污水处理厂CO2捕集系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种污水处理厂CO2捕集系统及方法，包括生物反应室、吸附器以及冷/热源管路，吸附器内部填充有固态吸附剂；生物反应室的进气口与混合气体连通，生物反应室的出气口与吸附器的进气口连通，吸附器的出气口连接有CO2产品罐；冷/热源管路包括水源热泵，水源热泵与再生水连通，水源热泵的出水口、吸附器以及水源热泵的进水口通过管路、阀门依次连通形成回路。本发明专利技术通过生物反应室将非CO2温室气体转化为CO2，通过吸附器进行吸附，并通过冷/热源管路捕集CO2，进行资源回收利用，有助于提高经济效益率；冷/热源管路又与再生水连接，充分利用污水中蕴藏的低品位能源，实现低温位热能向高温位转移，有助于降低能耗，减少污水厂运营成本。运营成本。运营成本。

【技术实现步骤摘要】
污水处理厂CO2捕集系统及方法


[0001]本专利技术涉及污水处理行业碳捕集
，具体地，涉及一种污水处理厂CO2捕集系统及方法。

技术介绍

[0002]气候变暖是当前各国面对的全球性战略问题。进行污水处理厂CO2的分离和捕获，并同步降低CH4、N2O等非CO2温室气体排放，可减缓全球气候变暖的问题。
[0003]对于降低污水厂非CO2温室气体直接排放，大部分研究者强调，通过优化污水处理工艺设计，运行参数精细化调控，配套污泥消化和沼气回收利用工程等主要措施来实现。基于污水厂资源化，将产生CO2进行捕集，并同步降低CH4等非CO2温室气体排放的行为，国内外鲜有相关报道。
[0004]CO2捕集技术以吸收分离法和吸附分离法为主。吸收法需要大量溶剂，存在溶剂泄露、腐蚀、二次污染的问题；吸附分离法没有上述问题，同时存在吸附剂和吸附设备制造成本低、环境污染少等特点，有良好的发展潜力。吸附分离法中的变温吸附，吸附剂在低温进行吸附和在高温进行脱附再生，需要消耗大量能源来提高温度使吸附剂解吸，限制变温吸附技术的应用。
[0005]因此，专利技术人认为需要提供一种能够有效利用污水中蕴藏的低品位能源，实现低温位热能向高温位转移，并且能够将CO2捕集进行资源回收利用的污水处理厂CO2捕集系统及方法。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种污水处理厂CO2捕集系统及方法。
[0007]根据本专利技术提供的一种污水处理厂CO2捕集系统,包括：生物反应室、吸附器以及冷/热源管路，所述吸附器内部填充有固态吸附剂；所述生物反应室的进气口与混合气体连通，所述生物反应室的出气口与所述吸附器的进气口连通，所述吸附器的出气口连接有CO2产品罐；所述冷/热源管路包括水源热泵，所述水源热泵与再生水连通，所述水源热泵的出水口、所述吸附器以及所述水源热泵的进水口通过管路、阀门依次连通形成回路。
[0008]优选地，所述吸附器包括一个或多个并联设置的吸附器，所述生物反应室通过风机与所述吸附器连通。
[0009]优选地，所述水源热泵包括一个或多个串联设置的水源热泵。
[0010]优选地，所述吸附器的进气口设置有进气阀，所述吸附器的出气口设置有出气阀。所述吸附器的进水口设置有进水阀，所述吸附器的出水口设置有出水阀。
[0011]优选地，所述水源热泵包括第一水源热泵和第二水源热泵，所述吸附器包括第一吸附器、第二吸附器、第三吸附器，所述冷/热源管路还包括冷源三通阀、四通换向阀；所述第一水源热泵的出水口、所述冷源三通阀、所述四通换向阀、所述进水阀、所述吸附器、所述
出水阀以及所述第一水源热泵的进水口依次连通形成回路；所述第二水源热泵的出水口、所述四通换向阀、所述进水阀、所述吸附器、所述出水阀以及所述第二水源热泵的进水口依次连通形成回路。
[0012]优选地，所述吸附器内部设置有螺旋结构。
[0013]优选地，所述吸附器的进气方向为由下至上。
[0014]优选地，所述固态吸附剂包括活性炭、分子筛、复合多孔介质。
[0015]优选地，所述生物反应室内设置有载体填料，所述载体填料用于转化所述混合气体，所述混合气体包括CH4、N2O、CO2等成分。
[0016]根据本专利技术提供的一种污水处理厂CO2捕集方法,采用上述的污水处理厂CO2捕集系统，包括以下步骤：
[0017]步骤S1，将所述混合气体输入所述生物反应室内，所述生物反应室转化非CO2温室气体；
[0018]步骤S2，气体从所述生物反应室的出气口进入吸附状态的所述吸附器进行CO2低温吸附，未被吸附的气体排入外界环境；
[0019]步骤S3，吸附状态结束后，进入解吸状态的所述吸附器与作为热源的所述水源热泵连通进行CO2解吸，析出的CO2进入所述CO2产品罐；
[0020]步骤S4，解吸状态完成后，进入降温状态的所述吸附器与作为冷源的所述水源热泵连通，进行冷却，准备进入吸附状态。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0022]1、本专利技术通过生物反应室将非CO2温室气体转化为CO2，通过吸附器进行吸附，并通过冷/热源管路捕集CO2，进行资源回收利用，有助于降低温室效应，缓解环境压力，有助于提高经济效益率；冷/热源管路又与再生水连接，充分利用污水中蕴藏的低品位能源，实现低温位热能向高温位转移，有助于缓解能源消耗压力，有助于降低能耗，减少污水厂运营成本。
