日污泥资源化处理设计方案样本.doc

120吨/日污泥资源化处理设计方案某污水厂建成天天产生脱水污泥120吨左右(含水率75)，城市污水污泥长久堆放有二次污染；城市污水污泥中又含有50左右有机物，经过合适工艺处理，将污泥无害化、资源化处理，可变害为保。 经过多年工作，开发出城市污水污泥高温好氧发酵，使污泥无害化，然后可依据厂方需要制取生物有机肥和有机、无机复混肥，开发出污泥无害化和资源化成套设备。依据厂方需求现提供日处理脱水污泥120吨，污泥经过无害化处理以后(即发酵以后)每日生产成品肥119吨，年产成品肥41万吨制肥工厂设计方案。 此方案中只含一个工艺即：利用好氧堆肥工艺处理污泥利用发酵好污泥制有机肥料。 好氧堆肥发酵该工艺关键为含水率75脱水污泥和工业废料粉煤灰、回填物及除臭剂作为调整剂按一定百分比进入混料机混合，物料经过布料机均匀输送到卧式发酵仓内，在发酵仓内强制通风使物料充足好氧发酵，同时经过翻堆机搅拌使其均匀发酵而且推进物料向前运动。经十天发酵后物料含水率已降至27，干燥后物料一部分作为回填物循环利用，一部分直接作为成品肥输出，这种肥既可作为土壤剂，因为城市草坪、花卉种植、园林绿化、荒漠植被、荒山绿化等方面，又能够作为大田肥，充足利用该肥料有机成份高等优点，农民依据自己土壤情况添加不一样数量N、P、K肥，施用效果经过河北省连续3年大田试验，效果显著，小麦可增产1596，玉米可增产5%等，再可用其制作精品月巴经过一定造型、精美包装后可在商场销售，关键用于家庭花卉养殖。为了预防发酵过程中臭气对环境污染，在发酵仓内部署抽臭气管路，仓外安置臭气处理池。 一、设计指标及要求： 年产成品肥为： 利用污泥发酵处理制备有机、无机肥料为41万吨 日处理脱水污泥量：120吨 产品卫生指标应符合高温堆肥卫生标准。 GB7959-87 二、技术基础 经过十几年潜心研究，开发了城市污泥好氧堆肥技术和机械化堆肥关键设备如污泥专用混料机、链条式翻堆机、布料机、除臭池、气流干燥机、多螺旋输送机、转仓机、污泥制肥专用造粒机等，设计污泥堆肥成套设备运行可靠、管理方便、自动化程度高。并成功利用在唐山西郊污水厂污泥制肥示范工程、天津石化制肥工程等取得可观经济效益和社会效益。同时还设计了国家计委“50万吨日污水处理厂污泥无害化”示范工程、唐山西郊污水厂二期扩建污泥制肥工程。 下面是我们唐山污泥制肥工程、天津石化污泥制肥工程、秦皇岛污泥制肥工程、唐山污泥制肥二期工程等。 1、唐山污泥制肥工程 2、天津石化污泥制肥工程 3、秦皇岛泥制肥工程 三、工艺路线及设计。 1、工艺路线：好氧堆肥工艺步骤 污泥制肥工艺分为好氧发酵和厌氧发酵两种工艺过程。厌氧发酵因为产生甲烷等代谢物会产生恶臭，同时设备投资高，运行管理复杂，要求严格，适合于大型污水厂液态污泥处理，因为中国通常采取中温厌氧发酵处理，污泥温度在30-40，即使达成减容目标，但仍不能直接还田。对机械脱水后污泥，关键采取好氧发酵制取，好氧发酵过程经过好氧性微生物生物代谢作用，使污泥中有机物转化为富含植物营养物腐殖质，反应最终代谢物是C02、H20和热量，大量热量使物料维持连续高温，降低物料含水率，有效去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，使污泥达成减量化、稳定化、无害化、资源化目标。经比较，好氧发酵设备投资及运行能耗均比厌氧发酵降低13，是节能高效堆肥工艺。同时，因为其设备少，运行管理简单，尤其适合于污泥处理。所以，本工程采取污泥好氧发酵工艺，因为中国农村需要速效肥料，生物有机肥在广大农村尚不好推广，所以从堆肥仓产出肥料，能够直接投放市场，也能够深入深加工，制备有机无机复合肥。