固體廢棄物課程設(shè)計(jì)---污泥堆肥廠工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　《固體廢棄物處置與資源化》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　2011年 8月 30日</p><p>　題 目：污泥堆肥廠工藝設(shè)計(jì)</p><p>　院 系：環(huán)境與生物工程學(xué)院</p><p>　專 業(yè)：環(huán)境工程</p><p>　班 級：</p><

2、;p>　學(xué)生姓名：</p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言- 4 -</b></p><p>　　一、污泥的介紹- 5 -</p><p>　　1.1污泥的分類及特性- 5 -</p>

3、<p>　　1.2污泥的性質(zhì)指標(biāo)- 5 -</p><p>　　1.2.1污泥的含水率、固體含量和體積- 5 -</p><p>　　1.2.2污泥的脫水性能- 5 -</p><p>　　1.2.3揮發(fā)性固體與灰分- 5 -</p><p>　　1.2.4污泥的可消化性- 6 -</p><p>

4、;　　1.2.5污泥中微生物- 6 -</p><p>　　二、堆肥的缺點(diǎn)- 6 -</p><p>　　2.1費(fèi)時(shí)和成本高- 6 -</p><p>　　2.2占用土地- 6 -</p><p>　　2.3臭氣污染- 6 -</p><p>　　2.4易受天氣影響- 6 -</p><

5、p>　　2.5流失氮素的可能- 7 -</p><p>　　三、堆肥設(shè)備- 7 -</p><p>　　四、多層立式堆肥發(fā)酵塔- 7 -</p><p>　　五、任務(wù)書- 8 -</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)參數(shù)- 8 -</p><p>　　六、工藝流程- 8 -</p><p

6、>　　七、堆肥工藝流程介紹- 8 -</p><p>　　7.1預(yù)處理- 8 -</p><p>　　7.2主發(fā)酵（一次發(fā)酵）- 9 -</p><p>　　7.3后發(fā)酵（二次發(fā)酵）- 9 -</p><p>　　7.4后處理- 9 -</p><p>　　7.5脫臭- 9 -</p>

7、<p>　　7.6貯存- 9 -</p><p>　　八、主要計(jì)算- 10 -</p><p>　　九、參考文獻(xiàn)- 10 -</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著國家對環(huán)保治理的力度的加大，越來越多的污水廠投入運(yùn)行，由此處理污水而產(chǎn)生的剩余污泥也越來越多，污泥是污水處理后的產(chǎn)

8、物,是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體污泥等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體污泥的主要特性是含水率高(可高達(dá)99%以上),有機(jī)物含量高,容易腐化發(fā)臭,并且顆粒較細(xì),比重較小,呈膠狀液態(tài)。它是介于液體和固體之間的濃稠物,可以用泵運(yùn)輸,但它很難通過沉降進(jìn)行固液分離污泥的成分非常復(fù)雜，不僅含有較豐富的氮、磷及多種微量元素和大量有機(jī)質(zhì)，同時(shí)還含有病原菌、寄生蟲（卵）、重金屬、鹽分及某些難分解的有機(jī)毒物。</p><p>

9、　　堆肥化是指在人工控制條件下，利用自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物將固體廢物中可生物降解的有機(jī)組分分解，向比較穩(wěn)定的腐殖質(zhì)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的微生物過程。這一過程包含堆肥材料的礦質(zhì)化和腐殖化兩個相互交替的過程。堆制初期，礦質(zhì)化過程占優(yōu)勢；后期則腐殖化過程占優(yōu)勢，重視污泥的處置顯得非常重要。</p><p>　　適用于堆肥法處理的廢物主要有城市垃圾、糞便、城市及某些工業(yè)廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥、農(nóng)林廢物等。根

10、據(jù)堆肥化過程中微生物對氧氣的需求情況不同，可分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥實(shí)在通氣條件好、氧氣充足的條件下借助好氧微生物的生命活動降解有機(jī)物，通常好氧堆肥溫度高，所以好氧堆肥也稱高溫堆肥。厭氧堆肥則是在通氣條件差、氧氣不足的條件下借助厭氧微生物進(jìn)行的一種發(fā)酵堆肥?，F(xiàn)代化的堆肥工藝基本上都是好氧堆肥。</p><p>　　放置在任一場所的有機(jī)團(tuán)體廢物在濕度、通風(fēng)條件滿足的情況下，會自動產(chǎn)生熱量(如秸稈堆垛、垃圾堆

