申请日2017.12.15
公开(公告)日2018.05.29
IPC分类号F28D21/00; C02F3/34
摘要
本发明提供一种污水处理厂废热回收利用低温运行方法和系统，将污水处理厂从一级板换中排出的清水作为热源导入水源热泵，水源热泵将从一级板换中流出的污水加热至10℃以上。该系统包括调节池、一级换热器、二级换热器、水源热泵和生化反应池;调节池依次连接一级换热器的污水通道、二级换热器的污水通道、生化反应池;生化反应池的清水出口依次连接一级换热器的清水通道、水源热泵的供热水体入口，水源热泵的受热介质通道与二级换热器的供热介质通道连接且填充有热循环介质。污水处理厂废热回收利用低温运行方法和系统，能够充分地回收污水处理厂废热，将低温的污水水温升高至满足微生物生化反应适宜的温度条件，确保冬季低温环境下正常稳定运行。
权利要求书
1.一种污水处理厂废热回收利用低温运行方法，其特征在于，将生化反应池排出的清水作为热源通过一级换热器的清水通道后导入水源热泵(14)，待处理污水通过一级换热器的污水通道而被加热，然后被水源热泵(14)加热至10℃以上后导入生化反应池。
2.如权利要求1所述的污水处理厂废热回收利用低温运行方法，其特征在于，在一级换热器与生化反应池(8)之间设置二级换热器，从一级换热器中排出的污水作为受热水体流经二级换热器;水源热泵(14)具有热循环介质，热循环介质作为水源热泵(14)的受热介质和二级换热器的供热介质在水源热泵(14)与二级换热器之间循环。
3.如权利要求2所述的污水处理厂废热回收利用低温运行方法，其特征在于，热循环介质在水源热泵(14)中加热至13℃以上。
4.如权利要求2所述的污水处理厂废热回收利用低温运行方法，其特征在于，在一级换热器与二级换热器之间设置管道加压泵(11)，从一级换热器中流出的污水通过管道加压泵(11)流入二级换热器。
5.一种污水处理厂废热回收利用低温运行系统，其特征在于，包括调节池、一级换热器、二级换热器、水源热泵(14)和生化反应池(8);
调节池通过提升泵连接一级换热器的污水 通道入口，一级换热器的污水通道出口连接二级换热器的污水通道入口，二级换热器的污水通道入出口连接生化反应池(8);生化反应池(8)的清水出口连接一级换热器的清水通道入口，一级换热器的清水通道出口连接水源热泵(14)的供热水体入口，水源热泵(14)的受热介质通道出口连接二级换热器的供热介质通道入口，二级换热器的供热介质通道出口连接水源热泵(14)的受热介质通道入口;在水源热泵(14)的受热介质通道和二级换热器的供热介质通道中填充有热循环介质，热循环介质作为水源热泵(14)的受热介质和二级换热器的供热介质在水源热泵(14)与二级换热器之间循环。
6.如权利要求5所述的污水处理厂废热回收利用低温运行系统，其特征在于，在一级换热器与二级换热器之间设置管道加压泵(11)，一级换热器的污水通道出口连接管道加压泵(11)入口，管道加压泵(11)出口连接二级换热器的污水通道入口。
7.如权利要求5所述的污水处理厂废热回收利用低温运行系统，其特征在于，还包括一号清水箱(7)，生化反应池(8)的清水出口连接一号清水箱(7)入口，一号清水箱(7)出口连接一级换热器的清水通道入口。
8.如权利要求5所述的污水处理厂废热回收利用低温运行系统，其特征在于，还包括二号清水箱(4)，一级换热器的清水通道出口连接二号清水箱(4)入口，二号清水箱(4)出口连接水源热泵(14)的供热水体入口。
9.如权利要求5所述的污水处理厂废热回收利用低温运行系统，其特征在于，一级换热器为板式换热器，二级换热器为板式换热器。
说明书
污水处理厂废热回收利用低温运行方法和系统
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种污水处理厂废热回收利用低温运行方法和系统。
背景技术
目前生活污水处理普遍采用的生化处理，工艺如下：
1、传统活性污泥法;2、序批式活性污泥法(SBR工艺);3、间歇式循环延时曝气活性污泥法(ICEAS工艺);4、间歇进水周期循环式活性污泥法(CAST);5、连续进水分离式周期循环延时曝气工艺(IDEA);6、连续进水周期循环曝气活性污泥法(CASS);7、缺氧(厌氧)/好氧活性污泥生物脱碳工艺(A/O工艺);8、AB法;9、氧化沟工艺(OD)。
