唐山市城市污泥無(wú)害化處置工程——雙層SACT動(dòng)態(tài)隧道式發(fā)酵倉(cāng)首次問(wèn)世(2011)
1.項(xiàng)目概況
唐山市城市污泥無(wú)害化處置工程是唐山市重點(diǎn)工程,日處理400噸脫水污泥(80%含水率)。項(xiàng)目建設(shè)單位為唐山城市排水有限公司,設(shè)計(jì)單位為機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司、機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)聯(lián)合體,核心工藝設(shè)備均為國(guó)產(chǎn)。
本項(xiàng)目建設(shè)目的是為解決唐山市西郊污水處理二廠、北郊污水處理廠、東郊污水處理廠和豐潤(rùn)污水處理廠每日所產(chǎn)360t脫水污泥無(wú)害化處理問(wèn)題,考慮到豐南、唐海、玉田等周邊縣區(qū)污泥消納,設(shè)計(jì)處理規(guī)模400t/d(含水率80%)。
項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)為豐潤(rùn)污水處理廠老廠拆除污泥脫水機(jī)房、污泥消化池等設(shè)施后空地,總占地面積約16300m2。建設(shè)內(nèi)容包括生產(chǎn)車間、座生物濾池、生料庫(kù)、成品庫(kù)、變配電間等車間設(shè)施,綜合樓及其它附屬設(shè)施利用豐潤(rùn)污水處理廠老廠原有設(shè)施。
項(xiàng)目2010年9月開工建設(shè),2011年10月投產(chǎn)運(yùn)行。
2.工藝流程
項(xiàng)目采用全機(jī)械化隧道倉(cāng)好氧堆肥工藝(SACT工藝),雙層發(fā)酵倉(cāng)結(jié)構(gòu)形式,二層發(fā)酵倉(cāng)及配套系統(tǒng)與一層相比較:平行設(shè)計(jì),相互獨(dú)立,理論上可以向上再次復(fù)制,形成三層甚至更多層發(fā)酵倉(cāng)形式。具體工藝流程如下圖所示。
圖2.1工藝流程圖
Fig.2.1 processflow t
3.工藝設(shè)計(jì)
根據(jù)物料衡算計(jì)算:每日污泥處理能力400噸(80%含水率),產(chǎn)出營(yíng)養(yǎng)土80噸(40%含水率)。按330工作日計(jì)算,年處理132000噸脫水污泥能力,年產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)土26400噸,產(chǎn)品可用于園林綠化或作為有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥基質(zhì)。
污泥處理廠分成三個(gè)區(qū),即生產(chǎn)管理區(qū)、污泥處理區(qū)及輔助設(shè)施區(qū)。其中:污泥處理區(qū)包括1座生產(chǎn)車間、2座生物濾池、1座生料庫(kù)、1座成品庫(kù)。
3.1生產(chǎn)車間
項(xiàng)目共設(shè)置1座生產(chǎn)車間,包括好氧發(fā)酵車間、混料車間/維修平臺(tái)等功能區(qū)。平面尺寸119.22m×66.50m,占地面積約7900m2。
生產(chǎn)車間兩側(cè)設(shè)置上下兩層共4座好氧發(fā)酵車間,每座好氧發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)置隧道式好氧發(fā)酵倉(cāng)8座;單倉(cāng)尺寸為長(zhǎng)×寬×高:45×5×6米。
生產(chǎn)車間中部設(shè)置混料車間1座,包括受料地坑、混配料系統(tǒng)、維修平臺(tái)等。
3.2生物除臭濾池
本工程除臭區(qū)域主要有3個(gè):生料庫(kù)、好氧堆肥發(fā)酵倉(cāng)、受料地坑和料倉(cāng)。
發(fā)酵倉(cāng)采用集中收集-生物除臭濾池的處理方式。廢氣通過(guò)玻璃鋼收集主管在引風(fēng)機(jī)作用下送入水洗池內(nèi),在水洗池內(nèi),氣體與噴頭噴出的水經(jīng)填料相向接觸,去除一部分氨氣并提高氣體濕度,然后經(jīng)設(shè)備底部配氣層進(jìn)入生物濾池濾料層,濾料層上部安裝有噴頭,用于澆灌濾床,增加濾床濕度,臭氣在穿過(guò)生物填料的過(guò)程中,異味分子和填料表面的生物膜作用,被生物分解,達(dá)標(biāo)后排放。生物除臭濾池系統(tǒng)主要由收集管路系統(tǒng)、水洗池、生物濾池和排放管組成。本項(xiàng)目設(shè)置2個(gè)生物除臭濾池系統(tǒng),總占地面積約2000m2,單池尺寸為40m×25m×3.05m。
