CN219823855U - 一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，属于污水处理技术领域，包括暂存池、处理出水排放池、清水泵、换热泵组、水源热泵机组、冷却水循环泵、套管式换热器、污水泵和生物反应器；生物反应器高温污水、冷却水、换热泵组的中介水、高浓度有机废水产水分别通过泵的提升作用在生物反应器、套管式换热器、水源热泵机组、换热泵组、高浓度有机废水排放口形成四个换热过程，将生物反应器热量交换释放至处理出水排放池，最终实现生物反应器内污水冷却降温目的。

Description

一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统。

背景技术

活性污泥法由于其经济性在高浓度废水处理过程中被广泛采用，高浓度有机废水由于有机物含量高，微生物在降解过程中产生大量的生物热，包括有机物/氨氮氧化过程产生的热能，另外动力设备的机械能也有部分转化为热能。在上述热能的作用下，生物反应器内的温度不断升高，逐渐超过微生物的最适生长温度。高浓度有机废水生物反应器水力停留时间长，反应器温度受进水影响较小，如果长时间维持相对较高的温度，会抑制微生物生长繁殖，从而影响生物处理效果。

目前高浓度有机废水处理过程中采用的介质降温换热系统多采用冷却塔和板框换热器作为制冷设备，且冷却塔多为开放式冷却塔，容易受到污染。且在阳光照射下，容易产生藻类和盐结晶，影响系统整体性能。冷却塔采用自来水为冷却水源，蒸发量大需日常补水，也造成了饮用水资源浪费，同时由于水循环浓缩，循环水的含盐量及杂质增加到一定程度时，需整体或部分更换新水，换出水进入高浓度有机废水处理系统，也会导致进水负荷增加，加大处理系统的运行负担。

在我国南方地区降雨量大，雨季周期长，环境湿度大，湿球温度与干球温度温差小，造成了冷却塔蒸发水量较小，出水口温度较高，冷却效果不佳。在湿球温度高的部分城市冷却塔效率很低，出水温度降不到换热系统工艺所要求的程度，冷却塔处理设施事实不可用。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，以解决上述提到的技术问题。

本实用新型实施例采用下述技术方案：包括暂存池、处理出水排放池、清水泵、换热泵组、中介水循环泵、水源热泵机组、冷却水循环泵、套管式换热器、污水泵和生物反应器；

生物反应器的出水口通过污水泵连接生物反应器的进水口形成第一循环；

水源热泵机组的第一出水口通过冷却水循环泵连接水源热泵机组的第一进水口形成第二循环；

水源热泵机组的第二出水口通过中介水循环泵连接水源热泵机组的第二进水口形成第三循环；

暂存池通过清水泵与处理出水排放池连接形成第四循环；

所述第一循环与第二循环通过套管式换热器进行换热连接；

所述第二循环与第三循环通过水源热泵机组进行换热连接；

所述第三循环与第四循环通过换热泵组进行换热连接。

进一步的，所述水源热泵机组包括冷凝器、蒸发器和压缩机。

进一步的，所述换热泵组还包括板框换热器。在高浓度有机废水深度处理未采用超滤膜或过滤精度更高的膜装置情况下选用；

所述换热泵组在高浓度有机废水处理采用超滤膜或过滤精度更高的膜装置处理单元时，可采用有机废水产水直接与冷凝器换热。

进一步的，所述换热泵组分别接通清水泵和冷凝器，中介水在冷凝器和板框换热器之间循环，循环动力由中介水循环泵提供。

进一步的，所述水源热泵机组中制冷剂在冷凝器与蒸发器之间的循环属于设备内换热循环，该循环由压缩机提供动力，冷却水在蒸发器与套管式换热器之间循环，循环动力由冷却水循环泵提供；

生物反应器的高温污水在套管式换热器与生物反应器之间循环，循环动力由污水泵提供。

本实用新型实施例采用的上述技术方案能够达到以下有益效果：

其一，生物反应池高温污水与冷却水在套管式换热器内对流传热，热量由高温污水传递到冷却水；冷却水与制冷剂在蒸发器内对流传热，热量由冷却水传递到制冷剂；制冷剂与中介水在冷凝器内对流传热，热量由制冷剂传递到中介水；中介水与高浓度有机废水处理出水在换热泵组的板框换热器内对流传热，热量由中介水传递到高浓度有机废水处理出水；在热泵机组中，制冷剂在蒸发器内汽化吸热，在压缩机的作用下，制冷剂转移到冷凝器内放热凝化，如此循环，实现了热量由蒸发器到冷凝器的热交换；