11、垛)，尤其在冬季這種現(xiàn)象更為明顯，會產(chǎn)生大量熱蒸汽。堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、c／N比和通風(fēng)條件下通過微生物的發(fā)酵作用，將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。在這種堆肥化過程中，有機(jī)物由不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)物質(zhì)，對環(huán)境尤其土壤環(huán)境不構(gòu)成危害，而把堆肥化的產(chǎn)物稱為埃肥。</p><p>　　在堆肥化過程中，伴隨著有機(jī)物分解和腐殖質(zhì)形成的過程，堆肥的材料在體積和重量上也發(fā)生著明顯變化。通常由于破京等揮發(fā)性成分

12、分解轉(zhuǎn)化，重量和體積均會減少1／2左右。堆肥化過程是地球表面生態(tài)過程中的一部分，并在不斷堆發(fā)揮著重要的作用，如可使地表面殘留的枯枝落葉、雜草堆、樹皮和其他半團(tuán)體的有機(jī)物分解后再進(jìn)一步參與到物質(zhì)和能量的循環(huán)中去。</p><p><b>　　污泥堆肥廠工藝設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、污泥的介紹</b></p><

13、;p>　　1.1污泥的分類及特性</p><p>　　按來源分，大致有給水污泥、生活污水污泥和工業(yè)廢水污泥三類。</p><p>　　根據(jù)污泥從水中分離過程可分為沉淀污泥(包括物理沉淀污泥，混凝污泥、化學(xué)污泥)及生物處理污泥(指污水在二級處理過程中產(chǎn)生的污泥，包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等方法得到的腐殖污泥及活性污泥法得到的活性污泥)。現(xiàn)代污水處理廠污泥大部分是沉淀污泥和生物處理污泥的混合

14、污泥。</p><p>　　按污泥成分和性質(zhì)可分為有機(jī)污泥和無機(jī)污泥。以有機(jī)物為主要成分的有機(jī)污泥可簡稱為污泥，具主要特性是有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，顆粒較細(xì)，密度較小，含水率高且不易脫水，是呈膠狀結(jié)構(gòu)的親水性物質(zhì)，便于用管道輸送。生活污水污泥或混合污水污泥均屬有機(jī)污泥。</p><p>　　以無機(jī)物為主要成分的無機(jī)污泥常稱為沉渣，沉渣的特性是顆粒較粗，密度較大，含水率較低且易于脫水，但

15、流動性較差，不易用管道輸送。給水處理沉砂池以及某些工業(yè)廢水物理、化學(xué)處理過程中的沉淀物均屬沉渣，無機(jī)污泥一般是疏水性污泥。</p><p>　　更常用的是按污泥在不同處理階段分類命名：生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水干化污泥，干燥污泥及污泥焚燒灰。</p><p>　　1.2污泥的性質(zhì)指標(biāo)</p><p>　　為了合理地處理和利用污泥，必須先摸清污泥的成分和性質(zhì)，通

16、常需要對污泥的以下指標(biāo)進(jìn)行分析鑒定。</p><p>　　1.2.1污泥的含水率、固體含量和體積</p><p>　　污泥中所含水分的含量與污泥總質(zhì)量之比稱為污泥含水率(％)，相應(yīng)地固體物質(zhì)在污泥中質(zhì)量比例稱為固體含量(％)。污泥的含水率一般都很大，相對密度接近1。主要取決于污泥中固體的種類及其顆粒大小。通常，固體顆粒越細(xì)小，其所含有機(jī)物越多，污泥的含水率越高。</p>&l

17、t;p>　　1.2.2污泥的脫水性能</p><p>　　為了降低污泥的含水率，減小體積，以利于污泥的輸送、處理和處置，都必須對污泥進(jìn)行脫水處理。不同性質(zhì)的污泥，脫水的難易程度不同，可用脫水性能表示。</p><p>　　1.2.3揮發(fā)性固體與灰分</p><p>　　揮發(fā)性固體能夠近似地表示污泥中有機(jī)物含量，又稱為灼燒減量?；曳謩t表示無機(jī)物含量，又稱為固定固

