CN112811718A - 一种分布式气电混合动力型污水深度处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分布式气电混合动力型污水深度处理系统，包括分布式电储能模块、能源控制管理模块、气源动力装置和污水处理装置；所述污水处理装置内至少包括排污设备，所述排污设备包括泵体、泵壳、离合器、气动驱动器和电动驱动器；所述螺杆泵体的输入端上安装气动驱动器，且所述螺杆泵体的输入端穿过气动驱动器与离合器一端连接，所述离合器另一端与电动驱动器连接，通过能源控制管理模块选择性的接合离合器用于实现气动驱动器和电动驱动器的切换；所述能源控制管理模块与分布式电储能模块连接。本发明对系统中的动力设备进行气电混合供能，同时光能和风能为本发明的能源来源，提高了能源利用率。

Description

一种分布式气电混合动力型污水深度处理系统

技术领域

本发明涉及排污泵领域或者污水处理领域，特别涉及一种分布式气电混合动力型污水深 度处理系统。

背景技术

目前，现有的村镇污水处理方法主要分为：集中式处理和分散式处理。我国边远地区村 镇普遍规模不大，若采用集中式污水处理方案，不利于污水收集管道的安装，会大大增加运 维成本；而分散式污水处理方案虽然大大降低污水收集管网的覆盖率，但增加了村镇污水处 理系统的数量，这就需要综合考虑村镇污水处理系统的投资规模和处理方案。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种分布式气电混合动力型污水深度处理系 统，其将光电、风电等清洁能源作为分布式电储能模块的主要能量来源，并通过转换模块将 产生的直流电源转换成系统所需的交流电，同时在气储能模块中进行空气压缩储能；在污水 处理装置中将气电作为动力设备的主要能源，并取消了曝气机、格栅机等高功耗的动力设备， 以实现系统的节能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种分布式气电混合动力型污水深度处理系统，包括分布式电储能模块、能源控制管理 模块、气源动力装置和污水处理装置；所述分布式电储能模块用于产生并储存电能；

所述污水处理装置内至少包括排污设备，所述排污设备包括泵体、泵壳、离合器、气动 驱动器和电动驱动器；所述泵体为螺杆泵体，所述泵体位于泵壳内，所述螺杆泵体的输入端 上安装气动驱动器，且所述螺杆泵体的输入端穿过气动驱动器与离合器一端连接，所述离合 器另一端与电动驱动器连接，通过能源控制管理模块选择性的接合离合器用于实现气动驱动 器和电动驱动器的切换；所述气源动力装置用于提供气动驱动器动力；

所述能源控制管理模块与分布式电储能模块连接，用于选择性的控制分布式电储能模块 产生的电能输入气源动力装置或电动驱动器。

进一步，所述离合器与电动驱动器同步通电连接。

进一步，所述排污设备还包括切割系统，所述切割系统包括第一切割轮、第二切割轮和 割轮驱动器；所述第一切割轮安装在泵轴上，且所述第一切割轮靠近泵壳的进口；所述泵壳 内支撑传动轴，所述传动轴上安装第二切割轮，所述第二切割轮的割刀与第一切割轮的割刀 相互交错，用于切碎泵壳进口来料；所述泵轴与传动轴平行设置；所述割轮驱动器用于驱动 传动轴，所述能源控制管理模块控制控制分布式电储能模块产生的电能输入割轮驱动器。

进一步，所述第一切割轮和第二切割轮的转向相反，且第一切割轮和第二切割轮的转速 相异。

进一步，所述分布式电储能模块包括光电装置、风电装置和储能容器；所述光电装置用 于将光能转化为电能；所述风电装置用于将风能转化为电能；所述储能容器用于储存电能。

进一步，所述能源控制管理模块根据污水处理装置负载情况控制光电装置和风电装置与 储能容器连接。

进一步，所述污水处理装置还包括初淀池、兼氧池、膜生物反应池、膜组件、抽吸设备、 消毒池和消毒装置，所述初淀池内安装排污设备，用于将初淀池内污水处理后输入兼氧池， 所述兼氧池底部与膜生物反应池连通，所述膜生物反应池内安装膜组件，所述抽吸设备与膜 组件连接，所述抽吸设备输出端连接消毒池，所述消毒池内安装消毒装置；所述气源动力装 置将气体输入兼氧池内。

