超大型污泥处理工程槽式堆肥项目设计与运行

超大型污泥处理工程槽式堆肥项目设计与运行

1经济技术地点概况沈阳污水处理厂污泥处理项目是沈阳市的重点环保项目，它负责辽宁省五个大型污水处理厂的污泥处理。该项目的完成地点是新民屯。项目于2012年12月开始运行。项目设计处理规模为1000t/d(脱水污泥含水率为80%),总占地面积为130680m2。建设内容包括受料车间、污泥发酵车间、生物除臭滤池、原料库、污泥成品库、变配电间、消防水池及泵房、地量衡与计量间、办公楼、维修间、车库、自备水井等。2工艺项目采用全机械化流程槽式高温好氧堆肥工艺,工艺流程见图1。3堆肥料的获得工程物料平衡计算如下:每日处理1000t含水率为80%的脱水污泥,消耗10t原料(辅料),返混熟料为1227.5t(含水率为35%),最后获得289t的堆肥产物(含水率为35%)。物料衡算见图2。3.1干部工程模型本工程共设置2座受料车间,单座的平面尺寸为21.7m×15.7m。80%含水率的市政污泥通过污泥运输专用自卸车运输到受料车间中的污泥料仓。每座受料车间设置污泥料仓2座,地下式钢筋混凝土结构,有效容积为70m3。污泥料仓下设手动闸板阀,用以控制污泥下落量。污泥通过料仓下滑至料仓下面的液压柱塞泵中,由液压柱塞泵输送至位于混料车间内的生料配料料仓中。辅料通过自卸载重车运输到受料车间中的干料料仓。每座受料车间设置污泥料仓1座,地下式钢筋混凝土结构,有效容积为70m3。干料料仓下设手动闸板阀,用以控制干料下落量。干料通过料仓下滑至料仓下面的旋转给料站中,然后由罗茨风机通过管道运送至位于混料车间内的干料配料料仓中。主要设备如下:破拱滑架6套;液压双轴卸料螺旋4台;液压柱塞泵4台;液压动力站4套;旋转给料站2套。3.2原料发酵设备污泥发酵车间是整个工艺的核心部分,车间分成混料区、好氧发酵槽区和卸料区三个主要区域。混料区:80%含水率的脱水污泥由受料车间内的液压柱塞泵系统输送至生料配料料仓。回填料通过卸料皮带输送至熟料配料料仓。辅料由受料车间内的气力输送系统输送至干料配料料仓。生料配料料仓、干料配料料仓、熟料配料料仓下分别设有计量螺旋定量配料至预混螺旋输送机进行预混合,然后由上料螺旋输送机输送至混料机。完成混料过程后,55%含水率的混合物料由上料皮带输送机输送至布料机,利用卸料器完成自动进仓过程。好氧发酵槽区:混合均匀的物料在通风曝气的条件下,进行高温好氧发酵。槽底部布置有曝气系统,采用576台曝气鼓风机对发酵槽的不同区域,也针对发酵不同的反应阶段,进行分区域精确供氧,以控制发酵的工艺反应过程。物料从槽内一侧向另一侧移动,由在槽两侧墙顶往复行走的翻抛机完成,在翻抛物料的同时,打碎物料颗粒,保证均匀性,且有效蒸发水分,最终实现从槽尾端出料的工艺运行效果。物料在槽内通过好氧生化反应降解有机物的同时释放大量的生物热,嗜热菌种不断大量繁殖,湿污泥中的水分得到蒸发。卸料区:物料从槽尾端出料后通过卸料皮带输送机输送到熟料配料料仓,其中一部分物料作为堆肥产物,由移动皮带机输送至污泥运输车后装车运走或暂存;另一部分物料作为混料组分之一,输送至混料机,与污泥和干料按设计比例进行混合。本工程设置1座污泥发酵车间,平面尺寸为209.68m×210.78m,分四个处理系列,每个处理系列处理量为250t/d。污泥发酵车间的每个处理系列设置24个发酵槽,每个发酵槽的尺寸约为90m×3m×2.5m,每批次进仓物料约30m3。主要工艺参数:脱水污泥含水率为80%;污泥量为1000t/d;秸秆为10t/d;返料量为1227.5t/d;混合物料含水率为55%;混合物料量为2237.5t/d;发酵槽数量为96个;发酵时间为20~22d;发酵温度为55~65℃;发酵出料含水率为35%;发酵出料量为1516.5t/d;污泥成品出料量为289t/d。主要设备:翻堆机8台;转仓机8台;鼓风机576台;混料机4台;卸料皮带机4台;卸料皮带机倾斜段4台;熟料仓卸料螺旋输送机8台;干料仓卸料螺旋输送机4台;生料仓卸料螺旋输送机4台;混料机进料水平段螺旋输送机4台;混料机进料倾斜段螺旋输送机4台;混料机出料倾斜段皮带输送机4台;布料皮带输送机4台;卸料器96台;生料仓4套;干料仓4套;熟料仓4套;移动皮带输送机4台。