18、體或灼燒殘?jiān)?lt;/p><p>　　1.2.4污泥的可消化性</p><p>　　污泥中的有機(jī)物是消化處理的對象，其中一部分是能被消化分解的，另一部分是不易或不能被消化分解的，如纖維素等。常用可消化程度來表示污泥中可被消化分解的有機(jī)物數(shù)量。</p><p>　　1.2.5污泥中微生物</p><p>　　生活污泥、醫(yī)院排水及某些工業(yè)廢水(如屠

19、宰場廢水)排出的污泥中，含有大量的細(xì)菌及各種寄生蟲卵。為了防止在利用污泥的過程中傳染疾病，必須對污泥進(jìn)行寄生蟲卵的檢查并加以適當(dāng)處理。</p><p><b>　　二、堆肥的缺點(diǎn)</b></p><p>　　費(fèi)時(shí)、臭氣污染、易受天氣影響、市場銷售、原料分散等方面。 </p><p>　　2.1費(fèi)時(shí)和成本高 </p><p&g

20、t;　　像其他工程一樣，堆肥也需要設(shè)備、人力和管理。如果有現(xiàn)成機(jī)械和設(shè)備的話，堆肥的最初投入會非常低。這種方式對原料相對小的農(nóng)場很合適，但是大部分中型、大型的堆肥廠已經(jīng)發(fā)現(xiàn)僅利用現(xiàn)有設(shè)備會需要太多的人力，因此應(yīng)購買專門的堆肥設(shè)備。對肥設(shè)備中少的價(jià)格需要10萬左右，好一些的則需要100萬以上。 </p><p><b>　　2.2占用土地 </b></p><p>　　

21、堆肥場地、原料貯存以及堆肥成品的貯存都需要占用相當(dāng)多的土地，有時(shí)甚至是建筑用地。 </p><p><b>　　2.3臭氣污染 </b></p><p>　　說堆肥沒有臭氣是失實(shí)的。盡管堆肥過程的最終產(chǎn)品是沒有臭氣的，但是用來堆制堆肥的有些原料確實(shí)會產(chǎn)生臭氣。知道他們被堆制前，這些活性的原材料，如糞便、污泥以及食品垃圾都能產(chǎn)生臭氣，特別是它們被放置一段時(shí)間后。如果處理

22、不當(dāng)，也可能在堆制過程中產(chǎn)生臭氣。 </p><p>　　2.4易受天氣影響 </p><p>　　寒冷的天氣會降低堆肥物料的溫度，也使得堆肥過程變慢。它還可能導(dǎo)致其他的問題，如原料設(shè)備凍結(jié)。雨和雪的潛在影響更加嚴(yán)重，大的降雨量會增加堆肥混合物的水分，因此延長了堆肥的時(shí)間。 </p><p>　　2.5流失氮素的可能 </p><p>　　堆

23、制過的堆肥常常只含有新鮮糞便不到一半的氮素。一個好的糞便控制系統(tǒng)應(yīng)該保留住絕大部分的氮素，堆肥世紀(jì)上就代表了氮素?fù)p失的一條潛在途徑。但是，除了土壤混合和恰當(dāng)?shù)馁A存，糞便中的氮素會很快釋放到大氣，最后可能比堆肥中的殘留的氮素還要少。 </p><p><b>　　三、堆肥設(shè)備</b></p><p>　　堆肥設(shè)備包括物料處理、翻堆、反應(yīng)器和除臭設(shè)備。</p>

24、<p>　　物料處理設(shè)備包括粉碎、混合、輸送和分離設(shè)備。污泥堆肥系統(tǒng)的物料處理設(shè)備比較簡單，只需混合設(shè)備和輸送設(shè)備就行了。條垛堆肥系統(tǒng)的翻堆設(shè)備為三類，斗式裝載機(jī)或推土機(jī)、垮式翻堆機(jī)、側(cè)式翻堆機(jī)。翻堆設(shè)備可由拖位機(jī)牽引或自行推進(jìn)，中小規(guī)模的條垛宜采用斗式裝載機(jī)或推土機(jī)，大規(guī)模的條垛宜采用垮式翻堆機(jī)或側(cè)式翻堆機(jī)?？迨椒褭C(jī)不需要牽引機(jī)械，側(cè)式翻堆機(jī)需要拖拉機(jī)牽引。</p><p><b>　

