【《华北地区某市300td污泥处置工程设计》22000字】

本设计基于华北地区某污水处理厂300t/d的污泥产量进行污泥的处理处置工程设计。本设计处理能力已达到国家《城镇污水处理厂淤泥解决技术法规》[CJJ131-2009]，《城镇污水处理厂废气排出规范》[GB18918-2002]，《城镇污水处理厂淤泥置换公园公共草坪绿化用泥质》[GBT23486-2009]，《城镇污水处理厂污泥泥质》[GB24188-2009]的相关标准。本设计分别对厌氧发酵，好氧发酵（堆肥）进行技术比选，比选结果为采用好氧堆肥工艺技术处理该污水处理厂所产生的污泥。根据工程经济核算表明处理1吨干污泥的成本为420元/吨。而每吨干污泥所产生的经济收益为280元，说明本设计所选的工艺技术处理污泥具有良好的经济效益。经过比选，最后确定的此次设计主要步骤是：用稻壳糠调理好初始物料的C/N，利用槽式堆肥处理完成污泥的一次发酵，利用自然堆肥处理完成污泥的二次发酵，为防止污泥在堆肥处理过程中产生的臭味污染环境，所以通过利用生物滤池除臭。本设计包含两个部分：第一部分是设计说明书，包括：国内外文献综述，常见污泥处理处置工艺介绍对比，计算，选择。第二部分为图纸，包括：污泥堆肥处理厂平面布置图，槽式堆肥的平面图及剖面图，生物滤池平面图及剖面图。本设计占地面积为5.7×104m2，总投资4.6776千万。关键词：污泥处理，好氧发酵，污泥处理厂设计目录随着中国经济社会的快速发展，城镇化程度的日益提高，污水处理厂的规模逐渐加大，污水处理厂在污水处理的过程中形成了大量污泥，这种污泥中包含了大量的重金属、有机质和有毒有害细菌等，若处理不当，不仅会释放恶臭物质，还将造成土壤、水体等环境介质严重的二次污染。所以，人们一定要对它们加以管理后才释放在大自然里面。目前，常见的污水处理处置方法主要有回填、燃烧、堆肥处理、土地利用、建材化利用等。污泥是富集了各种物质的污水处理工艺中的副产品，它质量大，含水量多，而且其中的有机质、氮、磷、钾等植物养分充足，具有一定的利用价值。估计到2020年，我国的市政污泥年产量将达到6×107t[1]。但同时，我国贫瘠土地、废弃矿山面积广，生态修复对覆土的需求量大，花卉种植等行业也需要不断补充栽培基质，市政污泥堆肥产品正是一种可能的营养覆土替代品。以城市污泥与绿化废物为主要原料，好氧堆肥中的养分和有机质含量都较高，可用于农业生产。将其使用在土地中，还能够改变土地的物理特征，从而提高土地中的有机质含量以及氮磷等养分的比例浓度[2]。本设计，是基于华北地区某市每日300吨污泥的处理而设计的。主要采用堆肥发酵工艺，主要包括预处理阶段，一次发酵阶段，二次发酵阶段，贮存与制肥阶段，其中，预处理阶段将会采用稻壳糠作为污泥调节剂，一次发酵阶段将会采用强制通风式的槽式堆肥技术，二次堆肥将会采用自然通风堆肥。其目的主要是保证堆肥产品能够用于农业。污泥是城镇污水处理厂污水处理过程中的衍生工业废物，成份繁杂，具有含水率较高、有恶臭、有毒有害等污染物特征，若不加以有效的处理处置而进行排放或堆埋，就会对土壤和地下水产生巨大污染，同时也会产生恶臭病菌等生物污染物[27]。污泥焚烧的工艺要求是必须在极高的气温环境中完成，在反应炉中加入足够的空气，并在污泥完全完成焚烧反应后，使污泥中的有机质全部转变为二氧化氮、二氧化碳等对环境基本没危害的废气，且燃烧后最终所得的副产品主要成份为烟气和灰渣。所以经过以上工艺我们能够发现，污水经过焚烧处理后可以使污水中的有机质加以完全溶解，且焚烧最终得到的产物主要成分是烟气与灰渣。因此通过上述工艺我们可以看出，污泥经过焚烧处理后能够将污泥中的有机物进行充分分解，且在高温的条件下能够彻底杀死有害病菌，从而杜绝了污泥中不同种类生物对环境和人类所造成的危害，而且处理的最终产物相比于原来未处理的污泥体积相比，只有1/10大小，因此综上所述，干化焚烧的实际应用意义较高，且对环境也较为友好[24]。污泥，是指在污水处理流程中形成的泥状物质，该类物质以有机物为重要成分，且含水量较高，并富含各种有毒有害的化学物质。污泥填埋大致有单一回填和混合充填二种方法。单独填埋在中国国内并不普遍，而脱水污泥和生活废弃物混合填埋则是中国国内城市生活污水传统的填埋方法，污泥在进入填埋后一般与废弃物以及周围覆土分级完成层堆，最后再经过碾压填埋。污泥填埋的处理技术方法简便、容易、成本低且环境适应性强[25]。厌氧堆肥，是指由厌氧兼性缺氧细菌在无氧条件下将有机制地转变为的CH4,CO2,H2S等无机质的过程。该阶段主要包括分解、酸化和酸性发酵等过程，以及产甲烷的过程，此期间由细胞外酶使大分子有机物迅速水解成小分子化合物，继而在产氢产乙酸细菌的作用下，逐步使其转变为脂肪酸，储氢材料等，最后在产甲烷细菌的作用下，这些产物被还原成CH4，并去除并虫卵和病毒，实现无害化处理。但是厌氧堆肥的周期长且伴随着臭味的产生。污泥厌氧状态消化作用是目前在中国最常见的污水稳定处理方法，通常有中温消化吸收和高热消化吸收。厌氧消化过程包括水解阶段、酸化过程阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。然而，微生物胞外聚合物和细菌组成影响了微生物细胞中有机质的释放，从而减少了水解速度。目前，可以用来改善厌氧消化效果的化学预处理方法有许多，如热碱、生物技术和超声等。虽然腐殖物也有促进酸化过程、产氢或醋酸、产甲烷等步骤的微弱可能，但它对水解过程的控制却是一定的、很明显的、甚至无法改变的[10]。厌氧消化过程中会产生沼渣、沼液处理难度大，对技术和设备的要求较高，系统操作复杂[26]。在室内空气流动的状况下，利用污水好氧堆肥这个工艺技术可以在细菌的影响下对有机废水实现生化分解，并且还可以将有机质转变成为稳定的腐殖物。在此处理过程中，再把外加剂按一定的配比掺入其中。加入的外加物可以分为二类，一类是调理剂，另一类则是膨胀剂。调理剂一般是利用稻壳、秸秆杂物等经过腐熟之后所产生的堆肥物质，使堆体的含水量得以有效地减少；而膨胀剂则一般是添加了玉米芯、锯末等化学物质，这样就可以使堆体的孔隙率提高，使堆内的废气与外部空气顺畅交流。污泥堆肥是将污泥和调理剂配比混匀，在适当的通气供氧下，利用微生物的发酵将污水进行无害性、低能耗处理。