(完整word版)城市污水处理厂污泥堆肥工艺设计课程设计概要

城市污水办理厂污泥堆肥工艺设计学院：水利与环境学院专业：环境工程指导老师：黄绪泉姓名：公子毅学号： 2021108106二零一四年一月二十四日第一局部 前言一、 归纳随着国家对环保治理力度的加大， 越来越多的污水厂投入运行， 由此办理污水而产生的节余污泥也越来越多， 污泥是污水办理后的产物 , 是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体污泥等组成的极其复杂的非均质体。

污泥的主要特点是含水率高〔可高达 99%以上〕 , 有机物含量高 , 简单腐化发臭 , 而且颗粒较细 , 比重较小 , 呈胶状液态。

它是介于液体和固体之间的浓稠物 , 可以用泵运输 , 但它很难经过沉降进行固液分别。

污泥的成分特别复杂， 不但含有较丰富的氮、 磷及多种微量元素和大量有机质，同时还含有病原菌、寄生虫〔卵〕 、重金属、盐分及某些难分解的有机毒物。

堆肥化是指在人工控制条件下， 利用自然界宽泛分布的细菌、 放线菌和真菌等微生物将固体废物中可生物降解的有机组分分解， 向比较牢固的腐殖质进行生物转变的微生物过程。

这一过程包括堆肥资料的矿质化和腐殖化两个相互交替的过程。

堆制初期，矿质化过程占优势；后期那么腐殖化过程占优势，重视污泥的办理显得特别重要。

适用于堆肥法办理的废物主要有城市垃圾、 粪便、城市及某些工业废水办理过程中产生的污泥、 农林废物等。

放置在任一场所的有机集体废物在湿度、 通风条件满足的情况下， 会自动产生热量 ( 如秸秆堆垛、 垃圾堆垛 ) ，特别在冬季这种现象更为明显，会产生大量热蒸汽。

堆肥化就是在人工控制下，在必然的水分、 C/N 比和通风条件下经过微生物的发酵作用，将有机物转变成肥料的过程。

在这种堆肥化过程中， 有机物由不牢固状态转变成牢固的腐殖质物质， 对环境特别土壤环境不组成危害，而把堆肥化的产物称为堆肥。

在堆肥化过程中， 陪同着有机物分解和腐殖质形成的过程， 堆肥的资料在体积和重量上也发生着明显变化。

平常由于挥发性成分分解转变， 重量和体积均会减少 1/2 左右。

堆肥化过程是地球表面生态过程中的一局部， 并在不断地发挥重视要的作用， 如可使地表面残留的枯枝落叶、 杂草堆、树皮和其他半集体的有机物分解后再进一步参加到物质和能量的循环中去。

二、 本设计大要及原始资料本设计为城市污水办理厂的污泥堆肥工艺，规模为日办理脱水污泥 200t ，每年办理脱水污泥 6 万 t 的污泥堆肥办理厂，年生产有机肥 1.6 万 t 。

脱水污泥含水率为 80%，挥发性固体比重为 75%，碳氮比为 8：1 ，典型化学成分 C 10H 19O 3N 。

三、 设计依照1、?污水污泥办理办理与资源化利用? 尹军 谭学军 编著；2、?固体废物办理与资源化? 蒋建国 编著；3、?固体废物办理办理实践教程?宁平 编著； 弗朗克·克赖特 四、污泥堆肥工艺技术应吻合建城 [2021]23 号?城镇污水办理厂污泥办理办理及污染防治技术政策〔试行〕 ?要求；有机肥产品到达或高出 GB24188-2021?城设计原那么4、?固体废物管理手册?乔治·乔巴诺格劳斯镇污水办理厂污泥泥质? 、GB4284-84?农用污泥中污染物控制标准? 和 GB8172-87 ?城镇垃圾农用控制标准?要求。

