生活污泥好氧堆肥技術(shù)方案

1、設(shè)計證書編號：污水/固廢專項甲級（2828）保定市污水處理廠污泥無害化處理項目建議書（1.0版）總目錄前言21.SACT技術(shù)背景32.技術(shù)比選43. SACT工藝流程及工藝特點64.實施方案105.投資與經(jīng)濟分析11前言污水處理伴生的脫水污泥對于環(huán)境的威脅由來已久，隨著污水處理率提高，污泥產(chǎn)量增加而逐漸成為必需解決的問題。2007-2009年建設(shè)部陸續(xù)組織制定頒布實施了： CJ248-2007 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì) 、 CJ/T 291-2008 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質(zhì)、 CJ/T 309-2009 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)等8項污泥處置標(biāo)準(zhǔn)。2009

2、年2月，環(huán)境部、建設(shè)部、科技部聯(lián)合發(fā)布城市污水處理廠污泥處理處置技術(shù)政策；城市污水處理廠污泥處理處置最佳可行技術(shù)導(dǎo)則、城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)規(guī)范以及污泥總量控制政策也已在醞釀中。隨著政策標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，污泥處置將步入快車道。保定市污水處理廠規(guī)劃脫水污泥處理設(shè)施規(guī)模300t/d，污泥堆肥工藝路線作為污泥資源化處理的備選主導(dǎo)路線。本項目建議書本著先進性與可靠性并舉的原則，以SACT-HCC污泥堆肥工藝和SACT-F5.110污泥翻堆機為核心，提出了技術(shù)解決方案，并進行項目初步經(jīng)濟分析，為項目立項提供參考依據(jù)。1.SACT技術(shù)背景1956年1980年1986年1995年1997年2001年2

3、002年2006年2007年2008年2009年機械科學(xué)研究總院成立。機械科學(xué)研究院組建我國最早的環(huán)?？蒲袡C構(gòu)機械科學(xué)研究院環(huán)保技術(shù)與裝備研究所。機械院環(huán)保所在國家攻關(guān)計劃支持下開始從事污水處理廠污泥處理技術(shù)研究。中國第一臺污泥堆肥翻堆機研制成功。中國第一座市政污泥堆肥項目唐山西郊污水廠污泥堆肥項目投入使用，SACT工藝初步形成。中國第一座市政污泥熱干化項目秦皇島東部區(qū)污水處理廠污泥熱干化項目投入使用。中國運行規(guī)模最大的污泥堆肥項目北京大興污泥消納廠投入運行,目前設(shè)計處理規(guī)模520t/d。SACT技術(shù)獲北京市科學(xué)技術(shù)二等獎。中國第一座工業(yè)污泥堆肥項目天津石化供排水廠污泥堆肥項目投入運行。SAC

4、T技術(shù)獲中國機械工業(yè)科技進步三等獎。唐山西郊污水二廠污泥堆肥項目投入使用，自動化與除臭系統(tǒng)的完備標(biāo)志SACT工藝系統(tǒng)走向成熟。中國單期建設(shè)規(guī)模最大的市政污泥堆肥項目洛陽廛東污水廠228t/d污泥堆肥項目投入運行。SACT技術(shù)獲首屆中央企業(yè)青年創(chuàng)新獎。機科發(fā)展公司承擔(dān)國家環(huán)保部污水處理廠污泥處置最佳可行技術(shù)導(dǎo)則 （第四、七章污泥堆肥部分）編制工作。中國第一臺大型國產(chǎn)污泥翻堆機F5.110完成全部設(shè)計研制工作。機科發(fā)展公司承擔(dān)環(huán)境保護設(shè)備產(chǎn)品分類環(huán)境保護設(shè)備術(shù)語等兩部國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容起草編制工作，以及鏈條式翻堆機滾筒式翻堆機污泥堆肥翻堆曝氣發(fā)酵倉等三部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)起草編制工作。2.技術(shù)比選2.1污泥處

