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上海老港污泥固化机械设计与运行技术2010-10-2710:18-摘要：介绍了目前污泥的特性分析，常用污泥改性处理的手段，改变污泥土力学特性的方法。运用混凝土拌搅和污泥固化的技术，结合老港污泥状况和环境场所特征而设计，改建污泥固化成套设备，确保污泥与固化剂混合均匀，从而降低污泥的含水率、粘度性、流变性的特性，达到处置填埋工艺，污泥固化成套设备具有生产可操作性。关键词：污泥的特性；处理技术；混凝土拌搅拌；污泥固化成套设备1污泥处理技术的比较与选择污泥是污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物质，我国每年排放的干污泥约为550～600万吨，且呈不断增加的趋势。污泥中含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等，如果处理不善将会造成严重的二次污染。目前污泥的处置主要以转为农用、填埋和焚烧为主，但是由于污泥的含水率高、力学性质差、污染物含量高等特点，这些处理方式往往存在环境污染、处理成本过高或容易引起填埋场工程灾害等问题。针对上述污泥处理中存在的问题，采用固化技术改善污泥的力学性能和物理化学性能，使其转化为可以再生利用的土材料或者进行填埋处理，是符合我国国情的资源化途径之一。2稳定化/固化技术（S/S技术）污泥固化处理是近年来污泥的工业处理上普遍重视和使用较多的一种方法。它是指用物理一化学方法将污泥颗粒胶结、掺合并包裹在密实的惰性基材中，形成整体性较好的固化体的一种过程。其中固化所用的惰性材料叫固化剂，污泥经过固化处理所形成的固化产物为固化体。稳定化是将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质过程。稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化。化学稳定化是通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使其在稳定的晶格内固定不动；物理稳定化是将污泥与一种疏松物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒的固体。污泥的固化和稳定化一般同时进行，其机理是向污泥中加入固化剂，通过一系列复杂的物理化学反应（如水化反应），将有毒有害的物质固定在固化形成的网链（晶格）中，使其转化成类似土壤或胶结强度很大的固体，可就地填埋或用作建筑材料等。污泥固化处理技术既可用作特殊工业污泥，如含重金属污泥，含油污泥，电镀污泥、印染污泥等危险废物的固化处理，也可用于城市污水处理厂产生的普通污泥的固化处理。3污泥固化工程方案3.1处理规模的确定根据老港污泥量，本工程设计日处理污泥量1000t/d。3.2污泥固化处理目标污泥填埋预处理实质上是通过添加改性材料，改善污泥的高含水率、高粘度、易流变性、高持水性和低渗透系数的特性。确保在填埋作业时污泥土力学特性达到如下指标：无侧限抗压强度≥50kN/m2，十字板抗剪强度≥25kN/m2，含水率≤60%，臭度降低到三级以下，以保证填埋机械的正常作业和填埋区作业环境良好。因此，污泥填埋预处理工艺的关键是选择合适的改性材料。本固化系统处理从老港垃圾填埋场垃圾码头运送过来的生活污水处理厂产生的剩余污泥，污泥含水率80％左右。本方案编制范围从污泥进入固化区污泥储坑开始，到污泥固化搅拌后送出固化区为止，包括固化工艺流程的设计，固化区的设计、建设，固化装置的购置和安装，固化剂的选择，以及污泥固化的运营。