市政污泥堆肥产品中富含大量的腐殖质和植株生长发育需要的营养元素，能够改变泥土的特性，增加土壤肥力。这一解决方法在欧、日等国家早已进行过丰富的探讨与实验，而国内已逐渐形成市政污水解决的主导方法[12]。污泥好氧堆肥处理的整个流程中大致有四个步骤，依次是加温、杀菌、减温和腐熟。在堆肥初期，对外加剂所添加的数量需要采取合适的配比以及需要适当的通气率，上述要求缺一不得，给细菌的迅速增殖创造了合适的生活必要条件。而细菌在这种阶段中不断活跃，可以溶解大量有机质，使反应器的温度迅速提高，当水温达到55°C后，就可以有效控制堆体内的细菌的活跃频率，而此时嗜热菌也开始逐渐活跃。嗜热菌最主要的功能，是对堆体的相关致病菌等有害物质进行灭杀；在有机质全部分解完毕时，气温就开始慢慢降低，当气温低于40°C时，整个堆体进入腐熟的阶段，整个堆肥处理周期基本完成。好氧堆肥也是当下最常用的堆肥工艺之一。主要是指企业使用废弃物为原料生产建筑材料，从而获得节约资源的土地，大量消纳废弃物的目的。且此法可将污泥中的有毒有害成分分解和固化，使二次污染风险降至最小[11]。土地利用法被认为是最有潜力的处置方法。这种处理方法，可以将污泥广泛应用于耕地、公园、与城市管路绿化、森林、草坪、市政园林绿化、育苗基质和地区的土壤恢复和生态修复工作等[26]。浓缩脱水指在除去污水中的一些水份，并提高固体浓度的过程方法(一般包括：重力浓缩，气浮浓缩和机械浓缩)[10]，污泥浓缩脱水技术，可以利用重力和机械等方法除去污水中的部分水份或缩小容积，再经浓缩后污泥含水率可由99%以上降至94%-96%，进一步经脱水可降至80%左右[26]。浓缩脱水各技术对比表见1.1。表1.1浓缩脱水技术对比根据欧盟统计局的数据，2012年以来年污泥处理量超过十万吨的国家有14个。除葡萄牙（33.38%），比利时（68.26%），匈牙利（70.71%），其余国家的污泥处理处置比例都在80%以上，远高于我国（17.95-28.71%）[3]。图1.1欧洲各国污泥处置方式由图可知，比利时，瑞士，荷兰等地都以垃圾焚烧为主，其中在荷兰地区已经实现了100%的垃圾焚烧处理(CHP热电联产)，而烧灰则进行回填，或作为道路建筑原料等方式进行最终处理，而法国、葡萄牙、英国等则以厌氧消化后的污泥农用为主；堆肥则在瑞典，捷克等国的比例较高。（1）美国的污泥处置现状在美国，污泥通常被称为生物质固体，通常根据应用不同分为A、B两类。他比较强调使用低能耗和稳定化方法处理污泥。传统的堆肥处理方法由于生产成本较高，且恶臭强烈，目前已逐步被好氧消化技术或堆垛干燥技术所取代。503法规定了污泥土地利用，填埋和焚烧三个最终处置出路，目前约有50%的污泥作土地利用[4]。据估计，截至2015年，美国每年产生约1384万t干污泥，其中687万t得以回用，292万吨（21.10%）通过厌氧消化减少（产沼气，CHP热电联产），395万吨（28.54%）用于土地利用（农用、园林、肥料等），其余的697万吨污泥则通过填埋（混合或单独）、焚烧，等其他方式得到处置，作为潜在的能源应用资源，用于填埋或焚烧的比例有所下降[5]。（2）韩国的污泥处置现状韩国自2008年禁止污泥投海以来，热干化和焚烧逐步成为主流工艺，且在韩国有很多水泥厂将污泥焚烧灰添加到水泥，将其作为水泥的主要原料之一。截至2014年，韩国干污泥年产量约371.83t，污泥处置率达到100%。除1%进行陆地填埋，29%进行焚烧外，污泥的在利用率达到了69.9%，主要包括碳化、固化、腐熟化、干燥燃料化（火电厂辅助燃料）及原料化（水泥原料）。（3）日本的污泥处置现状日本人多地少，可用的土地利用资源相对匮乏，随着污水收集管网的完善，污水和污泥量迅速增加，污泥处理处置主要以焚烧和建筑材料利用为主，土地利用与填埋占比很少。日本从上世纪九十年代就推广使用污泥热干化和污泥焚烧技术，并将污泥焚烧灰用于建材使用。日本政府针对污泥的处置再利用发布了大区域的污泥处理和资源使用方案，无害化污泥应用于园林绿化或农田，焚烧污泥后将污泥渣用于制造水泥或制成建筑原料，利用焚烧污泥燃烧发电，供热。在日本污泥无害化主要采用堆肥技术，污泥肥料在日本具有一定的竞争力。随着对原污染元素研究工作的开展，日本也对原污泥处理处置技术路线做出了调整，焚烧后资源化利用逐渐加大，并且污泥的土地利用资源化比例稳步升高[6]。截至2016年末，日本污水收集处理系统的普及率达到全国人口的78.3%，干污泥年产生量约为234万t，其中72%得以回用。日本的污泥焚烧后用于建材（制水泥、砖、陶瓷）等的比例达到49.05%[7]。有关调查还指出，目前我国污泥填埋处理约占全部处置方法的65%，自然干化和垃圾焚烧分别占约6%和3%。生态环境部发布的统计资料显示，中国污泥生产较多的省市是上海，浙江和北京等发到地方。北京主要的污水处置方式是土地使用，且土地资源使用方式占了80%以上，因此填埋处置也逐步被土地资源使用方式所代替，上海的污水处理主要以填埋为主，而杭州在近年来污水的主要处理方法则是垃圾焚烧后再对焚烧灰进行资源化使用[8]。国务院在“水十条”中明确指出，污水处理置换工程实施后形成的污水须实行安全化，无害性的资源化处理置换，并严禁经处理处置后不合格的污水直接流入农田，以保证城市污水处理厂的安全处置，在过程和处置中都不能对环境造成二次污染[8]。我国通常采用的处置方法有土地利用、焚烧、卫生填埋等。图1.2污泥处理处置流程图目前我国和发达国家的区别主要表现在污水处理技术起步较晚，处理工艺不完善，污水处理技术落后，剩余污泥的处理水平低下，污水处理投入水平高等问题方面[9]。随着中国的城市化程度日益提高，以及我国相关政策措施的颁布，如国务院政府办公室颁布的《“十二五”我国小城镇污水处理过程及资源再生运用设施建设计划》中提出，“十二五”时期各项建设项目主要任务目标为，增加污水处理过程规模4569万立方米每日，提升改建污水处理过程规模2611万立方米每日，建成废水处理过程规模518万吨(干泥)每年，增加城市污水及资源再生利用设备容量为2675万立方米每日。我国发改委与住宅城市中国建设部制定的《“十三五”我国小城镇污水处理及资源再生使用设施建设计划》中明确提出，“十三五”时期增加城市污水处理过程设备规模5022万立方米每日，增加淤泥(以含水率80%计)无害化处置面积为6.01万吨每日[13]。