用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述消除回收能量的工艺和设备的制作方法

本发明涉及一种用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述消除回收能量的工艺。

根据本发明的一个方面，该工艺应用于来自用于处理城市或工业废水和/或沼渣(digestate)的设备的恶臭排放物。本发明还涉及用于实施上述工艺的系统以及改造传统净化设备以使其适合于实施上述工艺的方法。

背景技术：

本领域众所周知，从环境和经济的角度来看，在可持续城市发展的背景下，处理来自城市下水道和/或工业排放出口的废水以及沼渣的处理在工业和农业环境中都是至关重要的。

特别是，废水必须经过一系列必要的操作，以首先消除粗料和油性物质，然后除去分散在其中的有机物质。

更具体地，废水通常首先进行初步处理，以消除例如纸和塑料部件的粗固体(筛分)，然后是砂砾(除砂)，再然后是上升到水面并且会阻止自然复氧工艺的油和油脂(去除油和油脂)。

执行上述初步处理操作之一的每个系统与空气再循环系统同时操作，其中该空气再循环系统允许含有恶臭物质的污浊空气被回收并转移到通常包括在水处理设备中的除臭单元。

此后，可以执行整体代表水的生物处理的一系列操作，这些操作基本上包括两个步骤：第一脱硝步骤，在此期间亚硝酸盐和硝酸盐转化为气态氮；以及第二氧化/硝化步骤，在此期间，有机物质借助强制送风而在有氧条件下转化为二氧化碳，并且氨(铵离子)转化为亚硝酸盐和硝酸盐。

上述生物处理步骤使用含有嗜温微生物的活性污泥在不高于45℃，通常在35℃和40℃之间的温度下进行。

接着进行沉降步骤，在此期间，由氧化/硝化步骤产生的充气混合物被输送到沉降槽中，产生的污泥在沉降槽中通过重力沉降；同时进行溶解在混合物中的磷酸盐的沉淀。

最后，将如此净化的流出物进行最后的精加工步骤(过滤)，以除去残留的悬浮颗粒；然后可以进行最后的消毒，特别是在将这样净化的水转移到工业渡槽中以再利用的情况下。

可选地，通常用于处理来自生物处理(脱氮、氧化/硝化)罐和沉降池的污泥的管线布置为与水管线平行。

同时，具有用于处理来自各种工艺步骤的污泥的相关管线的净化设备通常存在于大型工业设备中。

在如上所述的情况下，污泥首先经历预增稠步骤，在此步骤期间通过所得水的沉降和消除来增加其密度；后者可以向净化器的上游转移。

进行上述预增稠步骤的每个系统与空气再循环系统同时操作，其中该空气再循环系统允许含有恶臭物质的污浊空气被回收并转移到除臭单元。

如此增稠的污泥可以在消化器内经历温度通常在37℃和45℃之间且持续约15至20天的厌氧消化步骤，并产生任何沼气，65-70％的沼气由甲烷和剩余的二氧化碳和二次副产物组成。

虽然这样产生的沼气可以被送到用于产生电能的电动发电机单元或被送到锅炉，但是沼渣，即来自消化的残余污泥经受进一步的处理，包括脱水步骤，以便获得脱水的污泥。

最后，脱水的污泥可以回收用于农业用途，或者可以在通常由热的透热液保持加热(200-220℃)的干燥器内经受干燥步骤，其中热的透热液进而可以在例如上述沼气锅炉或传统的甲烷气锅炉的锅炉内加热。

在干燥器的出口处，设置了用于蒸汽冷凝物的管线和用于回收可在发电站或铸造厂中用作燃料的干燥的污泥的管线。因此一方面，很明显，用于处理水和/或沼渣的工艺如何必须包括用于破坏在工艺的各个阶段期间产生的再循环空气中所含有的恶臭物质的除臭步骤(初步处理和沿污泥回收管线的各种操作)。

