[發明專利]一種基于太陽能加熱及溫差發電的污水水量水溫調節裝置

有效

• 申請號: 201410797109.2
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104528915A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 杜甫義;解清杰;馬新華;陳詩龍;王志文;張菲
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域，特別是涉及一種基于太陽能加熱及溫差發電的低能耗高寒地區污水水量水溫裝置。

背景技術

當前，伴隨工業全球化出現的環境惡化和能源危機正威脅著人類的穩定發展，環保與節能是21世紀人類面臨的嚴重問題。在環境污染方面，由于工業廢水和生活污水的排放，我國自然水體受污染嚴重，使的污水處理行業迅速發展。污水處理行業在得到了大力發展的同時，由于許多處理工藝能耗嚴重，也逐漸成為能源密集的行業之一。在污水處理廠的績效考核當中，能耗是主要考核方面。污水處理廠運營費當中能耗占到70％以上，其中電耗約占總能耗的60％～70％，高電耗造成了較高的污水處理成本，進而限制了污水處理行業的發展。

目前我國投入大量資金建成污水處理設施，但由于技術先進程度不同，不同地域的處理工藝不同，導致很多地區污水處理廠能耗高，運行水平較低。

在生活污水處理工藝中，普通采用的生物化學法，工藝流程一般為：污水先經過格柵進入調節池，再由提升泵抽至沉砂池、隔油池等，再到初沉池，然后進入生物曝氣池，經微生物處理以后進入二沉池進行泥水分離，消毒出水。在這種傳統的工藝流程中，提升泵、曝氣機、污泥濃縮機械等耗能嚴重；在處理工業廢水時，由于污染物復雜，需要更多的處理環節，耗能更為嚴重。

在水處理技術領域，大量的應用表明，經濟實用的工藝方法是生物處理方法。但是，在我國高原及北方等高寒地區，采用生物法處理生活污水，必須克服水溫低、好氧微生物氧源不足、大量曝氣致使水溫急劇下降等幾個突出難題。為解決這些問題最直接有效的辦法是提高污水的溫度，想提高污水的溫度就要增加大量的能耗，導致我國高原及北方高寒地區污水處理能耗現象嚴重。

在國家節能減排方針的指導下，如何實現污水處理設施的節能降耗，減少污水處理成本，讓污水處理行業成為綠色低能耗行業，成為環保從業人員共同關注的話題。

發明內容

本發明的目的是發明一種基于太陽能加熱及溫差發電的低能耗高寒地區污水水量水溫調節裝置。在高寒地區污水處理工藝的預處理設備調節池中，結合太陽能集熱和溫差發電技術，一方面利用溫差發電模塊的賽貝克效應，通過太陽能集熱加熱部分污水在溫差發電模塊兩端形成溫度差，引起材料中的載流子運動進行發電，補給污水處理工藝中的能耗，降低了污水處理系統的電能消耗；另一方面經過溫差發電的冷熱污水進行混合，提高污水整體溫度，減弱水溫較低的不利條件對污水后續處理效果的影響。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：

一種基于太陽能加熱及溫差發電的低能耗高寒地區污水水量水溫調節裝置，所述裝置包括池壁、太陽能集熱板、換熱器、溫差發電模塊、導熱片、中間池壁、混合池、水管12～15；

所述池壁內設有混合池和污水池；所述污水池內部設置有中間池壁，所述中間池壁將污水池分為中間冷水區和四周加熱區；所述加熱區設置有換熱器，所述換熱器與太陽能集熱板連接；

所述中間池壁的外側設置有兩層導熱片，所述兩層導熱片中間設有溫差發電模塊；

所述水管12連通水源與冷水區，所述水管14連通加熱區和冷水區，所述水管13連通冷水區與混合池，所述水管15連通加熱區和混合池；

所述水管13和水管15在位于混合池的一端管口均安裝有閥門。

所述裝置還包括保溫層，所述保溫層設置于加熱區的底部，側壁和頂部。

所述混合池內設有提升泵。

所述冷水區、加熱區和混合區要用不同高度的水管相互連接，所述水管12～15的相對位置關系為：從上到下依次為注冷水水管12，冷水區和混合池連接水管13，冷水區與加熱區連接水管14，加熱區與混合池連接水管15；利于污水自身不同水位壓力作用進行流動，節約能耗。

所述的加熱區，利用太陽能集熱板集熱，由換熱器加熱污水。加熱區污水和冷水區污水實現溫差發電模塊兩端溫差最大化。

所述的溫差發電模塊夾于兩層導熱片中間，加熱區和冷水區在其兩端形成溫差，由賽貝克效應進行發電，發電量用于補給污水后續處理設備(如提升泵)的能耗。

所述的混合池，冷污水和經過一定停留時間發電的加熱區污水在此混合，提高污水整體溫度，減弱水溫較低的不利條件對污水后續處理效果的影響。

所述的冷水區和加熱區與混合池連接的水管13和15管口安裝的閥門為智能調節閥門，根據加熱區水量的多少以及混合后整體污水的溫度，智能控制冷水區和加熱區污水流入混合池的流量，調整污水的最佳停留時間，一方面確保足夠的熱水源使溫差發電量最大化，另一方面確保混合后污水水溫的穩定，不影響污水后續處理。