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污泥工程经典案例——沈阳市污水处理厂污泥堆

  慧聪水工业网1、项目概况:沈阳市污水处理厂污泥处理项目是沈阳市重点环保项目,承担沈阳市5座大型污水处理厂污泥无害化处理任务。项目建设单位为国电东北环保环保产业集团公司(原沈阳振兴环保产业集团公司),工程地点位于沈阳市经济技术开发区新民屯。

  项目设计处理规模为1000t/d(脱水污泥含水率80%),总占地面积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。

  项目建造过程集合了国内外相关领域多家实力企业:机科发展科技股份有限公司承担总体设计与项目管理(PM)工作以及混配料系统供货,SIEMENS公司提供BDP翻堆机与控制仪表,美国Blcak&Veatch水务咨询公司提供项目部分子系统的辅助设计。

  项目2009年5月通过可行性研究论证,2010年10月沈阳市发改委核准项目立项,2011年7月开工建设,2012年11月完成全部工程建造工作,2012年12月系统开始进入工作状态。

  2、工艺流程:项目核心工艺采取全机械化流程槽式高温好氧堆肥工艺,工艺流程图如下。

  工程物料平衡计算如下:每日处理1000t含水率80%的脱水污泥,消耗10t原料(辅料),返混熟料1227.5t(含水率35%),最后获得289t的堆肥产物(含水率35%)。

  含水率80%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。

  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:含水率80%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里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和,然后由上料螺旋输送机输送至混料机。混料机完成混料过程后,含水率55%的混合物料由上料皮带输送机输送至布料机,利用布料皮带机上的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,其中一部分物料做为堆肥产物,由移动皮带机输送至污泥运输车后装车运走或暂存;另一部分物料做为混料组分之一,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。

  项目共设置4座生物除臭滤池,单座处理量Q=350000m3/h,生物除臭滤池尺寸70.0m×18.0m×3.5m。生物滤池中填料主要为有机-无机复合填料,填料高度为1.5m。

  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30天,堆高2.3m。暂存污泥成品量约为13000m3。

  沈阳市污水处理厂污泥处理项目对于含水率80%的脱水污泥总处理规模为1000t/d,是目前世界上已投入运行处理规模最大的机械化槽式污泥堆肥系统。

  沈阳市污水处理厂污泥处理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1,400,000m3/h,也是目前世界上同类规模最大的除臭系统。

  为了减少物料输送距离,有效控制各工序连接部分臭气外溢,项目污泥发酵车间采用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。

  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,上述参数也创国内污泥领域同类系统最长。

  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。

  项目在污泥堆肥行业首次采用气力输送辅料,主要基于提高输送效率以与处理规模匹配目的考虑。

  大规模机械化物流输送可靠性需依赖备用系统,沈阳市污水处理厂污泥处理项目在以下方面考虑备用系统:

  鉴于项目处理规模大,基于节能方面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。

  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。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%出的国内其它类似项目,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。

  沈阳市污水处理厂污泥处理项目在设计建造和运行过程中,并未局限于传统槽式堆肥系统的简单放大,而是在成熟经验的基础上,对于系统的强化臭气控制、提高自动化水平和系统的可靠性等方面进行了有益的探索和实践,积累了针对超大型污泥处理项目的实施经验。

  (4)沈阳项目堆肥成品含水率35%严于国家标准,但并未引起运行成本升高,对于采用返混为主的堆肥系统来讲是一个有益的借鉴;

  (5)在本土化基础上的国际合作是探索适合中国国情污泥处理处置道路的理想选择。

  [1]机械工业第一设计研究院,机科发展科技股份有限公司.沈阳市污水处理厂污泥处理工程初步设计[R].2011,5

  [2]王涛.污泥好氧堆肥工程曝气系统形式与风机选型比较[J].中国环保产业.2009,1:41—43

  [3]王涛.污泥堆肥技术工业化推广与系统机械自动化水平提升[J].西南给排水.2011,1:24—26

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