污水的微生物处理技术是1912年英国科学家发现和应用的，经过近百年的发展，在工艺上不断完善和改进，目前已经成为污水处理的成熟和完善的技术，在污水处理领域得到广泛应用，微生物具有来源广、繁殖速度快、对环境的适应性强等特点，是一种节能、高效的污水处理技术。采用这种技术处理污水的方法统称为活性污泥法。
活性污泥法是自然界水体自净过程的浓缩和强化，通过对活性污泥中的微生物在人工条件下的驯化和培养，使之大量快速繁殖，进行新陈代谢。污水中的大部分污染因子就在微生物的代谢过程中被利用进行一系列的复杂的氧化还原反应最终转变为无害的无机物和水，从而使污水得到净化。
在活性污泥系统中，微生物和它所处的环境条件是相适应的，在环境条件变化时，微生物的种类、数量和活性会发生相应的变化，处理的水质也发生相应的变化，甚至导致COD、NH3-N等主要指标超标。对微生物影响较大的环境因素有：温度、酸碱度、营养物质、毒物浓度、溶解氧、氧化还原电位、渗透压等。
温度(水温)的变化是对微生物影响最大的因素之一，主要表现以下三个方面：
影响酶的活性，温度变化影响酶促的反应速率，最终影响细胞合成;
影响细胞膜的流动性，温度高流动性大，有利于物质的运输，温度低流动性降低，不利于物质的运输，因此温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌;
影响有机物质的溶解度，对微生物的生长有影响。
对于任何一种微生物都有一个最适宜的生长温度。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速率将提高一倍，微生物代谢速率和生长速率均可相应提高。除了最适生长温度外，还有最低生长温度和最高生长温度。
最低生长温度：就是指低于这一温度时，微生物的生长就停止了，但并未死亡，而只是处于休眠状态，温度一旦高于最低温度，微生物就又开始生长。我们可以利用这个原理在低温下保藏菌种，污水处理厂培菌和调试时，如果路途比较远，运输时间比较长，应尽量在低温下贮藏和运输，以免微生物死亡和变异。BOD5化验样品保存在冰箱内，保持0-4℃。
最高生长温度就是在其它环境因子保持不变的情况下，微生物能够生长繁殖的最高温度。超过这一温度，微生物生长繁殖就停止，甚至死亡。
任何种类的微生物生长都有这3个温度基点。
从微生物的整体来看，微生物生长的温度范围在-10～100℃，极端下限为-30℃，极端上限为105～300℃，但对于特定的某一种微生物只能在一个温度范围内生长，在这个温度范围内微生物都有自己的生长温度三基点，即最低、最适宜、最高生长温度。
处于最适温度时，生长速度最快，时代时间最短;
低于生长温度时，微生物不生长，温度过低，微生物甚至会死亡;
高于生长温度时，微生物不生长，温度过高，微生物甚至会死亡。
如图1所示，微生物生长温度的分类：根据微生物生长温度的不同，可大致分为三个类型：即
低温型微生物(嗜冷微生物)——低温菌
中温型微生物(嗜温微生物)——中温菌
高温型微生物(嗜热微生物)——高温菌
分类低温菌中温菌高温菌
最适生长温度(℃)10～2025～4050～55
最低生长温度(℃)-10～510～2025～45
最高生长温度(℃)25～3040～4570～80
我国幅员辽阔，从冬季时间长达半年以上的北方到常年四季如春的海南，地理环境、气候等地区差异大，低水温的环境条件给污水处理带来很大困难。我国现阶段在污水处理领域普遍采用生物处理法。在此过程中酶是主要的降解激发物质，而构成酶的蛋白质，对温度比较敏感，随着温度的降低其活性明显变弱。研究还表明，温度对微生物种群组成、微生物细胞的增殖、活性污泥的絮凝性能、曝气池充氧效率以及水的粘度都有较大影响。在大型污水处理厂，由于水量大，水温受气温的敏感程度小，而乡镇排水量小，导致气温对正常运行及处理效果影响很大，甚至出现冬季结冰停运的现象。
