世界顶尖技术城市垃圾再生利用生产有机肥项目.pdf

1、世界顶尖技术世界顶尖技术城市垃圾再生利用生产有机肥项目城市垃圾再生利用生产有机肥项目可行性分析报告可行性分析报告中德合作农业科技开发中心中德合作农业科技开发中心目目录录第一章第一章 工程概述工程概述.11.1 项目名称项目名称.11.2 项目拟建地点项目拟建地点.11.3 项目简介项目简介.11.4 本项目研究开发的目的及必要性本项目研究开发的目的及必要性.11.5 膜覆盖工艺概述膜覆盖工艺概述.2第二章第二章 技术方案技术方案.52.2 工艺流程简介工艺流程简介.62.3 工艺技术特点工艺技术特点.62.4 工艺核心设备介绍工艺核心设备介绍.72.52.5 掺合料的选择掺合料的选择.92.6

2、 物料平衡物料平衡.112.7 工艺设计（主要设备选型和建筑物）工艺设计（主要设备选型和建筑物）.11第三章第三章 设备投资估算设备投资估算.15第四章第四章 运行成本运行成本.16第第 5 章章 经济技术比较经济技术比较.171第一章第一章 工程概述工程概述1.1 项目名称项目名称日处理 500 吨污泥 GORE 膜覆盖堆肥项目。1.2 项目拟建地点项目拟建地点南阳市市郊南阳市市郊1.3 项目简介项目简介1)每天处理污泥 500t（含水约 80%）；2)掺合料：玉米秸秆约 200m3/d（含水率以 20%计，比重 0.3）3)筛分后的粗物料可作为回料（回料约 60%左右）；4)发酵周期 4

3、周+4 周，共计 56 天。1.4 本项目研究开发的目的及必要性本项目研究开发的目的及必要性我国城市化进程在逐渐加快，城市的水处理量也随之增加，污泥的产出量也随之水涨船高。目前，填埋法、焚烧法、厌氧消化法、生物堆肥处理法都是污泥的常规处置方式。污泥堆肥是在好氧条件下，利用好氧的嗜温菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，并杀灭传染病菌、寄生虫卵和病毒，提高污泥肥分，产生的肥料可以用于园艺和农业目的，是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。目前污泥堆肥技术主要包括动态堆肥、静态2堆肥和反应器堆肥三类，我国采用的主要是动态仓式堆肥工艺和动态条垛式堆肥工艺。动态仓式堆肥技术以机科 SACT 堆肥工

4、艺为代表，主要依靠机械系统实现物料自动进仓、翻倒、曝气，具有自动化程度高、安全可靠、出料质量高等特点，但系统较为复杂，操作维护水平要求较高，并且目前使用的设备能耗较高、处理效率较低。动态条垛式堆肥技术以地面堆肥工艺为代表，主要依靠高效能的翻堆设备，高速、大量、连续对发酵物料进行翻倒充氧，具有系统简单、高效、处理量大的特点，但是现场臭气比较大。污泥堆肥臭气的排放不仅污染环境，而且还威胁到作业人员的身体健康。目前中型以上堆肥项目无法做到系统全封闭，尤其是好氧发酵物料进出仓的自动化、无人化是整个系统全封闭的关键点和难点。GORE 膜无臭好氧堆肥是一种静态与动态相结合的堆肥技术，兼顾静态与动态堆肥的优

5、点，成功的将堆肥设备、堆肥工艺、堆肥经验完美的整合起来，生产高品质有机肥的同时，还具有运行成本低，防止臭气外溢等优点。1.5 膜覆盖工艺概述膜覆盖工艺概述膜覆盖高温好氧发酵工艺技术是将一种特制功能膜作为污泥好氧发酵处理覆盖物的工艺技术。该工艺技术的核心是一种具有特制微孔的功能膜，其半渗透功能能够实现一个较恒定的气候环境，在鼓风的作用下，在发酵体内能够形成一个微高压内腔，使堆体供氧均匀充3分，温度分布均匀，为好氧发酵构建了一个适宜的小环境，同时，水蒸气和二氧化碳能够借助功能膜的微孔结构扩散出去，维持了发酵堆体膜内外的气流平衡，保证好氧发酵进行得更加充分彻底，致病性微生物得到有效杀灭，以确保发酵物

6、的卫生化水平。图 1-1膜覆盖高温好氧发酵系统2、膜覆盖工艺特点（1）臭气影响小本工艺采用多项措施从臭气的产生源、散发途径、治理设施等环节进行控制，有效减小臭气的影响。本工艺中的功能膜是一种具有特制微孔的功能膜，其半渗透功能，能够实现一个较恒定的气候环境，能使水蒸气和二氧化碳从发酵体中扩散出去，阻断硫化氢、氨气等有害气体的通过。4图 1-2 功能膜原理图（2）有机物质得到有效降解由于功能膜覆盖形成一个高湿度（最高相对湿度达 100%）、高温（最高温度可达 95）及供氧均匀充分的发酵内环境，堆体中的嗜氧微生物能够在适宜环境下进行大量繁殖并进行充分的分解活动，从而使垃圾中的有机物质得到更充分的降解

