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污泥好氧堆肥的风机优化选型

出处:本站 作者:Cherry 添加时间:2013-07-02 14:07:25 访问次数:1509
       相当多的污水处理厂在初步设计时,剩余污泥的出路就是脱水后外运。随着国内污水处理行业的飞速发展,越来越多的剩余污泥成为新的重要污染源。污泥的无害化、稳定化、减量化、资源化的处理显得迫在眉睫,污泥处置成为环保行业新的发展趋势。污泥的好氧堆肥比较适合我国国情,在国内的发展前景十分广阔、目前已建成并投运多个污泥好氧堆肥的项目,更多的在前期论证中。好氧堆肥的曝气阶段是最主要的处理阶段,曝气的风机造型是否得当,直接影响到整个污泥好氧堆肥运行的经济性,并且对堆肥的自动控制系统的开发也起到十分重要的影响。
工作原理和工况要求
      污泥堆肥处理所需要的风量根据单个发酵槽的物料量计算得出;风压则是根据曝气系统的阻力损失来计算。污泥堆肥的风压损失主要由两部分构成:1、在曝气管路不复杂的情况下,管路损失的风压并不大;2、发酵槽(仓)内的物料产生的阻力损失占风压损失的大部分,并且物料因为混料、翻堆、布料高度、疏松度等因素的影响、阻力损失变化范围较大.
    
集中曝气和分散曝气的对比选择
理论上,污泥好氧堆肥的曝气系统有集中曝气和分散曝气两种方案。
城市污水处理厂通常采用集中曝气的方案,不同的风机之间互为备用。污水处理厂风机的风压主要克服管路损失和生物池水底水压,在正常运行情况下,风压相对稳定。污水处理厂的曝气池的运行管理,是根据水中的溶解氧来调整风机的曝气量、气水比相对稳定。调节单个生物池的空气流量通过调节风机和生物池进气阀门开度、并且调节次数不频繁。在设备造型上:单极高速离心风机在水处理厂被应用的比较广泛,通过调整风机的进出口导叶来调节总的空气流量、风压变化不大。城市污水处理厂的多个生物池的正常运行参数基本相同:同样的进水水质、进水通过配水井,使每个生物池的进水量大致相同,因此不同生物池的所需要的曝气量相差不大,生物池正常运行时,水中的溶解氧数值保持在一个相对稳定的范围、通过溶解氧的数值来调整风机的运行,调整的幅度较小。在供电上、污水处理厂的供电质量能得到很好的保证。因此集中曝气的方式对于污水处理厂的优点十分明显,得到广泛的应用。
在一个污泥处置厂全部的发酵萨满教(仓)都正常运行时,所需要总的理论日落气量还是相对稳定的,从这一点看起来在污泥堆肥中采用集中曝气的似乎一定的合理性。污泥好氧发酵堆肥工艺按照理论,大致可分为:升温期、高温期、降温期几个阶段,在每个阶段所需要的曝气量都不相同;更重要的是:不同的发酵萨满教(仓)、条垛由于混料时的物料配比、开始曝气的时间等因素的影响、在同一时间内所处的状态并不相同、所需要的曝气量在同一个发酵槽(仓)不同时期、不同发酵槽(仓)之间变化很大、空气流量调整十分频繁。靠人工调整满足不了需要,必须实现根据发酵槽(仓)的温度、氧气浓度等参数实现对风机的控制单个风机供应的发酵槽(仓)数量越多,彼此之间的干扰越大。难以预见、监测气流在不同的发酵槽(仓)之间的分配、必须加装在线的气体流量计实时监测、会增加投资成本。
在集中曝气模式下,单个风机故障、检修,势必造成多个发酵槽(仓)的曝气停止、发生厌氧反应。厌氧产生的恶臭又会恶化车间的空气质量,加大堆肥车间通风量的负荷。并固体发酵的运行情况复杂、条件相对恶劣。发酵槽(仓)内发生局部堵塞的可能性很大,清理起来工作量很大、费时、费力、工作条件恶劣。如果清理不及时会影响曝气的均匀性,局部曝气不足、会产生厌氧反应、产生恶臭、好氧菌数量减少,发酵效率下降;曝气过量、会使堆体的温度下降、物料腐熟不充分。出料时,堆体内部仍有大量的细菌和待分解的物质,对无害化和稳定化都有不利的影响。
此外,在风机造型中,每小时数万立方米风量、几千帕的风压的参数对于罗茨或离心风机的造型都十分困难,且运行工况牌低效率区域,装机功率大大增加,若选择大功率离心通风机,集中供气,曝气管路系统十分复杂,管路损失风压增大,使得压力难以满足工艺要求。
             在集中曝气模式下,因为污泥好氧堆肥的曝气调整比较频繁,曝气管路的阀门动作频繁,对阀门的寿命也有不利影响。从供电上来说;污水处理厂通常建在城镇交警,供电质量较高;而污泥堆肥厂,因为发酵时产生臭味的缘故。通常建在远离市区的郊外,供电质量难以同污水处理厂那样可靠,大功率风机在供电质量不稳定、电网电压低时,启动比较困难。分散曝气采用的风机功率较小。在用电高峰期、电压较低,仍能正常启动。在供电不稳定时,可以减少投料运行的发酵槽(仓)数量,来保证运行质量。对供电要求较低。如果采用集中曝气,还需要建造专门的风机房,铺设复杂的曝气管路,采用分散曝气,可以省去阀门和在线气体流量计,则不需要建筑专门的风机房,可以降低投资。
在污泥堆肥中,分散曝气明显优于集中曝气。推荐采用分散曝气模式。对于分散曝气的一个缺点:单个风机必须满足发酵槽(仓)最大风量的要求,但是发酵槽(仓)并不是一直处于最大鼓风量的运行状态下;某种意义上造成设备能力的浪费。克服这个缺点,可以适当考虑适度集中,1个风机可以给2~3个发酵槽(仓)供气。比如在1个风机给2个发酵槽(仓)供气时,风机的风量不一定就是单个发酵槽所需的最大风量的2售。风机的风量满足1个槽(仓)的最大风量并有适当剩余,通过调整发酵槽(仓)的进料时间,使之处于不同的状态下,对鼓风量的要求不同时达到最大风量。这样风机的处于高频运行状态下,处于高效工作区间。对风机的变频运行能力要求相对较低。
分散和集中之间取得平衡,在设计曝气方案时,应充分考虑到自控开发的要求和节能降耗的需求。详细的对比表如下:
           表1污泥好氧堆肥的集中曝气与分散曝气的对比表