现有的污水处理厂常用的工艺为设置调节池、和生化反应池。原水(污水)经过格栅过滤后进入调节池，调节后通过直接泵入生化反应池进行生化反应，反应得到清水并排出。在寒冷的时候，原水(污水)的温度比较低，直接进入生化反应池后可能难以高效地进行生化反应，甚至不进行生化反应。这是因为，在污水处理工艺系统中，微生物在适宜的环境下培养和驯化能快速分类提纯并聚集分类，完成不同阶段的功能和优化微生物种群，并快速形成比较密实、沉降性好的微生物菌群是整个工艺的核心，在水质相对稳定生活污水中其它因素对微生物的影响不明显，而温度的变化是最大的影响因素，当原水温度在12℃以上时微生物的活性不受影响，当原水温度低至8～12℃时微生物的活性降低，污水处理的效果变差，当原水温度低至5～8℃时微生物的活性极低，污水处理的效果最差;当原水温度低于5℃时微生物几乎没有活性，处于休眠状态，污水处理的效果几乎为零，运行失败。
综合以上原因，申请人在多年污水处理运行管理的基础上进行经验总结和技术积累，开发出新的实用技术——WHRT(Waste heat recycling technology)污水处理厂废热回收利用低温运行技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理厂废热回收利用低温运行方法和系统，能够充分地回收污水处理厂废热，将低温的污水水温升高至满足微生物生化反应适宜的温度条件，确保冬季低温环境下正常稳定运行。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种污水处理厂废热回收利用低温运行方法：将生化反应池排出的清水作为热源通过一级换热器的清水通道后导入水源热泵，待处理污水通过一级换热器的污水通道而被加热，然后被水源热泵加热至10℃以上后导入生化反应池。
优选地，在一级换热器与生化反应池之间设置二级换热器，从一级换热器中排出的污水作为受热水体流经二级换热器;水源热泵具有热循环介质，热循环介质作为水源热泵的受热介质和二级换热器的供热介质在水源热泵与二级换热器之间循环。
优选地，热循环介质在水源热泵中加热至13℃以上。
优选地，在一级换热器与二级换热器之间设置管道加压泵，从一级换热器中流出的污水通过管道加压泵流入二级换热器。
一种污水处理厂废热回收利用低温运行系统，包括调节池、一级换热器、二级换热器、水源热泵和生化反应池;
调节池通过提升泵连接一级换热器的污水通道入口，一级换热器的污水通道出口连接二级换热器的污水通道入口，二级换热器的污水通道入出口连接生化反应池;生化反应池的清水出口连接一级换热器的清水通道入口，一级换热器的清水通道出口连接水源热泵的供热水体入口，水源热泵的受热介质通道出口连接二级换热器的供热介质通道入口，二级换热器的供热介质通道出口连接水源热泵的受热介质通道入口;在水源热泵的受热介质通道和二级换热器的供热介质通道中填充有热循环介质，热循环介质作为水源热泵的受热介质和二级换热器的供热介质在水源热泵与二级换热器之间循环。
优选地，在一级换热器与二级换热器之间设置管道加压泵，一级换热器的污水通道出口连接管道加压泵入口，管道加压泵出口连接二级换热器的污水通道入口。
优选地，还包括一号清水箱，生化反应池的清水出口连接一号清水箱入口，一号清水箱出口连接一级换热器的清水通道入口。
优选地，还包括二号清水箱，一级换热器的清水通道出口连接二号清水箱入口，二号清水箱出口连接水源热泵的供热水体入口。
优选地，一级换热器为板式换热器，二级换热器为板式换热器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的污水处理厂废热回收利用低温运行方法，利用水源热泵将从一级板换中流出的污水进一步加热至10℃以上，使得污水温度升高至满足微生物生化反应适宜的温度条件，确保冬季低温环境下正常稳定运行;该方法有效地利用了从一级板换中排出的清水中的余热，显著地降低了功耗。
本发明提供的污水处理厂废热回收利用低温运行系统，一级换热器中排出的清水作为热源导入水源热泵，水源热泵吸收一级换热器中排出的清水中的剩余的热量并将热循环介质加热，加热后的热循环介质进入二级换热器把从一级换热器中流出的污水进行加热，使其温度升高至满足微生物生化反应适宜的温度条件，确保冬季低温环境下正常稳定运行;该系统有效地利用了从生化系统中排出的清水中的余热，显著地降低了功耗。
