CN103359904A - 一种污水源热泵与太阳能结合污泥干化系统 - Google Patents

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王全勇
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Abstract

本发明提供一种污水源热泵与太阳能结合污泥干化系统,属于污水处理厂节能降耗技术领域。本发明提供了一种以污水源热泵为主要热源,太阳能为辅助热源的污泥干化系统。这一系统利用污水源热泵回收污水处理厂二级生化后出水中的热能作为污泥干化的主要能量来源,采用太阳能作为补充能源,提高污泥干化效率,同时克服了太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性。该系统在整个污泥干化过程中无臭、无三废,能量得到充分合理的利用,高效节能,安全环保。

Description

一种污水源热泵与太阳能结合污泥干化系统
技术领域
[0001] 本发明属于污水处理厂节能降耗技术领域,涉及一种污水处理厂污泥的干化系统。该系统是利用污水源热泵回收污水处理厂二级生化后出水的热能以及太阳能,作为污泥干化的清洁热源。
背景技术
[0002] 随着社会的发展,城市人口的增加,我国污水处理设施建设速度近年来大幅度提高,污泥的产出量也迅速增加。由于污泥中含有大量的有毒有害物质(如寄生虫卵、病原微生物、细菌、重金属离子等)及有用物质(如植物营养素、有机物、水分等),因此污泥需要及时处理和处置,使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。
[0003]目前污泥处置方法主要有填埋、土地利用和焚烧等。由于城市污泥含水率较高,经浓缩脱水后仍高达80%左右,具有体积大、不利于运输、性质不稳定等特点。直接填埋将会占用大量土地,同时还会产生渗滤液而污染地下水;直接土地利用则因运输量大、分散困难、容易污染地下水而受到限制;直接焚烧也会因含固率低而导致热值太低,无法维持有效自燃而耗费大量辅助燃料,使处置成本明显增加。因此,对城市污泥进行干化处理、降低其含水率,是目前解决污泥处置过程中所遇到问题的关键。
[0004]目前污泥干化技术主要是热干化技术,即通过外加热源将污泥中的水分蒸发,它具有占地面积小、减量化明显、产品用途灵活等优点。由于热干化工艺需要消耗大量的能源,设备运行能耗高、具有粉尘爆炸安全隐患,难以在我国大面积推广应用。因此,发展更经济、更节能的干化技术成为我国城市污泥处理的迫切需要。
[0005] 在城镇污水处理厂二级生化处理后的排水中,存在巨量低温热能,并且储量巨大。通过水源热泵技术,可以从污水中 提取热能,供采暖或空调使用。
[0006]自20世纪70年代能源危机以来,太阳能作为可利用的新能源逐步成为国内外研究的重点,太阳能以其取之不尽、安全、无需运输、清洁无污染等优点,受到人们的重视。近年来,我国太阳能干燥应用研究已经历由浅入深、由简单小试到较完善生产试验过程,正逐步受到推广。但是太阳能本身具有稀薄性和间歇性,在气候条件不利的情况下,例如,在冬天,雨季或夜晚,其作用受到限制。
发明内容
[0007] 本发明的技术任务是解决现有技术的不足,提供一种污水源热泵与太阳能结合的污泥干化系统。
[0008] 本发明的技术方案是按以下方式实现的,以污水源热泵为主要热源,太阳能为辅助热源的污泥干化系统。这一系统充分利用污水源热泵回收污水处理厂二级生化后出水中的热能作为污泥干化的主要能量来源,采用太阳能作为补充能源,提高效率,同时克服了太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性,处理过程无臭、无三废,可实现连续运行、零排放清洁型生产。[0009] 本发明的系统包括:集热系统、保温除湿系统、自动控制系统和污泥脱水干燥系统,其中,集热系统包括:污水源热泵与太阳能集热器,集热系统通过风机与污泥干燥脱水系统的进气装置相连,污泥脱水干燥系统包括:干燥室、保温除湿系统、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置,进给装置将浓缩脱水的污泥送入干燥室的进料口,经保温除湿系统的、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置除湿干燥处理后的高热值干化污泥从出料口排出送堆料仓储存;
[0010] 所述的污水源热泵系统主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置组成,蒸发器换热介质侧与污水处理厂二级生化后的出水管连接,冷凝器的换热介质侧与干燥室进气装置连接;
[0011] 所述的太阳能集热器的出气口通过设有阀门的管道与污水源热泵的出气口连接,当在夜晚、冬天或雨季气候不利的条件下,污水源热泵向干燥室提供热风;当夏天阳光充足时,只开启太阳能集热器进行干化,以节约能源;当在春秋天太阳能不是非常充足时,污水源热泵与太阳能集热器同时开启进行污泥干化; [0012] 所述的保温除湿系统设置除湿热泵,使干燥室内产生的湿热空气经过除湿热泵加工成热空气后通过风机重新送回干燥室利用,形成除湿热泵循环;
[0013] 整个污泥脱水干燥系统设置自动控制系统,污泥布料和翻抛根据室外气象变化不同模式,风机运转方式根据室内外温度、湿度自动控制,集热系统的热源转换自动完成;
[0014] 污泥干化步骤如下:
