污泥工程经典案例：唐山市城市污泥无害化处置工程

唐山市城市污泥无害化处置工程——双层SACT动态隧道式发酵仓首次问世（2011）

1.项目概况

唐山市城市污泥无害化处置工程是唐山市重点工程，日处理400吨脱水污泥（80%含水率）。项目建设单位为唐山城市排水有限公司，设计单位为机科发展科技股份有限公司、机械工业第一设计研究院设计联合体，核心工艺设备均为国产。

本项目建设目的是为解决唐山市西郊污水处理二厂、北郊污水处理厂、东郊污水处理厂和丰润污水处理厂每日所产360t脱水污泥无害化处理问题，考虑到丰南、唐海、玉田等周边县区污泥消纳，设计处理规模400t/d（含水率80%）。

项目建设地点为丰润污水处理厂老厂拆除污泥脱水机房、污泥消化池等设施后空地，总占地面积约16300m2。建设内容包括生产车间、座生物滤池、生料库、成品库、变配电间等车间设施，综合楼及其它附属设施利用丰润污水处理厂老厂原有设施。

项目2010年9月开工建设，2011年10月投产运行。

2.工艺流程

项目采用全机械化隧道仓好氧堆肥工艺（SACT工艺），双层发酵仓结构形式，二层发酵仓及配套系统与一层相比较：平行设计，相互独立，理论上可以向上再次复制，形成三层甚至更多层发酵仓形式。具体工艺流程如下图所示。

图2.1工艺流程图

Fig.2.1 processflow t

3.工艺设计

根据物料衡算计算：每日污泥处理能力400吨（80%含水率），产出营养土80吨（40%含水率）。按330工作日计算，年处理132000吨脱水污泥能力，年产营养土26400吨，产品可用于园林绿化或作为有机无机复混肥基质。

污泥处理厂分成三个区，即生产管理区、污泥处理区及辅助设施区。其中：污泥处理区包括1座生产车间、2座生物滤池、1座生料库、1座成品库。

3.1生产车间

项目共设置1座生产车间，包括好氧发酵车间、混料车间/维修平台等功能区。平面尺寸119.22m×66.50m，占地面积约7900m2。

生产车间两侧设置上下两层共4座好氧发酵车间，每座好氧发酵车间内设置隧道式好氧发酵仓8座；单仓尺寸为长×宽×高：45×5×6米。

生产车间中部设置混料车间1座，包括受料地坑、混配料系统、维修平台等。

3.2生物除臭滤池

本工程除臭区域主要有3个：生料库、好氧堆肥发酵仓、受料地坑和料仓。

发酵仓采用集中收集-生物除臭滤池的处理方式。废气通过玻璃钢收集主管在引风机作用下送入水洗池内，在水洗池内，气体与喷头喷出的水经填料相向接触，去除一部分氨气并提高气体湿度，然后经设备底部配气层进入生物滤池滤料层，滤料层上部安装有喷头，用于浇灌滤床，增加滤床湿度，臭气在穿过生物填料的过程中，异味分子和填料表面的生物膜作用，被生物分解，达标后排放。生物除臭滤池系统主要由收集管路系统、水洗池、生物滤池和排放管组成。本项目设置2个生物除臭滤池系统，总占地面积约2000m2，单池尺寸为40m×25m×3.05m。

生料库、受料地坑和料仓采用风机抽气-离子除臭工艺，模块化离子除臭系统设备选型分别为LS-DL-4300、LS-DL-1200、型号LS-DL-300。

3.3生料库

生料库为加盖地坑，占地面积约240 m2（12m×20m），深3m。配一台跨度18m，起重5吨的门式起重机。地坑臭气配置离子除臭装置。

3.4成品库

营养土仓库担负生产车间熟料后熟工作，占地面积约1440m2。

4.设计特点与运行效果

4.1设计特点

（1）双层隧道式发酵仓与F5.110翻堆机

1）F5.110翻堆机采用天轨行走方式，设备全部重量通过牛腿梁、仓壁传导到结构基础上，发酵仓底仅承受不超过2t/m2松散物料压力，因此双层（乃至多层）结构可以经济地实现，极大节约了占地面积。

