CN113912262A - 生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，包括：污水干燥装置、气化炉、蒸汽锅炉以及汽轮发电装置，气化炉包括炉体，生物质颗粒进料口、污泥颗粒进料口、生物质燃气出口、水蒸汽及空气入口，污泥颗粒进料口与污水干燥装置相连通；蒸汽锅炉包括燃烧器及沿燃烧器的外壁围绕设置的水套，燃烧器的底壁设有生物质燃气入口及助燃气入口，生物质燃气入口与气化炉的生物质燃气出口相连通，燃烧器的侧壁上设有热烟气出口，水套的侧壁上设有进水口，水套的顶壁设有高压蒸汽出口；汽轮发电装置通过高压蒸汽输送管路与蒸汽锅炉的高压蒸汽出口相连接；汽轮发电装置与生活污水处理厂电连接，以向生活污水处理厂提供电能进行污水处理。

Description

生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统
技术领域
本发明涉及生活污水处理领域，特别涉及一种生活污水处理厂回收污泥系统。
背景技术
生活污水是居民日常生活中排出的废水，主要来源于居住建筑和公共建筑，如住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工业企业卫生间等。生活污水所含的污染物主要是有机物(如蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮等)和大量病原微生物(如寄生虫卵和肠道传染病毒等)。存在于生活污水中的有机物极不稳定，容易腐化而产生恶臭。细菌和病原体以生活污水中有机物为营养而大量繁殖，可导致传染病蔓延流行。因此，生活污水排放前必须进行处理，而在处理过程中，涉及到污泥回收，但现有技术中，一般是采用将污泥进行沉淀后暴晒的方式，但这种方式处理污泥数量有限，需要的面积空间大，卫生性较差，劳动强度也比较大。
在污水处理过程中，伴随着大量污泥的排放，2015年污水处理厂排放的污泥量为3500万吨，2020年，我国污泥产量达到6000万吨～9000万吨。污泥产生量的与日俱增与污泥处理能力的严重不足、处理手段的严重落后形成尖锐的矛盾，污泥的处理问题已经成为无法回避的城市环境问题，因此急需一种经济、环保的对待生活污水中的污泥处理系统。
如中国专利申请201210370275.5号公开的一种污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统，依次连接的曝气池、浓缩池、发酵池、沼气净化器、沼气发电机以及干燥机，沼气发电机同时与曝气池和发酵池连通；浓缩池同时连通有沉淀池和除臭装置，浓缩池和发酵池之间设置有压滤机，压滤机同时与浓缩池和发酵池连通；沼气发电机和发酵池之间设置有热水器，热水器同时与沼气发电机和发酵池连通；浓缩池和发酵池之间设置有压滤机，曝气池中的污泥经过曝气后，剩余的污泥和沉淀池中的沉淀污泥排放到浓缩池中进行浓缩，浓缩后的污泥通过压滤机进行压滤，将压滤后污泥推入发酵池进行发酵，发酵池中产生的沼气经沼气净化器和压缩增压机处理后，最后输送给沼气发电机进行发电。然而，该污水处理厂利用污泥实现节能减缩的系统存在以下缺点或不足：(1)、污水污泥处理成本高；(2)、污水处理过程需要大量电能。
又如中国专利申请201910136036.5号公开的一种发电系统中节能环保污水处理方法，其包括：初沉除去悬浮物，利用匀质池和匀量池使进水量和进水水质均匀，在厌氧反应池中进行厌氧反应，收集厌氧反应产生的沼气，将沼气通入焚烧炉焚烧，产生高温烟气，通过硝化进行脱氮处理，然后通过膜生物反应进行固液分离，并使污水发生生化反应；随后通过纳滤进一步除去水中的大分子有机物和高价带电离子，得到处理后的清液，最后将各步骤产生的污泥收集后，统一预热和烘干，烘干后的污泥送入焚烧炉进行焚烧。然而，该发电系统中节能环保污水处理方法存在以下缺点或不足：(1)、污水污泥处理过程繁杂，成本高；(2)、没有充分利用污泥燃烧产生的热量。
因此，提供一种处理成本低、能够充分利用回收污泥，实现污水处理厂的能源循环使用的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统成为业内急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其能够充分利于回收的污泥产生生物质燃气，再利用生物质燃气燃烧产生的热能形成蒸汽，蒸汽不仅可供蒸汽用户使用，而且还可以产生电能供污水处理厂使用，实现了回收污泥自发电的节能效果。
