[發(fā)明專利]用于污水生物處理的太陽能加熱發(fā)電系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010140987.9
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101858320A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志剛;李軼;丁亞楠
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;C02F3/00;F22B1/00;F22G1/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能加熱發(fā)電系統(tǒng)，具體來說是一種用于污水生物處理的太陽能加熱發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會能源與環(huán)境問題已經(jīng)成為普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。在目前全球能源日趨緊張的形勢下，對開發(fā)新能源技術(shù)和進(jìn)一步開發(fā)利用可再生能源提出了迫切需求。開發(fā)利用可再生能源，保護(hù)和節(jié)省現(xiàn)有資源，成為涉及到人類社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題。

在可再生能源中，我國小水電和風(fēng)電雖然已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化水平，但它們的資源量和地理分布畢竟有限，即使全部開發(fā)也滿足不了未來的需求，只有“太陽能”才是最具有潛力的可再生能源。我國太陽能資源非常豐富，我國大部分地區(qū)位于北緯45°以南，全國2/3的國土面積年日照時間在2300h以上，每平方米太陽能年輻射總量為3340～8400MJ，陸地表面每年接收的太陽輻射能相當(dāng)于17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而且分布極為廣泛，具有普遍存在、永續(xù)利用的優(yōu)點(diǎn)，可為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有效的能源供應(yīng)。

近年來，我國城市污水處理廠的數(shù)目和處理能力迅速增長，但普遍存在運(yùn)行費(fèi)用偏高的問題，其中主要是電耗大。城市污水處理廠消耗的能源主要包括電、和藥劑等潛在能源，其中電耗占總能耗的60％～90％，而污水處理電耗占全廠總電耗的50％～80％，可見污水處理是處理廠耗電大戶，自然也就是節(jié)能重點(diǎn)。

溫度是影響微生物生長活動的主要因素，主要體現(xiàn)在微生物的增殖速度和活性兩個方面。污水生物處理中的微生物適宜的生長溫度為15～35℃。當(dāng)溫度小于15℃時微生物的增殖速度和活性明顯下降。當(dāng)水溫低于10℃時，每降低1℃，微生物的活性都會大幅降低，甚至失去活性。因而，在水溫較低時，充分利用現(xiàn)有的清潔能源對污水生物處理反應(yīng)池進(jìn)水進(jìn)行加熱可明顯提高系統(tǒng)處理效率。

因而，在污水生物處理系統(tǒng)中建立太陽能加熱系統(tǒng)，不僅能夠提高污水處理效率，而且能夠為污水處理廠提供電能，降低污水廠的電耗，從而更好地實現(xiàn)節(jié)能降耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種污水生物處理過程中，在低溫時對污水處理廠進(jìn)水進(jìn)行加熱，并可將多余能量轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明用于污水生物處理的太陽能加熱發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、兩個閥門、PLC控制系統(tǒng)、在線溫度測定儀、熱交換加熱器、渦輪發(fā)電機(jī)、蓄電池、配電室和開關(guān)，其中在線溫度測定儀①置于距離生物反應(yīng)池進(jìn)水口處，在線溫度測定儀①的輸出端與PLC控制系統(tǒng)①相連接，在線溫度測定儀②置于生物反應(yīng)池沿進(jìn)水口的水流方向在線溫度測定儀①后，在線溫度測定儀②的輸出端與PLC控制系統(tǒng)②相連接，PLC控制系統(tǒng)①的輸出端分別與閥門①和閥門②相連接，閥門①置于太陽能集熱器與熱交換加熱器之間，閥門②置于太陽能集熱器與發(fā)電機(jī)之間，渦輪發(fā)電機(jī)輸出端依次串接蓄電池連、配電室和開關(guān)，PLC控制系統(tǒng)②的輸出端與開關(guān)連接。

所述熱交換加熱器的內(nèi)管內(nèi)還安裝電加熱器。

用于污水生物處理的太陽能加熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法如下：

太陽能集熱器：收集熱量，加熱流過太陽能集熱器的傳導(dǎo)液，使熱傳導(dǎo)液汽化，形成過熱的蒸汽；

當(dāng)在線溫度測定儀①回饋的溫度＜20℃時，閥門①打開，閥門②關(guān)緊，蒸汽進(jìn)入熱交換加熱器，熱交換加熱器對進(jìn)水進(jìn)行加熱；

當(dāng)在線溫度測定儀①回饋的溫度＞25℃時，閥門①打開，閥門②打開，蒸汽進(jìn)入渦輪發(fā)電機(jī)，渦輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，并將產(chǎn)生的電經(jīng)蓄電池送入配電室；

當(dāng)在線溫度測定儀①回饋的溫度介于20℃到25℃之間時，閥門①閉合，閥門②打開，蒸汽同時進(jìn)入熱交換加熱器和渦輪發(fā)電機(jī)，熱交換加熱器對進(jìn)水進(jìn)行加熱，而渦輪機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，并將產(chǎn)生的電經(jīng)蓄電池送入配電室；

當(dāng)在線溫度測定儀②回饋的溫度＜20℃時，開關(guān)閉合，配電室對熱交換加熱器進(jìn)行供電，熱交換加熱器中蒸汽對內(nèi)管進(jìn)水加熱與電加熱器加熱同時進(jìn)行；

當(dāng)在線溫度測定儀②回饋的溫度＞20℃時，開關(guān)斷開，配電室停止對熱交換加熱器進(jìn)行供電，熱交換加熱器中只進(jìn)行蒸汽對內(nèi)管進(jìn)水加熱。

通過使用本發(fā)明所述的水處理中太陽能加熱發(fā)電系統(tǒng)，能夠?qū)M(jìn)水進(jìn)行加熱，提高水處理過程中微生物對污染物的降解效率。同時，多余的能力還可以被轉(zhuǎn)化成電能，送入供電室，節(jié)省污水處理廠的電耗。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、為污水處理廠提供一個可以同時進(jìn)行加熱和發(fā)電的設(shè)備，提高了微生物降解污染物的效率，同時減少了污水廠的電耗；

2、整個系統(tǒng)采用電腦程序控制，自動化程度高，保證了裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性；