毕业设计(论文)-动态好氧发酵(SACT)处理污水处理厂污泥工艺设计.docx
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1、毕业设计说明书目:动态好氧发酵(SACT)处理污水处理厂污泥工艺设计指导教师:学生姓名:二。一八年六月七日摘要动态好氧发酵(SACT)技术依据高温好氧发酵原理,通过控制合适的外界条件,利用有益菌群分解污泥中的有机物并释放出能量,杀灭有害细菌和病毒,使终产物的有效成分含量和微生物指标满足农用标准,最终实现污泥的减量化、无害化、资源化。SACT技术是立足中国国情,由我国技术人员自主研究开发的一种先进的污泥堆肥系统,它是在动态槽式堆肥技术基础上,提出全新动态隧道仓型概念和与之配套的翻堆设备,适合以污泥、畜禽粪便、有机垃圾为主要原料的封闭式堆肥生产。本文就好氧堆肥进行污泥处理工艺的条件进行了设计。预处
2、理采用1套污泥预干化设备,热源来自污水厂锅炉房。采用长X宽X高=66.0mX5.0mX6.4m的动态隧道发酵仓,采用双层布置形式,用普通生物滤池法除臭。关键词:堆肥,好氧发酵,除臭AbstractDynamicaerobicfermentation(SACT)technologyisbasedontheprincipleofhigh-temperatureaerobicfermentation,bycontrollingappropriateexternalconditions,beneficialbacteriaareusedtodecomposeorganicmattersinsludge
3、andreleaseenergy,killingharmfulbacteriaandviruses,makingthecontentofeffectivecomponentsandmicrobialindicatorsofthefinalproductmeetagriculturalstandards,andfinallyrealizingsludgereduction,harmlessnessandrecycling.SuperaerobiccompostingtechnologyisanadvancedsludgecompostingsystembasedonChina,snational
4、conditionsandindependentlyresearchedanddevelopedbyChinesetechnicians,onthebasisofdynamictankcompostingtechnology,itputsforwardanewconceptofdynamictunnelbinanditsmatchingturnoverequipment,whichissuitableforclosedcompostingproductionwithsludge,livestockmanureandorganicwasteasmainrawmaterials.Inthispap
5、er,theconditionsofaerobiccompostingsludgetreatmentprocessweredesigned.Onesetofsludgepre-dryingequipmentisusedforpretreatment,andtheheatsourceisfromtheboilerroomofsewageplant.Dynamictunnelfermentationsilowithlengthmultiplywidthmultiplyheightequalto66.0mmultiply5.0mmultiply6.4mwasadopted,anddouble-lay
