一種城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)的制作方法
1.本發(fā)明屬于污水資源能源回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
2.近年來，世界各國對低碳社會的建設(shè)越來越重視，各行各業(yè)在高效、低碳、清潔發(fā)展方面做出重大戰(zhàn)略調(diào)整。目前，各國污水處理行業(yè)紛紛尋求新的綠低碳轉(zhuǎn)型路徑。在城市污水處理系統(tǒng)運行過程中，水資源和能源關(guān)系緊密，能源的使用滲透在污水處理的各個環(huán)節(jié)，如何在不同等級再生水利用前提下，耦合多源能量的提取及利用是實現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵點。2010年荷蘭發(fā)布了面向2030年的污水處理發(fā)展路線圖，提出“news框架”，意在打造營養(yǎng)物回收、能源生產(chǎn)和再生水回用三位一體的可持續(xù)污水處理設(shè)施，從而實現(xiàn)構(gòu)建可持續(xù)社會的長期愿景。美國水環(huán)境研究基金(werf)制定了至2030年美國所有污水處理廠均要實現(xiàn)碳中和運行的目標(biāo)。2013年美國希博伊根污水處理廠從開源和節(jié)流兩方面入手，幾乎逼近其運行“能源零消耗”的目標(biāo)。新加坡開發(fā)了基于“雙膜法”工藝的newater路線，將生活污水及工業(yè)廢水轉(zhuǎn)化為滿足世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)的新生水，作為工業(yè)用水和間接飲用水源補給，可以滿足新加坡未來55%的用水需求。我國在特定流域、干旱缺水地區(qū)建設(shè)污水資源化利用示范城市，規(guī)劃建設(shè)配套基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)再生水規(guī)模化利用，建設(shè)資源能源標(biāo)桿再生水廠。宜興概念廠有機質(zhì)協(xié)同處理中心，利用污水中的污泥與外部藍(lán)藻、餐廚垃圾、秸稈等協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)生沼氣發(fā)電，基本實現(xiàn)概念廠能源自給。目前，國內(nèi)外污水處理廠主要通過回收污水中有機質(zhì)化學(xué)能和潛在熱能、利用可再生能源（風(fēng)能、太陽能等）以及升級改造污水再生工藝和系統(tǒng)等方式實現(xiàn)污水處理廠節(jié)能降耗、能量自平衡甚至能量輸出。
3.公開號為cn111875152a的發(fā)明專利通過強化預(yù)處理、碳磷回收、高效復(fù)合脫氮、深度處理和熱能回收單元，構(gòu)建了一種能實現(xiàn)資源和能源回收轉(zhuǎn)化的污水處理系統(tǒng)，在產(chǎn)出高品質(zhì)回用水的同時能夠回收污水中的熱能。專利cn113800631a提出一種太陽能用于污水處理廠的綜合能源利用系統(tǒng)及方法，通過光伏系統(tǒng)產(chǎn)生熱量提供給污水厭氧處理裝置和廠區(qū)供暖，產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)電以滿足用戶用電需求，余熱或污水熱泵補充供暖系統(tǒng)。公開號為cn109972161a的發(fā)明專利構(gòu)建一種基于污水處理廠的分布式發(fā)電制氫系統(tǒng)，利用風(fēng)光互補發(fā)電產(chǎn)生電能以實現(xiàn)電解水制氫和氧氣。污水中存在著豐富的污水源熱能、有機質(zhì)化學(xué)能，此外協(xié)同利用可再生能源、富余電力等多動力能源電解再生水制氫，能夠形成污水處理廠多能源途徑互饋系統(tǒng)，實現(xiàn)面向中遠(yuǎn)期低碳運行的多能源協(xié)同利用的能量輸出型工廠的構(gòu)建。上述專利中能夠?qū)⑽鬯胁糠帜茉催M(jìn)行提取利用，然而污水中大量的能源點仍需開發(fā)，能量利用途徑有待進(jìn)一步拓展，電解副產(chǎn)物綜合利用途徑仍需探索。
4.綜上，我國正處于能源綠低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，實現(xiàn)污水處理廠向能源化、清潔化、低碳化轉(zhuǎn)型將是新一輪重大變革。污水作為資源、能源的重要載體，構(gòu)建與現(xiàn)有污水再生工藝融合升級的同步產(chǎn)能系統(tǒng)，實現(xiàn)污水處理廠熱能、有機質(zhì)化學(xué)能、氫能多能源深度融合與綜合利用具有極為顯著的應(yīng)用前景，能夠為我國污水處理行業(yè)面向中遠(yuǎn)期的低碳
發(fā)展提供技術(shù)支撐。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