 
风机选型
特点
运行调节
污泥好氧堆肥厂采用集中曝气
大型鼓风机集中曝气
1、 构成系统压力主要为发酵槽本身物料的堆高产生的阻力和管道本身的阻力损失,管路阴力所占比例较少;
2、 物料产生的阻力与布料高度,混料配比,物料所处的发酵阶段,以及翻抛机的翻堆等因密切相关,变化很大;
3、 同一个发酵槽因为所处的发酵阶段不同需要鼓风量变化很大;
4、 同一个发酵槽因为所处的发酵阶段不同,鼓风量差别较大;每个发酵槽的进气管上都必须装流量计和自动控制阀门,和鼓风机之间需要通过精密的计算联动,导致自动控制系统的制困难,难以实现;
5、 大功率鼓风设备的单台功率大,受到当地的供电质量的影响大,在用电高峰期时,设备启动困难;
6、 需要建设复杂的供气管道,设计是须考虑管理的阻力损失;
7、 需要建设专门的风机房等建筑物;
1、 全部的发酵槽都投入使用后,在运行正常,出料布料时间稳定的情况下,总的鼓风需求量相对稳定;
2、 单个发酵槽需要根据运行状态在流量计配合下调节鼓风流量,实现温度、氧气控制,使发酵槽处于最佳运行效率下;
3、 发酵槽运行调整曝气量时,总供气设备的也必须联动;
4、 自控控制程序编程困难,集中在设备联动方面上复杂且精密,开发成本较高。
污泥好氧堆肥厂采用分散曝气
小功率风机对发酵槽一对一鼓
1、 同上
2、 每个发酵槽的进气管不需要流量计和自动控制阀门;
3、 单台风机造价成本较低,供电要求低,并且可以安装在车间外,不要建设复杂的供气管道和专用的风机房;
4、 单个发酵槽的鼓风调节不影响其它发酵槽的运行,不需要考虑复杂的联动;
5、 实现氧气浓度的控制对鼓风量调节要求高,每台风机需要配变频器,总的造价下来也不便宜;
6、 设备数量中的增多,带来了备品备件和维护保养工作量的大幅度增加;
7、 单个风机都必须满足单个发酵槽(仓)的最大鼓风量要求,但并不是一直在最大鼓风量下运行,设备性能有些浪费;
1、 运行调节上上容易,自动控制编程也简单,不要考虑其它发酵槽的运行情况;
2、 在发酵槽处于升温期时,氧气消耗速率随着温度的上升迅速增加,风机不配备变频器时,只能间歇式运行,根据氧气浓度调控风机的运行可能造成风机的启动频繁,对设备本身不利;
3、 按时间法间歇式曝气虽可行但实现的是时间\温度控制,而不是温度\氧气浓度控制;氧气探头起的作用只是根据监测氧气含量,来调整鼓风间隔,避免出现厌氧反应,难以做到根据氧气浓度控制风机的运行,使氧气浓度保持在最佳范围10%~18%的范围内;
4、 在前期氧气消耗速率较低时,风机不变频运行则鼓风量显得较大,变频时鼓风机长期低频运行,能源利用率低。

结论
好氧堆肥工艺中曝气控制是最重要的环节之一,直接影响了堆肥效果,风机的选型直接影响投资成本和运营成本。曝气的风机选型是否得当,直接影响到整个污泥好氧堆肥运行的经济性,并且对堆肥的自动控制系统的开发也直到十分重要的影响。根据污泥好氧堆肥工艺的特点,相比较集中曝气的形式,具有更多灵活性的分散曝气的风机选型方式更加适合。

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