公布日：2022.05.10
申请日：2022.03.04
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;C02F11/12(2019.01)I;H02J7/35(2006.01)I;B09B3/35(2022.01)I;B09B3/60(2022.01)I;
B09B101/70(2022.01)N
摘要
本发明公开了一种低温环境下的污水污泥协同处理系统及方法，包括用于对污水进行预热和初步过滤的预加热除砂子系统、用于对污水脱氮除磷的新能源生化子系统、再次对污水过滤的生化沉淀池子系统、具有换热作用的污水源热泵子系统、污泥与餐厨垃圾协同处理的污泥处置子系统，通过污水预加热和除砂、生化反应、泥水分离、污水换热、污泥与餐厨垃圾的协同处理五个步骤解决了污水厂在低温条件下出水水质难达标以及污泥异地处理存在的处理费用高、基础设施重复建设等问题。
权利要求书
1.一种低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，包括用于对污水进行预热和初步过滤的预加热除砂子系统、用于对污水脱氮除磷的新能源生化子系统、再次对污水过滤的生化沉淀池子系统、具有换热作用的污水源热泵子系统、污泥与餐厨垃圾协同处理的污泥处置子系统；所述预加热除砂子系统与所述新能源生化子系统相连，所述新能源生化子系统还与所述生化沉淀池子系统和所述污泥处置子系统相连，所述生化沉淀池子系统处理后流入所述污水源热泵子系统，所述污水源热泵子系统还与所述预加热除砂子系统连接。
2.根据权利要求1所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述预加热除砂子系统包括沉砂池、设置在沉砂池顶部的格栅、用于混合和沉砂的搅拌装置、吸砂泵、储砂池、沿沉砂池池壁设置的加热盘管；沉砂池内的砂子通过所述吸砂泵排入所述储砂池。
3.根据权利要求2所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述搅拌装置上安装有限制其水平位移的水平固定装置，所述水平固定装置包括套设在所述搅拌装置上的套筒和固定在套筒上的水平支撑杆。
4.根据权利要求2所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述格栅为可旋转的圆锥状格栅，倾斜固定在沉砂池顶部，格栅沿轴向上设置固定刮板，所述固定刮板用于清除格栅上的杂物。
5.根据权利要求1所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述新能源生化子系统包括生化池、风机、空气加热器、曝气管；所述生化池为地下结构，池顶加盖并留有检修孔，所述曝气管设置在所述生化池池底，空气经所述风机进入所述空气加热器，加热后的空气由所述曝气管进入所述生化池。
6.根据权利要求5所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述新能源生化子系统还包括分布式光伏，用于太阳能发电。
7.根据权利要求1所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，供电方式为市电和太阳能混合供电。
8.根据权利要求1所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述生化沉淀池子系统包括沉淀池、浓缩池进泥泵、污泥浓缩池、溢流堰、集水槽、二沉池出水泵、过滤装置、浓缩池出泥泵，污泥通过所述浓缩池进泥泵泵送至所述污泥浓缩池暂存，浓缩污泥由所述浓缩池出泥泵泵入所述污泥处置子系统，分离后上清液通过溢流堰进入集水槽，在二沉池出水泵的作用下，一部分出水达标排放，另一部分出水经过所述过滤装置进入所述污水源热泵子系统。