通过上述的各个换热过程，热量依次由生物反应器向套管式换热器、水源热泵机组、换热泵组含板框换热器、高浓度有机废水排放口传递，最终释放到高浓度有机废水处理出水排放池水体中，实现了生物反应器高温污水中热量的转移，使生物反应器污水能够平衡在适合微生物生长繁殖的温度；

区别于传统高浓度有机废水采用冷却塔换热方法，水源热泵机组以电为动力，以水为热载体，通过制冷剂将生物反应器热量交换到高浓度有机废水处理出水排放池水体，不再受限地域湿球温度的影响，避免了冷却塔换热方式在湿球温度高的城市效率低下或事实不可用的弊端；

与现有技术相比，本系统取消了冷却塔，制冷设备变成了水源热泵，高浓度有机废水的换热不再受湿球温度影响，水源热泵出水温度精准可控，即换热温度可控，生物反应池温度精准可控，更容易达到微生物生长繁殖的最适温度；换热用水在密闭式管路设备中运行，且只充当热的载体，不会污染水质，没有损耗，同时，没有引入自来水作为水源和排入高浓度有机废水处理系统，不会造成饮用水资源浪费及高浓度有机废水处理系统进水负荷增加。

其二，水源热泵机组的冷凝器端可采用风冷热泵机组，通过风扇将冷凝器端产生的热量外排，这种情况下换热流程保留热泵机组至生物反应器之间的设备，其余设备相应取消，但采用风冷组件时，为达到同样的将冷凝器产生热量排走的目的，所需的能耗远较采用高浓度有机废水处理出水时要高；

区别于冷却塔引入自来水做水源，水源热泵机组水源采用高浓度有机废水处理出水作为水源，不会造成饮用水资源的浪费，同时，因为水仅作为换热的载体，水量没有损失，也不会造成高浓度有机废水处理系统进水负荷的增大。

其三，高浓度有机废水在好氧硝化处理时，释放大量生物热，介质温度会上升至40-50℃，使微生物的新陈代谢活动受到明显抑制，为此，在工艺上需设法将生物池介质温度降至15-30℃的最适宜微生物生存的区间；从换热的角度说，制冷侧冷媒进换热器的温度应明显小于30℃才有可能使被冷却侧生物池介质的出换热器温度小于30℃，但我国南方诸多区域湿球温度高达28-30℃，如采用冷却塔作为冷却单元，很难或不太可能实现冷却塔出水温度小于30℃的目的，在这种情况下，采用常规冷却塔无法保证工艺介质冷却的要求；

区别于冷却塔上述缺陷，水源热泵机组7制冷采用制冷剂，通过压缩机选型及运行压力调节等措施，可以方便实现蒸发器侧换热量的需求，最终实现生物池介质温度小于30℃的目的，使高浓度废水处理的工艺降温不再受限于湿球温度；

水源热泵机组出水温度通过自控方式控制，换热水量、换热温度、换热面积等指标经过计算确定，依据计算结果控制水源热泵机组出水口冷却水出水温度，并通过套管式换热器的对流传热对生物反应器高温污水可控降温，使生物反应器内温度达到微生物最适生长温度，避免温度对微生物生长繁殖的不利影响，达到最优生物处理效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的换热流程图。

附图标记

暂存池1、处理出水排放池2、清水泵3、换热泵组4、板框换热器41、中介水循环泵42、水源热泵机组5、冷凝器51、蒸发器52、压缩机53、冷却水循环泵6、套管式换热器7、污水泵8、生物反应器9。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

本实用新型实施例提供一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，包括暂存池1、处理出水排放池2、清水泵3、换热泵组4、中介水循环泵42、水源热泵机组5、冷却水循环泵6、套管式换热器7、污水泵8和生物反应器9；