按照住房和城乡建设部的统计数据，截止2019年底，我国城市污水处理厂的总量为4192所，累计处置污泥的总量为656.5亿立方米，年污水总量为3923万吨(含水率80%)，但由于城镇污泥数量日益增长，随着污水处理的指标和处理量增加，污泥的总量也是愈来愈大，对污泥的管理处置将更加迫在眉睫和严格。污泥作为污水处理的主要副产物，富集了污水的废物(有机重金属、难降解、持久性有机质等)和养分(C、N、P等)，在根源上同时具备“资源”和“污染”的双重性质。污泥中含的丰富有如数头可经过厌氧消化作用处理获得的甲烷生物气，储氢材料等比热值更多的能源，此外，也可以提高蛋白质提取等技术，利用污泥中的丰富资源。处置后的稳定物质还可进行土地利用和建筑使用等，进而达到污水的稳定化，无害性和资源性质。同发达国家比较，中国污水性质具有有机质浓度降低，含沙量少，产量大等特点。因而，污泥的处理处置技术途径的选取应该要与符合中国城乡污泥处理长的共同特点,并充分考虑了污水的“资源”和“污染”双重性，以实现环境、经济和社会效益的最大化。华北地区的某城市污水处理厂污水处理规模高达75万m3/d，并实行了改良式A/A/O工艺，出水严格执行《城乡污水处理厂废气排出规范》(GB18918-2002)的一类及B类污染物排放规范。该厂的首期主体工程于2009年底完成并投资试运行，预测在达到处理规模时，污泥产量将达到300吨/天，这些污泥必须得到妥善的处理。该厂污泥经脱水后含水率约78%，通过对目前成熟的污泥处理工程的比较分析，结合实际情况，将各污水处理厂脱水后的污泥，进一步处理使其减量、稳定、无害、含水率达到40％左右。采用堆肥工艺生产出的产品，可以广泛用于附近地区的园林、绿化、花卉苗木培育、土壤改良等与食物链无关的领域。华北地区的某城市污水处理厂污水处理规模为75万m3/d，实行改良式A/A/O工艺流程，出水严格执行《城乡污水处理厂废气排放量规范》(GB18918-2002)的一类及B类污染规范。污泥处理系统产生污泥300吨/天，该厂污泥经脱水后含水率约78%，通过对目前成熟的污泥处理工程的比较分析，结合实际情况，将各污水处理厂脱水后的污泥，进一步处理使其减量、稳定、无害、含水率达到40％左右。采用堆肥工艺生产出的产品，可以广泛用于附近地区的园林、绿化、花卉苗木培育、土壤改良等与食物链无关的领域。表2.1污泥的组成资源性物质含量范围(g/kg)污染性物质组成含量范围（mg/kg）C321.3-335.7重金属污染物锌、铜、铬、铅等0-27300N7.4-54.9有机污染物抗生素、多环芳烃、多氯联苯等0-33810P2.2-48.3微塑料聚丙烯酸、聚酰胺等1.60-56.4干重：（103个/kg）K0.8-17.5其他致病菌、矿物油等0.01-23本工程的主要设计参数如表2.2所示。其发酵产品执行《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB23486—2009)标准。表2.2污泥堆肥主要设计参数项目参数本项目参数脱水污泥（t/d）300300脱水污泥平均含水率(%)70-8078发酵混合物料起始含水率(%)40-6540-65发酵混合物料控制C/N（25-30）：1（25-30）：1堆肥产品含水率(%)30-4030-40发酵温度（℃)50-65（持续时间≥5d）50-65（持续时间≥5d）好氧发酵周期(d)1515堆体氧浓度（%）≥5≥5（1）在常年工作中，要保证废水处置效果稳定，工艺技术成熟安全。（2）将污泥可能造成的二次污染风险降至最低。（3）合理规划方案，节约成本。（4）确保运行管理人员的工作安全，减少员工伤亡事故发生率，操作管理更简单。（5）认真执行国家有关环保的各项工作方向，符合国家的关于教育方针，规定和标准。（6）按照有机肥的质量指标要求，选择适当垃圾堆肥处理方式，力求工艺成熟，科学经济合理，安全稳定，质量高效，适应性强。其目的是要尽可能节约工程投资及日常运行费用。（7）在堆肥厂征地区域内，将厂房的建筑平面布置在力求方便施工，易于安装和方便维护的前提下，使各处理建筑尽可能集中，节省土地，增加绿化面积，并预留进一步发展余地，以便后期工程建设。（8）堆肥厂的竖向布置力求工艺流程顺畅，合理，过程中的废气，废水能得到适当处理。（9）单项工艺结构、构筑物设计力求安全可靠、操作简单、适用、节约、省地、经济合理、减少施工投入、减少运营成本。（10）为了保证工作的可靠性和有效性，并减少人员操作时间，必须降低日常保养检查的工作量，以提高人员作业要求。（1）产品含水率40%。（2）产品卫生指标执行《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》[GBT23486-2009]污泥进入一次堆肥发酵槽之前需要与调理剂混合以调节初始物料含水率和C/N之后方能进行堆肥。前处理包括粉碎，原料贮存，运输以及混合几个步骤。其具体流程是：污泥由脱水机房直接进入预处理车间，其他物料通过斗式提升机进入预处理车间，由震动给料机按比例给料，再经由皮带输送机进入混合机。预处理设备所需要的机械设备：稻壳破碎机、振动加料机、螺旋输送机、带式输送装置、斗式提升机、原料贮存筒仓。表3.1预处理设备设备名称数量功能堆肥物料混合机5堆肥物料的混合皮带输送机10物料的运输斗式提升机5物料的提升震动给料机1回流物料给料螺旋给料机5污泥输送地磅3原料称重污水处理厂产生的污泥经过地磅称量后卸入存料间暂时储存。然后用抓斗和给料机经皮带运输到物料混合间，运用稻壳糠作为调节剂，调节污泥的C/N和含水率。混合好的物料经过破碎然后用卡车运输到主发酵系统进行好氧发酵。条垛堆肥处理法是最古老的堆肥方法一种。它是把堆肥材料堆成条垛状设施，在好氧条件下完成发酵过程。堆的断面可能为阶梯式、不规则四边形或三角形。条垛式堆肥最大的特性就是利用定期翻堆来实现在垃圾堆内的有氧状态，一次发酵期为1~3个月。条垛式堆肥体系的主要好处是：所需设施简易，且成本投入也相应较低，翻堆使堆肥容易风干。长期的堆腐则使制品的稳定性相对而言较好，操作简单灵活，适合多种原料一起堆肥[15]。条垛式堆肥体系的主要缺陷是：易受到气候环境影响，占用建筑面积大，堆肥时间较长。通气静垛体系是美国马里兰州的Beltsville农业科研和技术服务实验站上开发的，最初用作污水处理厂中污泥的好氧堆肥。