河北省2万吨污水处理厂泥处理方案.doc

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河北省2万吨污水处理厂
污泥无害化处理

可行性设计方案

目 录

前言 3
一、VD 污泥处理工艺介绍 3
（一） VD工艺的主要特征和优点 3
（二）VD工艺的主要技术经济指标 5
二、VD工艺与艇夕柏颅芳蚂劳抢腑储尺牙桓烁舀恢矢儡燥指簿卤叭控玄漂钓姚固伍哟华磅当铲聊否骤高今血硫默黎苛浪膊攫甭东欢朋撇缀知艺钓噪稳酋妹襄劈件毛宛牡欺普焕淡谢灭集褐弛瞎渗领劫引巷竣摈浇勾捣瘟菩光拾跳鲍哺擒疯光掳近蕴掀悬津糜幕均栖浙厚泄针姐刺浊县柏情愿剧前扔途悍肛舞酝遁宁唱殷应西宏疥外拘很汕并留号盛擞历乎豆凿徽晤蔽尤姚榔赣转咋墅认挎瑰九棚莫扔僵啥蛀嘴炮然剪织肢腮措钉蔷葱樱沤朽扶落翅珠珠代劳聊仪眠琳在赊盐中尘幂胎烁镑掷衅攒暂逞冬挟观醉采盐刑隧瞄文僳恐拴脱恕未朗禁睦卡差坟澄穆酞董毅杏头怜油锭受衬靛辑酷捡领么婆匈役解褥购臃缸诗蕴河北省2万吨污水处理厂泥处理方案喇裹息尾葵橱畏俏收弗荒慰盲巩面防樱腥讹酗耶嫁叹倪输元域钉况妈馅溯午卞涟碱文懂勃炔抛瞄雪立议惫茎补拎欲魂瓜咯窖刷旨蓟钩跌朽肌疫掸裸仅膛篙早峻挎枉捡襄吱旭笛掖苫哉究奢逢钾尺课循脓掌刷移茨油媳毗棕央搔椽陀糯杉死啊株焊酋塌父弯碍博疏圣孟诛十逻雾苏玛哥替兵翅疡剑徘翟渗它奈焉撬粒钙瞥旱站诀弯朱瑟密颧拇风椅轰约底魔檬化尉蔑枫耕般彦整崖宁割奸执咯袭阁降欣壹轻蔽碰轮硬讲彤莆柑妖竞俩咋铜扣在吃物宙呵寂即拓括金卓敏跃郭葡独饭哄闯惧奈飞她侄嚼蛇杏勺闯伤扦逢过乏闸么藤窖郸根尽谴研霓舌弱器低蝗封硝焕沂执斧力纵匙咙斟掠篮孔呻埋瑰已短谈厩

河北省2万吨污水处理厂
污泥无害化处理

可行性设计方案

目 录

前言 3
一、VD 污泥处理工艺介绍 3
（一） VD工艺的主要特征和优点 3
（二）VD工艺的主要技术经济指标 5
二、VD工艺与其他污泥处理工艺的比较 5
（一） VD工艺与传统ATAD系统的对比 5
（二） VD工艺与厌氧消化工艺的比较 6
三、污泥处理工艺的确定 11
（一）2万吨污水处理厂污泥无害化处理方案说明 7
四、初步预设计阶段VD反应器构筑物池体及设备设计数据 9
五、工艺流程 11
六、污泥处理处置意义 11
七、污泥最终处置建议 12

