一次发酵期为10天。
(3)二次发酵(后发酵)
经过一次发酵(主发酵)的半成品被送去二次发酵(后发酵)。在一次发酵(主发酵)工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解,变成腐植酸、氨基酸等比较稳定的有机物,得到完全成熟的堆肥成品。二次发酵(后发酵)也在专设仓内进行,但把物料堆积到1.5m高度,进行敞开式二次发酵(后发酵),并设置有防止雨水的设施。为提高二次发酵(后发酵)效率,仍需进行通风。二次发酵(后发酵)时间为20天。
(4)后处理
经过二次发酵后的物料中,几乎所有的有机物都变细碎和变了形,数量也减少了。净化后的散装堆肥产品,直接销售给用户,施于农田、菜园、果园,或作土壤改良剂,也可以根据土壤的情况,用户的需要,在散装堆肥中加入N、P、K添加剂后生产复合肥,做成袋装产品,既便于运输,也便于贮存,而且肥效更佳。
(5)脱臭
在整个工艺过程中,每个工序系统都有臭气产生,主要有氮、硫化氢、甲基硫醇、胺类等,必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭剂;水、酸、碱水溶液等吸收剂吸收法;臭氧氧化法;活性炭、沸石、熟堆肥等吸附剂吸附法等。本设计采用方法是熟堆肥氧化吸附除臭法。将源于堆肥产品的腐熟堆肥置入脱臭器,堆高约1.0m,将臭气通入系统,使之与生物分解和吸附及时作用,氮、硫化氢的去除效率均可达98%以上。
第三部分 工艺设计及计算
一、 相关参数设定
脱水污泥的含水率为80%,采用木片为调理剂,调理剂与脱水污泥的体积比由含水率控制。污泥质量符合农用国家标准(GB 8172-87),堆肥质量符合无害化卫生标准(GB 7959-87)。
采用强制通风静态垛系统进行堆肥,该系统采用加大垛形式,其单垛大小(长×宽×高)为30m×2m×1.5m。因该加大垛包含7个单垛,故加大垛大小(长×宽×高)为30m×14m×1.5m。堆肥周期为30d。有机质含量取60%;最佳含水率在50%-70%,取60%;C/N为30,pH为7.5-8.5;温度为55-60℃。 二、 发酵前处理 1、 处理指标确定 (1) 含水率
污泥xs=80%,木片xa=20%,堆料混合后使xm=60%。
(2) 挥发性固体含量
污泥ys=75%,木片ya=20%,堆料混合后使ym=45%。
(3) 有机物降解系数
污泥ks=0.3,木片ka=0.2。
(4) 空气
进口温度T1=20℃,相对湿度Φ=0.75,饱和水蒸气压Ps,20℃
=17.54mmHg(1mmHg=133.322Pa,后同)。
出口温度T2=60℃,相对湿度Φ=1.0,饱和水蒸气压Ps,60℃=149.40mmHg。
(5) 比热容
空气Cp,a=0.241kcal/(kg·℃)(1cal=4.184J,后同),水Cp,w=1.00 kcal/(kg·℃),堆肥固体Cp,m=0.25-0.29kcal/(kg·℃),取0.25
kcal/(kg·℃)。
(6) 常数
α=3312.5kcal/kg,水在60℃时的汽化潜热β=573 kcal/kg,氧气在空气中的质量比为0.232。
2、 调理剂体积比计算
(1) 污泥相对密度γ(相对于水)
γ=
2500025000= 250?80?(100?80)(100?1.5?75)250p?(100?P)(100?1.5Pv)= 0.562
上式中P:污泥含水率(取百分号前整数)
Pv:挥发性固体所占百分数(取百分号前整数) (2) 污泥密度ρs的确定 ρs=γ·ρ
水=0.562×1000kg/m
3
=562 kg/m
3
(3) 体积比Rv的确定
木片密度已知ρa=350 kg/m, 体积比Rv=
3
x?xm56280%?60%4Va?s=·s=×=
350560%?20%Vs?axm?xa(4) 单垛体积的确定
3 200?103kg每天处理污泥总体积Vs===356m
?s562kg/m3m污泥和木片混合物的总体积V总=
VS3
=640.8m59单垛体积V0=
V总640.833
==91.5m,取90m
773
3
V0=Va+Vs,则Va=40m,Vs=50m
三、 通风量计算
1、供养所需通风量V1的确定 (1)每克有机物需氧量OS
25C10H19O3N+O2→10CO2+8H2O+NH3
225201 ?32
21.0g OS
25?32?1.02OS=g?1.99g 201(2)每克调理剂需氧量Oa
木片的化学成分为C295H420O186N
612417C295H420O186N+O2→295CO2+H2O+NH3
42612?32 6950 41.0g Oa
612?32?1.0Oa=4g?0.70g
6950(3)堆肥需氧量m(O2)
m(O2)=OS·ms·(1-xs)·ys·ks+ Oa·ma·(1-xa)·ya·ka
=
1.99?562?50?(1-80%)?0.75?0.3?0.70?350?40?(1-20%)?0.3?0.2?0.2?2829.96kg
(4)供氧所需通风量V1
V1=
mo20.232?0=
2829.963
=10337.38(m)
0.232?1.18ρ0:空气密度
0.232:O2在空气中的质量比 2、去除水分所需通风量V2的确定 (1)堆料干质量mm的确定
mm=(Vs+ρs)·(1-xm)=(50×562+40×350)×(1-60%)=16840kg (2)水分蒸发量mw的确定
w=
xsxc(1?ys)80@%?(1?75%)-=-=3.70(kg水/kg干
1?xs(1?xc)(1?yc)1?80%(1?40%)?(1?45%)物料)
mw=w×mm=3.70×16840=62308kg V2=
mw3 62308==211213.56m
(H0?Hi)?0(1.0?0.75)?1.18H0:出口相对湿度 Hi入口相对湿度 3、
散热所需通风量V3的确定
(1) 散热所需空气量ma
由热量衡算qr=qa+qw+qm得:
qr=α·mO2=3312.5×2829.96=9374242.5kcal
qa=mm·Cp,a·(T0-Ti)=16840×0.241×(60-20)=162337.6kcal
qw=mw·Cp,w·(T0-Ti)+maβ=62308×1.00×(60-20)+ma×573=2492320+573 ma qm=mm·Cp,m·(T0-Ti)=16840×0.25×(60-20)=168400kcal 由上述公式得:9374242.5=1723376+(2492320+573 ma)+168400 解得 ma=11433.1kg
(2) 散热所需通风量V3
V3=4、
ma?0=
11433.13
=9689.07m 1.18通风总量Q的确定 Q=
V1?V2?V310337.38?211213.56?9689.0733
==23124 m/d=963.5 m/h
10tt:一次发酵周期(天)
四、通风管道的计算
管道设计及管径的选择 通风管道布置遵循均匀对称原则,在堆体底部中间纵向铺设通风干
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