25、　反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)</b></p><p>　　根據(jù)反應(yīng)器類型，固體流向，反應(yīng)器的床層和空氣供給方式進(jìn)行分類，反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)可分為垂直固體流和水平及傾斜固體流兩類。間歇隧道堆肥系統(tǒng)的應(yīng)用在城市固體廢棄物、污泥等處理中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　除臭設(shè)備</b></p><p>　　消除臭味問題是關(guān)系到一個堆肥工廠能否

26、正常運(yùn)行，有效的臭味控制是衡量堆肥工廠成功運(yùn)轉(zhuǎn)的一個重要標(biāo)志，控制臭味至少必須采取5種措施：①堆肥過程控制；②調(diào)查可能的臭味來源；③臭味收集系統(tǒng)；④臭味處理系統(tǒng)；⑤殘留臭味的有效擴(kuò)散。堆肥過程控制是減少臭味的關(guān)鍵因素，但不能完全有效地控制臭味，根據(jù)臭味來源的調(diào)整結(jié)果，建立適當(dāng)?shù)某粑逗吞幚硐到y(tǒng)。臭味處理系統(tǒng)包括化學(xué)除臭器、生物過濾器等。實(shí)踐中，常采用生物過濾器處理臭味，在污泥堆肥系統(tǒng)中，它的組成材料為熟化的肥堆等?？刂瞥粑兜淖畛Ｓ玫木C合措

27、施是封閉堆肥設(shè)備、采用生物過濾器和進(jìn)行過程控制。</p><p>　　四、多層立式堆肥發(fā)酵塔</p><p>　　多層立式堆肥發(fā)酵塔通常有5～8層組成，內(nèi)外層均有水泥或鋼板組成。經(jīng)分選后的可堆肥物料由塔頂進(jìn)入塔內(nèi)，在塔內(nèi)可堆肥物料通過不同形式的攪拌翻動，逐層由塔頂向塔底移動，最后有最低層出料。一般經(jīng)過5～8d的好氧發(fā)酵，堆肥物料即由塔頂向塔底而完成一次發(fā)酵。塔內(nèi)溫度分布從下層至上層逐漸升高

28、，最高溫度在最下層。通常以風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)対塔內(nèi)進(jìn)行供氧，通過安裝塔身一側(cè)不同高度的通風(fēng)口將空氣定量的通入塔內(nèi)以滿足微生物對氧的需求。立式堆肥發(fā)酵塔通常為密閉結(jié)構(gòu)，堆肥時(shí)產(chǎn)生的臭氣能較好的進(jìn)行收集處理，條件比較好。此外，此堆肥設(shè)備具有處理量大，占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，但一次性投資較高。</p><p>　　立式堆肥發(fā)酵塔的種類包括：立式多層圓筒式，立式多層板閉合門式，立式多層槳葉刮板式，歷史多層移動床。</p>

29、<p><b>　　五、任務(wù)書</b></p><p>　　污泥堆肥化處理課程設(shè)計(jì)（50噸/天）。</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　污泥質(zhì)量符合污泥農(nóng)業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)含量為15%, 污泥含水率為75%，容重為1000Kg/m3，C/N為（5-7）：1；采用木屑作為調(diào)

30、理劑，木片容重為350Kg/m3，含水率為20%；污泥和木片混合后含水率要求為60%，容重為700 Kg/m3</p><p><b>　　六、工藝流程</b></p><p>　　七、堆肥工藝流程介紹</p><p><b>　　7.1預(yù)處理</b></p><p>　　有機(jī)固體廢物前處理往往包括

31、破碎、分選、篩分等工序。理論上粒徑越小越容易分解，但在增加物料表面積的同時(shí)，還必須保持一定程度的空隙率，以便于物料能夠獲得充足的氧量供應(yīng)。當(dāng)以糞便或污水等含水率較高的物質(zhì)為堆肥原料時(shí)，在前處理過程中需調(diào)節(jié)水分和C/N，有時(shí)需添加一些菌種和酶制劑。</p><p>　　7.2主發(fā)酵（一次發(fā)酵）</p><p>　　城市有機(jī)固體廢物的好氧堆肥主發(fā)酵期約為4-12d。在微生物的作用下，物料開始發(fā)

