專利名稱：污泥分級(jí)分相厭氧消化與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于污水處理廠節(jié)能降耗技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種污泥分級(jí)分相厭氧消化與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合回收利用組合的能量優(yōu)化集成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快和環(huán)境保護(hù)要求的逐漸提高，城市污水處理廠數(shù)量日益增力口。目前，世界上超過90%的城市污水處理都采用活性污泥法，由于剩余污泥產(chǎn)生量一般是污水處理量的0. 5%。 0. 8% (以含水率80%計(jì))，污泥的含水率一般在98. 5-99. 5%，含水率 聞，有機(jī)質(zhì)含量聞，性質(zhì)不穩(wěn)定，易腐化發(fā)臭，且含有病原菌、寄生蟲卵、重金屬等有毒有害物質(zhì)，使得污泥的處理處置成為污水處理廠中的重要問題。污泥處理投資占污水廠總投資的20%-50% (國外一些發(fā)達(dá)國家污泥處理投資占污水廠總投資的50%-70%)。城市污泥處理處置運(yùn)行費(fèi)用居高不下已成為限制其發(fā)展的一個(gè)重要因素，大力發(fā)展廉價(jià)低耗的污泥處理處置技術(shù)已成當(dāng)務(wù)之急。污泥中豐富的有機(jī)成分使得污泥的厭氧消化成為污泥處理處置的重要途徑之一。污泥分級(jí)分相厭氧消化是在無氧的條件下由兼性菌和專性厭氧菌分解有機(jī)物產(chǎn)生二氧化碳和甲烷的過程。污泥分級(jí)分相厭氧消化因具有減少污泥體積、穩(wěn)定污泥性質(zhì)、產(chǎn)生甲烷氣體，同時(shí)污泥在消化過程中，產(chǎn)生的甲烷菌具有很強(qiáng)的抗菌作用，可殺死大部分病原菌以及其它有害微生物，使污泥衛(wèi)生化，特別是高溫厭氧消化殺菌能力大幅度提高。污泥分級(jí)分相厭氧消化，高溫水解反應(yīng)池反應(yīng)溫度控制在40-50°C，中溫厭氧消化池反應(yīng)溫度控制在35-38°C，跟常規(guī)的中溫厭氧消化(35-38°C)相比，需要大量熱能，因其耗費(fèi)能源較大從而導(dǎo)致運(yùn)行成本過高并限制了應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的污泥分級(jí)分相厭氧消化技術(shù)中存在的耗費(fèi)能源較大的問題，進(jìn)而提供一種污泥分級(jí)分相厭氧消化與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的污泥分級(jí)分相厭氧消化與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括預(yù)熱池、加熱池、高溫水解反應(yīng)池、中溫厭氧消化池、沼氣發(fā)電機(jī)組、煙氣余熱鍋爐、熱平衡水罐、軟化水箱設(shè)備、泥泥換熱器、泥水換熱器和水水換熱器設(shè)備，所述預(yù)熱池與所述軟化水箱設(shè)備連接，所述軟化水箱設(shè)備與所述沼氣發(fā)電機(jī)組連接，所述沼氣發(fā)電機(jī)組與所述熱平衡水罐連接，所述熱平衡水罐與所述高溫水解反應(yīng)池和所述中溫厭氧消化池連接，所述高溫水解反應(yīng)池分別與所述沼氣發(fā)電機(jī)組、所述加熱池和所述中溫厭氧消化池連接，所述中溫厭氧消化池與所述沼氣發(fā)電機(jī)組連接，所述沼氣發(fā)電機(jī)組與所述煙氣余熱鍋爐連接，所述煙氣余熱鍋爐與所述加熱池連接。沼氣發(fā)電過程中不同溫度的余熱分別進(jìn)行梯級(jí)利用，沼氣發(fā)電機(jī)發(fā)電可直接利用，沼氣發(fā)電系統(tǒng)熱值回收利用率大于83%以上。本實(shí)用新型具有以下有益效果1)將污泥分級(jí)分相厭氧消化技術(shù)和沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用技術(shù)相結(jié)合，沼氣發(fā)電過程中不同溫度的余熱分別進(jìn)行梯級(jí)利用，回收熱值作為分級(jí)分相厭氧消化的熱源，能量得到充分而合理的利用，形成了污泥處理系統(tǒng)電、熱、能綜合利用的新集成技術(shù)。2)泥泥換熱器。高溫水解反應(yīng)池污泥至中溫厭氧消化池污泥熱值通過泥泥換熱器回收，充分利用系統(tǒng)熱值；3)節(jié)約能源。污泥分級(jí)分相厭氧消化的熱能來自沼氣發(fā)電機(jī)組的余熱，分級(jí)分相厭氧消化系統(tǒng)產(chǎn)生沼氣，沼氣帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組，沼氣發(fā)電機(jī)組余熱用于高溫、中溫污泥厭氧消化所需熱能。與燃料鍋爐相比，節(jié)能大量能源。4)不污染環(huán)境。使用沼氣 發(fā)電機(jī)組余熱作為污泥高溫、中溫厭氧消化的熱源，避免了使用傳統(tǒng)鍋爐造成的大氣污染。5)對(duì)不同溫度的熱源分別進(jìn)行梯級(jí)利用，提高了沼氣發(fā)電系統(tǒng)熱值回收利用效率。