为了实现上述目的，本发明提供了一种生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，包括：污水干燥装置、气化炉、蒸汽锅炉以及汽轮发电装置，其中，污水干燥装置用于将生活污水脱水干燥成为污泥颗粒，气化炉包括炉体，炉体的顶壁设有生物质颗粒进料口及污泥颗粒进料口，炉体的侧壁设有生物质燃气出口，炉体的底壁设有水蒸汽及空气入口，污泥颗粒进料口与污水干燥装置相连通；蒸汽锅炉包括用于供生物质燃气进行燃烧的燃烧器及沿燃烧器的外壁围绕设置的水套以利用生物质燃气燃烧产生的热量制备水蒸汽，燃烧器的底壁设有生物质燃气入口及助燃气入口，生物质燃气入口通过生物质燃气输送管路与气化炉的生物质燃气出口相连通，燃烧器的侧壁上设有热烟气出口，水套的侧壁上设有进水口，水套的顶壁设有高压蒸汽出口；汽轮发电装置通过高压蒸汽输送管路与蒸汽锅炉的高压蒸汽出口相连接以利用高压蒸汽产生电能；汽轮发电装置与生活污水处理厂电连接，以向生活污水处理厂提供电能进行污水处理。
可选择地，污水干燥装置包括：通过污泥管道依次连接的泥水分离器、一级干燥器、二级干燥器及造粒机，其中，泥水分离器用于分离出生活污水中的固体，形成含水量90％～95％的污泥；一级干燥器用于将含水量90％～95％的污泥干燥成为含水量40％～45％的污泥；二级干燥器用于将含水量40％～45％的污泥干燥成为含水量15％～20％的污泥；造粒机用于将含水量15％～20％的污泥与木屑混合，制成含水量10％～15％的污泥颗粒。
可选择地，一级干燥器为流化干燥器，流化干燥器包括第一干燥器本体，第一干燥器本体的顶壁设有第一污泥入口，第一干燥器本体的底壁设有热烟气入口，第一干燥器本体的侧壁设有第一污泥出口及冷烟气出口，其中，热烟气入口通过烟气管路与蒸汽锅炉的热烟气出口相连通，第一污泥入口与泥水分离器通过污泥管道相连接以接收含水量90％～95％的污泥进行干燥。
优选地，烟气管路设有与烟囱相连接的烟气分路，烟气分路上设有阀门，以控制蒸汽锅炉排出的热烟气进入第一干燥器本体的流量及进入烟气分路的流量。
可选择地，一级干燥器本体的内腔中于邻近底壁处设有布风板以将一级干燥器本体的内腔分隔为位于上方的干燥区及位于下方的通风区，布风板上均布有若干个朝向干燥区延伸的风帽，以将通过热烟气入口进入的热烟气均匀导向喷射至干燥区内，以对位于干燥区内的含水量90％～95％的污泥进行干燥。
可选择地，二级干燥器为真空干燥器，真空干燥器包括第二干燥器本体及沿第二干燥器本体的外壁围绕设置的热水套，第二干燥器本体的顶壁设有第二污泥入口及烘干气体出口，第二干燥器本体的底壁设有第二污泥出口，热水套设有热水入口及冷水出口；其中，第二污泥入口与第一污泥出口通过污泥管道相连接以接收含水量40％～45％的污泥进行干燥，第二污泥出口与造粒机相连接以向其输送含水量15％～20％的污泥；烘干气体出口通过真空泵经由蒸汽管线与气化炉的水蒸汽及空气入口相连通；冷水出口与蒸汽锅炉的进水口相连通。
可选择地，蒸汽管线上设有第一混合器，第一混合器设有第一气体入口、第二气体入口、第三气体入口及混合气体出口，其中，第一气体入口与真空泵相连通，第二气体入口与第一干燥器的冷烟气出口相连通，第三气体入口与空气源相连通，混合气体出口经由第一风机与气化炉的水蒸汽及空气入口相连通。
优选地，烟气分路上还依次设有除尘器及第二风机，以将除尘净化后的烟气导向烟囱。
可选择地，气化炉的炉体外壁围绕设置有水套用于回收利用气化炉的炉壁热量，水套设有冷水入口及热水出口，冷水入口处通过水泵与冷水源相连通，热水出口与第二干燥器的热水套的热水入口相连通。
可选择地，汽轮发电装置包括依次连接的汽轮机、发电机及蓄电池组，其中，汽轮机的进气口通过高压蒸汽输送管路与蒸汽锅炉的高压蒸汽出口相连接，汽轮机的出气口通过低压蒸汽输送管路与发电机相连接，蓄电池组分别与发电机及生活污水处理厂相连接以向生活污水处理厂提供发电机产生的电能。
可选择地，蓄电池组与光伏、市电相连接以为生活污水处理厂进行蓄能。
可选择地，高压蒸汽输送管路设有高压蒸汽输送分路，低压蒸汽输送管路设有低压蒸汽输送分路，高压蒸汽输送分路与低压蒸汽输送分路均与引射器相连接以混合成为中压蒸汽输送给热用户。