[0023]2、本专利技术通过设置多个吸附器，不同吸附器各自按照吸附状态、解吸状态、降温状态循环进行切换，可以不间断吸附污水厂排放气体中的CO2；通过设置多个水源热泵，作为不同的冷源和热源，对不同状态的吸附器进行加热或降温，从而提高系统的工作效率。
[0024]3、本专利技术吸附器内部设置有螺旋结构，吸附器的进气方向为由下至上，有助于促进吸附剂与气体充分接触，强化吸附剂与水源热泵的传热，具有高流量、高能效作用，可以大大减小吸附器的尺寸。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术主要体现污水处理厂CO2捕集系统的整体结构示意图，图中实线管路为CO2回收管路，虚线为冷/热源管路；
[0027]图2为本专利技术主要体现实施例2中污水处理厂CO2捕集方法的示意图，图中实线管路为CO2回收管路，虚线为冷/热源管路，阀门黑色实心表示开通，阀门白色实心表示关闭。
[0028]图中所示：
[0029]生物反应室1
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风机2
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第一吸附器3
[0030]第二吸附器4
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第三吸附器5
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第一进气阀6
[0031]第二进气阀7
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第三进气阀8
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第一出水阀9
[0032]第二出水阀10
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第三出水阀11
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第一进水阀12
[0033]第二进水阀13
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第三进水阀14
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第一出气阀15
[0034]第二出气阀16
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第三出气阀17
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四通换向阀18
[0035]冷源三通阀19
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第一水源热泵20
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第二水源热泵21
[0036]CO2产品罐22
具体实施方式
[0037]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水处理厂CO2捕集系统，其特征在于，包括：生物反应室(1)、吸附器以及冷/热源管路，所述吸附器内部填充有固态吸附剂；所述生物反应室(1)的进气口与混合气体连通，所述生物反应室(1)的出气口与所述吸附器的进气口连通，所述吸附器的出气口连接有CO2产品罐(22)；所述冷/热源管路包括水源热泵，所述水源热泵与再生水连通，所述水源热泵的出水口、所述吸附器以及所述水源热泵的进水口通过管路、阀门依次连通形成回路。2.如权利要求1所述的污水处理厂CO2捕集系统，其特征在于，所述吸附器包括一个或多个并联设置的吸附器，所述生物反应室(1)通过风机(2)与所述吸附器连通。3.如权利要求1所述的污水处理厂CO2捕集系统，其特征在于，所述水源热泵包括一个或多个串联设置的水源热泵。4.如权利要求1所述的污水处理厂CO2捕集系统，其特征在于，所述吸附器的进气口设置有进气阀，所述吸附器的出气口设置有出气阀。所述吸附器的进水口设置有进水阀，所述吸附器的出水口设置有出水阀。5.如权利要求4所述的污水处理厂CO2捕集系统，其特征在于，所述水源热泵包括第一水源热泵(20)和第二水源热泵(21)，所述吸附器包括第一吸附器(3)、第二吸附器(4)、第三吸附器(5)，所述冷/热源管路还包括冷源三通阀(19)、四通换向阀(18)；所述第一水源热泵(20)的出水口、所述冷源三通阀(19)、所述四通换向阀(18)、所述进水阀、所述吸附器、所述出水阀以及所述第一水源热泵(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯锋，陈凤鸣，李朋，朱柯，庞洪涛，
申请(专利权)人：国投信开水环境投资有限公司，
类型：发明
国别省市：