垃圾處理廠工藝設(shè)計

垃圾處理廠工藝設(shè)計

0城市糞污處理量和城市生活垃圾處理現(xiàn)狀糞便和垃圾是城市生活環(huán)境中最重要的固體污染。20世紀(jì)80年代以來，由于各種原因，城市糞便農(nóng)業(yè)急劇下降，大量糞便流入城市附近。許多人希望通過水路和污水處理廠的建設(shè)來處理和處理城市糞便。但是,我國近40%的城市缺乏完善的污水管網(wǎng),城鎮(zhèn)污水處理廠嚴(yán)重不足,化糞池達(dá)不到應(yīng)有的效果,未經(jīng)有效處理的污水糞便直接排入江河湖海,已造成流經(jīng)城市河段86%的水質(zhì)超標(biāo)。另外統(tǒng)計還表明,城市下水道的普及率和污水處理率并未以期望的速度快速提高,全國糞便清運量不是隨著下水道普及率提高而下降,反而表現(xiàn)出顯著正相關(guān);若將城市糞便完全作為廢物處理,糞便處理廠投資較大和運轉(zhuǎn)費用較高,根據(jù)三種方法預(yù)測,2010年糞便清運量為4400～5700萬t之間。而按照中國政府的目標(biāo),到2010年無害化處理量應(yīng)達(dá)到3500～4600萬t之間。這樣的處理量若完全由糞便處理廠完成,則至少需建處理能力100t/d糞便處理廠1000座以上,大部分城市從經(jīng)濟(jì)承受能力和投資使用效益上在相當(dāng)長時期內(nèi)也不可能實現(xiàn)。另一方面,我國城市生活垃圾基本為混裝,成份復(fù)雜,含水率及有機(jī)物含量高,垃圾熱值較低,填埋場滲濾液污染濃度高,從而導(dǎo)致焚燒和填埋處理出現(xiàn)相應(yīng)問題。而造成這種情況的主要原因是廚余垃圾(指果皮、菜葉、菜梗、剩飯菜等易腐有機(jī)垃圾)比例高達(dá)37%～62%,與其它生活垃圾混合在一起,其含水率高達(dá)85%～90%,有機(jī)質(zhì)占干物質(zhì)的95%以上。因此如果將廚余垃圾在源頭上分離出來,進(jìn)行單獨收集與處理,不但可以實現(xiàn)城市垃圾減量化,減少中轉(zhuǎn)和運輸費用,而且有利于城市垃圾的焚燒和填埋處理,還可以對N,P,K等營養(yǎng)元素加以回收利用?；谝陨蟽煞矫娴目紤],我們對糞便與廚余垃圾的源頭收集及現(xiàn)場處理技術(shù)進(jìn)行了研究,并由此開發(fā)了一套完整的工藝及設(shè)備。1系統(tǒng)工藝流程本工藝系統(tǒng)組成包括糞便及廚余垃圾的真空收集、固形物的厭氧消化、消化污泥的造粒制肥、混合污水的厭氧一好氧處理等處理單元,是一套從廢物的收集到現(xiàn)場處理及資源化的完整的技術(shù)和設(shè)備,系統(tǒng)工藝流程見圖1。真空系統(tǒng)收集的糞便及廚余垃圾首先經(jīng)真空罐混合排入固液分離池,分離的上清液排入污水處理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)池內(nèi),底部的固體部分排入?yún)捬跸磻?yīng)器。厭氧消化產(chǎn)生的上清液排入污水處理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)池;消化污泥經(jīng)脫水(脫出的水也排入調(diào)節(jié)池)、脫臭、無害化處理后,加入菌劑進(jìn)行造粒制肥。來自三個部分的污水經(jīng)調(diào)節(jié)池混合后由流量計控制流量排入?yún)捬跻缓醚跷鬯幚韱卧羞M(jìn)行處理,出水排入市政污水管網(wǎng)或直接排入水體。系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣可收集利用。2關(guān)于工藝的關(guān)鍵技術(shù)的研究2.1相對真空的測定圖2的真空系統(tǒng)中,真空泵抽取真空罐及管網(wǎng)內(nèi)的空氣形成0.035～0.045MPa的相對真空。工作時,通過系統(tǒng)的用戶終端將糞便和破碎的易腐性有機(jī)垃圾分別吸入真空管網(wǎng),并經(jīng)逐級輸送進(jìn)入真空罐。2.1.1真空便器沖壓真空便器是真空收集系統(tǒng)的一個用戶終端(見圖3),可完成家庭糞便的真空收集。