本项目采取高温好氧堆肥技术，高温好氧堆肥技 术是利用生物能，将污泥根本熟化降解高效生化反应过程。机械化好氧堆肥关键技术特点有： (1)充足利用生物能，节省能耗，化害为利，无二次污染。污泥中有机物在氧化作用下和好氧菌充足反应，放出热量，使堆肥物料自然产生高温，不管室外温度怎样，均能保持60以上高温。这种生化反应过程不需施加任何燃料。生物能使小分子有机物分解，大分子有机物降解稳定化，生成有机肥料还能脱水使物料干燥。好氧发酵过程不产生甲烷等厌氧气体，产生较小臭味，因为连续高温，杀死病原体和杂草种子，根本使污泥无害化。采取特殊添加物使污泥中重金属在碱性介质作用下稳定化、无害化。 (2)高温发酵生物过程能够生产出高品质有机肥料，因为污泥中富含N、P、K等营养物质，在好氧菌作用下稳定熟化，易于植物和作物吸收。 (3)高温好氧发酵过程所产生生物有机肥料，易于深加工，有益于微生物繁殖，可加工成菌肥，也可和营养素混合制成复混肥及多种土壤改良剂。 本技术采取粉煤灰作为添加剂。粉煤灰属于固体废弃物，不仅价格低廉而且合理使用能够变废为宝，经多年研究发觉合适施加粉煤灰对土壤理化性质有良好用： (1)降低粘土中粘粒含量，改良土质； (2)降低粘土堆积密度； (3)增加土壤孔隙度； (4)提升土壤15cm深度土层内温度； (5)提升土壤含水量和田间持水量； (6)调整土壤三相比； (7)降低土壤膨胀率； (8)增加土壤中硅、铜、钼、锌、锰、硼等营养元素含量； (9)调整土壤PH值。 好氧堆肥工艺步骤图图1，年产有机复混肥27000吨。 2、工艺设计： 该污泥制肥工厂关键包含堆肥车间一座(A1)，制肥车间一座(A2)，生物除臭滤池一座(A3)，成品仓库一座(A4)。 （1）发酵车间(A1)占地为平米，长50米，宽36米。其中混料部分为占地200平米，长20米，宽10米，高10米，为轻钢棚结构。 该建筑堆肥车间(A1)面积为长50米X宽36米：1800平米，可为轻钢结构，梁下高5米。发酵池为地下13米，钢筋混凝土结构。内设卧式快速发酵仓8座，仓体尺寸为长X宽X高：30X52X2米，仓底铺设平面列管式二级曝气。仓顶为封闭厂房，下面为地下水泥构筑物，并设翻堆机运行轨道及轨道移动装置。脱水污泥、回填物、粉煤灰一起进入初混机，在初混机中分散成小颗粒，经过布料机进入发酵仓进行好氧发酵。在发酵仓中进行10天左右好氧发酵，完成污泥无害化。翻堆机定时将物料翻堆并使其从发酵仓入口向出口移动，完成发酵后堆肥移至堆肥仓出口经装载机运出。 （2）制肥车间（A2）占地720平米，长36米，宽20米。 厂房可为轻钢结构，地面为水泥构筑物，由发酵仓出来堆肥进入制肥生产线，和化肥经过精混机混合以后，进入造粒机造粒，造好肥料进入气流干燥机干燥、干燥好物料经过装袋机装袋，即为成品肥料。采取平模高压造粒机制粒，肥料强度高，粒度均匀。按复合肥标准要求，造粒后颗粒肥进入气流干燥机中深入脱出水分，达成商品肥要求。 （3）生物除臭滤池（A3）占地为400平米，长20米，宽20米，为钢筋混凝土滤池。（可依据用户需要采取） （4）成品仓库（A4）占地为1080平米，长36米，宽30米。为简易棚结构。污泥动态发酵器本研究开发污泥动态发酵器很好地处理了传统堆肥方法堆肥时间长、占地面积大、污泥发酵不完全等缺点。和通常机械堆放装置相比也含有占地面积小、操作灵活、能耗低等优势。适合于城市污水厂污泥无害化处埋。含有良好推广应用前景。 污泥无害化处理后复配制成有机复合肥污泥处理新工艺现有效地处理了弃置污泥最终处理问题，又能够为农业生产提供优质有机肥源。