第二局部堆肥厂办理工艺方案一、工艺种类确定好氧堆肥是在有氧的条件下，借助好氧微生物〔主若是好氧细菌〕的作用来进行的。

在堆肥过程中，有机废物中的可溶性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物所吸取；固体的和胶体的有机物先附着在微生物体外，尔后在微生物所分泌的胞外酶的作用下分解为可溶性物质，再浸透细胞内部。

微生物经过自己的生命活动—氧化复原和生物合成过程，把一局部被吸取的有机物氧化成简单的无机物，并释放出微生物生长、活动所需要的能量，把另一局部被吸取的有机物转变合成新的细胞物质，使微生物生长生殖，产生更多的生物体。

也就是说好氧堆肥是在通空气的条件下，好氧微生物分解大分子有机固体废物为小分子有机物，局部有机物被矿化为无机物，并放出大量的热量，使温度高升至 50-65 摄氏度，若是不通风，温度会高升到 80-90 ℃。

这期间发酵微生物不断地分解有机物，吸取和利用中间代谢产物合成自己代谢物质，生长生殖；以其更大数量的微生物集体分解有机物，最后有机固体废物完满腐熟成牢固的腐殖质。

常有的典型堆肥工艺有：好氧静态堆肥工艺、间歇式好氧动向堆肥工艺、连续式好氧动向堆肥工艺。

1、好氧静态堆肥工艺好氧静态堆肥形式一般采用露天逼迫通风垛，或是在密闭的发酵池、发酵箱、静态发酵仓内进行。

当一批物料积聚成垛或置入发酵装置此后，不在增加新料和翻垛，直至物料腐熟运出。

好氧静态堆肥由于堆肥物料向来处于静止状态，有机物和微生物分布不均匀，特别是当有机物含量高于50%时，静态逼迫堆肥难以在堆肥中进行，使发酵周期延长，影响该工艺的实行应用。

我国在好氧静态堆肥技术方面有较丰富的实践经验。

2、间歇式好氧堆肥工艺间歇式好氧堆肥工艺路线近似于静态一次发酵过程，其特点是发酵周期缩短，有可能减小堆肥体积。

详细操作是采用间歇翻堆的通风垛或间歇进出料的发酵仓，将物料批量的进行发酵办理。

对高有机质含量的物料在采用逼迫通风的同时，用翻堆机械间歇式对物料进行翻动，以防物料结块并保证其混杂均匀，供给通风见效使发酵过程缩短。

3、连续式好氧动向堆肥工艺连续式好氧动向堆肥工艺师一种发酵时间更短的动向二次发酵技术。

其工艺采用连续进药和连续出料的方式进行，在一个专设的发酵装置内使物料处于一种连续翻动的动向下，易于使组分混杂均与，形成空隙利于通风，水分蒸发迅速，使发酵周期得以缩短。

连续好氧动向堆肥对处于高有机质含量的物料极为有效，正是由于拥有以上的一些优点，该型堆肥工艺包括所使用的装置在一些兴隆国家已广为使用，如 DANO〔达诺系统〕辗转滚筒式发酵器、桨叶立式发酵器等。

依照所给原始资料并比较各工艺优缺点，本设计采用好氧静态堆肥工艺。

二、好氧堆肥工艺流程1、工艺流程图以以下列图所示：原污泥调理剂接种菌液污泥饼回流预办理脱水混料外加营养氧气一次发酵二次发酵后办理〔精加工〕温度监测通风营养土堆肥产品脱臭2、工艺流程说明本设计工艺流程由预办理、一次发酵〔主发酵〕、二次发酵〔后发酵〕、后办理〔精加工〕、脱臭等工序组成。

〔 1〕预办理由于本设计是办理城市污水办理厂污泥，发酵原料为污水污泥饼，其含水率太高、碳/氮比低，前办理的主要任务是调整水分和碳氮比，同时增加调理剂和额外营养，接种菌液以促进发酵过程正常进行。

