SACT高溫好氧發酵技術與多層堆肥系統

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SACT高溫好氧發酵技術與多層堆肥系統

王 濤1,2

（1.機械科學研究總院環保技術與裝備研究所，北京 100044；

2.機械工業有機固廢生物處理與資源化利用工程技術研究中心，北京 100044）

摘 要:介紹了SACT技術的實質內容—動態隧道式發酵倉型、全機械化流程，以及MCCD設計理念，指出SACT技術可使堆肥系統實現多層結構，這也是該技術最具創造性的特點；著重介紹了多層堆肥系統的結構組成和實現方法。通過對SACT技術特點和多層系統經濟性的對比得出結論：多層SACT堆肥系統適用于大型集中有機固廢堆肥領域。

關鍵詞:SACT污泥堆肥；好氧發酵；多層結構；隧道式發酵倉

SACT Aerobic Fermentation Technology with High Temperature and Multilayer Compost System

前言

高溫好氧發酵技術也稱堆肥技術，是目前已經實現工業化推廣的主流污泥等有機固廢處理技術之一。該技術應用歷史悠久，操作管理簡單，運行穩定，投資和運行費用低廉，特別適合與土地利用處置方式相結合形成一條完整的污泥無害化、資源化處理處置路線。

高溫好氧發酵技術根據整體物料狀態分為動態和靜態兩類，根據堆體形式分為條垛式、槽式、容器式等，上述分類經排列組合就形成了主流工藝類型，其中大中型污泥處理項目主要采用動態條垛式、動態槽式、靜態條垛式、靜態槽式等四種工藝。但這些傳統工藝類型存在共同的矛盾問題：

（1）占地面積與停留時間之間的矛盾：工業化污泥堆肥過程停留時間長達14～42天，堆體高度限制與單層結構廠房設施決定了項目占地面積較大，這一矛盾在原有項目改造過程中體現得尤為突出。

（2）臭氣污染控制與運行成本之間的矛盾：參考國外標準，發酵區臭氣換氣次數應為8～12次/h，對于污泥堆肥項目，滿足這一需求的換氣量巨大。

（3）處理設施功能、壽命與土建投資之間的矛盾：目前污泥堆肥設施一般為露天堆場或鋼結構廠房，前者受氣候條件影響較大且影響周圍大氣環境，后者由于潮濕、腐蝕性氣體大量存在導致壽命大為縮短，若采用鋼筋混凝土結構形式廠房，由于需要大跨度結構，經濟性較差。

（4）系統自動化程度與可靠性之間的矛盾：由于潮濕、腐蝕性使用環境，提高系統自動化程度意味著可靠性的降低，在實際項目中多采用無人與有人操作（或駕駛）設備結合組成完整系統，對于操作人員的職業健康安全構成威脅。

2010年以后，隨著我國技術人員原創自主開發的SACT技術的產生、完善、成熟，并在唐山市城市污泥無害化處理工程等項目中成功應用，上述問題得到了有效緩解，同時也使污泥高溫好氧發酵技術真正成為以污泥為代表的有機固廢處理技術路線之一。

1　SACT堆肥技術

SACT技術（Super aerobic composting technology）的實質是原創動態隧道式發酵倉型、全機械化流程與MCCD理

WANG Tao念相融合形成的工業化、工程化技術系統，其基本原理與動態槽式堆肥技術類似，與傳統堆肥技術不同之處，也就是技術核心包括以下內容。

1.1 動態隧道式發酵倉型

動態隧道式發酵倉型與傳統動態發酵槽相比，翻堆機行走于發酵倉上部的牛腿梁上，這一改進帶來以下系統優化效果：

（1）節省占地面積

首先，動態隧道倉之間共壁相連組成完整發酵區，無需再建設廠房，較之發酵槽節省了槽間廠房支撐柱（墻）的占地位置；其次，系統最大負荷—翻堆機的重量通過牛腿梁、倉壁傳遞到基礎中，倉底僅承受堆體的重量（一般情況堆高小于2m，堆積密度小于0.8t/m3），動態隧道倉結構可經濟地實現多層結構形式，對于大型污泥堆肥項目可使占地面積大大減少。

（2）經濟有效地實現臭氣污染控制

首先，動態隧道倉在專用翻堆機的配合下可做到空間盡量壓縮，目前采用該技術的項目空間容積效率可達到40%左右，未來甚至可能超過50%，自由空間較相同處理能力的傳統技術減少40%以上；其次動態隧道倉是一座先天臭氣收集管道，封閉性好，可節省管道投資。

（3）發酵倉全部采用鋼筋混凝土結構形式

動態隧道倉橫斷面一般跨度小于6m（注：目前同類翻堆機最大型號F5.110寬度為5200mm），無論是單層還是多層，均適合采用鋼筋混凝土結構形式，防腐蝕性能好，壽命長。