是一项有广泛推广价值综合利用技术。 本研究依据污泥产量不一样，应用土壤条件不一样，试制了多个配方有机复合肥和污泥颗粒肥。经过冬小麦农田试验和油菜及玉米生长久盆栽试验，掌握了多种配方肥料增产效果。其中有机复合肥A增产效果显著超出了优质化肥（磷酸二铵）和商品复合肥，是一个营养齐全配比合理、肥效持久多元肥料。污泥颗粒肥增产效果也较为显著，长久农田定位试验研究表明，富含有机质污泥肥在对当茬作物有增产效果同时，对二茬、三茬作物仍然发挥着促产效果。 污泥晾晒混合堆肥发酵复配粉碎造粒干燥筛分包装成品 污泥有机复合肥生产工艺步骤图 污泥高温堆肥技术本世纪初就在欧洲研究成功，中国于六十年开始进行污泥好氧发酵技术研究工作。机械化堆肥技术则是多年来发展结果，堆肥过程机械化包含到堆肥装置、搅拌、通风等多个固素影响，研制开发高效，节能机械堆肥装置仍然是关键问题。 本项目研究开发污泥动态发酵器在传统滚筒式发酵器基础上加以改善，并对内部结构和转动、通风方法做了完善，探索出最好工艺条件，使得污泥动态发酵器能够高效地实现污泥无害化处理，并同时脱除水分，能耗仅为通常好氧堆肥设备110。 本研究针对不一样规模污水厂污泥产量，设计了污泥农业利用两类模式；小型污水厂污泥经无害化处理后复配制成有机复合肥；大型污水厂污泥经无害化处理后制成颗粒污泥肥。为污水厂污泥最终处理提出了切实可行实施方案。这是过去同类研究所不曾提出过。农业生产迫切需要大量有机肥，本项研究提出污泥农业利用模式很好地处理污泥污染和有机肥缺乏矛盾，有利于生态农业建设和发展。 该项目取得了相关教授好评： 1、该研究以城市污水污泥处理和处理为目标，以实现最终农业利用为目标，处理北京市和全国城市污水处理厂污泥问题，选题正确，开展研究是十分迫切和必需。 2、该研究在负担单位“六五”和“八五”科技攻关和中国同行业研究基础上，设计、研制了城市污泥动态发酵器，该装置效率高。能耗低，便于操作管理。含有独创性。 3、提出以城市污泥动态发酵器为关键污泥制复合肥新工艺路线，并以此建立了中国第一条生产性复合肥装置。设备稳定可靠，社会效益。环境效益和经济效益显著。示范工程结果适适用于城市污水污泥综合利用。 4、城市污泥有机复合肥和颗粒复合肥配方合理，肥效良好，增产效果显著。 5、污泥动态发酵器研制和污泥颗粒肥研制工艺等方面研究，达成国际优异水平。 6、提议在本项研究基础上，继续实现动态发酵装置标准化、系列化，为结果转化和产业化发展打下良好基础。同时，应对污泥有机复合肥实际使用效果进行跟踪调查。热泵技术干化污泥设备1 序言将热泵作为热源进行干燥、干化和脱水等作业，是上世纪八十年代发展起来新型干燥技术。现在，该技术已应用于各个领域，如在木材、化工产品、食品干燥、蔬菜脱水和污泥粪便干化等方面，全部取得了良好效果。针对污泥和粪便干化问题，热泵干化技术含有运行费用低和对环境无任何污染两大优势。早在上个世纪八十年代初日本已取得成功利用。2热泵干燥原理热泵干燥设备由热泵热力循环系统和热风干燥循环系统组成。热泵循环系统为热风干燥系统提供热源和降低热风湿度。热风干燥系统，经过循环热风和物料直接接触，提供蒸发水份热量，带走物料中水份。所谓“热泵”，是耗用一定机械功，吸收环境或废弃物中低品位热能，将其提升成为可利用热能一个节能装置。正如“水泵”一样，耗用一定机械功，将水从低水位提升到所需水位。热泵系统由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器组成，图一所表示。