5.本發(fā)明的目的是提供一種城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理由污染物單一削減向減污降碳產(chǎn)能耦合轉(zhuǎn)變的重大需求，在污水凈化的同時，通過開展污水熱能高效提取與多元利用、有機質(zhì)強化提取與電化學(xué)高效產(chǎn)甲烷、多動力源互補電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用技術(shù)研究，構(gòu)建能源型污水再生全流程反應(yīng)系統(tǒng)，能夠?qū)⒛芰坑蔁o序耗散轉(zhuǎn)化為有序匯集的狀態(tài)，最終實現(xiàn)污水、污泥向資源能源生產(chǎn)高效轉(zhuǎn)化。
6.為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明實施例采用的技術(shù)方案是：一種城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，包括低碳污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、熱能提取及利用系統(tǒng)、高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)、電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；所述低碳污水處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的格柵、沉砂池、碳源收集單元、初沉池、生物膜法脫氮裝置、深度除磷裝置以及消毒裝置；所述碳源收集單元與所述污泥處理系統(tǒng)連接；所述低碳污水處理系統(tǒng)的出水口與所述熱能提取及利用系統(tǒng)連接，所述熱能提取及利用系統(tǒng)提取的熱能供所述污泥處理系統(tǒng)的加熱單元使用；所述低碳污水處理系統(tǒng)出水口還與所述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的進(jìn)口連接，所述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的出口分別與所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及低碳污水處理系統(tǒng)連接；所述污泥處理系統(tǒng)與高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)連接，所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)與所述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)連接，所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)和電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的氣體出口端與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接；所述熱能提取及利用系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與冷熱源利用端連接，所述冷熱源利用端包括廠內(nèi)和/或廠外供熱及制冷，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的余電接入電網(wǎng)。
7.進(jìn)一步地，所述污泥處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的水解產(chǎn)酸單元、厭氧消化單元、污泥干化單元以及污泥焚燒單元；所述水解產(chǎn)酸單元、厭氧消化單元及污泥干化單元分別設(shè)置有熱源接入口，所述熱源接入口與所述熱能提取及利用系統(tǒng)連接。
8.進(jìn)一步地，所述熱能提取及利用系統(tǒng)包括熱能提取單元與熱能利用單元；所述熱能提取單元包括依次設(shè)置的水源熱泵機組和廠內(nèi)/外冷熱源用戶端，所述水源熱泵機組的冷/熱源輸出口分別與廠內(nèi)/外冷熱源用戶端的入口連接；所述熱能利用單元用于對來自所述低碳污水處理系統(tǒng)的達(dá)標(biāo)水進(jìn)行熱能二級提取，其中一級提取的熱能用于所述污泥處理系統(tǒng)中水解產(chǎn)酸單元、厭氧消化單元的加熱，二級提取的熱能用于所述污泥處理系統(tǒng)中污泥干化單元的加熱；此外，通過水源熱泵機組提取的熱端供廠內(nèi)/外供暖使用，冷端用于廠內(nèi)/外通風(fēng)、制冷、除濕除臭。
9.進(jìn)一步地，所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)包括沼氣收集單元與沼氣提純單元，所述沼氣收集單元包括與所述污泥處理系統(tǒng)共用的水解產(chǎn)酸單元和厭氧消化單元，還包括沼氣儲存裝置；所述沼氣收集單元的出口與所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接；所述水解產(chǎn)酸單元中的有機質(zhì)來源于所述低碳污水處理系統(tǒng)中碳源收集單元中富集的有機質(zhì)；