3.3厂区除臭及生物除臭系统好氧发酵槽区换气频率采用8次/h,中央廊道、布料区、出料区换气频率采用12次/h,结合沈阳常年气候情况与热量、水分平衡计算,得到污泥发酵车间臭气外排放量为1400000m3/h。臭气收集分为两个步骤:(1)气流组织,采用轴流引射风机144台,单台风量为11000m3/h;(2)终端除臭引风,采用除臭滤池风机32台,单台风量为35000m3/h。采用生物滤池对臭气进行处理,处理后的污水排入厂区排水管道。在臭气进入生物除臭滤池的前端,由加湿系统对臭气进行加湿。加湿系统由循环水泵和喷淋装置组成。臭气经加湿后通过生物滤料处理完毕后排入大气。处理后气体执行《恶臭污染物排放标准》(GB14554—93)中的二级标准。共设置4座生物除臭滤池,单座处理量为350000m3/h,尺寸为70.0m×18.0m×3.5m。填料主要为有机-无机复合填料,填料高度为1.5m。3.4设计暂存时间项目设置1座成品库,平面尺寸为120m×48m,H=6.0m。设计暂存时间约30d,堆高为2.3m。暂存污泥成品量约为13000m3。3.5设计原料堆高、密度项目所用原料(辅料)由供货商统一储存供给,均为粉碎后满足工艺要求的原料。但原料价格易受季节、气候影响,因此设计原料库储存部分原料以降低运行成本。设计储存天数为120d,设计储存量为300t。本次设计原料暂时考虑为秸秆,堆积密度为0.25t/m3,原料堆高按1.8m考虑,所需储存的体积约为4800m3。原料库设计平面尺寸为60m×48m,H=6.0m。设置原料粉碎机1台,配套除尘器。3.6厂区消火栓设置根据建筑防火规范的有关要求,原料库属于可燃材料堆场,需要考虑室外消防系统,用水量为35L/s,火灾延续时间为6h。污泥发酵车间属丁类厂房,耐火等级为二级(对防火分区、防火间距而言),可不设置室内消火栓,只考虑室外消防;用水量为20L/s,火灾延续时间为2h。整个污泥处置厂厂区考虑1处着火点。消防水池容量为1164m3。设置2台消防泵(1用1备),Q=126m3/h,H=450kPa,N=30kW。设置2台离心泵,用于厂区生产用水,Q=50m3/h,H=150kPa,N=4kW。4设计特点和应用效果4.1设计特点(1)堆肥系统的规模最该项目处理规模为1000t/d,是目前世界上已投入运行的规模最大的机械化槽式污泥堆肥系统。(2)区上空间连通系统该项目由于采用槽式堆肥工艺,同一好氧发酵槽区上部空间连通,为确保臭气的收集和水分的去除,臭气收集处理量达到1400000m3/h,也是目前世界上同类规模最大的除臭系统。(3)混料车间与车间合建设计为了减少物料输送距离,有效控制各工序连接部分臭气外逸,采用污泥发酵车间与混料车间合建形式,单体建筑物面积达到44959.3m2,是目前国内污泥处理行业建筑面积最大的单体厂房。通过布料设备廊道与混料区将车间分隔为四个好氧发酵槽区,各槽区空间相对封闭,有利于气流组织与收集。(4)出料武之区项目每一个好氧发酵槽区布料区、出料区长度均超过90m,出料皮带长度达到97.5m,布料皮带长度更达到100m,为国内同类系统最长。(5)发酵槽出气控制项目采用动态槽式曝气,为优化工艺运行控制,每条发酵槽采用6台鼓风机进行6阶段曝气,并且曝气系统可以根据实际情况在时间模式、温度模式等多种模式间自由切换。(6)气、力、压的差项目在污泥堆肥行业首次采用气力输送辅料,主要是为了提高输送效率以与处理规模相匹配。(7)完善的准备系统物流输送备用系统:翻堆系统,皮带布料系统,混料系统,混合物料输送,气力输送,污泥泵送系统。(8)空气湿度与外排风机联动项目处理规模大,基于节能考虑将曝气用鼓风机放置在发酵槽区内部,可以利用车间内加热空气为曝气风源,在冬季仍可以实现无外加热源的条件下正常运行,并设置空气湿度与外排风机联动,确保水分去除效果。此外项目设计辅料添加量为1%,对于超大型污泥处理项目来讲,降耗效果明显。4.2发酵槽基本情况沈阳市污水处理厂污泥处理项目2012年11月完成全部土建、安装工作,12月初进泥以来,运行正常,在顺利实现出料后,部分发酵槽已经按照设计指标运行,主要运行参数基本实现设计目标。在出料含水率控制在35%以下的前提下,进料含水率严格控制在55%以下,较之大多数60%进、40%出的国内其他类似项目,运行成本未有明显增加,但系统的抗冲击负荷能力加强,翻堆机和曝气系统负荷均降低,系统整体可靠性提高。