公布日：2022.08.16
申请日：2022.05.27
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F3/02(2006.01)I;C02F3/28(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;B01D53/00(2006.01)I;B01D53/48(2006.01)I;
B01D53/52(2006.01)I;B01D53/54(2006.01)I;B01D53/58(2006.01)I;B01D53/85(2006.01)I;F01D15/10(2006.01)I;F04B41/02(2006.01)I
摘要
一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统及方法，它包括污水处理单元，所述污水处理单元在处理污水过程中产生气体，气体产生单元与抽吸压缩储气单元的进气端连通，抽吸压缩储气单元的排气端与汽轮发电机连通，经汽轮发电机释放压力的气体进入到气体净化单元的进气端，气体净化单元的排气端设有排空装置和搅拌进气管；所述搅拌进气管将气体净化单元与污水处理单元连通。利用抽吸压缩储气单元进行收集、压缩、存储；抽吸压缩储气单元向汽轮发电机的释放压缩气体，利用废气实施储能发电。通过气体净化单元净化后的气体一部分经搅拌进气管回流至污水厌氧模块、污泥厌氧模块，实施搅拌作业，另一部分多余气体通过排空装置排入到大气中。
权利要求书
1.一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：它包括污水处理单元（1），所述污水处理单元（1）在处理污水过程中产生气体，污水处理单元（1）与抽吸压缩储气单元（2）的进气端连通，抽吸压缩储气单元（2）的排气端与汽轮发电机（3）连通，经汽轮发电机（3）释放压力的气体进入到气体净化单元（4）的进气端，气体净化单元（4）的排气端设有排空装置（43）和搅拌进气管（55）；所述搅拌进气管（55）将气体净化单元（4）与污水处理单元（1）连通。
2.根据权利要求1所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：所述污水处理单元（1）包括污水厌氧模块（11）、污水缺氧模块（12）、污水好氧模块（13）、污泥厌氧模块（14）中至少一个模块，各模块设有上盖（15）形成密闭空间，上盖（15）设有收集气管（51）与抽吸压缩储气单元（2）连通。
3.根据权利要求1所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：所述抽吸压缩储气单元（2）包括抽吸压缩机（21）和压力储气罐（22），抽吸压缩机（21）的进气端通过收集气管（51）与污水处理单元（1）连通，排气端通过连通管（52）与压力储气罐（22）的进气端连通。
4.根据权利要求3所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：所述连通管（52）设有阀门（521）。
5.根据权利要求1所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：所述汽轮发电机（3）包括汽轮机（31）和发电机（32），汽轮机（31）的进气端通过发电进气管（53）与抽吸压缩储气单元（2）连接，压缩气体推动汽轮机（31）旋转带动发电机（32）产生电能。
6.根据权利要求1所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：所述气体净化单元（4）包括净化塔（41）和净化填料（42），所述净化塔（41）底部设有净化进气管（54）与汽轮发电机（3）连通，净化填料（42）有不规则的孔隙和间隙填充于净化塔（41）内，排空装置（43）和搅拌进气管（55）安装在净化塔（41）的顶部。
7.根据权利要求6所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：所述搅拌进气管（55）将净化达标的气体通入污水处理单元（1）中的污水厌氧模块（11）和/或污泥厌氧模块（14）。
8.根据权利要求7所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，其特征在于：所述搅拌进气管（55）伸入到污水厌氧模块（11）和/或污泥厌氧模块（14）的底部，位于污水厌氧模块（11）和/或污泥厌氧模块（14）内的搅拌进气管（55）端部密封，外圆周面开设有不均匀分布的释放孔（551）。