所述沼氣提純單元通過電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)電解再生水產(chǎn)生的氫氣補充到所述厭氧消化單元中。
10.進(jìn)一步地，所述水解產(chǎn)酸單元通過耦合生物載體、外加電場、膜濃縮在內(nèi)的一種或幾種方法強化水解產(chǎn)酸。
11.進(jìn)一步地，所述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)包括依次設(shè)置的雙膜制純水單元、多動力源供電單元、電解再生水制氫單元、氣體儲存單元及副產(chǎn)物利用單元；所述雙膜制純水單元由超濾和反滲透工藝組成，雙膜制純水單元設(shè)置有進(jìn)水口、出水口和濃液收集裝置；所述雙膜制純水單元的進(jìn)水口與所述低碳污水處理系統(tǒng)的出水口連接，所述雙膜制純水單元的出水口與所述電解再生水制氫單元連接；所述多動力源供電單元由太陽能發(fā)電裝置與電網(wǎng)供電系統(tǒng)聯(lián)動，或者所述多動力源供電單元采用風(fēng)力發(fā)電；所述電解再生水制氫單元設(shè)置有第一氫氣輸出口和第一氧氣輸出口，所述第一氫氣輸出口和第一氧氣輸出口分別與所述氣體儲存單元連接；所述氣體儲存單元設(shè)置有第二氫氣輸出口和第二氧氣輸出口，所述第二氫氣輸出口與所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)中的沼氣提純單元和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接，所述第二氧氣輸出口與臭氧制備裝置連接；所述濃液收集裝置與氯消毒劑制備單元連接，所述濃液收集裝置收集的濃液用于氯消毒劑的制備；所述氯消毒劑制備單元與所述低碳污水再生系統(tǒng)中的消毒裝置連接。
12.進(jìn)一步地，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的沼氣發(fā)電機組、余熱鍋爐、煙氣凈化裝置，所述沼氣發(fā)電機組的前端入口與所述沼氣收集單元及氣體儲存單元的氫氣輸出口連接；所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用所述厭氧消化單元產(chǎn)生的沼氣和電解再生水制氫單元產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行燃燒發(fā)電。
13.進(jìn)一步地，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分熱能用于廠內(nèi)或周邊居民暖通系統(tǒng)供熱使用，另一部分熱能接入吸附式制冷機進(jìn)行制冷，并隨制冷管輸送至廠內(nèi)或周邊居民區(qū)的制冷設(shè)備中。其中接入吸附式制冷機的熱能是中等溫度（100-180℃）的熱量。
14.進(jìn)一步地，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的電力一部分提供給廠內(nèi)/外暖通系統(tǒng)的用電設(shè)備，另一部分余電并入電網(wǎng)。
15.本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：1. 本發(fā)明的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，通過構(gòu)建集碳源富集提取、熱能、化學(xué)能、氫能多源能量高效回收、副產(chǎn)物綜合利用的能源型污水再生系統(tǒng)，充分挖掘污水、污泥中可提取利用能源，在保障出水品質(zhì)的同時，建立全處理過程產(chǎn)能、用能技術(shù)體系，形成可復(fù)制、可推廣、可模塊化的污水能源利用新模式，實現(xiàn)污水處理廠能量利用效益最大化，有效降低碳足跡。
16.2. 本發(fā)明提供的熱能及化學(xué)能產(chǎn)用布局，能夠針對不同地域、季節(jié)、處理工藝以及能源條件，合理提出耦合熱能、化學(xué)能提取與布局的污水再生利用技術(shù)路線，實現(xiàn)污水熱能和有機質(zhì)化學(xué)能的高效提取及多元利用。
17.3. 本發(fā)明提供的再生水產(chǎn)能途徑，結(jié)合可再生能源、富余電力等多動力能源電解
再生水制氫技術(shù)，實現(xiàn)了太陽能、生物質(zhì)能、傳統(tǒng)電能的耦合，促進(jìn)了再生水的高效利用及能源的轉(zhuǎn)化，拓展了再生水產(chǎn)能的新途徑。
附圖說明
18.圖1是本發(fā)明實施例中城市污水再生利用耦合多源能量提取系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
19.圖2是圖1中城市污水再生利用耦合多源能量提取系統(tǒng)的工作流程示意圖。
20.附圖標(biāo)記說明：11-格柵；12-沉砂池；13-碳源收集單元；14-初沉池；15-生物膜法脫氮裝置；16-深度除磷裝置；17-消毒裝置；18-雙膜制純水單元；21-水源熱泵機組；22-廠內(nèi)/外冷熱源用戶端；31-水解產(chǎn)酸單元；32-厭氧消化單元；33-污泥干化單元；34-污泥焚燒單元；35-沼氣罐；41-電解再生水制氫單元；42-氫氣；43-氫氣存儲單元；44-氧氣存儲單元；45-臭氧制備裝置；46-陰離子樹脂；47-ro濃水電解；51-沼氣發(fā)電機組；52-余熱鍋爐；53-煙氣凈化裝置；54-廠內(nèi)/外供熱及制冷系統(tǒng)。