5、置技術(shù)比較選擇污泥處置技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的有：熱干化、焚燒、電廠混燒、堿（石灰）穩(wěn)定、堆肥。下表就上述幾種技術(shù)結(jié)合示范工程運行情況，對各自優(yōu)點、存在問題、投資、運行成本、成品出路進行橫向分析比較：熱干化焚燒電廠混燒堿（石灰）穩(wěn)定堆肥優(yōu)點占地面積節(jié)省，自動化程度高。適用于占地要求苛刻的項目。占地面積節(jié)省，減量化、無害化效果最好。適用于無害化要求高且用地緊張的項目。利用原有設(shè)備，建設(shè)周期短，在不考慮尾氣達(dá)標(biāo)前提下投資較節(jié)省。適用于臨時處理項目。工藝簡單，無害化效果好，適用于臨時應(yīng)急處理項目。工藝成熟穩(wěn)定。利用生物質(zhì)能源，節(jié)省投資和運行費用。適用于各種規(guī)模項目。問題投資、運行費用高。需要外加燃料

6、，運行成本存在不可控風(fēng)險。存在潛在爆炸風(fēng)險（毆美已發(fā)生多起類似事故）。投資、運行費用高。需要外加燃料，運行成本存在不可控風(fēng)險。技術(shù)存在不成熟因素。二堊英問題難以徹底解決。污泥與燃料燃點不同，影響機組正常運行。重金屬物質(zhì)會飄落于周圍幾公里范圍內(nèi)并持續(xù)富積?！靶』痣姟被鞜颖堋瓣P(guān)?！贝嬖谳^大政策風(fēng)險。需要消耗大量生石灰資源。減量化效率低。產(chǎn)生的物質(zhì)具有強堿性，銷售無市場，處置有難度。重金屬物質(zhì)制約著堆肥產(chǎn)品的應(yīng)用推廣。占地面積較大。臭氣污染控制也是推廣制約之一。投資33萬元/（噸/日）55萬元/（噸/日）12萬元/（噸/日）18萬元/（噸/日）15萬元/（噸/日）運行成本300元/噸（天然氣）27

7、0元/噸（煤）150元/噸100元/噸90元/噸成品出路作為大興堆肥干物料外運填埋作為基肥銷售100-200元/噸示范工程北京清河熱干化項目300t/d上海石洞口焚燒項目200t/d常州廣源熱電混燒項目100t/d（2006年）北京方莊堿穩(wěn)定項目30t/d（2006年）北京大興堆肥項目520t/d（2001年）通過比較可以看出污泥堆肥技術(shù)作為投資、運行成本最低，成熟可靠的技術(shù)，是最適合中國國情的污泥處置技術(shù)。2.2污泥堆肥技術(shù)比較選擇污泥堆肥技術(shù)在市政行業(yè)應(yīng)用主要分為以SACT工藝為代表的動態(tài)堆肥倉工藝和靜態(tài)堆肥倉工藝兩個流派，下表針對各自技術(shù)經(jīng)濟特征進行比較：動態(tài)堆肥倉工藝靜態(tài)堆肥倉工藝工藝

8、特點通過堆肥專用翻堆機將物料從倉的一端向另一端移動，實現(xiàn)物料總體流動狀態(tài)，過程中使物料增加空隙率，倉底曝氣效率提高。物料始終處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，需要添加大量干物料以增加空隙率，較長間隔時間翻堆僅一定程度上緩解物料塌落密實、空隙率降低的問題，倉底曝氣效率較低。停留時間10-14天18-24天倉型翻堆+曝氣曝氣（主）+翻堆（輔）布料深度最大2m最大1.5m占地面積較小較大車間高度小，滿足機械安裝高度即可。大，需要滿足有人駕駛機械操作空間。是否封閉可以做到完全封閉。為保障人員安全，無法全封閉。物料進倉方式自動機械布料，或裝載機布料自動機械布料，或裝載機布料物料出倉方式自動機械出倉，或裝載機出倉僅能裝載