2）F5.110翻堆机的特殊设计使发酵仓形成与翻堆机尺寸匹配且周圈封闭的矩形断面隧道，臭气收集容易；自由空间极大压缩，臭气收集动力消耗降低。

（2）生产车间首次采用建筑-机械协同理念设计

“机械-建筑协同设计”（简称MCCD）就是将整个建（构）筑物设计中融合建筑设计与机械设计理念、方法、过程，使机械与建筑设施共同完成建（构）筑物功能的设计过程。通俗地讲就是将建（构）筑物看作一台设备，土建设施作为壳体或结构支撑件，机械作为运动部件。MCCD可以极大压缩系统无效空间，对堆肥系统除臭具有积极意义，并且在保障性能的前提下降低投资、减少占地面积。MCCD首先做到“机械设计建筑化”。在核心非标机械设计过程中，充分考虑到土建施工精度极限，在确保性能的前提下排除不必要的精度要求。MCCD其次要做到“建筑设计机械化”。在工程设计中充分考虑与机械得配合。

（3）臭气收集系统引入FLUENT辅助设计

FLUENT是目前国际上较流行的商用CFD软件包，凡是与流体、热传递和化学反应相关领域均可使用。在唐山项目中根据设计参数建立模型，通过FLUENT模拟验证实施效果，为寻找最佳通风量与最经济通风量的结合点提供了量化参考依据。

（4）灵巧可靠的鼓风曝气系统

作为堆肥工艺目的实现和能耗的关键，项目采用了创新设计的鼓风曝气系统，兼具灵活性与可靠性，主要体现在：

1）曝气器开孔密度与动态堆肥进程相匹配；

2）埋设于每一座发酵仓壁内部的运行参数传感器传输的数据，定期通过位于混料车间相邻位置的标定仓测温孔人工校准；

3）鼓风机以通过联动控制模式、时间控制模式及混合控制模式进行实时在线控制；

4）“9供8模式”：通过9台鼓风机的交叉并联，实现互为备用，瞬时切换。同样该模式可以拓展为“（n+1）供n模式”。

（5）组合式布料系统与皮带出料系统

项目在国内污泥堆肥领域首次采用组合式伸缩皮带布料机，通过每组四条皮带的相互配合，将带堆肥混合物料均匀布设到发酵仓首。项目还实现了仓尾自动出料，通过出料皮带与转仓机挡料板配合，成功实现高速翻抛物料减速、转向、落料、外送全过程。

（6）凝露回收系统

由于隧道式发酵仓空间极度压缩，曝气、翻堆过程中蒸汽大量外溢，若完全依靠空气能带走，势必增加通风量和动力消耗；若置之不理，蒸发出来的水分会凝结在仓壁和顶板上滴回堆体，影响干化效果。项目首次尝试采用发酵仓凝露收集系统，通过顶部凝露板及亲水、舒水涂料配合使用，使无法及时排出的蒸汽凝结成水滴并收集到排水系统中。

4.2运行效果

该项目2011年10月进泥，11月1#仓、2#仓顺利出泥，出料含水率降至35%左右，2011年底完成南侧1层8仓工艺试运行，并经历2011年冬季运行的考验，2012年实现满负荷运转，主要参数实现设计目标要求。

5.结语

唐山城市污泥无害化处理工程是世界上第一座采用双层隧道式发酵仓系统（SACT）的污泥堆肥项目，拥有完全自主知识产权。相对于国外先进技术，SACT技术具有以下四方面技术突破：

（1）仓型的突破：天轨行走、隧道仓型使得好氧堆肥发酵仓可以经济地实现双层乃至多层，成倍地节省了占地，压缩自由空间，降低动力消耗；

（2）核心设备的突破：F5.110翻堆机是目前已投入运行的电机驱动装机功率最大的污泥专用翻堆机，打破了国外产品的垄断；

（3）成套系统的突破：与多层系统匹配需要解决自动布料、自动出料、物料垂直输送、配混料、维修维护、安装等多方面问题，因此整个机械化多层堆肥系统是一个基于现有成熟技术的复杂成套系统；

（4）设计理念的突破：MCCD设计理念的引入，对于需要依赖机械化进行物流输送的污泥堆肥项目来讲，为“机”—“建”配合提供了新思路。