CN102267792A

CN102267792A - 一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法

Info

Publication number: CN102267792A
Application number: CN2011101997771A
Authority: CN
Inventors: 庄维健
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-18
Filing date: 2011-07-18
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明涉及一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法，是属于环境工程领域。所述固废是指：污泥、餐厨垃圾和畜禽粪便。将含水量约80％的固废装入编织袋中，置入大型筒仓内密封储存，给予足够长的厌氧发酵周期使固废中的含水量下降至60％以下。本干化技术的优越性：第一是投资小：单位建设投资5(万元/吨·日)；运营费80(元/吨)。第二是运营简单：每天的运营操作基本就是进料和出料，工序非常简单。第三是环境效益好：由于是采用全封闭厌氧发酵，沼气收集后或利用或点火焚烧，无臭气排放。第四是以污治污：外引高浓度有机污水利用筒仓内存储量巨大的袋装固废作为生物发酵床，在生产大量沼气的同时，消灭高浓度有机污水，零排放。

Description

一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法

技术领域

本发明涉及一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法，是属于环境工程领域。

背景技术

本发明所述固废是包括：污泥、餐厨垃圾和畜禽粪便。以污泥为例：经机械压滤后含水量约为80％，如送焚烧厂焚烧还需要进一步脱水干化至含水量低于60％，方可实现无需添加助燃剂即可自行燃烧。将污泥的含水量从80％脱水至60％以下是当前技术难题。现行技术许多是采用加热蒸发、强制通风和搅拌，能耗高、工艺复杂、且投资大。

发明内容

固废的干化是一个相对概念。本发明所指的湿固废(或未干化固废)是指含水量在80％左右的固废；而干化后的固废是指含水量低于60％的固废。

本发明顺应自然规律，采用给予固废足够长的厌氧发酵周期的方法来消耗固废中的水分。将含水量约80％的固废装入编织袋中，置入大型筒仓内密封储存约6个月，在自然状态下厌氧腐熟且消耗固废中水分，使含水量降低至60％以下，在厌氧发酵期间产生的沼气经集气装置收集后排出筒仓外，或提纯利用或点火焚烧。

在全封闭厌氧发酵过程中观察并记录沼气排放量，当沼气排放过了高峰值并逐步衰减至某一下限值时，即表示固废中的水分已经不足以维持厌氧发酵持续进行，说明固废已经干化。

固废装袋是基于以下4点理由：

1.固废装袋后形成一个独立物体，输送进筒仓堆放后，人可以在袋装固废上站立和踩踏。在进行作业时不必担心脚会陷入固废中，这是固废装袋的最主要原因；

2.固废装袋后堆放，其作用在筒仓仓体上的侧压力要远比散装固废堆放后产生的侧压力小得多。故在通常情况下可以省去在堆体中设置加筋材料；

3.固废装袋后环境卫生大为改善：在进料时臭味小，在出料时不会被风吹散；

4.在短途运输时，人工搬运很方便。

用于装固废的编织袋必须透水透气，这样固废中的水分和发酵气体才能排放出来。

适量固废装袋是指：

1.重量适中：以人工搬运效率最高为最佳；

2.体积适中：编织袋若装的太满，则受上部堆积物重压后编织袋易涨破，若装入太少，则浪费编织袋材料，不经济。

在袋装固废堆体中分层设置集气管是用于收集固废发酵时产生的沼气，并经连通器、两用管和排气管排出。若沼气量大，则经提纯后可作为再生能源；若沼气量小，则可点火焚烧，不会污染环境。

用于储存袋装固废的筒仓是一种专用于储存大量散装集料的大型筒仓，比如：生活垃圾、煤炭、矿石、矿粉、工业废渣、粮食等。它应用公路加筋土挡墙原理，可以使得筒仓仓体构造既简单又单薄，在具有超大容量的同时，还具有超低造价特征。

该筒仓仓体是由若干圆筒段自下而上叠加组成。若增加进料，则拼装圆筒段使仓体升高；反之出料，则拆除圆筒段使仓体下降。

圆筒段是由若干环筋与若干立筋交叉组成圆筒段骨架，且在圆筒段骨架内侧附着衬垫裙组成。

为满足连续循环操作，所述用于袋装固废干化的筒仓至少需要有三座：一座用于未干化袋装固废进料，另一座用于已干化袋装固废出料，还有至少一座用于储存正在厌氧发酵干化过程中的袋装固废。

