公布日：2022.08.16
申請(qǐng)日：2022.05.27
分類(lèi)號(hào)：C02F3/30(2006.01)I;C02F3/02(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;B01D53/00(2006.01)I;B01D53/48(2006.01)I;
B01D53/52(2006.01)I;B01D53/54(2006.01)I;B01D53/58(2006.01)I;B01D53/85(2006.01)I;F01D15/10(2006.01)I;F04B41/02(2006.01)I
摘要
一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)及方法，它包括污水處理單元，所述污水處理單元在處理污水過(guò)程中產(chǎn)生氣體，氣體產(chǎn)生單元與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元的進(jìn)氣端連通，抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元的排氣端與汽輪發(fā)電機(jī)連通，經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)釋放壓力的氣體進(jìn)入到氣體凈化單元的進(jìn)氣端，氣體凈化單元的排氣端設(shè)有排空裝置和攪拌進(jìn)氣管；所述攪拌進(jìn)氣管將氣體凈化單元與污水處理單元連通。利用抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元進(jìn)行收集、壓縮、存儲(chǔ)；抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元向汽輪發(fā)電機(jī)的釋放壓縮氣體，利用廢氣實(shí)施儲(chǔ)能發(fā)電。通過(guò)氣體凈化單元凈化后的氣體一部分經(jīng)攪拌進(jìn)氣管回流至污水厭氧模塊、污泥厭氧模塊，實(shí)施攪拌作業(yè)，另一部分多余氣體通過(guò)排空裝置排入到大氣中。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：它包括污水處理單元（1），所述污水處理單元（1）在處理污水過(guò)程中產(chǎn)生氣體，污水處理單元（1）與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元（2）的進(jìn)氣端連通，抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元（2）的排氣端與汽輪發(fā)電機(jī)（3）連通，經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)（3）釋放壓力的氣體進(jìn)入到氣體凈化單元（4）的進(jìn)氣端，氣體凈化單元（4）的排氣端設(shè)有排空裝置（43）和攪拌進(jìn)氣管（55）；所述攪拌進(jìn)氣管（55）將氣體凈化單元（4）與污水處理單元（1）連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：所述污水處理單元（1）包括污水厭氧模塊（11）、污水缺氧模塊（12）、污水好氧模塊（13）、污泥厭氧模塊（14）中至少一個(gè)模塊，各模塊設(shè)有上蓋（15）形成密閉空間，上蓋（15）設(shè)有收集氣管（51）與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元（2）連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：所述抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元（2）包括抽吸壓縮機(jī)（21）和壓力儲(chǔ)氣罐（22），抽吸壓縮機(jī)（21）的進(jìn)氣端通過(guò)收集氣管（51）與污水處理單元（1）連通，排氣端通過(guò)連通管（52）與壓力儲(chǔ)氣罐（22）的進(jìn)氣端連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：所述連通管（52）設(shè)有閥門(mén)（521）。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：所述汽輪發(fā)電機(jī)（3）包括汽輪機(jī)（31）和發(fā)電機(jī)（32），汽輪機(jī)（31）的進(jìn)氣端通過(guò)發(fā)電進(jìn)氣管（53）與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元（2）連接，壓縮氣體推動(dòng)汽輪機(jī)（31）旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)（32）產(chǎn)生電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：所述氣體凈化單元（4）包括凈化塔（41）和凈化填料（42），所述凈化塔（41）底部設(shè)有凈化進(jìn)氣管（54）與汽輪發(fā)電機(jī)（3）連通，凈化填料（42）有不規(guī)則的孔隙和間隙填充于凈化塔（41）內(nèi)，排空裝置（43）和攪拌進(jìn)氣管（55）安裝在凈化塔（41）的頂部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：所述攪拌進(jìn)氣管（55）將凈化達(dá)標(biāo)的氣體通入污水處理單元（1）中的污水厭氧模塊（11）和/或污泥厭氧模塊（14）。