申请日2005.09.28
公开(公告)日2007.09.19
IPC分类号C02F3/12; F25B30/06
摘要
寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统，它涉及一种污水处理厂的污水加热系统。本发明解决了寒冷地区污水处理厂采用污水生物处理法处理污水，为提高原生污水温度，在池壁上装发泡板或设空气预热室或加热污泥或加热曝气池中的原生污水，存在成本高、处理后污水热能不能回收再利用问题。本发明的压缩机5通过制冷剂管路9与单向阀2固接，单向阀2通过制冷剂入口管路3与三级淋激式冷凝器8固接，三级淋激式冷凝器8通过制冷剂出口管路4与膨胀阀7固接，膨胀阀7通过制冷剂管路9与蒸发器1固接，蒸发器1通过制冷剂管路9与气液分离器6固接，气液分离器6通过制冷剂管路9与压缩机5固接。本发明的运行成本低，处理后污水热能可以回收再利用。
权利要求书
1、一种寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统，它包括蒸发器(1)、 单向阀(2)、制冷剂入口管路(3)、制冷剂出口管路(4)、压缩机(5)、气液分 离器(6)、膨胀阀(7)、制冷剂管路(9);其特征在于它还包括三级淋激式冷 凝器(8);压缩机(5)的出口端通过制冷剂管路(9)与单向阀(2)的入口端固定 连接，单向阀(2)的出口端通过制冷剂入口管路(3)与三级淋激式冷凝器(8) 的入口端固定连接，三级淋激式冷凝器(8)的出口端通过制冷剂出口管路(4) 与膨胀阀(7)的入口端固定连接，膨胀阀(7)的出口端通过制冷剂管路(9)与 蒸发器(1)的入口端固定连接，蒸发器(1)的出口端通过制冷剂管路(9)与气 液分离器(6)的入口端固定连接，气液分离器(6)的出口端通过制冷剂管路(9) 与压缩机(5)的入口端固定连接，所述的三级淋激式冷凝器(8)包括一组并列 放置的喷淋蛇管、淋水管(8-2)、成滴板(8-3)、分液管(8-4)、集液管(8-5)、 支架、连接架(8-7)、支架间距调节装置(8-8)、连接件(8-9);每列喷淋蛇管 (8-1)分别装在相对应的支架内，每列喷淋蛇管(8-1)上的每根水平管(8-1-1) 分别装在支架间距调节装置(8-8)上，支架间距调节装置(8-8)的两端分别与 支架相连接，每列喷淋蛇管(8-1)的上方具有淋水管(8-2)，每列喷淋蛇管(8-1) 的顶端与相对应的淋水管(8-2)的底端之间的距离为h，所述的每列喷淋蛇 管(8-1)的顶端与相对应的淋水管(8-2)的底端之间的距离h为0.05～0.1m， 淋水管(8-2)顶端的管壁上具有一组孔径为Φ的淋水孔(8-2-1)，所述的每根 淋水管(8-2)的淋水孔(8-2-1)的孔径Φ为0.003～0.01m，相邻两个淋水管(8-2) 通过连接架(8-7)固定连接，每个连接架(8-7)通过连接件(8-9)分别与支架上 端的水平梁(8-13)固定连接，淋水管(8-2)的底端外壁上及每列喷淋蛇管(8-1) 上的每根水平管(8-1-1)的底端外壁上沿轴线方向分别固定连接有成滴板 (8-3)，每列喷淋蛇管(8-1)上的入口端分别与相对应的分液管(8-4)侧壁上的 分液孔(8-4-1)固定连接，分液管(8-4)侧壁上的进液孔(8-4-2)分别与相对应 的制冷剂入口管道(3)上的支管(3-1)固定连接，每列喷淋蛇管(8-1)上的出口 端分别与相对应的集液管(8-5)侧壁上的集液孔(8-5-1)固定连接，集液管 (8-5)侧壁上的出液孔(8-5-2)分别与相对应的制冷剂出口管道(4)上的支管 (4-1)固定连接。