動態隧道式發酵倉與傳統動態發酵槽的截面對比圖見圖1。

圖1　截面對比圖

1.2 全機械化流程

污泥堆肥全機械化流程需要至少8個目的不同但相互關聯的機械子系統配合完成：混料系統、翻堆/轉倉系統、進出倉系統（又可細分為進倉系統和出倉系統，設置目的是將堆肥物料輸入或輸出發酵倉）、曝氣系統、除臭系統、貯存系統、物料輸送系統、計量系統。8大子系統與流程工序的關系如圖2所示。

圖2　全機械化流程子系統與工序對應關系圖

8大系統中與發酵倉相關的有翻堆/轉倉系統、進出倉系統、曝氣系統、除臭系統，其中曝氣系統、除臭系統涉及發酵倉的部分均為管道，因此翻堆/轉倉系統、進出倉系統構成了高溫好氧發酵系統核心區域的自動化機械系統，也是此工藝目的實現的關鍵點，需要考慮特殊措施以保障系統的可靠性。

1.3 MCCD設計理念

“機械 - 建筑協同設計”簡稱MCCD，是將整個建（構）筑物設計中融合建筑設計與機械設計理念、方法、過程，使機械與建筑設施共同完成建（構）筑物功能的設計過程。通俗地講就是將建（構）筑物看作一臺設備，土建設施作為殼體或結構支撐件，機械作為運動部件。MCCD可以極大壓縮系統無效空間，對堆肥系統除臭具有積極意義，并且在保障性能的前提下降低投資、減少占地面積。MCCD首先要做到“機械設計建筑化”，在核心非標機械設計過程中，充分考慮到土建施工精度極限，在確保性能的前提下排除不必要的精度要求；其次要做到“建筑設計機械化”，在工程設計中充分考慮與機械的配合。

2　多層發酵系統結構

如上所述，SACT技術可使堆肥系統實現多層結構，這也是該技術最具創造性的特點，其終歸得益于隧道式發酵倉型。SACT四層發酵系統（半側）結構的透視效果如圖3。

圖3　SACT四層發酵系統（半側）結構透視效果圖

圖3展示了一座整體4層結構的SACT堆肥系統，每層8座，共有32座隧道式發酵倉（圖4）組成。在發酵倉進料端設置布料設備廊道（圖5），待堆肥的混合物料通過特殊設計的組合式皮帶布料機由進料口將物料送入發酵倉內；在發酵倉進料端布料設備廊道下面設置曝氣設備廊道（圖6），曝氣風機通過管道向倉內物料提供空氣。在發酵倉出料端設置轉倉設備廊道（圖7），轉倉機在這里將翻堆機運送到不同倉位開展工作；在發酵倉出料端下部設置出料皮帶，將發酵產物送出發酵倉。

圖4　隧道式發酵倉圖

圖5　布料設備廊道

圖6　曝氣設備廊道圖

圖7　轉倉設備廊道與發酵倉（出料端）

轉倉設備廊道外側設置有引風設備廊道，臭氣引風機在這里將在發酵倉出料端收集風口收集到的臭氣輸送到車間外部地面上的除臭濾池系統進行處理。轉倉設備廊道外側引風設備廊道上面的空間作為人行巡視廊道，工作人員可不定時監視察看其中翻堆機運行狀況，在調試階段或緊急情況下，可在巡視廊道內通過手持遙控器進行翻堆機人工遙控。

為節省空間，一般在兩組發酵倉中間設置混料區，配料料倉、混料機、回流皮帶以及其它輸送設備均設置于此處。此外，每層均設有維修平臺，供翻堆機安裝和維護、維修以及在不工作時停放用（如圖8）。

圖8　回流皮帶與維修平臺

3　技術特點及應注意的問題

SACT系統相對于傳統技術具有明顯的優點：1）節省占地面積；2）臭氣控制效率高；3）自動化程度高，生產效率高；4）操作人員有安全保障。同時，SACT系統尤其是采用多層結構式需要特別注意的問題：

（1）物料輸送過程設備的可靠性

由于車輛無法進入廠房二層以上的區域，因此設備的安裝、維護、維修相對單層廠房要復雜，對于系統的運行可靠性要求也較高，要求設計特殊設施（如翻堆機維修平臺等），并且應注意備用系統以及設備選擇與選型方面的問題。

（2）臭氣收集系統的效果

由于臭氣主要以混合水蒸汽的形式釋放出來，根據動力學原理，這部分氣體自然向上運動，對于多層結構系統，終端除臭系統設置于地面將影響臭氣收集系統的運行效果，可以考慮將除臭濾池頂置的方案加以解決。

4　經濟性分析

以300t/d處理規模污泥/秸稈堆肥系統為例，對傳統

300t/d污泥堆肥系統經濟性對比表

從以上對比可以得出明確結論：多層SACT系統的各項主要經濟性指標均最優。

5　結語

SACT技術是具有自主知識產權的中國原創技術，在主要指標性能方面較傳統技術均有實質性突破，使得中國機械化堆肥技術位居世界前列。

SACT堆肥技術以其獨有的多層系統，為建設有機固廢大型集中處理設施提供了備選技術路線，也使得生物處理技術在占地面積指標方面進一步接近化學處理技術水平。

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文章編號:1006-5377（2015）09-0046-04

文獻標志碼:A

中圖分類號:X703