[发明专利]一种非并网多能源协同供电的污水处理及能量回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非并网多能源协同供电的污水处理及能量回收方法，属于污水处理节能技术领域。

背景技术

中国水资源总量为2.8亿立方米，水资源总量居世界第六位，人均占有量则较低，低于世界人均水量的1/4。20世纪末，全国600多座城市中有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。随着经济发展，城市化的推进，水资源供应紧张问题会进一步凸显，并且我国污水排放量呈逐年上升趋势，全国废污水排放量由2004年的482.4亿吨增加到2013年的684.8亿吨，化学需氧量排放污水总量由2004年的1339.2万吨增加到2013年的2352.7万吨。污水排放进入江河湖泊，不仅会对水体造成损坏，破坏水体生态平衡，影响农产品和渔业产品的安全，还会降低饮用水质量，危害人累身体健康。

污水中的有害物质可分为有机污染物、无机污染物。其中有机污染物在分解过程中需要消耗氧气，造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨、硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化，造成水质发黑发臭；同时，化工、石油等企业污水中有机质往往具有很强毒性。开展污水治理，增加水循环利用率是解决我国水资源供应紧张矛盾的有效手段。

有机污水常规好氧处理方法，其曝气池为能耗大户，占据整个污水处理装置50％的能耗，且反应时间长约2小时，污水处理场地占地面积大。湿式空气氧化法是一种处理高浓度有毒有害有机废水的方法，已广泛应用于炼焦、化工、石油，制药等工业废水的治理，特别对于有毒物质，如有机农药、染料、合成纤维、还原性无机物(CN^-、SCN^-、S^2-等)及难于生物降解的高浓度有机废水的治理上，显示了优异的效能。湿式氧化法与常规好氧处理方法相比，经济上更可行，具有处理效率高、处理范围广等优点。常规湿式氧化法运行是在高温高压密闭条件下进行的，安全条件苛刻，而且关键设备材料要求严格，造价高，并且由于高压环境会增加泵及风机的能耗。选择深井式反应器作为湿式氧化法有机污水处理系统的反应器，由污水自身重力实现加压，减小水泵功率，降低运行成本。

风能、太阳能、潮汐、沼气等可再生能源由于其自身的不稳定性，很难实现大规模并网，但从自身储量来说，这部分能源又具有很大的开发潜力。为了实现该部分能源的稳定供应，需要与网电进行互补，通过电能转换控制装置和储能装置就能实现该部分能量的高效利用。

本发明为有机污水处理提供一种新的节能高效运作方式，可充分提高污水处理厂的经济环境效益。本发明充分利用风能、太阳能、潮汐、沼气等可再生能源发电，通过与网电互补，电解水制得氢气和氧气，利用纯氧作为氧化剂可以减小压缩机规模和反应器规模，节约设备投资，产生的氢气可作为商品出售，提高企业的经济效益。充分利用有机污水反应放热来维持自身反应进行，通过能量回收装置来回收热量实现污水处理厂的节能减排。有机污水通过处理后进入自来水管网，或精加工成瓶(桶)装水，提高水的循环利用率。

发明内容

本发明解决的技术问题：风能、光伏、潮汐、沼气等不稳定性可再生能源发电的高效利用、有机废水的高效处理、污水处理装置的节能减排。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种非并网多能源协同供电的污水处理及能量回收方法，该方法包括：利用风能、光伏、潮汐、沼气等可再生能源发电(非并网电)的一种或多种组合，与网电互补，形成多能源协同供电系统为电解水提供电能；电解水产生氢气和氧气，氢气进入氢气储运系统，作为污水处理厂的副产品，提高污水处理企业经济效益；氧气与经过初步沉淀的有机污水进入湿式氧化污水处理系统，经过氧化处理污水(净化水)经过纳滤后进入循环水利用系统，可进入自来水管网，或者精加工成瓶(桶)装水；有机污水氧化放热通过余热回收装置进行回收，根据不同余热温度，中温余热用于发电提供给污水处理厂动力设备，低温余热冬季用于供暖、夏季用于溴化锂制冷。网电主要用于给污水处理厂动力设备供电，少量用于与非并网电互补电解水。