一種基于太陽能加熱及溫差發(fā)電的污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于太陽能加熱及溫差發(fā)電的低能耗高寒地區(qū)污水水量水溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，伴隨工業(yè)全球化出現(xiàn)的環(huán)境惡化和能源危機(jī)正威脅著人類的穩(wěn)定發(fā)展，環(huán)保與節(jié)能是21世紀(jì)人類面臨的嚴(yán)重問題。在環(huán)境污染方面，由于工業(yè)廢水和生活污水的排放，我國自然水體受污染嚴(yán)重，使的污水處理行業(yè)迅速發(fā)展。污水處理行業(yè)在得到了大力發(fā)展的同時，由于許多處理工藝能耗嚴(yán)重，也逐漸成為能源密集的行業(yè)之一。在污水處理廠的績效考核當(dāng)中，能耗是主要考核方面。污水處理廠運營費當(dāng)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(jìn)而限制了污水處理行業(yè)的發(fā)展。
[0003]目前我國投入大量資金建成污水處理設(shè)施，但由于技術(shù)先進(jìn)程度不同，不同地域的處理工藝不同，導(dǎo)致很多地區(qū)污水處理廠能耗高，運行水平較低。
[0004]在生活污水處理工藝中，普通采用的生物化學(xué)法，工藝流程一般為:污水先經(jīng)過格柵進(jìn)入調(diào)節(jié)池，再由提升泵抽至沉砂池、隔油池等，再到初沉池，然后進(jìn)入生物曝氣池，經(jīng)微生物處理以后進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，消毒出水。在這種傳統(tǒng)的工藝流程中，提升泵、曝氣機(jī)、污泥濃縮機(jī)械等耗能嚴(yán)重；在處理工業(yè)廢水時，由于污染物復(fù)雜，需要更多的處理環(huán)節(jié)，耗能更為嚴(yán)重。
[0005]在水處理技術(shù)領(lǐng)域，大量的應(yīng)用表明，經(jīng)濟(jì)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(qū)，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(dǎo)致我國高原及北方高寒地區(qū)污水處理能耗現(xiàn)象嚴(yán)重。
[0006]在國家節(jié)能減排方針的指導(dǎo)下，如何實現(xiàn)污水處理設(shè)施的節(jié)能降耗，減少污水處理成本，讓污水處理行業(yè)成為綠色低能耗行業(yè)，成為環(huán)保從業(yè)人員共同關(guān)注的話題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的是提供一種基于太陽能加熱及溫差發(fā)電的低能耗高寒地區(qū)污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置。在高寒地區(qū)污水處理工藝的預(yù)處理設(shè)備調(diào)節(jié)池中，結(jié)合太陽能集熱和溫差發(fā)電技術(shù)，一方面利用溫差發(fā)電模塊的賽貝克效應(yīng)，通過太陽能集熱加熱部分污水在溫差發(fā)電模塊兩端形成溫度差，引起材料中的載流子運動進(jìn)行發(fā)電，補(bǔ)給污水處理工藝中的能耗，降低了污水處理系統(tǒng)的電能消耗；另一方面經(jīng)過溫差發(fā)電的冷熱污水進(jìn)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(xù)處理效果的影響。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0009]一種基于太陽能加熱及溫差發(fā)電的低能耗高寒地區(qū)污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置，所述裝置包括池壁、太陽能集熱板、換熱器、溫差發(fā)電模塊、導(dǎo)熱片、中間池壁、混合池、水管12 ?15 ;
[0010]所述池壁內(nèi)設(shè)有混合池和污水池；所述污水池內(nèi)部設(shè)置有中間池壁，所述中間池壁將污水池分為中間冷水區(qū)和四周加熱區(qū)；所述加熱區(qū)設(shè)置有換熱器，所述換熱器與太陽能集熱板連接；
[0011]所述中間池壁的外側(cè)設(shè)置有兩層導(dǎo)熱片，所述兩層導(dǎo)熱片中間設(shè)有溫差發(fā)電模塊；
[0012]所述水管12連通水源與冷水區(qū)，所述水管14連通加熱區(qū)和冷水區(qū)，所述水管13連通冷水區(qū)與混合池，所述水管15連通加熱區(qū)和混合池；
[0013]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。
