超大型污泥處理工程槽式堆肥項目設計與運行

1經濟技術地點概況沈陽污水處理廠污泥處理項目是沈陽市的重點環(huán)保項目，它負責遼寧省五個大型污水處理廠的污泥處理。該項目的完成地點是新民屯。項目于2012年12月開始運行。項目設計處理規(guī)模為1000t/d(脫水污泥含水率為80%),總占地面積為130680m2。建設內容包括受料車間、污泥發(fā)酵車間、生物除臭濾池、原料庫、污泥成品庫、變配電間、消防水池及泵房、地量衡與計量間、辦公樓、維修間、車庫、自備水井等。2工藝項目采用全機械化流程槽式高溫好氧堆肥工藝,工藝流程見圖1。3堆肥料的獲得工程物料平衡計算如下:每日處理1000t含水率為80%的脫水污泥,消耗10t原料(輔料),返混熟料為1227.5t(含水率為35%),最后獲得289t的堆肥產物(含水率為35%)。物料衡算見圖2。3.1干部工程模型本工程共設置2座受料車間,單座的平面尺寸為21.7m×15.7m。80%含水率的市政污泥通過污泥運輸專用自卸車運輸到受料車間中的污泥料倉。每座受料車間設置污泥料倉2座,地下式鋼筋混凝土結構,有效容積為70m3。污泥料倉下設手動閘板閥,用以控制污泥下落量。污泥通過料倉下滑至料倉下面的液壓柱塞泵中,由液壓柱塞泵輸送至位于混料車間內的生料配料料倉中。輔料通過自卸載重車運輸到受料車間中的干料料倉。每座受料車間設置污泥料倉1座,地下式鋼筋混凝土結構,有效容積為70m3。干料料倉下設手動閘板閥,用以控制干料下落量。干料通過料倉下滑至料倉下面的旋轉給料站中,然后由羅茨風機通過管道運送至位于混料車間內的干料配料料倉中。主要設備如下:破拱滑架6套;液壓雙軸卸料螺旋4臺;液壓柱塞泵4臺;液壓動力站4套;旋轉給料站2套。3.2原料發(fā)酵設備污泥發(fā)酵車間是整個工藝的核心部分,車間分成混料區(qū)、好氧發(fā)酵槽區(qū)和卸料區(qū)三個主要區(qū)域?；炝蠀^(qū):80%含水率的脫水污泥由受料車間內的液壓柱塞泵系統(tǒng)輸送至生料配料料倉?；靥盍贤ㄟ^卸料皮帶輸送至熟料配料料倉。輔料由受料車間內的氣力輸送系統(tǒng)輸送至干料配料料倉。生料配料料倉、干料配料料倉、熟料配料料倉下分別設有計量螺旋定量配料至預混螺旋輸送機進行預混合,然后由上料螺旋輸送機輸送至混料機。完成混料過程后,55%含水率的混合物料由上料皮帶輸送機輸送至布料機,利用卸料器完成自動進倉過程。好氧發(fā)酵槽區(qū):混合均勻的物料在通風曝氣的條件下,進行高溫好氧發(fā)酵。槽底部布置有曝氣系統(tǒng),采用576臺曝氣鼓風機對發(fā)酵槽的不同區(qū)域,也針對發(fā)酵不同的反應階段,進行分區(qū)域精確供氧,以控制發(fā)酵的工藝反應過程。物料從槽內一側向另一側移動,由在槽兩側墻頂往復行走的翻拋機完成,在翻拋物料的同時,打碎物料顆粒,保證均勻性,且有效蒸發(fā)水分,最終實現從槽尾端出料的工藝運行效果。物料在槽內通過好氧生化反應降解有機物的同時釋放大量的生物熱,嗜熱菌種不斷大量繁殖,濕污泥中的水分得到蒸發(fā)。卸料區(qū):物料從槽尾端出料后通過卸料皮帶輸送機輸送到熟料配料料倉,其中一部分物料作為堆肥產物,由移動皮帶機輸送至污泥運輸車后裝車運走或暫存;另一部分物料作為混料組分之一,輸送至混料機,與污泥和干料按設計比例進行混合。本工程設置1座污泥發(fā)酵車間,平面尺寸為209.68m×210.78m,分四個處理系列,每個處理系列處理量為250t/d。污泥發(fā)酵車間的每個處理系列設置24個發(fā)酵槽,每個發(fā)酵槽的尺寸約為90m×3m×2.5m,每批次進倉物料約30m3。主要工藝參數:脫水污泥含水率為80%;污泥量為1000t/d;秸稈為10t/d;返料量為1227.5t/d;混合物料含水率為55%;混合物料量為2237.5t/d;發(fā)酵槽數量為96個;發(fā)酵時間為20~22d;發(fā)酵溫度為55~65℃;發(fā)酵出料含水率為35%;發(fā)酵出料量為1516.5t/d;污泥成品出料量為289t/d。主要設備:翻堆機8臺;轉倉機8臺;鼓風機576臺;混料機4臺;卸料皮帶機4臺;卸料皮帶機傾斜段4臺;熟料倉卸料螺旋輸送機8臺;干料倉卸料螺旋輸送機4臺;生料倉卸料螺旋輸送機4臺;混料機進料水平段螺旋輸送機4臺;混料機進料傾斜段螺旋輸送機4臺;混料機出料傾斜段皮帶輸送機4臺;布料皮帶輸送機4臺;卸料器96臺;生料倉4套;干料倉4套;熟料倉4套;移動皮帶輸送機4臺。3.3廠區(qū)除臭及生物除臭系統(tǒng)好氧發(fā)酵槽區(qū)換氣頻率采用8次/h,中央廊道、布料區(qū)、出料區(qū)換氣頻率采用12次/h,結合沈陽常年氣候情況與熱量、水分平衡計算,得到污泥發(fā)酵車間臭氣外排放量為1400000m3/h。