具體實施方式
21.為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
22.實施例1如圖1所示，一種城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，包括低碳污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、熱能提取及利用系統(tǒng)、高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)、電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；如圖2所示，低碳污水處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的格柵11、沉砂池12、碳源收集單元13、初沉池14、生物膜法脫氮裝置15、深度除磷裝置16以及消毒裝置17；碳源收集單元13與污泥處理系統(tǒng)連接，促進(jìn)碳源回收利用；其中沉砂池的水力停留時間不宜低于9 min，生物膜法包括但不僅限于厭氧氨氧化與a/o的耦合、亞硝化與厭氧氨氧化的耦合；低碳污水處理系統(tǒng)的出水口與熱能提取及利用系統(tǒng)連接，熱能提取及利用系統(tǒng)提取的熱能供污泥處理系統(tǒng)的加熱單元使用；低碳污水處理系統(tǒng)出水口還與電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的進(jìn)口連接，電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的出口分別與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及低碳污水處理系統(tǒng)連接；污泥處理系統(tǒng)與高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)連接，促進(jìn)碳源回收利用，高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)與電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)連接，高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)和電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的氣體出口端與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接，高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)產(chǎn)生的甲烷與電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣42進(jìn)入熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生熱能與電能；熱能提取及利用系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與冷熱源利用端連接，冷熱源利用端包括廠內(nèi)和/或廠外供熱及制冷，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的余電接入電網(wǎng)。
23.污泥處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的水解產(chǎn)酸單元31、厭氧消化單元32、污泥干化單元33以及污泥焚燒單元34；水解產(chǎn)酸單元31、厭氧消化單元32及污泥干化單元33分別設(shè)置有熱源接入口，熱源接入口與熱能提取及利用系統(tǒng)連接。
24.其中水解產(chǎn)酸溫度為10-40℃，厭氧消化溫度為30-60℃，污泥干化溫度為70-90℃；熱能提取及利用系統(tǒng)包括熱能提取單元與熱能利用單元；其中熱能提取單元包括依次設(shè)置的水源熱泵機組21和廠內(nèi)/外冷熱源用戶端22，水源熱泵機組21的冷/熱源輸出口分別與廠內(nèi)/外冷熱源用戶端22的入口連接；熱能利用單元用于對來自低碳污水處理系統(tǒng)的達(dá)標(biāo)水進(jìn)行熱能二級提取，其中一級提取的熱能（40-70℃）用于污泥處理系統(tǒng)中水解產(chǎn)酸單元31、厭氧消化單元32的加熱，二級提取的熱能（80-90℃）用于污泥處理系統(tǒng)中污泥干化單元33的加熱；此外，通過水源熱泵機組21提取的熱端供廠內(nèi)/外供暖使用，冷端用于廠內(nèi)/外通風(fēng)、制冷、除濕除臭等，實現(xiàn)了污水中熱能的回收，被提取熱量后的達(dá)標(biāo)水出水溫度降低，排放到環(huán)境中有利于水體抑藻。