本设计采用的调理剂为木片，其有效化学组成为C295420O186N,含H水率为 20%，挥发性固体含量为20%，有机物降解系数为，密度为 350kg/m 3。

〔 2〕一次发酵〔主发酵〕主发酵主要在发酵仓内进行，靠逼迫通风来供给氧气。

在发酵仓内，由于原料中存在的微生物作用而开始发酵，第一是易分解物质分解，产生二氧化碳和水，同时产生热量使堆温上升。

这时微生物吸取有机物的碳、氮等营养成分，在合成细胞质自己生殖的同时，将细胞中吸取的物质分解而产生热量。

发酵初期物质的分解作用是靠嗜温菌〔生长生殖最适合温度为 30～40℃〕进行的。

随着堆温的高升，最适合温度45～65℃的嗜热菌取代了嗜温菌，能进行高效率的分解。

氧的供给情况与保温床的优异程度对堆料的温度上升有很大影响。

后边将进入降温阶段。

平常将温度高升到开始降低为止的阶段，称为一次发酵期〔主发酵期〕。

一次发酵期为10 天。

〔 3〕二次发酵〔后发酵〕经过一次发酵〔主发酵〕的半成品被送去二次发酵〔后发酵〕。

在一次发酵〔主发酵〕工序还没有分解的易分解及较难分解的有机物可能全局部解，变成腐植酸、氨基酸等比较牢固的有机物，获取完满成熟的堆肥成品。

二次发酵〔后发酵〕也在专设仓内进行，但把物料堆积到 1.5m 高度，进行敞开式二次发酵〔后发酵〕，并设置有防范雨水的设施。

为提高二次发酵〔后发酵〕效率，仍需进行通风。

二次发酵〔后发酵〕时间为 20 天。

〔 4〕后办理经过二次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变了形，数量也减少了。

净化后的散装堆肥产品，直接销售给用户，施于农田、菜园、果园，或作土壤改进剂，也可以根据土壤的情况，用户的需要，在散装堆肥中参加N、P、K 增加剂后生产复合肥，做成袋装产品，既便于运输，也便于储藏，而且肥效更佳。

（5〕脱臭在整个工艺过程中，每个工序系统都有臭气产生，主要有氮、硫化氢、甲基硫醇、胺类等，必定进行脱臭办理。

去除臭气的方法主要有化学除臭剂；水、酸、碱水溶液等吸取剂吸取法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附剂吸附法等。

本设计采用方法是熟堆肥氧化吸附除臭法。

将源于堆肥产品的腐熟堆肥置入脱臭器，堆高约，将臭气通入系统，使之与生物分解和吸附及时作用，氮、硫化氢的去除效率均可达 98％以上。

第三局部工艺设计及计算一、相关参数设定脱水污泥的含水率为 80%，采用木片为调理剂，调理剂与脱水污泥的体积比由含水率控制。

污泥质量吻合农用国家标准〔 GB 8172-87〕，堆肥质量吻合无害化卫生标准〔 GB 7959-87〕。

采用逼迫通风静态垛系统进行堆肥，该系统采用加大垛形式，其单垛大小〔长×宽×高〕为 30m×2m×。

因该加大垛包括 7 个单垛，故加大垛大小〔长×宽×高〕为 30m× 14m×。

堆肥周期为 30d。

有机质含量取 60%；最正确含水率在50%-70%，取 60%；C/N 为 30， pH为 7.5-8.5 ；温度为 55-60 ℃。

二、发酵前办理1、办理指标确定〔 1〕含水率污泥 x s=80%,木片 x a=20%，堆料混杂后使x m=60%。

〔 2〕挥发性固体含量污泥 y s=75%，木片 y a=20%，堆料混杂后使 y m=45%。

〔 3〕有机物降解系数污泥 k s=0.3, 木片 k a=0.2 。

（4〕空气进口温度 T1=20℃，相对湿度Φ =0.75 ，饱和水蒸气压 P s,20℃，后同 ) 。

出口温度 T 2=60℃，相对湿度Φ =1.0 ，饱和水蒸气压 P s,60 ℃。

〔 5〕 比热容空气C p,a =0.241kcal/(kg·℃ )(1cal=4.184J,后同 )，水 C p,wkcal/(kg· ℃),堆肥固 体 C p,m =0.25-0.29kcal/(kg· ℃),取kcal/(kg ·℃ ) 。