可选择地，低压蒸汽输送管路还设有低压蒸汽输送支路，第二干燥器于第二干燥器本体的外壁及热水套的内壁之间还围绕设有蒸汽夹套，蒸汽夹套设有蒸汽入口及冷凝水出口，蒸汽入口与低压蒸汽输送支路相连通，冷凝水出口与蒸汽锅炉的进水口相连通。
优选地，蒸汽锅炉的进水口处设有第二混合器，第二干燥器的蒸汽夹套的冷凝水出口及热水套的冷水出口分别与第二混合器相连通。
本发明的有益效果是：(1)、充分挖掘了污泥的自身潜能，使其与生物质颗粒在气化炉中产生生物质燃气，利用生物质燃气的燃烧产生的蒸汽进行发电，实现了污水厂的能量自给，更加节能环保；(2)、气化炉设置水套，充分利用了生物质燃气的自身能量及携带的热能，提高了生物质能的利用率；(3)、充分利用蒸汽锅炉和气化炉释放的热量，对污泥进行多级干燥，不仅实现了污泥的充分干化，同时还更加透彻地利用了蒸汽锅炉和气化炉的烟气能量及蒸汽能量，提高了能量利用率；(4)、第一干燥器中布风板及风帽的设置，可以将烟气均匀地导入干燥区，提高干燥效率；(5)、第二干燥器的水套及蒸汽夹套的双层干燥设置，不仅提高了污泥的干燥效率，同时又有效利用了汽轮机的低压蒸汽，实现了节能效果。
附图说明
图1示出了本发明的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统的构造示意图。
图2示出了本发明的一级干燥器的构造示意图。
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。
请参照图1，作为一种非限制性实施方式，本发明提供的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统包括：泥水分离器1、一级干燥器2、二级干燥器3、造粒机4、气化炉5、蒸汽锅炉6以及汽轮发电装置7。
其中，泥水分离器1、一级干燥器2、二级干燥器3及造粒机4组成了污水干燥装置，其能够将生活污水脱水干燥成为污泥颗粒。具体来讲，泥水分离器1用于分离出生活污水中的固体，形成含水量90％～95％的污泥，一级干燥器2用于将含水量90％～95％的污泥干燥成为含水量40％～45％的污泥，二级干燥器3用于将含水量40％～45％的污泥干燥成为含水量15％～20％的污泥，造粒机4用于将含水量15％～20％的污泥与木屑X混合，制成含水量10％～15％的污泥颗粒。
气化炉5包括炉体50，炉体50的顶壁设有生物质颗粒进料口51及污泥颗粒进料口52，侧壁设有生物质燃气出口53，底壁设有水蒸汽及空气入口54，污泥颗粒进料口52与造粒机4相连通。
蒸汽锅炉6包括燃烧器(图中未标示)及水套(图中未标示)，燃烧器的底壁设有生物质燃气入口61及助燃气入口62，生物质燃气入口61通过生物质燃气输送管路L1与气化炉5的生物质燃气出口53相连通，燃烧器的侧壁上设有热烟气出口63，水套的侧壁上设有进水口64，水套的顶壁设有高压蒸汽出口65。
汽轮发电装置7通过高压蒸汽输送管路L2与蒸汽锅炉6的高压蒸汽出口65相连接，从而可以利用高压蒸汽产生电能。在该非限制性实施方式中，汽轮发电装置7包括依次连接的汽轮机71、发电机72及蓄电池组73，其中，汽轮机71的进气口(图中未标示)通过高压蒸汽输送管路L2与蒸汽锅炉6的高压蒸汽出口65相连接，汽轮机71的出气口(图中未标示)通过低压蒸汽输送管路L3与发电机72相连接，蓄电池组73分别与发电机72及生活污水处理厂M电连接，由此完成向生活污水处理厂提供电能进行污水处理。
作为又一种非限制性实施方式，蓄电池组还可以与光伏74、市电相75连接，从而为生活污水处理厂M进行蓄能。
在该非限制性实施方式中，高压蒸汽输送管路L2设有高压蒸汽输送分路L21，低压蒸汽输送管路L3设有低压蒸汽输送分路L31，高压蒸汽输送分路L21与低压蒸汽输送分路L31均与引射器S相连接，由此将混合成为中压蒸汽输送给热用户U。
如图1所示，一级干燥器2为流化干燥器，其包括第一干燥器本体20，第一干燥器本体的顶壁设有第一污泥入口21，第一干燥器本体的底壁设有热烟气入口22，第一干燥器本体的侧壁设有第一污泥出口23及冷烟气出口24，其中，热烟气入口22通过烟气管路L4与蒸汽锅炉6的热烟气出口63相连通，第一污泥入口21与泥水分离器1通过污泥管道L5相连接。