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，其特征在于：所述攪拌進(jìn)氣管（55）伸入到污水厭氧模塊（11）和/或污泥厭氧模塊（14）的底部，位于污水厭氧模塊（11）和/或污泥厭氧模塊（14）內(nèi)的攪拌進(jìn)氣管（55）端部密封，外圓周面開(kāi)設(shè)有不均勻分布的釋放孔（551）。
9.一種采用權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)的治理方法，其特征在于，它包括以下步驟：S1.氣體收集：將污水處理單元（1）中污水厭氧模塊（11）、污水缺氧模塊（12）、污水好氧模塊（13）、污泥厭氧模塊（14），裝設(shè)上蓋（15）形成密閉空間，上蓋（15）設(shè)有收集氣管（51）與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元（2）連通；其中，上蓋（15）與各模塊具有儲(chǔ)氣空間，其空間大小以滿(mǎn)足抽吸壓縮機(jī)非工作期間的廢氣儲(chǔ)存需求；S2.壓力儲(chǔ)氣：在電網(wǎng)用電谷時(shí)，啟動(dòng)抽吸壓縮機(jī)（21），通過(guò)收集氣管（51）抽吸污水處理單元（1）中各模塊儲(chǔ)存的氣體，壓縮后通過(guò)連通管（52）送入壓力儲(chǔ)氣罐（22）中；其中，連通管（52）設(shè)有閥門(mén)（521），抽吸壓縮機(jī)（21）由污水處理單元（1）的配電線(xiàn)（61）提供電力；S3.儲(chǔ)氣發(fā)電：在電網(wǎng)用電峰時(shí)，壓力儲(chǔ)氣罐（22）以勻速流量釋放壓縮氣體，推動(dòng)汽輪機(jī)（31）工作，汽輪機(jī)（31）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)（32）發(fā)電，其中，發(fā)電機(jī)（32）產(chǎn)生的電能通過(guò)輸電線(xiàn)（62）進(jìn)入污水處理單元（1）供電系統(tǒng)；S4.氣體凈化：經(jīng)汽輪機(jī)（31）釋放大部分能量的氣體，經(jīng)凈化進(jìn)氣管（54）從凈化塔（41）底部進(jìn)入，氣體在凈化塔（41）內(nèi)部呈升流狀態(tài)，與凈化填料（42）發(fā)生反應(yīng)；S5.氣體循環(huán)：凈化達(dá)標(biāo)的氣體經(jīng)攪拌進(jìn)氣管（55）進(jìn)入污水厭氧模塊（11）、污泥厭氧模塊（11）底部，多余氣體經(jīng)過(guò)排空裝置（43）排入大氣中，其中，排空裝置（43）釋放時(shí)，再次利用陽(yáng)光將氣體中還原性物質(zhì)分解。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一個(gè)要解決的技術(shù)問(wèn)題是：解決上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種能夠利用污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的廢氣儲(chǔ)能進(jìn)行發(fā)電再循環(huán)后處理污水和污泥的針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)。
本發(fā)明另一個(gè)要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種采用上述系統(tǒng)針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)，它包括污水處理單元，所述污水處理單元在處理污水過(guò)程中產(chǎn)生氣體，氣體產(chǎn)生單元與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元的進(jìn)氣端連通，抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元的排氣端與汽輪發(fā)電機(jī)連通，經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)釋放壓力的氣體進(jìn)入到氣體凈化單元的進(jìn)氣端，氣體凈化單元的排氣端設(shè)有排空裝置和攪拌進(jìn)氣管；所述攪拌進(jìn)氣管將氣體凈化單元與污水處理單元連通。
