公布日：2023.06.23
申请日：2023.02.14
分类号：F28D21/00(2006.01)I;C02F3/30(2023.01)I;F28F27/00(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种污水生化系统与热水供应系统热量联动系统及热量联动方法，所述污水生化系统与热水供应系统热量联动系统包括：曝气系统、厌氧气液换热系统、热水换热及恒压供水系统和好氧曝气系统；所述曝气系统同时与所述厌氧气液换热系统和热水换热系统同时连通，所述热水换热系统与所述热水恒压供水系统相连通，所述厌氧气液换热系统、所述热水换热系统同时和好氧曝气系统相连通；具有设备简单可靠，增加了系统内部热量调配，减少了好氧池冷却装置的规模和使用频次，节能降耗效果显著等优点。
权利要求书
1.一种污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，包括：曝气系统、厌氧气液换热系统、热水换热及恒压供水系统和好氧曝气系统；所述曝气系统同时与所述厌氧气液换热系统和热水换热系统同时连通，所述热水换热系统与所述热水恒压供水系统相连通，所述厌氧气液换热系统、所述热水换热系统同时和好氧曝气系统相连通；所述热水换热及恒压供水系统包括：第一供热水箱、第二供热水箱和热水供应总管，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱同时和所述曝气系统相连通，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱同时和所述好氧曝气系统相连通，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱还同时和所述热水供应总管相连通；所述第一供热水箱包括第二进气口、第一补水口、第二出气口、第一热水口和第一混合搅拌机，所述第一混合搅拌机固定安装在所述第一供热水箱内，所述第二进气口和所述曝气系统相连通，所述第一补水口和外部自来水相连通，所述第二出气口和所述好氧曝气系统相连通，所述第一热水口和所述热水总管相连通；所述第二供热水箱包括第三进气口、第二补水口、第三出气口、第二热水口和第二混合搅拌机，所述第二混合搅拌机固定安装在所述第二供热水箱内，所述第三进气口和所述曝气系统相连通，所述第二补水口和外部自来水相连通，所述第三出气口和所述好氧曝气系统相连通，所述第二热水口和所述热水总管相连通。
2.根据权利要求1所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述曝气系统为曝气风机，所述曝气风机通过风机供气总管并联至所述厌氧气液换热系统、所述第一供热水箱的第二进气口和所述第二供热水箱的第三进气口相连通，所述风机供气总管上设置有第一温度计。
3.根据权利要求2所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述厌氧气液换热系统包括厌氧池，所述厌氧池的底部固定安装有厌氧气液换热装置，所述厌氧气液换热装置上设置有第一进气口，所述第一进气口穿过所述厌氧池与所述风机供气总管相连通，所述第一进气口和所述风机供气总管之间的管道上固定设置有第一进气阀，所述厌氧气液换热装置原理所述第一进气口的端部设置有第一出气口，所述第一出气口穿过所述厌氧池和所述好氧曝气系统相连通，所述第一出气口处的管道上固定安装有第一出气阀，所述厌氧池内固定设置有第二温度计，所述厌氧气液换热装置为平行设置的多道圆形薄壁不锈钢管。
4.根据权利要求3所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述第二进气口处的管道上固定安装有第二进气阀，所述第一补水口处的管道上固定安装有第一补水阀，所述第二出气口处的管道上固定安装有第二出气阀，所述第一热水口处的管道上固定设置有第一热水阀，所述第一热水阀和所述热水供应总管之间固定安装有恒压供水泵，所述第一供热水箱上固定安装有第一液位计和第三温度计。
5.根据权利要求4所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述第三进气口处的管道上固定安装有第三进气阀，所述第二补水口处的管道上固定安装有第二补水阀，所述第三出气口处的管道上固定安装有第三出气阀，所述第二热水口处的管道上固定设置有第二热水阀，所述第二热水阀和所述热水供应总管之间固定安装有恒压供水泵，所述第二供热水箱上固定安装有第二液位计和第四温度计。
6.根据权利要求5所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述好氧曝气系统包括好氧池，所述好氧池的底部固定安装有曝气装置，还包括出气总管，所述出气总管的进气端同时与所述第一出气口、第二出气口和第三出气口相连通，所述出气总管的出气端与所述曝气装置相连通，所述出气总管上固定安装有第五温度计，所述好氧池上固定安装有第六温度计。
7.根据权利要求6所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱结构相同，所述第一供热水箱主材质为304不锈钢，所述第一供热水箱的外壁均设置为内凹方形槽，所述内凹方形槽的槽深大于1/20的所述第一供热水箱的箱体直径，所述第一供热水箱的外壁的外部套设有夹套层，所述夹套层内层用于气、液换热，最外层用于对所述第一供热水箱进行外部保温。
8.根据权利要求7所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述第一混合搅拌机和所述第二混合搅拌机均为低速搅拌机，所述第一混合搅拌机插入所述第一供热水箱内的深度为3/4液位高度，所述第二混合搅拌机插入所述第二供热水箱内的深度为3/4液位高度。
9.根据权利要求8所述的污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，其特征在于，所述第二进气口水平高度高于所述第二出气口，第二进气口设于水箱上部，出气口设于水箱下部，所述第三进气口水平高度高于所述第三出气口，第三进气口设于水箱上部，出气口设于水箱下部。
10.一种污水生化系统与热水供应系统热量联动方法，用于根据权利要求1-9任意一项所述污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，包括：S1：第一供热水箱和第二供热水箱内自来水已补满的情况下，打开厌氧池的第一进气阀和第一出气阀、第一供热水箱的第二进气阀和第二出气阀；S2：打开曝气风机，热气源通过管道流经厌氧气液换热装置和换热水箱夹套层，根据第二温度计调节第一进气阀的开度；S3：第一供热水箱温度达到设定值后，开启第二供热水箱的第三进气阀和第三出气阀；S4：关闭第一供热水箱的第二进气阀和第二出气阀，打开供热水箱第一热水阀；S5:热水恒压供水系统根据系统自带稳压罐压力表压力自动运行，当压力低于设定值时开启第一恒压供水泵或第二恒压供水泵，当压力表达到设定的高压力值时自动关闭第一恒压供水泵或第二恒压供水泵；S6：第一供热水箱第一液位计达到设定低值后，打开供热水箱第二热水阀、第二进气阀、第二出气阀，随后关闭供热水箱第一热水阀、第二供热水箱的第三进气阀和第三出气阀，打开第一补水阀，根据第一液位计设定高值补充自来水到合适高度后关闭补水阀；S7：第二供热水箱第二液位计达到设定低值后，打开供热水箱的第一热水阀、第三进气阀、第三出气阀，随后关闭供热水箱的第二热水阀、第一供热水箱第二进气阀和第二出气阀，打开第二补水阀，根据第二液位计设定高值补充自来水后到合适高度后关闭补水阀；返回S6操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，现有的污水处理站对于生化曝气部分的余热均为未利用状态，生化池温度控制难度大，尤其是夏季高温且水量丰沛时，生化池内的温度很难控制，影响活性污泥的絮凝效果、原生动物种群、污泥沉降等，最终导致污泥活性变差，降解效率降低。另一方面污水温度越高，污水中的溶解氧含量越低，这将导致向活性污泥供氧不足和缺氧，需要更多的能耗用于生化池曝气。因此亟需对曝气系统前端热量进行换热、收集并加以利用，对于整个污水处理站的稳定运行起到提前干预的目的，并且有效利用余热，降低整体工程投资，所以提供一种污水生化系统与热水供应系统热量联动系统及热量联动方法，所述污水生化系统与热水供应系统热量联动系统包括：曝气系统、厌氧气液换热系统、热水换热及恒压供水系统和好氧曝气系统；所述曝气系统同时与所述厌氧气液换热系统和热水换热系统同时连通，所述热水换热系统与所述热水恒压供水系统相连通，所述厌氧气液换热系统、所述热水换热系统同时和好氧曝气系统相连通；所述热水换热及恒压供水系统包括：第一供热水箱、第二供热水箱和热水供应总管，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱同时和所述曝气系统相连通，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱同时和所述好氧曝气系统相连通，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱还同时和所述热水供应总管相连通；所述第一供热水箱包括第二进气口、第一补水口、第二出气口、第一热水口和第一混合搅拌机，所述第一混合搅拌机固定安装在所述第一供热水箱内，所述第二进气口和所述曝气系统相连通，所述第一补水口和外部自来水相连通，所述第二出气口和所述好氧曝气系统相连通，所述第一热水口和所述热水总管相连通；所述第二供热水箱包括第三进气口、第二补水口、第三出气口、第二热水口和第二混合搅拌机，所述第二混合搅拌机固定安装在所述第二供热水箱内，所述第三进气口和所述曝气系统相连通，所述第二补水口和外部自来水相连通，所述第三出气口和所述好氧曝气系统相连通，所述第二热水口和所述热水总管相连通。
进一步地，所述曝气系统为曝气风机，所述曝气风机通过风机供气总管并联至所述厌氧气液换热系统、所述第一供热水箱的第二进气口和所述第二供热水箱的第三进气口相连通，所述风机供气总管上设置有第一温度计。
进一步地，所述厌氧气液换热系统包括厌氧池，所述厌氧池的底部固定安装有厌氧气液换热装置，所述厌氧气液换热装置上设置有第一进气口，所述第一进气口穿过所述厌氧池与所述风机供气总管相连通，所述第一进气口和所述风机供气总管之间的管道上固定设置有第一进气阀，所述厌氧气液换热装置原理所述第一进气口的端部设置有第一出气口，所述第一出气口穿过所述厌氧池和所述好氧曝气系统相连通，所述第一出气口处的管道上固定安装有第一出气阀，所述厌氧池内固定设置有第二温度计。
进一步地，所述第二进气口处的管道上固定安装有第二进气阀，所述第一补水口处的管道上固定安装有第一补水阀，所述第二出气口处的管道上固定安装有第二出气阀，所述第一热水口处的管道上固定设置有第一热水阀，所述第一热水阀和所述热水供应总管之间固定安装有恒压供水泵，所述第一供热水箱上固定安装有第一液位计和第三温度计。
进一步地，所述第三进气口处的管道上固定安装有第三进气阀，所述第二补水口处的管道上固定安装有第二补水阀，所述第三出气口处的管道上固定安装有第三出气阀，所述第二热水口处的管道上固定设置有第二热水阀，所述第二热水阀和所述热水供应总管之间固定安装有恒压供水泵，所述第二供热水箱上固定安装有第二液位计和第四温度计。
进一步地，所述好氧曝气系统包括好氧池，所述好氧池的底部固定安装有曝气装置，还包括出气总管，所述出气总管的进气端同时与所述第一出气口、第二出气口和第三出气口相连通，所述出气总管的出气端与所述曝气装置相连通，所述出气总管上固定安装有第五温度计，所述好氧池上固定安装有第六温度计。
进一步地，所述厌氧气液换热装置为平行设置的多道圆形薄壁不锈钢管。
进一步地，所述第一供热水箱和所述第二供热水箱结构相同，所述第一供热水箱主材质为304不锈钢，所述第一供热水箱的外壁均设置为内凹方形槽，所述内凹方形槽的槽深大于1/20的所述第一供热水箱的箱体直径，所述第一供热水箱的外壁的外部套设有夹套层，所述夹套层内层用于气、液换热，最外层用于对所述第一供热水箱进行外部保温。
进一步地，所述第一混合搅拌机和所述第二混合搅拌机均为低速搅拌机，所述第一混合搅拌机插入所述第一供热水箱内的深度为3/4液位高度，所述第二混合搅拌机插入所述第二供热水箱内的深度为3/4液位高度。
进一步地，所述第二进气口水平高度高于所述第二出气口，所述第三进气口水平高度高于所述第三出气口。
进一步地，本申请还提供一种污水生化系统与热水供应系统热量联动方法，用于根据上述污水生化系统与热水供应系统热量联动系统，所述污水升华系统与热水供应系统热量联动方法包括：S1：第一供热水箱和第二供热水箱内自来水已补满的情况下，打开厌氧池的第一进气阀和第一出气阀、第一供热水箱的第二进气阀和第二出气阀；S2：打开曝气风机，热气源通过管道流经厌氧气液换热装置和换热水箱夹套层，由于气体温度高、液体温度低，气体携带的一部分热量转移到液体中，气源经换热处理后进入曝气系统，在此要说明的是厌氧气液换热装置的第一进气阀宜采用调节阀，根据第二温度计调节第一进气阀的开度；S3：第一供热水箱温度达到设定值后，开启第二供热水箱的第三进气阀和第三出气阀；S4：关闭第一供热水箱的第二进气阀和第二出气阀，打开供热水箱第一热水阀；S5:热水恒压供水系统根据系统自带稳压罐压力表压力自动运行，当压力低于设定值时开启第一恒压供水泵或第二恒压供水泵，当压力表达到设定的高压力值时自动关闭第一恒压供水泵或第二恒压供水泵；S6：第一供热水箱第一液位计达到设定低值后，打开供热水箱第二热水阀、第二进气阀、第二出气阀，随后关闭供热水箱第一热水阀、第二供热水箱的第三进气阀和第三出气阀，打开第一补水阀，根据第一液位计设定高值补充自来水到合适高度后关闭补水阀。
S7：第二供热水箱第二液位计达到设定低值后，打开供热水箱的第一热水阀、第三进气阀、第三出气阀，随后关闭供热水箱的第二热水阀、第一供热水箱第二进气阀和第二出气阀，打开第二补水阀，根据第二液位计设定高值补充自来水后到合适高度后关闭补水阀。返回S6操作。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明所用工艺、设备简单可靠，补水、热水供应、保温操作不影响整套曝气系统的连续运行，自动化程度高，操作方便，设备制造难度低，项目建设成本低，能够有效利用曝气系统余热，增加了系统内部热量调配、减小了好氧池冷却装置的规模和使用频次，节能降耗效果显著。
2.本发明中厌氧池的换热系统能够有效减少外接蒸汽的使用，且比蒸汽加热过程更温和，减少了瞬间温差变化对于微生物菌种的影响，且厌氧气液换热系统维护简单。
（发明人：曹德标;陆军;韩飞飞;杨冠草）