CN212655633U - 一种基于城市污水处理厂的综合能源系统 - Google Patents

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王兴飞
郭婷婷
金绪良
王海刚
聂晋峰
董磊
徐文强
张骏
许超
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Abstract

本实用新型涉及一种基于城市污水处理厂的综合能源系统，包括光伏供电系统、污水处理系统、电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统；所述光伏供电系统与所述污水处理系统、电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统连接；所述污水处理系统与所述电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统连接；所述电解水系统与所述控制系统连接；所述低温污泥干化系统与所述控制系统连接。本实用新型充分利用污水处理厂所在地太阳能资源丰富、建构筑物遮挡率低的优势，采用分布式发电系统为污水处理厂供电，减轻了企业用电负担，在保证污水处理厂污水处理工作正常运行的条件下，最大程度的降低了污水处理厂的用电成本。

Description

一种基于城市污水处理厂的综合能源系统
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，尤其涉及一种基于城市污水处理厂的综合能源系统。
背景技术
城市污水处理厂是污水资源、污泥资源的集中地，传统的污水处理厂业务模式单一，根据污水处理工艺的不同，通常设置有众多污水处理池，经过一系列沉淀、加药处理、生物处理、二次沉淀以及消毒等工艺后得到再生水，不仅占地面积广，还浪费了污泥资源和污水热能。此外，污水处理过程需要使用大量的水泵、鼓风机、曝气机等机械设备和辅助性机械设备，消耗大量能源，电能是污水处理厂正常运行的基本能源，合理配置供电设备，是污水处理厂保证安全运行条件下节约建设基础投资和减少运营费用的基本保证。
分布式光伏发电指用光伏组件将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统，就地发电，就近使用，能够解决电力在升压及长途运输中的损耗问题，但是其对太阳能依赖程度高，发电量不稳定，存在弃光现象，具有一定局限性。
氢能因其清洁环保适用于未来清洁电力供应及交通运输的特点，为能源供给提供了新的解决方案。水电解制氢技术具有氢气纯度高、技术成熟、装置体积的特点，非常适用于中小规模级别的高纯氢气制备，其不足之处在于制氢过程中对于工业电的消耗较大，导致产品氢气的价格较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于城市污水处理厂的综合能源系统，充分利用污水处理厂所在地太阳能资源丰富、建构筑物遮挡率低的优势，采用分布式发电系统为污水处理厂供电，减轻企业用电负担，在保证污水处理厂污水处理工作正常运行的条件下，最大程度的降低污水处理厂的用电成本。
本实用新型提供了一种基于城市污水处理厂的综合能源系统，包括光伏供电系统、污水处理系统、电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统；
所述光伏供电系统与所述污水处理系统、电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统连接；所述污水处理系统与所述电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统连接；所述电解水系统与所述控制系统连接；所述低温污泥干化系统与所述控制系统连接；
所述光伏供电系统用于利用光伏组件将太阳能转化为电能，以供所述污水处理系统及低温污泥干化系统的设备用电和厂区生活用电，多余电能用于并网出售或为所述电解水系统供电；
所述污水处理系统用于将处理后得到的再生水的一部分用作厂区生活供水，另一部分输送至所述电解水系统；