系统内运行工质，在蒸发器中吸收干燥室排出湿热空气中热量，从低压液态工质蒸发成低压蒸汽，经压缩机增压成为高温高压蒸汽；在冷凝器中，高温高压工质蒸汽放出热量加热进入干燥室空气，而工质本身则从气体冷凝成高压液体；经过节流装置，液体工质产生阻塞效应，降低了压力和温度，成为低压低温液体，再度进入蒸发器中吸收湿热气体热量，如此反复循环将低温热量输送到高温介质中去，形成热泵循环。从热风干燥循环系统来看，其热风步骤图二所表示。干燥室排出气体，是含水份较高湿热气体，其状态图三h-d图上点a，其相对湿度在7080%左右，经过热泵蒸发器时，因为蒸发器表面温度低于空气露点温度，不仅降低了空气温度而且在蒸发器表面将水汽冷凝下来，以液体水状态排出系统外。气体离开蒸发器变成低温而湿润，图三上点b其相对湿度通常在=95-97%。脱湿后气体在热泵冷凝器中得到等湿加热，提升了气体温度，同时也降低了相对湿度，图三C点成为干热气体进入干燥室。在干燥室中，干热气体和被干燥物料直接接触，提供物料干化热量，同时也带走了水份。空气在干燥室内为等焓增湿降温过程，在离开干燥室时又回复到图三a点。从图三上可见每千克气体经过一个循环能够脱除水份ddadc。从上述热泵干燥原理来看，和通常干燥工艺差异是没有湿热气体排放，经过二个密闭循环系统，物料中水份最终以液态水排除。采取该原理干化污泥有二大优点：（1）节省能源：在热泵干燥中。不排放湿热气体而将其显热和潜热全部进行了回收，只耗用了一定机械功。通常衡量热泵热回收能力常见热泵性能系数来表征，即COP=冷凝器提供热量压缩机功耗QC/W0在污泥设备干燥中COP4.05.0，既热泵提供热量是电耗热量45倍。衡量干燥设备耗能另一关键指标热泵比脱水率WPEWPE=脱水量/热泵能耗=kg(水)/kw.H(电）在现在设备中热泵WPE5.06.0。即每度电可脱水56千克。（2）不污染环境：因为热泵干化污泥在封闭环境中进行，在干化过程中产生一切有臭有害气体能够做到不外泄，对周围环境能够降低到最低污染，有利在居民点周围进行干化操作。3热泵干化污泥装置介绍我所科技人员自八十年代以来，对热泵干燥技术进行了系统研究和开发。采取了高温热力性能良好工质R142b和独特热风循环系统（专利号：ZL 97222358.4）开发了系列高温热泵除湿机。该机组干化温度在5085范围内均可工作，至今已经有500600台（套）设备投入运行，尤其在木材干燥方面取得了优异成效；如上海优质木制品二分之一以上，均用我所设备进行干燥处理。出口名牌木制品，几乎悉数采取我所设备进行干燥加工。取得了国家关键新产品称号，自1997年以来我所被评为上海市高新技术企业。而和热泵干燥机组相匹配干燥室有连续干燥和间歇干燥两种方法。通常物料比较粗大，干燥周期较长或物料不形成批量多用间歇干燥，即物料是采取间歇载入和卸出。如木材、农副产品、药材、工艺品多用此方法。对于污泥干化周期相对短，批量又较大，成型后物料细小而颗粒度又较均一故宜采取连续进料和出料连续式干燥方法。我所研制一台污泥干化连续式热泵干燥装置样机，工作原理图四所表示，其外形参见照片1。热泵干燥机仍沿用我所卓有成效，成熟机组。干燥室内装有传送速度可调不锈钢网带传送带组。为了干化工艺过程全部在封闭环境中进行，在干燥室内配置了两套成型机。经过发酵后含水量为6065%粉状污泥经过封闭输送筒，进入干燥室内，为了易于干化，预防干化后污泥飞扬，经过初步成型，倾在传送带上，传送带按设定速度带着物料转运，经数层传送带往返运输使污泥干化到含水率40%左右再进行第二次成型成颗粒肥料，再经数次传送带往返运输干化，最终达成含水率20%成品颗粒肥料（参见照片2）送出干燥室，再经过封闭传送机构送到包装车间，盛袋装出。