公布日：2022.05.10
申請日：2022.03.04
分類號：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)明公開了一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統(tǒng)及方法，包括用于對污水進行預熱和初步過濾的預加熱除砂子系統(tǒng)、用于對污水脫氮除磷的新能源生化子系統(tǒng)、再次對污水過濾的生化沉淀池子系統(tǒng)、具有換熱作用的污水源熱泵子系統(tǒng)、污泥與餐廚垃圾協(xié)同處理的污泥處置子系統(tǒng)，通過污水預加熱和除砂、生化反應、泥水分離、污水換熱、污泥與餐廚垃圾的協(xié)同處理五個步驟解決了污水廠在低溫條件下出水水質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題。
權利要求書
1.一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于，包括用于對污水進行預熱和初步過濾的預加熱除砂子系統(tǒng)、用于對污水脫氮除磷的新能源生化子系統(tǒng)、再次對污水過濾的生化沉淀池子系統(tǒng)、具有換熱作用的污水源熱泵子系統(tǒng)、污泥與餐廚垃圾協(xié)同處理的污泥處置子系統(tǒng)；所述預加熱除砂子系統(tǒng)與所述新能源生化子系統(tǒng)相連，所述新能源生化子系統(tǒng)還與所述生化沉淀池子系統(tǒng)和所述污泥處置子系統(tǒng)相連，所述生化沉淀池子系統(tǒng)處理后流入所述污水源熱泵子系統(tǒng)，所述污水源熱泵子系統(tǒng)還與所述預加熱除砂子系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)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(tǒng)，其特征在于，所述預加熱除砂子系統(tǒng)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管；沉砂池內的砂子通過所述吸砂泵排入所述儲砂池。
3.根據(jù)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(tǒng)，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(jù)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(tǒng)，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(jù)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(tǒng)，其特征在于，所述新能源生化子系統(tǒng)包括生化池、風機、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，空氣經所述風機進入所述空氣加熱器，加熱后的空氣由所述曝氣管進入所述生化池。
6.根據(jù)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(tǒng)，其特征在于，所述新能源生化子系統(tǒng)還包括分布式光伏，用于太陽能發(fā)電。
7.根據(jù)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(tǒng)，其特征在于，供電方式為市電和太陽能混合供電。
8.根據(jù)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(tǒng)，其特征在于，所述生化沉淀池子系統(tǒng)包括沉淀池、濃縮池進泥泵、污泥濃縮池、溢流堰、集水槽、二沉池出水泵、過濾裝置、濃縮池出泥泵，污泥通過所述濃縮池進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(tǒng)，分離后上清液通過溢流堰進入集水槽，在二沉池出水泵的作用下，一部分出水達標排放，另一部分出水經過所述過濾裝置進入所述污水源熱泵子系統(tǒng)。
9.根據(jù)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(tǒng)，其特征在于，所述污水源熱泵子系統(tǒng)包括熱泵機組、進水泵、循環(huán)泵、出水泵，所述熱泵機組的進水端與所述過濾裝置通過所述進水泵相連接，過濾后二沉池出水進入污水源熱泵機組進行換熱，換熱后的熱水由換熱器出水端流出，經所述循環(huán)泵進入預加熱除砂子系統(tǒng)對污水進行預加熱，換完熱的出水經出水泵排放。
10.根據(jù)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(tǒng)，其特征在于，所述污泥處置子系統(tǒng)包括餐廚接收料斗、第一出料螺旋、濾液箱、生物質分離器、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分離器，所述生物質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)酵罐產生的沼氣進入沼氣鍋爐，產生的消化液進入所述脫水裝置。
11.根據(jù)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(tǒng)，其特征在于，所述混合料倉通過濃縮池進泥泵與所述生化沉淀池子系統(tǒng)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：對污水初步過濾去除雜質，然后進行換熱，同時去除污水中的砂子；S2、生化反應：將經過加熱的空氣輸入經預加熱和除砂后的污水中進行生化反應；S3、泥水分離：對生化反應后污水進行泥水分離，去除水分的污泥進行濃縮后送去與餐廚垃圾混合，對分離出的水進行過濾；S4、污水換熱：對過濾后的水進行換熱，將換熱后的出水進行排放，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)部分進行分離破碎，將產生的有機漿料與步驟S3中的濃縮污泥進行混合、發(fā)酵，對發(fā)酵產品回收利用。
