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(diǎn)工程，日處理400噸脫水污泥（80%含水率）。項目建設(shè)單位為唐山城市排水有限公司，設(shè)計單位為機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司、機(jī)械工業(yè)第一設(shè)計研究院設(shè)計聯(lián)合體，核心工藝設(shè)備均為國產(chǎn)。

本項目建設(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(shè)計處理規(guī)模400t/d（含水率80%）。

項目建設(shè)地點(diǎn)為豐潤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、成品庫、變配電間等車間設(shè)施，綜合樓及其它附屬設(shè)施利用豐潤污水處理廠老廠原有設(shè)施。

項目2010年9月開工建設(shè)，2011年10月投產(chǎn)運(yùn)行。

2.工藝流程

項目采用全機(jī)械化隧道倉好氧堆肥工藝（SACT工藝），雙層發(fā)酵倉結(jié)構(gòu)形式，二層發(fā)酵倉及配套系統(tǒng)與一層相比較：平行設(shè)計，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

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(jī)無機(jī)復(fù)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(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、1座成品庫。

3.1生產(chǎn)車間

項目共設(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8座；單倉尺寸為長×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(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(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。本項目設(shè)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(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(jī)。地坑臭氣配置離子除臭裝置。

3.4成品庫

營養(yǎng)土倉庫擔(dān)負(fù)生產(chǎn)車間熟料后熟工作，占地面積約1440m2。

4.設(shè)計特點(diǎn)與運(yùn)行效果

4.1設(shè)計特點(diǎn)

（1）雙層隧道式發(fā)酵倉與F5.110翻堆機(jī)

1）F5.110翻堆機(jī)采用天軌行走方式，設(shè)備全部重量通過牛腿梁、倉壁傳導(dǎo)到結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(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)計使發(fā)酵倉形成與翻堆機(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

“機(jī)械-建筑協(xié)同設(shè)計”（簡稱MCCD）就是將整個建（構(gòu)）筑物設(shè)計中融合建筑設(shè)計與機(jī)械設(shè)計理念、方法、過程，使機(jī)械與建筑設(shè)施共同完成建（構(gòu)）筑物功能的設(shè)計過程。通俗地講就是將建（構(gòu)）筑物看作一臺設(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(jī)械設(shè)計建筑化”。在核心非標(biāo)機(jī)械設(shè)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(shè)計機(jī)械化”。在工程設(shè)計中充分考慮與機(jī)械得配合。

（3）臭氣收集系統(tǒng)引入FLUENT輔助設(shè)計

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(xué)反應(yīng)相關(guān)領(lǐng)域均可使用。在唐山項目中根據(jù)設(shè)計參數(shù)建立模型，通過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，項目采用了創(chuàng)新設(shè)計的鼓風(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態(tài)堆肥進(jìn)程相匹配；

2）埋設(shè)于每一座發(fā)酵倉壁內(nèi)部的運(yùn)行參數(shù)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，定期通過位于混料車間相鄰位置的標(biāo)定倉測溫孔人工校準(zhǔn)；

3）鼓風(fēng)機(jī)以通過聯(lián)動控制模式、時間控制模式及混合控制模式進(jìn)行實(shí)時在線控制；

4）“9供8模式”：通過9臺鼓風(fēng)機(jī)的交叉并聯(lián)，實(shí)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(lǐng)域首次采用組合式伸縮皮帶布料機(jī)，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(shè)到發(fā)酵倉首。項目還實(shí)現(xiàn)了倉尾自動出料，通過出料皮帶與轉(zhuǎn)倉機(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(fēng)量和動力消耗；若置之不理，蒸發(fā)出來的水分會凝結(jié)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(jié)成水滴并收集到排水系統(tǒng)中。

4.2運(yùn)行效果

該項目2011年10月進(jìn)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(cè)1層8倉工藝試運(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)計目標(biāo)要求。

5.結(jié)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(quán)。相對于國外先進(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(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)動裝機(jī)功率最大的污泥專用翻堆機(jī)，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(hù)、安裝等多方面問題，因此整個機(jī)械化多層堆肥系統(tǒng)是一個基于現(xiàn)有成熟技術(shù)的復(fù)雜成套系統(tǒng)；

（4）設(shè)計理念的突破：MCCD設(shè)計理念的引入，對于需要依賴機(jī)械化進(jìn)行物流輸送的污泥堆肥項目來講，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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