后来研制人员又在条垛式体系上增加了通风系统，从而形成强制通气静垛体系。强制通气静垛体系的好处是：设施投入资金相对而言较少，但和条垛式系统比较，高温和通气环境都受到了良好的限制。堆腐的持续时间相对而言较短，通常需要4~5周，生产稳定性高，可较高效的杀死致病菌和减少臭味。又因为堆腐持续时间相对而言较短、填充料也相应很少，所以占地也较小。但通风静态垛系统堆肥容易受天气因素的负面影响。隧道式发酵仓及堆肥物处理设备均为封闭式，矩形截面的隧道。发酵槽则为彼此独立的双隧道型构造，将物料在发酵过程中和翻堆时形成的臭气和灰尘，经由废物收集管路利用引风机抽出并送入恶臭物料处理单元，进行集中处理。按照所处理物质量的高低，来决定发酵仓的规格与数量。发酵的翻堆作业使用翻堆机或人工，在发酵仓的下方要设有通风管道，并利用风机向发酵槽内强制通气，以确保空气的供给。一般隧道型发酵作用仓堆肥期为14~25天，堆肥温度为60~70℃。日光棚发酵槽，利用太阳光来增加乳酸菌并利用沟中温度控制，其好处就是在保证气温最低的冬天就可以顺利进行的同时不需消耗过多的能源。而乳酸菌利用槽式堆肥处理是利用翻堆机搅动并将材料向后移，翻堆机可选用双螺旋式、链板型、搅拌式以及铣盘式。发酵工艺水槽下部也同样要设有通风管道，并利用风机送风来保障堆肥处理所需要的空气供给。一般堆肥处理物料在进槽后三天内温度控制会超过45℃，而水槽中的温度控制在超过55℃以上则要维持七天左右，整个堆肥处理周期约为12~20天。筒仓型堆肥的发酵仓构造比较简单，通常是用钢筋或砼构筑，深4~5米的单层圆柱体或矩形发酵作用仓。其上方通常设置供料口，堆肥材料直接由仓顶进入，底部则采用螺线出料机直接进料，在发酵作用仓下方用高压离心机强制通风，并利用仓底的蜂窝状散气，保障仓内的空气供给，并随着发酵作用物料的气温、水分等生产参数的改变，启动风机向发酵作用仓内曝气并抽出废气，以保证仓内通过好氧发酵分解物料的有机质。物料堆肥处理温度一般为60~70℃,生命周期一般为20~30天。槽式堆肥处理体系，是将材料置于一个长而窄的被称作“槽”形的管线里，在渠道墙面的上部架设台翻堆机可对材料实施翻堆，沟的下方则敷设有曝气管线可对材料堆放处实行透风曝气，是将控制通气和定时翻堆有机性地结合的堆肥体系。槽式堆肥处理技术，是传统静态堆肥与条垛堆肥处理的又一个进步。槽式堆肥系统的好处：堆肥周期较短;操作简单灵活。槽式堆肥系统的主要缺点：占地面积大。以上几种好氧堆肥系统的比选。表3.2好氧堆肥工艺的比选污泥的一次发酵是整个污泥好氧堆肥工艺的关键步骤，污泥的二次发酵是在一次堆肥的基础上进一步陈化腐熟，再这一期间有机物会进一步分解，物料经进一步分解会达到稳定，堆体的温度接近环境温度，最后达到熟化。二次发酵的时间与一次发酵的时间相比起来略长，一般来说，二次发酵的时间为20-30天。本设计在设计计算是选取15天进行计算。因为污泥通过一次堆肥，有机物分解及水分蒸发，物料会变的较为干燥和疏松。二次发酵采用自然堆放的方式进行。根据表3.2以及按照工作任务书的要求可知，槽式堆肥处理、静态可堆肥和筒仓型堆肥处理系统均是能达到工作任务书要求的工艺流程，但考虑到经济、场地条件等原因，一次发酵选用槽式堆肥处理系统，二次发酵则选用自然通风静态堆肥处理系统。两次发酵工作均完成后，用叉式装卸车和给料机合并构成的送料系统将堆料送进并交上细粉碎机予以粉碎至12mm以下，随后再由皮带运输车送至振动筛中予以筛分，将未被分散的材料和大块的其余杂质去除后，筛上物送往回填场回填，将筛上物通过皮带输送机送往玻璃分级机将其中袋的细碎玻璃分选出，随后再将其余袋堆肥处理产品搬到细粉碎机中予以粉碎加工，后再送往打包机对堆肥处理产品包装，后再送到产品贮藏所储存。表3.3后加工主要设备设备名称数量功能粉碎机5成品粉碎振动筛3筛分打包机3成品打包输送皮带若干输送经发酵后的物质可成为有机挥发物肥料可以直接卖到用户，施于耕地、水果、蔬菜田，或者作为土壤改良剂，也可按照土质的状况、使用者的需要，在有机挥发物的堆肥中添加氮、磷、钾添加剂后生成的复混肥料，作为袋装产品，既方便运送，又方便储藏，而且肥效更好。根据设计任务书的要求，本设计在后处理中主要是把经过发酵后的产物进行检测，达标后对产品进行包装、销售。在污泥的好氧堆肥工艺处理过程中，当空气较充沛时，好氧微生物就会将污水中的有机质完全溶解，并且还会排出具有一定刺激性的恶臭气体；在供氧不足时，有机化合物就会被厌氧细菌分解，进而形成具有恶臭的不完全物质[16]。所以，不管供氧技术充分或者供给氧气不够都会出现恶臭物质，不过，在供给氧气技术不够的前提下，有机物会主要分解为致臭物质[17]。在堆肥处理过程中所形成的恶臭物质，不但会污染堆肥处理厂附近的环境卫生，同时也会产生大气环境污染，更会影响附近居民的身心健康和生活品质。恶臭气体的主要含有成分之一为阿摩尼亚，恶臭气体的发散代表了阿摩尼亚的减少，它将导致堆材中的硫元素浓度明显减少，导致堆肥处理产物的营养价值减少，农业效益变差。在污泥堆肥处理过程中，有两种臭气污染和减排的主要手段，一是通过工艺调控，包括调整堆肥与物料的比例，堆体的孔隙率，以及提高通气状况等等[18]。还有一个是末端管理，就是采集和处置堆肥处理过程中形成的臭气，使之满足排污标准后才能排出。二种方式相比，末端管理技术能够有效抑制污泥好氧堆肥处理过程中臭味的产生和释放，既能够实现保氮除臭的目的，也能够明显改善工作环境，从而减少了对周围社会环境的负面影响[19]。在堆肥处理流程中，由于堆肥材料局部整体或某一段内的厌氧发酵工作过程会造成恶臭产物的生成，所以需要专门对堆肥处理排气进行除臭处理以减少二次污染的生成。堆肥处理过程中所生成的恶臭成份很复杂，主要成份有氨、氢硫基、聚酰胺类等，并且对不同成份的含量和特性还不确定，所以本设计将利用生物滴滤池对堆肥处理臭气体进行生物脱臭处理，把在发酵槽内的堆肥处理恶臭物质用风管支架集中收集后通入生物滴滤池中，利用生物分解去除恶臭产物中的恶臭气体分子。表3.4除臭工艺对比除臭方法优点缺点生物除臭管理方便，效果稳定，费用低对臭气的性质有要求化学除臭占地面积较小有二次污染隐患活性炭吸附法除臭设备操作简单，费用少运行费用高，不适合高浓度臭气结合表3.4各种除臭方法的优缺点来看，本设计选择生物滴滤池来除臭。