鄭州市污水處理廠污泥堆肥廠工程設(shè)計(jì)

鄭州市污水處理廠污泥堆肥廠工程設(shè)計(jì)

目前，鄭州有三座污水處理廠，分別是王勝廢水處理廠、五龍口廢水處理廠和馬池廢水處理廠。總處理規(guī)模為80.14m3（d），剩余廢水量為600噸（d）（水分含量為80%）。經(jīng)過方案比選,鄭州市決定將三座污水處理廠的剩余污泥進(jìn)行集中處理和處置,處理工藝為好氧堆肥,處置方案選擇土地利用或填埋。1工業(yè)秸稈處置t/d污泥堆肥處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為600t/d,一期設(shè)計(jì)處理規(guī)模為100t/d。主要建設(shè)內(nèi)容包括秸稈存放及粉碎車間、混料及好氧堆肥車間、風(fēng)機(jī)房、生物濾池及配套的生產(chǎn)、管理設(shè)施。處理廠的產(chǎn)品為營養(yǎng)土,可用于園林綠化或填埋。工程預(yù)留了營養(yǎng)土深加工制肥的占地面積。2堆肥工藝設(shè)計(jì)根據(jù)微生物生長環(huán)境的不同,堆肥可分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥是指在有氧狀態(tài)下,好氧微生物對廢物中的有機(jī)物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化的過程,最終產(chǎn)物主要是CO2、H2O、熱量和腐殖質(zhì);厭氧堆肥是在無氧狀態(tài)下,厭氧微生物對廢物中的有機(jī)物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化的過程,最終產(chǎn)物是CH4、CO2、熱量和腐殖質(zhì)。由于厭氧微生物對有機(jī)物的分解速度緩慢,處理效率低,容易產(chǎn)生惡臭,工藝條件也比較難以控制,故本工程選擇好氧堆肥工藝?，F(xiàn)代化好氧堆肥工藝可分為翻堆條垛式堆肥、通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥、發(fā)酵槽(池)式堆肥和筒倉式堆肥等。發(fā)酵槽式堆肥工藝具有占地面積小、堆肥效率高等優(yōu)點(diǎn),故本工程選擇發(fā)酵槽式堆肥工藝。堆肥廠的工藝流程見圖1。在混料車間內(nèi)設(shè)置了三個料倉:脫水污泥料倉、粉碎秸稈料倉和回用料倉。污水處理廠的脫水污泥通過污泥運(yùn)輸車運(yùn)至脫水污泥料倉;粉碎后的秸稈經(jīng)皮帶機(jī)輸送至秸稈料倉;從發(fā)酵槽出來的物料經(jīng)篩分機(jī)篩分后的篩上物進(jìn)入回用料倉。脫水污泥、粉碎后的秸稈及堆肥成品中的篩上物,經(jīng)混料機(jī)攪勻后用裝載機(jī)運(yùn)送至發(fā)酵槽中進(jìn)行堆肥。堆肥后的物料通過裝載機(jī)或翻拋機(jī)運(yùn)送至回料皮帶機(jī)上,通過回料皮帶機(jī)輸送到篩分機(jī),經(jīng)過篩分,篩上物進(jìn)回用料倉重復(fù)使用,篩下物即為成品營養(yǎng)土。3發(fā)酵槽批次進(jìn)出料工藝設(shè)計(jì)①發(fā)酵槽發(fā)酵槽的設(shè)計(jì)包括發(fā)酵槽的數(shù)量設(shè)計(jì)和單個發(fā)酵槽的尺寸設(shè)計(jì)。為方便生產(chǎn)運(yùn)行,單個發(fā)酵槽容積根據(jù)每日需要堆肥的物料體積進(jìn)行設(shè)計(jì)。發(fā)酵槽的寬度、高度尺寸根據(jù)翻拋設(shè)備的要求確定。本項(xiàng)目采用進(jìn)口翻拋機(jī),其要求發(fā)酵槽寬度為4.5m,翻堆深度最大為2.0m,考慮0.2m的超高,則發(fā)酵槽的深度確定為2.2m。發(fā)酵槽的長度根據(jù)物料體積、發(fā)酵槽寬度、高度尺寸等綜合確定為30m。發(fā)酵槽的數(shù)量根據(jù)發(fā)酵周期確定。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)發(fā)酵周期為21d,則發(fā)酵槽至少需要21個,考慮1個發(fā)酵槽進(jìn)行周轉(zhuǎn),則發(fā)酵槽的數(shù)量為22個。處理量達(dá)到300t/d時,設(shè)66個發(fā)酵槽;處理量達(dá)到600t/d時,設(shè)132個發(fā)酵槽。發(fā)酵槽為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),相鄰兩個發(fā)酵槽共用池壁。池壁的寬度根據(jù)翻拋機(jī)的要求確定。池壁要能承受翻拋機(jī)的壓力。發(fā)酵槽底板既要承受發(fā)酵物料的重力,又要承受裝載機(jī)的重力,同時還要滿足通風(fēng)的要求。②發(fā)酵槽的進(jìn)出料設(shè)計(jì)對于槽式發(fā)酵工藝,發(fā)酵槽的進(jìn)出料有兩種方式:批次進(jìn)出料和整體進(jìn)出料。批次進(jìn)出料的特點(diǎn)是每次在發(fā)酵槽的一端進(jìn)一批料,通過翻拋機(jī)對物料的翻拋?zhàn)鳂I(yè),將物料向發(fā)酵槽的另一端移動。第二次再在起端進(jìn)一批料,周而復(fù)始,直至發(fā)酵周期結(jié)束,成品料從發(fā)酵槽的另一端排出。翻拋機(jī)在搬運(yùn)物料的同時也對物料進(jìn)行充氧、粉碎和攪拌操作。