生料庫(kù)、受料地坑和料倉(cāng)采用風(fēng)機(jī)抽氣-離子除臭工藝,模塊化離子除臭系統(tǒng)設(shè)備選型分別為L(zhǎng)S-DL-4300、LS-DL-1200、型號(hào)LS-DL-300。
3.3生料庫(kù)
生料庫(kù)為加蓋地坑,占地面積約240 m2(12m×20m),深3m。配一臺(tái)跨度18m,起重5噸的門式起重機(jī)。地坑臭氣配置離子除臭裝置。
3.4成品庫(kù)
營(yíng)養(yǎng)土倉(cāng)庫(kù)擔(dān)負(fù)生產(chǎn)車間熟料后熟工作,占地面積約1440m2。
4.設(shè)計(jì)特點(diǎn)與運(yùn)行效果
4.1設(shè)計(jì)特點(diǎn)
(1)雙層隧道式發(fā)酵倉(cāng)與F5.110翻堆機(jī)
1)F5.110翻堆機(jī)采用天軌行走方式,設(shè)備全部重量通過(guò)牛腿梁、倉(cāng)壁傳導(dǎo)到結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,發(fā)酵倉(cāng)底僅承受不超過(guò)2t/m2松散物料壓力,因此雙層(乃至多層)結(jié)構(gòu)可以經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn),極大節(jié)約了占地面積。
2)F5.110翻堆機(jī)的特殊設(shè)計(jì)使發(fā)酵倉(cāng)形成與翻堆機(jī)尺寸匹配且周圈封閉的矩形斷面隧道,臭氣收集容易;自由空間極大壓縮,臭氣收集動(dòng)力消耗降低。
(2)生產(chǎn)車間首次采用建筑-機(jī)械協(xié)同理念設(shè)計(jì)
“機(jī)械-建筑協(xié)同設(shè)計(jì)”(簡(jiǎn)稱MCCD)就是將整個(gè)建(構(gòu))筑物設(shè)計(jì)中融合建筑設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)理念、方法、過(guò)程,使機(jī)械與建筑設(shè)施共同完成建(構(gòu))筑物功能的設(shè)計(jì)過(guò)程。通俗地講就是將建(構(gòu))筑物看作一臺(tái)設(shè)備,土建設(shè)施作為殼體或結(jié)構(gòu)支撐件,機(jī)械作為運(yùn)動(dòng)部件。MCCD可以極大壓縮系統(tǒng)無(wú)效空間,對(duì)堆肥系統(tǒng)除臭具有積極意義,并且在保障性能的前提下降低投資、減少占地面積。MCCD首先做到“機(jī)械設(shè)計(jì)建筑化”。在核心非標(biāo)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中,充分考慮到土建施工精度極限,在確保性能的前提下排除不必要的精度要求。MCCD其次要做到“建筑設(shè)計(jì)機(jī)械化”。在工程設(shè)計(jì)中充分考慮與機(jī)械得配合。
(3)臭氣收集系統(tǒng)引入FLUENT輔助設(shè)計(jì)
FLUENT是目前國(guó)際上較流行的商用CFD軟件包,凡是與流體、熱傳遞和化學(xué)反應(yīng)相關(guān)領(lǐng)域均可使用。在唐山項(xiàng)目中根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)建立模型,通過(guò)FLUENT模擬驗(yàn)證實(shí)施效果,為尋找最佳通風(fēng)量與最經(jīng)濟(jì)通風(fēng)量的結(jié)合點(diǎn)提供了量化參考依據(jù)。
(4)靈巧可靠的鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)
作為堆肥工藝目的實(shí)現(xiàn)和能耗的關(guān)鍵,項(xiàng)目采用了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng),兼具靈活性與可靠性,主要體現(xiàn)在:
1)曝氣器開孔密度與動(dòng)態(tài)堆肥進(jìn)程相匹配;
2)埋設(shè)于每一座發(fā)酵倉(cāng)壁內(nèi)部的運(yùn)行參數(shù)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù),定期通過(guò)位于混料車間相鄰位置的標(biāo)定倉(cāng)測(cè)溫孔人工校準(zhǔn);