圖I為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
提供的污泥分級(jí)分相厭氧消化與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)工藝流程圖；圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
提供的沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)工作原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明圖I為沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用與污泥分級(jí)分相厭氧消化技術(shù)集成系統(tǒng)工藝流程圖。該系統(tǒng)包括預(yù)熱池I、加熱池2、高溫水解反應(yīng)池3、中溫厭氧消化池4、沼氣發(fā)電機(jī)組5、煙氣余熱鍋爐6、熱平衡水罐7、軟化水箱設(shè)備8、泥泥換熱器、泥水換熱器和水水換熱器設(shè)備，沼氣發(fā)電機(jī)組5的低溫循環(huán)冷卻水由軟化水箱設(shè)備8回收低溫循環(huán)水熱值，并將低溫循環(huán)水通過泥水換熱器給預(yù)熱池I的污泥預(yù)加熱；高溫缸套水由熱平衡水罐7回收高溫水熱值，并將高溫水通過水水換熱器給高溫水解反應(yīng)池3增溫和保溫、給中溫厭氧消化池4保溫、以及為煙氣余熱鍋爐6補(bǔ)給水，煙氣余熱鍋爐6回收沼氣發(fā)電機(jī)組5的煙氣熱值，產(chǎn)生的蒸汽直接給加熱池2的污泥加熱；高溫水解反應(yīng)池3至中溫厭氧消化池4的污泥熱值通過泥泥換熱器回收，回收熱值給預(yù)熱池I的污泥預(yù)加熱，高溫水解反應(yīng)池3、中溫厭氧消化池4產(chǎn)生的沼氣經(jīng)處理后進(jìn)沼氣發(fā)電機(jī)組5，沼氣發(fā)電過程中不同溫度的余熱分別進(jìn)行梯級(jí)利用，沼氣發(fā)電機(jī)組5發(fā)電可直接利用，沼氣發(fā)電系統(tǒng)熱值回收利用率大于83%以上。圖2為沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)工作原理圖。沼氣發(fā)電機(jī)組5的低溫循環(huán)冷卻水主要冷卻機(jī)組的中冷器，出水溫度不高于55°C，通過泥水換熱器回收余熱，給預(yù)熱池I的污泥預(yù)加熱；沼氣發(fā)電機(jī)組5的高溫缸套水主要冷卻機(jī)組的油冷器、機(jī)體及缸蓋等部件，出水溫度一般不高于85°C，通過水水換熱器回收余熱，給高溫水解反應(yīng)池3增溫和保溫，給中溫厭氧消化池4保溫；沼氣發(fā)電機(jī)組5的煙氣余熱，煙氣溫度在550°C左右，通過煙氣余熱鍋爐6回收熱值，產(chǎn)生蒸汽給預(yù)熱池I的污泥加熱。本實(shí)用新型可用于城市污水處理廠生成污泥的穩(wěn)定，為污泥后續(xù)的減量化和資源化處理提供基礎(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電、熱、能的優(yōu)化配置。還可以用于除城市污水廠外的其他污水處理廠。[0015]實(shí)施例一一個(gè)規(guī)模為為100，000t/d的城市污水處理廠，產(chǎn)生含水率80%的污泥約75t/d，冬季系統(tǒng)運(yùn)行，預(yù)處理池污泥含水率92%，污泥泥溫15°C，污泥高溫(約50°C)水解、中溫(35°C)厭氧消化系統(tǒng)所需熱量為2. 554X10skcal，高溫、中溫厭氧消化系統(tǒng)產(chǎn)生沼氣3120m3/d，可供300kw的發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，產(chǎn)電260kw?？紤]沼氣發(fā)電機(jī)組煙氣余熱回收利用效率70%，低溫循環(huán)冷卻水和高溫缸套水回收利用效率80%，沼氣發(fā)電機(jī)組余熱可回收
2.654X 105kcal ;夏季系統(tǒng)運(yùn)行，預(yù)處理池污泥含水率92%，污泥泥溫25°C，污泥高溫(約50°C)水解、中溫(35°C)厭氧消化系統(tǒng)所需熱量為I. 547X 105kcal，沼氣發(fā)電機(jī)組余熱可回收2. 654X 105kcal ;由上述數(shù)據(jù)可以看出，夏季，沼氣發(fā)電機(jī)組余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足高溫、中溫厭氧消化所需要的熱量；冬季，沼氣發(fā)電機(jī)組余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量基本能夠滿足高溫、中溫厭氧消化所需要的熱量，考慮系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，系統(tǒng)可以增設(shè)一臺(tái)沼氣鍋爐。 