某厨余垃圾资源化利用厂存在问题与对策

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某厨余垃圾资源化利用厂是以设计处理能力1000吨/日的厨余垃圾资源化利用设施,2013年招投标,2014年签订BOT协议,至今不能正常生产。为“打通生产线,基本达产”,市局派专班进驻,指导、督促整改。通过调查分析,专班找出了问题,分析了原因,并给出了对策。

1.存在问题及其原因

1.1存在问题

总问题是不能连续处理厨余垃圾,具体问题主要是压榨缸壁孔被堵塞。壁孔堵塞的后果一是浆液不能排出,使得压榨残渣含水率高达70%以上,增大了残渣处置成本,且不能满足压榨残渣含水率低于60%的合同要求;后果二是压榨生产(批序式),因而预处理乃至厨余垃圾资源化利用生产线不得不中断。

此外,该厂还存在一些其他问题,主要是管理不善,臭气扰民,设备故障率较高,尤其是物料输送皮带装置和蒸煮釜等设备故障率较高,蒸煮釜卸料过程存在安全隐患,原料仓和1/2级熟料仓没有应急通道等。这些问题虽然不会导致全厂停产,但对运行效率、生产成本和安全生产等将产生负面影响。

1.2原因

导致上述问题的原因来自技术和思想两方面。

1.2.1技术原因

技术欠缺主要表现在以下3个方面。

1、蒸煮水解及其蒸煮釜设计方面。该厂将湿式厌氧发酵过程分解成蒸煮水解、酸化和沼气化3个独立过程,蒸煮水解是其创新,虽然经过中试,但从未用于大规模厨余垃圾处理工程。蒸煮水解的主要目的是细胞破壁以便于压榨制浆和缩短水解过程的时间,但运行能耗高,蒸煮1t厨余垃圾消耗蒸汽150kg左右。蒸煮釜是蒸煮水解也是厨余垃圾预处理的关键设备之一,蒸煮釜结构设计及其运行参数(耗汽量、蒸煮时间、压力等)有待优化。

2、水洗压榨及其压榨机设计方面。

该厂厨余垃圾预处理采用“人工分拣+蒸煮+二级水洗/压榨”工艺,预处理工艺长,既增大了运行成本又降低了预处理的可靠性,且水洗装置过于简单(2及熟料仓仅简易安装水管,1级熟料仓竟连水管也没有安装),水洗制浆效率较低,尤其关键设备压榨机的压榨缸及其壁孔的直径都偏大,对压榨制浆产生严重的负面影响:压榨缸径高达2m,导致需要较长压榨时间方能将压榨缸中心浆液压榨排出,否则便会产生溏心现象;更失败的设计是压榨缸的内壁孔高达ɸ30(外壁孔径ɸ50),当压力超过一定值(可称为堵塞压力)后极易被塑料、布条、粗纤维等物质堵塞,为避免壁孔堵塞必须将压榨压力控制在堵塞压力之下,这限制了压榨制浆效率的提高和压榨残渣含水率的降低。

此外,压榨上活塞表面呈球面,当其从上往下压榨时,势必会将垃圾挤向压榨缸外壁,加剧压榨缸壁孔堵塞。

3、垃圾储坑及其臭气控制方面

除预处理工艺过长增大臭气控制难度外,该厂共有3个钢筋混凝土结构垃圾储坑(为了满足长预处理工艺的需要),多而大,增大了垃圾储坑的密封难度,且难避免储坑内垃圾腐烂发臭,亦增大了臭气控制难度。

1.2.2思想原因

无论是技术不足导致的硬伤还是管理不善,根本性原因还是指导思想不正确所致。该厂技术、管理存在严重的内卷化,表现在3个方面。

1、简单问题复杂化。预处理工艺过于复杂,工序主功能定位不清或被现场弱化,如对水洗对压榨的作用重视不够,弱化了水洗装置的设计,甚至废弃了一级水洗,致使工序功能与预期严重偏离甚至被废弃。