通常，通过具有化学物质的空气的连续洗涤来进行对来自废水和/或沼渣净化设备的恶臭排放物的除臭，这通常在洗涤器中进行。

然而，这种空气除臭技术涉及使用大量化学物质，导致非常高的成本。

其次，显而易见的是，废水和/或沼渣净化工艺如何需要大量的能量，特别是以用于加热在内部进行生物处理的罐和加热用于处理污泥的消化器的热能的形式的能量。

通常，如已经提到的，这种热能的供应是通过传统的甲烷气锅炉提供，并产生热水。

然而，使用甲烷气锅炉涉及消耗大量燃料。

因此，在这一方面，研究主要集中在提供生产热能的替代系统，并且就此而言，现在已广泛使用沼气锅炉，例如使用在上述消化器中产生的沼气的锅炉。

在任何情况下，并非所有废水和/或沼渣处理设备都沿污泥管线配备消化器，或者后者无法提供足够的燃料以满足设备的需要。

因此，特别迫切需要提供一种可替代那些通常用于对由净化设备，更具体地说是废水和/或沼渣处理设备产生的含有恶臭物质的再循环空气进行除臭的方法的创新方法。

同时，希望提供一种生产用于加热用于废水的有机处理的罐和/或用于加热污泥消化器的热能的工艺，如果在设备中提供，能够克服上述解决方案的局限性。

因此，构成本发明基础的技术问题是提供一种对含有恶臭物质的空气进行除臭的工艺，且该工艺能够限制或完全避免使用化学物质，同时允许在不进一步使用专门设计为用于加热净化设备的生物系统的锅炉的情况下产生热能。

技术实现要素：

根据本发明，该技术问题通过一种用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述减轻中回收能量的创新工艺解决，所述工艺包括以下步骤：

-将作为可燃空气的从净化设备排放的含有恶臭物质的污浊空气流送入用于产生和回收能量的单元的燃烧室，从而产生高温废气流；

-将前述废气流送入用于消除污染物质的洗涤器，前述洗涤器使用水洗涤前述废气流，从而产生净化气流和加热的洗涤液；

-将前述净化气流转移到用于向大气中释放的系统，以将前述净化气流排放到大气中；

-将前述加热的洗涤液输送到用于污水的生物处理的至少一个储罐的加热套，前述加热套包括在前述净化设备中。

优选地，前述消除工艺还包括以下步骤：

-在前述加热的洗涤液和前述污水之间进行间接热交换，得到冷却的洗涤液；

-向所述净化设备的上游输送前述冷却的洗涤液。

因此，恶臭排放物的热消除工艺首先有利地允许通过使用来自净化设备的污浊空气作为能量产生和回收单元的燃烧室中的可燃空气来破坏相同空气流中所含的恶臭物质。

优选地，前述能量产生和回收单元使用甲烷或沼气作为合成气或作为燃料。

更具体地，输送到前述燃烧室中的含有恶臭物质的污浊空气不仅由于天然存在其中的氧气而起到可燃空气的作用，还有助于增加前述室中燃烧产生的可用热。

事实上，前述污浊空气中存在的恶臭物质因为其被热破坏而有助于燃烧工艺，它们本身起燃料的作用。因此，前述污浊空气流作为可燃空气，但同时可具有其自身的热值。

此后，有利地冷却由此产生的高温废气，并且其中含有的残余恶臭或污染物质实际上在洗涤器内沉淀，以产生可以容易地释放到大气中的冷却和净化的释放气流。

可以通过完全常规的用于向大气中释放的系统进行向大气中的释放，该系统优选包括在前述净化设备中。

同时，前述用于恶臭排放物的热消除的工艺能够提供加热的流体，更具体地说，从前述洗涤器输出并借助于前述高温废气流和前述洗涤液之间的直接热交换加热的洗涤液。

以同样有利的方式，前述加热的流体可以转移到用于加热前述净化设备的用于污水的生物处理的至少一个储罐的系统并且因此使前述污水保持在所需的温度，优选地，不使用除了在相同的消除工艺中产生的热能之外的热能。

优选地，根据本发明的用于恶臭排放物的热消除的工艺应用于来自废水和/或沼渣处理设备的污浊空气。更具体地，根据本发明的实施例，前述用于污水的生物处理的至少一个储罐可以是用于废水的去硝化的罐或用于废水的氧化/硝化的罐。