9.根据权利要求8所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述污水源热泵子系统包括热泵机组、进水泵、循环泵、出水泵，所述热泵机组的进水端与所述过滤装置通过所述进水泵相连接，过滤后二沉池出水进入污水源热泵机组进行换热，换热后的热水由换热器出水端流出，经所述循环泵进入预加热除砂子系统对污水进行预加热，换完热的出水经出水泵排放。
10.根据权利要求1所述的低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述污泥处置子系统包括餐厨接收料斗、第一出料螺旋、滤液箱、生物质分离器、第二出料螺旋、混合料仓、厌氧发酵罐、脱水装置、沼气锅炉；所述餐厨接收料斗用于接收餐厨垃圾，其与第一出料螺旋连通，所述第一出料螺旋的一端连接所述滤液箱，另一端连接所述生物质分离器，所述生物质分离器还与所述第二出料螺旋相连，所述第二出料螺旋的另一端与所述混合料仓相连，所述混合料仓与所述厌氧发酵罐相连，所述厌氧发酵罐产生的沼气进入沼气锅炉，产生的消化液进入所述脱水装置。
11.根据权利要求10所述低温环境下的污水污泥协同处理系统，其特征在于，所述混合料仓通过浓缩池进泥泵与所述生化沉淀池子系统连接。
12.一种低温环境下的污水污泥协同处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、污水预加热和除砂：对污水初步过滤去除杂质，然后进行换热，同时去除污水中的砂子；S2、生化反应：将经过加热的空气输入经预加热和除砂后的污水中进行生化反应；S3、泥水分离：对生化反应后污水进行泥水分离，去除水分的污泥进行浓缩后送去与餐厨垃圾混合，对分离出的水进行过滤；S4、污水换热：对过滤后的水进行换热，将换热后的出水进行排放，将换热后的热能输送至步骤S1中循环利用；S5、污泥与餐厨垃圾的协同处理：对餐厨垃圾中的固态部分进行分离破碎，将产生的有机浆料与步骤S3中的浓缩污泥进行混合、发酵，对发酵产品回收利用。
13.根据权利要求书12所述的低温环境下的污水污泥协同处理方法，其特征在于，步骤S2中空气加热到20-25℃，换热后的污水温度为13-16℃。
14.根据权利要求书12所述的低温环境下的污水污泥协同处理方法，其特征在于，步骤S3中浓缩污泥含固率为3％-4％，过滤后的出水水温为10-15℃。
15.根据权利要求书12所述的低温环境下的污水污泥协同处理方法，其特征在于，步骤S4中换热后的出水水温为45-50℃，换热后的回水温度为30-35℃。
16.根据权利要求书12所述的低温环境下的污水污泥协同处理方法，其特征在于，步骤S5中餐厨垃圾含固率为15％-17％，发酵物料含固率为4％-10％，发酵温度为35-37℃，停留时间为22-25d。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温环境下的污水污泥协同处理系统及方法，解决污水厂在低温条件下出水水质难达标以及污泥异地处理存在的处理费用高、容易造成二次污染、基础设施重复建设的问题。
本发明采取的技术方案是一种低温环境下的污水污泥协同处理系统，包括用于对污水进行预热和初步过滤的预加热除砂子系统、用于对污水脱氮除磷的新能源生化子系统、再次对污水过滤的生化沉淀池子系统、具有换热作用的污水源热泵子系统、污泥与餐厨垃圾协同处理的污泥处置子系统；
所述预加热除砂子系统与所述新能源生化子系统相连，所述新能源生化子系统还与所述生化沉淀池子系统和所述污泥处置子系统相连，所述生化沉淀池子系统处理后流入所述污水源热泵子系统，所述污水源热泵子系统还与所述预加热除砂子系统连接。