2、无休止的改进,且沉陷在次要环节(设备)和细节,甚至对皮带输送装置也要进行技术改进,迷失了整改方向,使生产项目变成试验研究项目。

3、股东之间、甲乙方之间互拼内耗,致使项目公司缺乏领导力和执行力。

2.对策与建议

2.1在现有基础上整改

坊间甚至项目公司高层希望将预处理工艺更换为生料高压压榨制浆工艺,这样当然是理想做法。生料高压压榨制浆工艺的流程短,稳定可靠,已在广州成功运行,且生料高压压榨效率高,残渣含水率可降低到30%左右。但问题是引进高压榨设备需要新投资近1亿左右,且需要废弃现有设备和改造厂房,整改时间在半年以上,这些都是不现实或不允许的。

也有声音提出改造压榨机,主要是缩小压榨缸径和壁孔直径。除需要追加经费外,主要是改造时间在半年左右,这是不允许的。

比较现实的是在现有基础上整改。“在现有基础上整改”的重点在于打通与优化预处理工艺,关键在于解决压榨缸壁孔堵塞问题和能否将残渣含水率降低到60%以下,指导原则是把握系统与局部、工艺工序与设备、数量与质量、各个击破与全面提升等之间的正确关系。调研过程中发现调试不全面不充分,在此基础上判断设备、工序或工艺质量不行是不科学不可信的。

2.2打通与优化预处理工艺

在现有基础上打通与优化预处理工艺的关键的关键是在现有压榨机(压榨缸径和壁孔直径不变)下解决壁孔堵塞问题。为此,需要掌握上下活塞行程、压力、压榨时间、水洗效果等对壁孔堵塞和压榨残渣含水率的影响。通过调试,得出以下结果:

(1)缩短上活塞行程,让上活塞只运行到并停留在刚好堵住压榨缸进出口(在同一标高上)的位置,之后,将下活塞由下至上运行。如此安排上、下活塞的行程不仅防止垃圾从压榨缸进出口挤出,更重要的是可有效克服压榨缸内垃圾被挤向外壁从而堵塞壁孔;

(2)油缸压力控制在17MPa∽20MPa,在此范围内,压榨缸中心残渣含水率与外部残渣含水率相差很小。压力小于17MPa将产生溏心现象,压力高于20MPa将导致壁孔堵塞。

(3)挤压时间控制在380s∽520s,其中,下活塞运行时间180s∽300s,保压时间,200s∽220s,压榨缸中心残渣含水率与外部残渣含水率相差很小。

(4)加强水洗,有利于降低压榨残渣含水率。

实验表明,可同时保证压榨缸壁孔不堵塞和压榨残渣含水率降到65%以内。在此基础上,提出了“蒸煮+一次水洗+一次压榨+压榨残渣堆放干化”的预处理工艺,恢复与加强一级熟料仓的水洗功能,将2级熟料仓改造成残渣堆放干化仓,废除2级熟料仓的水洗功能和2级压榨工序,同时,回流部分沼液作为水洗水,并建议将来取消人工分拣工序(因整改时间较长,此次暂不取消)。整改后的厨余垃圾资源化利用工艺流程见下图。

2.3提高发酵浆液的含固率

制作湿式厌氧发酵浆料需要大量外加水,同时,湿式厌氧发酵又会产生大量沼液和沼渣。外加水、沼液、沼渣与发酵浆料的含固率直接相关,见下图。

优化发酵浆料的含固率、沼液回流率和中水回用率等参数是运行管理的重要内容。建议将发酵浆料的含固率控制在10%∽14%,加大沼液回流比例,最好将排入污水处理设施的沼液量控制在800m3/d以内,加大中水回用量,尽可能减少外加水量。

2.4成立调试组

鉴于项目公司管理架构、管理队伍、管理制度和管理方法等不善,而且项目各方存在互拼内耗问题,专班要求设立了综合协调组、系统集成组、物料输送组、压榨组(预处理组)、厌氧发酵组和臭气控制组,将合适的人放在合适位置,更好地发挥专班的指导督促作用。

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