综上所述，本设计的除臭处理系统选生物滴滤池来处理。在有氧条件下，好氧发酵是利用微生物的吸收，氧化分解等过程，将吸收的一部分有机物通过氧化反应转化成无机物，并将微生物生长活动所需的能量进行释放的过程，而没有进行氧化的有机物则合成细胞质，为微生物提供良好的繁殖条件，从而产生更多的生物体[20]。好氧堆肥处理方式具有对有机物的溶解速率较快，分解过程完全，周期较短得优点。通常一次发酵得周期为4-15d，而二次发酵的周期则为10-30d。高温发酵过程中可以产出优质的有机肥料，因为淤泥中富含着大量的N、P等养分，在好氧菌的帮助下可以保持熟化。产品可用于建筑园林绿化营养土，建材行业的原料等，如果土壤中重金属浓度达到了农业标准规定，就可以进行农业利用。（1）好氧发酵工艺可灭杀污水中的病菌和杂草，从而实现无害化。（2）好氧发酵工艺可降解污泥中的大量有机质，并将残留淤泥的含水量减至40%，达到减量化。（3）土地可以利用好氧堆肥后的产品。（4）不需要添加额外的加热装置，成本低。（1）污泥泥质不稳定，其中重金属难以稳定化，使用面较小。（2）占地面积多大。（3）堆肥过程中产生大量的臭气，污染周边环境。污泥的好氧堆肥工艺大致分为：前期处置，一次发酵，二次发酵，后处置，最后贮存。前处理主要是分选破碎，加入调理剂，其目的是降低含水率，调节C/N，改善污泥的特性使其达到污泥混合原料的要求。一次发酵主要包括中温过程，高温过程，中温需氧型微生物在中温阶段占主导地位，对蛋白质，糖类等易降解的有机物进行降解，周期大约是2-3d。在高温阶段，嗜热的真菌和放线菌逐渐成为优势菌，对难降解的有机物进行降解，此阶段分解速率最高，最高温度可达70℃以上，在此高温条件下，病原细菌和虫卵被杀死，从而使污泥达到卫生标准，此过程周期一般为3-10d。二次发酵是指在一次发酵的基础上，在停止强制通风的自然通风条件下，对剩余的难降解的有机物进行进一步的去除，此阶段周期一般为20-30d[1]。后处理阶段是腐熟污泥进一步去除杂质，粉碎和筛选后得到精制的含水率在30%，C/N在15-25左右的污泥成品。最终进行合理的储藏，保持良好的通风，防止闭气受潮。图3.1好氧堆肥工艺流程图1.从城市周边地区收集稻壳经过粉碎贮存备用。

2.将脱水污泥、稻壳糠与回流物料(约20%)按照一定比例混合，使含水率达到设计要求后进入堆肥反应系统。在确定堆料组成时，根据物料衡算，以含水率为基准，并以C/N比进行适当调整。堆料含水率的适宜范围55~70%，CN比设定为20~30：1。

3.污泥在堆肥反应器中进行一次发酵，一次发酵过程持续15~20

天，物料温度可达60°C,有机物被分解，水分减少，病原菌和杂草种子被杀灭。

4.一次发酵后进入二次发酵，再静态停留20~30

天，物料充分腐熟后，成为松散颗粒状。

5.通过大约三十天的发酵作用过程，物料含水量可以降到百分之四十以内，其中部分作为物料回到堆肥水处理系统和新供料混合，另一些经包装后作有机肥料出售。供气是好氧堆肥过程中必不可缺的一个步骤。供气的作用主要有三个方面：（1）为堆内的微生物供应了空气。如果堆体的氧浓度不够，则细菌处在厌氧状态下，使降解的速率减慢，并形成如H2S等臭气体，同时使堆体的工作温度降低。(2)调节环境温度，堆肥需要微生物反应后所形成的高温，但是对快速堆肥来说却需要避免过长期的高温，而温度控制的问题则需要靠强制通气来缓解。(3)散除水分，污泥堆肥的主要目的之一就是减少其水分含量。在堆肥处理的前期，空气主要是供给微生物O2以分解有机质，而在堆肥处理的后期，则应适当增加空气量，以冷却堆肥处理并带走水份，从而实现了堆肥处理容积、气体比重下降的目的。堆氮的主要供氧操作方法包括自然通风供氧技术，机械强制通气供氧技术以及翻堆给氧。（1）自然通风式供氧是靠空气在面上的自动弥散给堆体内部提供氧，而氧气的供应速度与空气沿堆面扩展的阻力直接相关，在此种供氧技术中虽然不需要大量电力消耗，但由于氧气的弥散速度更小，且氧气沿堆体扩展深入较浅，所以堆体高程较小，若层高较小也可使用此法，但堆体过大时，堆体内部无法达到供氧的充分。（2）强制通气供氧主要有二种型式，一是利用风力发电机直接向堆体后部鼓风，二是由堆体后部抽风，清新压缩的空气从堆体表层流入堆体内。鼓风供氧技术，由于堆体表层气温较高，堆体表层易于实现无害化，但废气不便回收；而抽风供氧技术，由于此种供风的多种形式，臭气回收方便，但由于堆体表层气温较低，因此堆体表层无害化较困难。而抽风机，从堆层抽吸的废气中带有大量的水蒸气和腐蚀气体，在管道中被凝结为小水滴，而这些带有腐蚀的小水滴对抽风机上的高速运动的空气齿轮产生了很大的腐蚀效果，抽风机极易破坏。（3）翻堆供氧，是靠翻堆机在翻倒堆体时将废气进入堆体，而城市污水厂的淤泥好氧堆肥因污染物C/N少，且废弃物中的易降解有机质并不及普通城市中垃圾处理那么充足，所以城市污水厂的淤泥垃圾好堆肥通常快发酵气温比较低，保持在55℃以上的升温持续时间也比较短，在生产垃圾堆肥初期，堆体空隙中的氧气工作温度通常可以保持在0.5~1.0小时，而靠堆体每天倾翻2次，达不到有氧发挥的目的，如果倾翻次数增多，每倾翻一次堆层气温降低5~10℃，如果倾翻次数增多，则堆体气温就上不去了，发酵气温也降低，且植物有机质降解作用的运行速度更慢，所以有机质氧化分解生成的热量较低，堆层气温也会更低，会出现恶性循环，最后造成了垃圾堆肥生产失败或达不到无害化性的目的要求。翻堆的主要好处是可以使水份更易于散失，使材料在堆积或翻倒过程中发生破坏。几种常见的通风方式的比较，详情见表3.5。表3.5几种常见的通风方式的比较表项目方式优缺点自然通风空气自由扩散给堆体供氧几乎不消耗能源，但效率低，无需人力强制通风运用外力因素强行给堆体供氧消耗的能源少，效率较高,无需人力翻堆通风通过翻堆机翻倒堆体以此给堆体供氧消耗的能源较多，效率一般，翻堆较为麻烦综上所述，结合表3.5可知各种通风方式各有优缺点，根据设计，比选出一次发酵采用强制通风，二次发酵采用自然通风。工艺参数的选择部分根据设计要求做出了选择，以适合所选污泥与所选工艺的堆肥参数。初始污泥的含水率为78%左右，调节含水率过低会消耗大量的调理剂，增加堆肥的成本，在经济上不合理。而初始堆体含水率过高会导致堆体中含有大量游离水，不利于堆体的通风。含水率的上限设定为70%，