作为另一种非限制性实施方式，如图2所示，一级干燥器本体20的内腔中于邻近底壁处设有布风板201，从而将一级干燥器本体20的内腔分隔为位于上方的干燥区202及位于下方的通风区203，布风板201上均布有若干个朝向干燥区202延伸的风帽204，利用多个风帽204，将通过热烟气入口22进入的热烟气，均匀导向喷射至干燥区202内，从而对位于干燥区202内的污泥进行干燥，有效利用了蒸汽锅炉6排出的热烟气的热量，而且也降低了大量的热能对环境造成的影响。
如图1所示，二级干燥器3为真空干燥器，其包括第二干燥器本体30、沿第二干燥器本体30的外壁围绕设置的蒸汽夹套31、沿蒸汽夹套31的外壁围绕设置的热水套32，第二干燥器本体30的顶壁设有第二污泥入口33及烘干气体出口34，第二干燥器本体30的底壁设有第二污泥出口35，蒸汽夹套31设有蒸汽入口311及冷凝水出口312，热水套32设有热水入口321及冷水出口322。如图1所示，第二污泥入口33与第一污泥出口23通过污泥管道L5相连接，第二污泥出口35与造粒机4相连接，烘干气体出口34通过真空泵P1经由蒸汽管线L6与气化炉5的水蒸汽及空气入口54及蒸汽锅炉6的助燃气入口62相连通，冷水出口322与蒸汽锅炉6的进水口64相连通。
如图1所示，蒸汽管线L6上设有第一混合器M1，第一混合器M1设有第一气体入口M11、第二气体入口M12、第三气体入口M13及混合气体出口M14，其中，第一气体入口M11与真空泵P1相连通，第二气体入口M12与第一干燥器2的冷烟气出口24相连通，第三气体入口M13与空气源相连通，混合气体出口M14经由第一风机F1与气化炉5的水蒸汽及空气入口54及蒸汽锅炉6的助燃气入口62相连通。
作为又一种非限制性实施方式，烟气管路L4上设有与烟囱Y相连接的烟气分路L7，烟气分路上依次设有阀门F、除尘器C及第二风机F2，由此利用阀门F控制蒸汽锅炉6排出的热烟气进入第一干燥器本体2的流量及进入烟气分路L7的流量，除尘器C及第二风机F2则可以将除尘净化后的烟气导向烟囱Y。
如图1所示，气化炉5的炉体外壁围绕设置有用于回收利用气化炉的炉壁热量的水套55，，水套55设有冷水入口551及热水出口552，冷水入口551处通过水泵P2与冷水源(图中未标示)相连通，热水出口552与第二干燥器3的热水套32的热水入口321相连通。
此外，低压蒸汽输送管路L3还设有低压蒸汽输送支路L32，蒸汽锅炉6的进水口64处设有第二混合器M2，低压蒸汽输送支路与二级干燥器3的蒸汽夹套31的蒸汽入口311相连通，二级干燥器3的蒸汽夹套31的冷凝水出口312及热水套32的冷水出口322分别与第二混合器M2相连通。
尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。

Claims (10)

1.一种生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，包括：污水干燥装置，所述污水干燥装置用于将生活污水脱水干燥成为污泥颗粒，其特征在于：
所述生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统还包括：气化炉、蒸汽锅炉以及汽轮发电装置，其中，
所述气化炉包括炉体，所述炉体的顶壁设有生物质颗粒进料口及污泥颗粒进料口，所述炉体的侧壁设有生物质燃气出口，所述炉体的底壁设有水蒸汽及空气入口，所述污泥颗粒进料口与所述污水干燥装置相连通；
所述蒸汽锅炉包括用于供生物质燃气进行燃烧的燃烧器及沿所述燃烧器的外壁围绕设置的水套以利用所述生物质燃气燃烧产生的热量制备水蒸汽，所述燃烧器的底壁设有生物质燃气入口及助燃气入口，所述生物质燃气入口通过生物质燃气输送管路与所述气化炉的生物质燃气出口相连通，所述燃烧器的侧壁上设有热烟气出口，所述水套的侧壁上设有进水口，所述水套的顶壁设有高压蒸汽出口；
所述汽轮发电装置通过高压蒸汽输送管路与所述蒸汽锅炉的高压蒸汽出口相连接以利用所述高压蒸汽产生电能；
所述汽轮发电装置与所述生活污水处理厂电连接，以向所述生活污水处理厂提供电能进行污水处理。
2.如权利要求1所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述污水干燥装置包括：通过污泥管道依次连接的泥水分离器、一级干燥器、二级干燥器及造粒机，其中，
所述泥水分离器用于分离出所述生活污水中的固体，形成含水量90％～95％的污泥；
