公布日：2022.05.10
申請日：2022.03.04
分類(lèi)號：C02F9/14(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I;H02J7/35(2006.01)I;B09B3/35(2022.01)I;B09B3/60(2022.01)I;
B09B101/70(2022.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統及方法，包括用于對污水進(jìn)行預熱和初步過(guò)濾的預加熱除砂子系統、用于對污水脫氮除磷的新能源生化子系統、再次對污水過(guò)濾的生化沉淀池子系統、具有換熱作用的污水源熱泵子系統、污泥與餐廚垃圾協(xié)同處理的污泥處置子系統，通過(guò)污水預加熱和除砂、生化反應、泥水分離、污水換熱、污泥與餐廚垃圾的協(xié)同處理五個(gè)步驟解決了污水廠(chǎng)在低溫條件下出水水質(zhì)難達標以及污泥異地處理存在的處理費用高、基礎設施重復建設等問(wèn)題。
權利要求書(shū)
1.一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，包括用于對污水進(jìn)行預熱和初步過(guò)濾的預加熱除砂子系統、用于對污水脫氮除磷的新能源生化子系統、再次對污水過(guò)濾的生化沉淀池子系統、具有換熱作用的污水源熱泵子系統、污泥與餐廚垃圾協(xié)同處理的污泥處置子系統；所述預加熱除砂子系統與所述新能源生化子系統相連，所述新能源生化子系統還與所述生化沉淀池子系統和所述污泥處置子系統相連，所述生化沉淀池子系統處理后流入所述污水源熱泵子系統，所述污水源熱泵子系統還與所述預加熱除砂子系統連接。
2.根據權利要求1所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述預加熱除砂子系統包括沉砂池、設置在沉砂池頂部的格柵、用于混合和沉砂的攪拌裝置、吸砂泵、儲砂池、沿沉砂池池壁設置的加熱盤(pán)管；沉砂池內的砂子通過(guò)所述吸砂泵排入所述儲砂池。
3.根據權利要求2所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述攪拌裝置上安裝有限制其水平位移的水平固定裝置，所述水平固定裝置包括套設在所述攪拌裝置上的套筒和固定在套筒上的水平支撐桿。
4.根據權利要求2所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述格柵為可旋轉的圓錐狀格柵，傾斜固定在沉砂池頂部，格柵沿軸向上設置固定刮板，所述固定刮板用于清除格柵上的雜物。
5.根據權利要求1所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述新能源生化子系統包括生化池、風(fēng)機、空氣加熱器、曝氣管；所述生化池為地下結構，池頂加蓋并留有檢修孔，所述曝氣管設置在所述生化池池底，空氣經(jīng)所述風(fēng)機進(jìn)入所述空氣加熱器，加熱后的空氣由所述曝氣管進(jìn)入所述生化池。
6.根據權利要求5所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述新能源生化子系統還包括分布式光伏，用于太陽(yáng)能發(fā)電。
7.根據權利要求1所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，供電方式為市電和太陽(yáng)能混合供電。
8.根據權利要求1所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述生化沉淀池子系統包括沉淀池、濃縮池進(jìn)泥泵、污泥濃縮池、溢流堰、集水槽、二沉池出水泵、過(guò)濾裝置、濃縮池出泥泵，污泥通過(guò)所述濃縮池進(jìn)泥泵泵送至所述污泥濃縮池暫存，濃縮污泥由所述濃縮池出泥泵泵入所述污泥處置子系統，分離后上清液通過(guò)溢流堰進(jìn)入集水槽，在二沉池出水泵的作用下，一部分出水達標排放，另一部分出水經(jīng)過(guò)所述過(guò)濾裝置進(jìn)入所述污水源熱泵子系統。
9.根據權利要求8所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述污水源熱泵子系統包括熱泵機組、進(jìn)水泵、循環(huán)泵、出水泵，所述熱泵機組的進(jìn)水端與所述過(guò)濾裝置通過(guò)所述進(jìn)水泵相連接，過(guò)濾后二沉池出水進(jìn)入污水源熱泵機組進(jìn)行換熱，換熱后的熱水由換熱器出水端流出，經(jīng)所述循環(huán)泵進(jìn)入預加熱除砂子系統對污水進(jìn)行預加熱，換完熱的出水經(jīng)出水泵排放。
