劉浩 寇于亮 馬特 機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司

好氧發(fā)酵是污泥處理的主要技術(shù)手段，大量的學(xué)者專家針對(duì)發(fā)酵的機(jī)理進(jìn)行了深入研究，大大促進(jìn)了好氧發(fā)酵技術(shù)工程化應(yīng)用的發(fā)展。然而在建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)的大背景下，環(huán)保和節(jié)能的雙重壓力使得污泥好氧發(fā)酵工程出現(xiàn)了一個(gè)共性問(wèn)題，即如何在確保環(huán)保達(dá)標(biāo)的情況下高效率、低成本的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 好氧發(fā)酵系統(tǒng)的能耗分析

好氧發(fā)酵工程運(yùn)行成本主要有輔料的消耗、電耗、燃油消耗、水耗組成。表1 為陜西某污泥好氧發(fā)酵工程的運(yùn)行成本及折算標(biāo)準(zhǔn)煤耗。由表可知，總運(yùn)行煤耗是7555.49kgec，其中電能的消耗占比最大為97.95%。

表1 發(fā)酵系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行成本表

從節(jié)能的角度考慮，能耗占比越大，節(jié)能的潛力越大。為分析用電能耗節(jié)能潛力，需細(xì)化其能耗構(gòu)成，表2 為用電設(shè)備的運(yùn)行能耗表，其中用電能耗占比較大的是翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及通風(fēng)系統(tǒng)。

表2 各系統(tǒng)用電設(shè)備能耗分析表

結(jié)合表1 與表2 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和通風(fēng)的能耗要遠(yuǎn)高于其余設(shè)備和資源能耗，能耗占比分別達(dá)到了25.03%和42.94%,詳見圖1，因此節(jié)能的重點(diǎn)需要圍繞翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)展開，由于翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)（翻堆機(jī)和轉(zhuǎn)倉(cāng)及）的能耗優(yōu)化需要根據(jù)其運(yùn)行工況、內(nèi)部零配件的調(diào)整以及配套電機(jī)的優(yōu)化選擇等多方面因素綜合考慮，此部分優(yōu)化屬于機(jī)械設(shè)備非標(biāo)設(shè)計(jì)，本文不做深入討論。

圖1 全能耗占比分析圖

2 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

污泥好氧發(fā)酵廠房一般包含污泥的卸料區(qū)、干料的卸料區(qū)、熟料（發(fā)酵成品）卸料區(qū)、物料混合區(qū)、布料區(qū)、發(fā)酵區(qū)、曝氣風(fēng)機(jī)區(qū)，這些區(qū)域臭氣的產(chǎn)生情況各異。按照區(qū)域內(nèi)臭氣的產(chǎn)生情況可以分為無(wú)臭氣區(qū)、低濃度臭氣區(qū)以及高濃度臭氣區(qū)。當(dāng)前絕大多數(shù)工程的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用換氣次數(shù)法計(jì)算通風(fēng)量，而氣流組織形式采用效率最低的機(jī)械排風(fēng)自然補(bǔ)風(fēng)的方式，針對(duì)于污泥好氧發(fā)酵廠房特殊的環(huán)境，顯然通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式過(guò)于單一，其結(jié)果必然無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。實(shí)際上各個(gè)區(qū)域的通風(fēng)風(fēng)量和氣流組織應(yīng)結(jié)合工藝情況綜合考慮，不能一概而論。

2.1 無(wú)臭氣區(qū)域

干料的卸料區(qū)、中控室、曝氣風(fēng)機(jī)區(qū)沒有臭氣產(chǎn)生區(qū)域，這些區(qū)域以通風(fēng)為主，其中曝氣風(fēng)機(jī)區(qū)需滿足風(fēng)機(jī)用風(fēng)量的需求，中控室需滿足人員新風(fēng)需求，干料的卸料區(qū)內(nèi)由于暫存秸稈等（低含水率）物料，車間粉塵的濃度相對(duì)較大，干料區(qū)不僅需要通風(fēng)系統(tǒng)同時(shí)要配合除塵系統(tǒng)。無(wú)臭氣濃度區(qū)域可以采用機(jī)械排風(fēng)+自然補(bǔ)風(fēng)的全面通風(fēng)措施。

2.2 低濃度臭氣區(qū)域

2.2.1 熟料區(qū)

熟料區(qū)臭氣濃度相對(duì)較低，但因熟料暫存量大，因而臭氣產(chǎn)生總量較大。通風(fēng)量的計(jì)算需根據(jù)臭氣產(chǎn)生濃度、規(guī)范允許臭氣濃度按式(1)設(shè)計(jì)。

式中L為通風(fēng)量（m3/s）；x為臭氣產(chǎn)生量（kg/s），y為區(qū)域允許最高氣體濃度（mg/m3）；y0為通風(fēng)氣體中臭氣濃度（mg/m3）；若風(fēng)源自室外引入，則y0=0。

熟料區(qū)應(yīng)采用機(jī)械排風(fēng)+機(jī)械送風(fēng)的方式，機(jī)械送風(fēng)應(yīng)采用射流的方式控制氣流的流動(dòng)方向，提高大區(qū)域排風(fēng)效果。

2.2.2 物料輸送以及預(yù)處理設(shè)備區(qū)

此區(qū)域惡臭氣體的擴(kuò)散主要是由于設(shè)備開口處未進(jìn)行有效的密閉。這一區(qū)域的除臭主要是通過(guò)將設(shè)備開口處密閉，并在封閉罩內(nèi)設(shè)置除臭排風(fēng)口。通風(fēng)方式采用設(shè)備局部排風(fēng)+自然補(bǔ)風(fēng)的方式，排風(fēng)口風(fēng)速可按照0.5～1.0m/s 考慮。