3)鼓風(fēng)機(jī)以通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制模式、時(shí)間控制模式及混合控制模式進(jìn)行實(shí)時(shí)在線控制;
4)“9供8模式”:通過(guò)9臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的交叉并聯(lián),實(shí)現(xiàn)互為備用,瞬時(shí)切換。同樣該模式可以拓展為“(n+1)供n模式”。
(5)組合式布料系統(tǒng)與皮帶出料系統(tǒng)
項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)污泥堆肥領(lǐng)域首次采用組合式伸縮皮帶布料機(jī),通過(guò)每組四條皮帶的相互配合,將帶堆肥混合物料均勻布設(shè)到發(fā)酵倉(cāng)首。項(xiàng)目還實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)尾自動(dòng)出料,通過(guò)出料皮帶與轉(zhuǎn)倉(cāng)機(jī)擋料板配合,成功實(shí)現(xiàn)高速翻拋物料減速、轉(zhuǎn)向、落料、外送全過(guò)程。
(6)凝露回收系統(tǒng)
由于隧道式發(fā)酵倉(cāng)空間極度壓縮,曝氣、翻堆過(guò)程中蒸汽大量外溢,若完全依靠空氣能帶走,勢(shì)必增加通風(fēng)量和動(dòng)力消耗;若置之不理,蒸發(fā)出來(lái)的水分會(huì)凝結(jié)在倉(cāng)壁和頂板上滴回堆體,影響干化效果。項(xiàng)目首次嘗試采用發(fā)酵倉(cāng)凝露收集系統(tǒng),通過(guò)頂部凝露板及親水、舒水涂料配合使用,使無(wú)法及時(shí)排出的蒸汽凝結(jié)成水滴并收集到排水系統(tǒng)中。
4.2運(yùn)行效果
該項(xiàng)目2011年10月進(jìn)泥,11月1#倉(cāng)、2#倉(cāng)順利出泥,出料含水率降至35%左右,2011年底完成南側(cè)1層8倉(cāng)工藝試運(yùn)行,并經(jīng)歷2011年冬季運(yùn)行的考驗(yàn),2012年實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),主要參數(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。
5.結(jié)語(yǔ)
唐山城市污泥無(wú)害化處理工程是世界上第一座采用雙層隧道式發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)(SACT)的污泥堆肥項(xiàng)目,擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。相對(duì)于國(guó)外先進(jìn)技術(shù),SACT技術(shù)具有以下四方面技術(shù)突破:
(1)倉(cāng)型的突破:天軌行走、隧道倉(cāng)型使得好氧堆肥發(fā)酵倉(cāng)可以經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)雙層乃至多層,成倍地節(jié)省了占地,壓縮自由空間,降低動(dòng)力消耗;
(2)核心設(shè)備的突破:F5.110翻堆機(jī)是目前已投入運(yùn)行的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝機(jī)功率最大的污泥專用翻堆機(jī),打破了國(guó)外產(chǎn)品的壟斷;
(3)成套系統(tǒng)的突破:與多層系統(tǒng)匹配需要解決自動(dòng)布料、自動(dòng)出料、物料垂直輸送、配混料、維修維護(hù)、安裝等多方面問(wèn)題,因此整個(gè)機(jī)械化多層堆肥系統(tǒng)是一個(gè)基于現(xiàn)有成熟技術(shù)的復(fù)雜成套系統(tǒng);
(4)設(shè)計(jì)理念的突破:MCCD設(shè)計(jì)理念的引入,對(duì)于需要依賴機(jī)械化進(jìn)行物流輸送的污泥堆肥項(xiàng)目來(lái)講,為“機(jī)”—“建”配合提供了新思路。
原標(biāo)題:唐山市城市污泥無(wú)害化處置工程 ——雙層SACT動(dòng)態(tài)隧道式發(fā)酵倉(cāng)首次問(wèn)世(2011)
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