从热泵干燥机组送出热风，经循环风机向传送带垂向送风，穿过数层盛载污泥不锈钢网带时，吸收物料水份返回到热泵中除湿，这种干燥方法亦称热泵穿流干燥。采取这种方法也曾对未经发酵含水率80%排水污泥，成功地干化到60%含水率。当然在干化过程中成型比较困难，但这也为深入扩大处理污泥范围发明了条件。4热泵技术干化污泥特点经过热泵干燥装置研制试验和分析，热泵干燥污泥含有以下优点：（1）能花费用低热泵干化污泥装置在运行中能回收湿热空气显热和潜热，能量得到充足而合理利用，是一个公认高效节能设备。按现在上海地域能源价格计算，热泵运行能源费用，是用煤气和燃油作热源进行供热干燥二分之一左右（详见经济分析）。（2）不污染环境因为热泵干化污泥全过程是在封闭系统中进行，不需向周围环境排湿，同时也会排出有害、有臭味气体。若将进出料系统全部封闭在管道中，会使整个操作保持清洁环境。干化后污泥已成为无臭颗粒肥料。干燥污泥后打开干燥室清理时，也无显著臭味溢出。这和其它干燥方法相比，是一个独特优点。（3）污泥干化质量好热泵干燥装置中干燥介质是在封闭空间循环；不受外界气候条件影响，十二个月四季均在同一条件下平稳运行，所以干燥质量稳定。污泥是城市排水经过絮凝剂沉淀出来胶状固体微团，成份结构复杂，亲水力较强。热泵干化温度不仅可在5085调整，而且能够控制干燥室湿度，满足有机污泥干化理想条件，不会造成污泥微团外壁结壳，造成难以脱水现象。试验证实，干燥成品含水率均匀，又能保持颗粒肥料中有机成份。另外，因为循环是在封闭空间内进行，不受外界气候条件影响，十二个月四季均在同一条件下运行，干燥质量很稳定。（4）易形成现代化产业现在研制日处理一吨污泥热泵干化装置样机，在宽1.5米、高2.3米、长3.5米封闭空间内已含了热源、干燥室、鼓风设备和控制等设备，很紧凑。若扩大到日处理五吨污泥设备，其体积不会超出BHL=2米3米5米。其占地面积很有限。另外，本装置能够组合式运行。如需日处理20吨污泥量，则能够使4台机组紧密并列运行，总占地面积很小，当然，在日处理量有波动时还能够调整运行台数。因为热泵干燥操作为单一电能，自动化程度高，很适宜配套在现代化城市应用。5热泵干燥能耗经济性热泵是用电力驱动装置，通常误认为耗电成本高，不易被接收。现分别就采取煤、燃油、煤气和热泵作为供热源干燥装置，进行经济性比较，对多种热源热值和价格作以下设定：（1）煤热值：6700大卡千克，价格：0.35元千克。（2）煤气热值：3500大卡M3，价格： 0.8元M3。（3）燃油热值：10800大卡kg，价格：2.4元kg。（4）电热值：860大卡kWh，平均电价：0.45 元kWh。（白天0.6元kWh，夜间0.3元kWh）若以处理一吨含水率60%污泥干化成含水率20颗粒肥料为例，提供相等干化热量，其能耗成本计算结果以下表所表示：干燥热源能源转换效率干燥效率处理一吨污泥成本煤T0.7干0.925元煤气T0.85干0.989元燃油T0.8干0.993元热泵Cop4.0干0.9641元由上表可见，多种热源干燥装置，除煤外，采取热泵干燥，比燃油、煤气成本均低。但使用煤实际成本，比上表所列要高，因为除干燥设备外，还需要投资庞大锅炉房、锅炉设备和支付繁杂管理费用，如增加环境保护设施、管理操作人员、煤堆场，煤和渣运输等。6小结将污泥干化成颗粒肥料，采取热泵除湿干燥装置和其它供热方法干燥装置比较，其优缺点以下表所表示：不一样热源干燥能耗成本百分比操作简易性环境污染干燥质量控制热泵1易无好煤0.61较复杂较重不易稳定煤气2.17通常较轻很好燃油2.27通常较轻很好所以，伴随环境保护要求提升，尤其是人口密度较高城市里，采取热泵来干化污泥含有独特优势。