3.3污泥固化处理工艺为了简化污泥固化工艺，尽量减少固化流程的环节，改变污泥进料和成品出料的方式，设计了图1方案。进料采用短驳车将污泥卸入提升了的污泥储坑，污泥储坑内的污泥由双无轴螺旋输送机（考虑无轴螺旋的输送效果，输送仰角不大于10°）直接计量送入滚筒搅拌机中。固化剂由螺旋输送机送入双无轴螺旋输送机，与污泥进行预搅拌，以保证后续滚筒搅拌机搅拌均匀程度。搅拌好的成品由皮带输送机输送至固化成品料仓后，由污泥运输车运往养护区养护。图1污泥固化工艺流程图(1)污泥储坑为方便计量双无轴螺旋输送机将污泥送入滚筒搅拌机，将污泥储坑适当提升，上表面高于车间平面2.4m，同时为了节省运输道路的建设成本，将污泥搅拌车间的平面放低，下挖4m，保证双无轴螺旋可以顺利地将储坑内污泥送入搅拌机。由于采用了无轴螺旋，污泥中杂物的缠绕问题得以解决，但仍需防止大体积坚硬物质（石块、玻璃瓶等）对无轴螺旋的损害，因此在污泥储坑上设置隔栅，定期清理，过滤大颗粒坚硬物和部分缠绕物。储坑底部设置斜坡和挡墙，斜坡可使污泥顺利滑落至水平无轴螺旋上，保证稳定出泥；挡墙可有效阻挡穿过格栅的大颗粒坚硬物质，使其沉淀下来避免进入螺旋。为了防止原生污泥恶臭扩散，储坑设置盖板密封，只在污泥车卸泥时才打开。(2)污泥搅拌车间污泥搅拌车间内放置污泥滚筒搅拌主机，污泥和固化剂按设计配比连续由双无轴螺旋输送机预搅后进入搅拌机，经搅拌混合均匀后连续出料，由水平皮带输送机送出。为了污泥储坑双无轴螺旋的正常运行（输送仰角不大于10°），污泥搅拌车间整体下挖4m，其他车间区域不下挖，节省土建投资。污泥车间与厂房其他车间完全用墙板隔离，正常运行时车间属无人区域，只在检修时，在停止生产后并排出有害气体后，检修人员穿戴防护措施进入。污泥搅拌车间设置负压抽风除臭设施，搅拌主机上方设吸风罩，由管道将臭气收集到处理装置（详见除臭设计）。车间内还设置H2S、NH3、CH4、臭度等指标的自动监测仪，数据及时回馈到控制室，确保安全生产。(3)成品装运为了尽量减少污泥处理的环节，便于除臭和污染控制，搅拌好的污泥经皮带机输送直接装入短驳车。但这样的设计对现场车辆物流要求较高，需及时装运，否则将影响最终产量。短驳车辆在料斗下停车后，舱门打开将料斗内的成品卸入车内，全部污泥流出后，舱门自动关闭，发出信号，车辆启动，避免污泥散落。料仓的设置根据厂内运输车容量（15t/车）及车型（车身高低）配置，每个容量为15m3；料仓卸泥处修建半封闭雨棚，一方面用于雨雪天气的防护，另一方面，将不慎造成的污泥飞溅控制在最小范围内。出料皮带在厂房外的部分采用皮带机罩封闭，减少感官和恶臭污染，也起到防雨效果。(4)固化剂存储车间固化剂存储车间内设有固化剂料仓、螺旋输送机、悬臂吊车等设施。这些设施可稳定高效地将车间内存储的固化剂输送到污泥搅拌设备中去。(5)辅助车间包括休息室、管理室、控制室、脱臭设备室等。4污泥固化处理设备改建污泥固化成套设备是在我公司现有的几套污泥搅拌的基础上与拥有十几年生产混凝土搅拌站的制造商共同研制，结合老港污泥状况和环境场所特征而设计的。搅拌机主体采用滚筒式设计，滚动筒体与固定内螺旋刮板相结合，确保污泥与固化剂混合均匀，并防止污泥粘壁，杂质缠绕，且有利于设备封闭，减少搅拌过程中臭气外逸。该设备结合老港环境场地特征采用了一型布局结构，大大提高了场地利用率,并优化了场地环境，使整个作业区布局全部密封在一个作业车间内，因而更加合理、美观。由于各部分为紧凑型结构从而减少物料泄漏，避免二次污染，因此更加清洁环保。