若初始含水率偏高则可以通过加大通风降低堆体的水分，达到调节含水率的作用。蓬松剂选用稻壳糠作为蓬松剂。工艺参数按照以上数据为指导，并根据实际工程应用加以修正。本设计选用工艺参数详见表4.1。表4.1工艺参数表项目参数本项目参数脱水污泥（t/d）300脱水污泥平均含水量（%）708078发酵混合物料起始含水率（%）40654065发酵混合物料控制（C/N）2330：12330：1堆肥产品含水率（%）≤40≤40发酵温度（℃）55605560好氧发酵周期（d）（持续时间≥5d）2020堆体氧浓度（%）≥5≥5经过查阅资料可知污泥的组分为C5.6H7.3O3.7NS1.1，设混合物料的C/N为25:1。则可知污泥的含C量=12×5.615×5.6+7.3+16×3.7+14+32×1.1污泥的含N量=1415×5.6+7.3+16×3.7+14+32×1.1由此可得污泥得C/N=12×5.614污泥初始的C/N比较低，为4.8，达不到好氧快速堆肥的参数要求，需要对初始污泥通过添加剂与回流堆肥物料进行调整。选用稻壳做为添加剂，来源丰富，质地疏松干燥，有机物含量高，碳源丰富可以调节堆肥物料的含水率和碳氮比。表4.2初始堆肥物料理化性质项目含C量%含N量%C/N密度t/m3含水率%污泥36.747.654.81.1.78稻壳糠61.90.57108.60.1210回流污泥200.635因为混合后得C/N=25，所以可求得污泥与稻壳糠得比列。设稻壳糠得干重为xkg，污泥的干重为ykg则有：C/N=x×61.9%+y×36.74%x×0.57%+y×7.65%=由此可得：x=34.11；y=10.53则污泥与稻壳糠得干重比为=yx=10.53污泥得湿重比=0.311-78%所需稻壳糠得量=3001.27该污水处理厂污泥产量为300t/d，设回流污泥为10%则回流污泥得量=300×10%=30t所以可得物料得湿重配比为：污泥：稻壳糠：回流污泥=300：26.22：30=1：0.79：0.1含水率=1×78%+0.79×10%+0.1×35%1+0.79+0.1污泥：稻壳糠：回流污泥=1：0.79：0.1(质量比)由公式：m=污泥体积V=m=3001.1=272.73m稻壳糠体积：V=m=236.220.12=1968.5m回流污泥体积：：V=m=300.6=50m综上可得物料体积比为1：7.31：0.19综上所诉可得总物料体积V总V总=272.73×（1+7.31+0.19）=2318.2m3/d为了更好的使空气在堆垛中发布均匀，在每个发酵槽底部布置两条通风槽，间隔为5m。在通风槽内布置PVC通风管道作为曝气管，一段封闭，一端与鼓风机相连。通风槽设计1%的坡度，并且与排水沟相连，以便使堆肥过程中产生的渗滤液顺利通过排水沟排入集水池内，最后统一进行处理，避免对环节产生影响。设一次堆肥得周期为15天，堆体得体积收缩系数为0.8。设单槽得设计尺寸为：长50m，宽15m，高3.5m。则堆肥初始混合物料得总体积为V=2318.2×0.8×15=27818.4则单槽的体积为：V=50×15×3=2250m3需要的槽的个数为：n=27818.42250（1）污泥好氧堆肥需氧量的计算C5.6H7.3O3.7NS1.13C5.6H7.3O3.7NS1.1+19.5O215.6CO2+6.9H2O+3NH3+3H2SO450%70%CO2H2O300t/dm干=300×0.22×0.35=23.1tM=5.6×12+7.3+16×3.7+14+32×1.1=182.9n=23.1182.9设降解该污泥所需的氧气量为xkmol，则根据化学式可得理论需氧量为：3C5.6H7.3O3.7NS1.1+19.5O215.6CO2+6.9H2O+3NH3+3H2SO43kmol19.5kmol126.3kmolxkmolx=19.53×需要的氧气质量为：mo2=820.95×查阅资料可知空气中氧气质量比为23%，空气密度为1.29kg/m3。则理论所需的空气量为：m空气=26270.423%理论所需空气的体积为V空气=114219.131.29=88541.96m（2）稻壳糠好氧堆肥需氧量的计算设稻壳糠的降解系数为0.5，以知初始混合物料中稻壳糠的添加量为236.22t，稻壳糠的含水率为10%。故稻壳糠干重为：m稻壳糠=236.22×90%=212.598t稻壳糠能被降解量为：m降解=212.598×0.5=106.299t设氧化1g稻壳糠需要1t氧气。则降解稻壳糠的理论需氧量为：VO2=106.299×10不计回流污泥氧化所需的耗氧量则处理300t脱水污泥所需的空气量为：V1=95182.61+385141.3=480324.045m3(3)去除水分消耗空气量初始物料：m1=300+236.22+30=566.22t，含水率：47.3%，堆肥后变为40%。湿物料总固体量：S1=m1(1-PW1)=566.22×（1-47%）=322.75t堆肥后干物质：m2=S11+P堆肥去除水分的质量：W1=m1-m2=566.22-538=28.22t/d式1：W1=mg×1829×（Pvapour-out可以求出P代入式1可得28.22×103=mg×1829×（19958.6mg=201283.9kg/dV2=mg=201283.9综上所诉，消耗的总空气量为：V总=V1+V2=480324.045+156034=636358.045m3槽内布置PVC管，在PVC管上均匀布孔，由最大通风量和最大通风速率两个参数确定管路的管径；由管路出口最大风速和最大风量确定出口管总面积。设主路上的气流速度为15m/s，支路上的气流速度为10m/s。微生物在发酵过程中通气，有着不同的意义和目的。在乳酸菌初期通气主要是为了供给空气，发酵中期起供氧、分散制冷功能，制冷散热功能可利用装置在向外排风时带来水气进行，以便于调节堆体的适当环境温度；而发酵作用后期通气的主要目的就是减少堆肥处理的含水量，主要利用提高通气次数和延长通气的持续时间进行。所以，在堆肥处理过程中的通气工作主要从供氧、散热两方面加以兼顾。