优选地，所述预加热除砂子系统包括沉砂池、设置在沉砂池顶部的格栅、用于混合和沉砂的搅拌装置、吸砂泵、储砂池、沿沉砂池池壁设置的加热盘管；沉砂池内的砂子通过所述吸砂泵排入所述储砂池。
优选地，所述搅拌装置上安装有限制其水平位移的水平固定装置，所述水平固定装置包括套设在所述搅拌装置上的套筒和固定在套筒上的水平支撑杆。
优选地，所述格栅为可旋转的圆锥状格栅，倾斜固定在沉砂池顶部，格栅沿轴向上设置固定刮板，所述固定刮板用于清除格栅上的杂物。
优选地，所述新能源生化子系统包括生化池、风机、空气加热器、曝气管；所述生化池为地下结构，池顶加盖并留有检修孔，所述曝气管设置在所述生化池池底，空气经所述风机进入所述空气加热器，加热后的空气由所述曝气管进入所述生化池。
优选地，所述新能源生化子系统还包括分布式光伏，用于太阳能发电。
优选地，供电方式为市电和太阳能混合供电。
优选地，所述生化沉淀池子系统包括沉淀池、浓缩池进泥泵、污泥浓缩池、溢流堰、集水槽、二沉池出水泵、过滤装置、浓缩池出泥泵，污泥通过所述浓缩池进泥泵泵送至所述污泥浓缩池暂存，浓缩污泥由所述浓缩池出泥泵泵入所述污泥处置子系统，分离后上清液通过溢流堰进入集水槽，在二沉池出水泵的作用下，一部分出水达标排放，另一部分出水经过所述过滤装置进入所述污水源热泵子系统。
优选地，所述污水源热泵子系统包括热泵机组、进水泵、循环泵、出水泵，所述热泵机组的进水端与所述过滤装置通过所述进水泵相连接，过滤后二沉池出水进入污水源热泵机组进行换热，换热后的热水由换热器出水端流出，经所述循环泵进入预加热除砂子系统对污水进行预加热，换完热的出水经出水泵排放。
优选地，所述污泥处置子系统包括餐厨接收料斗、第一出料螺旋、滤液箱、生物质分离器、第二出料螺旋、混合料仓、厌氧发酵罐、脱水装置、沼气锅炉；所述餐厨接收料斗用于接收餐厨垃圾，其与第一出料螺旋相连，所述第一出料螺旋的一端连接滤液箱，另一端连接生物质分离器，所述生物质分离器还与第二出料螺旋相连，第二出料螺旋的另一端与混合料仓相连，所述混合料仓与厌氧发酵罐相连，所述厌氧发酵罐产生的沼气进入沼气锅炉，产生的消化液进入所述脱水装置。
优选地，所述混合料仓通过浓缩池进泥泵与所述生化沉淀池子系统连接。
本发明还提供一种低温环境下的污水污泥处理方法，包括以下步骤：
S1、污水预加热和除砂：对污水初步过滤去除杂质，然后进行换热，同时去除污水中的砂子；
S2、生化反应：将经过加热的空气输入经预加热和除砂后的污水中进行生化反应；
S3、泥水分离：对生化反应后污水进行泥水分离，去除水分的污泥进行浓缩后送去与餐厨垃圾混合，对分离出的水进行过滤；
S4、污水换热：对过滤后的水进行换热，将换热后的出水进行排放，将换热后的热能输送至步骤S1中循环利用；
S5、污泥与餐厨垃圾的协同处理：对餐厨垃圾中的固态部分进行分离破碎，将产生的有机浆料与步骤S3中的浓缩污泥进行混合、发酵，对发酵产品回收利用。
优选地，步骤S2中空气加热到20-25℃，换热后的污水温度为13-16℃。
优选地，步骤S3中浓缩污泥含固率为3％-4％，过滤后的出水水温为10-15℃。
优选地，步骤S4中换热后的出水水温为45-50℃，换热后的回水温度为30-35℃。
优选地，步骤S5中餐厨垃圾含固率为15％-17％，发酵物料含固率为4％-10％，发酵温度为35-37℃，停留时间为22-25d。
本发明的有益效果在于：
1、在厂内建设分布式光伏，安装污水源热泵，构建了多能互补的综合能源供应系统，能有效的利用太阳能、污水热能实现污水的增温，具有高效、节能、环保的特点，使污水厂在低温条件下高效运行，足量处理污水、出水水质稳定达标；
2、在污水处理厂实现了污泥的原位处理，两污共治，不仅减少了异地处理对环境造成的影响，节约成本，同时实现了污水处理厂的能源可持续发展。
（发明人：尉军耀;韩晓峰;高丽娟;李文涛;高徐军;柴宝华）