9.一种采用权利要求1-8任意一项所述的一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统的治理方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1.气体收集：将污水处理单元（1）中污水厌氧模块（11）、污水缺氧模块（12）、污水好氧模块（13）、污泥厌氧模块（14），装设上盖（15）形成密闭空间，上盖（15）设有收集气管（51）与抽吸压缩储气单元（2）连通；其中，上盖（15）与各模块具有储气空间，其空间大小以满足抽吸压缩机非工作期间的废气储存需求；S2.压力储气：在电网用电谷时，启动抽吸压缩机（21），通过收集气管（51）抽吸污水处理单元（1）中各模块储存的气体，压缩后通过连通管（52）送入压力储气罐（22）中；其中，连通管（52）设有阀门（521），抽吸压缩机（21）由污水处理单元（1）的配电线（61）提供电力；S3.储气发电：在电网用电峰时，压力储气罐（22）以匀速流量释放压缩气体，推动汽轮机（31）工作，汽轮机（31）带动发电机（32）发电，其中，发电机（32）产生的电能通过输电线（62）进入污水处理单元（1）供电系统；S4.气体净化：经汽轮机（31）释放大部分能量的气体，经净化进气管（54）从净化塔（41）底部进入，气体在净化塔（41）内部呈升流状态，与净化填料（42）发生反应；S5.气体循环：净化达标的气体经搅拌进气管（55）进入污水厌氧模块（11）、污泥厌氧模块（11）底部，多余气体经过排空装置（43）排入大气中，其中，排空装置（43）释放时，再次利用阳光将气体中还原性物质分解。
发明内容
本发明第一个要解决的技术问题是：解决上述背景技术中存在的问题，提供一种能够利用污水处理厂产生的废气储能进行发电再循环后处理污水和污泥的针对污水厂废气与能源耦合治理的系统。
本发明另一个要解决的技术问题是：提供一种采用上述系统针对污水厂废气与能源耦合治理的方法。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种针对污水厂废气与能源耦合治理的系统，它包括污水处理单元，所述污水处理单元在处理污水过程中产生气体，气体产生单元与抽吸压缩储气单元的进气端连通，抽吸压缩储气单元的排气端与汽轮发电机连通，经汽轮发电机释放压力的气体进入到气体净化单元的进气端，气体净化单元的排气端设有排空装置和搅拌进气管；所述搅拌进气管将气体净化单元与污水处理单元连通。
所述污水处理单元包括污水厌氧模块、污水缺氧模块、污水好氧模块、污泥厌氧模块中至少一个模块，各模块设有上盖形成密闭空间，上盖设有收集气管与抽吸压缩储气单元连通。
所述抽吸压缩储气单元包括抽吸压缩机和压力储气罐，抽吸压缩机的进气端通过收集气管与污水处理单元连通，排气端通过连通管与压力储气罐的进气端连通。
所述连通管设有阀门。
所述汽轮发电机包括汽轮机和发电机，汽轮机的进气端通过发电进气管与抽吸压缩储气单元连接，压缩气体推动汽轮机旋转带动发电机产生电能。
所述气体净化单元包括净化塔和净化填料，所述净化塔底部设有净化进气管与汽轮发电机连通，净化填料有不规则的孔隙和间隙填充于净化塔内，排空装置和搅拌进气管安装在净化塔的顶部。
所述搅拌进气管将净化达标的气体通入污水处理单元中的污水厌氧模块和/或污泥厌氧模块。
所述搅拌进气管伸入到污水厌氧模块和/或污泥厌氧模块的底部，位于污水厌氧模块和/或污泥厌氧模块内的搅拌进气管端部密封，外圆周面开设有不均匀分布的释放孔。
一种采用针对污水厂废气与能源耦合治理的系统的治理方法，它包括以下步骤：S1.气体收集：将污水处理单元中污水厌氧模块、污水缺氧模块、污水好氧模块、污泥厌氧模块，装设上盖形成密闭空间，上盖设有收集气管与抽吸压缩储气单元连通；其中，上盖与各模块具有储气空间，其空间大小以满足抽吸压缩机非工作期间的废气储存需求；S2.压力储气：在电网用电谷时，启动抽吸压缩机，通过收集气管抽吸污水处理单元中各模块储存的气体，压缩后通过连通管送入压力储气罐中；其中，连通管设有阀门，抽吸压缩机由污水处理单元的配电线提供电力；S3.储气发电：在电网用电峰时，压力储气罐以匀速流量释放压缩气体，推动汽轮机工作，汽轮机带动发电机发电，其中，发电机产生的电能通过输电线进入污水处理单元供电系统；S4.气体净化：经汽轮机释放大部分能量的气体，经净化进气管从净化塔底部进入，气体在净化塔内部呈升流状态，与净化填料发生反应；S5.气体循环：净化达标的气体经搅拌进气管进入污水厌氧模块、污泥厌氧模块底部，多余气体经过排空装置排入大气中，其中，排空装置释放时，再次利用阳光将气体中还原性物质分解。
本发明有如下有益效果：1、收集并利用污水处理厂在生产过程中会产生大量含有H2S、CH4等还原性物质的废气。
2、电网用电谷时，抽吸压缩机通过收集气管抽出各模块内废气，并压缩送入压力储气罐存储，实现气体储能；电网用电峰时，压力储气罐释放气体，推动汽轮机工作发电，降低电网峰时负荷。
3、废气经汽轮机虽释放了大部分的气体能量，但仍保留一定的流速，经净化进气管，从净化塔底部进入，废气在净化塔内部呈升流状态，与净化填料发生反应，废气释放时的流速，利于在净化塔内的净化。
4、净化后的气体仍会含有少量的还原性物质，气体回流至污水厌氧模块、污泥厌氧模块对污水、污泥实施搅拌，便于处理工艺实施，气体内的还原物质，可提升模块内的厌氧环境。
（发明人：张俊;王殿常;钟洲文）