所述电解水系统用于将所述污水处理系统输送的再生水净化后，通过电解得到氢气和氧气，所述氧气输送至所述污水处理系统，用于富氧环节的生物法污水处理过程；
所述低温污泥干化系统，用于对所述污水处理系统输送的污泥进行干化处理；
所述控制系统用于控制所述光伏发电系统的启/停和调节电能的输出，控制所述污水处理系统的药剂添加量、设备运行状态、再生水和污泥的输出，控制所述电解水系统的启/停和氢气、氧气的输出；控制所述低温污泥干化系统的启/停、温度的调节和干化污泥的输出。
进一步地，所述污水处理系统包括缓冲池、沉淀池、加药罐、曝气生物滤池。
进一步地，所述电解水系统包括净水器、储氢罐、储氧罐。
进一步地，所述低温污泥干化系统包括热泵换热器、污泥干化床，所述污水处理系统还包括污水热源泵，所述污水热源泵与所述热泵换热器连接，用于将污水余热产生的热量经所述热泵换热器换热后用于污泥的低温干化。
进一步地，该系统还包括管网，所述管网包括污水管道、再生水管道、电网、输泥管道，所述污水管道与所述污水处理系统连接，所述再生水管道连接所述污水处理系统及电解水系统，所述电网与所述光伏供电系统连接，所述输泥管道连接所述污水处理系统及低温污泥干化系统。
借由上述方案，通过基于城市污水处理厂的综合能源系统，具有如下技术效果：
1)充分利用污水处理厂所在地太阳能资源丰富、建构筑物遮挡率低的优势，采用分布式发电系统为污水处理厂供电，减轻了企业用电负担，在保证污水处理厂污水处理工作正常运行的条件下，最大程度的降低了污水处理厂的用电成本。
2)多余部分可并网出售或用于制氢，制备的氢气出售产生收益，氧气用于富氧环节的污水处理。
3)布置污水源热泵，将污水余热产生的热量用于污泥的低温干化，污水热能回用与污泥资源化在污水厂内就地结合，实现资源综合利用。
4)通过对各系统进行集成、模块化设计，可装备化生产，具有产品标准化、设备体积小、运输方便、占地少、安装便捷、调试快、系统故障率低的优点。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本实用新型一种基于城市污水处理厂的综合能源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种基于城市污水处理厂的综合能源系统，包括光伏供电系统1、污水处理系统2、电解水系统3、控制系统4、低温污泥干化系统5；
光伏供电系统1与污水处理系统2、电解水系统3及控制系统4连接；污水处理系统2与电解水系统3、低温污泥干化系统5及控制系统4连接；电解水系统3与控制系统4连接；低温污泥干化系统5与控制系统4连接；
光伏供电系统1用于利用光伏组件将太阳能转化为电能，以供污水处理系统2及低温污泥干化系统5的设备用电和生活用电，多余电能用于并网出售或为所述电解水系统3供电；
污水处理系统2用于将处理后得到的再生水的一部分用作厂区生活供水，另一部分输送至电解水系统3；
电解水系统3用于将污水处理系统2输送的再生水净化后，通过电解得到氢气和氧气，氧气输送至污水处理系统2，用于富氧环节的生物法污水处理过程；
低温污泥干化系统5，用于对污水处理系统2输送的污泥进行低温干化处理；
控制系统4用于控制光伏发电系统1的启/停和调节电能的输出，控制污水处理系统2的药剂添加量、设备运行状态、再生水和污泥的输出，控制电解水系统3的启/停和氢气、氧气的输出；控制低温污泥干化系统5的启/停、温度的调节和干化污泥的输出。
该系统为以污水处理厂为核心的一体化集成装备，将光伏板布置在污水处理系统缓冲池和沉淀池等水面上和污水处理厂的办公楼、厂房、仓库的顶部，利用光伏组件将太阳能转化为电能，产生的电提供污水处理过程、污泥低温干化过程、电解水过程的设备用电和厂区生活用电，多余部分可并网出售或用于制氢。该集成装备化系统可装备化生产，具有产品标准化、设备体积小、运输方便、占地少、安装便捷、调试快、系统故障率低的优点。
在本实施例中，污水处理系统2包括缓冲池、沉淀池、加药罐、曝气生物滤池。污水进入缓冲池，经过沉淀池、加药混凝、曝气生物滤池、消毒等物理、化学和生物法处理后满足出水指标得到再生水，再生水一部分用作厂区生活供水，另外一部分输送至电解水制氢系统。
