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唐山西郊污水二厂污泥堆肥工程
2020-07-08 10:00       来源:OWTR       作者:       分享:














- 前言 -

刚刚过去的2019年是污泥处理事业开创25周年。当前疫情肆虐全球的情况下,为深入专注地总结回顾一下过去提供了可能,同时也有必要为未来发展道路修正一下方向。机械工业有机固废生物处理与资源化利用工程技术研究中心官网(www.owtr.org.cn)与公众号(OWTR)同步推出“堆肥技术的昨天、今天、明天”专辑,共分八个系列:污泥工程经典案例系列、先进堆肥技术介绍系列、中国原创-SACT技术系列、堆肥“大脑”-工程设计系列、堆肥“骨骼”-设备与自控系列、“污泥去哪儿?”-污泥处置系列、“华山论剑”-有机固废相关技术综述系列、堆肥概念厂系列,预计推文合计60篇,欢迎关注及参与讨论。


唐山西郊污水二厂污泥堆肥工程

——中国第一座采用世行贷款国际招标采购方式建设的

污泥无害化处理项目(2006)


1.jpg

唐山西郊污水二厂污泥堆肥工程现场


1.项目背景

唐山西郊污水处理二厂是世界银行贷款项目(Loan No.4659-CHA/Bid No.:0701-ITC-03W414052),建设地点位于西电路西侧,占地11.67公顷,建设规模为日处理污水12万吨,主要担负着市区西部建成区工商业、居民生活污水及工矿企业工业废水的处理任务。唐山西郊二厂可行性研究中提出,污水厂产生的脱水污泥将通过污泥好氧堆肥子项目进行稳定化、减量化、资源化处置,并首次提出污泥预干化、自动进料和除臭系统要求。


该项目采用ACT污泥快速堆肥工艺,2006年3月完成全部设备安装调试、试运行工作,通过了世行和项目业主组织的验收。经过近3年的实际运行检验,该项目所采用技术是先进适用的,设备及自控系统质量稳定,项目的经济效益显著、社会效益突出,目前已经成为国内污水处理厂污泥堆肥技术成功应用的范例。


2.ACT工艺简介

ACT污泥快速堆肥工艺是依据高温好氧发酵原理,通过控制适合的外界条件,发挥有益菌群作用分解污泥中有机物并释放出能量,达到杀灭有害细菌和病毒的作用,终产物有效成分含量和微生物指标满足农用标准,最终实现污泥的减量化、无害化、资源化。


ACT污泥快速堆肥工艺核心内容是基于卧式敞口发酵槽理论基础上,通过预处理系统选择、构筑物形势优化、机械翻堆设备和曝气系统改进、自动进出仓系统的采用等方面的改进,形成了完整的工业化堆肥系统理论。


ACT工艺根据预处理阶段不同,分为A、B、C等三个系列。ACT-A、ACT-B、ACT-C三个系统的区别在于预处理部分,也是针对污水处理厂脱水污泥好氧发酵的难点——去除分子结合水,因地制宜地采取合理处置措施。ACT-A系统预处理采用晾晒,适用于北方干旱地区,且项目用地较为宽裕的工程,优点是投资节省,运行费用低;ACT-B系统预处理采用外加干物料与脱水污泥机械混合,适用于附近有干物料来源的工程,但须保证一年四季干物料的供应;ACT-C系统预处理采用预干化设备,物料输送采用自动机械输送,适用于占地面积有限且没有干物料来源的工程,自动化程度高,运行费用相对稍高(但远远低于污泥焚烧的费用)。


ACT工艺特点:

(1)系统不受自然气候影响,全天候高效运转。

ACT系统作为动态槽式污泥堆肥技术的代表,克服了传统堆肥露天堆放受气候影响严重的问题,在封闭结构设计的前提下,充分考虑利用太阳能等自然条件,最大限度地节约能源,保障全天候高效运转。

(2)槽式模块化系统容积率高,维护方便,适应远期扩建。

ACT系统核心工序——好氧发酵采用特殊结构卧式发酵槽设计,与条垛发酵形式相比:可以实现连续进料,连续出料,并且在相同占地面积的条件下,容积效率提高一倍。

(3)发酵过程精确控制,最大限度地提高效率,节省运行成本。

ACT系统采用强制曝气,系统能耗主要体现在电耗,针对这一特点系统发酵全过程精确控制,采用加装传感器的全自动翻堆设备,在线全过程监控堆体状态,调节最佳曝气量,最大限度地提高效率,节省运行成本。

