CN103334861B - 应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统及其工作方法，该发电系统具有节约投资成本、占地面积小、循环利用可再生资源等优点。厌氧塔设有从其顶端延伸至底端的出水管，出水管的顶端与厌氧塔连通，底端通过弯折与出口管连通，且弯折的内部设有水力发电机组，水力发电机组包括发电机以及带动其发电的水轮机。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统及其工作方法。
背景技术
医药化工行业利用化学方法将有机或无机原料通过一定的反应过程生产医药原料药或最终药剂。这类产品具有替换周期短、产品种类多的特点，同一种产品的生产工艺也会经常发生变化。因此医药化工行业排放的废水往往有机污染物浓度非常高，污染物组成也比较复杂，同时废水中往往含有大量有毒有害的有机污染物和一些生物抑制因子，属于处理难度较大的一类废水。目前对于医药化工行业的废水处理，国内外还没有一些可以普遍推广的处理工艺。发达国家主要采用强氧化预处理工艺和稀释好氧生化处理工艺，此类处理工艺的处理效率可靠，但运行费用高昂。医药化工废水含有大量的难降解有机物、COD含量高、可生化性差等，因此综合多种因素考虑，一般采取物化处理、化学法与生化处理相结合的处理工艺，而厌氧反应器作为一种水处理行业的高效处理方式，已成功应用于此类废水的处理中。
山东太平洋环保有限公司对传统的厌氧技术进行改进，研制成功了新型PEIC厌氧反应器，并成功申请了实用新型专利技术（ZL200920018627.4），该PEIC厌氧反应器的构造特点是具有很大的高径比，一般可达2～5，反应器的高度高达16～28m。
废水经厌氧塔处理后经厌氧塔顶端的出水管坠落留下，出水管在厌氧塔低端设有弯折，连接出口管，因此，不可避免的，废水会对出水管的弯折处产生强烈的汽蚀，对碳钢管道造成损伤，更换管道成本高且过程繁琐，特别是医药化工行业的污水处理是连续进行的，更换管道必然会影响设备的连续工作。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统及其工作方法，该发电系统具有节约投资成本、占地面积小、循环利用可再生资源等优点。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统，所述厌氧塔设有从其顶端延伸至底端的出水管，所述出水管的顶端与厌氧塔连通，底端通过弯折与出口管连通，且弯折的内部设有水力发电机组，所述水力发电机组包括发电机以及带动其发电的水轮机。
所述水力发电机组通过法兰与弯折的内部连接。
所述发电机的输出端接线端子通过稳压器与蓄电池连接。
所述水轮机包括叶轮舱及若干片叶轮，叶轮舱及叶轮采用高分子聚丙烯或玻璃钢材质，废水量为2000～2500m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为273mm，废水量为2500～3000m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为315mm。
所述弯折采用玻璃钢材质，其顶端设有连通出水管和出口管的旁路，所述弯折与出水管之间、出水管与旁路之间分别设有阀门I和阀门II，所述阀门I和阀门II均连接至PLC的输出端，所述PLC的输入端与安装在出水端顶端的流量计连接。
上述发电系统的工作方法是：
厌氧塔的出水经出水管落入弯折顶端，厌氧塔的出水量小于水力发电机组的驱动值时，PLC控制阀门I关闭，阀门II开启，厌氧塔出水进入旁路，直接排出；厌氧塔的出水量大于水力发电机组的驱动值时，PLC控制阀门I开启，阀门II关闭，厌氧塔出水冲击水力发电机组带动叶轮转动发电。
本发明的工作原理：
本发明将厌氧塔的出水重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机将动能传递给叶轮，从而带动发电机将动能转化为电能。水位差愈大，水轮机转速越大，可转换之电能愈高。若厌氧塔运行正常，其发电量亦稳定。水轮发电机组就是水轮和发电机在一个轴上，只要根据水头水量、高度选择合适的水轮发电机组就行了。
水轮机叶轮舱及叶轮采用抗冲击耐腐蚀的高分子聚丙烯或者是玻璃钢材质，并根据水量落差不同采用不同的叶轮尺寸及角度，废水量为2000～2500m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为273mm，废水量为2500～3000m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为315mm。叶轮尺寸较大则会导致叶轮的工作转速变低。系统安装发电机后，在水力落差最大点处直接冲击耐腐耐磨的发电机叶轮及叶轮舱，这样对现有工艺上的出水落差最大点的汽蚀得以解决，并有效利用水力发电以供使用。
发电机的输出端接线端子通过稳压器与蓄电池连接，发电机获得的电能经蓄电池缓冲后，连接至各个用电设备，如厂区照明灯、摄像头、电脑等。