7、。（3）系统的高效低能耗运行传统好氧发酵工艺的能量主要消耗于发酵过程中的通风供氧方面，这与堆料层阻力、氧的利用率和风机的选择有关。由于本工艺破碎的有机垃圾颗粒小，比表面积大，氧利用效率高，膜内形成超低压，使得堆料层阻力降均匀，布气均匀。城市生活垃圾好氧静态发酵处理技术规程中风量宜为 0.05-0.2m3/m3.min，而本工艺供风量只需50.02-0.05 m3/m3.min 即可。本工艺发酵仓中堆料层阻力降小，较城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程 中风压按堆层每升高 1 m 增加 1-1.5kPa，本工艺 2m 堆高堆料层阻力降远低于 1kPa，采用低中压风机即可实现充分供氧的目标，从而可

8、大大降低系统的运行能耗。传统堆体因空气流短路，难以做到供气均匀，也就难于保证发酵均匀图 1-3传统堆体膜覆盖堆体通风均匀，发酵均匀不会形成厌氧区。图 1-4膜覆盖堆体膜盖式堆肥工艺是传统条堆工艺和槽式工艺的改进，成功的将堆肥设备、堆肥工艺、堆肥经验完美的整合起来，兼顾静态与动态堆肥的优点，基本消除了传统条堆和槽式工艺环境差、工艺控制难的问题，具有了仓式工艺容易控制的特点，同时保留了传统条堆布置简单等优点。相对于动态堆肥，膜覆盖式运行能耗较低，工艺臭气被控制在每个条堆或发酵槽内，对车间影响小，二次污染较容易控制，且投资及运行费用均较低。6第二章第二章 技术方案技术方案2.12.1 系统工作过程系

9、统工作过程UTV 技术介于开放式堆肥和封闭式堆肥之间，结合了两种系统的优势。它的简单与灵活类似于开放式堆肥，但是，膜盖层为分解提供了与封闭式设备相同的控制条件。整个概念的核心是半透膜盖层，层上的小孔不允许大分子（如，有气味物质或生物气溶胶）通过。水汽、二氧化碳则可以通过此覆膜。有气味的物质（如：氨气等）溶于膜内面水气并凝聚坠落堆体后再次被有机物分解。这种堆肥系统的一系列技术细节有助于有效减少臭气排放和氨的流失有助于提高有机肥氨含量，提高有机肥品质。本系统可以通过铲车堆置成高 3 米，最宽 8米，最长 50 米的堆体，其中铺设数根氧气通风管道。在堆体表面覆盖特制覆膜篷布并固定，使用多点温度传感器

10、和压力传感器实时监控堆体中的温度和氧气变化并由此调节风机送风量。在德国通常有机物经过 4 周完成一次发酵，一次翻堆；进入二次静态发酵场，又经 2 个星期后，再翻堆一次；后再经 2 周稳定即可产出高品质的有机肥。整个堆肥周期约 8 周，其间翻堆 2 次可有铲车完成无需特定翻抛机。由于本系统采用微压通风，风机功率约 1.5kw，整个堆肥平均每吨处理量仅耗 2 度电且不需要任何外加菌种。同时膜覆盖提供了相对密闭空间，膜、传感器、控制系统与风机配合与调节对堆体温度、湿度控制起到很好的调节作用。堆体核心温度超过 70，甚至达到 85，堆体外表面温度也有 60。良好的温度与湿度控制为微生物的生长提7供了适

11、宜的环境，使得有机物分解与腐熟得以充分进行。而国内，根据现状情况，推荐采用 6 周堆肥周期，期间只进行一次翻堆。德国 UTV 无臭先进堆肥垃圾处理系统有以下优势：封闭式堆肥系统；膜覆盖、微压力通风和氧气控制的技术；多点温度、与压力传感器实时监控；仅一次翻堆；几乎适用于各种类型的有机废弃物；模块式，生产能力灵活；建厂灵活、操作简单；堆肥过程中会产生 70 度以上的高温，可杀灭绝大多数病菌和虫卵 97%；减少臭气排放量大于 90%；能耗低、运行成本低。平均每处理 1 吨物料能耗仅 2 度电/吨；已经在世界不同气候带上的20多个国家的200多个堆肥厂取得了成功。2.2 工艺流程简介工艺流程简介该项目