此外,精确控制对于缩短反映时间,减少N元素的损耗,增加产品肥效,减少除臭系统负荷均具有促进作用。

(4)发酵过程无人化控制,提高管理效率,杜绝事故发生。

污泥好氧发酵过程中,会产生大量NH3、H2S、CH4、VOC等有毒有害气体,操作人员在现场操作存在严重的职业健康安全隐患,ACT系统通过全自动进仓和全自动出仓系统的使用,使得整个污泥好氧发酵过程真正实现无人化控制,提高管理效率,杜绝事故发生。

(5)完善的全封闭结构和除臭系统设计,消除了二次污染隐患。

污泥好氧堆肥工程环境影响评价的最大问题就是排放臭气对于周围居民的影响,完善的全封闭结构和除臭系统设计,可以彻底消除二次污染隐患。


3.唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥工程

3.1工程设计

3.3.1建设规模

污泥堆肥近期建设处置规模36t/d(含水率80%脱水污泥)。

成品肥产量为有机无机复混肥14.5t/d,按一年生产300天(两班制生产)计,年生产成品肥4350t。


3.3.2污泥堆肥处置标准

本工程的污泥无害化稳定处理满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18919-2002);成品肥料满足《有机—无机复混肥料》GB18877—2002标准的相关要求。


3.3.3污泥堆肥工艺描述

本工程采用ACT-C预干化污泥好氧发酵工艺,该工艺主要为含水率80%的脱水污泥先经烘干后再与工业废料---粉煤灰、回填物及除臭剂作为调整剂按一定比例进入混料机混合,物料通过布料机均匀输送到卧式发酵槽内,在发酵槽内强制通风使物料充分好氧发酵,同时通过翻堆机搅拌使其均匀发酵并且推动物料向前运动。经十余天发酵后物料的含水率已降至25%左右,干燥后的物料一部分作为回填物循环利用,一部分再进行磁选和粉碎,通过物料调整装置调节含水率和物流量,加入营养素输送到精混机中充分混合。造粒成形后,进入气流干燥机进行风干。干燥后的肥料经装袋机包装成袋装肥料。为了防止发酵过程中的臭气和粉尘对环境的污染,在发酵槽和气流干燥机分别安置臭气处理装置和除尘器。收集的粉尘作为回填物循环利用。


3.2非标设备设计

整个系统包括移动皮带机、3台远距离螺旋输送机、污泥斗及下调速螺旋、污泥预烘干机、输送预烘干污泥螺旋、混料机、粉煤灰罐、回填螺旋及料斗、布料机、翻堆机、转仓机、曝气系统等组成。


污泥经过堆肥无害后其中一部分去用于回填,一部分经过粉碎后制肥,污泥制肥系统包括化肥粉碎机、半湿粉碎机、螺旋输送机、盘式混料机、湿法组合造粒机、颗粒提升系统、肥料干燥机、颗粒输送机、肥料冷却机、肥料筛分机、装袋缝包系统、以及除尘、抽蒸汽系统、移动式胶带输送机等设备组成。


以上设备均为非标设计。遴选主要设备介绍如下。

3.2.1翻堆机及曝气系统

3.2.1.1主要用途

城市污泥、垃圾、人畜禽类粪便等废弃物料与其它添加剂混合以后投入底部有专用曝气器的发酵槽内发酵,用翻堆机每天在每个发酵槽翻堆一次或根据情况需要每隔一天翻堆一次,物料熟化后出仓去制肥。本翻堆机为项目的主要设备之一。


用于夜间给物料曝气的专用曝气器铺设在发酵槽底部的槽内,空气从管道底部向物料充氧,底部的物料接触空气较多。翻堆的作用就是使上面的和下面物料变换位置,以接触空气较均匀,在翻堆物料时,物料接触空气面积很大,并带动空气进入物料内,使发酵作用更充分。