[0014]所述裝置還包括保溫層，所述保溫層設(shè)置于加熱區(qū)的底部，側(cè)壁和頂部。
[0015]所述混合池內(nèi)設(shè)有提升泵。
[0016]所述冷水區(qū)、加熱區(qū)和混合區(qū)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(guān)系為:從上到下依次為注冷水水管12，冷水區(qū)和混合池連接水管13，冷水區(qū)與加熱區(qū)連接水管14，加熱區(qū)與混合池連接水管15 ;利于污水自身不同水位壓力作用進(jìn)行流動，節(jié)約能耗。
[0017]所述的加熱區(qū)，利用太陽能集熱板集熱，由換熱器加熱污水。加熱區(qū)污水和冷水區(qū)污水實現(xiàn)溫差發(fā)電模塊兩端溫差最大化。
[0018]所述的溫差發(fā)電模塊夾于兩層導(dǎo)熱片中間，加熱區(qū)和冷水區(qū)在其兩端形成溫差，由賽貝克效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電量用于補(bǔ)給污水后續(xù)處理設(shè)備(如提升泵)的能耗。
[0019]所述的混合池，冷污水和經(jīng)過一定停留時間發(fā)電的加熱區(qū)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(xù)處理效果的影響。
[0020]所述的冷水區(qū)和加熱區(qū)與混合池連接的水管13和15管口安裝的閥門為智能調(diào)節(jié)閥門，根據(jù)加熱區(qū)水量的多少以及混合后整體污水的溫度，智能控制冷水區(qū)和加熱區(qū)污水流入混合池的流量，調(diào)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(fā)電量最大化，另一方面確?；旌虾笪鬯疁氐姆€(wěn)定，不影響污水后續(xù)處理。
[0021]本實用新型的有益效果為:
[0022]本實用新型提供的一種基于太陽能加熱及溫差發(fā)電的低能耗高寒地區(qū)污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置。在高寒地區(qū)污水處理工藝的預(yù)處理設(shè)備調(diào)節(jié)池中，結(jié)合太陽能集熱和溫差發(fā)電技術(shù)，一方面利用溫差發(fā)電模塊的賽貝克效應(yīng)，通過太陽能集熱加熱部分污水在溫差發(fā)電模塊兩端形成溫度差，引起材料中的載流子運動進(jìn)行發(fā)電，補(bǔ)給污水處理工藝中的能耗，降低了污水處理系統(tǒng)的電能消耗；另一方面經(jīng)過溫差發(fā)電的冷熱污水進(jìn)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處理效果的影響。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖俯視圖。
[0024]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明:1-池壁，2-保溫層，3-加熱區(qū)，4-太陽能集熱板，5-換熱器，6_溫差發(fā)電模塊，7-導(dǎo)熱片，8-中間池壁，9-冷水區(qū)，10-混合池，11-提升泵，12?15-水管，16-閥門。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但本實用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0027]如圖1所示，本裝置包括池壁1、保溫層2、加熱區(qū)3、太陽能集熱板4、換熱器5、溫差發(fā)電模塊6、導(dǎo)熱片7、中間池壁8、冷水區(qū)9、混合池10、提升泵11、水管12?15和閥門16。
[0028]所述池壁I內(nèi)設(shè)有混合池10和污水池；所述污水池內(nèi)部設(shè)置有中間池壁8，中間池壁8將污水池分為中間冷水區(qū)9和四周加熱區(qū)3 ;所述加熱區(qū)3設(shè)置有換熱器5，換熱器5與太陽能集熱板4連接；
[0029]所述中間池壁8的外側(cè)設(shè)置有兩層導(dǎo)熱片7，所述兩層導(dǎo)熱片7中間設(shè)有溫差發(fā)電模塊6 ；
[0030]所述水管12連通水源與冷水區(qū)9，所述水管14連通加熱區(qū)3和冷水區(qū)9，所述水管13連通冷水區(qū)9與混合池10，所述水管15連通加熱區(qū)3和混合池10 ;
[0031]所述水管12?15的相對位置關(guān)系為:從上到下依次為水管12，水管13，水管14，水管15。
[0032]所述水管13和水管15在位于混合池的一端管口均安裝有智能調(diào)節(jié)閥門16。
[0033]所述加熱區(qū)的底部，側(cè)壁和頂部均設(shè)置有保溫層。
[0034]所述混合池10內(nèi)設(shè)有提升泵11。