小試研究結(jié)論為:①真空便器的沖水量約為1L/次;②糞便的固含量約為1.7%;③臭氣控制好,不散發(fā),不招惹蚊蠅;④管道內(nèi)部為負(fù)壓,故系統(tǒng)基本沒有跑冒滴漏現(xiàn)象;⑤真空管網(wǎng)管徑小(050～250),管道埋深可減少4～5m,工作半徑達(dá)3～4km。2.1.2廚余垃圾破碎試驗垃圾破碎-真空抽吸器用來完成廚余垃圾的破碎及真空收集。主要由進(jìn)料斗、機(jī)芯、暫存罐和界面閥組成(見圖4)。進(jìn)料斗即是一個垃圾桶,平時將廚余垃圾置入其內(nèi),通過機(jī)芯對廚余垃圾的破碎,暫存罐對垃圾的暫時儲存,界面閥與真空管網(wǎng)的連接,實現(xiàn)廚余垃圾的破碎和真空抽吸。采用直徑30cm的破碎-真空抽吸器進(jìn)行廚余垃圾的破碎試驗,小試結(jié)論:①依靠真空作用抽吸,水起潤滑作用,1kg垃圾用水0.4-0.6L;②破碎1kg垃圾所需時間<10s;③破碎后垃圾顆粒直徑小于5mm,不會造成管道堵塞。2.2甲烷菌的合成針對家庭糞便及廚余垃圾特點,研究厭氧消化的工藝參數(shù)及反應(yīng)器的適宜停留時間。采用56.5L反應(yīng)器的小試結(jié)論如下:①一般家庭產(chǎn)生的糞便及廚余垃圾的質(zhì)量比為1:1,其中糞便(c/N=(6～10):1,廚余垃圾(C/N=(25～34):1,使進(jìn)料達(dá)到C/N=25:1左右的進(jìn)料比例約為糞便占40%,廚余垃圾占60%;②最佳攪拌頻率為6h/d;③當(dāng)pH在6.2～7.3時,甲烷菌活動最強(qiáng),產(chǎn)氣率最大;④反應(yīng)進(jìn)行7d后,開始由水解階段轉(zhuǎn)化到酸化階段;⑤反應(yīng)進(jìn)行14d后,由產(chǎn)酸階段轉(zhuǎn)化到產(chǎn)甲烷階段;⑥在6h/d的攪拌頻率下,系統(tǒng)在第14d開始產(chǎn)氣,第27d產(chǎn)氣率達(dá)最大。2.3小試方法及水質(zhì)指標(biāo)ABR反應(yīng)器具有如下優(yōu)點:①結(jié)構(gòu)簡單,無運動部件,無需機(jī)械混合裝置,投資成本和運轉(zhuǎn)費用低;②污泥產(chǎn)率低,剩余污泥量少,泥齡高,不需后續(xù)沉淀池進(jìn)行泥水分離;③可以間歇的方式運行,耐水力和有機(jī)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),對進(jìn)水中的有毒有害物質(zhì)具有良好的承受力。ABR反應(yīng)器的這些優(yōu)點可以滿足水質(zhì)水量不能保持恒定的混合上清液對反應(yīng)器的要求;同時也可以方便做成地埋式,從而減少占地面積,維持地面原有景觀。小試厭氧折流板反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成,尺寸為660mm×200mm×400mm,由豎向隔板將其分成4個主體反應(yīng)室,并在反應(yīng)器前、后部各設(shè)一100mm寬的進(jìn)水室及出水室,以便進(jìn)出水的溢流。反應(yīng)器的總有效容積為32L,每個反應(yīng)室均為8L,上流室與下流室的寬度比為4:1。通往上流室的擋板下部邊緣有45°傾角的導(dǎo)流板布水,便于將水送至上流室的中心,使泥水充分混合以維持較高的污泥濃度。每格側(cè)壁上部設(shè)有污水取樣口,用于取樣監(jiān)測污水水質(zhì);側(cè)壁下部設(shè)有污泥取樣口,用于取樣監(jiān)測污泥;另一側(cè)壁水面以上位置設(shè)有集氣管,采用排水置換法來計量氣體體積。小試得到的混合液水質(zhì)指標(biāo)見表1。由表1可以看出,ABR反應(yīng)器對NH3-N、TP的去除效果并不理想,為此,將在工藝設(shè)計中為中試設(shè)計一個好氧后處理脫氮工藝。2.4關(guān)于污泥固結(jié)和肥料的研究2.4.1脫臭劑的篩選從厭氧消化反應(yīng)器內(nèi)排出的污泥經(jīng)脫水后泥餅含水率為80%左右,為了最終制出可利用的菌肥,還必須進(jìn)行脫臭處理。試驗分別用化學(xué)法和生物法進(jìn)行了脫臭處理。(1)化學(xué)法。采用硫酸,氫氧化鈉,乙二醛,次氣酸鈉,檸檬酸,醋酸鋅,抗壞血酸,硫酸亞鐵等進(jìn)行試驗。