3.2.2转仓机

3.2.2.1主要用途

在具有两个或两个以上堆肥仓的制肥厂需要设置转仓机,以便于翻堆机的维修。当一台翻堆机完成翻堆工作后行走至转仓机上,由转仓机运载翻堆机行走到检修位置,便于翻堆机的维修。本转仓机规格与翻堆机配合使用。


3.2.3布料机

3.2.3.1主要用途

为了保证污泥好氧堆肥的质量和效果,污泥堆积要求有一定的厚度。要在大面积的堆肥仓内把污泥堆积均匀,不仅工作量大,劳动条件艰苦,而且有一定的难度。该布料机在各行业中可满足物料的均匀布料,达到布料均匀、高效。可广泛地适用各种各样的粉状、粒状和小块状的物料如煤粉、粉煤灰、化工原料等的布料需要,垃圾和污泥以及其它工业废料的无害化处理过程中布料需要。可以布送易变质的、粘性大的、易结块的物料。


4.项目主要创新点

4.1污泥好氧发酵系统模块化设计

项目污泥好氧发酵槽采用了模块化设计思路,共设2个处理模块,每个模块日处理污泥量20吨(考虑10%的安全系数),每个模块各设置一套相对独立又互为备用的翻堆机、曝气风机,翻堆机备用通过自动转仓机实现,曝气风机备用通过连接管道阀门切换来实现。


由于每一个模块的处理能力完全相同,设备可以实现无差别备用。此外在污水处理能力扩大时,增加模块数量即可满足发展要求。


4.2物料的机械输送与自动进料

污泥堆肥项目中散料的输送量较大,而且物料性质差别很大:从含水率80%的生污泥到含水率小于5%的粉煤灰,均属于输送物料范围。鉴于污泥堆肥物料特点,本项目主要采用螺旋输送机作为主要物料输送设备,辅以气力输送方式。


在国内污水处理厂首次实现从污泥脱水机房直接机械自动输送至堆肥车间的物料输送方式,并且成功实现了污泥的自动入仓布
料,节省了大量人力和投资成本。最为主要的是将人从恶劣的生产环境中解放出来,大大减少了劳动安全事故发生的机率。


4.3国内首次采用热干化系统为核心的全自动预处理系统

本项目在国内首次采用了预干化+好氧堆肥方式(ACT-C)进行污泥堆肥处置,与传统污泥堆肥系统相比,大量节省占地面积,基本杜绝预处理阶段臭气排放,有效控制二次污染。


4.4专门设计的污泥制肥专用生产线

本项目参照国内复混肥料生产线结合污泥特点专门非标设计了污泥制肥生产线,也是国内唯一达到农资标准的污泥复混肥生产线。将检验证明,该生产线生产的产品符合国家《有机—无机复混肥料》GB18877—2002标准的相关要求。


4.4在污泥堆肥项目中设计除臭系统

由于唐山西郊污水处理二厂位于市区内,周围存在较高密度的居民区,因此臭气外排控制要求严格。除臭系统采用喷淋+生物滤池组合,喷淋室在必要时可以进行化学喷淋,生物滤池采用活性生物填料(树皮、泥炭等),调试时投加生物菌剂,运行过程中通过喷水保证填料层湿度。本项目首次在国内污泥堆肥项目中尝试采用真正意义的生物除臭系统,并成功通过2006、2007、2008三年冬季低温的考验,各个系统运行正常,最大程度地减少了二次污染。


注:传统堆肥项目中采用添加固体除臭剂或者喷洒除臭液的方式进行除臭,但由于成本高、效果差,无法持续运行。


5.结语

唐山西郊污水处理二厂污泥制肥工程在采用ACT工艺的基础上,采用了大量非标机械设计,与污水处理厂实际运行匹配性强,适应性强,因此在多年的实际运行过程中取得良好的效果,生产出的“田宝”牌有机无机复混肥受到市场的欢迎。


- 参考文献 -

[1]王涛,田德龙.SACT工艺用于唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥工程[J].中国给水排水,2009,25(14):32-35.

[2]王涛.唐山污泥处理项目群与污泥农用实践[J].中国环保产业,2019,(4),38-41.

[3]王涛,林阳.污泥仓式堆肥工艺和进出仓系统技术概述[J].中国环保产业,2011,(3):36-39.

[4]王涛.市政污泥处置中生物干化工艺与翻堆机选择[J].中国市政工程,2012,(5):54-57.


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