本发明属于污水处理技术领域，具体为一种能源输出型污水处理工艺。
背景技术：
随着经济社会的快速发展，水资源的消耗大幅增加，同时产生大量的工业和生活污水，对其进行合理的处理已经成为关系环境质量和人们健康的关键。污水的危害主要源于其中高含量的有机污染物(常用化学需氧量衡量)、氮磷等营养元素或者重金属等污染物。污水处理工艺主要的目的是有效去除上述污染物。活性污泥法是一种最为典型的污水处理工艺，由英国的克拉克(clark)和盖奇(gage)于1912年发明，主要利用好氧微生物的生物催化作用，将有机物氧化降解掉。传统活性污泥法由曝气池、二沉池和污泥回流管线组成，其原理是液流有回流的推流式。初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池，大约曝气6小时，进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合。一般地，从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的25～50％返回曝气池(即污泥回流比为25～50％)。这种方法常用于低浓度生活污水处理，对冲击负荷很敏感。生化需氧量(bod5)的去除率达85～95％。为了满足日益提高的污水中有机物和营养元素的排放要求，在传统活性污泥工艺的基础上，开发了a/o(厌氧/好氧)、a2/o工艺(缺氧/厌氧/好氧)、sbr(序批式活性污泥法)等工艺，该类方法在传统的好氧工艺基础上，在一定程度上增加缺氧和厌氧阶段，可以提高氮磷等营养元素的去除，改善了污水处理的水质。
城市污水处理属于高能耗行业，污水厂的直接成本中，所占比例最大的是动力费。虽然不同的污水处理厂采用的工艺不尽相同，但典型工艺流程包括：污水提升泵站→格栅→沉砂池→初次沉淀池→曝气池→二次沉淀池→受纳水体或深度处理。总体来看，污水处理厂的能耗主要分布在以下几个环节：a)污水提升系统；b)污水预处理系统；c)污水处理系统；d)污泥回流系统：e)污泥处理系统：f)污水处理厂照明及附属设施能耗。目前典型污水处理系统都设有好氧单元-曝气池，其是污水处理的核心。曝气池是好氧处理工艺的能耗大户，常规的曝气池供氧方式有鼓风曝气和机械曝气两种，需要用鼓风机或表曝机向污水中鼓入空气，使空气与污水充分混合，提高污水溶解氧，满足好氧细菌的生长条件，提高其净化污水的能力。此过程需要用到鼓风机、机械搅拌器等，因鼓风机或搅拌机的功率大，且要昼夜运行，其能耗约占污水处理厂总能耗的50％～70％。另外，污泥处理阶段的浓缩、消化、脱水及传输等，耗能也比较大，其能耗约占污水处理厂总能耗的10％～25％。由此可见，传统的污水处理普遍存在能耗和运行成本高的弊端，另外，氮磷等营养元素去除效果难以满足日益严格的排放要求。
另一方面，当前污水处理厂的主要问题是污泥排放问题。由于生物处理方法主要是微生物将有机物氧化成二氧化碳和水，另外30-50％的有机物被合成生物体，以污泥的形式存在，经脱水后含水率为80％左右，其产生量大。目前，污水处理厂产生的脱水污泥直接外运，尚未进行厂区内有效处理。在其后续的转运、处理处置等环节存在着成本高和技术瓶颈等问题。
近年来生态化污水处理得到了广泛关注，人工湿地等方法的应用更为普遍，该类方法可有效降低曝气的成本，但该类方法存在的主要问题是处理效率低，湿地处理后植物的二次污染问题。由此可见，急需开发一种新型高效的、能量消耗低(甚至能量供给)大污水处理工艺，同时可有效避免污水处理过程中的副产物(如污泥、生物质)的二次污染，甚至对其进行资源化和能源化利用。本专利引用了专利号为201610629633.8中国专利申请一种生活垃圾热风耦合生物干化的处理方法。
一种生活垃圾热风耦合生物干化的处理方法，步骤如下：
(1)阶段式升温驯化
将生活垃圾破碎至粒径为5-10cm作为驯化的物料，利用生活垃圾中的原生微生物或好氧脱水污泥中的微生物进行驯化；生活垃圾初始含水率调节至60-65％，通入低速热风，保证物料好氧环境；通过热风耦合作用设定驯化温度，初始驯化温度设为35℃，停留36-48h后，驯化温度再设定至40℃，停留18-24h后，驯化温度进一步设定至45℃，停留10-12h后，最终将驯化温度设定为50℃，驯化10-12h，驯化后的物料微生物活性较高，氧气消耗速率为30mg/(gvs·h)以上，可用于生物干化接种，实现嗜高温菌种的驯化富集；阶段式升温驯化过程中，物料每天翻堆2次，避免物料局部厌氧酸化，促进微生物均匀分布；物料停留3-4天，驯化结束，将驯化后的物料输入干化反应器中用于接种，干化反应器及时排空并加入新鲜物料，重复上述驯化过程，保证整个驯化接种过程的连续运行；
(2)热风耦合接种干化