已有資料表明，城市污水處理廠電耗約占總能耗60-90%，污水生物處理電能能耗(主要用于曝氣供氧)占總電耗的50-70%,污泥處理電耗占總電耗的10-25%,可見將沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用與高溫、中溫污泥厭氧消化技術(shù)集成，不但能實(shí)現(xiàn)污水處理廠內(nèi)部水、熱、能的優(yōu)化配置，更可實(shí)現(xiàn)污水處理廠大幅度的節(jié)能降耗。運(yùn)用污泥分級(jí)分相厭氧消化技術(shù)，沼氣產(chǎn)量比中溫厭氧消化提高35%，系統(tǒng)產(chǎn)生的沼氣可發(fā)電，大約占35%左右，發(fā)電機(jī)余熱主要三部分高溫缸套水、低溫循環(huán)冷卻水、煙氣余熱，大約占56%。高溫缸套水、低溫循環(huán)冷卻水通過水水換熱器換熱后能穩(wěn)定產(chǎn)生80°C、50°C熱水,煙氣余熱可以通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽或熱水。污泥分級(jí)分相厭氧消化技術(shù)與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)污水處理廠基于能量優(yōu)化配置的污泥穩(wěn)定化、資源化提供了技術(shù)可能。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果1)將污泥分級(jí)分相厭氧消化技術(shù)和沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用技術(shù)相結(jié)合，沼氣發(fā)電過程中不同溫度的余熱分別進(jìn)行梯級(jí)利用，回收熱值作為分級(jí)分相厭氧消化的熱源，能量得到充分而合理的利用，形成了污泥處理系統(tǒng)電、熱、能綜合利用的新集成技術(shù)。2)泥泥換熱器。高溫水解反應(yīng)池污泥至中溫厭氧消化池污泥熱值通過泥泥換熱器回收，充分利用系統(tǒng)熱值；3)節(jié)約能源。污泥分級(jí)分相厭氧消化的熱能來自沼氣發(fā)電機(jī)組的余熱，分級(jí)分相厭氧消化系統(tǒng)產(chǎn)生沼氣，沼氣帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組，沼氣發(fā)電機(jī)組余熱用于高溫、中溫污泥厭氧消化所需熱能。與燃料鍋爐相比，節(jié)能大量能源。4)不污染環(huán)境。使用沼氣發(fā)電機(jī)組余熱作為污泥高溫、中溫厭氧消化的熱源，避免了使用傳統(tǒng)鍋爐造成的大氣污染。5)對(duì)不同溫度的熱源分別進(jìn)行梯級(jí)利用，提高了沼氣發(fā)電系統(tǒng)熱值回收利用效率。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.污泥分級(jí)分相厭氧消化與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括預(yù)熱池、加熱池、高溫水解反應(yīng)池、中溫厭氧消化池、沼氣發(fā)電機(jī)組、煙氣余熱鍋爐、熱平衡水罐、軟化水箱設(shè)備、泥泥換熱器、泥水換熱器和水水換熱器設(shè)備，所述預(yù)熱池與所述軟化水箱設(shè)備連接，所述軟化水箱設(shè)備與所述沼氣發(fā)電機(jī)組連接，所述沼氣發(fā)電機(jī)組與所述熱平衡水罐連接，所述熱平衡水罐與所述高溫水解反應(yīng)池和所述中溫厭氧消化池連接，所述高溫水解反應(yīng)池分別與所述沼氣發(fā)電機(jī)組、所述加熱池和所述中溫厭氧消化池連接，所述中溫厭氧消化池與所述沼氣發(fā)電機(jī)組連接，所述沼氣發(fā)電機(jī)組與所述煙氣余熱鍋爐連接，所述煙氣余熱鍋爐與所述加熱池連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種污泥分級(jí)分相厭氧消化與沼氣發(fā)電機(jī)組余熱綜合利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)的預(yù)熱池與軟化水箱設(shè)備連接，軟化水箱設(shè)備與沼氣發(fā)電機(jī)組連接，沼氣發(fā)電機(jī)組與熱平衡水罐連接，熱平衡水罐與高溫水解反應(yīng)池和中溫厭氧消化池連接，高溫水解反應(yīng)池分別與沼氣發(fā)電機(jī)組、加熱池和中溫厭氧消化池連接，中溫厭氧消化池與沼氣發(fā)電機(jī)組連接，沼氣發(fā)電機(jī)組與煙氣余熱鍋爐連接，煙氣余熱鍋爐與加熱池連接。本實(shí)用新型對(duì)沼氣發(fā)電過程中不同溫度的余熱分別進(jìn)行梯級(jí)利用，沼氣發(fā)電機(jī)組發(fā)電直接利用，沼氣發(fā)電系統(tǒng)熱值回收利用率大于83%。
文檔編號(hào)F02B63/04GK202508961SQ201120466779
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者張琴, 彭光霞, 李彩斌, 王佳彬, 王立寧, 邵凱 申請(qǐng)人:北京中持綠色能源環(huán)境技術(shù)有限公司