生物反应器9的出水口通过污水泵8连接生物反应器9的进水口形成第一循环；

水源热泵机组5的第一出水口通过冷却水循环泵6连接水源热泵机组5的第一进水口形成第二循环；

水源热泵机组5的第二出水口通过中介水循环泵42连接水源热泵机组5的第二进水口形成第三循环；

暂存池1通过清水泵3与处理出水排放池2连接形成第四循环；

所述第一循环与第二循环通过套管式换热器7进行换热连接；

所述第二循环与第三循环通过水源热泵机组5进行换热连接；

所述第三循环与第四循环通过换热泵组4进行换热连接。

优选的，所述水源热泵机组5包括冷凝器51、蒸发器52和压缩机53。

优选的，所述换热泵组4还包括板框换热器41，在高浓度有机废水深度处理未采用超滤膜或过滤精度更高的膜装置情况下选用；

所述换热泵组4在高浓度有机废水处理采用超滤膜或过滤精度更高的膜装置处理单元时，可采用有机废水产水直接与冷凝器51换热；

高浓度有机废水处理如采用常规的活性污泥法和沉淀工艺时，出水的悬浮固体水平时有波动，悬浮固体较高时，可能造成冷凝器51滋生生物垢或堵塞，则需选配换热泵组4，同时，采用中介水与冷凝器51换热，可避免冷凝器51滋生生物垢或发生堵塞。

优选的，所述换热泵组4分别接通清水泵3和冷凝器51，中介水在冷凝器51和板框换热器41之间的循环视为一个换热循环，循环动力由中介水循环泵42提供；

高浓度有机废水处理后的产水在清水泵3的驱动下经由板框换热器41与高浓度有机废水外排放口之间形成一个换热过程，该换热过程为直通式，即高浓度有机废水处理出水由暂存池1泵出后，经板框换热器41加热后排至处理出水排放池2直接外排；冷凝器51产生的热量通过板框换热器41转移至处理出水排放池2中；

未选用换热泵组4的换热流程由清水泵3将高浓度有机废水处理装置的产水直接接入水源热泵机组5的冷凝器51，产水流经冷凝器51将其产生的热量带走，实现将热量由冷凝器51转移至高浓度有机废水处理装置的排水中，通过装置处理出水外排。

优选的，所述水源热泵机组5中制冷剂在冷凝器51与蒸发器52之间的循环属于设备内换热循环，冷却水在蒸发器52与套管式换热器7之间的循环视为一个换热循环，循环动力由冷却水循环泵6提供；

生物反应器的高温污水在套管式换热器7与生物反应器9之间的循环亦视为一个换热循环，循环动力由污水泵8提供。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，其特征在于，包括暂存池(1)、处理出水排放池(2)、清水泵(3)、换热泵组(4)、中介水循环泵(42)、水源热泵机组(5)、冷却水循环泵(6)、套管式换热器(7)、污水泵(8)和生物反应器(9)；

生物反应器(9)的出水口通过污水泵(8)连接生物反应器(9)的进水口形成第一循环；

水源热泵机组(5)的第一出水口通过冷却水循环泵(6)连接水源热泵机组(5)的第一进水口形成第二循环；

水源热泵机组(5)的第二出水口通过中介水循环泵(42)连接水源热泵机组(5)的第二进水口形成第三循环；

暂存池(1)通过清水泵(3)与处理出水排放池(2)连接形成第四循环；

所述第一循环与第二循环通过套管式换热器(7)进行换热连接；

所述第二循环与第三循环通过水源热泵机组(5)进行换热连接；

所述第三循环与第四循环通过换热泵组(4)进行换热连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，其特征在于，所述水源热泵机组(5)包括冷凝器(51)、蒸发器(52)和压缩机(53)。

3.根据权利要求2所述的一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，其特征在于，所述换热泵组(4)还包括板框换热器(41)。

4.根据权利要求3所述的一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，其特征在于，所述换热泵组(4)分别接通清水泵(3)和冷凝器(51)，中介水在冷凝器(51)和板框换热器(41)之间循环，循环动力由中介水循环泵(42)提供。

5.根据权利要求2-4任一所述的一种用于高浓度有机废水生物处理过程中介质的降温系统，其特征在于，所述水源热泵机组(5)中制冷剂在冷凝器(51)与蒸发器(52)之间循环属于设备内换热循环，该循环由压缩机(53)提供动力，冷却水在蒸发器(52)与套管式换热器(7)之间循环，循环动力由冷却水循环泵(6)提供；生物反应器(9)的高温污水在套管式换热器(7)与生物反应器(9)之间的循环，循环动力由污水泵(8)提供。