水力发电机组安装在厌氧塔出水落差最大的弯折内部，根据水量的不同，可调整安装机组的大小，例：2000m3/d的污水处理厌氧塔处理系统可连接5kWh的发电机组，3000m3/d的污水处理厌氧塔处理系统可连接8kWh的发电机组，综合考虑需根据水量、落差等实际情况进行必要的调整。
本发明的有益效果是：
本发明的弯折采用玻璃钢材质，与碳钢材质的管道相比，耐汽蚀性能更为优越。从厌氧塔出水管垂直下方的弯折处安装一台叶轮式发电机组，根据水量的不同，可调整安装机组的大小，一般情况下可产生5～8kWh的电量，基本可满足水处理站的照明问题，解决了因汽蚀现象对管道造成的损伤，并且增加了系统运行的收益。
本发明是利用厌氧出水高度差进行水力发电，减少了动力损失。本发明具有投资省和占地小，实现动力再利用，无运行费用，不影响污水处理系统运行，发电量稳定，一次投资低等优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
其中1.厌氧塔，2.出水管，3.出口管，4.弯折，5.水力发电机组，6.旁路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
如图1所示，本发明提供了一种应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统，厌氧塔1设有从其顶端延伸至底端的出水管2，出水管2的顶端与厌氧塔1连通，底端通过弯折4与出口管3连通，且弯折4的内部设有水力发电机组5，水力发电机组5包括发电机以及带动其发电的水轮机。
水力发电机组5通过法兰与弯折4的内部连接。
发电机的输出端接线端子通过稳压器与蓄电池连接。
水轮机包括叶轮舱及若干片叶轮，叶轮舱及叶轮采用高分子聚丙烯或玻璃钢材质，废水量为2000～2500m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为273mm，废水量为2500～3000m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为315mm。
弯折4采用玻璃钢材质，其顶端设有连通出水管2和出口管3的旁路6，弯折4与出水管2之间、出水管2与旁路6之间分别设有阀门I和阀门II，阀门I和阀门II均连接至PLC的输出端，PLC的输入端与安装在出水端顶端的流量计连接。其中，弯折4的角度为90°时效果最佳。
上述发电系统的工作方法是：
厌氧塔1的出水经出水管2落入弯折4顶端，厌氧塔1的出水量小于水力发电机组5的驱动值时，PLC控制阀门I关闭，阀门II开启，厌氧塔1出水进入旁路6，直接排出；厌氧塔1的出水量大于水力发电机组5的驱动值时，PLC控制阀门I开启，阀门II关闭，厌氧塔1出水冲击水力发电机组5带动叶轮转动发电。
本发明的工作原理：
本发明将厌氧塔1的出水重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机将动能传递给叶轮，从而带动发电机将动能转化为电能。水位差愈大，水轮机转速越大，可转换之电能愈高。若厌氧塔运行正常，其发电量亦稳定。水轮发电机组5就是水轮和发电机在一个轴上，只要根据水头水量、高度选择合适的水轮发电机组就行了。
水轮机叶轮舱及叶轮采用抗冲击耐腐蚀的高分子聚丙烯或者是玻璃钢材质，并根据水量落差不同采用不同的叶轮尺寸及角度，废水量为2000～2500m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为273mm，废水量为2500～3000m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为315mm。叶轮尺寸较大则会导致叶轮的工作转速变低。系统安装发电机后，在水力落差最大点处直接冲击耐腐耐磨的发电机叶轮及叶轮舱，这样对现有工艺上的出水落差最大点的汽蚀得以解决，并有效利用水力发电以供使用。
发电机的输出端接线端子通过稳压器与蓄电池连接，发电机获得的电能经蓄电池缓冲后，连接至各个用电设备，如厂区照明灯、摄像头、电脑等。
水力发电机组安装在厌氧塔1出水落差最大的弯折内部，根据水量的不同，可调整安装机组的大小，例：2000m3/d的污水处理厌氧塔1处理系统可连接5kWh的发电机组，3000m3/d的污水处理厌氧塔处理系统可连接8kWh的发电机组，综合考虑需根据水量、落差等实际情况进行必要的调整。
试验例：
以某医药化工废水处理为例：
水量为2000m3/d，采用碳钢圆柱形罐体，罐体高度为22m，发电机组发电效率为0.8，该发电机组每天可发电120kW.h。污水处理站厂区照明灯功率为100W，基本可满足水处理站的照明问题，既解决了因汽蚀现象对管道造成的损伤，又增加了系统运行的收益。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统，其特征在于，所述厌氧塔设有从其顶端延伸至底端的出水管，所述出水管的顶端与厌氧塔连通，底端通过弯折与出口管连通，且弯折的内部设有水力发电机组，所述水力发电机组包括发电机以及带动其发电的水轮机；
所述弯折采用玻璃钢材质，其顶端设有连通出水管和出口管的旁路，所述弯折与出水管之间、出水管与旁路之间分别设有阀门I和阀门II，所述阀门I和阀门II均连接至PLC的输出端，所述PLC的输入端与安装在出水端顶端的流量计连接；