12、采用先进的 GORE 膜覆盖无臭好氧堆肥工艺。污泥与收集粉碎后的园林垃圾通过原料预混机混合，然后通过铲车堆置成高约3 米的堆体，堆肥槽内通过 2 条通风管道进行通风供氧，在堆体表面覆盖特制 GORE 膜并固定，使用五点温度传感器和氧传感器实时监8控堆体中的温度和氧气变化。在充分供氧及适宜水分条件下，经过 4周完成一次发酵。一次发酵完成后，进行一次翻堆，经过 2 周二次发酵。二次发酵结束后，对物料进行筛分，筛下物进入成品车间；筛上物返回污泥混料车间。污泥和花生壳等掺合料经过 6 周的生物降解、转化、稳定后，形成粗制有机肥。发酵过程中产生的少量渗滤液，经由通风管道收集后，用于在原料含水率较低的情况

13、下进行回喷。经堆置生产的有机肥，首先经过筛分，筛下物经过称重包装后出售，筛上物则返回到预处理阶段作为回料，调节物料的含水率，增加堆料的孔隙率，以便于均衡的充氧，使反应更充分，具体工艺流程参见下图。2.3 工艺技术特点工艺技术特点该工艺具有如下特点：2.4 节省投资：有机肥发酵部分不需要大量的除臭系统（仅搅拌混合车间使用），降低除臭费用，节省投资；膜覆盖无臭堆肥工艺流程图9（1）无异味，无渗滤液排放：预处理阶段采用封闭式厂房，并进行除臭处理，臭味不会扩散；有机肥发酵部分由于覆膜，无异味；作为封闭式系统减少臭气排放量97%；不需渗滤液处理设备投资，由于发酵过程中会产生高温将水分蒸发，渗滤液产生量很

14、少，无渗滤液外排；（2）运行成本低：发酵过程中根据堆体中的各点温度及含氧量，实时动态控制供氧，仅 1 次翻堆，功耗低，处理效率高，耗电约为 2 度电/吨；设备简单，基本免维护，维修费低；（3）无害化程度好：堆肥过程中会产生 70 度以上的高温，4 周分解可杀灭几乎所有有害病菌和虫卵；（4）产品质量高：多点温度、绝对氧含量实时监控等新技术的运用使得整个系统能够高效稳定地运行。GORE 膜具有防止氨气外溢的作用，并可通过微生物的合成作用将其固定在细胞体内，因此该系统具有极大的固氮作用，大大提高了成品有机肥的肥力；（5）适应性强：适用于不同原料和处理规模；（6）设计和安装时间短，膜使用寿命可达 8-

15、10 年以上；（7）减少温室气体的排放量，并使废弃物得以再生利用，实现清洁生产和废弃物的零排放，可取得显著的环境效益；（8）经验丰富：Gore 膜堆肥已经在世界不同气候带上的 20多个国家设计建设超过 200 个堆肥厂，并取得了成功。102.4 工艺核心设备介绍工艺核心设备介绍1、Gore 膜本工艺所用 Gore 膜是一种聚四氟乙烯膜，用于将堆体覆盖进行堆肥，其作用如下：1)戈尔膜覆盖系统优于钢或混凝土建成的普通堆肥系统；2)空气湿度控制管理：戈尔膜覆盖系统可以防止堆体潮湿，同时确保需要保留的水分不会流失，使物质分解顺利进行，特别是在干旱地区这点是非常重要的；3)不受任何气候的影响：戈尔膜覆盖

16、系统的保湿效果和压力随该系统可确保温度均匀分布，不受任何外界气候和温度的影响；4)防紫外线表面、聚四氟乙烯膜覆盖；5)防止气味、灰尘、细菌的外泄：戈尔膜特有的分子过滤微孔结构意味着它几乎不可能让细菌和气味通过病菌测试表明可减少约 99%，这将保证项目周边地区居民和项目运维工人的健康和安全；6)使用寿命长，8-10 年。2、通风系统通风系统包括风机和风管，用于保证堆体内部的氧气，每条设槽两条通风道。通风道兼具有接收渗滤液的功能。113、卷膜机用于铺设覆盖堆肥槽的 GORE 膜，保护并延长膜的使用寿命。4、自控系统控制整个系统的运行，包括控制柜、电控系统、压力传感器和温度传感器。温度传感器为五点式，可检测不同堆体高度的温度，更好的反应堆体内部的情况。125、工艺堆槽外观如下图所示：2.52.5 掺合料的选择掺合料的选择1）填充物料（膨松剂）在污泥生物发酵中的作用湿污泥的特性是含水率高、碳氮比低，因此单纯的湿污泥是无法升温进行好氧生物发酵的。为了调整湿污泥的水分和碳氮比，也为使生物发酵物料具有一定的疏松度，保证鼓风曝气能够进入生物发酵13物料的内部，必须添加一些填充物料（膨松剂和有机调理剂）