一种污水规模化处理的余热回收能量自循环系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体是一种污水规模化处理的余热回收能量自循环系统。

背景技术

随着城市化的推进城市污水的生成量也在逐年增加，为了降低项目的初投资并提升污水处理效果，基于厌氧氨氧化菌的污水处理工艺得到了快速发展。在该工艺的污水处理过程中，需配备厌氧氨氧化菌生化池以降解污水中的有机污染物，而厌氧氨氧化菌降解污染物时对环境温度要求较高，需维持在25～35℃，且在30℃时降解效果最佳。但由于自然环境下大多数时间段污水的温度都要低于30℃，这使得对污水进行加热成了厌氧氨氧化菌降解污水必不可少的工作环节。尤其是在冬季，我国大部分地区的原生污水普遍在5℃以下，将这些污水加热至30℃左右需要投入巨大的热量。目前通常采用的电加热器或锅炉加热模式需要配置较大的变压器或锅炉房，不仅会消耗大量能源，而且煤矿等燃料燃烧也会额外增加污染物的排放。因此，亟需基于厌氧氨氧化菌的污水处理工艺特点，开发一种余热回收系统用于实现污水的加热，对节能减排、控制污水处理成本具有重要意义。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种污水规模化处理的余热回收能量自循环系统，它在污水处理的基础上增设了污水加热部分，通过加热池、净水收集池和水源热泵机组的巧妙布置，将回收的热量补偿加热池提升污水温度，节能环保，成本更低。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种污水规模化处理的余热回收能量自循环系统，包括原生水池、一级沉淀池、生化处理池、二级沉淀池及三级沉淀池依次连接而成的污水处理部分，所述生化处理池内设置厌氧氨氧化菌处理装置，所述系统增设包括加热池、净水收集池及水源热泵机组的污水加热部分，所述加热池布置连接在所述一级沉淀池与生化处理池之间，加热池内设置加热盘管，所述净水收集池布置连接在所述三级沉淀池后端，所述水源热泵机组布置连接在净水收集池与加热池之间，水源热泵机组包括由蒸发器、压缩机、冷凝器及膨胀阀组成的闭合回路，净水收集池通过抽水泵取水并与所述蒸发器换热后连接市政排水，所述冷凝器与所述加热盘管连接为闭合回路并设置循环泵进行循环水。

进一步的，所述加热池内设置进水端温度传感器和出水端温度传感器分别测量加热前后污水的温度，所述水源热泵机组根据加热前后污水的温度差调节压缩机的转速，以控制加热盘管中循环水与加热池中污水的换热效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在污水处理的基础上增设了污水加热部分，加热池位于一级沉淀池与生化处理池之间，净水收集池位于三级沉淀池后端，水源热泵机组位于净水收集池与加热池之间，通过加热池、净水收集池和水源热泵机组的巧妙布置，通过较少的电能即可将三级沉淀池排出的高温水源所携带的余热进行回收，进而将回收的热量补偿加热池提升污水温度，既保证了污水流入厌氧氨氧化菌处理装置的进水温度，又使污水处理余热在系统中自循环，节约加热污水所损耗的电能，降低该工艺的碳排放与运行成本，更加节能环保，相比于传统污水加热成本更低，具有较高的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的系统原理图。

图中：1-原生水池、2-一级沉淀池、3-进水端温度传感器、4-加热盘管、5-加热池、6-出水端温度传感器、7-生化处理池、8-厌氧氨氧化菌处理装置、9-二级沉淀池、10-三级沉淀池、11-净水收集池、12-蒸发器、13-压缩机、14-冷凝器、15-膨胀阀、16-水源热泵机组、17-抽水泵、18-循环泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种污水规模化处理的余热回收能量自循环系统，包括原生水池1、一级沉淀池2、生化处理池7、二级沉淀池9及三级沉淀池10依次连接而成的污水处理部分，所述生化处理池7内设置厌氧氨氧化菌处理装置8，所述系统增设包括加热池5、净水收集池11及水源热泵机组16的污水加热部分，所述加热池5布置连接在所述一级沉淀池2与生化处理池7之间，加热池5内设置加热盘管4，所述净水收集池11布置连接在所述三级沉淀池10后端，所述水源热泵机组16布置连接在净水收集池11与加热池5之间，水源热泵机组16包括由蒸发器12、压缩机13、冷凝器14及膨胀阀15组成的闭合回路，净水收集池11通过抽水泵17取水并与所述蒸发器12换热后连接市政排水，所述冷凝器14与所述加热盘管4连接为闭合回路并设置循环泵18进行循环水。

本发明分为污水处理和污水加热两部分，其中核心点在于污水加热部分。

污水处理的流程为：来自生活或生产的污水汇聚至原生水池1，在一级沉淀池2初步沉淀后经加热池5进入生化处理池7内，通过厌氧氨氧化菌处理装置8进行生化处理，再经过二级沉淀池9和三级沉淀池10处理后，污水变为达标的高温净水储存在净水收集池11中。

污水加热的流程为：通过抽水泵17从净水收集池11抽取高温净水送至水源热泵机组16的蒸发器12，高温净水在蒸发器12内被制冷剂吸热后送至市政排水进行排放，水源热泵机组16将输入的电能和从高温净水吸收的热量通过冷凝器14加热循环水，被加热的循环水经循环泵18送至加热盘管4，通过加热盘管4将加热池5中的污水进行加热至30℃左右，循环水与污水换热后温度降低再回到冷凝器14进行再次加热。

为了实现污水连续加热且使污水温度保持在一个稳定的设定值，可在加热池5内设置进水端温度传感器3和出水端温度传感器6，分别测量加热前后污水的温度，将测得的加热前后污水的温度差传输至水源热泵机组16，根据温度差调节压缩机13的转速，以控制加热盘管4中循环水与加热池5中污水的换热效果。其中，进水端温度传感器3和出水端温度传感器6测得的温度差越大，因为污水加热后要控制在30℃左右的设定值，则证明由一级沉淀池2进入加热池5的污水初始温度越低，需要更高的换热效率，此时提高压缩机13的转速以提升循环水的温度，加大循环水与污水的换热效果，反之，进水端温度传感器3和出水端温度传感器6测得的温度差越小，则降低压缩机13的转速。

通过该系统的设计，可达到以下效果：

1、通过水源热泵机组16将三级沉淀池10中排出的30℃左右的高温净水所携带的热能进行转移，通过循环水将热能送入加热池5中对即将流入生化处理池7的污水进行加热，相比于传统加热方式，能够节省约75％的能源消耗；

2、相比于传统加热方式，该余热回收能量自循环系统能够将污水处理过程的碳排放降低约75％以上；

3、相比于传统加热方式，该余热回收能量自循环系统能够污水处理过程的运行成本降低约60％以上，系统的额外初投资回收期约在1年以内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。