CN113865086A - 高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，包括复叠式热泵热水子系统和高温杀菌污水处理子系统，复叠式热泵热水子系统包括第一压缩制热循环和第二压缩制热循环，第一压缩制热循环包括依次相连的第一压缩机、冷凝蒸发器、回热器、第一节流阀、复合蒸发器；第二压缩制热循环包括依次相连的第二压缩机、气冷器、第二节流阀和冷凝蒸发器；高温杀菌污水处理子系统包括污水二级处理循环、蓄热静置池。该系统不仅可对含有大量致病微生物、化学污染物及放射性污染物的污水进行高温杀菌灭毒处理，还可回收将要排放的医用污水的余热来对尚未进行高温杀菌的污水进行预热，大大提高了系统的节能优势。
Description
技术领域
本发明涉及热泵热水循环技术领域，尤其是一种高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统。
背景技术
SARS-CoV-2是冠状病毒的一种，颗粒呈圆形或椭圆形，直径60—140nm，基因编码由结构蛋白及非结构蛋白组成，与SARS病毒相似。传播途径一般包括飞沫传播、密切接触传播和在密闭空间中的气溶胶传播。减少接触传播的主要措施就是需要做到及时洗手，做好手部卫生，尤其是与病患密切接触的医护人员。同时做好室内清洁，保持环境卫生整洁，减少室内环境污染，也需要及时用水清洗消毒。然而，大量的含菌污水如果未经处理直接排放进入环境水体或者市政污水管网，不仅会引起水源污染和传染病的暴发流行，而且还会浪费污水中的余热。因此含有大量致病微生物、化学污染物及放射性污染物的污水如何处理，便成为一个亟待解决的难题。
根据现有文献综述来看，针对新冠病毒这种传播力强的病原体，我国目前比较常用的消毒技术主要包括氯系消毒、臭氧消毒和紫外消毒等化学溶剂消毒法。虽可以达到有效灭活新冠病毒的目的，但其运营成本高、效率低并且污染环境。
基于化学溶剂消毒技术存在的缺陷，我们进行了大量文献调研。报告显示：除了化学溶剂可以有效灭活消毒外，紫外线和热对病毒也有一定的威胁。温度会影响病毒蛋白质的活性和病毒基因组稳定性，从而影响病毒的存活率，随着温度的升高，病毒的存活率会下降。相关学者发现：56℃加热30min或70℃加热15min，均可有效杀灭SARS-CoV。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出了一种高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，不仅可以加热水温至80℃以上有效杀菌灭毒，还可以回收污水的余热，提高整个系统能效。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，包括复叠式热泵热水子系统和高温杀菌污水处理子系统；复叠式热泵热水子系统包括第一压缩制热循环和第二压缩制热循环，第一压缩制热循环包括依次相连的第一压缩机、冷凝蒸发器、回热器、第一节流阀、复合蒸发器；第二压缩制热循环包括依次相连的第二压缩机、气冷器、第二节流阀和冷凝蒸发器；第一压缩制热循环通过冷凝蒸发器与第二压缩制热循环耦合；
高温杀菌污水处理子系统包括污水二级处理循环、换热器和蓄热静置池，污水二级处理循环包括MBBR生物反应池，MBBR生物反应池的出水口与换热器的第一进口连接，换热器的第一出口与气冷器的进水口连接，气冷器的出水口连接至蓄热静置池，蓄热静置池的出水口与换热器的第二进口连接，换热器的第二出口与复合蒸发器的进水口连接，复合蒸发器的出水口连接至城市污水排水系统。
作为本发明的优选方案之一，第一压缩制热循环中，复合蒸发器的制冷剂出口连接至回热器的第二进口，回热器的第二出口连接至第一压缩机入口。
作为本发明的优选方案之一，复合蒸发器设有空气进口和空气出口。
作为本发明的优选方案之一，第一压缩制热循环中的制冷剂为R410a，第二压缩制热循环中的制冷剂为CO2。
作为本发明的优选方案之一，污水二级处理循环还包括预消毒池、化粪池和调节池，污水依次经预消毒池、化粪池和调节池处理后进入MBBR生物反应池。
作为本发明的优选方案之一，蓄热静置池中，污水的静置时间为10-15min。
本发明的有益效果是：
复叠式热泵热水系统将传统压缩制热循环与CO2压缩制热循环结合，可将污水加热至80℃以上进行有效杀菌灭毒；可直接与传染病污水的二级污水处理系统结合，满足高温杀菌灭活新冠病毒所需的工艺条件。
80℃以上的污水在蓄热静置池中静置10-15min，可充分杀灭病毒；蓄热静置池的污水杀菌后通过换热器对污水进行预热，同时对复叠式热泵热水系统中的复合蒸发器提供热源，提高了整个系统的能效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述热泵热水系统流程示意图；
图中：1：第一压缩机；2：冷凝蒸发器；3：回热器；4：第一节流阀；5：复合蒸发器； 6：第二压缩机；7：气冷器；8：第二节流阀；9：换热器；11：排污泵；12：污水泵；13：预消毒池；14/16/18：泵；15：化粪池；17：调节池；19：MBBR生物反应池；20：蓄热静置池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，本实施例提供了一种高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，包括复叠式热泵热水子系统和高温杀菌污水处理子系统；复叠式热泵热水子系统包括第一压缩制热循环和第二压缩制热循环。