因固废袋装后形成众多独立物体互相交叉堆砌在筒仓内，故袋装固废作用在筒仓体内壁上的侧压力，要比固废直接堆入筒仓产生的侧压力要小得多，所以一般情况下可以免去设置加筋材料。但也有例外，比如组成仓体骨架的环筋强度或者立筋刚度不够，以及堆放袋装固废过高等因素影响。

在堆料中设置加筋材料后，堆料与加筋材料表面会产生水平向摩阻力，使堆体作用在仓体上的侧压力大大减小。

还可以进一步以污治污：在密封筒仓内储存的数量庞大的袋装固废其实也是一个巨大的生物发酵床，外引高浓度有机污水附着在这个生物发酵床上厌氧发酵，既可以获得更多沼气产生经济效益，同时又可以消灭外引高浓度有机污水，从而达到以污治污的效果。

如要以污治污，则6个月的密封储存期是远不够的，应该大大延长，比如袋装固废在筒仓内密封储存1年，这就需要投资建设更多的筒仓以满足运营周转。

在预计开仓出料前数月(需试验获得数据)停止外引高浓度有机污水喷淋，但筒仓内的厌氧发酵和沼气排放还在继续......，直至开仓出料时，筒仓内袋装固废中水分已消耗至理想程度。

外引高浓度有机污水必须在厌氧发酵过程中完全消耗掉，不允许有排放，故所以外引高浓度有机污水必须要适量。

外引高浓度有机污水含有机质浓度越高越好，既有利于产生更多沼气，还有益于在持续不断地厌氧发酵过程中消耗更多水分，以确保袋装固废在出料时达到理想干化。

在秸秆来源丰富地区，可以在袋装固废间掺和一些秸秆，好处有三：一则袋装固废堆体间排气更加通畅；二则可以吸附和消耗更多外引高浓度有机污水；三则秸秆腐熟后其中纤维质被破坏，有利于机械加工：如粉碎后制作有机肥，或挤压成型制作燃料棒等。

本发明的优越性主要体现在：

1、投资小：现有固废干化建设投资约50(万元/吨·日)；运营费约220(元/吨)。而本发明固废干化建设投资仅5(万元/吨·日)；运营费80(元/吨)。

2、运营简单：每天的运营操作基本就是进料和出料，运营过程非常简单。

3、环境效益好：由于采用全封闭厌氧发酵工艺，沼气收集后或利用，或点火焚烧，无臭气排放。

4、以污治污：外引高浓度有机污水利用筒仓内存储量巨大的袋装固废作为生物发酵床，在生产大量沼气的同时，消耗高浓度有机污水，零排放。

附图说明

下面结合附图做详细描述：

图1为筒仓纵剖面图；

图2为图1中的A-A剖面；

图3为图1中的B-B剖面；

图4为筒仓仓顶角局部大样图，即图1中的C节点；

图5为筒仓仓底脚局部大样图，即图1中的D节点；

图6为仓顶膜纵剖面；

图7为单个圆筒段展开图；

图8为仓底衬垫纵剖面。

附图中标记：1.仓体；2.仓底衬垫；3.仓顶膜；4.地面；5.袋装固废(或袋装污泥)；6.集气管；7.连通器；8.加筋材料；9.两用管(既排水又排气)；10.排气管；11.仓内井；12.仓外井；13.木桩；14.环筋；15.立筋；16.衬垫裙；17.沉降缝；18.绳索。

具体实施方法

以日干化100吨污泥为例。

1、设计筒仓容量和个数：

已知日干化100吨污泥，且污泥装袋后堆放入仓，平均容重按1(t/m³)计。

如按30天(1个月)装满一座筒仓设计，则该筒仓容量应达到3000立方米。

根据上述筒仓容量试算，最终确定筒仓直径为19.1米，平均高10.5米。

假定经试验得知，湿污泥需要经过6个月的密封储存，才能在厌氧发酵过程中将含水量消耗至理想状态。

那么按1个月装满1座筒仓计，6个月的密封储存周期就需要建6座筒仓，另外还应增加1座进料筒仓和1座出料筒仓，故总共需要建设筒仓8座。

2、运营过程如下：

首先从第1座筒仓装满密封后计算，依次装满至第7座筒仓，这时第1座筒仓已经密封储存有6个月；

当开始装第8座筒仓时，同时第1座筒仓开仓出料......，当第8座筒仓装满时，则第1座筒仓也完成了出料，这时第2座筒仓也满足了密封储存6个月；

于是再向第1座筒仓进料，并同时第2座筒仓开始出料......，如此循环操作就可以每天进料100吨湿污泥，和每天获得经6个月密封储存的100吨干化污泥。

3、仓底施工

见图1，沿仓底四周打木桩13，木桩13间距约0.3米；挖仓底基础土方、砌筑仓内井11和仓外井12、埋两用管9(既排气又排水)、排气管10、仓底衬垫2采用厚2毫米HDPE膜制作。