本发明的有益效果在于：

本发明所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，将光能和风能等清洁能源充分 利用，并对空气进行压缩储能，可解决村镇污水昼夜流离变化大的问题。同时，本发明采用 的对系统中的动力设备进行气电混合供能，同时将光能和风能为本发明的动力设备的能源来 源，多样化的供能方式一方面确保了本发明系统平稳运行，另一方面提高了能源利用率。本 发明系统通过减少动力装置的数量来降低整个系统的能源损耗。与市场上同类品相比，本发 明系统突出的科学性与先进性主要体现在降低能耗方面。

附图说明

图1为本发明所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统原理图。

图2为本发明所述的排污设备的结构示意图。

图3为本发明所述的能源控制管理模块的原理示意图。

图中：

1-分布式电储能模块；101-光电装置；102-风电装置；103-储能容器；2-转换模块；3-能 源控制管理模块；4-气储能模块；401-吸气口；402-空气压缩机；403-储气装置；404-储气压 力表；5-污水处理装置；501-进水口；502-初淀池；504-兼氧池；505-膜生物反应池；506-膜 组件；507-抽吸设备；508-消毒池；509-消毒装置；510-排出口；6-阀门控制模块；601-总阀 门；6a-第一阀门；6b-第二阀门；6c-第三阀门；7-压力监测模块；7a-第一压力表；7b-第二压 力表；7c-第三压力表；8-第一电缆；801-排污电缆；802-抽吸电缆；9-供气管路；9a-第一气 管；9b-第二气管；9c-第三气管；10-第二电缆；11-排污设备；1101-出水管；1102-定子；1103- 转子；1104-中间管；1105-前万向节；1106-联轴杆；1107-后万向节；1108-第一切割轮；1109- 进水体；1110-轴承体；1111-第二切割轮；1112-泵轴；1113-传动轴；1114-气动驱动器；1115- 离合器；1116-第三电缆；1117-第一电机；1118-减速传动装置；1119-第二电机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或 类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的 实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指 示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解 为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特 征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两 个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发 明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，包括分布式电储 能模块1、能源控制管理模块3、气源动力装置4和污水处理装置5；所述分布式电储能模块 1用于产生并储存电能；所述分布式电储能模块1包括光电装置101、风电装置102和储能容 器103；所述光电装置101用于将光能转化为电能；所述风电装置102用于将风能转化为电 能；所述储能容器103用于储存电能。所述光电装置101、风电装置102和储能容器103分 别通过转换模块2与所述能源控制管理模块3连接。所述转换模块2用于实现数模转换。所 述气源动力装置4包括空气压缩装置402和储气装置403，所述空气压缩装置402上设置有 吸气口401，所述储气装置403上设置有储气压力表404。所述空气压缩装置402通过第二电 缆10与能源控制管理模块3连接。

