高温好氧发酵技术也称堆肥技术,是目前已经实现工业化推广的主流污泥等有机固废处理技术之一。该技术应用历史悠久,操作管理简单,运行稳定,投资和运行费用低廉,特别适合与土地利用处置方式相结合形成一条完整的污泥无害化、资源化处理处置路线。

　　 高温好氧发酵技术根据整体物料状态分为动态和静态两类,根据堆体形式分为条垛式、槽式、容器式等。在实际运用中,大型高温好氧发酵系统一般采用动态槽式堆肥形式,但与其他传统堆肥工艺一样,存在占地面积与停留时间之间的矛盾、臭气污染控制与运行成本之间的矛盾、处理设施功能寿命与土建投资之间的矛盾、系统自动化程度与可靠性之间的矛盾。

　　 SACT技术(super aerobic composting technol-ogy)的实质是原创动态隧道式发酵仓型、全机械化流程与MCCD理念相融合形成的工业化、工程化技术系统,其基本原理与动态槽式堆肥技术类似,与传统堆肥技术不同之处,也就是技术核心包括以下3方面内容:动态隧道式发酵仓型、全机械化流程、建筑-机械协同设计(MCCD)设计理念,见图1。

　　 SACT系统最大的亮点是多层封闭结构形式。SACT1.0多层系统仅实现顶层和底层构架,中间层(或称夹心层)的实现仍存在一些困难,例如:出料系统与翻堆机空间“排斥”问题、翻堆过程中冲击负荷臭气收集问题、高层翻堆机安装维护问题等尚未得到根本解决,因此原SACT多层在唐山城市污泥无害化处理工程实际应用中仅实现了双层系统。

　　 通过两年多的实际运行,证明了SACT1.0 系统是成功的。但一些用地更为紧张的项目提出了3层以上的结构形式要求,这就要求在SACT1.0 系统的基础上开发集成化程度更高、更为先进的SACT1.1系统。

　　 SACT1.1系统与原SACT1.0 系统保持工艺流程与工序一致,仍分为翻堆/转仓、EL(注:自动进出仓)、混料、曝气、除臭、物料输送、储存、计量等8个子系统。

　　 考虑到减少臭气外溢风险以及改善操作环境等因素,储存系统中受料、配料与混料系统,以及相应的物料输送设备单独设置空间区域,与核心系统分置隔离。

　　 考虑到安装维护所需空间与临时起重设备高度,以及维修频次较低等因素,维修平台置于车间外部,可采用钢筋混凝土结构,也可采用钢结构。

　　 考虑到增加系统运行的灵活与高效性,与曝气系统分散性相对应,将原SACT系统臭气集中收集处理改为分散处理;这样使得终端除臭单元数量增多,处理规模减小,运行的灵活性欲针对性更强,在保证收集处理效率的前提下,动力消耗预计降低20%左右。

　　 由于发酵仓是臭气产生的根源,因此将发酵仓(不是发酵车间)作为空间压缩的目标更具有实际意义。结合现有设备参数,发酵仓容积极度压缩后可降低层间距(发酵仓内侧高度)15%左右。

　　 SACT1.0系统仅实现发酵仓尺寸模块化,其他配套系统均需要非标设计,由于系统总体复杂程度较高,带来的工作量较大,设计质量难以控制,设备采购成本较高。SACT1.1将实现主要系统的模块化,包括发酵仓、臭气收集系统、除臭滤池、进料口、出料口、曝气系统与风机设备间,上述子系统理论上将可实现无限复制。

　　 堆肥系统是利用生物能转化为热能以实现物料水分去除,传统技术经常由于有机质含量低或外界气温低等问题需要补充外来能源,或降低处理量以维持运行。SACT1.1将曝气补风系统与臭气收集处理系统并行设计,使二者之间充分进行热量交换,实现最大限度能量综合利用(详见本文2.3节)。

　　 SACT1.1系统共有3种形式结构———底层、顶层和中间层,通过中间层的复制,理论上可以实现无限多层结构。其结构详见图2。

　　 底层见图2中1层和1L层所视:1层为隧道式发酵仓和风机设备廊道,在1层风机设备廊道下还设置有初料设备廊道。1L层为臭气收集水平风道和除臭生物滤池,分别位于本层隧道式发酵仓和风机设备廊道上面;1L层位于发酵仓进料端和出料端上部位置分别设置有服务于1层发酵仓的进料设备廊道和服务于2层发酵仓的出料设备廊道。1层风机设备廊道中安装服务于1层发酵仓的曝气风机。1层下面还设置有服务于1层的出料设备廊道以及整个SACT系统总出料设备廊道。