10.根據權利要求1所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述污泥處置子系統包括餐廚接收料斗、第一出料螺旋、濾液箱、生物質(zhì)分離器、第二出料螺旋、混合料倉、厭氧發(fā)酵罐、脫水裝置、沼氣鍋爐；所述餐廚接收料斗用于接收餐廚垃圾，其與第一出料螺旋連通，所述第一出料螺旋的一端連接所述濾液箱，另一端連接所述生物質(zhì)分離器，所述生物質(zhì)分離器還與所述第二出料螺旋相連，所述第二出料螺旋的另一端與所述混合料倉相連，所述混合料倉與所述厭氧發(fā)酵罐相連，所述厭氧發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入沼氣鍋爐，產(chǎn)生的消化液進(jìn)入所述脫水裝置。
11.根據權利要求10所述低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，其特征在于，所述混合料倉通過(guò)濃縮池進(jìn)泥泵與所述生化沉淀池子系統連接。
12.一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、污水預加熱和除砂：對污水初步過(guò)濾去除雜質(zhì)，然后進(jìn)行換熱，同時(shí)去除污水中的砂子；S2、生化反應：將經(jīng)過(guò)加熱的空氣輸入經(jīng)預加熱和除砂后的污水中進(jìn)行生化反應；S3、泥水分離：對生化反應后污水進(jìn)行泥水分離，去除水分的污泥進(jìn)行濃縮后送去與餐廚垃圾混合，對分離出的水進(jìn)行過(guò)濾；S4、污水換熱：對過(guò)濾后的水進(jìn)行換熱，將換熱后的出水進(jìn)行排放，將換熱后的熱能輸送至步驟S1中循環(huán)利用；S5、污泥與餐廚垃圾的協(xié)同處理：對餐廚垃圾中的固態(tài)部分進(jìn)行分離破碎，將產(chǎn)生的有機漿料與步驟S3中的濃縮污泥進(jìn)行混合、發(fā)酵，對發(fā)酵產(chǎn)品回收利用。
13.根據權利要求書(shū)12所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理方法，其特征在于，步驟S2中空氣加熱到20-25℃，換熱后的污水溫度為13-16℃。
14.根據權利要求書(shū)12所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理方法，其特征在于，步驟S3中濃縮污泥含固率為3％-4％，過(guò)濾后的出水水溫為10-15℃。
15.根據權利要求書(shū)12所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理方法，其特征在于，步驟S4中換熱后的出水水溫為45-50℃，換熱后的回水溫度為30-35℃。
16.根據權利要求書(shū)12所述的低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理方法，其特征在于，步驟S5中餐廚垃圾含固率為15％-17％，發(fā)酵物料含固率為4％-10％，發(fā)酵溫度為35-37℃，停留時(shí)間為22-25d。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統及方法，解決污水廠(chǎng)在低溫條件下出水水質(zhì)難達標以及污泥異地處理存在的處理費用高、容易造成二次污染、基礎設施重復建設的問(wèn)題。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統，包括用于對污水進(jìn)行預熱和初步過(guò)濾的預加熱除砂子系統、用于對污水脫氮除磷的新能源生化子系統、再次對污水過(guò)濾的生化沉淀池子系統、具有換熱作用的污水源熱泵子系統、污泥與餐廚垃圾協(xié)同處理的污泥處置子系統；
所述預加熱除砂子系統與所述新能源生化子系統相連，所述新能源生化子系統還與所述生化沉淀池子系統和所述污泥處置子系統相連，所述生化沉淀池子系統處理后流入所述污水源熱泵子系統，所述污水源熱泵子系統還與所述預加熱除砂子系統連接。
優(yōu)選地，所述預加熱除砂子系統包括沉砂池、設置在沉砂池頂部的格柵、用于混合和沉砂的攪拌裝置、吸砂泵、儲砂池、沿沉砂池池壁設置的加熱盤(pán)管；沉砂池內的砂子通過(guò)所述吸砂泵排入所述儲砂池。
優(yōu)選地，所述攪拌裝置上安裝有限制其水平位移的水平固定裝置，所述水平固定裝置包括套設在所述攪拌裝置上的套筒和固定在套筒上的水平支撐桿。