整體進(jìn)出料的特點(diǎn)是整個發(fā)酵槽一次性全部進(jìn)滿料,當(dāng)發(fā)酵周期結(jié)束時,一次性全部出料。為滿足進(jìn)料的需要,批次進(jìn)出料工藝要求在整個發(fā)酵周期內(nèi)按照固定的頻率進(jìn)行翻拋,而翻拋?zhàn)鳂I(yè)會引起堆體溫度呈鋸齒形變化,不利于堆肥的無害化,因此本工程選擇整體進(jìn)出料工藝。進(jìn)料時,通過裝載機(jī)一次性將發(fā)酵槽裝滿料;出料時,一次性將發(fā)酵槽中的物料全部搬運(yùn)出來。在發(fā)酵周期的前期不翻拋,只進(jìn)行鼓風(fēng)供氧,以滿足無害化的持續(xù)高溫要求;在發(fā)酵周期的后期,適當(dāng)翻拋,以滿足堆肥均勻性的要求。③發(fā)酵槽的供氧發(fā)酵槽式堆肥工藝根據(jù)供氧方式的不同分為風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氧、翻拋供氧和風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氧加翻拋供氧三種。發(fā)酵槽批次進(jìn)出料工藝即是風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氧加翻拋供氧的典型代表。本工程考慮到翻拋供氧容易造成堆體溫度呈鋸齒形變化,不利于堆肥高溫的持續(xù),影響堆肥的無害化,因此采用前期風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氧、后期風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供氧加翻拋供氧的兩階段供氧方式。根據(jù)堆體溫度、堆體氧氣濃度等參數(shù)按照事先編制好的程序控制風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。發(fā)酵槽的底部為布?xì)獍?空氣從底部向上進(jìn)入堆體。每個發(fā)酵槽的最大設(shè)計(jì)供氣量為60m3/min。④混料在污泥進(jìn)入發(fā)酵槽之前必須和其他物料進(jìn)行混料以獲得合適的含水率與碳氮比。堆肥料還需具有一定的疏松度,使氧氣容易擴(kuò)散進(jìn)去。設(shè)計(jì)堆肥料含水率為55%～58%,碳氮比為(25～30)∶1。為配合混料機(jī)的連續(xù)工作,在混料機(jī)前設(shè)置了三個料倉,分別為脫水污泥料倉、粉碎秸稈料倉和回用料倉。通過螺旋輸送機(jī)將三個料倉中的物料以設(shè)定的比例輸送至混料機(jī)中。⑤物料的輸送在堆肥廠,物料輸送貫穿于堆肥的各個階段。輸送方式有車輛輸送、皮帶機(jī)輸送、無軸螺旋機(jī)輸送、有軸螺旋機(jī)輸送、斗式提升機(jī)輸送等。最經(jīng)濟(jì)的輸送方式是皮帶機(jī)輸送,最不經(jīng)濟(jì)的方式是車輛輸送。進(jìn)廠污泥如何進(jìn)入污泥料倉是整個物料輸送的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn),一般可用的輸送方案有螺旋輸送機(jī)輸送、活塞泵或螺桿泵輸送等方案。合理的輸送方案應(yīng)具有轉(zhuǎn)卸少、能量消耗小、對周圍環(huán)境影響小、投資小等特點(diǎn)。螺旋輸送機(jī)能量消耗小,對周圍環(huán)境影響小,但無法和污泥車卸車相匹配,需要增加轉(zhuǎn)卸作業(yè);污泥泵輸送方案對周圍環(huán)境影響小,但能量消耗大,投資大。綜合比較各種輸送方案,本工程選擇車輛輸送方案,即通過坡道,使污泥車直接開到污泥料倉頂部卸料。該方案最直接,能量消耗小,對周圍環(huán)境無影響,缺點(diǎn)是修建坡道投資較大。混料后的堆肥料如何進(jìn)入發(fā)酵槽是物料輸送的另一個難點(diǎn)。在堆肥車間中,發(fā)酵槽具有數(shù)量多、長度長的特點(diǎn)。比較理想的方案是采用皮帶機(jī)加移動卸料機(jī)的方案,即用皮帶機(jī)將混合好的物料輸送至移動卸料機(jī),再由移動卸料機(jī)輸送至整個發(fā)酵槽中。受投資的限制,本設(shè)計(jì)采用裝載機(jī)直接將混料后的堆肥料運(yùn)送到發(fā)酵槽中。⑥廠房通風(fēng)設(shè)計(jì)在污泥堆肥過程中會有大量的水以水蒸氣的形式散發(fā)出來,同時還可能伴隨有氨氣、硫化氫等臭味氣體的產(chǎn)生。堆肥車間的通風(fēng)設(shè)計(jì)如下:在車間頂部設(shè)置若干臺射流風(fēng)機(jī)向車間兩側(cè)吹,用來組織車間氣流,并在車間兩側(cè)設(shè)若干個排風(fēng)口,排風(fēng)口接排風(fēng)管道通向生物濾池。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于車間內(nèi)部不設(shè)通風(fēng)管道,同時由于射流風(fēng)機(jī)的作用,可以比較均勻地組織氣流。⑦除臭設(shè)計(jì)當(dāng)堆體供氧不足或碳氮比不合適時,堆肥過程可能會產(chǎn)生氨氣、硫化氫、硫醇、胺類等臭味氣體,一般的除臭方法有生物濾池法、土壤法等,本工程選擇生物濾池法。在生物濾池中填充成品堆肥和樹皮、木屑等的混合物,利用其中的微生物作用將臭味氣體除去。為排除水蒸氣凝結(jié)產(chǎn)生的凝結(jié)水,在生物濾池底部設(shè)置了排水系統(tǒng)。生物濾池的設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為0.022m3