　　 顶层见图2中3层和3L层所视:3层为隧道式发酵仓和风机设备廊道,在顶层屋面上面还设置排气筒(垂直排风道)和服务于本层的臭气引风机。3L层为臭气收集水平风道和除臭生物滤池,分别位于本层隧道式发酵仓和风机设备廊道上面;3L层位于发酵仓进料端位置设置有服务于3层发酵仓的进料设备廊道。

　　 中间层见图2中2层和2L层所视:2层为隧道式发酵仓和风机设备廊道。2L层为臭气收集水平风道和除臭生物滤池,分别位于本层隧道式发酵仓和风机设备廊道上面;2L层位于发酵仓进料端和出料端上部位置分别设置有服务于2层发酵仓的进料设备廊道和服务于相临上一层发酵仓的出料设备廊道。2层风机设备廊道中安装服务于本层发酵仓的曝气风机和服务于相临下一层的臭气引风机。

　　 各层转仓设备廊道位于发酵仓出料端。

　　 SACT1.1系统与SACT1.0 系统最表观的区别,也是最重要的特征是发酵、曝气与除臭系统融合为一体,具体体现在以下3个方面优化设计:

　　 (1)风机设备集中设置,设备间中置。曝气鼓风机与臭气收集引风机集中设置,便于维修与噪声控制,并且利于臭气与新鲜空气进行热量交换。风机设备廊道设置在系统中部,使得曝气、引风管路系统明显优化,最不利点距离较之设置在发酵仓两端缩短60%,较之设置在一侧缩短50%;对于引风系统还可以省去输气干管。

　　 (2)终端除臭系统分散设置,且内置于发酵车间中部。终端除臭系统分散设置可以使臭气收集引风机实现“邻近”、相对独立设置,减少风机之间相互干扰,并且引风机设置、运转与曝气鼓风机联动,实现节能高效的目的。终端除臭系统设置于发酵车间中部,风机设备廊道上方,有利于废热的综合利用。

　　 (3)设置专门臭气收集层。由于发酵仓容积极度压缩,翻堆过程产生的挥发性气体需要短时高强度去除,以保障发酵仓设施安全与寿命,设置站门臭气收集层可以实现这一目的,并且为检修人员安全到达发酵仓各个部位提供了空间和条件。

　　 (1)进料口由侧向改为顶部。如图3所示,保持原有机头卸料方式的基础上,由原来的每组布料机需四段搭接减少为两段搭接,降低了布料系统的复杂程度,提高了可靠性;充分利用物料重力能,布料范围更广且易于调节;为设置备用布料设备提供了充足空间。

　　 (2)维修平台改为外部暴露形式。降低了翻堆机和转仓机设备的安装难度,为利用外界设备提供充分空间。

　　 (3)总体进料出料位置临近。因为大部分出料需作为混合物料的组成部分,因此总体进料出料位置临近设置利于混料系统设计。

　　 (4)出料方式的改变。发酵仓出料方向由1#仓向8#仓出料,改为两头向中间出料,即1#仓向4#仓,8#仓向5#仓方向出料,每组8座发酵仓出料皮带由一条变为两条,运行动力消耗降低50%;出料皮带由皮带搭接分别出料改为通过落料筒集中出料,由于出料过程是短时间小概率事件,上述措施可以有效减少皮带机的使用量,尤其对于大型系统更有意义,提高可靠性,降低设备投资。

　　 SACT1.1系统与SACT1.0系统一样,作为核心工艺的载体,适用于各种基于“推流”形式动态好氧发酵原理的槽式、仓式、条垛式堆肥工艺,适用对象也同样包括污泥、畜禽粪便、生活垃圾(有机质)、农业废弃物、园林绿化废弃物等一切适用堆肥技术的物料介质。

　　 以城镇污水处理厂脱水污泥为例,一般按照以下工艺运行参数对SACT1.1 系统开展设计:发酵时间:14~20d;发酵温度:≥55℃(连续7天);辅料比例:5%~10%(质量比);进料堆积密度:≤0.75t/m³;进料含水率:60%;最大曝气强度:0.2~0.5m³/(m³·min)。

　　 以500t/d处理规模污泥堆肥系统为例,表1对传统动态槽式堆肥系统、SACT1.0 3 层系统、SACT1.1 3层系统进行经济性比较。

　　 从表1粗略比较可见:

　　 (1)SACT1.1系统和SACT1.0系统所采用的钢筋混凝土结构厂房相对于传统槽式堆肥系统轻钢结构厂房使用寿命更长,维护成本更低。

　　 (2)SACT1.1系统堆肥区容积最小,仅为传统槽式堆肥系统的1/3,相对于SACT1.0系统也减少近15%,除臭系统运行成本相应降低,并且热量平衡温度临界值更低,利于冬季运行。

　　 (3)3种形式总体土建投资相近,若考虑征地成本,SACT1.1系统具有明显优势。