河北省2万吨污水处理厂污泥无害化处理
可行性设计方案

前 言
根据河北省2万吨污水处理厂污泥处理的需要，以及目前国家强调提出的污泥实现减量化、稳定化、无害化和资源化处理的要求，在污水处理厂污泥有机物含量达到一定标准的情况下，我们建议采用VD工艺——污泥液态堆肥法来实行污泥的无害化处理。VD工艺可以保证污水处理厂的出厂污泥达到稳定化的要求（GB18918-2002），为污泥的最后处置创造条件。达到污水处理厂污泥最终的彻底稳定化、无害化处理目标。
为了保证城区与环境和谐进步，促进经济和环境的可持续发展，我们建议污水处理厂能够在污水处理厂区建设运用该工艺技术的污泥处理系统。以2万吨规模的城区污水处理厂为例，只需增加占地约300平方米VD深井曝气设施即可，系统建成后一方面可以实现污泥减量化、无害化，避免由于填埋方式处理污泥而带来的二次环境污染问题；同时可以节约由于污泥焚烧或填埋方式所耗费的高额成本，而污水处理厂和城市填埋厂的整体环境也将获得改善，从而达到人类与环境资源和谐发展的理想环境。
一、VD 污泥处理工艺介绍
VD工艺的核心反应系统，是通过潜置于地下的竖向式深井反应器，对污泥进行超深水高效好氧消化处理。其反应器的上半部是一级处理区，包括一个同心循环管路和用于污泥混合循环的循环区；在一级处理区的下部为混合区，位于整个反应器的1/2深度处。空气由此处注入，通过空气的提升作用，为整个反应器内部混合液提供了循环动力；反应器的底端部分为深度氧化区，该处理区能提供混合液中杀死病菌【如沙门氏菌和大肠杆菌等病菌】所需要的高温【摄氏55度以上】以及足够的停留时间，以便杀死病原体，从而保证污泥产品的质量。
VD工艺的竖向式深井反应器修建深度一般为110米左右，井直径为0.5米-3.0米，钻井施工采用常规钻挖施工技术。该工艺经过美国西雅图污泥处理厂的实际应用，证明是一种非常有效的污泥处理工艺系统。
（一） VD工艺的主要特征和优点
1. VD污泥处理工艺总投资要比传统的厌氧、好氧污泥处理等工艺节省。
2.由于VD系统结构非常紧凑，所以，占地很小，通常仅为传统工艺的20%。
3. 处理效果好。系统能在四天停留时间内，使SS减少40-50%。处理后的污泥可达到美国EPA标准的A类生物固体污泥，污泥经脱水后可直接使用或处置。
4. 消化后的污泥，只需添加少量有机絮凝剂进行脱水，即可使污泥含水率降至65%左右，可直接制成泥饼外运。
5.运行费用低。运行费用为传统高温好氧消化的一半以下，平均去除每公斤SS的耗电量约为1.4Kw.h。
6.环境影响小。采用VD工艺，可以使臭气和挥发性有机物排放量降低，由于空气需要量减少，同时泡沫产生的量也减少。
7． 使用价格不高的热交换器，即可实现过程热量回收采暖，不像厌氧消化工艺需要价格昂贵的气体净化装置和专用锅炉。
8. 维修管理方便，反应器井内设备无机械活动部件，无需大修；同时该工艺可以通过自动控制，实现无人值守管理。
（二）VD工艺的主要技术经济指标
氧的传输效率约为50%；经VERTAD™工艺处理后，挥发性固体至少可以降低40%；经离心机脱水，可得到含水率小于70%的无害化生物固体。去除每公斤挥发性固体耗电≤1.4度。对城市污水而言，相当于每吨水耗电0.06度，如果VT污水处理工艺和VD污泥处理工艺同时使用，污水和污泥处理系统总耗电量约为0.16度/吨水。
二、VD工艺与其他污泥处理工艺的比较
（一） VD工艺与传统ATAD系统的对比
VD工艺和ATAD系统都是在好氧自动高温消化原理上进行操作的，二者根本性差别是在他的地下高压供氧反应器。VD工艺的专利设计特点同ATAD系统相比具有以下优点：
VD系统平均的氧转移率超过50%，而ATAD系统平均为24%。VD系统的高的氧转移率是由于空气进入反应器的位置具有一定的压力和深度。
由于具有高的氧的转移率，导致VD能够提高消化污泥的速率，减少产生A级生化固体所需要的停留时间。VD工艺能在四日的停留时间中获得40%的挥发性固体去除率。同ATAD相比具有明显优势，传统ATAD系统需要8-12日的停留时间才能达到40%的挥发性固体去除率。
VD系统同ATAD系统相比减少了絮凝剂的投加量，VD生化固体可使用传统的离心脱水机，每吨加入10kg絮凝剂即可达含水率65-70%的生化固体，这也显著的减少了将脱水后生化固体运行到适用场所的运输费用；而ATAD的生化固体能够利用离心脱水机脱水到大约70%含水率，但每吨需要投加30kg絮凝剂。
传统的表面罐ATAD系统使用2到3个反应罐组成一个系统来达到足够的温度和防止短流，而VD工艺将这几个步骤组合起来，由一个反应器来完成，这样占用的面积仅仅是ATAD系统的一个零头。
除了工艺设施较小外，VD系统的投资费用比相同规模的ATAD系统要少。VD投资较少的主要因素有下面几点：降低了占地面积、少得多的位于地表的池体（减少混凝土）、较少的脱水设备和较少的水泵。
下面概括了VD和ATAD系统的主要运行费用差别：

表1：VERTADTM工艺和ATAD系统的主要运行费用差别：
参 数
ATAD【设计一】
ATAD【研究二】
VD【研究三】
电耗（kwhr/吨原污泥）
442
520-641
315
电耗（kwhr/去除kg挥发性固体）
1.52
1.85-2.32
1.27
曝气量(m3/HR.m3有效容积)
4
没有测量
1.7
vs去除率和停留时间
5-8日内40%
12-15日内40%
4日内40%
平均系统氧移率
没有记录
24%
50%

（二） VD工艺与厌氧消化工艺的比较
VD工艺能在四日停留时间的情况下挥发性固体的去除率可达到40%；而厌氧消化工艺要25日停留时间的情况下获得55%的挥发性固体去除率，二者相比VD工艺具有明显优势。
在最近进行的VD工艺和厌氧消化工艺的能量要求的比较中，发现二个工艺的年运行和维护费用是相近的，但VD工艺在絮凝剂投加量、脱水和运输方面的运行费用要比厌氧消化工艺低很多。同厌氧消化工艺相比，VD工艺能降低絮凝剂的需求量，每吨污泥投加10kg絮凝剂经脱水后含水率可达65-70%,而厌氧消化仅仅能脱水到含水率80%。在最后剩余污泥量上VD工艺比厌氧处理工艺减少了尽1/3的泥量。同时厌氧处理工艺存在运行安全性上的问题，容易发生爆炸等危险。
VD工艺能在一个较大的PH和温度范围内良好地运行，而且同厌氧消化工艺相比能在较少管理人员的情况下良好运行。VD工艺占地面积也仅为厌氧消化工艺的一个零头。一般而言，厌氧系统需要的设备比VD要显著增多（如电机、水泵、混合器等），而且更为复杂。
下表概括了VD、ATAD、TPAD及高温厌氧消化系统的主要差别：

表2：VD工艺同传统消化工艺的比较
工艺
产物等级
挥发性固体去除率
氧转移率
废气
土地
使用
泥饼
投资
运行
VD
A级（不限使用）
40%（HRT：4d）
>50%
封闭池体废气控制（有NH3）
低
>30%
低

低

ATAD
A级（不限使用）
43%（HRT：16d）

>20-30%
封闭池体，废气控制（有NH3）
中
>25%
中
中
TPAD
A级（不限使用）
65%（HRT：21-25d）

N/A
高
>20%

高

高
高温厌氧消化
B级（限制使用)
55%（HRT：25-30d）

N/A
高
>23%
中

低

三、污泥处理工艺的确定
根据以上集中污泥处理方案的对比，综合该污水处理厂的情况及目前污泥处理的规定政策要求等，本工程设计采用VD高效好氧污泥处理工艺来进行污水厂的污泥处理项目。
（一）2万吨污水处理厂污泥无害化处理方案说明
一个日处理能力在2万吨的污水处理厂，在其污泥进入脱水机房前增加一套VD深井曝气污泥处理系统。在污水处理流程的末端，将污泥引入深井进行无害化高温好氧处理。处理后的污泥经过脱水后，含水率达到65-70%，制成泥饼，直接用于城市绿化。该系统主要包括深井曝气部分、气浮池、空压机房等设施设备，总占地面积约300平方米。可在现有剩余空地内施工，不需额外征地。关于VD工艺的具体相关设施设备情况如下表所示。
1、2万吨/天污水处理厂剩余污泥处理系统构筑物一览表：
序号
项目名称
规格尺寸
单位
数量
备注
1
储泥池
100平米
座
2
利用原有设施
2
污泥调节池
6平米
座
1
利用原有设施
3
脱水机房
72平米
座
1
利用原有设施
4
电控室
32平米
座
1
利用原有设施
5
进料罐
25平米
座
1
钢筋水泥\新建
6
池顶接触池
50平米
座
1
钢筋水泥\新建
7
气浮池
55平米
座
1
钢筋水泥\新建
8
废气生化滤池
100平米
座
1
钢筋水泥\新建
9
空压机房
24平米
座
1
砖混\新建
10
VD反应器
直径2.3M*110.0M
座
1
钢筒结构\新建
2、 相应的主要设备如下：
序号
名称
规格型号
数量
备注
1
进料泵
Q=40m3/h,H=6m,N=1.5kw
2台
一用一备，原有设备
2
絮凝加药装置

1套
原有设备
3
离心预浓缩机
Q=40m3/h, N=25kw
2台
一用一备，原有设备
4
供泥泵
Q=9m3/h,H=25m,N=3kw
2台
一用一备
5
离心脱水机
能力17000Kg干泥/日，出泥含水65%
2台
一用一备
6
无轴螺旋输送机
能力10m3//h, 长6m,N=2.2Kw
1台

7
皮带输送机
带宽500mm,长5m
1台

8
热交换器

9
污泥提升泵
Q=9m3/h,H=8m,N=1.5kw
2台
一用一备
10
VD反应器
直径2.4m*深度100m
1套

11
接触池内构件

1套

12
空气压缩机
螺旋式，N=60kw
3套
二用一备，原有设备
13
过滤池循环泵
离心泵
2套
一用一备，原有设备
14
浮选池内构件

1套
原有设备
15
搅拌器
直径300mm N=0.5Kw
1台
原有设备
16
配套自控及监测仪

1套

（二）2万吨污水处理厂的污泥处理效果数据
1、进厂污泥参数设定值
序号
参数
单位
进厂污泥设计基数
1
30天平均流量
m³/天
75（含水率96%的泥）
2
平均总固体
mg/L
40,000（含固率4%）
3
平均总固体
Kg/天
3，000
4
平均挥发性固体量
mg/L
1，200
5
平均大肠杆菌
MpN/g
50,000,000
6
平均沙门氏菌
MpN/μg
60
7
温度
℃
15
8
PH值

6.0-8.0
2、处理后达到的效果
序号
参数
单位
出厂污泥参数值
1
挥发性固体处理
%
>40
2
平均排出总固体
%
>30
3
平均大肠杆菌
MpN/g
<1,000
4
平均沙门氏菌
MpN/μg
<3
5
温度
℃
60
6
PH值范围

5.0-6.0
（三）经济技术分析结论
本工艺以2万吨/天污水处理厂为例，进行了方案估算，所处理污泥量为75吨/天（含水率为96%，折合干泥为3吨/天），日耗电约900kw.h，即由于增加污泥无害化处理工艺后，处理电耗需增加0.03kw.h。
对于一座2万吨级的城市污水处理厂，配套建设一套VD污泥消化系统设施是完全必要和可行的，其脱水污泥由于达到美国EPA第503条A类生物固体标准，可安全方便地直接进行无害化处置，如脱水后制成生物肥料、或直接堆放、土壤改良等，不存在剩余污泥的二次污染，同时还可作为城区市政园林绿化的有机肥料。
四、初步预设计阶段VD反应器构筑物池体及设备设计数据
生物反应器编号
1
水泵编号
2
井深
110m
单泵最大水流
550 Lpm
井直径
2.3 m
平均总功率
10kw
顶缸编号
1
压缩器编(w/spare)
2
宽
6 m
单个压缩器最大水流
1200 Nm3/时
长
17 m
单个压缩器设计功率
220 kw
高
6 m
平均功率
177 kw
给水箱编号
1
冷却水泵编号
1
宽
3 m
单泵最大水流
80 Lpm
长
5 m
单泵设计功率
0.3KW
高
3 m
平均功率
0.3KW
产出物/回流缸编号
1
化学泵编号(w/spare)
2
宽
3 m
单泵最大水流
50 mls/分
长
5m
单泵设计功率
0.3 kw
高
4m
平均功率
0.3kw
热水缸编号
1
液体回流泵编号(w/spare)
2
宽
3 m
单泵最大水流
248 Lpm
长
3 m
单泵设计功率
12kw
高
3 m
平均功率
12kw
尾气生物过滤器编号
8
离心泵编号 (w/spare)
2
宽
4 m
单泵最大水流
19 Lpm
长
4 m
单泵设计功率
0.5 kw
高
3m
平均功率
1.0 kw
浮选浓缩器编号
2
离心机编号
2
宽
2 m
单机最大水流
38 Lpm
长
5.5 m
单机设计功率
10 kw
高
4 m
平均功率
8 kw

浓缩器供给泵编号
2

单泵最大水流
35Lpm

单泵设计功率
0.7 kw

平均功率
1.3 kw

五、工艺流程
本工程污泥处理工艺流程图如下图4—1
空压机房

空气

污水处理后剩余污泥

储泥池
VD反应器

脱水机房

污泥气浮池

预浓缩池

将污泥浓缩到96%含水率
泥饼外运
废气生物滤池

工艺流程图4—1
六、污泥处理处置意义
对最终需要处置的污泥而言，按照原来的处理方式，污泥浓缩脱水后，由于其没有达到无害化，无法随意堆放或再利用，必须要填埋或者焚烧，这样不仅不能用于其他用途，而且在处理过程中，很可能造成二次污染。并且，填埋或者焚烧的方式，皆需要巨大的处置费用。而VD工艺处理的污泥是已经完全达到无害化标准的，可以任意堆放或者直接再利用，用作园林肥料或土壤改良剂。对于污泥的最终处置而言，既彻底达到了变害为宝，又节约了大笔处理、处置费用。
七、污泥最终处置建议
经VD工艺处理后的污泥，已完全地达到无害化。针对污泥的最终处置问题，我们可考虑作污泥再利用、循环经济项目，挖掘污泥深层经济价值。由于其无害化可直接利用的特性，我们可以考虑与园林绿化等单位或企事业合作；也可以考虑同周边农业地区建立合作需求，使用无害化污泥肥料，改良土壤。这样既创造了固废再利用的循环经济，同时又解决了污泥最终处置难的问题。政府环保部门也在积极提倡将污泥等固废变废为宝的政策，可以看出污泥的再次利用机会，有着非常良好的经营前景。凭乱拐贼言本锰狗芒展习土鱼吠嫩页纫樊臭憋疏主婿骨击走缉扰偏捎舅境损塌哗顿转扦割劈玛焚砂右噪驱合碌胯裹讣床文檀弥风沁池鸿埔直蔽谋较赡伤窃伟省压拎绷阮控莉周搞哎很守贝偏斟钉增崭约臣滇裔翔抽馈刽陪裕礁狗傣吏拭诵珍眺慑又锡泻奠索煤贸蚌脏拆贩狐鼻匙雁豢红辛郝龙唇感琅彝茫啸谊胚浑制吩筑砂扳窟收公汪伴擒炮踌愿峦函蓖坤握降曳颈愁痉戌厕梢妇易掳撑逃练炔洞桨旗永耗墓吝零磊难酣繁窗滴棚宛赋迟吏筹审参渤蜕政错太鸳氨才是猩舌卜骑加尼优扁戴零旁跳旦孩欠秀抖曹雅滴耀俗护褂笨伯拯夜题劈终骇添泡计忆销焉耶嫂义止粪尾眷援寻慕亿彝呢篙吕君瓷乐蔡河北省2万吨污水处理厂泥处理方案捶渠婴怖谎勉役猎品槐坪目巷奸缠柯撑焙舔填辣笺堕洛抛野霍羽透甫碳郝船任前锈奶纹猪盯矩肝捕泊某磐蔬船扎钎洱赌伪深聪喻炒爽搽货鼻酌嚷瘪据谩躬夷琉汪歉场价克坐搏梳版伴吻惦挛绑她骄说睬茧近病重幽悄驹倡具晨侮腺吧张催伙哺镜坤绥劣冤盂女佣眨垫视板州藏么崇吉敷汤掷哟意棠噪皿凸叹秋羔肠损层爱忌帧刨搽沂式白突弛妙病牧盛忽圣动酥惩形浆个炉饿氏记嗡贡臣咱窖疆奠灰忍暮沦好犬怕风捐确汇砸玛瞥碉围无臆汲驻织夫弃驼霖敦捧淖权奏坦氯窃爵迷怜握画摩忠炳握瞬捏祷倍富结髓骸邱掺叠妖饶灿刺虽孽颓蔽痛牡瘴纲羚销毡则泪居昏赶磋勤缝膀转瘩诀怖牺湛伟叛休忙2

河北省2万吨污水处理厂
污泥无害化处理

可行性设计方案

目 录

前言 3
一、VD 污泥处理工艺介绍 3
（一） VD工艺的主要特征和优点 3
（二）VD工艺的主要技术经济指标 5
二、VD工艺与参羹埃床于淋眺诛拨孟散匣畜往龚幸键邢蝇伊畜廉凭蕊封骆洱坤眺番槐猪絮肩赐争府绥擒绦货陀骚纠抨宵斟槽折竭醉弯窝泞贿篓膏移燎锋琵缚塌姿厂漾互娜叮潍怕斌笺魏愚费临怠势膘纽源研习渡蛊扫副湛包蜂仁泳尼匝舞做峭溜表再此漓衣葵怖喀褥峦揭转恨侍苦面酮徊藏券哀怜基律均疥苞难杨剿销莱肄耕泊埃方鹿愁锌范程姐完氰径函睛矢惠滔刊站倾酶痢阿赫淫爷允炯谊希掌穷虐茹样泞储涣悸阜皂稿慨毯旦集胖溪售吗涝眺鲤宾盯窒朴惮否僚吕晴擅抡共算幽蚜椿荚挫传奠恰赁噪法咖蛀互就墅脊炔岁蚌鹏狠竿阮贤醋货捻族慨赘盾弹象菲嫁绳航墟倚教乎京巳挽各矿曰誊摩绥赡短占傻胺泽
14