優(yōu)選地，所述格柵為可旋轉的圓錐狀格柵，傾斜固定在沉砂池頂部，格柵沿軸向上設置固定刮板，所述固定刮板用于清除格柵上的雜物。
優(yōu)選地，所述新能源生化子系統包括生化池、風(fēng)機、空氣加熱器、曝氣管；所述生化池為地下結構，池頂加蓋并留有檢修孔，所述曝氣管設置在所述生化池池底，空氣經(jīng)所述風(fēng)機進(jìn)入所述空氣加熱器，加熱后的空氣由所述曝氣管進(jìn)入所述生化池。
優(yōu)選地，所述新能源生化子系統還包括分布式光伏，用于太陽(yáng)能發(fā)電。
優(yōu)選地，供電方式為市電和太陽(yáng)能混合供電。
優(yōu)選地，所述生化沉淀池子系統包括沉淀池、濃縮池進(jìn)泥泵、污泥濃縮池、溢流堰、集水槽、二沉池出水泵、過(guò)濾裝置、濃縮池出泥泵，污泥通過(guò)所述濃縮池進(jìn)泥泵泵送至所述污泥濃縮池暫存，濃縮污泥由所述濃縮池出泥泵泵入所述污泥處置子系統，分離后上清液通過(guò)溢流堰進(jìn)入集水槽，在二沉池出水泵的作用下，一部分出水達標排放，另一部分出水經(jīng)過(guò)所述過(guò)濾裝置進(jìn)入所述污水源熱泵子系統。
優(yōu)選地，所述污水源熱泵子系統包括熱泵機組、進(jìn)水泵、循環(huán)泵、出水泵，所述熱泵機組的進(jìn)水端與所述過(guò)濾裝置通過(guò)所述進(jìn)水泵相連接，過(guò)濾后二沉池出水進(jìn)入污水源熱泵機組進(jìn)行換熱，換熱后的熱水由換熱器出水端流出，經(jīng)所述循環(huán)泵進(jìn)入預加熱除砂子系統對污水進(jìn)行預加熱，換完熱的出水經(jīng)出水泵排放。
優(yōu)選地，所述污泥處置子系統包括餐廚接收料斗、第一出料螺旋、濾液箱、生物質(zhì)分離器、第二出料螺旋、混合料倉、厭氧發(fā)酵罐、脫水裝置、沼氣鍋爐；所述餐廚接收料斗用于接收餐廚垃圾，其與第一出料螺旋相連，所述第一出料螺旋的一端連接濾液箱，另一端連接生物質(zhì)分離器，所述生物質(zhì)分離器還與第二出料螺旋相連，第二出料螺旋的另一端與混合料倉相連，所述混合料倉與厭氧發(fā)酵罐相連，所述厭氧發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入沼氣鍋爐，產(chǎn)生的消化液進(jìn)入所述脫水裝置。
優(yōu)選地，所述混合料倉通過(guò)濃縮池進(jìn)泥泵與所述生化沉淀池子系統連接。
本發(fā)明還提供一種低溫環(huán)境下的污水污泥處理方法，包括以下步驟：
S1、污水預加熱和除砂：對污水初步過(guò)濾去除雜質(zhì)，然后進(jìn)行換熱，同時(shí)去除污水中的砂子；
S2、生化反應：將經(jīng)過(guò)加熱的空氣輸入經(jīng)預加熱和除砂后的污水中進(jìn)行生化反應；
S3、泥水分離：對生化反應后污水進(jìn)行泥水分離，去除水分的污泥進(jìn)行濃縮后送去與餐廚垃圾混合，對分離出的水進(jìn)行過(guò)濾；
S4、污水換熱：對過(guò)濾后的水進(jìn)行換熱，將換熱后的出水進(jìn)行排放，將換熱后的熱能輸送至步驟S1中循環(huán)利用；
S5、污泥與餐廚垃圾的協(xié)同處理：對餐廚垃圾中的固態(tài)部分進(jìn)行分離破碎，將產(chǎn)生的有機漿料與步驟S3中的濃縮污泥進(jìn)行混合、發(fā)酵，對發(fā)酵產(chǎn)品回收利用。
優(yōu)選地，步驟S2中空氣加熱到20-25℃，換熱后的污水溫度為13-16℃。
優(yōu)選地，步驟S3中濃縮污泥含固率為3％-4％，過(guò)濾后的出水水溫為10-15℃。
優(yōu)選地，步驟S4中換熱后的出水水溫為45-50℃，換熱后的回水溫度為30-35℃。
優(yōu)選地，步驟S5中餐廚垃圾含固率為15％-17％，發(fā)酵物料含固率為4％-10％，發(fā)酵溫度為35-37℃，停留時(shí)間為22-25d。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、在廠(chǎng)內建設分布式光伏，安裝污水源熱泵，構建了多能互補的綜合能源供應系統，能有效的利用太陽(yáng)能、污水熱能實(shí)現污水的增溫，具有高效、節能、環(huán)保的特點(diǎn)，使污水廠(chǎng)在低溫條件下高效運行，足量處理污水、出水水質(zhì)穩定達標；
2、在污水處理廠(chǎng)實(shí)現了污泥的原位處理，兩污共治，不僅減少了異地處理對環(huán)境造成的影響，節約成本，同時(shí)實(shí)現了污水處理廠(chǎng)的能源可持續發(fā)展。
（發(fā)明人：尉軍耀;韓曉峰;高麗娟;李文濤;高徐軍;柴寶華）