4、仓体1制作与组装

单个圆筒段高1米，直径19.1米，即圆周长60米。为方便组装，单个圆筒段可分成6个子片，每个子片长10米，高1米。仓体1组装时，各子片端部环筋14采用直螺纹套管对接。

见图7，单个圆筒段是由若干环筋14(钢筋)与若干立筋15(扁钢带)交叉绑扎或焊接组成圆筒段骨架，并在圆筒段骨架内附着衬垫裙16组成。衬垫裙16材质是厚1.5毫米HDPE膜(要求抗紫外线)，宽度为1.3米，贴附在圆筒段骨架时上下应各延伸15厘米，上部延伸的15厘米的HDPE膜翻转180度包住圆筒段骨架最上层环筋14后，与衬垫裙16外侧热熔焊接，使衬垫裙16固定在圆筒段骨架上。向下延伸的15厘米HDPE膜是为了与下部仓体1衬垫裙16重合搭接密封。

见图1，筒仓仓体1底部圆筒段安装在木桩13顶上，采用U型钉固定。向上叠加的圆筒段与下部圆筒段对接时，在上圆筒段底层环筋14与在下圆筒段顶层环筋14之间采用绳索18绑扎或扣件固定。

为避免仓体1立筋15(扁钢带)因刚度不足被压弯，在仓体1升高至约5米处设置沉降缝17，即在5米高度以上的仓体1直径均减小8厘米，为19.1-0.08＝19.02米。这样在5米高度处的仓体1是直接安放在袋装污泥5上，与下部仓体1之间形成一道小于4厘米的沉降缝17，故在沉降缝17上部仓体1的重量不会传递到下部仓体1上，这样就可以保证下部仓体1的立筋15不会被压弯变形。沉降缝17缝隙间填塞如废塑料袋等填充物密封，以阻止雨水进入筒仓内。

5、进料

每袋污泥重约20公斤(即0.02m³)，每天进料100吨(即100m³)，则每天需装袋100/0.02＝5000个，袋装污泥5采用输送带输送进筒仓，人工摆放。

据市场调查：编织袋每只约0.4元，每吨污泥需要50只，即每吨污泥需要编织袋20元(按一次性消耗)。实际上编织袋很难降解，是可以回收重复利用的。

仓体1随进料增加组装升高。在进料到达预计高度时铺设集气管6(塑料盲沟)，集气管6转折处和交集点采用工程塑料管连通。集气装置包括有集气管6和连通器7。

连通器7材质为工程塑料，可到生产塑料雨水井的厂家定制。连通器7连接各层水平向集气管6，汇集沼气后通过两用管9排出至仓外井12，再经安装在仓外井12上的排气管10输送至火炬焚烧。

在进料过程中，袋装污泥5受荷载挤压后可能会有少量污水溢出下渗至仓底衬垫2上，经铺设在仓底衬垫2上的集气管6汇集至仓内井11中，而后进入两用管9流出至仓外井12。由于袋装污泥5含水量在80％左右，并未达到饱和，且编织袋还有一定吸附作用，所以一般情况是不会产生渗沥液的。但即便是有，渗出量也很有限，只要及时抽出并提升至进料作业面上泼洒即可。

仓外井12盖应严格密封，仓外井12内应安装浮球液位计，以观察井内水位不能淹没两用管9出气口，如发现水位过高，应及时抽出至进料筒仓作业面泼洒。

如需要安置加筋材料8，则在进料到达预计高度时摊铺土工格栅。

当进料满仓至预计高度时加仓顶膜3覆盖封仓。如需“以污治污”，则还应先安装喷淋装置后再封仓。

在仓体1上升过程中，或满仓后可沿仓体1四周布置临时脚手架，以方便仓体1安装，以及在仓顶膜3覆盖后，仓顶膜3周边与仓体1采用绳索18绑扎密封。

6、运营

已密封的筒仓在运营过程中只要每天观察并记录沼气排放量，以及经常关注仓外井12中的水位。在运营阶段，虽然不会再有污水流出(是指非“以污治污”)，但在沼气排放过程中仍会有少许冷凝水排出，故若发现仓外井12内水位上升至接近淹没两用管9出气口时，应及时抽出仓外井12中水，以确保排气畅通。