13.根據(jù)權利要求書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(jù)權利要求書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％，過濾后的出水水溫為10-15℃。
15.根據(jù)權利要求書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(jù)權利要求書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(tǒng)及方法，解決污水廠在低溫條件下出水水質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題。
本發(fā)明采取的技術方案是一種低溫環(huán)境下的污水污泥協(xié)同處理系統(tǒng)，包括用于對污水進行預熱和初步過濾的預加熱除砂子系統(tǒng)、用于對污水脫氮除磷的新能源生化子系統(tǒng)、再次對污水過濾的生化沉淀池子系統(tǒng)、具有換熱作用的污水源熱泵子系統(tǒng)、污泥與餐廚垃圾協(xié)同處理的污泥處置子系統(tǒng)；
所述預加熱除砂子系統(tǒng)與所述新能源生化子系統(tǒng)相連，所述新能源生化子系統(tǒng)還與所述生化沉淀池子系統(tǒng)和所述污泥處置子系統(tǒng)相連，所述生化沉淀池子系統(tǒng)處理后流入所述污水源熱泵子系統(tǒng)，所述污水源熱泵子系統(tǒng)還與所述預加熱除砂子系統(tǒng)連接。
優(yōu)選地，所述預加熱除砂子系統(tǒng)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管；沉砂池內的砂子通過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(tǒng)包括生化池、風機、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，空氣經所述風機進入所述空氣加熱器，加熱后的空氣由所述曝氣管進入所述生化池。
優(yōu)選地，所述新能源生化子系統(tǒng)還包括分布式光伏，用于太陽能發(fā)電。
優(yōu)選地，供電方式為市電和太陽能混合供電。
優(yōu)選地，所述生化沉淀池子系統(tǒng)包括沉淀池、濃縮池進泥泵、污泥濃縮池、溢流堰、集水槽、二沉池出水泵、過濾裝置、濃縮池出泥泵，污泥通過所述濃縮池進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(tǒng)，分離后上清液通過溢流堰進入集水槽，在二沉池出水泵的作用下，一部分出水達標排放，另一部分出水經過所述過濾裝置進入所述污水源熱泵子系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述污水源熱泵子系統(tǒng)包括熱泵機組、進水泵、循環(huán)泵、出水泵，所述熱泵機組的進水端與所述過濾裝置通過所述進水泵相連接，過濾后二沉池出水進入污水源熱泵機組進行換熱，換熱后的熱水由換熱器出水端流出，經所述循環(huán)泵進入預加熱除砂子系統(tǒng)對污水進行預加熱，換完熱的出水經出水泵排放。
優(yōu)選地，所述污泥處置子系統(tǒng)包括餐廚接收料斗、第一出料螺旋、濾液箱、生物質分離器、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，另一端連接生物質分離器，所述生物質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)酵罐產生的沼氣進入沼氣鍋爐，產生的消化液進入所述脫水裝置。
優(yōu)選地，所述混合料倉通過濃縮池進泥泵與所述生化沉淀池子系統(tǒng)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：對污水初步過濾去除雜質，然后進行換熱，同時去除污水中的砂子；
S2、生化反應：將經過加熱的空氣輸入經預加熱和除砂后的污水中進行生化反應；
S3、泥水分離：對生化反應后污水進行泥水分離，去除水分的污泥進行濃縮后送去與餐廚垃圾混合，對分離出的水進行過濾；
S4、污水換熱：對過濾后的水進行換熱，將換熱后的出水進行排放，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)部分進行分離破碎，將產生的有機漿料與步驟S3中的濃縮污泥進行混合、發(fā)酵，對發(fā)酵產品回收利用。
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℃，停留時間為22-25d。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、在廠內建設分布式光伏，安裝污水源熱泵，構建了多能互補的綜合能源供應系統(tǒng)，能有效的利用太陽能、污水熱能實現(xiàn)污水的增溫，具有高效、節(jié)能、環(huán)保的特點，使污水廠在低溫條件下高效運行，足量處理污水、出水水質穩(wěn)定達標；
2、在污水處理廠實現(xiàn)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(jié)約成本，同時實現(xiàn)了污水處理廠的能源可持續(xù)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）