2.3 高濃度臭氣區(qū)域

2.3.1 污泥卸料區(qū)域

污泥卸料區(qū)配有存放污泥的料倉(cāng)或者混凝土儲(chǔ)池，車輛直接將污泥卸入設(shè)備內(nèi)，惡臭氣體氣體從儲(chǔ)池頂面向車間或者向室外擴(kuò)散。污泥卸料區(qū)的通風(fēng)采用局部排風(fēng)+機(jī)械補(bǔ)風(fēng)的，即采用機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)。在不影響車料卸料的前提下，封閉污泥卸料儲(chǔ)池，并在其頂部增加排風(fēng)罩，車輛卸料的開口處應(yīng)具有一定的風(fēng)速，確保當(dāng)車輛卸料時(shí)，氣體不從開口處溢出，排風(fēng)口風(fēng)速可按照0.25～0.5m/s 考慮，補(bǔ)風(fēng)按照排風(fēng)的90%考慮。對(duì)于卸料區(qū)內(nèi)其余地方采用全面通風(fēng)來(lái)滿足區(qū)域的通風(fēng)換氣要求。全面通風(fēng)換氣次數(shù)按照偶爾有人員進(jìn)出考慮，換氣次數(shù)取3～4 次/h。

2.3.2 好氧發(fā)酵區(qū)

總整體上分析，臭氣產(chǎn)生的最大的區(qū)域是好氧發(fā)酵區(qū)，好氧發(fā)酵區(qū)的排風(fēng)需要滿足以下幾點(diǎn)要求。首先從風(fēng)量平衡角度分析，好氧發(fā)酵區(qū)的排風(fēng)需不小于最大同時(shí)運(yùn)行曝氣風(fēng)機(jī)總風(fēng)量，且需要維持該區(qū)域?yàn)樨?fù)壓環(huán)境。其次排風(fēng)風(fēng)量需滿足翻堆機(jī)作業(yè)時(shí)排風(fēng)需求。為提升發(fā)酵區(qū)的除臭效果，同時(shí)降低總的排風(fēng)風(fēng)量需求，可將發(fā)酵區(qū)分隔開來(lái)，盡量減小發(fā)酵區(qū)與廠房?jī)?nèi)其他區(qū)域連同的面積，同時(shí)自控系統(tǒng)協(xié)調(diào)配置曝氣風(fēng)機(jī)與排風(fēng)風(fēng)機(jī)的匹配關(guān)系。發(fā)酵區(qū)的排風(fēng)量可根據(jù)熱壓通風(fēng)原理進(jìn)行計(jì)算，部分學(xué)者已進(jìn)行了介紹，本文此處不展開討論。由于發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)排風(fēng)不僅要求總量上滿足工藝需求，同時(shí)還要求排風(fēng)的效率高，因此發(fā)酵區(qū)域的通風(fēng)原則建議采用機(jī)械送風(fēng)+機(jī)械排風(fēng)的方式，詳見表3。

表3 各區(qū)域通風(fēng)量計(jì)算方法及通風(fēng)方式

2.4 空氣濃度梯級(jí)利用原則

鑒于好氧發(fā)酵工藝的特點(diǎn)，除臭的風(fēng)量動(dòng)輒十幾萬(wàn)m3/h，大型工程甚至高達(dá)幾十萬(wàn)m3/h，如此大規(guī)模的換氣量若僅僅按照自然補(bǔ)風(fēng)的方式來(lái)設(shè)計(jì)，顯然是不合理的。實(shí)際上，從區(qū)域內(nèi)環(huán)境需求來(lái)說(shuō)，發(fā)酵廠房?jī)?nèi)低濃度區(qū)域的排風(fēng)完全可以將其作為臭氣濃度較高區(qū)域的補(bǔ)風(fēng)，比如將干料卸料區(qū)排風(fēng)做除塵處理后送入熟料區(qū)、熟料區(qū)、污泥卸料區(qū)等的排風(fēng)送入好氧發(fā)酵區(qū)，全部氣體在好氧發(fā)酵區(qū)排出廠房。也就是說(shuō)將無(wú)臭氣區(qū)域排風(fēng)送入低濃度區(qū)域，作為低濃度區(qū)域的部分，再將低濃度區(qū)域排風(fēng)送入高濃度區(qū)域，作為高濃度區(qū)域補(bǔ)風(fēng)，最終所有臭氣在高濃度區(qū)域排出。通過(guò)這種方式可以大大降低通風(fēng)系統(tǒng)的總除臭風(fēng)量，進(jìn)而降低了除臭系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的配置要求，整個(gè)系統(tǒng)的投資以及運(yùn)行成本（電耗）也隨之降低。這種充分利用室外補(bǔ)入的新鮮空氣即是空氣濃度梯級(jí)利用的核心。

3 結(jié)語(yǔ)

好氧發(fā)酵通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)前因缺乏規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等多方面因素，造成多數(shù)工程通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力偏大。盡管如此，好氧發(fā)酵工程帶給從業(yè)者的印象多數(shù)卻是通風(fēng)系統(tǒng)配置能力的不足，造成這一現(xiàn)象的主要誘因應(yīng)是通風(fēng)系統(tǒng)氣流組織的不合理。因此通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化需要結(jié)合工藝的特點(diǎn)同步協(xié)調(diào)的進(jìn)行。本文結(jié)合好氧發(fā)酵工藝特點(diǎn)提出了通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方法和思路，為污泥好氧發(fā)酵的工程設(shè)計(jì)者提供一定的參考。