[0015] 污水源热泵回收污水处理厂二级生化后出水中的热能,产生热风,出水排放或回用;污水源热泵和太阳能集热器组成的集热系统通过风机与污泥脱水干燥系统进气装置相连,为污泥脱水干燥系统提供热源;污水处理厂的污泥经过浓缩脱水后通过污泥输送设备进入污泥脱水干燥系统,污泥脱水干燥系统内产生的湿热空气经过污泥脱水干燥系统内的除湿热泵加工成热空气后送污泥脱水干燥系统内的干燥室重新利用,形成除湿热泵循环;经过污泥脱水干燥系统干化后的污泥成为高热值污泥,可土地利用、焚烧或填埋。
[0016] 本发明的系统具有以下优点及突出性效果:
[0017] (I)将污水源热泵技术与太阳能干化技术相结合,发挥两者的优点,利用水源热泵回收城镇污水处理厂二级生化后出水中的大量废热,作为污泥干化的热源,能量得到充分而合理的利用,形成了污水厂内部水、热、能综合利用的新集成技术;
[0018] (2)高效节能。城市生活污水中蕴含着大量低位热能,同时污水水量温度,与环境温度相比,表现为冬暖夏凉,水温变化幅度小,是稳定的热源。新型热泵工质能够稳定产生80°C左右的热水,并且工作性能指数能达到5.0,即只需投入I份电能便能产生5份热能,经济高效的利用可再生能源,节省初级能源的消耗。
[0019] (3)环保。本发明提供的污泥干化系统处理污泥时不使用一次能源,污水源热泵使用的电能以及太阳能都是清洁能源,不向大气和环境排放任何污染物,避免了使用传统能源造成的环境污染,有效节约了能源,降低了能耗。
附图说明
[0020] 图1为污水源热泵与太阳能结合污泥干化系统的结构及工艺流程图。
[0021] 图2为污水源热泵系统工作原理图。具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明的系统作进一步详细说明。
[0023] 本发明的系统包括集热系统、保温除湿系统、自动控制系统和污泥脱水干燥系统,其中,集热系统包括:污水源热泵与太阳能集热器,集热系统通过风机与污泥干燥脱水系统的进气装置相连,污泥脱水干燥系统包括:干燥室、保温除湿系统、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置,进给装置将浓缩脱水的污泥送入干燥室的进料口,经保温除湿系统的、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置除湿干燥处理,干燥后的高热值干化污泥从出料口排出送焚烧或填埋;
[0024] 污水处理厂的污泥经过浓缩脱水后通过污泥输送设备进入干燥室;利用污水源热泵回收污水处理厂二级生化后出水中的热能,产生热风,出水排放或回用;污水源热泵和太阳能集热器组成的集热系统通过风机与干燥室进气装置相连,为干燥室提供热源;干燥室内产生的湿热空气经过除湿热泵加工成热空气后重新送回干燥室利用,形成除湿热泵循环;经过干燥室干化后的污泥成为高热值污泥,可土地利用、焚烧或填埋。
[0025] 图2是污水源热泵的工作原理图,热泵由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器组成。污水源热泵的蒸发器换热介质侧与污水处理厂二级生化后的出水管连接,冷凝器的换热介质侧与干燥室进气装置连接。热泵系统中流动的工质,在蒸发器中吸收污水厂二级生化后出水的热量,从低压液态工质蒸发成低压蒸汽,经压缩机增压成高温高压的蒸汽;在冷凝器中,高温高压的工质蒸汽放出热量加热进入干燥室的空气,而工质本身则从气体冷凝成高压液体;通过节流装置,液体工质产生阻塞效应,降低了压力和温度,成为低压低温液体,再进入蒸发器中吸收二级生化后出水的热量,形成热泵循环;经热泵回收热量后的出水排放至水体或回用。
[0026] 实施例
[0027] 污水源热泵与太阳能结合的污泥干化系统,系统包括集热系统、保温除湿系统、自动控制系统和污泥脱水干燥系统,其 中,集热系统包括:污水源热泵与太阳能集热器,集热系统通过风机与污泥干燥脱水系统的进气装置相连,污泥脱水干燥系统包括:干燥室、保温除湿系统、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置,进给装置将浓缩脱水的污泥送入干燥室的进料口,经保温除湿系统的、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置除湿干燥处理,干燥后的高热值干化污泥从出料口排出送焚烧或填埋;
[0028] 污水源热泵系统主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置组成。蒸发器换热介质侧与污水处理厂二级生化后的出水管连接,冷凝器的换热介质侧与干燥室进气装置连接;
[0029] 太阳能集热器的出气口通过设有阀门的管道与污水源热泵的出气口连接。当在夜晚、冬天或雨季气候不利的条件下,污水源热泵向干燥室提供热风;当夏天阳光充足时,可只开启太阳能集热器进行干化,节约能源;当在春秋天太阳能不是非常充足时,污水源热泵与太阳能集热器同时开启结合进行污泥干化;
[0030] 保温除湿系统设置除湿热泵,使干燥室内产生的湿热空气经过除湿热泵加工成热空气后重新送回干燥室利用,形成除湿热泵循环。
[0031] 整个干化系统设置自动控制系统,污泥布料和翻抛根据室外气象变化不同模式,风机运转方式根据室内外温度、湿度等自动控制,集热系统的热源转换自动完成。[0032] 除本发 明的说明书公开的技术特征外均为本专业技术人员的公职技术。