如图2所示，排污设备11包括泵体、泵壳、离合器1115、气动驱动器1114和电动驱动器；所述泵体为螺杆泵体，所述泵体位于泵壳内，所述泵壳包括出水管1101、进水体1109 和中间管1104，所述进水体1109上设有进水口，所述进水体1109与中间管1104连接。所述 螺杆泵体包括定子1102、转子1103、中间管1104、前万向节1105、联轴杆1106、泵轴1112 和后万向节1107，所述定子1102设置在出水管1101和中间管1104之间并通过螺杆等紧固件 固定；所述转子1103设置在定子1102内，所述转子1103靠近进水侧段与前万向节1105连 接；所述中间管1104内设置有联轴杆1106，所述联轴杆1106的两端分别设置有前万向节1105和后万向节1107；所述后万向节1107与泵轴1112连接，所述泵轴1112上安装气动驱动器1114，且所述泵轴1112穿过气动驱动器1114与离合器1115一端连接，所述离合器1115另一端与第一电机1117连接，通过选择性的结合离合器1115用于实现气动驱动器1114和第一电机1117的切换。一般所述气动驱动器1114为气动马达。所述离合器1115与所述第一电机20通过第三电缆1116相连，实现所述离合器1115与第一电机1117同步通电连接。所述能源控制管理模块3通过排污电缆801与第一电机1117连接。所述能源控制管理模块3与分布式电储能模块1连接，用于选择性的控制分布式电储能模块1产生的电能输入气源动力装置4或第一电机1117。所述能源控制管理模块3可以根据污水处理装置5负载情况控制光电装置101 和风电装置102与储能容器103连接。

所述排污设备11还包括切割系统，所述切割系统包括第一切割轮1108、第二切割轮1111 和割轮驱动器；所述第一切割轮1108通过卡簧固定在泵轴1112上，且所述第一切割轮1108 靠近泵壳的进水口；所述中间管4上设置有第一轴承体10，用于支撑泵轴1112和传动轴1113； 所述第二切割轮1111通过卡簧固定在传动轴1113上，所述第二切割轮1111的割刀与第一切 割轮1108的割刀相互交错，用于切碎泵壳进口来料；所述割轮驱动器用于驱动传动轴1113。 所述割轮驱动器包括第二电机1119和减速传动装置1118。

如图1所示，所述污水处理装置5还包括初淀池502、兼氧池504、膜生物反应池505、膜组件506、抽吸设备507、消毒池508和消毒装置509，所述初淀池502上设有进水口501， 所述初淀池502内安装排污设备11，用于将初淀池502内污水处理后输入兼氧池504，所述 兼氧池504底部与膜生物反应池505连通，所述膜生物反应池505内安装膜组件506，所述 抽吸设备507与膜组件506连接，所述抽吸设备507输出端连接消毒池508，所述消毒池508 内安装消毒装置509；所述消毒池508上设有排出口510。所述能源控制管理模块3通过抽吸 电缆802与抽吸设备507连接。

储气管路9上设置有阀门模块6和压力模块7，第一气管9a用于连接储气装置403与所 述排污设备11，第二气管9b用于将储气装置403输出的气体导入兼氧池505内部，第三气管9c用于连接储气装置403与所述抽吸设备507。所述供气管路9上设置有总阀门601，所 述第一气管9a上依次有第一阀门6a和第一压力表7a，所述第二气管9b上依次有第二阀门 6b和第二压力表7b，所述第三气管9c上依次有第三阀门6c和第三压力表7c。

本发明的工作原理：

如图3所示，当本系统处于电工况时，通过分布式电储能模块1中的光电装置101和风 电装置102装置来收集光电和风电等清洁能源，通过转换模块2连接能源控制管理模块3； 当能源足以满足系统负载需要时，储能容器103用于收集余能。能源控制管理模块3通过第 一电缆8控制气储能模块4中的空气储能装置402工作，通过吸气口401将外界空气压缩储 存在储气装置403中，可通过储气压力表404来监测储气装置403的储气状态。