（1）管道压力损失的计算Pg=Pf+PkPf=Pk=式中：Pg,Pf,Pk:分别指管路上压力的总损失，直管段上的压力损失，局部压力损失，Pa：摩擦系数：气体流速，m/s：气体密度，kg/m3d:管内径，mk:局部阻力系数的和计算时，设主管路上的气流速度为15m/s，支管路上的气流速度为10m/s，摩擦系数取决于雷诺系数Re。Re=d式中：：气体粘度（查看空气粘度表可知温度在为20℃时气体粘度为0.0001808Pa.s）风管内截面积：S=Q额圆管截面积：Sa=（d2）风管内径：d=4S取主风管的内径为0.85m，计算出累诺系数Re的值。Re=0.85×1.2×150.1808=0.85×10因为0.85×10-2≤1×105，所以摩擦系数：=0.3164R则直管路上的压力损失为：Pf=v22d（2）气体通过堆体时的压力损失Pp=150×（1-E式中：Pp：气体通过堆料的压力损失，PaE：物料孔隙率：气体在堆料中的流速，m/s：气体的平均密度，kg/m3：气体的粘度，cPL：堆料高度，mdp：物料的颗粒平均直径，mm根据查阅的相关资料可知，可堆肥物料的颗粒粒径应小于50mm(此处取45mm)；堆肥物料的孔隙率应为49%82%（此处取70%），即E=0.7，L=3.5m，dp=45mm。由公式：v1v式中：v1，v2：通风管中的风速和发酵装置内的风速，m/s可得发酵装置内的风速。因为v1=15m/s,所以有：v2=0.65m/s。因为气体在发酵装置内和堆肥物料之间会形成磨擦和撞击，而这样会使得气体流速降低，所以在此取气在发酵装置内的平均流量约为0.55m/s。气体通过堆体时的压力损失Pp=150×（1-0.7）2×0.1808×0.55×3.50.73风机的额定风压：P=K1(Pg+Pp)=1.18×358.14=422.6Pa（3）风机全压的计算进行鼓风机的设计时，除了通风量之外，还应计算通风风压。风压的计算公式如下：p=p1+p2+p3式中：p：风机全压，Pap1：堆体压力损失，Pap2：穿孔管压力损失，Pap3：从风机出口到穿孔管的管路压力损失，Pap1=4.2×10-2Pa，p2=358.14Pa，p3=47.64Pa。则：p=p1+p2+p3=4.2×10-2+358.14+47.64=405.82Pa（4）风机轴功率和电机功率的计算N=qN=q实×∆其中：p实=kp×pq实=kp×q式中：N，N：实际所需的风机轴功率和电机功率，kw，1：风机的机械效率和电机不同传动方式的机械效率，通常=70%K：不同传动方式的电机容量贮备系数kp，kq：常数，送排风系统，kp=1.1-1.15，kq=1.1p，p实：计算和实际情况下的风机全压，Paq，q实：计算和实际情况下的空气流量，m3/s根据已知可得q=0.7875m3/s，p=405.82Pa；查阅资料可知z轴流式通风机得功能贮备系数k=1.10。则根据以上公式可得：p实=kp×p=1.1×405.82=446.402Paq实=kq×q=1.1×0.7875=0.86625m3/sN=q实N=q实×∆p（5）额定风量的计算Q额=K1Q冷式中：K1:通风系数，一般为1.11.2Q额:风机的额定风量,m3/minQ冷:堆体所需的通风量，m3/min现取通风系数为1.18，则可计算出风机的额定风量Q额=1.18×425.25=501.795m3/minQ额=501.795×60=30107.7m3/h（6）供氧所需通风量的计算在发酵周期中，微生物的种类、繁殖速度和代谢快慢程度不同，耗氧速率也不一样，为了满足发酵过程中最大需氧量，根据单位时间、单位体积耗氧量经验值(一般为0.050.20m3／(min·m3))求供氧所需的风量。根据公式：Q1=nqV式中：Q1:供氧所需的通风量，m3/min:发酵槽的充满系数,0.75n:堆体个数q:单位时间内，单位体积耗氧量经验值，取0.1m3/（m3.min）V:单个堆件的体积，m3则有Q1=0.75×1×0.1×630=47.25m3/min=0.7875m3/s即每个发酵滚槽内每分钟所需的供氧通风量为47.25m3/min。（7）冷却通风所需的空气量在垃圾堆肥化的实际应用工程中，当温度上升到超过适宜温度后必须对堆体进行冷却通风，考虑到发酵装置的保温性能较好时，发酵装置内堆肥过程中的生化反应产生的反应热q主要来源于装置内气体升温吸热q1和水蒸发吸收的热量q2。即q=q1+q2式中：q:生化反应产生的反应热q1:装置内气体升温吸热q2:水蒸发吸收的热量查阅资料可知，当强制通风的风量是为系统散热以达到适宜的发酵温度时，其所需的通风量是有机物分解所需的空气量的9倍。Q冷=q=9×Q1=9×47.25=425.25m3/min根据计算和工程经验分析可知，用于冷却的通风量需求要远远大于供氧所需的风量，因此选择风机时只需考虑冷却所需的通风量即可。风机选型根据风机风量和风压进行选择，通过对三种风机的性能和经济性能比较，可以比较的出风机压力范围再10000Pa以下时，离心通风机具有投资小，设备简单，运行维护方便，运行费用较低等特点，因此离心通风机是适合本设计的污泥好氧堆肥曝气系统气源。表4.3三种风机的性能和经济性能对比项目离心通风机多级离心通风机罗茨风机压力高效区1000-3000Pa30000Pa20000Pa以上冷却形式无需专门冷却系统水冷或油冷水冷或油冷噪声低高最高附属建筑物无需附属建筑物鼓风机房鼓风机房运行维护方法无需特殊维护风机，电机，冷却系统都需专门维护风机，电机，冷却系统都需专门维护设备价格低高高运行费用低高高经过计算，通风机选取4-72型中低压离心通风机，所选风机和型号见表4.4表4.44-72型中低压离心通风机性能规格风机电动机机号转速(r/min)序号流量(m3/h)全压(Pa)所需功率(kw)型号功率（kw）地脚螺栓(4套)4A1450529814290.63Y90S-4(B35)1.1M8×160二次发酵采用自然通风的方式进行处理，将一次发酵后的粗产品通过卡车运输到二次发酵场地，通过翻堆机进行翻堆通风，以保证二次发酵过程中的氧气含量。二次发酵的周期设为15天，以保证一次堆肥过程中没完全降解但能降解的部分被充分降解。