（ 6〕 常数α ，水在 60℃时的汽化潜热β =573 kcal/kg ，氧气在空气中的质量比为 0.232 。

2、 调理剂体积比计算〔 1〕 污泥相对密度γ〔有对于水〕γ =25000=25000v )250 80 (100 80)(100 1.5 75)上式中 P ：污泥含水率〔取百分号前整数〕Pv :挥发性固体所占百分数〔取百分号前整数〕〔 2〕 污泥密度ρ s 确实定3 3ρ s =γ·ρ 水 × 1000kg/m =562 kg/m(3)体积比 Rv 确实定3木片密度ρ a=350 kg/m ，体积比 Rv=V a=s ·xsx m = 562 × 80% 60% =4V sax mx a 350 60% 20% 5(4) 单垛体积确实定sm = 200 103 kg3每天办理污泥整体积V =s562kg / m 3=356m污泥和木片混杂物的整体积V 总=V S35 9单垛体积 V 0=V 总= =91.5m ，取 90m337733V 0=V a +V s ，那么 V a =40m ，V s =50m三、 通风量计算1、供养所需通风量 V 1 确实定〔 1〕每克有机物需氧量 O SC 10H 19O 3N+25O 2 →10CO 2+8H 2O+NH 32 20125 2321.0g OS2532O S =2201（ 2〕每克调理剂需氧量 O a木片的化学成分为 C 295H 420O 186NC 295H 420O 186 N+612O 2→ 295CO+417H 2O+NH 34 26126950324612O a = 4Oa6950〔 3〕堆肥需氧量 m 〔O 2〕m 〔 O 2 〕=O S · m s ·〔 1-x s 〕·y s ·k s + O a · m a ·〔 1-x a 〕·y a · k a= 1.99 562 50 〔1 - 80%〕 0.75 0.3 0.70 350 40 〔1- 20%〕〔 4〕供氧所需通风量 V 1mo 2=V 1=〔m 3〕ρ 0: 空气密度0.232 ：O 2 在空气中的质量比2、去除水分所需通风量 V 2 确实定〔 1〕堆料干质量 m m 确实定m m =〔V s +ρs 〕· (1-x m )=(50 ×562+40× 350) ×(1-60%)=16840kg〔 2〕水分蒸发量 m w 确实定w= x s - x c (1 y s ) = 80% - 40% (1 75%) =3.70(kg 水/kg 干1 x s (1 x c )(1 y c ) 1 80% (1 40%) (1 45%) 物料 )m w =w ×m m =3.70 × 16840=62308kgV 2= m w= 623083( H 0H i ) 0H 0: 出口相对湿度H i 入口相对湿度3、散热所需通风量 V 3 确实定（ 1〕 散热所需空襟怀 m a由热量衡算 q r =q a +q w +q m 得： q r =α· m O2=3312.5 ×q a =m m ·C p,a ·(T 0-T i )=16840×0.241 ×〔 60-20 〕q w =m w ·C p,w ·(T 0-T i )+m a β=62308×1.00 ×〔60-20 〕+m a ×573=2492320+573m aq m =m m ·C p,m ·(T 0-T i )=16840×0.25 ×〔 60-20 〕 =168400kcal由上述公式得： 9374242.5=1723376+〔 2492320+573 m a 〕 +168400解得m a(2)散热所需通风量 V 3 V 3= m a=34、通风总量 Q 确实定V 1 V 2 V 3=10337 .3833Q=10=23124 m /d=963.5 m /htt: 一次发酵周期〔天〕四、通风管道的计算管道设计及管径的选择 通风管道部署依照均匀对称原那么， 在堆体底部中间纵向铺设通风干管，长，干管两侧对称部署长1m 的支管，相邻支管纵向间隔 2.5m ，支管周身穿孔，孔径为 10mm，间距 50mm。