2、根据权利要求1所述的寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统， 其特征在于所述的支架由左支架(8-6)和右支架(8-12)组成;每列喷淋蛇管 (8-1)的左端固定在相对应的左支架(8-6)内，每列喷淋蛇管(8-1)的右端固定 在相对应的右支架(8-6)内，左支架(8-6)和右支架(8-12)之间的淋水管(8-2) 的底端外壁上及每列喷淋蛇管(8-1)上的每根水平管(8-1-1)的底端外壁上沿 轴线方向分别固定连接有成滴板(8-3)。
3、根据权利要求1所述的寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统， 其特征在于所述的三级淋激式冷凝器(8)还包括淋水管罩(8-10)和连接杆件 (8-11);每根淋水管(8-2)的正上方分别放置有淋水管罩(8-10)，每个淋水管 罩(9)通过连接杆件(8-11)与相对应的淋水管(8-2)固定连接。
4、根据权利要求1所述的寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统， 其特征在于所述的每列喷淋蛇管(8-1)是紫铜管或铝塑管或镀铜钢管或镀 铜铝管或钛管。
5、根据权利要求1所述的寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统， 其特征在于所述的蒸发器(1)采用三级壳管式蒸发器。
6、根据权利要求1所述的寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统， 其特征在于所述的淋水管(8-2)和成滴板(8-3)采用镀锌材料制成。
7、根据权利要求3所述的寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统， 其特征在于所述的淋水管罩(8-10)采用镀锌材料制成。
说明书
寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统
技术领域
本发明涉及一种污水处理厂的污水加热系统，具体涉及一种寒冷地区 处理后污水-原生污水热泵系统。
背景技术
我国目前大多数污水处理厂最常使用的污水处理工艺是传统活性污 泥法。活性污泥法是污水生物处理法的一种，污水水温是影响污水生物处 理效果的最重要因素。综合研究表明，采用污水生物处理法处理污水最适 宜的温度范围是25～35℃，对药厂、啤酒厂等污水处理场合污水温度往往 要求更高。为了满足污水处理的温度要求，在我国北方部分城市常采取以 下措施：(1)、曝气池、二沉池等池壁采用发泡保温板保温，外砌砖围护结 构代替一般的池边堆土保温方式;(2)、鼓风机一侧设空气预热室，将冬季 -25～-30℃的冷空气预热到5～8℃;(3)、适当加热污泥，包括回流污泥; (4)、用加热炉或热蒸汽加热进入曝气池的污水。实践表明，无论采用以上 哪种办法均大大提高了污水处理成本。另外经生物处理后的污水含有一定 的热量却未被加以利用而直接排放掉，这就使得污水处理过程中存在一个 明显的能耗矛盾：一方面浪费掉大量处理过污水中的热能;一方面又需要 大量热量来加热处理污水、污泥或曝气以保证污水处理效果。
发明内容
本发明的目的是为解决寒冷地区污水处理厂采用污水生物处理法处 理污水，为了提高污水处理的温度，采用在曝气池或二沉池池壁上加装发 泡保温板或在鼓风机一侧设空气预热室或加热污泥或用加热炉、热蒸汽加 热曝气池中的污水存在成本高，并且处理后的污水热能不能回收，造成热 能严重浪费问题而提供的一种在对原生污水加热的同时，还可回收二级处 理后污水中的低位热能的寒冷地区处理后污水-原生污水热泵系统。