9、機出倉翻堆機配備，每日翻堆一次配備，每周翻堆一次外加干物料量可以不加或者少量添加必須大量添加以維持物料空隙率干物料儲運基本沒有必須考慮場地、防火等問題臭氣污染通過封閉倉體配合主動除臭系統(tǒng)完成，安全可靠，完全可控。通過調(diào)節(jié)物料性質(zhì)，減少翻堆過程實現(xiàn)，仍有臭氣外溢，且控制水平低。投資15萬元/噸脫水污泥20萬元/噸脫水污泥運行費用（不含折舊）30-50元/噸脫水污泥70元/噸脫水污泥左右（必須有穩(wěn)定干物料來源，且價格較低）示范工程唐山西郊污水處理二廠污泥堆肥項目（兩座動態(tài)發(fā)酵倉，2005年建成）煙臺萊山污水處理廠污泥堆肥項目（兩座靜態(tài)發(fā)酵倉，2004年建成）設(shè)計、總承包單位機科發(fā)展科技股份有限公司

10、機科發(fā)展科技股份有限公司通過比較可以看出，動態(tài)倉從技術(shù)先進性和經(jīng)濟性上占優(yōu)，但需要實施者具備較強的機械設(shè)計能力和系統(tǒng)集成能力。3.SACT工藝流程及工藝特點制約污泥堆肥技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸問題包括占地面積問題、臭氣外排造成二次污染問題和操作員工職業(yè)健康安全問題。SACT工藝在經(jīng)濟可靠的前提下，很好地解決了上述問題。SACT工藝流程如下：300t/d脫水污泥（生料）生料料倉81t/d成品營養(yǎng)土（熟料）皮帶輸送機螺旋提升機混料機上料螺旋計量螺旋熟料料倉篩分系統(tǒng)發(fā)酵模塊1-24螺旋提升機緩沖料倉出倉系統(tǒng)布料系統(tǒng)除臭系統(tǒng)曝氣系統(tǒng)SACT系統(tǒng)七個特點：節(jié)省占地、免干物料、模塊化、無人操作、高效除臭、

11、節(jié)省投資、節(jié)省成本。具體體現(xiàn)在以下方面：（1）堆肥發(fā)酵倉模塊化，方便遠(yuǎn)期擴建。（2）堆肥模塊物料深度最大可達(dá)2.2m：節(jié)省占地。（3）堆肥模塊之間可以實現(xiàn)翻堆機水平垂直二維轉(zhuǎn)倉：成倍節(jié)省占地面積（本項目考慮水平轉(zhuǎn)倉）。（4）堆肥模塊內(nèi)部容積效率高達(dá)45%；每個模塊自由空間容積僅675m3(傳統(tǒng)工藝相同處理能力系統(tǒng)自由空間容積約2000m3)；除臭換氣量較傳統(tǒng)工藝減少60%以上：高效除臭，節(jié)省成本。（5）隧道式發(fā)酵倉替代臭氣收集管道，且效率提高：節(jié)省投資。（6）針對主要臭氣源NH3、H2S、VOC，終端除臭有針對性分段考慮：高效除臭。噴淋段活性填料段惰性填料段洗滌段去除絕大部分NH3和部分H2S

12、、VOC去除大部分VOC和 部分NH3 、H2S去除剩余NH3、H2S、VOC去除殘余NH3、H2S、VOC循環(huán)水進氣排氣終端除臭系統(tǒng)除臭原理示意圖（7）系統(tǒng)集成與優(yōu)化改進相結(jié)合，使操作員工與污泥徹底隔離：無人操作。注意:物料粘性和含水率不同，對于輸送儲存設(shè)備設(shè)施提出苛刻要求，需要大量非標(biāo)機械設(shè)計輔助完成。（8）免干物料，且節(jié)省成本。原因如下：l 秸桿等干物料來源和價格不穩(wěn)定；l 秸桿等干物料儲運占地面積很大，切存在火災(zāi)隱患；l 秸桿等干物料中C元素多以纖維素等大分子形式存在,調(diào)節(jié)C/N效果有限；l 市政污泥C/N比一般較低,不妨礙好氧發(fā)酵過程的展開,多余的N將以NH4+或者NH3形式存在；l