若采用“以污治污”，则还应每天应定时适量喷淋外引高浓度有机污水，并根据排出量进行调整，以排出量尽可能少为最佳。

为确保袋装污泥5在“以污治污”后仍旧能够达到理想中的干化程度，对于出料前终止喷淋的提前天数的预计必须准确，并留有充分余地。这个提前天数的预计应经过试验获得。

7、出料

当筒仓内的袋装污泥5经过一个密封储存周期后即可揭开仓顶膜3出料。筒仓四周设置至少一根溜槽，袋装污泥5搬运至溜槽下滑入货车车厢，货车装满后运输至下道工序车间，拆开编织袋倒出干化污泥再做后续处理，如：直接焚烧、制砖、或制作有机肥等。

在出料过程中拆下的仓体1圆筒段、集气管6、连通器7、加筋材料8、以及编织袋等，经检查整修后均可重复利用。

8、补充说明：

虽然以上结合实施例对本发明做了进一步说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到：上述实施例仅是用来说明的，并不能作为对本发明的限制。因此，可以在本发明的实质精神范围内对图示例进行一些变形，比如：在采用“以污治污”工艺(即仓顶喷淋外引高浓度有机污水)的条件下，因有可能污水下渗量较大，筒仓底部的两用管9应该分别设置成相互独立的排水管和排气管。此外，也可将仓内井11改变成与筒仓仓体1直径基本相同的污水池，污水池中分布均匀设置多根立柱，诸多镂空隔板紧密排列平放在立柱上。在镂空隔板面上堆放袋装污泥5，而镂空隔板以下则储存下渗污水，这样储存下渗污水的容量就可以大大增加，以调节较多的下渗污水。

Claims

1.一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法，其特征在于：

适量湿固废装入透气透水的编织袋并封口形成袋装固废(5)；以及

多个袋装固废(5)输送进筒仓内堆放储存；以及

在堆放袋装固废(5)过程中逐步升高筒仓仓体(1)；以及

在堆放袋装固废(5)过程中设置集气装置；以及

当堆放袋装固废(5)到达预计满仓高度时，加仓顶膜(3)覆盖筒仓顶部并与仓体(1)密封；以及

在密封筒仓内，袋装固废(5)持续进行厌氧发酵，在此过程中，集气装置收集沼气并通过预设管道排放至筒仓外；以及

在密封筒仓内，袋装固废(5)经过足够长时间的厌氧发酵，逐步脱水干化至理想程度，在经过一个密封储存周期后即可开仓出料；以及

所述筒仓仓体(1)是由若干圆筒段自下而上叠加组成；以及

所述圆筒段是由若干环筋(14)与若干立筋(15)交叉组成圆筒段骨架，且在圆筒段骨架内侧附着衬垫裙(16)组成；以及

为了满足连续循环运营，所述筒仓至少需要有三座：一座用于未干化袋装固废(5)进料，另一座用于已干化袋装固废(5)出料，还有至少一座用于储存正在厌氧发酵干化过程中的袋装固废(5)。

2.如权利要求1所述一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法，其特征在于：储存在筒仓内的袋装固废(5)堆体中，至少设置有一层加筋材料(8)。

3.如权利要求1所述一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法，其特征在于：筒仓装满后在仓顶袋装固废(5)表面设置喷淋装置，而后加仓顶膜(3)覆盖密封，在袋装固废(5)厌氧发酵期间，适量外引高浓度有机污水进入筒仓内顶部喷淋，借助筒仓内袋装固废(5)这个生物发酵床生产更多沼气，并同时消耗外引高浓度有机污水，在预计出料前数月停止外引高浓度有机污水喷淋，但厌氧发酵和沼气排放仍在继续，直至筒仓内袋装固废(5)中水分消耗至理想程度为止。

4.如权利要求1所述一种湿固废装袋后储存在筒仓内的干化方法，其特征在于：在袋装固废(5)进入筒仓内堆放过程中，取适量秸秆掺和在袋装固废(5)之间。