污泥工程經典案例——沈陽市污水處理廠污泥堆肥工程

 

1、項目概況：沈陽市污水處理廠污泥處理項目是沈陽市重點環保項目，承擔沈陽市5座大型污水處理廠污泥無害化處理任務。項目建設單位為國電東北環保環保產業集團公司（原沈陽振興環保產業集團公司），工程地點位于沈陽市經濟技術開發區新民屯。

項目設計處理規模為1000t/d（脫水污泥含水率80%），總占地面積130680m2。建設內容包括受料車間、污泥發酵車間、生物除臭濾池、原料庫、污泥成品庫、變配電間、消防水池及泵房、地量衡與計量間、辦公樓、維修間、車庫、自備水井等。

項目建造過程集合了國內外相關領域多家實力企業：機科發展科技股份有限公司承擔總體設計與項目管理（PM）工作以及混配料系統供貨，SIEMENS公司提供BDP翻堆機與控制儀表，美國Blcak&Veatch水務咨詢公司提供項目部分子系統的輔助設計。

項目2009年5月通過可行性研究論證，2010年10月沈陽市發改委核準項目立項，2011年7月開工建設，2012年11月完成全部工程建造工作，2012年12月系統開始進入工作狀態。

2、工藝流程：項目核心工藝采取全機械化流程槽式高溫好氧堆肥工藝，工藝流程圖如下。

Fig.2.1 processflow t

3、工藝設計：

工程物料平衡計算如下：每日處理1000t含水率80%的脫水污泥，消耗10t原料（輔料），返混熟料1227.5t（含水率35%），最后獲得289t的堆肥產物（含水率35%）。

3.1受料車間

本工程共設置2座受料車間，單座的平面尺寸為21.7m×15.7m。

含水率80%的市政污泥通過污泥運輸專用自卸車運輸到受料車間中的污泥料倉。每座受料車間設置污泥料倉2座，地下式鋼筋混凝土結構，有效容積為70m3。污泥料倉下設手動閘板閥，用以控制污泥下落量。污泥通過料倉下滑至料倉下面的液壓柱塞泵中，由液壓柱塞泵輸送至位于混料車間內的生料配料料倉中。

輔料通過自卸載重車運輸到受料車間中的干料料倉。每座受料車間設置污泥料倉1座，地下式鋼筋混凝土結構，有效容積為70m3。干料料倉下設手動閘板閥，用以控制干料下落量。干料通過料倉下滑至料倉下面的旋轉給料站中，然后由羅茨風機通過管道運送至位于混料車間內的干料配料料倉中。

3.2污泥發酵車間

污泥發酵車間是整個工藝的核心部分。車間分成混料區、好氧發酵槽區和卸料區三個主要區域：

混料區：含水率80%的脫水污泥由受料車間內的液壓柱塞泵系統輸送至生料配料料倉。回填料通過卸料皮帶輸送至熟料配料料倉。輔料由受料車間內的氣力里輸送系統輸送至干料配料料倉。生料配料料倉、干料配料料倉、熟料配料料倉下分別設有計量螺旋定量配料至預混螺旋輸送機進行預混和，然后由上料螺旋輸送機輸送至混料機。混料機完成混料過程后，含水率55%的混合物料由上料皮帶輸送機輸送至布料機，利用布料皮帶機上的卸料器完成自動進倉過程。

好氧發酵槽區：混合均勻的物料在通風曝氣的條件下，進行高溫好氧發酵。槽底部布置有曝氣系統，采用576臺曝氣鼓風機對發酵槽的不同區域，也針對發酵不同的反應階段，進行分區域精確供氧，以控制發酵的工藝反應過程。物料從槽內一側向另一側移動，由在槽兩側墻頂往復行走的翻拋機完成，在翻拋物料的同時，打碎物料顆粒，保證均勻性，且有效蒸發水分，最終實現從槽尾端出料的工藝運行效果。物料在槽內通過好氧生化反應，降解有機物的同時釋放大量的生物熱，嗜熱菌種不斷大量繁殖，濕污泥中的水分得到蒸發。

卸料區：物料從槽尾端出料后通過卸料皮帶輸送機輸送到熟料配料料倉，其中一部分物料做為堆肥產物，由移動皮帶機輸送至污泥運輸車后裝車運走或暫存；另一部分物料做為混料組分之一，輸送至混料機，與污泥和干料按設計比例進行混合。

本工程設置1座污泥發酵車間，平面尺寸為：209.68m×210.78m，分四個處理系列，每個處理系列處理量為250t/d。污泥發酵車間的每個處理系列設置24個發酵槽，每個發酵槽的尺寸約為：90m×3m×2.5m，每批次進倉物料約30m3。