臭氣收集分為兩個步驟:(1)氣流組織,采用軸流引射風機144臺,單臺風量為11000m3/h;(2)終端除臭引風,采用除臭濾池風機32臺,單臺風量為35000m3/h。采用生物濾池對臭氣進行處理,處理后的污水排入廠區(qū)排水管道。在臭氣進入生物除臭濾池的前端,由加濕系統(tǒng)對臭氣進行加濕。加濕系統(tǒng)由循環(huán)水泵和噴淋裝置組成。臭氣經加濕后通過生物濾料處理完畢后排入大氣。處理后氣體執(zhí)行《惡臭污染物排放標準》(GB14554—93)中的二級標準。共設置4座生物除臭濾池,單座處理量為350000m3/h,尺寸為70.0m×18.0m×3.5m。填料主要為有機-無機復合填料,填料高度為1.5m。3.4設計暫存時間項目設置1座成品庫,平面尺寸為120m×48m,H=6.0m。設計暫存時間約30d,堆高為2.3m。暫存污泥成品量約為13000m3。3.5設計原料堆高、密度項目所用原料(輔料)由供貨商統(tǒng)一儲存供給,均為粉碎后滿足工藝要求的原料。但原料價格易受季節(jié)、氣候影響,因此設計原料庫儲存部分原料以降低運行成本。設計儲存天數為120d,設計儲存量為300t。本次設計原料暫時考慮為秸稈,堆積密度為0.25t/m3,原料堆高按1.8m考慮,所需儲存的體積約為4800m3。原料庫設計平面尺寸為60m×48m,H=6.0m。設置原料粉碎機1臺,配套除塵器。3.6廠區(qū)消火栓設置根據建筑防火規(guī)范的有關要求,原料庫屬于可燃材料堆場,需要考慮室外消防系統(tǒng),用水量為35L/s,火災延續(xù)時間為6h。污泥發(fā)酵車間屬丁類廠房,耐火等級為二級(對防火分區(qū)、防火間距而言),可不設置室內消火栓,只考慮室外消防;用水量為20L/s,火災延續(xù)時間為2h。整個污泥處置廠廠區(qū)考慮1處著火點。消防水池容量為1164m3。設置2臺消防泵(1用1備),Q=126m3/h,H=450kPa,N=30kW。設置2臺離心泵,用于廠區(qū)生產用水,Q=50m3/h,H=150kPa,N=4kW。4設計特點和應用效果4.1設計特點(1)堆肥系統(tǒng)的規(guī)模最該項目處理規(guī)模為1000t/d,是目前世界上已投入運行的規(guī)模最大的機械化槽式污泥堆肥系統(tǒng)。(2)區(qū)上空間連通系統(tǒng)該項目由于采用槽式堆肥工藝,同一好氧發(fā)酵槽區(qū)上部空間連通,為確保臭氣的收集和水分的去除,臭氣收集處理量達到1400000m3/h,也是目前世界上同類規(guī)模最大的除臭系統(tǒng)。(3)混料車間與車間合建設計為了減少物料輸送距離,有效控制各工序連接部分臭氣外逸,采用污泥發(fā)酵車間與混料車間合建形式,單體建筑物面積達到44959.3m2,是目前國內污泥處理行業(yè)建筑面積最大的單體廠房。通過布料設備廊道與混料區(qū)將車間分隔為四個好氧發(fā)酵槽區(qū),各槽區(qū)空間相對封閉,有利于氣流組織與收集。(4)出料武之區(qū)項目每一個好氧發(fā)酵槽區(qū)布料區(qū)、出料區(qū)長度均超過90m,出料皮帶長度達到97.5m,布料皮帶長度更達到100m,為國內同類系統(tǒng)最長。(5)發(fā)酵槽出氣控制項目采用動態(tài)槽式曝氣,為優(yōu)化工藝運行控制,每條發(fā)酵槽采用6臺鼓風機進行6階段曝氣,并且曝氣系統(tǒng)可以根據實際情況在時間模式、溫度模式等多種模式間自由切換。(6)氣、力、壓的差項目在污泥堆肥行業(yè)首次采用氣力輸送輔料,主要是為了提高輸送效率以與處理規(guī)模相匹配。(7)完善的準備系統(tǒng)物流輸送備用系統(tǒng):翻堆系統(tǒng),皮帶布料系統(tǒng),混料系統(tǒng),混合物料輸送,氣力輸送,污泥泵送系統(tǒng)。(8)空氣濕度與外排風機聯動項目處理規(guī)模大,基于節(jié)能考慮將曝氣用鼓風機放置在發(fā)酵槽區(qū)內部,可以利用車間內加熱空氣為曝氣風源,在冬季仍可以實現無外加熱源的條件下正常運行,并設置空氣濕度與外排風機聯動,確保水分去除效果。此外項目設計輔料添加量為1%,對于超大型污泥處理項目來講,降耗效果明顯。4.2發(fā)酵槽基本情況沈陽市污水處理廠污泥處理項目2012年11月完成全部土建、安裝工作,12月初進泥以來,運行正常,在順利實現出料后,部分發(fā)酵槽已經按照設計指標運行,主要運行參數基本實現設計目標。在出料含水率控制在35%以下的前提下,進料含水率嚴格控制在55%以下,較之大多數60%進、40%出的國內其他類似項目,運行成本未有明顯增加,但系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力加強,翻堆機和曝氣系統(tǒng)負荷均降低,系統(tǒng)整體可靠性提高。