6、erlayoutwasadoptedtodeodorizebycommonbiofiltermethod.Keywords:composting;aerobicfermentation;deodorization目录第一章绪论11.1 城市污水厂污泥处理处置的必要性11.2 国内污泥处置情况11.3 国外污泥处置的情况21.4 课题研究的意义3第二章设计内容42.1 设计目的及相关的原则和标准42.1.1 设计目的42.1.2 设计原则42.1.3 设计的相关标准42.2 设计的内容及要求4221设计题目42.2.1 设计内容52.2.2 设计要求5第三章工艺及构筑物的选取73.1 .工艺比选
7、73.1.1 污泥处理方法比选73.1.2 堆肥的基本原理83.2 堆肥工艺的分类选取83.2.1 按照微生物对氧的需求8322按温度范围93.2.3 按堆肥过程中物料运动形式93.2.4 按堆肥堆制方式93.2.5 SAeT堆肥技术103.3 翻堆机113.4 曝气系统113.5 布料方式113.6 除臭设计123.6.1 技术优势123.6.2 填料选择133.7 本设计工艺流程143.8 总平面设计15第四章设计计算164.1 发酵仓设计164.2 普通生物滤池设计17总结20参考文献21致谢23第一章绪论1.1 城市污水厂污泥处理处置的必要性在经济得以快速发展的今天,虽说污泥的产生量虽
8、与日俱增,但污水处理效率也随之大幅度提升。一般情况下,在污水量中,污泥含量在0.3-0.5%之间。若其属于深度处理的范畴,污泥含量将会增加0.5-1倍。从相关数据中不难看出,当下国内大约有427座污水处理厂,每年可处理113.6亿肝的污水,并确保年增速在10%-20%之间。因污泥本身含有大量的有机质、植物养分,甚至是病原微生物和重金属等,面对大量的污泥,若不能及时处理,并将导致周边环境,甚至是人体健康受到影响。但值得我们注意的是,污水处理的费用是非常高的,甚至在污水处理厂的总投资中的占比高达30-50%;在污水处理厂的总运行费用中,污水的运行费用就占到了20%-50%。正因如此,我们应切实以安
9、全、经济、合理等各方面因素为出发点,确保污泥处置的稳定化、减量化、资源化和无害化,而这恰恰是当下全球关注的热点课题之一。表1-1城市污水污泥的肥分污泥类别总氮/%磷鸟。,./%钾K2。/%有机质/%灰分分初沉污泥2.01.03.00.10350-6050-40初沉污泥消1.6-3.440.55-0.770.2425-3075-70化后生物膜法污2.8-3.141.03-1.980.11-0.79泥消化后活性污泥3.51-7.153.34.970.22-0.4460-7040-301.2 国内污泥处置情况在水处理过程中,我们会发现一种含水率较高的絮状泥粒,它便是污水污泥,其实质为一种聚集体,有以
10、下几种物体共同形成:一是污水中的悬浮物;二是污水中的微生物及其吸附的有机物;三是微生物代谢活动产物。在处理污水污泥的过程中,应切实以城市污水处理厂污水污泥排放标准(CJ3025-93)为参考依据,并在此基础上将其与污水处置有机地结合在一起,逐步实现污泥处置过程的稳定化,真正做到“综合利用”。就当下而言,常见的污泥处理方法有以下几种:(1)浓缩;(2)调理;(3)消化;(4)稳定;(5)脱水;(6)消毒;至于其最终处置方法,则可归纳如下:(1)涵盖农用、森林、绿化园艺和土壤改良等各方面内容的土地利用;(2)投海;(3)建材利用;(4)填埋;(5)涵盖焚烧、湿式氧化、热干化和高温融化等各方面内容的
11、灰化处理方法。就发达国家的传统污泥处理系统而言,大多运用了各种相关设施来对污泥进行浓缩、稳定、调理,甚至是脱水操作。但从国内的污水处理现状来看,其普及率在15%以下,而且大多只是对污泥进行脱水处理。就最终处置率而言,则是非常低的。1.3 国外污泥处置的情况当下,国外应用较为广泛的污泥处置技术有如下三种:其一为土地处置技术,除了污泥农用之外,还确保其在森林,亦或是园艺中得以广泛应用;其二为单独或者与生活垃圾等共同填埋;其三为热处置。关于国外污泥处置方法的具体应用情况,可参考下表l-2o表1-2几种处置方法的应用情况国家污泥量(104tDS)农用()填埋()焚烧(%)其他(%)欧盟(1992)65