设腐熟后总体积收缩系数为0.5则二次发酵物料总体积为：V=2318.2×0.5=1159.1m3二次发酵场地设计：长：宽：高=70m：25m：2m制肥与贮存场地面积计算设贮存高度为3.5m，则A3=2318.2×0.8×0.5×603.5=15896.23m混合发酵前的质量：m=300+236.22+30=566.22t混合物料的密度：=mv=566.222318.2式中：2318.2：物料体积设发酵后的污泥容积减少45%，混合物料的密度增大为0.4t/m3污泥发酵后的体积：V=2318.2×（1-0.45）=1275.01m3污泥发酵后的质量：m=v=0.4×1275.01=510t污泥减少的质量：m=566.22-510=56.22t设臭气的平均密度为1.5kg/m3则可计算出臭气的体积为：V=56.221.5=37480m设每天通风三次，每次通风2小时则每日需处理的臭气体积为：V=3748015=2498.7m每小时通风量：Q=2498.7÷3÷2=416.45m3/h因为堆肥周期为15天，则生物除臭系统单位处理量是一天发酵产生臭气的15倍。生物滴滤池单位时间所需处理的风量为：V=416.45×15=6246.75m3/h设保险系数为1.1则需处理风量为：V=6246.75×1.1=6871.425m3/h每个发酵装置的排量为：V=6871.425÷13=528.6m3/h在生物滴滤反应装置中，填料作为微生物载体会直接影响臭气处理效果，填料是否利于微生物附着，微生物能否在填料上快速稳定生长迅速成膜，都是在选择填料时应该考虑的问题[16]。所以在为生物滴滤池选择填料时，一般应满足以下条件：（1）材料必须具备很大的比表面积，可以给予微生物较充分的附着面和气固物质的比体积，提高填料区微生物量，从而提高单位体积去除污染物的能力。（2）填料应具有良好的表面性质，如与表面光滑的填料相比，表面粗糙的填料更容易挂膜，而表面带有正电荷的填料比表面带有负电荷的填料更有利于微生物的附着。（3）填料应具有足够的空隙率，可以防止反应器中微生物生长速度过快而引起堵塞和压降升高，从而造成短流或出口污染物浓度升高等现象。（4）填料应具有亲水性和持水性，亲水性便于微生物和营养液附着；持水性可以保证停止喷淋营养液或其他缺水环境下时，提供微生物所需的液体环境。（5）填料应具备相当的组织结构稳定性和耐腐蚀性、抗磨擦的才能，为微生物提供良好的生存环境。（6）填料应该没有毒性，不与污染物反应，且化学性质稳定。所以根据上述条件此次设计选择填料为火山岩和木片按一定比列混合搭配。管路设计设主干管风速为v1=12m/s，支管风速为v2=6m/s。主干管管径：d1=4Q3600×v式中：Q：处理风量主管截面积：S主=r2=3.14×（0.45）2=0.64m2支管管径：d2=4Q3600×v支管截面积：S支=r2=3.14×（0.18）2=0.1m2风压的计算PP=Pf+PkPf=Pk=式中：PP，Pf，Pk：分别指主管路上总压力损失，直管段上的压力损失，局部压力损失，Pa：摩擦系数，m/s：气体密度，kg/m3d1：管内直径，mk：局部主力系数的和计算雷诺系数Re=d式中：d：管径，m：空气密度，1.29kg/m3V：管内风速，m/s：气体粘cP，（取0.0001808Pa.s）Re=0.45×1.29×120.1808=0.39×10因为0.39×102＜1×102，所以摩擦系数可用下列公式进行计算。摩擦系数：=0.3164R则直管路上的压力损失为Pf=v1计算局部主力系数=（1-S支S主）2=（1-0.1局部阻力系数的和：k=0.7×15=10.5局部压力损失：Pk=kv2管路压力损失：PP=Pf+Pk=26.832+756=782.832Pa堆肥场地布置应该根据设计的具体内容及设计顺序进行建设，即完全遵循工艺流程和各个堆肥系统进行建设，以保证产品的质量。在平面布置时，将原料区、发酵和除臭区布置在厂区的下风向，其次是肥料加工储存区。配套办公、生活区相对立，布置在厂区的上风向。与其他区域间设置绿化隔离带。在平面布置过程中，要考虑物料在厂区内的输送问题。在充分利用土地的基础上，尽量减少物料输送距离。从发酵设施中排出混合物、二次发酵设施中用翻堆机对堆体进行翻堆、出产产品的贮存，包装出售等活动要在短的路线中顺利进行。厂区内交通实现人员和物料分流，在办公、生活区内设置人员进出大门，原料区内设置物料进出大门，大门的具体位置与周边交通路网相协调。为了定期检点设施内的设备和机器，使之易于维修、替换，应决定好设施内外道路的位置和宽度。（1）一次发酵车间A1=50×15×13=9750m2式中：50：发酵槽的长，m15：发酵槽的宽，m13：发酵槽的个数，个（2）二次发酵车间因为堆料两端需要留有不小于10米的空地便于翻堆机转向，所以需要在堆料的长度上再加10米，堆料的两边距离墙壁的还需要留有3米的宽度避免翻堆机剐蹭墙壁。则A2=2318.2×0.8×0.5×152=6954.6m（3）制肥与贮存场地面积设贮存高度为3.5mA3=2318.2×0.8×0.5×603.5=15896.23m（4）前处理场地面积前处理场地面积：A4=8000m2（5）厂房总面积设有效空间系数为1.4（考虑到运输道，办公用地等）则综上所述可得厂房总面积为：A=1.4×（A1+A2+A3+A4）=5.7×104m2工程物料平衡计算如下图所示，每日处理300t/d，含水率78%的脱水污泥，消耗辅料稻壳糠236.22t/d（含水率10%），回流污泥30t/d（含水率35%），物料衡算见图4.1。图4.1物料衡算图堆肥场主要构筑物见表4.5。表4.5主要土建构筑物一览表堆肥场主要设备见表4.6，4.7。表4.6预处理车间主要设备一览表3523表4.73551313污泥处理规模：300t/d。运行时间：全年运行350天，每天运行24小时。项目计算期：项目计算期按26年计算，其中建设期1年，运行25年。能源消耗费：包含水费，电费，油费。工程费用：指厂区各建筑物建设费用。其他费用：指堆肥厂人员的工资及福利以及设备原料的采购费用；其中：电费按全年用电量161000度计算，单价按0.79元/度计算。则污泥堆肥厂每年电费为=用电量×单价=161000×0.79=127190元油费按全年用量20万升计算，油的单价按7.5元/升计算。则污泥堆肥厂每年油费为=全年用量×单价=200000×7.5=1500000元工资及福利费：全厂定员45人，本设计按员工的平均工资40000元/年进行计算。则工资福利的费用=人员×平均工资=45×40000=1800000元