根据污泥处理量的要求（确保1000t/d，适当考虑扩容），采用两条生产线A线和B线，A线配置70t/h处理能力滚筒搅拌机（φ1400×4500），B线配置110t/h处理能力滚筒搅拌机（φ1800×6000），详见附图2。图2污泥固化处理设备4.1设备工作说明(1)污泥直接由污泥储坑中的双无轴螺旋输送机将污泥送入滚筒搅拌机中。(2)固化剂通过行车放入固化剂仓内，固化剂仓与两台单螺旋输送机相连，通过单螺旋输送机送到输送污泥的双无轴螺旋内，在运输过程中进行预搅。单螺旋输送机采用变频控制器控制，可以控制送入的固化剂的量。(3)物料经双无轴螺旋进入滚筒搅拌机内。搅拌机主体采用滚筒式设计，滚动筒体与固定内螺旋刮板相结合，确保污泥与固化剂混合均匀，并防止污泥粘壁，杂质缠绕，且有利于设备封闭，减少搅拌过程中臭气外逸。经过搅拌后的物料由皮带输送机送至污泥料仓。（来源：环卫科技网）4.2设备的特点该设备采用了先进的工业计算机控制系统，实现了污泥和固化剂的自动配比，具有计量准确、可靠性好、搅拌均匀、操作方便、生产效率高、故障率低等特点，特别适合大流量连续作业，是污泥固化拌和站的理想设备。本设备的自动控制系统采用了PC工控主机，具有友好的用户界面和良好的人机对话功能。可储存配比、产量等数据，并可输出打印统计报表，便于现场管理和监控。故障自动监测系统和报警系统，提高了整机自动化水平和整机可靠性。全密封、带空调的控制房，减轻了操作者的劳动强度提高了操作人员的舒适度。该设备具有高效益、高产量、抗缠绕、全封闭、低功率，在该设备外圈设置了多处检修门，便于该设备的清洗、保养，故障率低、自动化操作等特点。4.3设备外形尺寸及组成该设备主机外开尺寸：A：Φ1400（外径）×4500（长）×3550（高）B：Φ1800（外径）×6000（长）×3750（高）单套设备的配置：1、主筒体单螺旋；2、托轮架组2组4只；3、上压轮1组2只；4、特制舱壁振动器2组4套分体式；5、电机、减速机转动机构1套；6、水雾压枪1套；7、窑头窑尾各1套（与主机分离式）；8、共同底座1套；9、回转支承、大齿轮、小齿轮。具体数量见表1。表1固化设备一览表工程用计量设备，环保与加油设备，监测设备，机修设备，保洁车辆，办公用车，通勤车辆，工具车辆，消毒车辆利用老港填埋场原有设备，本工程不再另行购置。4.4污泥固化系统设计(1)污泥性质含水率：~80%容重：~1.0t/m3(2)固化剂性质组成成分：M1固化剂容重：1.2t/m3(3)固化预处理参数固化剂混合比例：10%混合物总重量：1100t/d混合物容重：约为1.1t/m3混合物总体积：1000m3/d养护时间：7d指标：在搅拌机出泥处和皮带机上随机取样，各样的含水率差别不大于3％，表示混合均匀。(4)养护后固化混合物出料参数含水率：~55%容重：~1.2t/m3体积：~407m3/d指标：无侧限抗压强度≥50kN/m2，十字板抗剪强度≥25kN/m2，渗透系数在10-6～10-5cm/s数量级，臭度降低到三级以下。参考文献：[1]陈海明.土的抗剪强度各项异性及其在土坡稳定计算中应用性的探讨[A].2003,第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C].[2]刘润,闫澍旺.软粘土边坡稳定性分析中十字板强度取值的探讨[J];2005(8),岩石力学与工程学报.[3]翁焕新.污泥无害化、减量化、资源化处理新技术.2009.5.[4]朱开金.马忠亮.污泥处理技术及资源化利用2007.1.1[5]毛谦德,李振清.袖珍机械设计师手册.1994.9[6]林峥.实用泵手册.2004.10（华东地区第十三届废弃物处理研讨会论文集）（来源：环卫科技网）