲烷的爆炸下限，安全裕度较小，例如3％。oms旁通阀：好氧—厌氧过渡和厌氧—好氧过渡阶段：·容器压力接近容器低压安全阀排放压力，例如在约-5kpa至-0.4kpa之间；或·如果甲烷浓度大于空气中甲烷的爆炸下限，安全裕度较小，例如2％；或·如果气味管理系统断开。氮气供应阀：好氧和厌氧：·容器压力接近容器安全阀排放压力，例如在约30kpa至1000kpa之间。好氧—厌氧过渡和厌氧—好氧过渡阶段：·容器压力接近容器安全阀排放压力，例如在约20kpa至1000kpa之间。此外，在安全仪表功能(sif)被激活的情况下，可能需要安全仪表系统阀门改变位置，以使进程恢复到安全状态。进程安全仪表功能激活期间的阀门位置优先于为正常工作所明确的阀门位置，例如如上表2所描述及列出的。每个容器具有16种操作模式，这些模式在基本过程控制系统中确定和控制。安全仪表系统设置容器的阶段，然后基本过程控制系统与指定的阶段匹配。模式和阶段列于下表3中，并与上述表1列出的相符。表3操作者能够启动模式转变(服从其操作计划和模式转变许可)。通过完成基本过程控制系统模式转变顺序来实现每个模式转变。要启动模式转变，远离阶段特定备用模式，则运行基本过程控制系统start序列；要返回到阶段特定备用模式，则运行基本过程控制系统stop序列。阶段转变要求在设备的正常工作期间安全仪表系统(和基本过程控制系统)阀门位置的受控转变。当在任何“备用”模式之间转变时，例如当从好氧备用(样本)转变为好氧—厌氧过渡备用时，这将是必须的。当在备用模式之间转变时，所需的步骤可以在下面总结，这个例子涉及第一容器的好氧备用(样本)与好氧—厌氧过渡备用之间的转变。本说明书应结合图3(a)和3(b)中的安全仪表系统/基本过程控制系统的合并流程图进行阅读。该流程图说明了哪些动作发生在安全仪表系统中，哪些发生在基本过程控制系统中，以及两个系统之间所需的信号交换。参考图3的流程图，该示例以步骤“等待阶段转变请求”开始，具体见图3(a)。1、初始状态为：安全仪表系统阶段＝“好氧阶段”(标志“v-1101a”有效)，基本过程控制系统模式＝“好氧备用(样本)”；2、操作员通过基本过程控制系统人机界面(hmi)启动模式转变，转变为“好氧—厌氧过渡备用”模式；3、如果安全仪表系统阶段转变许可“v-1101atoantranper”是合理的(定义为：所有容器压力均在运行参数内；过渡管线内的甲烷浓度低；气味管理系统在线，并且v-1101的当前阶段是好氧)，则操作者可以启动阶段转变。如果基本过程控制系统顺序许可是合理的，则基本过程控制系统通过初始化相关的基本过程控制系统阀门以为阶段转变做准备；4、基本过程控制系统设置“v-1101atoantranreq”标志，指示基本过程控制系统正在向安全仪表系统请求阶段转变。该标志保持锁定，直到基本过程控制系统确认成功完成阶段转变或超时2分钟；5、如果安全仪表系统阶段转变许可“v-1101atoantranper”是合理的，则安全仪表系统阀门转变为表2中定义的位置；6、如果“v-1101atoantranreq”标志有效，并且所有阀门已成功位于它们所需的位置，则设置标志v-1101b并锁定该标志；7、标志“v-1101b”表示最后一个已知阶段是现在的“好氧—厌氧过渡阶段”；8、基本过程控制系统将阶段设置为厌氧—好氧过渡阶段；9、基本过程控制系统将基本过程控制系统阀门设置至它们的新位置，如图2所示；10、基本过程控制系统将模式设置为“好氧—厌氧过渡备用”，并向安全仪表系统发送确认信号v-1101bpcs。该标志保持锁定，直到下一个阶段转变。