13、 動態(tài)發(fā)酵翻堆次數(shù)多,通過機械作用改善物料孔隙結(jié)構(gòu)。4. 實施方案4.1處理量與處理標(biāo)準(zhǔn)l 處理量300t/d（含水率80%），實驗系統(tǒng)共24個倉。l 出料含水率小于40%4.2工藝流程說明300t/d脫水污泥經(jīng)過與180t/d熟料混和達(dá)到不超過65%含水率，由裝載機送入發(fā)酵倉中，經(jīng)過14天翻堆機翻倒和倉底曝氣系統(tǒng)曝氣，使得物料充分發(fā)酵，含水率降低到40%以下。熟料在倉尾部由裝載機出倉。部分熟料與脫水污泥混和進入下一周期，每天54t左右含水率40%以下的熟料作為成品輸出，作為制肥原料。4.3.方案設(shè)計4.3.1總平面布置本項目占地面積約為5000m2。4.3.2工藝設(shè)計好氧堆肥車間按照1個好氧

14、發(fā)酵模塊設(shè)置（預(yù)留追加模塊接口和布料機、出料系統(tǒng)安裝空間）。好氧發(fā)酵過程停留14天，曝氣系統(tǒng)分段曝（吸）氣。發(fā)酵倉單體有效寬5米，有效長42米，物料有效深度2米。采用F5翻堆機每天將倉內(nèi)物料翻拋1次，整體前移動3米，倉內(nèi)堆肥物料被翻拋、打散，與氧氣充分接觸，保證好氧堆肥所需要的氧氣量，提高充氧率，提高分解率。在好氧發(fā)酵車間兩端設(shè)置進料區(qū)和出料區(qū)，由裝載機負(fù)責(zé)進出料。工藝參數(shù)：系統(tǒng)處理量：300t/d（含水率80%）物料進倉量：480t/d（含水率65%）物料出倉量：81t/d（含水率40%）發(fā)酵倉模塊平面尺寸：45m*5m（含進出料區(qū)）發(fā)酵倉物料有效深度：2m4.3.3土建設(shè)計發(fā)酵倉墻體采用鋼

15、筋混凝土結(jié)構(gòu)，混料區(qū)車間采用輕鋼結(jié)構(gòu)，地板采用素砼結(jié)構(gòu)形式，屋面采用輕鋼屋面板+FRP采光板。4.3.4電控設(shè)計 總裝機功率約為1400kW?？刂撇捎矛F(xiàn)場獨立PLC控制柜控制。5.投資與經(jīng)濟分析5.1投資估算工程投資估算表單位：萬元序號工程項目或費用名稱建筑工程設(shè)備購置安裝工程其它費用合計備 注1工程費用1.1混料區(qū)90.00 360.0018.00468.00 1.2堆肥發(fā)酵區(qū)720.00 1848.00 7.5 2575.501.3除臭系統(tǒng)4.80530.0024.00558.801.4電控系統(tǒng)22.50245.0015.00 282.50 小計837.30 2983.00 64.50 0

16、.00 3884.802其它費用2.1勘查費20.0020.002.2設(shè)計咨詢費150.00 150.00 工器具及生產(chǎn)家具購置費0.00 0.00 2.17 2.3其他前期費用60.0060.00 小計230.00 230.00 合計837.302983.0064.50230.00 4114.8注：以上未包含第二部分其它費用和含制肥生產(chǎn)系統(tǒng)費用。5.2經(jīng)濟分析5.2.1運行成本分析計算運行成本，基本數(shù)據(jù)如下：5.2.1.1污泥處理耗電能、水、車輛用油計算（1） 總裝機功率約1400KW，電費為0.7元/KW。每日耗電費為1400KW×0.7元/ KW×8h /d=7840元/ d電耗費用。核算處理1噸脫水污泥電能成本為26.13元。（2）水費本工藝生產(chǎn)中基本不需要水，只需要生活用水，每天估計需要用水3噸，每噸水估價4元，合計處理1噸脫水污泥用水成本約為0.04元。（3）車輛用油估算每天車輛用油為150升，估價為每天需要750元，合計處理1噸脫水污泥車輛用油成本為2.50元。5.21.2污泥處理人員費用計算需要15人操作生產(chǎn)，每人估計工資、福利等人均每人每天50元，合計處理1噸脫水污泥人員費用為2.50元。5.21.2管理費用計算按照上述費用的10%計算，約合處理1噸污泥管理費用3.10元。5.2.1.3運行成本