结合图1和图2可知，所述排污装置11将初淀池502内的污水提升输送至兼氧池内。污 水从进水体1109中进入到泵内，所述减速传动装置1118为第二切割轮1111提供较大的扭矩。 切割系统的作用下，能充分将生活污水中的较大颗粒污物切碎，将其切割至定子1103内可容 纳的直径范围内，从而防止堵塞，最终将经过切割后的污水输送至兼氧池504中。储气装置 403通过供气管路9中的第二气管9b对兼氧池504进行曝气处理，将底层缺氧水转移到水体 表面与表层富氧水混合。污水介质通过进水口501进入初淀池502内，在排污设备11的作用 下将污水输送至兼氧池504内，污水经过膜生物反应池505内进行生物反应，并通过抽吸设 置507将生物反应后的污水抽送过膜组件506。在膜组件506的膜分离处理的作用下，污水 中的物质得到分离，污水进入至消毒池508，在消毒装置509的作用下，污水水质得到改善， 已达到回用标准。而当电能不足时，本系统切换至气工况，气储能模块4为污水处理装置5 提供能源，以确保系统的稳定运行。本发明的两种运行工况，能在一定程度上大大降低能源 损耗。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立 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。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并 非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含 在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分布式气电混合动力型污水深度处理系统，其特征在于，包括分布式电储能模块(1)、能源控制管理模块(3)、气源动力装置(4)和污水处理装置(5)；所述分布式电储能模块(1)用于产生并储存电能；

所述污水处理装置(5)内至少包括排污设备(11)，所述排污设备(11)包括泵体、泵壳、离合器(1115)、气动驱动器(1114)和电动驱动器；所述泵体为螺杆泵体，所述泵体位于泵壳内，所述螺杆泵体的输入端上安装气动驱动器(1114)，且所述螺杆泵体的输入端穿过气动驱动器(1114)与离合器(1115)一端连接，所述离合器(1115)另一端与电动驱动器连接，通过能源控制管理模块(3)选择性的接合离合器(18)用于实现气动驱动器(1114)和电动驱动器的切换；所述气源动力装置(4)用于提供气动驱动器(1114)动力；

所述能源控制管理模块(3)与分布式电储能模块(1)连接，用于选择性的控制分布式电储能模块(1)产生的电能输入气源动力装置(4)或电动驱动器。

2.根据权利要求1所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，其特征在于，所述离合器(1115)与电动驱动器同步通电连接。

3.根据权利要求1所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，其特征在于，所述排污设备(11)还包括切割系统，所述切割系统包括第一切割轮(1108)、第二切割轮(1111)和割轮驱动器；所述第一切割轮(1108)安装在泵轴上，且所述第一切割轮(1108)靠近泵壳的进口；所述泵壳内支撑传动轴(1113)，所述传动轴(1113)上安装第二切割轮(1111)，所述第二切割轮(1111)的割刀与第一切割轮(1108)的割刀相互交错，用于切碎泵壳进口来料；所述泵轴与传动轴(1113)平行设置；所述割轮驱动器用于驱动传动轴(1113)，所述能源控制管理模块(3)控制控制分布式电储能模块(1)产生的电能输入割轮驱动器。

4.根据权利要求3所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，其特征在于，所述第一切割轮(8)和第二切割轮(11)的转向相反，且第一切割轮(8)和第二切割轮(11)的转速相异。

5.根据权利要求1所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，其特征在于，所述分布式电储能模块(1)包括光电装置(101)、风电装置(102)和储能容器(103)；所述光电装置(101)用于将光能转化为电能；所述风电装置(102)用于将风能转化为电能；所述储能容器(103)用于储存电能。

6.根据权利要求5所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，其特征在于，所述能源控制管理模块(3)根据污水处理装置(5)负载情况控制光电装置(101)和风电装置(102)与储能容器(103)连接。

7.根据权利要求1所述的分布式气电混合动力型污水深度处理系统，其特征在于，所述污水处理装置(5)还包括初淀池(502)、兼氧池(504)、膜生物反应池(505)、膜组件(506)、抽吸设备(507)、消毒池(508)和消毒装置(509)，所述初淀池(502)内安装排污设备(11)，用于将初淀池(502)内污水处理后输入兼氧池(504)，所述兼氧池(504)底部与膜生物反应池(505)连通，所述膜生物反应池(505)内安装膜组件(506)，所述抽吸设备(507)与膜组件(506)连接，所述抽吸设备(507)输出端连接消毒池(508)，所述消毒池(508)内安装消毒装置(509)；所述气源动力装置(4)将气体输入兼氧池(504)内。

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