根据本发明的另一个实施例，前述用于污水的生物处理的至少一个储罐可以是用于厌氧消化在前述废水和/或沼渣处理设备中产生的污泥的消化器。

优选地，所述用于污水的生物处理的至少一个储罐保持在15℃至45℃之间、优选35℃至40℃之间的温度。

同样优选的方式，前述工艺可包括向前述洗涤器供给从前述废水和/或沼渣处理设备输出的净化水，作为洗涤水。

根据本发明的工艺可以包括以下进一步的步骤：

-将冷却的热交换流体，优选透热油，转移到前述用于产生和回收能量的单元，从而获得加热的热交换流体流；

-将前述加热的热交换流体输送到前述净化处理设备的至少一个污泥干燥器的加热套；

-在前述加热的热交换流体和前述污泥之间进行间接热交换，得到冷却的热交换流体和干燥的污泥。

因此，根据本发明的消除工艺可以允许加热高温热交换流体并将其转移到净化设备的干燥器，例如以允许干燥湿污泥并因此产生干燥的污泥，优选地不使用除了在相同消除工艺中产生的热能之外的热能。

优选地，在将前述热交换流体转移到前述用于产生和回收能量的单元的前述步骤中，可以获得加热到200℃和220℃之间温度的热交换流体。

此外，依照根据本发明的工艺，沼气可以在用于产生和回收能量的前述单元的前述燃烧室内燃烧。

优选地，前述沼气可以通过用于厌氧消化在前述净化设备中产生的污泥的消化器产生。

前述技术问题还通过一种用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述消除回收能量的系统，所述系统包括：

-用于收集来自前述设备的含有恶臭物质的污浊空气的管；

-用于产生和回收能量的单元，其包括与前述收集管流体连通的燃烧室；

-用于污染物质的洗涤器，其与前述燃烧室流体连通，所述洗涤器被供给用于洗涤从前述燃烧室排放的废气流的水，前述洗涤器包括用于洗涤液的排放口和用于净化和冷却的废气流的流化输送器(flowconveyor)。

-用于洗涤液的分配集管，其与所述排放口流体连通，前述分配集管与前述净化设备的用于污水的生物处理的至少一个罐的加热套流体连通。

优选地，前述用于净化和冷却的燃烧流的流化输送器与优选地包括在前述设备中的用于向大气中释放的系统流体连通。

通过改造净化设备的方法也解决了前述技术问题，其中前述设备包括用于输送含有恶臭物质的污浊空气的系统、连接到前述污浊空气系统的除臭单元、和连接到前述除臭单元的用于将净化空气释放到大气中的系统，包括以下步骤：

-提供收集管并将其连接到前述用于输送污浊空气的系统；

-提供用于生产和回收能量的单元，前述单元包括燃烧室；

-将前述收集管连接到前述燃烧室；

-提供用于污染物质的洗涤器并将其连接到前述燃烧室，前述洗涤器可以被供给用于洗涤从前述燃烧室排放的废气流的水，前述洗涤器包括用于洗涤液的排放口和用于净化和冷却的废气流的流化输送器；

-提供分配集管并将用于洗涤液的前述排放口连接至前述分配集管，前述分配集管与前述净化设备的用于污水的生物处理的至少一个罐的预先存在的加热套流体连通；

-将前述流化输送器连接到前述用于将净化空气释放到大气中的系统。

优选地，根据本发明的上述改造方法适用于废水和/或沼渣处理设备。以同样优选的方式，上述改造方法设想将上述洗涤器与预先存在的流出管道流体连通，其中净化物从上述废水和/或沼渣处理设备流出，以便能够向上述洗涤器供应作为洗涤水的上述净化水。

以同样优选的方式，上述用于生产和回收能量的单元包括加热装置，加热装置用于在上述装置中循环的热交换流体与上述废气之间的间接热交换，上述改造方法可以进一步包括如下步骤：

-将用于输送上述热交换流体的入口管连接到上述加热装置；

-布置用于将上述热交换流体从上述加热装置转移到上述废水和/或沼渣处理设备的至少一个污泥干燥器的加热套上的出口管，并将上述加热装置连接到上述加热套。

将上述出口管连接到上述废水和/或沼渣处理设备的至少一个污泥干燥器的上述加热套上。

本发明的其他特征和优点将参考附图通过下面提供的非限制性示例提供的实施例的多个优选示例的描述中显现出来。

附图说明

图1以示意图的形式显示了用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述消除回收能量的系统；

图2以示意图的形式显示了用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述消除回收能量的系统的不同实施例；

图3以示意图的形式显示了根据本发明的包括用于热消除恶臭排放物并回收能量的系统的改造的废水和沼渣处理设备。

具体实施方式

图1示出了系统1，总体上用1表示，用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述消除回收能量，系统1根据本发明的实施方式实施工艺；该系统包括以下单元：