[0035]本裝置工作時，冷源污水由污水管注入冷水區(qū)，冷水區(qū)蓄積污水因壓力作用經(jīng)水管分流一部分污水進(jìn)入加熱區(qū)；加熱區(qū)污水由太陽能集熱板經(jīng)換熱器進(jìn)行加熱；利用賽貝克效應(yīng)，通過加熱過的污水和冷污水經(jīng)過導(dǎo)熱片在溫差發(fā)電模塊兩側(cè)形成溫差，引起材料中的載流子運動進(jìn)行發(fā)電；污水經(jīng)過一定停留時間的發(fā)電，冷污水和熱污水共同流進(jìn)混合池，完成冷污水的升溫，提高整體污水溫度，降低污水的處理難度；混合后的污水經(jīng)提升泵抽至后續(xù)污水處理環(huán)節(jié)。
[0036]本裝置利用太陽能集熱加熱污水，經(jīng)溫差發(fā)電后和冷污水混合，提高了整體污水溫度，降低污水的處理難度；利用大量原污水作為溫差發(fā)電冷端，使溫差發(fā)電穩(wěn)定；發(fā)電量補(bǔ)給提升泵以及污水處理其他設(shè)備用電，大大降低了污水處理系統(tǒng)的電能消耗，節(jié)約資源。
[0037]所述實施例為本實用新型的優(yōu)選的實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在不背離本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于太陽能加熱及溫差發(fā)電的污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置，其特征在于， 所述裝置包括池壁(I)、太陽能集熱板(4)、換熱器(5)、溫差發(fā)電模塊(6)、導(dǎo)熱片(7)、中間池壁⑶、混合池(10)、水管I?IV (12?15)； 所述池壁(I)內(nèi)設(shè)有混合池(10)和污水池；所述污水池內(nèi)部設(shè)置有中間池壁(8)，所述中間池壁⑶將污水池分為中間冷水區(qū)(9)和四周加熱區(qū)(3);所述加熱區(qū)(3)設(shè)置有換熱器(5)，所述換熱器(5)與太陽能集熱板(4)連接； 所述中間池壁(8)的外側(cè)設(shè)置有兩層導(dǎo)熱片(7)，所述兩層導(dǎo)熱片(7)中間設(shè)有溫差發(fā)電模塊⑶; 所述水管I (12)連通水源與冷水區(qū)(9)，所述水管III (14)連通加熱區(qū)(3)和冷水區(qū)(9)，所述水管II (13)連通冷水區(qū)(9)與混合池(10)，所述水管(15) IV連通加熱區(qū)(3)和混合池(10)； 所述水管II (13)和水管IV (15)在位于混合池的一端管口均安裝有閥門(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，還包括保溫層(2)，所述保溫層(2)設(shè)置于加熱區(qū)(3)的底部，側(cè)壁和頂部。
3.如權(quán)利要求1所述的污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述水管I?IV(12?15)的相對位置關(guān)系為:從上到下依次為水管I (12)，水管II (13)，水管III (14)，水管IV (15)。
4.如權(quán)利要求1所述的污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述閥門(16)為智能調(diào)節(jié)閥門。
5.如權(quán)利要求1所述的污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述混合池(10)內(nèi)設(shè)有提升泵(11)。
【專利摘要】本實用新型屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種太陽能及溫差發(fā)電污水水量水溫調(diào)節(jié)裝置，主要技術(shù)特點為中間池壁將污水池分為冷水區(qū)和熱水區(qū)，中間池壁外側(cè)設(shè)有兩層導(dǎo)熱片，兩層導(dǎo)熱片中間設(shè)有溫差發(fā)電模塊，加熱區(qū)污水由太陽能集熱板經(jīng)換熱器進(jìn)行加熱，加熱過的污水和冷污水經(jīng)過導(dǎo)熱片在溫差發(fā)電模塊兩側(cè)形成溫差，利用賽貝克效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)電能可供水泵等設(shè)備使用，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的；同時經(jīng)過溫差發(fā)電的冷熱污水進(jìn)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(xù)處理效果的影響。本實用新型裝置大大降低了污水處理系統(tǒng)的電能消耗，節(jié)約資源。
【IPC分類】C02F3-00
【公開號】CN204529426
【申請?zhí)枴緾N201420814042
【發(fā)明人】杜甫義, 解清杰, 馬新華, 陳詩龍, 王志文, 張菲
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2014年12月19日