25.高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)包括沼氣收集單元與沼氣提純單元，其中，沼氣收集單元包括與污泥處理系統(tǒng)共用的水解產(chǎn)酸單元31和厭氧消化單元32，還包括沼氣儲存裝置35，沼氣儲存裝置35在實施例中具體為沼氣罐；沼氣收集單元的出口與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接；水解產(chǎn)酸單元31中的有機質(zhì)來源于低碳污水處理系統(tǒng)中碳源收集單元中富集的有機質(zhì)，水解產(chǎn)酸單元31通過耦合生物載體、外加電場、膜濃縮在內(nèi)的一種或幾種方法強化水解產(chǎn)酸；沼氣提純單元通過電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)電解再生水產(chǎn)生的氫氣補充到厭氧消化單元32中；厭氧消化單元32通過電化學(xué)反應(yīng)強化厭氧發(fā)酵，通過促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)氫型甲烷菌產(chǎn)生，提高甲烷產(chǎn)率（80%-100%）；沼氣提純單元是指通過電解再生水產(chǎn)生的氫氣補充到厭氧消化工藝中，氫氣提供的電子有利于氫營養(yǎng)型甲烷菌產(chǎn)生，從而強化厭氧發(fā)酵過程中的二氧化碳還原生成甲烷，以提高甲烷的產(chǎn)率。
26.電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)包括依次設(shè)置的雙膜制純水單元18、多動力源供電單元、電解再生水制氫單元41、氣體儲存單元（包括氫氣存儲單元43及氧氣存儲單元44）及副產(chǎn)物利用單元，副產(chǎn)物利用單元包括臭氧制備裝置45和氯消毒劑制備裝置，所述氯消毒劑制備裝置包括陰離子樹脂46和ro濃水電解47；雙膜制純水單元18由超濾（uf）和反滲透（ro）工藝組成，雙膜制純水單元18設(shè)置有進(jìn)水口、出水口和濃液收集裝置；雙膜制純水單元18的進(jìn)水口與低碳污水處理系統(tǒng)的出水口連接，雙膜制純水單元18的出水口與電解再生水制氫單元41連接；進(jìn)行電解制氫時采用雙膜法；電解水時，低碳污水處理系統(tǒng)的消毒裝置17的出水進(jìn)入雙膜制純水單元18，雙膜制純水單元18的出水一部分進(jìn)入電解再生水制氫單元41，另一部分為再生水；濃水進(jìn)入氯消毒劑制備單元，經(jīng)過陰離子交換樹脂及電解形成氯消毒劑，氯消毒劑進(jìn)入低碳污水處理系統(tǒng)的消毒裝置17；多動力源供電單元由太陽能發(fā)電裝置與電網(wǎng)供電系統(tǒng)聯(lián)動，光照充足時采用太陽能發(fā)電提供電源動力，夜晚采用電網(wǎng)提供峰谷電；或者多動力源供電單元采用風(fēng)力發(fā)電，特別是在我國東南沿海地區(qū)、沿海島嶼以及西北、華北、東北等具有豐富風(fēng)力資源的地區(qū)，可采用風(fēng)力發(fā)電；
電解再生水制氫單元41設(shè)置有第一氫氣輸出口和第一氧氣輸出口，第一氫氣輸出口和第一氧氣輸出口分別與氣體儲存單元連接；氣體儲存單元設(shè)置有第二氫氣輸出口和第二氧氣輸出口，第二氫氣輸出口與高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)中的沼氣提純單元和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接，第二氧氣輸出口與臭氧制備裝置45連接，副產(chǎn)物利用單元利用電解再生水制氫單元41產(chǎn)生的氧氣制備臭氧；濃液收集裝置與氯消毒劑制備單元連接，濃液收集裝置收集的濃液用于氯消毒劑的制備；氯消毒劑制備單元與低碳污水再生系統(tǒng)中的消毒裝置連接。
27.進(jìn)一步地，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的沼氣發(fā)電機組51、余熱鍋爐52、煙氣凈化裝置53，沼氣發(fā)電機組51的前端入口與沼氣收集單元及氣體儲存單元的氫氣輸出口連接；熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用厭氧消化單元32產(chǎn)生的沼氣和電解再生水制氫單元41產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行燃燒發(fā)電。
28.熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分熱能用于廠內(nèi)或周邊居民暖通系統(tǒng)供熱使用，另一部分中等溫度（100-180℃）的熱能接入吸附式制冷機進(jìn)行制冷，并隨制冷管輸送至廠內(nèi)或周邊居民區(qū)的制冷設(shè)備中。
29.熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的電力一部分提供給廠內(nèi)/外暖通系統(tǒng)的用電設(shè)備，另一部分余電并入電網(wǎng)。
30.本發(fā)明通過將污水處理廠內(nèi)在能源的提取利用與外部可再生能源轉(zhuǎn)化利用耦合，構(gòu)建集熱能、化學(xué)能、氫能深度融合與綜合利用的低碳、綠污水處理同步產(chǎn)能系統(tǒng)，有效降低碳足跡。
31.以上所述具體實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)或替換，這些改進(jìn)或替換應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
技術(shù)特征：
1.一種城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，包括低碳污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、熱能提取及利用系統(tǒng)、高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)、電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；所述低碳污水處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的格柵（11）、沉砂池（12）、碳源收集單元（13）、初沉池（14）、生物膜法脫氮裝置（15）、深度除磷裝置（16）以及消毒裝置（17）；所述碳源收集單元（13）與所述污泥處理系統(tǒng)連接；所述低碳污水處理系統(tǒng)的出水口與所述熱能提取及利用系統(tǒng)連接，所述熱能提取及利用系統(tǒng)提取的熱能供所述污泥處理系統(tǒng)的加熱單元使用；所述低碳污水處理系統(tǒng)出水口還與所述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的進(jìn)口連接，所述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的出口分別與所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及低碳污水處理系統(tǒng)連接；所述污泥處理系統(tǒng)與高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)連接，所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)與所述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)連接，所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)和電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)的氣體出口端與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接；所述熱能提取及利用系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與冷熱源利用端連接，所述冷熱源利用端包括廠內(nèi)和/或廠外供熱及制冷，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的余電接入電網(wǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的水解產(chǎn)酸單元（31）、厭氧消化單元（32）、污泥干化單元（33）以及污泥焚燒單元（34）；所述水解產(chǎn)酸單元（31）、厭氧消化單元（32）及污泥干化單元（33）分別設(shè)置有熱源接入口，所述熱源接入口與所述熱能提取及利用系統(tǒng)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所述熱能提取及利用系統(tǒng)包括熱能提取單元與熱能利用單元；所述熱能提取單元包括依次設(shè)置的水源熱泵機組（21）和廠內(nèi)/外冷熱源用戶端（22），所述水源熱泵機組（21）的冷/熱源輸出口分別與廠內(nèi)/外冷熱源用戶端（22）的入口連接；所述熱能利用單元用于對來自所述低碳污水處理系統(tǒng)的達(dá)標(biāo)水進(jìn)行熱能二級提取，其中一級提取的熱能用于所述污泥處理系統(tǒng)中水解產(chǎn)酸單元（31）、厭氧消化單元（32）的加熱，二級提取的熱能用于所述污泥處理系統(tǒng)中污泥干化單元（33）的加熱；此外，通過所述水源熱泵機組（21）提取的熱端供廠內(nèi)/外供暖使用，冷端用于廠內(nèi)/外通風(fēng)、制冷、除濕除臭。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)包括沼氣收集單元與沼氣提純單元，所述沼氣收集單元包括與所述污泥處理系統(tǒng)共用的水解產(chǎn)酸單元（31）和厭氧消化單元（32），還包括沼氣儲存裝置（35）；所述沼氣收集單元的出口與所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接；所述水解產(chǎn)酸單元（31）中的有機質(zhì)來源于所述低碳污水處理系統(tǒng)中碳源收集單元（13）中富集的有機質(zhì)；所述沼氣提純單元通過電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)電解再生水產(chǎn)生的氫氣補充到所述厭氧消化單元（32）中。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所述水解產(chǎn)酸單元（31）通過耦合生物載體、外加電場、膜濃縮在內(nèi)的一種或幾種方法強化水解產(chǎn)酸。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所