-用于收集来自净化设备的含有恶臭物质的污浊空气的管2；

-用于产生和回收能量的单元3，其包括与上述收集管2流体连通的燃烧室4；

-用于污染物质的洗涤器5，其与所述燃烧室流体连通，所述洗涤器5被供给水以洗涤从所述燃烧室排放的废气流并且包括消除室6、用于洗涤液的排放口8和用于净化和冷却的废气流的流化输送器10；

-用于洗涤液的分配集管15，其与用于洗涤液的所述排放口8流体连通，并且与所述净化设备的用于污水的生物处理的至少一个罐的加热套流体连通。

优选地，用于净化和冷却的废气流的流化输送器10连接到用于向大气中释放的系统并与其流体连通，这里未示出该系统，因为其完全是常规地优选地包括在所讨论的设备中。

优选地，用于污染物质的洗涤器5可以是欧洲专利ep0,749,772b1中描述的类型。

参考图2，其示出了根据本发明的用于热消除来自净化设备的恶臭排放物并从所述消除回收能量的系统的不同实施例，该系统根据本发明实施方式实施工艺，这已经参考发明内容进行了描述。

更具体地，根据本发明的系统1的前述特定实施例，用于产生和回收能量的单元3可包括加热装置20，优选地为热交换器，加热装置20用于在这些装置中循环的热交换流体和所述废气之间的间接热交换。

此外，系统1还可以包括：

入口管19，其意图用于将热交换流体，优选透热油输送到加热装置20并与之流体连通；

出口管21，其用于将热交换流体从加热装置20转移到净化设备的至少一个污泥干燥器的加热套，出口管21与加热装置20流体连通并且与所述污泥干燥器的加热套流体连通。

图2中所示系统的其余元件在结构上和/或功能上等同于先前在图1中描述的用于对恶臭排放物进行热消除的系统1的对应元件，并且这些元件被赋予与后者相同的附图标记。

参考图3，描述了用于处理废水和沼渣的设备，其总体上用100表示，所述设备包括根据本发明的用于恶臭排放物的消除并回收能量的系统1。

图3中所示的上述系统的元件在结构上和/或功能上等同于先前在图2中描述的用于对恶臭排放物进行热消除的系统的对应元件，并且这些元件被赋予与后者相同的附图标记。

更具体地，设备100包括初步处理区，在所述初步处理区，废水经受筛选、除砂以及油和油脂去除。

连接到用于输送污浊空气的系统180的用于污浊空气的主管道121从初步处理区101延伸。

在初步处理区的下游有生物处理区102，在生物处理区102，预处理的废水经受第一脱氮步骤和第二氧化/硝化步骤。

生物处理区102可以包括用于污水的生物处理的至少一个罐，所述罐进而包括加热套，所述加热套用于将所述用于污水的生物处理的至少一个罐内保持不高于45℃、优选地在35℃和40℃之间的温度。

可以包括在区102内的所述用于污水的生物处理的至少一个罐和所述加热套没有示出，因为它们完全是常规的。

连接到用于输送污浊空气的系统180的用于污浊空气的二次管道122从初步处理区102延伸。

在生物处理区102的下游，存在三级处理区103，用于沉积/沉降和过滤来自区102的充气废水。

在三级处理区103的下游，设置并连接排放出口104，排放出口104用于将净化的废水释放到环境中或将其转移到消毒区，由于其完全是常规的，所以未示出，且在其下游，净化废水可以在设备中再利用或输送到工业渡槽中以便再利用。

污泥处理管线105从生物处理区102和/或从三级处理区103延伸。

污泥处理管线105包括预增稠区106，在预增稠区106中，借助所得到的水的沉降和消除(可以转移到设备100的初步处理区101中)来增加密度。

连接到用于输送污浊空气的系统180的用于污浊空气的三级管道128从预增稠区106延伸。

污泥处理管线包括位于预增稠区106下游的消化区107，其中增稠的污泥在消化器内在通常为37℃至45℃的温度下进行持续约15至20天的时间的厌氧消化步骤。

污泥处理管线105包括位于消化区107下游的脱水和干燥区108，在此消化的污泥首先脱水然后干燥。脱水和干燥区108包括干燥器，由于该干燥器完全是常规的因此未示出，该干燥器进而包括加热套，透热液在加热套内流动。