所述水轮机包括叶轮舱及若干片叶轮，叶轮舱及叶轮采用高分子聚丙烯或玻璃钢材质，废水量为2000～2500m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为273mm，废水量为2500～3000m3/d的水轮机的叶轮数为6片，单片叶轮边距尺寸为315mm。
2.根据权利要求1所述的应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统，其特征在于，所述水力发电机组通过法兰与弯折的内部连接。
3.根据权利要求1所述的应用于医药化工污水处理厌氧塔的发电系统，其特征在于，所述发电机的输出端接线端子通过稳压器与蓄电池连接。
4.上述任一项权利要求所述的发电系统的工作方法，其特征在于，具体如下：厌氧塔的出水经出水管落入弯折顶端，厌氧塔的出水量小于水力发电机组的驱动值时，PLC控制阀门I关闭，阀门II开启，厌氧塔出水进入旁路，直接排出；厌氧塔的出水量大于水力发电机组的驱动值时，PLC控制阀门I开启，阀门II关闭，厌氧塔出水冲击水力发电机组带动叶轮转动发电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 250101, Shandong Province, Ji'nan hi tech Zone, No. 554 Feng Feng Road, environmental science and Technology Park, building 8, Feng Feng building, room 532 Patentee after: SHANDONG PACIFIC ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. Address before: 250101, 5 floor, environmental science and Technology Park, No. 554 Feng Feng Road, hi tech Zone, Shandong, Ji'nan Patentee before: Shandong Pacific Environmental Protection Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Power generation system applied to anaerobic tower for medical and chemical wastewater treatment and its working method Effective date of registration: 20220119 Granted publication date: 20160210 Pledgee: Ji'nan rural commercial bank Limited by Share Ltd. high tech branch Pledgor: SHANDONG PACIFIC ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. Registration number: Y2022980000725 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230106 Granted publication date: 20160210 Pledgee: Ji'nan rural commercial bank Limited by Share Ltd. high tech branch Pledgor: SHANDONG PACIFIC ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. Registration number: Y2022980000725 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Power generation system and its working method applied to anaerobic tower for medical and chemical wastewater treatment Effective date of registration: 20230113 Granted publication date: 20160210 Pledgee: Ji'nan rural commercial bank Limited by Share Ltd. high tech branch Pledgor: SHANDONG PACIFIC ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. Registration number: Y2023980030860 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |