一种曝气充氧污水处理系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种曝气充氧污水处理系统，包括热气流动力装置、鼓风装置和污水生物处理池，所述热气流动力装置与所述鼓风装置连接并带动所述鼓风装置运行，所述鼓风装置与所述污水生物处理池连接并鼓风入所述污水生物处理池。热气流做功能够很好的驱动鼓风装置为污水生物处理池曝气。

【技术实现步骤摘要】
一种曝气充氧污水处理系统及其使用方法
本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种曝气充氧污水处理系统，达到污水和污泥安全处置，能源基本自给自足。
技术介绍
厌氧生物污水处理技术，虽然节能，但存在着污水停留时间长，产生大量臭气、出水指标低、不能达到排放标准等问题。为更好的保护环境，通常都用出水水质指标较优的好氧生物污水处理技术(活性污泥法或生物膜法)。好氧生物处理技术为保证好氧微生物的活性，其曝气供氧系统必须全天持续运转，采用传统的好氧处理时，氧化每千克碳水化合物就需要消耗1kWh的能量。例如，处理每立方米生活污水大约需要消耗0.5kWh的能量，好氧污水处理的曝气系统、污泥处理的脱水干燥是主要的能源消耗环节。好氧生物处理技术其曝气供氧系统的持续运转，消耗大量的电能，其电费造成较大的经济负担。采用可再生能源--太阳能作为好氧污水处理的动力，可以达到节能减排，减少各基层单位污水处理经济负担的作用。太阳能利用存在如下问题：1.能量密度小。虽然每天到达地球的太阳能总量巨大，但是很大一部分都被大气层吸收或者反射，只有少部分穿过大气层到达地球表面被人类所利用。在夏季的北回归线附近，太阳辐射最强，平均每平方米有1000W左右，冬季大约只有500W左右，而阴天只有200W左右，年日夜平均约200W。太阳辐射能量密度比其他化石燃料低的多，因此要采用大面积的采光设备，来提高总的功率，造成太阳能利用成本高，效率低下。2.地区间分布不均匀。由于地球为一球形，这决定了靠近赤道的低纬度地区的太阳光入射角度更接近于90°，太阳能资源也更丰富，而纬度越高，太阳光线的入射角也越小，太阳能资源也越稀少。同一纬度，高海拔地区大气稀薄，对太阳吸收少，因此太阳能资源比低海拔地区要丰富。比如在我国西藏地区就比内陆具有更丰富的太阳能资源。3.能量的不稳定性。太阳光虽然是源源不断的稳定输出，但是在到达大气层后会显著受到天气的影响，特别是云层的影响，造成太阳能的不稳定，给太阳能的广泛应用增加了难度。4.受地球自转影响。由于地球自转,太阳会周期性的升落,导致夜间太阳能设备无法工作。因此受众多因素的影响，造成太阳能利用装置输出动力的不稳定，对于整个系统的运行非常不利。目前绝大多数的太阳能污水处理装置都是利用光伏电池将太阳能转换为电能，然后利用电能驱动电机，再带动风机曝气供氧。太阳能系统由太阳能电池板、蓄电池、控制器和负载组成，太阳能光伏组件为单晶硅或多晶硅制成，目前国内提炼多晶硅耗电量基本在2万千瓦时/吨；而被定义为高耗能行业的电解铝，用电量约是1.45万千瓦时/吨，多晶硅耗电量比电解铝还要高，因此目前技术条件下太阳能光伏电池的生产成本较高。根据研究文献，在正常大气、光照强度、温度条件下，目前国内商业级太阳能电池板最高光电转换率为：15％-21％，电能再通过电机转化为曝气供氧设备的机械能，电机的输出功率一般在55％---85％之间，受功率因数限制能效将进一步降低，电能驱动的供氧装置需要配置大量的光伏电池板，而光伏电池的单价又较高，夜间没有阳光期间，需要采用蓄电池储能驱动系统，目前储能密度高的锂离子蓄电池价格也很高且充放电寿命较短，各类废旧电池的安全环保处置需要专业机构回收处理，因此光伏设备整体投资很大，如光伏补贴政策取消，经济性更低。另一种利用太阳能热能做功的装置---光热发电形式有槽式、塔式、碟式(盘式)、菲涅尔式四种系统，采用软(纯)水或者其他液体作为工质的系统，需要加热气化及冷凝、加压液化等设备，例如蒸汽锅炉、蒸汽轮机、冷却塔等设备，系统构成相对复杂。比较适合于大规模、大型的太阳能发电等场合采用。目前污水处理剩余污泥处理工艺路线，一般是：(配置)投加混凝剂→污泥→真空脱水→真空过滤→压滤脱水，配置设备多，技术管理要求高，小型污水处理(厂)站，一般采用分散式污水处理设备，由于工程规模小，其处理成本高、难度大，往往是采用吸污车送往垃圾填埋场，由于污泥含水率高，绝大多数垃圾填埋场不愿意接收。一些比较偏远的地区往往没有安全处理垃圾的垃圾处理厂，再由于剩余污泥含水率高，体积重量很大，远距离运输污泥和处理污泥能耗及费用往往很高，这些因素的影响往往造成污泥乱丢乱弃，系统剩余污泥的安全处置常常处在盲区。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能源互补细分利用的蓄能曝气污水处理系统，太阳能+内源性生物质能+热能多级循序利用+蓄能曝气的节能污水处理系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，包括热气流动力装置、鼓风装置和污水生物处理池，所述热气流动力装置与所述鼓风装置连接并带动所述鼓风装置运行，所述鼓风装置与所述污水生物处理池连接并为所述污水生物处理池曝气。本专利技术的有益效果是：热气流做功能够很好的驱动鼓风装置为污水生物处理池曝气。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：进一步，所述热气流动力装置包括工质加热装置、热气流动力机热端、冷却装置(冷端)和冷却后配气装置，所述热气流动力机热端内设置第一凸轮叶片，所述冷却后配气装置内设置第二凸轮叶片，所述工质加热装置和所述热气流动力机热端相连通，所述热气流动力机热端和所述冷却后配气装置通过工质冷却通道相连通，所述冷却装置抵接于所述工质冷却通道外侧面并与所述工质冷却通道内的工质进行热交换，所述冷却后配气装置与所述工质再热装置相连通，所述第一凸轮叶片通过第一凸轮轴与所述鼓风装置连接，所述第二凸轮叶片固定于所述第二凸轮轴上，所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴传动连接，工质经过所述工质加热装置加热后依次经过所述热气流动力机热端、所述工质冷却通道和所述冷却后配气装置,所述配气装置内的工质回到所述工质加热装置内，在此过程中，高温高压工质驱动所述第一凸轮叶片转动从而带动所述第一凸轮轴转动，所述第一凸轮轴的转动带动所述鼓风装置运行同时通过所述第二凸轮轴带动所述第二凸轮叶片转动用于压缩、输送工质以实现配气功能。采用上述进一步方案的有益效果是通过采用太阳能加热气体工质直接驱动凸轮式膨胀装置的凸轮转动，凸轮转动带动曝气装置运行，从而为污水生物处理池进行曝气充氧工作，为有氧微生物提供代谢所需的氧气；热气流动力装置采用类似斯特林发动机的基本原理，与活塞式斯特林发动机相比没有设置活塞和气缸等做相对滑动的密封零件，取而代之的是容积式膨胀室(热气流动力机热端)，该凸轮室为容积式装置，气体工质压力低就可以启动，当达到一定转速及离心压力后，有较高的效率，该结构简单，比往复式斯特林发动机，减少了零部件，大大降低了发动机的成本，而且，延长了发动机的维护周期及使用寿命，现有技术的往复式斯特林发动机其密封的技术与润滑技术要求高，结构复杂；在相同的外界条件及功能要求下，本专利技术“凸轮转子式斯特林发动机”，没有往复滑动运转的部件，用简单的密封及润滑技术就能做到前者高成本、高维护代价才能得到的效果，而且稳定性、可靠性更高。本专利技术构件组成的整体结构是全封闭的，与外界隔绝的，气体工质在系统内部循环流动。斯特林机特别适合用来回收利用低能级的余热，如工厂余热、地热、太阳能等，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，包括热气流动力装置、鼓风装置和污水生物处理池(39)，所述热气流动力装置与所述鼓风装置连接并带动所述鼓风装置运行，所述鼓风装置与所述污水生物处理池(39)连接并鼓风入所述污水生物处理池(39)。/n

【技术特征摘要】
1.一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，包括热气流动力装置、鼓风装置和污水生物处理池(39)，所述热气流动力装置与所述鼓风装置连接并带动所述鼓风装置运行，所述鼓风装置与所述污水生物处理池(39)连接并鼓风入所述污水生物处理池(39)。


2.根据权利要求1所述一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，所述热气流动力装置包括工质加热装置、热气流动力机热端(6)、冷却装置和冷却后配气装置(12)，所述热气流动力机热端(6)内设置第一凸轮叶片(701)，所述冷却后配气装置(12)内设置第二凸轮叶片(702)，所述工质加热装置和所述热气流动力机热端(6)相连通，所述热气流动力机热端(6)和所述冷却后配气装置(12)通过工质冷却通道(9)相连通，所述冷却装置抵接于所述工质冷却通道(9)外侧面并与所述工质冷却通道(9)内的工质进行热交换，所述冷却后配气装置(12)与所述工质加热装置相连通，所述第一凸轮叶片(701)通过第一凸轮轴(801)与所述鼓风装置连接，所述第二凸轮叶片(702)固定于所述第二凸轮轴(802)上，所述第一凸轮轴(801)和所述第二凸轮轴(802)传动连接，工质经过所述工质加热装置加热后依次经过所述热气流动力机热端(6)、所述工质冷却通道(9)和所述冷却后配气装置(12),所述配气装置(12)内的工质回到所述工质加热装置内，在此过程中，工质带动所述第一凸轮叶片(701)转动从而带动所述第一凸轮轴(801)转动，所述第一凸轮轴(801)的转动带动所述鼓风装置运行同时通过所述第二凸轮轴(802)带动所述第二凸轮叶片(702)转动达到配气功能。


3.根据权利要求2所述一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，所述工质加热装置采用太阳能加热且包括真空管太阳能管束(1)和槽式真空管太阳能管束(2)，所述真空管太阳能管束(1)和所述槽式真空管太阳能管束(2)相连通，所述槽式真空管太阳能管束(2)与所述热气流动力机热端(6)相连通，所述真空管太阳能管束(1)与所述冷却后配气装置(12)相连通，所述真空管太阳能管束(1)和/或所述槽式真空管太阳能管束(2)利用三通(34)和阀门实现太阳能有效加热的管段数的控制。


4.根据权利要求2所述一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，还包括高温消化池(18)、辅热仓(4)和沼气燃烧器(5)，所述辅热仓(4)进口与所述工质加热装置出口相连通，所述辅热仓(4)出口与所述热气流动力机热端(6)进口相连通，所述高温消化池(18)出气口与所述沼气燃烧器(5)相连，所述沼气燃烧器(5)燃烧所述高温消化池(18)输入的沼气为所述辅热仓(4)供热从而加热所述辅热仓(4)内流经的工质。


5.根据权利要求4所述一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，还包括沼气储气罐(20)，所述沼气储气罐(20)进口与所述高温消化池(18)出气口相连通，所述沼气储气罐(20)出口与所述沼气燃烧器(5)相连。


6.根据权利要求4所述一种曝气充氧污水处理系统，其特征在于，还包括污泥风干干燥装置(52)，所述高温消化池(18)还连接有消化池污泥加热装置(17)，所述消化池污泥加热装置(17)为所述高温消化池(18)供热，所述冷却装置包括冷却装置高温段(10)和冷却装置低温段(11)，所述冷却装置高温段(10)位于所述工质冷却通道(9)靠近所述热气流动力机热端(6)的位置，所述冷却装置低温段(11)位于所述工质冷却通道(9)靠近所述冷却后配气装置(12)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁政，付凌云，刘建军，张琪，
申请(专利权)人：梁政，
类型：发明
国别省市：北京;11