3.3除臭系統設計

項目共設置4座生物除臭濾池，單座處理量Q=350000m3/h，生物除臭濾池尺寸70.0m×18.0m×3.5m。生物濾池中填料主要為有機-無機復合填料，填料高度為1.5m。

3.4成品庫

項目設置1座成品庫，平面尺寸為：120m×48m，H=6.0m。設計暫存時間約30天，堆高2.3m。暫存污泥成品量約為13000m3。

3.5原料庫

原料庫設計平面尺寸為：60m×48m，H=6.0m。

設置原料粉碎機1臺，配套除塵器。

4.設計特點與運行效果

4.1設計特點

（1）堆肥系統規模同類最大

沈陽市污水處理廠污泥處理項目對于含水率80%的脫水污泥總處理規模為1000t/d，是目前世界上已投入運行處理規模最大的機械化槽式污泥堆肥系統。

（2）除臭系統規模巨大

沈陽市污水處理廠污泥處理項目由于采用槽式堆肥工藝，同一好氧發酵槽區上部空間連通，為確保臭氣的收集和水分的去除，臭氣收集處理量達到1，400，000m3/h，也是目前世界上同類規模最大的除臭系統。

（3）處理單體建筑面積最大

為了減少物料輸送距離，有效控制各工序連接部分臭氣外溢，項目污泥發酵車間采用與混料車間合建形式，單體建筑物面積達到44959.3 m2，是目前國內污泥處理行業建筑面積最大的單體廠房。通過布料設備廊道與混料區將車間分隔為四個好氧發酵槽區，各槽區空間相對封閉，有利于氣流組織與收集。

（4）自動進出倉設備距離最長

項目每一個好氧發酵槽區布料區、出料區長度均超過90m，出料皮帶長度達到97.5m，布料皮帶長度更達到100m，上述參數也創國內污泥領域同類系統最長。

（5）多段曝氣與多種控制模式

項目采用動態槽式曝氣，為優化工藝運行控制，每條發酵槽采用6臺鼓風機進行6階段曝氣，并且曝氣系統可以根據實際情況在時間模式、溫度模式等多種模式間自由切換。

（6）氣力輸送輔料

項目在污泥堆肥行業首次采用氣力輸送輔料，主要基于提高輸送效率以與處理規模匹配目的考慮。

（7）完善的備用系統

大規模機械化物流輸送可靠性需依賴備用系統，沈陽市污水處理廠污泥處理項目在以下方面考慮備用系統：

1）翻堆系統

2）皮帶布料系統

3）混料系統

4）混合物料輸送

5）氣力輸送系統

6）污泥泵送系統

（8）優異的節能降耗設計

鑒于項目處理規模大，基于節能方面考慮將曝氣用鼓風機放置在發酵槽區內部，可以利用車間內加熱空氣為曝氣風源，在冬季仍可以實現無外加熱源的條件下正常運行，并設置空氣濕度與外排風機聯動，確保水分去除效果。此外項目設計輔料添加量為1%，對于超大型污泥處理項目來講，降耗效果明顯。

4.2運行效果

沈陽市污水處理廠污泥處理項目2012年11月完成全部土建、安裝工作，12月初進泥以來，運行正常，在順利實現出料后，部分發酵槽已經按照設計指標運行，主要運行參數基本實現設計目標。出料含水率控制在35%以下的前提下，進料含水率嚴格控制在55%以下，較之大多數60%進、40%出的國內其它類似項目，運行成本未有明顯增加，但系統的抗沖擊負荷能力加強，翻堆機和曝氣系統負荷均降低，系統整體可靠性提高。

5.結語

沈陽市污水處理廠污泥處理項目在設計建造和運行過程中，并未局限于傳統槽式堆肥系統的簡單放大，而是在成熟經驗的基礎上，對于系統的強化臭氣控制、提高自動化水平和系統的可靠性等方面進行了有益的探索和實踐，積累了針對超大型污泥處理項目的實施經驗。

通過沈陽市污水處理廠污泥處理項目的成功，可以得出如下結論：

（1）對于超大型污泥處理項目，堆肥仍可視為有效處理方法之一；

（2）規模的擴大不應以犧牲環境質量為代價，除臭仍應得到充分重視；

（3）機械化程度的提高對于規模化堆肥技術的推廣具有現實意義；

（4）沈陽項目堆肥成品含水率35%嚴于國家標準，但并未引起運行成本升高，對于采用返混為主的堆肥系統來講是一個有益的借鑒；

（5）在本土化基礎上的國際合作是探索適合中國國情污泥處理處置道路的理想選擇。

來源：中國給水排水

作者：王濤 許傳銀等