12、039401110欧盟(预计10104517382005)美国(1992)4935151日本(1991)1713315493中国4934314对各欧盟成员国而言,其污泥处理处置统计情况,可参考下表1-3:表1-3各成员国的污泥处理处置统计处置方法处置成本备注农用或林地利用75-200污泥进行脱水处理。物质含量应控制在20%左右。杀菌消毒的费用也计入其中堆肥125300法国统计数字为每吨70-130干燥150400处理厂每年干物质的处理量在2400吨。包括20%的进泥含固量和74ElJRo干燥处理的费用。假设将干污泥处置、存储以及建筑的费用计入其中。成本约为150T70左右。焚烧225400灰烬
13、处理;系统升级;人工操作;设备投资等都属于该成本支出。根据污泥干化厂(年处理量在2-5千吨)的数据进行估算;荷兰的统计数字是每吨135185EUR0o如果与城市固废共同焚烧,其成本为75112EUR0填埋100300建设设施;机械投资;气体采集;液体过滤;人工操作;建设、场地建设;其他准备工作的支出均计入在内,但不包括购买场地费外的所有费用注:预处理、脱水、运输等成本不计入其中。欧盟国家出于以下几个方面因素的考虑:(1)可使用土地面积;(2)日益严格的环境标准;(3)处理成本;(4)资源回收政策的普及等,已逐渐认识到污泥填埋处理方法是无法实现可持续发展的。不少国家出于长远利益的考虑,都采用了污
14、泥的农用处理方法,但使用这一方法时,必将受到其中重金属含量的影响。在过去的10-20年时间里,污泥的性质发生了翻天覆地的变化,在此基础上可知未来的污泥农用比例将日益提升。1.4 课题研究的意义从长远利益方面来看,在选择污泥处理处置方法时,应切实考虑到这一方法在生态、经济和社会效益方面的有机统一。若能有效处置污泥,便可将其顺利转化为一种有效的资源,如此便实现了再生利用,而这恰恰是当下世界各国关注的热点问题之一。尤其值得一提的是,作为经济基础较为薄弱的农业大国之一,我们有必要加大对污泥的综合利用力度,尤其是应用到农业中去网。第二章设计内容2.1 设计目的及相关的原则和标准2.1.1 设计目的对脱水
15、处理后的污泥而言,其含水率一般在80%左右,在未采取任何处理措施的情况下,随意堆放,将对水体,甚至大气造成二次污染的严重影响。如此不仅会导致污水处理系统的有效处理能力大大降低,生态环境,乃至人类活动也将因此面临极大的威胁对大部分城市污水处理厂而言,有机物都是其污泥中的主要成分。正因如此,我们可将污泥视为一种理想的农用有机肥的原料,对其进行综合利用,真正做到“变废为宝”。本项目是采用动态好氧发酵(SACT)工艺,将污泥资源化利用,造成有机复合颗粒肥,事实上,此类复合肥属于高效无机和有机缓释肥的范畴,不有利于农作物产量的提升,甚至还有利于土壤的保护,作为农业肥料品种之一,它具备了极大的发展潜力。2
16、.1.2 设计原则(1)应将以下各种因素考虑在内:污泥的地理位置;经济社会发展水平;污泥的泥质特征;环境条件,同时根据当地的具体实际来确定一种合适的污泥处置方式。(2)应确保处理的泥质与国家和行业相关标准相符,以有效避免二次污染的情况。(3)应确保污泥处理的过程中,严格遵循了以下几个原则:一是无害化原则;二是稳定化原则;三是减量化原则,并将污泥处置的最高要求定位为污泥的资源化。2.1.3 设计的相关标准(I)城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质(GB/T23485-2009)(2)镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质(GB/T23486-2009)2.2 设计的内容及要求2.2.1 设计题目动态好
