唐山市城市污泥無害化處置工程——雙層SACT動態(tài)隧道式發(fā)酵倉首次問世（2011）
1.項目概況
唐山市城市污泥無害化處置工程是唐山市重點工程，日處理400噸脫水污泥（80%含水率）。項目建設單位為唐山城市排水有限公司，設計單位為機科發(fā)展科技股份有限公司、機械工業(yè)第一設計研究院設計聯(lián)合體，核心工藝設備均為國產(chǎn)。
本項目建設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污水處理廠每日所產(chǎn)360t脫水污泥無害化處理問題，考慮到豐南、唐海、玉田等周邊縣區(qū)污泥消納，設計處理規(guī)模400t/d（含水率80%）。
項目建設地點為豐潤污水處理廠老廠拆除污泥脫水機房、污泥消化池等設施后空地，總占地面積約16300m2。建設內(nèi)容包括生產(chǎn)車間、座生物濾池、生料庫、成品庫、變配電間等車間設施，綜合樓及其它附屬設施利用豐潤污水處理廠老廠原有設施。
項目2010年9月開工建設，2011年10月投產(chǎn)運行。
2.工藝流程
項目采用全機械化隧道倉好氧堆肥工藝（SACT工藝），雙層發(fā)酵倉結構形式，二層發(fā)酵倉及配套系統(tǒng)與一層相比較：平行設計，相互獨立，理論上可以向上再次復制，形成三層甚至更多層發(fā)酵倉形式。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.工藝設計
根據(jù)物料衡算計算：每日污泥處理能力400噸（80%含水率），產(chǎn)出營養(yǎng)土80噸（40%含水率）。按330工作日計算，年處理132000噸脫水污泥能力，年產(chǎn)營養(yǎng)土26400噸，產(chǎn)品可用于園林綠化或作為有機無機復混肥基質(zhì)。
污泥處理廠分成三個區(qū)，即生產(chǎn)管理區(qū)、污泥處理區(qū)及輔助設施區(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、1座成品庫。
3.1生產(chǎn)車間
項目共設置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)車間兩側設置上下兩層共4座好氧發(fā)酵車間，每座好氧發(fā)酵車間內(nèi)設置隧道式好氧發(fā)酵倉8座；單倉尺寸為長×寬×高：45×5×6米。
生產(chǎn)車間中部設置混料車間1座，包括受料地坑、混配料系統(tǒng)、維修平臺等。
3.2生物除臭濾池
本工程除臭區(qū)域主要有3個：生料庫、好氧堆肥發(fā)酵倉、受料地坑和料倉。
發(fā)酵倉采用集中收集-生物除臭濾池的處理方式。廢氣通過玻璃鋼收集主管在引風機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)設備底部配氣層進入生物濾池濾料層，濾料層上部安裝有噴頭，用于澆灌濾床，增加濾床濕度，臭氣在穿過生物填料的過程中，異味分子和填料表面的生物膜作用，被生物分解，達標后排放。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。本項目設置2個生物除臭濾池系統(tǒng)，總占地面積約2000m2，單池尺寸為40m×25m×3.05m。
生料庫、受料地坑和料倉采用風機抽氣-離子除臭工藝，模塊化離子除臭系統(tǒng)設備選型分別為LS-DL-4300、LS-DL-1200、型號LS-DL-300。
3.3生料庫
生料庫為加蓋地坑，占地面積約240 m2（12m×20m），深3m。配一臺跨度18m，起重5噸的門式起重機。地坑臭氣配置離子除臭裝置。
3.4成品庫
營養(yǎng)土倉庫擔負生產(chǎn)車間熟料后熟工作，占地面積約1440m2。
4.設計特點與運行效果
4.1設計特點
（1）雙層隧道式發(fā)酵倉與F5.110翻堆機
1）F5.110翻堆機采用天軌行走方式，設備全部重量通過牛腿梁、倉壁傳導到結構基礎上，發(fā)酵倉底僅承受不超過2t/m2松散物料壓力，因此雙層（乃至多層）結構可以經(jīng)濟地實現(xiàn)，極大節(jié)約了占地面積。
2）F5.110翻堆機的特殊設計使發(fā)酵倉形成與翻堆機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，臭氣收集動力消耗降低。