述電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)包括依次設(shè)置的雙膜制純水單元（18）、多動力源供電單元、電解再生水制氫單元（41）、氣體儲存單元及副產(chǎn)物利用單元；所述雙膜制純水單元（18）由超濾和反滲透工藝組成，雙膜制純水單元（18）設(shè)置有進(jìn)水口、出水口和濃液收集裝置；所述雙膜制純水單元（18）的進(jìn)水口與所述低碳污水處理系統(tǒng)的出水口連接，所述雙膜制純水單元（18）的出水口與所述電解再生水制氫單元（41）連接；所述多動力源供電單元由太陽能發(fā)電裝置與電網(wǎng)供電系統(tǒng)聯(lián)動，或者所述多動力源供電單元采用風(fēng)力發(fā)電；所述電解再生水制氫單元（41）設(shè)置有第一氫氣輸出口和第一氧氣輸出口，所述第一氫氣輸出口和第一氧氣輸出口分別與所述氣體儲存單元連接；所述氣體儲存單元設(shè)置有第二氫氣輸出口和第二氧氣輸出口，所述第二氫氣輸出口與所述高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)中的沼氣提純單元和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接，所述第二氧氣輸出口與臭氧制備裝置（45）連接；所述濃液收集裝置與氯消毒劑制備單元連接，所述濃液收集裝置收集的濃液用于氯消毒劑的制備；所述氯消毒劑制備單元與所述低碳污水再生系統(tǒng)中的消毒裝置連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的沼氣發(fā)電機組（51）、余熱鍋爐（52）及煙氣凈化裝置（53），所述沼氣發(fā)電機組（51）的前端入口與所述沼氣收集單元及氣體儲存單元的氫氣輸出口連接；所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用所述厭氧消化單元（32）產(chǎn)生的沼氣和電解再生水制氫單元（41）產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行燃燒發(fā)電。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分熱能用于廠內(nèi)或周邊居民暖通系統(tǒng)供熱使用，另一部分熱能接入吸附式制冷機進(jìn)行制冷，并隨制冷管輸送至廠內(nèi)或周邊居民區(qū)的制冷設(shè)備中。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，其特征在于，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的電力一部分提供給廠內(nèi)/外暖通系統(tǒng)的用電設(shè)備，另一部分余電并入電網(wǎng)。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種城市污水再生利用耦合多源能量的提取系統(tǒng)，包括：低碳污水處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、熱能提取及利用系統(tǒng)、高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)、電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，低碳污水處理系統(tǒng)出水口與熱能提取及利用系統(tǒng)、電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)連接；熱能提取及利用系統(tǒng)與污泥處理系統(tǒng)、廠內(nèi)/外冷熱源用戶端連接；高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)與污泥處理系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接；電解再生水制氫及副產(chǎn)物利用系統(tǒng)與高效產(chǎn)甲烷系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)連接；熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與廠內(nèi)外用熱單元連接。本發(fā)明構(gòu)建了一種集熱能、化學(xué)能、氫能深度融合與綜合利用的低碳、綠污水處理同步產(chǎn)能系統(tǒng)，有效降低碳足跡。有效降低碳足跡。有效降低碳足跡。