32、酵。微生物通過吸收有機(jī)物的營養(yǎng)成分，在合成新細(xì)胞的同時(shí)，將細(xì)胞中吸收的物質(zhì)分解。</p><p>　　發(fā)酵初期物質(zhì)的分解作用是靠嗜溫菌進(jìn)行的，隨著堆溫上升，嗜熱菌取代了嗜溫菌，堆肥從中溫階段進(jìn)入高溫階段。此時(shí)應(yīng)采取溫度控制手段，一面溫度過高。經(jīng)過一段時(shí)間后，大部分有機(jī)物被降解，各種病原菌均被殺滅，對層溫度開始下降。</p><p>　　7.3后發(fā)酵（二次發(fā)酵）</p><

33、;p>　　主發(fā)酵階段產(chǎn)生的半成品堆肥后送至后發(fā)酵工序。在本工序中，將主發(fā)酵工序尚未分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到成熟的堆肥產(chǎn)品。在這一階段的反應(yīng)速度較低，耗氧量下降，所需時(shí)間較長。后發(fā)酵時(shí)間取決于堆肥的使用情況，通常在20-30d。</p><p><b>　　7.4后處理</b></p><p>　　經(jīng)過二次發(fā)酵后的物料

34、基本已成為粗堆肥。但城市固體廢物堆肥中，仍然存在塑料、玻璃、陶瓷等雜物。因此，要經(jīng)過一道分選工序去除這類雜質(zhì)，并根據(jù)需要，進(jìn)行再破碎過程。</p><p><b>　　7.5脫臭</b></p><p>　　在堆肥過程中，由于堆肥物料局部或某段時(shí)間內(nèi)的厭氧發(fā)酵會產(chǎn)生臭氣，污染工作環(huán)境。因此，必須進(jìn)行堆肥排氣的脫臭處理。臭氣處理的去除方法主要有化學(xué)除臭劑除臭，堿水和水溶

35、液過濾，熟堆肥或活性沸石等吸附劑吸附。堆肥場中較為實(shí)用除臭裝置是堆肥過濾器。</p><p><b>　　7.6貯存</b></p><p>　　堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產(chǎn)的堆肥只能貯存。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵艙中或袋裝存放，這種貯存要求具備干燥、透氣的室內(nèi)環(huán)境。分為三個過程：起始階段、高溫階段、熟化階段。</p><p>&l

36、t;b>　　八、主要計(jì)算</b></p><p><b>　　1） 木屑添加量</b></p><p>　　設(shè)每噸污泥加入木屑x㎏</p><p>　　(1000*0.75+0.2X)/(1000+X)=0.6 解得X=375㎏</p><p>　　即每噸污泥填加375kg木屑</p>

37、<p>　　木屑總填加量 M=375*50=18750kg,既18.75t</p><p>　　V木=18750/350=53.57 m3</p><p>　　2) 污泥和木屑混合</p><p>　　ρ=（1000+375）/(1+375/350)=664kg/m3</p><p>　　總體積V日=(50000+18750)/66

38、4=103.54 m3</p><p>　　3） 發(fā)酵滾筒參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　發(fā)酵時(shí)間取為5d</b></p><p>　　發(fā)酵塔為5層，每層高度L=1.5m，每天底層出料一層，頂層進(jìn)料一層</p><p><b>　　直徑取D=6m</b></p><p>

39、;　　日處理污泥體積量V=πd2L/4=3.14*62*1.5/4=43 m3</p><p>　　而污泥和木屑的日總體積為104 m3，所以需要2個立式發(fā)酵罐。</p><p><b>　　4)二次發(fā)酵</b></p><p>　　一次發(fā)酵后體積減少約1/3，二次發(fā)酵時(shí)間為20d，廠房高H=1.7m</p><p>&

40、lt;b>　　占地面積：</b></p><p>　　S=（V日*2/3*20）/1.7=（30*2/3*20）/1.7=235.3m2附件(0 個)</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]、陳昆柏編著，《固體廢物的處理與處置工程學(xué)》，中國環(huán)境出版社，第一版，2005</p>