将生活垃圾破碎至粒径为5-10cm后，与驯化后的物料按照质量比3:1混合，混合物料装填完成，进行间歇通风，通过热风耦合的辅助作用使混合物料温度维持在50℃以上，同时在微生物发酵产热和调节变频风机通风散热的作用下，控制混合物料温度在50-60℃内连续运行，每天翻堆2次，促进混合物料中生活垃圾的快速干化；4天内处理生活垃圾含水率低于25％时，干化反应器内干化后的生活垃圾及时排空，驯化物料加入后继续混入破碎后原生生活垃圾，实现过程连续运行。
技术实现要素：
本发明提供了一种能源输出型污水厂，本发明具有处理效果好，实现二氧化碳零排放和有机生物质转化为能源二次利用的特点。
本发明的技术方案：
一种能源输出型污水处理工艺，包括复合生态浮床、后续污水处理装置、沉淀池、干式厌氧发酵装置、好氧生物热耦干化装置、烘焙装置、成型装置和燃烧气化装置；
污水通入复合生态浮床内，在太阳能和二氧化碳的共同为复合生态浮床内的有机植物提供所需养料，污水被一级处理；将复合生态浮床中收割的有机植物破碎后送入干式厌氧发酵装置中；复合生态浮床的污水出口与后续污水处理装置的污水入口连接，复合生态浮床中的污水进入后续污水处理装置处理后，再进入沉淀池进行泥水分离，清水直接外排，污泥经机械脱水后送入干式厌氧发酵装置，与有机植物进行厌氧发酵；干式厌氧发酵装置中有机植物与污泥厌氧发酵产生的沼气经分离后甲烷外供或自用，二氧化碳气体送入复合生态浮床中，为复合生态浮床内植物生长提供二氧化碳；干式厌氧发酵装置中产生的沼渣通过沼渣出口送入好氧生物热耦干化装置中进行干化处理；好氧生物热耦干化装置的冷凝水出口与复合生态浮床连接，干化过程产生的冷凝水送入复合生态浮床，为植物生长提供养分；好氧生物热耦干化装置的生物质干料出口与烘焙装置的生物质干料入口连接，干化处理后的生物质干料进入烘焙装置中进行烘焙处理，烘焙装置、成型装置与燃烧气化装置依次连接，燃烧气化装置的烟气出口与复合生态浮床连接，烟气中的二氧化碳通过气体出口进入复合生态浮床中，为复合生态浮床内的植物生长提供碳源；烘焙过程产生的可燃挥发分在烘焙装置中经高温燃烧为烘焙过程提供能量，烘焙生产的生物炭经过热态成型装置制成生物炭燃料棒(如生物炭重金属含量较低，达到农用标准，也可直接用作土壤改良剂)，生物炭燃料棒既可以直接清洁燃烧生产电力和供热，也可以对外销售。
本发明的有益效果：
(一)本发明中，首先通过复合生态浮床吸附大量的氮磷营养化元素以及有机物，再进入后续污水处理工艺进行二次处理，沉淀池后排放的清水水质良好，符合国家污水综合一级a排放标准。
(二)本发明中，将复合生态浮床中的有机植物统一收割和沉淀池中的污泥一起送进干式厌氧发酵装置中进行发酵，产生的沼渣进一步通过生物热耦干化形成生物质干料，通过烘焙成型制成燃料棒，可以外供也可以燃烧气化产生可燃气以及进行发电供热，这样既解决了污泥后续处理问题又实现了经济效益。
(三)本发明中，干式厌氧发酵装置和燃烧气化装置中产生的二氧化碳全部回收进入复合生态浮床，为植物提供进行光合作用所需的二氧化碳，真正意义上的实现二氧化碳的零排放。
(四)本发明中，干式厌氧发酵装置中产生的甲烷可以单独收集成罐，增加经济效益。
附图说明
图1为本发明的能源输出型污水处理厂的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
参照图1，本发明的能源输出型污水处理厂，包括复合生态浮床、后续污水处理工艺、沉淀池、干式厌氧发酵装置、好氧生物热耦干化装置、烘焙装置、成型装置、燃烧气化装置，复合生态浮床产出的有机植物人工送入干式厌氧发酵装置，复合生态浮床的污水出口与后续污水处理工艺污水入口连接，后续污水处理工艺的污水出口与沉淀池污水入口连接，沉淀池的污泥出口与干式厌氧发酵装置污泥入口连接，干式厌氧发酵装置的沼渣出口与生物热耦干化装置的沼渣入口连接，干式厌氧发酵装置的二氧化碳出口与复合生态浮床连接，生物热耦干化装置生物质干料出口与烘焙装置的生物质干料入口连接，生物热耦干化装置的冷凝水出口与复合生态浮床连接，烘焙装置与成型装置连接，成型装置与燃烧气化装置连接，燃烧气化装置的烟气出口与复合生态浮床连接。
复合生态浮床产出的有机植物收割破碎后送入干式厌氧发酵装置，经复合生态浮床处理的污水进入后续污水处理工艺进行后续处理，经后续污水处理工艺处理的污水在沉淀池内进行泥水分离，分离沉淀的污泥经机械脱水后送入干式厌氧发酵装置与生态浮床生产的有机植物一起进行厌氧发酵，发酵产生的沼气经分离后甲烷外供或自用，二氧化碳则送入生态浮床内为植物生长提供原料，干式厌氧发酵产生的沼渣送入好氧生物热耦合干化装置中进行干化，干化过程产生的冷凝水送入生态浮床为植物生长提供养分，干化后的生物质干料进入烘焙装置中进行烘焙处理，烘焙过程产生的可燃挥发分经高温燃烧为烘焙过程提供能量，烘焙生产的生物炭经过热态成型工艺制成优质生物炭燃料(如生物炭重金属含量较低，达到农用标准，也可直接用作土壤改良剂)，生物炭既可以直接清洁燃烧生产电力和供热，也可以对外销售。燃烧气化装置的烟气出口与复合生态浮床连接，烟气中的二氧化碳通过气体出口进入复合生态浮床中，为复合生态浮床内的植物生长提供碳源。