所述一级干燥器用于将所述含水量90％～95％的污泥干燥成为含水量40％～45％的污泥；
所述二级干燥器用于将所述含水量40％～45％的污泥干燥成为含水量15％～20％的污泥；
所述造粒机用于将所述含水量15％～20％的污泥与木屑混合，制成含水量10％～15％的污泥颗粒。
3.如权利要求2所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述一级干燥器为流化干燥器，所述流化干燥器包括第一干燥器本体，所述第一干燥器本体的顶壁设有第一污泥入口，所述第一干燥器本体的底壁设有热烟气入口，所述第一干燥器本体的侧壁设有第一污泥出口及冷烟气出口，其中，所述热烟气入口通过烟气管路与所述蒸汽锅炉的热烟气出口相连通，所述第一污泥入口与所述泥水分离器通过所述污泥管道相连接以接收所述含水量90％～95％的污泥进行干燥。
4.如权利要求3所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述一级干燥器本体的内腔中于邻近底壁处设有布风板以将所述一级干燥器本体的内腔分隔为位于上方的干燥区及位于下方的通风区，所述布风板上均布有若干个朝向所述干燥区延伸的风帽，以将通过所述热烟气入口进入的热烟气均匀导向喷射至所述干燥区内，以对位于所述干燥区内的所述含水量90％～95％的污泥进行干燥。
5.如权利要求3所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述二级干燥器为真空干燥器，所述真空干燥器包括第二干燥器本体及沿所述第二干燥器本体的外壁围绕设置的热水套，所述第二干燥器本体的顶壁设有第二污泥入口及烘干气体出口，所述第二干燥器本体的底壁设有第二污泥出口，所述热水套设有热水入口及冷水出口；其中，所述第二污泥入口与所述第一污泥出口通过所述污泥管道相连接以接收所述含水量40％～45％的污泥进行干燥，所述第二污泥出口与所述造粒机相连接以向其输送所述含水量15％～20％的污泥；所述烘干气体出口通过真空泵经由蒸汽管线与所述气化炉的水蒸汽及空气入口相连通；所述冷水出口与所述蒸汽锅炉的进水口相连通。
6.如权利要求5所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述蒸汽管线上设有第一混合器，所述第一混合器设有第一气体入口、第二气体入口、第三气体入口及混合气体出口，其中，所述第一气体入口与所述真空泵相连通，所述第二气体入口与所述第一干燥器的冷烟气出口相连通，所述第三气体入口与空气源相连通，所述混合气体出口经由第一风机与所述气化炉的水蒸汽及空气入口相连通。
7.如权利要求1所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述气化炉的炉体外壁围绕设置有水套用于回收利用所述气化炉的炉壁热量，所述水套设有冷水入口及热水出口，所述冷水入口处通过水泵与冷水源相连通，所述热水出口与所述第二干燥器的热水套的热水入口相连通。
8.如权利要求1所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述汽轮发电装置包括依次连接的汽轮机、发电机及蓄电池组，其中，所述汽轮机的进气口通过高压蒸汽输送管路与所述蒸汽锅炉的高压蒸汽出口相连接，所述汽轮机的出气口通过低压蒸汽输送管路与所述发电机相连接，所述蓄电池组分别与所述发电机及所述生活污水处理厂相连接以向所述生活污水处理厂提供所述发电机产生的电能。
9.如权利要求8所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述高压蒸汽输送管路设有高压蒸汽输送分路，所述低压蒸汽输送管路设有低压蒸汽输送分路，所述高压蒸汽输送分路与所述低压蒸汽输送分路均与引射器相连接以混合成为中压蒸汽输送给热用户。
10.如权利要求1所述的生活污水处理厂回收污泥自发电节能利用系统，其特征在于，所述低压蒸汽输送管路还设有低压蒸汽输送支路，所述所述第二干燥器于所述第二干燥器本体的外壁及所述热水套的内壁之间还围绕设有蒸汽夹套，所述蒸汽夹套设有蒸汽入口及冷凝水出口，所述蒸汽入口与所述低压蒸汽输送支路相连通，所述冷凝水出口与所述蒸汽锅炉的进水口相连通。
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