在本实施例中，电解水系统3包括净水器、储氢罐、储氧罐。再生水进入净水器得到纯水，纯水在电解水系统的电解池中电解得到氢气和氧气，氢气存于储氢罐中，氧气通过储氧罐输送至污水处理系统用于富氧环节的生物法污水处理过程。净水器及电解池电极板的启停由控制系统控制。
在本实施例中，低温污泥干化系统5包括热泵换热器、污泥干化床，污水处理系统2还包括污水热源泵，污水热源泵与热泵换热器连接，用于将污水余热产生的热量经热泵换热器换热后用于污泥的低温干化。
在本实施例中，该系统还包括管网，管网包括污水管道、再生水管道、电网、输泥管道，污水管道与污水处理系统2连接，再生水管道连接污水处理系统2及电解水系统3，电网与光伏供电系统1连接，输泥管道连接污水处理系统2及低温污泥干化系统5。
本实施例针对传统城市污水处理厂的单一业务模式，提出了一种基于城市污水处理厂的综合能源系统，利用可再生能源将污水处理厂作为资源与能源中心，构建了多能互补的综合能源系统。建设以污水处理厂为主体的综合能源模块化系统，充分利用污水处理厂所在地太阳能资源丰富、建构筑物遮挡率低的优势，在厂内建设分布式光伏(光伏供电系统)，将光伏板布置在污水处理系统缓冲池和沉淀池等水面上和污水处理厂的办公楼、厂房、仓库的顶部，光伏发电优先用于污水处理设备的运行，多余部分用于制氢，制备的氢气出售给附近的加氢站或其他用氢客户，制备的副产品氧气用于富氧的污水处理。另外，布置污水源热泵，充分利用污水的余热，热泵产生的热量用于污泥的低温干化，热泵的用电由光伏提供。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于城市污水处理厂的综合能源系统，其特征在于，包括光伏供电系统、污水处理系统、电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统；
所述光伏供电系统与所述污水处理系统、电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统连接；所述污水处理系统与所述电解水系统、低温污泥干化系统及控制系统连接；所述电解水系统与所述控制系统连接；所述低温污泥干化系统与所述控制系统连接；
所述光伏供电系统用于利用光伏组件将太阳能转化为电能，以供所述污水处理系统及低温污泥干化系统的设备用电和厂区生活用电，多余电能用于并网出售或为所述电解水系统供电；
所述污水处理系统用于将处理后得到的再生水的一部分用作厂区生活供水，另一部分输送至所述电解水系统；
所述电解水系统用于将所述污水处理系统输送的再生水净化后，通过电解得到氢气和氧气，所述氧气输送至所述污水处理系统，用于富氧环节的生物法污水处理过程；
所述低温污泥干化系统，用于对所述污水处理系统输送的污泥进行低温干化处理；
所述控制系统用于控制所述光伏发电系统的启/停和调节电能的输出，控制所述污水处理系统的药剂添加量、设备运行状态、再生水和污泥的输出，控制所述电解水系统的启/停和氢气、氧气的输出；控制所述低温污泥干化系统的启/停、温度的调节和干化污泥的输出。
2.根据权利要求1所述的基于城市污水处理厂的综合能源系统，其特征在于，所述污水处理系统包括缓冲池、沉淀池、加药罐、曝气生物滤池。
3.根据权利要求1所述的基于城市污水处理厂的综合能源系统，其特征在于，所述电解水系统包括净水器、储氢罐、储氧罐。
4.根据权利要求2所述的基于城市污水处理厂的综合能源系统，其特征在于，所述低温污泥干化系统包括热泵换热器、污泥干化床，所述污水处理系统还包括污水热源泵，所述污水热源泵与所述热泵换热器连接，用于将污水余热产生的热量经所述热泵换热器换热后用于污泥的低温干化。
5.根据权利要求1所述的基于城市污水处理厂的综合能源系统，其特征在于，还包括管网，所述管网包括污水管道、再生水管道、电网、输泥管道，所述污水管道与所述污水处理系统连接，所述再生水管道连接所述污水处理系统及电解水系统，所述电网与所述光伏供电系统连接，所述输泥管道连接所述污水处理系统及低温污泥干化系统。
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