它包括 蒸发器1、单向阀2、制冷剂入口管路3、制冷剂出口管路4、压缩机5、 气液分离器6、膨胀阀7;它还包括三级淋激式冷凝器8;压缩机5的出口 端通过制冷剂管路9与单向阀2的入口端固定连接，单向阀2的出口端通 过制冷剂入口管路3与三级淋激式冷凝器8的入口端固定连接，三级淋激 式冷凝器8的出口端通过制冷剂出口管路4与膨胀阀7的入口端固定连接， 膨胀阀7的出口端通过制冷剂管路9与蒸发器1的入口端固定连接，蒸发 器1的出口端通过制冷剂管路9与气液分离器6的入口端固定连接，气液 分离器6的出口端通过制冷剂管路9与压缩机5的入口端固定连接，所述 的三级淋激式冷凝器8包括一组并列放置的喷淋蛇管、淋水管8-2、成滴 板8-3、分液管8-4、集液管8-5、支架、连接架8-7、支架间距调节装置 8-8、连接件8-9;每列喷淋蛇管8-1分别装在相对应的支架内，每列喷淋 蛇管8-1上的每根水平管8-1-1分别装在支架间距调节装置8-8上，支架间 距调节装置8-8的两端分别与支架相连接，每列喷淋蛇管8-1的上方具有 淋水管8-2，每列喷淋蛇管8-1的顶端与相对应的淋水管8-2的底端之间的 距离为h，所述的每列喷淋蛇管8-1的顶端与相对应的淋水管8-2的底端之 间的距离h为0.05～0.1m，淋水管8-2顶端的管壁上具有一组孔径为Φ的 淋水孔8-2-1，所述的每根淋水管8-2的淋水孔8-2-1的孔径Φ为 0.003～0.01m，相邻两个淋水管8-2通过连接架8-7固定连接，每个连接架 8-7通过连接件8-9分别与支架上端的水平梁8-13固定连接，淋水管8-2 的底端外壁上及每列喷淋蛇管8-1上的每根水平管8-1-1的底端外壁上沿 轴线方向分别固定连接有成滴板8-3，每列喷淋蛇管8-1上的入口端分别与 相对应的分液管8-4侧壁上的分液孔8-4-1固定连接，分液管8-4侧壁上的 进液孔8-4-2分别与相对应的制冷剂入口管道3上的支管3-1固定连接， 每列喷淋蛇管8-1上的出口端分别与相对应的集液管8-5侧壁上的集液孔 8-5-1固定连接，集液管8-5侧壁上的出液孔8-5-2分别与相对应的制冷剂 出口管道4上的支管4-1固定连接。
本发明具有以下有益效果：一、本发明是将带三级淋激式冷凝器的污 水热泵系统应用在污水处理系统中用以加热原生污水，一方面可解决寒冷 地区、寒冷月份或特殊场合生物处理污水水温过低的问题;另一方面充分 回收利用污水中的热能，节约了额外加热污泥、污水和曝气的能量，处理 后污水的余热获得的地点和时间同处理污水使用热的地点和时间相吻合， 且二者都属于低品位热能，能源利用效率高，热泵系统能效比大，避免了 能源浪费，因而本发明具有显著的经济效益和社会效益。二、经该热泵系 统回收处理后的污水中的热能回用于处理污水，因而该热泵系统在污水处 理过程中具有“热量搬家”的作用，是以处理后污水为热源，原生污水为热 汇的水-水热泵。三、一般的污水源热泵系统只能将污水温度提升或降低3～ 5℃，根据污水处理要求大温差换热的工艺要求(Δt=10℃～15℃)，在本 发明的热泵系统中使用了通过制冷剂并联、污水串联的三级淋激式冷凝器 可满足污水生物处理法对水温的要求。四、本发明由于采用三级淋激式冷 凝器，当待处理的污水在三级淋激式冷凝器的表面通过时，可将三级淋激 式冷凝器管内制冷剂冷凝放出的热量传导给待处理的污水，热传导快。五、 采用此结构的热泵系统，可节省曝气池的供气量，鼓风曝气耗电量占污水 处理全过程的40～50%，是节能的关键环节，故节省供气量极大地减少了 能源损耗。六、本发明由于采用三级淋激式冷凝器，换热系数明显高于浸 没式冷凝器，并且结构开放，易于冲洗和维护，可采用多种管材，适合处 理腐蚀性流体，在处理污水时，其抗结垢和防堵塞性能均优于壳管式冷凝 器。七、本发明由于采用三级淋激式冷凝器，换热效果受流量限制较小， 污水流量增大可使喷淋密度增大，从而使传热系数增大，且较大的喷淋量 不仅可减缓结垢，同时还可抑制垢层快速增长。八、该发明除了适用于活 性污泥法中提升进入曝气池的污水温度，同样适用于其它污水生物处理 法，如也可用于生物膜法中提升进入生物滤池的污水温度。设施系统，即 用于寒冷地区污水生物处理场合，以处理后污水为热源以原生污水为热汇 的热泵系统。九、本发明具有结构简单、使用安全可靠、节省能源、运行 成本低、污水处理后的二级出水水质好、处理后的污水热能可以回收再利 用等优点。