在干燥器的出口处，有用于蒸汽冷凝的管线109和干燥的污泥回收管线110。

污浊空气输送系统180连接到包括在系统1中的收集管2并与之流体连通，系统1用于消除来自用于处理废水和沼渣的设备100的恶臭排放物并从所述消除回收能量。

此外，图3中所示的根据本发明的系统1的输送器10连接到系统182并与其流体连通，系统182用于将来自废水和沼渣处理设备100的净化空气释放到大气中。

同时，排放口8连接到分配集管15并与其流体连通，分配集管15又连接到区102，更具体地，分配集管15与包含在区102中的至少一个生物处理罐的加热套流体连通；集管15也连接到区107，更具体地，与包括在其中的消化器的加热套流体连通。

设备100还连接到预先存在的流出管道125，流出管道125连接到排放出口104，来自设备的净化水流入排放出口104，以便能够向所述洗涤器供应作为洗涤水的净化水。

根据本发明的改造方法改造的设备100还包括入口管19，入口管19意图用于将热交换流体输送到加热装置20并与所述装置流体连通。

入口管19连接到包括在脱水和干燥区108中的干燥器的加热套并且与其流体连通。

同时，在加热装置20的下游安装出口管21，出口管21用于将加热的热交换流体转移到用于设备的污泥的干燥器的加热套上。出口管21具有放置与包括在脱水和干燥区108中的干燥器的加热套流体连通的加热装置20的功能，并允许加热的热交换流体转移到所述套。

通过根据本发明的改造方法有效地实现了上述改造的设备100，这在前面已经参考发明内容进行了描述。

特别地，根据本发明的改造方法通行简单的修改系统而允许与预先存在的优选用于处理废水和沼渣的净化设备协同操作来实施根据本发明的系统1，例如在图3中所示的。

特别地，如上面进一步详细解释的那样，仅需要将用于输送污浊空气的系统180连接到收集管2，将分配集管15连接到生物处理罐的冷却套上，最后将输送器10连接到预先存在的用于向大气中进行释放的系统182，其中生物处理罐通过由系统1加热的洗涤液流加热并保持在合适的温度。

特别是参考后者，应该说处理系统1与形成预先存在的净化设备的一部分的预先存在的用于将净化空气释放到大气中的系统完全兼容。事实上，系统1允许冷却和净化的空气流在与用于制造上述释放系统的管道的材料(通常是塑料材料)相适的温度下转移。

此外，根据本发明的改造方法没有设想预先存在的除臭单元181的必要的退役，因为后者可以作为辅助和/或备用装置保留。

此外，上述根据本发明的包括完全操作系统1的改造的设备100有利地允许根据本发明的特定实施方式实施消除工艺。

从上面的描述可以看出，根据本发明的消除恶臭排放物的工艺解决了技术问题并实现了许多优点，第一个优点是如下事实：可有效地且几乎完全地消除来自净化设备的污浊空气流的恶臭物质。

由于这种消除是热进行的，因此产生了大量的热，这也归功于可以有利地在设备内再循环的污浊空气的如此燃烧的恶臭物质的固有热值。

同时，所述消除的进行是通过将作为热交换流体的加热的洗涤液再循环，以便加热所讨论的净化设备的酶处理罐并将其保持在所需温度，或者需要以不同的方式对其加热。

此外，利用根据本发明的工艺，可以通过再循环加热的热交换流体来进一步回收在用于实施所述工艺的系统内产生的热能，所述流体转移到所讨论的净化设备的污泥干燥器。

因此，本发明以特别创新和有利的方式提供了一种用于生产净化设备运行所需的热能并消除恶臭排放物的单个工艺。

此外，为了进一步降低消耗水平并使本发明的工艺在经济方面更具可持续性，另一个优点在于使用可选地通过净化设备内的污泥消化产生的沼气以供给根据本发明的能量产生和回收单元的可能性。

此外，为了节省资源，通过本发明的消除工艺，不仅可以有利地向洗涤器供给从废水和/或沼渣处理设备输出的净化水而不是用自来水，而且，一旦冷却，就可以将从生物处理设备的罐的加热套输出的洗涤水向废水和/或沼渣处理设备的上游转移，在那里它可以与待处理的废水和/或沼渣混合。

换句话说，对于相同的生产能力，与使用现有技术的方法获得该生产能力所需的系统相比，提出的用于实施根据本发明的工艺的系统能够确保以更低的成本运行。