第一压缩制热循环包括依次相连的第一压缩机1、冷凝蒸发器2、回热器3、第一节流阀4、复合蒸发器5；第二压缩制热循环包括依次相连的第二压缩机6、气冷器7、第二节流阀8；第一压缩制热循环通过冷凝蒸发器2与第二压缩制热循环耦合。
具体地，第一压缩机1的出口与冷凝蒸发器2的第一进口连接，冷凝蒸发器2的第一出口与回热器3的第一进口连接，回热器3的第一出口与第一节流阀4的进口连接，第一节流阀4的出口与复合蒸发器5的第一进口连接，复合蒸发器5的第一出口与回热器3的第二进口连接，回热器3的第二出口与第一压缩机1的进口连接。冷凝蒸发器2的第二出口与第二压缩机6的进口连接，第二压缩机6的出口与气冷器7的第一进口连接，气冷器7的第一出口与第二节流阀8的进口连接，第二节流阀8的出口与冷凝蒸发器2的第二进口连接。
高温杀菌污水处理子系统包括污水二级处理循环、换热器9和蓄热净水池20，污水二级处理循环包括预消毒池13、化粪池15、调节池17、MBBR生物反应池19，MBBR生物反应池19的出水口与换热器9的第一进口连接，换热器9的第一出口与气冷器7的进水口连接，气冷器7的出水口连接至蓄热静置池20，蓄热静置池20的出水口与换热器9的第二进口连接，换热器9的第二出口与复合蒸发器5的进水口连接，复合蒸发器5的出水口连接至城市污水排水系统。
具体的流程如下：
从第一压缩机1出来的高温高压R410a制冷剂蒸气先在冷凝蒸发器2中与CO2制冷剂进行换热，换完热的中温高压气体从冷凝蒸发器2中流出，进入回热器3与从复合蒸发器5流出的低温低压气体进行换热。从回热器3换完热的低温高压R410a气体随后经过节流阀4节流降压后流至复合蒸发器5中与空气和污水进行换热，从复合蒸发器5中流出的低温低压气体被送至回热器3中进行预热。在回热器3中，从冷凝蒸发器2流出的中温高压制冷剂气体与从复合蒸发器5流出的低温低压气体进行换热，从而达到提高压缩机进口过热度，提高循环效率的目的。从回热器3流出的R410a气体最后流回第一压缩机1，进行下一个循环。在冷凝蒸发器2中换完热的CO2制冷剂气体先在第二压缩机6被压缩成高温高压的制冷剂气体，从第二压缩机6出来的高温高压制冷剂气体再在气冷器7中与尚未杀菌灭毒的污水进行换热。换热完成后的高温中压CO2气体随后经过第二节流阀8降压后流入冷凝蒸发热器2中，完成复叠式热泵热水循环。
污水在通过传染病污水的二级处理工艺后，通过污水泵进入到换热器9中与从蓄热静置池20流出的高温无菌污水进行换热，对尚未进行高温杀菌的污水进行预热处理，实现污水余热回收目的。换完热的污水进入气冷器7中与高温高压的CO2制冷剂进行换热，此时污水可以被加热至80℃以上，达到杀菌灭毒的温度，为了使新冠病毒等传染性强的病毒彻底失活，本发明设置蓄热静置池，使换完热的高温污水不会立即被排出，将会被导入具有保温功能的蓄热静置池静置10-15分钟，待病毒彻底灭活后再经过换热器、排污泵排到复合蒸发器中换热，在复合蒸发器中CO2制冷剂既利用了污水的余热又利用了横向穿插空气的热量，大大提高了整个系统的效率。最后从复合蒸发器流出的无菌热度低的污水通过污水泵排出到市政污水管网中，完成整个高温灭新冠病毒及污水余热回收的过程。
此系统不仅可以利用复叠式热泵热水系统对含有大量致病微生物、化学污染物及放射性污染物的污水进行高温杀菌灭毒处理，还可以回收将要排放的医用污水的余热来对尚未进行高温杀菌的污水进行预热，大大提高了系统的节能优势。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，其特征在于：包括复叠式热泵热水子系统和高温杀菌污水处理子系统；
复叠式热泵热水子系统包括第一压缩制热循环和第二压缩制热循环，
第一压缩制热循环包括依次相连的第一压缩机、冷凝蒸发器、回热器、第一节流阀、复合蒸发器；第二压缩制热循环包括依次相连的第二压缩机、气冷器、第二节流阀和冷凝蒸发器；第一压缩制热循环通过冷凝蒸发器与第二压缩制热循环耦合；
高温杀菌污水处理子系统包括污水二级处理循环、换热器和蓄热静置池，污水二级处理循环包括MBBR生物反应池，MBBR生物反应池的出水口与换热器的第一进口连接，换热器的第一出口与气冷器的进水口连接，气冷器的出水口连接至蓄热静置池，蓄热静置池的出水口与换热器的第二进口连接，换热器的第二出口与复合蒸发器的进水口连接，复合蒸发器的出水口连接至城市污水排水系统。
2.根据权利要求1所述的高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，其特征在于，第一压缩制热循环中，复合蒸发器的制冷剂出口连接至回热器的第二进口，回热器的第二出口连接至第一压缩机入口。
3.根据权利要求1所述的高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，其特征在于，复合蒸发器设有空气进口和空气出口。
4.根据权利要求1所述的高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，其特征在于，第一压缩制热循环中的制冷剂为R410a，第二压缩制热循环中的制冷剂为CO2。
5.根据权利要求1所述的高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，其特征在于，污水二级处理循环还包括预消毒池、化粪池和调节池，污水依次经预消毒池、化粪池和调节池处理后进入MBBR生物反应池。
6.根据权利要求1所述的高温灭活医用污水内新冠病毒的复叠式热泵热水系统，其特征在于，蓄热静置池中，污水的静置时间为10-15min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211231 |