研究結(jié)果表明,綜合脫臭效果較好的脫臭劑是醋酸鋅、乙二醛,感官評價較好的為次氣酸鈉。(2)生物法。經(jīng)富集、培養(yǎng)、分離純化,已經(jīng)得到7株高效脫臭菌株。外源脫臭優(yōu)勢菌種主要可從芽孢桿菌、鏈霉菌、小多孢菌和青霉菌中篩選。2.4.2成品菌肥的制備初步分離馴化得到解磷菌和解鉀能力強(qiáng)的菌株。按含菌量109個/mL固體的劑量加入已脫水脫臭的消化污泥中制成成品菌肥。室內(nèi)栽培試驗證明該菌肥肥效顯著。3工藝設(shè)計3.1糞樣的產(chǎn)生和配比模擬一棟有30戶居民的居民樓糞便及廚余垃圾產(chǎn)量,按每戶3人,每人每天產(chǎn)生糞便1kg,廚余垃圾1kg,日產(chǎn)生量180kg,設(shè)計處理量0.2t/d。糞便與廚余垃圾各占50%,與小試中2:3的配比略有不同,但考慮碳含量大的果皮等垃圾的數(shù)量逐年增加,基本可以保證厭氧消化反應(yīng)系統(tǒng)對C/N的要求。因此對真空收集來的糞便與廚余垃圾全部混合。真空儲存罐有效容積大于0.3m3。3.2反應(yīng)器內(nèi)分區(qū)在固液分離池內(nèi)經(jīng)8h的沉淀分離后,可得到大約20%的固體,進(jìn)料0.04t/d,密度p=1216kg/m3。為了將水解、酸化、產(chǎn)甲烷三個階段分別控制在不同的反應(yīng)器空間內(nèi),并使整個反應(yīng)器內(nèi)的物料流動為推流式,產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷的氣體分開收集,根據(jù)小試將反應(yīng)器設(shè)計成兩個相互連通的圓柱形罐子,其中第一個罐子通過加裝豎向隔板將整個有效容積(0.73)按1:2的比例來分配,使得物料進(jìn)入?yún)捬跸痬反應(yīng)器水解段后,第7d推流至酸化段,第21d進(jìn)入產(chǎn)甲烷段;第二個罐子有效容積0.7m3,可保證物料進(jìn)入最高產(chǎn)甲烷階段后仍可停留數(shù)日。反應(yīng)器總停留時間30d。設(shè)計裝置見圖5。3.3好氧和好氧處理技術(shù)的設(shè)計3.3.1br反應(yīng)器根據(jù)0.2t/d的糞便及廚余垃圾處理量,從固液分離池內(nèi)得到80%的上清液,再加上厭氧消化反應(yīng)器的上清液及污泥脫水濾液,設(shè)計兩個結(jié)構(gòu)略有差別的ABR反應(yīng)器作為中試研究的反應(yīng)器。圖6所示反應(yīng)器是3格室,225L,其中第1個格室為112.5L,第2、第3格室體積相等,均為56.25L;圖7所示反應(yīng)器是4格室,240L,每個格室的體積均為60L。這樣設(shè)計的目的主要有兩點:①若將兩個反應(yīng)器串連,則在整體上相當(dāng)于一個7格室的ABR反應(yīng)器,適應(yīng)進(jìn)水的高濃度;②若將兩個反應(yīng)器并聯(lián),則可根據(jù)對各格室出水水質(zhì)的監(jiān)測,探索加大ABR反應(yīng)器的第一格室(即酸化格室)對處理效果的影響。3.3.2abr反應(yīng)器裝置的運行為了改進(jìn)ABR反應(yīng)器對氨氮的去除效果,已有研究人員做了在ABR反應(yīng)器內(nèi)插入好氧段來去除NH3-N的研究,其去除率可達(dá)87.3%,這就彌補(bǔ)了厭氧反應(yīng)器對NH3-N去除效果不好的缺點。結(jié)合我們已加工制成的反應(yīng)器的實際情況,設(shè)計在3、4格室ABR反應(yīng)器串連的基礎(chǔ)上,在4格室ABR反應(yīng)器的后面兩個格室中接種好氧活性污泥,接入曝氣裝置。反應(yīng)器運行期間控制好氧段溶解氧(DO)在2～3mg/L,好氧曝氣段的出水及污泥分別控制一定的回流比回流至4格室ABR反應(yīng)器的前兩個格室內(nèi),這樣,整個處理過程就經(jīng)歷了厭氧一缺氧一好氧3個階段,將有利于NH3-N的去除。目前,我們已經(jīng)完成了整套中試設(shè)備的設(shè)計、加工、安裝,正處于試運行階段,對于設(shè)計中可能存在的一些問題,我們將在實際運行中加以改進(jìn),使整套工藝設(shè)備更加完整、實用。4轉(zhuǎn)運站一垃圾處理處置