所述污水處理單元包括污水厭氧模塊、污水缺氧模塊、污水好氧模塊、污泥厭氧模塊中至少一個(gè)模塊，各模塊設(shè)有上蓋形成密閉空間，上蓋設(shè)有收集氣管與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元連通。
所述抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元包括抽吸壓縮機(jī)和壓力儲(chǔ)氣罐，抽吸壓縮機(jī)的進(jìn)氣端通過(guò)收集氣管與污水處理單元連通，排氣端通過(guò)連通管與壓力儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣端連通。
所述連通管設(shè)有閥門(mén)。
所述汽輪發(fā)電機(jī)包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)的進(jìn)氣端通過(guò)發(fā)電進(jìn)氣管與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元連接，壓縮氣體推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
所述氣體凈化單元包括凈化塔和凈化填料，所述凈化塔底部設(shè)有凈化進(jìn)氣管與汽輪發(fā)電機(jī)連通，凈化填料有不規(guī)則的孔隙和間隙填充于凈化塔內(nèi)，排空裝置和攪拌進(jìn)氣管安裝在凈化塔的頂部。
所述攪拌進(jìn)氣管將凈化達(dá)標(biāo)的氣體通入污水處理單元中的污水厭氧模塊和/或污泥厭氧模塊。
所述攪拌進(jìn)氣管伸入到污水厭氧模塊和/或污泥厭氧模塊的底部，位于污水厭氧模塊和/或污泥厭氧模塊內(nèi)的攪拌進(jìn)氣管端部密封，外圓周面開(kāi)設(shè)有不均勻分布的釋放孔。
一種采用針對(duì)污水廠(chǎng)廢氣與能源耦合治理的系統(tǒng)的治理方法，它包括以下步驟：S1.氣體收集：將污水處理單元中污水厭氧模塊、污水缺氧模塊、污水好氧模塊、污泥厭氧模塊，裝設(shè)上蓋形成密閉空間，上蓋設(shè)有收集氣管與抽吸壓縮儲(chǔ)氣單元連通；其中，上蓋與各模塊具有儲(chǔ)氣空間，其空間大小以滿(mǎn)足抽吸壓縮機(jī)非工作期間的廢氣儲(chǔ)存需求；S2.壓力儲(chǔ)氣：在電網(wǎng)用電谷時(shí)，啟動(dòng)抽吸壓縮機(jī)，通過(guò)收集氣管抽吸污水處理單元中各模塊儲(chǔ)存的氣體，壓縮后通過(guò)連通管送入壓力儲(chǔ)氣罐中；其中，連通管設(shè)有閥門(mén)，抽吸壓縮機(jī)由污水處理單元的配電線(xiàn)提供電力；S3.儲(chǔ)氣發(fā)電：在電網(wǎng)用電峰時(shí)，壓力儲(chǔ)氣罐以勻速流量釋放壓縮氣體，推動(dòng)汽輪機(jī)工作，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其中，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能通過(guò)輸電線(xiàn)進(jìn)入污水處理單元供電系統(tǒng)；S4.氣體凈化：經(jīng)汽輪機(jī)釋放大部分能量的氣體，經(jīng)凈化進(jìn)氣管從凈化塔底部進(jìn)入，氣體在凈化塔內(nèi)部呈升流狀態(tài)，與凈化填料發(fā)生反應(yīng)；S5.氣體循環(huán)：凈化達(dá)標(biāo)的氣體經(jīng)攪拌進(jìn)氣管進(jìn)入污水厭氧模塊、污泥厭氧模塊底部，多余氣體經(jīng)過(guò)排空裝置排入大氣中，其中，排空裝置釋放時(shí)，再次利用陽(yáng)光將氣體中還原性物質(zhì)分解。
本發(fā)明有如下有益效果：1、收集并利用污水處理廠(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含有H2S、CH4等還原性物質(zhì)的廢氣。
2、電網(wǎng)用電谷時(shí)，抽吸壓縮機(jī)通過(guò)收集氣管抽出各模塊內(nèi)廢氣，并壓縮送入壓力儲(chǔ)氣罐存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)氣體儲(chǔ)能；電網(wǎng)用電峰時(shí)，壓力儲(chǔ)氣罐釋放氣體，推動(dòng)汽輪機(jī)工作發(fā)電，降低電網(wǎng)峰時(shí)負(fù)荷。
3、廢氣經(jīng)汽輪機(jī)雖釋放了大部分的氣體能量，但仍保留一定的流速，經(jīng)凈化進(jìn)氣管，從凈化塔底部進(jìn)入，廢氣在凈化塔內(nèi)部呈升流狀態(tài)，與凈化填料發(fā)生反應(yīng)，廢氣釋放時(shí)的流速，利于在凈化塔內(nèi)的凈化。
4、凈化后的氣體仍會(huì)含有少量的還原性物質(zhì)，氣體回流至污水厭氧模塊、污泥厭氧模塊對(duì)污水、污泥實(shí)施攪拌，便于處理工藝實(shí)施，氣體內(nèi)的還原物質(zhì)，可提升模塊內(nèi)的厭氧環(huán)境。
（發(fā)明人：張俊;王殿常;鐘洲文）