Claims (1)

1.一种污水源热泵与太阳能结合污泥干化系统,其特征在于:系统包括:集热系统、保温除湿系统、自动控制系统和污泥脱水干燥系统,其中,集热系统包括:污水源热泵与太阳能集热器,集热系统通过风机与污泥干燥脱水系统的进气装置相连,污泥脱水干燥系统包括:干燥室、保温除湿系统、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置,进给装置将浓缩脱水的污泥送入干燥室的进料口,经保温除湿系统、污泥布料装置、翻抛料装置及收料装置除湿干燥处理后的高热值干化污泥从出料口排出,送焚烧或填埋; 所述的污水源热泵系统主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置组成,蒸发器换热介质侧与污水处理厂二级生化后的出水管连接,冷凝器的换热介质侧与干燥室进气装置连接; 所述的太阳能集热器的出气口通过设有阀门的管道与污水源热泵的出气口连接,当在夜晚、冬天或雨季气候不利的条件下,污水源热泵向干燥室提供热风;当夏天阳光充足时,只开启太阳能集热器进行干化,以节约能源;当在春秋天太阳能不是非常充足时,污水源热泵与太阳能集热器同时开启进行污泥干化; 所述的保温除湿系统设置除湿热泵,使干燥室内产生的湿热空气经过除湿热泵加工成热空气后通过风机重新送回干燥室利用,形成除湿热泵循环; 整个污泥脱水干燥系统设置自动控制系统,污泥布料和翻抛根据室外气象变化不同模式,风机运转方式根据室内外温度、湿度自动控制,集热系统的热源转换自动完成; 污泥干化步骤如下: 污水源热泵回收污水处理厂二级生化后出水中的热能,产生热风,出水排放或回用;污水源热泵和太阳能集热器组成的集热系统通过风机与污泥脱水干燥系统进气装置相连,为污泥脱水干燥系统提供热源;污水处 理厂的污泥经过浓缩脱水后通过污泥输送设备进入污泥脱水干燥系统,污泥脱水干燥系统内产生的湿热空气经过污泥脱水干燥系统内的除湿热泵加工成热空气后送至污泥脱水干燥系统内的干燥室重新利用,形成除湿热泵循环;经过污泥脱水干燥系统干化后的污泥成为高热值污泥,送焚烧或填埋。
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