（2）生產(chǎn)車間首次采用建筑-機械協(xié)同理念設計
“機械-建筑協(xié)同設計”（簡稱MCCD）就是將整個建（構）筑物設計中融合建筑設計與機械設計理念、方法、過程，使機械與建筑設施共同完成建（構）筑物功能的設計過程。通俗地講就是將建（構）筑物看作一臺設備，土建設施作為殼體或結構支撐件，機械作為運動部件。MCCD可以極大壓縮系統(tǒng)無效空間，對堆肥系統(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“機械設計建筑化”。在核心非標機械設計過程中，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“建筑設計機械化”。在工程設計中充分考慮與機械得配合。
（3）臭氣收集系統(tǒng)引入FLUENT輔助設計
FLUENT是目前國際上較流行的商用CFD軟件包，凡是與流體、熱傳遞和化學反應相關領域均可使用。在唐山項目中根據(jù)設計參數(shù)建立模型，通過FLUENT模擬驗證實施效果，為尋找最佳通風量與最經(jīng)濟通風量的結合點提供了量化參考依據(jù)。
（4）靈巧可靠的鼓風曝氣系統(tǒng)
作為堆肥工藝目的實現(xiàn)和能耗的關鍵，項目采用了創(chuàng)新設計的鼓風曝氣系統(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態(tài)堆肥進程相匹配；
2）埋設于每一座發(fā)酵倉壁內(nèi)部的運行參數(shù)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，定期通過位于混料車間相鄰位置的標定倉測溫孔人工校準；
3）鼓風機以通過聯(lián)動控制模式、時間控制模式及混合控制模式進行實時在線控制；
4）“9供8模式”：通過9臺鼓風機的交叉并聯(lián)，實現(xiàn)互為備用，瞬時切換。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)
項目在國內(nèi)污泥堆肥領域首次采用組合式伸縮皮帶布料機，通過每組四條皮帶的相互配合，將帶堆肥混合物料均勻布設到發(fā)酵倉首。項目還實現(xiàn)了倉尾自動出料，通過出料皮帶與轉倉機擋料板配合，成功實現(xiàn)高速翻拋物料減速、轉向、落料、外送全過程。
（6）凝露回收系統(tǒng)
由于隧道式發(fā)酵倉空間極度壓縮，曝氣、翻堆過程中蒸汽大量外溢，若完全依靠空氣能帶走，勢必增加通風量和動力消耗；若置之不理，蒸發(fā)出來的水分會凝結在倉壁和頂板上滴回堆體，影響干化效果。項目首次嘗試采用發(fā)酵倉凝露收集系統(tǒng)，通過頂部凝露板及親水、舒水涂料配合使用，使無法及時排出的蒸汽凝結成水滴并收集到排水系統(tǒng)中。
4.2運行效果
該項目2011年10月進泥，11月1#倉、2#倉順利出泥，出料含水率降至35%左右，2011年底完成南側1層8倉工藝試運行，并經(jīng)歷2011年冬季運行的考驗，2012年實現(xiàn)滿負荷運轉，主要參數(shù)實現(xiàn)設計目標要求。
5.結語
唐山城市污泥無害化處理工程是世界上第一座采用雙層隧道式發(fā)酵倉系統(tǒng)（SACT）的污泥堆肥項目，擁有完全自主知識產(chǎn)權。相對于國外先進技術，SACT技術具有以下四方面技術突破：
（1）倉型的突破：天軌行走、隧道倉型使得好氧堆肥發(fā)酵倉可以經(jīng)濟地實現(xiàn)雙層乃至多層，成倍地節(jié)省了占地，壓縮自由空間，降低動力消耗；
（2）核心設備的突破：F5.110翻堆機是目前已投入運行的電機驅動裝機功率最大的污泥專用翻堆機，打破了國外產(chǎn)品的壟斷；
（3）成套系統(tǒng)的突破：與多層系統(tǒng)匹配需要解決自動布料、自動出料、物料垂直輸送、配混料、維修維護、安裝等多方面問題，因此整個機械化多層堆肥系統(tǒng)是一個基于現(xiàn)有成熟技術的復雜成套系統(tǒng)；
（4）設計理念的突破：MCCD設計理念的引入，對于需要依賴機械化進行物流輸送的污泥堆肥項目來講，為“機”—“建”配合提供了新思路。
原標題:唐山市城市污泥無害化處置工程 ——雙層SACT動態(tài)隧道式發(fā)酵倉首次問世（2011）
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