可以在阶段转变过程期间的任何时间删除基本过程控制系统提出的阶段转变请求。在删除请求后，安全仪表系统和基本过程控制系统将返回到它们的先前阶段和备用模式，并相应地调整它们各自的阀门。如果在阶段转变期间的例如60秒内，安全仪表系统和基本过程控制系统阀门不能位于它们所需的位置，则安全仪表系统和基本过程控制系统返回到它们的先前阶段和备用模式。在这个例子中，分别是好氧阶段和好氧备用(样本)。如果安全仪表系统阀门位置反馈在正常工作期间进入意外状态，或者安全仪表系统和基本过程控制系统之间存在阶段/模式不匹配，则发出警报。在安全仪表系统的冷启动之后，安全仪表系统控制阀保持在为冷启动条件而定义的位置，直到操作者手动选择有效阶段。操作者需要将安全仪表系统中容器的当前阶段设定为与容器的实际物理状态相匹配。阶段的手动选择需要如下两步工序：1、如果需要安全仪表系统仪器覆写(override)，则将安全仪表系统阶段初始化按键开关置于初始位置；以及2、使用阶段转变请求(例如“v-1101areq”)初始化来自人机接口的阶段。在允许阶段被初始化之前，检查阶段转变许可。然而，如图3(a)和3(b)所示，当容器处于冷启动阶段(安全仪表系统阶段标志＝“v-1101e”)时，操作者可覆写每个阶段转变许可的某些部分。在基本过程控制系统的冷启动之后，基本过程控制系统基于安全仪表系统中的阶段标志来初始化自身的阀门位置和模式标志。如果安全仪表系统阶段是不可用的(例如通信不健康)或是处于冷启动阶段(安全仪表系统阶段标志＝“v-1101e”)，则基本过程控制系统控制阀保持在故障位置，直到安全仪表系统阶段标志被设置(即安全仪表系统阶段标志＝“v-1101a，b，c或d”)。在软件层中提供通信“看门狗”以用于安全仪表系统与基本过程控制系统之间的通信。要求是，如果以下条件中的一个或两个为真的时间长达30秒以上，则每个系统中的通信健康标志将变为假：1、安全仪表系统与基本过程控制系统之间的管线断开；或2、其他系统(基本过程控制系统或安全仪表系统)停止处理逻辑(例如cpu状态＝停止)。仅当通信健康标志为真时，系统之间交换的所有信号起作用。如果通信丢失，则不需要进一步的动作。最后的锁定阶段(“v-1101a，b，c或d”)表示容器的安全状态。以下表4列出并总结为了协调模式/阶段转变的目的而在两个系统之间交换的信号。通过将表中的“x”替换为容器号码，为每个容器复制信号。下表中的所有信号都记录在基本过程控制系统事件日志中。表4每个安全仪表系统控制阀具有相关联的阀门控制功能块，其示例在图4中示出，以执行上述所需的锁定功能。操作如下面的图4和表5所示运行，并提供如下紧接着列出的某些功能：(i)一旦请求阀门位置，阀门控制功能块将锁定该位置并相应地驱动该阀门；(ii)安全仪表系统跳闸将优先于锁定状态，并在安全仪表系统跳闸持续工作时间内将输出强制到跳闸状态；(iii)一旦安全仪表系统跳闸已清除，功能块的输出将保持在跳闸状态，直到安全仪表功能被复位，此时它将返回到它之前的锁定状态。表5故障保持(fl,faillast)阀的控制将与上述类似。但是，需要功能块来驱动两个电磁阀，如下表6所示。冷启动时，两个电磁阀的输出保持断开，直到接收到打开/关闭命令。表6所需的阀门位置关闭电磁阀打开电磁阀关闭接通断开打开断开接通从以上描述可以看出，本发明提供了一种分批工艺的操作方法，一种形式的分批工艺提供来作为用于处理混合城市固体废物的有机部分的工艺，该工艺包括在单个反应器容器中进行的好氧和厌氧处理的交替阶段。熟练技术人员显而易见的修改和变化被认为在本发明的范围之内。当前第1页12