17、氧发酵(SACT)处理污水处理厂污泥工艺设计2.2.2设计内容堆肥工艺参数:进料:50t(含水率80%的脱水污泥)反混料:50t(含水率3540%的成品料)添加剂:桔秆IOt(含水率1015%,适当粉碎后使用)容重:0.7-0.8tw3发酵时间:20天脱水污泥pH:510出料含水率:4045%发酵终止指标:容积减量:30%含水率:4045%温度降至30以下,好氧速率趋于稳定。2.2.3 设计要求基于给出的动态好样发酵工艺流程图,做好好氧发酵、辅助和除臭系统的设计工作;在给出平面设计的基础上,做好经济技术的论证工作叫绘制主要构筑物图,流程图,符合各类标准。表2-1污泥土地利用污染防治最佳可行技术
18、施用污泥的指标要求项目相关参数要求臭度95%种子发芽指数70%PH5.58.5含水率45%有机物降解率40%其他样品在20C继续消化30d,挥发分组分的减量须少于15%,或比好氧呼吸速率小于1.5mg2/力g污泥(干重)镉及其化合物(以Cd计)20mgkg汞及其化合物(以Hg计)15mgkg铅及其化合物(以Pb计)100OmgZkg倍及其化合物(以Cr计)1000mgkg碑及其化合物(以AS计)75mgkg硼及其化合物(以B计)150mgkg矿物油3000mgkg苯并花3mgkg铜及其化合物(以CU计)500mgkg锌及其化合物(以Zn计)1000mgkg银及其化合物(以Ni计)200mgkg
19、第三章工艺及构筑物的选取3.1 工艺比选3.1.1 污泥处理方法比选表3-1集中处置方法的比较处置方法优点缺点投资运转与投资费用卫生填埋可缓解污泥物占地大,有可能国内350420国内25元/出路问题污染地下水,无元/。加(75%am3(75%含害化要求标准高含水率泥)水率泥)焚烧迅速和最大限高成本和可能国内700-750国内200元/度地实现减量产生废气、噪元M(75%atn3(75%含化,热能和灰粉声、震动、热核含水率泥)水率泥)可回收利用辐射污染,对热国外7500国外600值有一定的要12000元r1250元0f(干求(干污泥)污泥)干燥填埋减量化,并可杀耗费能源国内800-850国内16
20、0元/死各种病菌元/(75%am3(75%含含水率泥)水率泥)投海处理量大,简单污染海洋生态易型,费用低系统及人类食物链,已被禁止堆肥(土地利成本低、可资源对重金属、病原制肥可获利用)化,实现生态系菌及其他有害统的良性循环物质有一定的要求,可能会有臭味等制陶粒可资源化,作建国内300350元筑材料/M(75%含水率泥)因此选取堆肥的处置方法。3.1.2 堆肥的基本原理对污泥堆肥而言,它是以生物学为出发点,充分运用混合微生物群落在特定环境中,可有效分解有机物的特性,对污泥进行有效改良,使其真正转化为稳定的腐殖质。其中,起到分解作用的主要还是细菌,但并不包括:(1)放线菌;(2)真菌;(3)酵母菌
21、。在营养、水分,以及通风情况下,微生物群落可对污泥中的有机物起到一定的分解作用,将其顺利分解为以下几种物质:(1)二氧化碳;(2)无机物;(3)水;(4)生物体细胞物质。与此同时,它还会将一定的能量释放出来,在进入高温状态之后,将病原体杀死。3.2 堆肥工艺的分类选取3.2.1 按照微生物对氧的需求(1)好氧堆肥事实上,好氧堆肥也是一个生化过程,在这一过程中,它充分运用了兼性和专性均优良的好氧菌来实现有机物的有效降解。它主要具备了以下几个特点:(1)堆肥周期较短;(2)可彻底降解有机物;(3)分解有机物的速度较快。一般情况下,一次发酵的时间大约为4-12d;而二次发酵的时间在10-3Od之间。
22、因好氧堆肥处于高温状态,可将活病原体、虫卵,乃至垃圾中的植物种子消灭干净,从而实现无害化的堆肥。就当下而言,好氧堆肥的堆肥工艺较为常见,究其原因,主要还在于:这一堆肥方式必须具备一定的氧浓度,因此在运转费用方面,必将处于较高水平口叫(2)厌氧堆肥所谓厌氧堆肥,则是在厌氧细菌的作用之下,有效实现有机物的降解的一个过程。厌氧堆肥的特点是工艺简单。充分运用堆肥的自然发酵规律,对有机物进行有效分解,因其可以对外界能量进行充分运用,以此可以有效降低运行费用。若对于所产生的甲烷处理得当,还有加以利用的可能。但值得我们注意的是,厌氧堆肥的周期一般在3-6个月之间,而且所占面积相对较大,加之容易产生恶臭。也正
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