一種具有自熱功能的UASB反應器系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種具有自熱功能的UASB反應器系統(tǒng)，由UASB反應器和一個沼氣鍋爐組成。UASB反應器包括反應池、三相分離器、集氣室送氣泵和氣動攪拌棒。氣動攪拌棒位于污泥反應區(qū)內(nèi)，攪拌棒兩端設有大小相同方向相反的孔道若干，送氣管道與攪拌棒的中間位置相連。本發(fā)明專利技術將厭氧反應所產(chǎn)生沼氣引入到沼氣鍋爐中產(chǎn)生大量水蒸氣，并通過送氣泵將水蒸氣通過氣動攪拌棒均勻布散于UASB反應器中，不僅使反應產(chǎn)生的沼氣得到了有效利用，而且使反應器的溫度控制在最佳反應溫度范圍內(nèi)。同時利用氣流噴射反作用力驅(qū)動氣動攪拌棒轉動，使厭氧污泥和廢水充分接觸，使微生物更大程度地分解廢水中的有機物，提高了UASB反應器的有機載荷能力和凈化效率。

A UASB reactor system with self heating function

The invention discloses a UASB reactor system with self heating function, which is composed of a UASB reactor and a methane boiler. The UASB reactor consists of a reaction tank, a three-phase separator, a gas collecting chamber, an air pump and a pneumatic stirring bar. Pneumatic stirring rod in the sludge in the reaction zone, stirring rods are arranged at the two ends of the same size in the opposite direction of the channel number, the air duct and the middle position connected with the stirring rod. The anaerobic reaction generated biogas biogas boiler is introduced to generate a large amount of water vapor, and the pump will send water vapor through the pneumatic stirring rod evenly distributes in UASB reactor, not only the reaction to produce biogas has been used effectively, but also make the reactor temperature control in the optimum reaction temperature range. At the same time the use of jet reaction force driven pneumatic stirring rod to rotate, the anaerobic sludge and wastewater full contact, make a greater degree of microbial decomposition of organic matter in wastewater, improve the organic loading capacity of UASB reactor and purification efficiency.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種具有自熱功能的UASB反應器系統(tǒng)
本專利技術涉及污水的處理中厭氧消化工藝所用設備領域，尤指一種具有自熱功能的UASB反應器系統(tǒng)。
技術介紹
UASB用于廢水處理已有20多年的歷史。與傳統(tǒng)的厭氧反應器相比(如厭氧塘、化糞池)相比，UASB的水力停留時間更短、固體保留時間更長，保持高濃度微生物量，可結合大量的高活性生物量，大大提高了污泥的穩(wěn)定性和反應器的負荷能力，目前在全世界被普及用于高濃度有機廢水的處理。在UASB反應器中厭氧菌以厭氧污泥中的有機物作為底物，通過降解作用凈化污水。多數(shù)厭氧菌(主要是甲烷菌和水解菌)的最佳生長溫度在30-35℃。而在我國，冬季低溫常常會造成UASB反應器處理效率大大降低，出水難以達到標準要求。雖然也有通過采用外部供熱保暖的方式使UASB反應器的溫度控制在最佳反應溫度范圍之內(nèi)，但是這又消耗了大量能源，額外增加了處理運行成本。UASB在處理高濃度有機廢水時會產(chǎn)生大量的沼氣(甲烷氣)，而甲烷作為一種溫室氣體，如果直接排放會造成大氣污染。因此，考慮到常規(guī)UASB反應器存在以上不足及甲烷作為一種燃料能源，本專利技術通過收集沼氣引入到沼氣鍋爐中產(chǎn)生大量水蒸氣，通過氣動攪拌棒均勻布散于UASB反應器中，以提高反應器溫度，形成一種具有自熱功能的UASB反應器系統(tǒng)。
技術實現(xiàn)思路
鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種UASB反應器系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有UASB反應器污染環(huán)境、有機載荷能力差和凈化效率低等的問題。為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種UASB反應器系統(tǒng)，包括UASB反應器和小型沼氣鍋爐。所述UASB反應器內(nèi)具有污泥反應區(qū)，所述污泥反應區(qū)的底部存留大量厭氧污泥，形成污泥層，UASB反應池底部一側上設置有進水管，所述進水管伸入污泥層內(nèi)；所述污泥反應區(qū)的上方設置有三相分離器，所述三相分離器的上方設置有集氣室。其特征在于：集氣室底部通過管道將沼氣送至沼氣鍋爐，鍋爐通過燃燒沼氣加熱自來水產(chǎn)生大量水蒸氣，送氣泵通過送氣管道將水蒸氣送至污泥反應區(qū)。送氣管及氣動攪拌棒位于污泥反應區(qū)內(nèi)，攪拌棒兩端設有大小相同方向相反的孔道若干，所述送氣管道的一端與送氣泵連通，在送氣泵的作用下將鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣抽入送氣管道內(nèi)，送氣管道的另一端與氣動攪拌棒連通，并且氣動攪拌棒可轉動地連接在送氣管道上，送氣泵抽出的水蒸氣流入氣動攪拌棒，氣動攪拌棒兩端形成方向相反的氣流，利用氣流的反作用力推動攪拌棒轉動，使污泥反應區(qū)內(nèi)的厭氧污泥與污水充分接觸，同時利用水蒸汽加熱反應區(qū)的水體溫度，提高微生物的活性進而提高反應器的有機載荷能力和凈化效率。進一步的，在UASB反應器旁邊建立一個小型沼氣鍋爐，鍋爐旁建有沼氣室用于收集并反應器產(chǎn)生的沼氣。進一步的，反應器底部一側設有一個溫度傳感器，用于實時監(jiān)測反應器內(nèi)的溫度以便調(diào)整水蒸氣流量。進一步的，所述氣動攪拌棒攪拌棒兩端設有大小相同方向相反的孔道若干。進一步的，所述氣動攪拌棒與送氣管道的連接部位包括軸承盒和軸承，所述軸承安裝在軸承盒內(nèi)，所述攪拌棒的中部設置有與之連通的連接管，所述連接管安裝在軸承上，所述軸承盒的下端通過法蘭連接到送氣管道上，并且軸承盒與送氣管道連通，軸承盒的上端通過法蘭連接到連接管上，并且連接管能夠在軸承內(nèi)轉動。進一步的，所述送氣管的結構由內(nèi)向外依次為內(nèi)管、保溫層、保護層和外管組成，具有很好的保溫隔熱作用。進一步的，所述內(nèi)管和外管的材料選自普通的耐高溫塑料，所述保溫層的材料是由聚乙烯泡沫和聚醚多元醇按照1:0.2-0.5的重量比制成；所述保護層的材料按重量百分比計，是由以下成分制成：1-3％的炭黑、1-2％的抗老化劑、0.1-0.5％的碳酸鈣、余量為聚乙烯。本送氣管不僅保溫效果好，能減少熱量損失，而且耐用性好，可以有效防止伸入UASB反應池的一端長期被廢水侵蝕而老化破損導致泄漏，安全可靠。進一步的，所述氣動攪拌棒的材料為金屬陶瓷復合材料，該金屬陶瓷復合材料中陶瓷所占的比重為72-80％，余量為金屬鎳和鉻，鎳和鉻二者之間的重量比例為任意比，這樣的氣動攪拌棒硬度高，而且又具備足夠的耐腐蝕性和耐高溫性能。如上所述，本專利技術的UASB反應器系統(tǒng)，具有以下有益效果：有效的利用了反應器所產(chǎn)生的沼氣，并利用沼氣鍋爐產(chǎn)生大量水蒸氣，輸送到反應器內(nèi)部提高了反應器的溫度，增強了微生物的活性，同時通過使用氣動攪拌棒轉動，使厭氧污泥和廢水充分接觸，大大提高了UASB反應器的有機載荷能力和凈化效率。附圖說明圖1顯示為本專利技術UASB反應器系統(tǒng)的示意圖。其中，1—污泥反應區(qū)；2—UASB反應池；3—三相分離器；4—沉淀區(qū)；5—氣動攪拌棒；6—送氣管；7—進水管；8—排泥管；9—出水管；10—集氣室；11—送氣泵；12—溫度傳感器；13—收集管；14—沼氣罐；15-空氣室；16-沼氣室；17-沼氣出口；18-空氣出口；19-燃燒室；20-進水管；21-內(nèi)鍋爐；22-軸承盒；23-排氣口。具體實施方式以下由特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本專利技術的其他優(yōu)點及功效。如圖1所示，通常，UASB反應器包括UASB反應池2，UASB反應池2內(nèi)具有污泥反應區(qū)2，污泥反應區(qū)2的底部存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層，UASB反應池2底部側壁上設置有進水管7，進水管7伸入污泥層內(nèi)；污泥反應區(qū)1的上方設置有三相分離器3，三相分離器3的上方設置有集氣室10，三相分離器3與UASB反應池2的內(nèi)壁之間構成沉淀區(qū)4，UASB反應池2的頂部側壁上設置有出水管9。要處理的污水從底部的進水管7流入與污泥層中的污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，將其轉化成沼氣，沼氣以微小氣泡的形式不斷放出，微小氣泡在上升的過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥層上部由于沼氣的攪動形成污泥濃度較稀薄的泥水混合物，摻雜有沼氣的泥水混合物進入三相分離器3，沼氣由三相分離沼氣由三相分離器3的集氣罩收集后進入集氣室10，集氣室10上方設置有導管，通過導管將集氣室內(nèi)的沼氣排出，泥水混合物則通過集氣罩和阻氣板之間的縫隙進入沉淀區(qū)4，進行泥水分離，上清液從頂部的出水管9排出，沉淀污泥則在重力的作用下返回污泥反應區(qū)1。本專利技術還包括沼氣收集罐14、沼氣鍋爐(15-21，23)、送氣泵11和氣動攪拌棒5。集氣室10底部通過管道將沼氣送至沼氣罐14儲存，鍋爐通過燃燒沼氣加熱自來水產(chǎn)生的水蒸氣通過管道與送氣泵11相連，送氣泵11通過送氣管道6將水蒸氣送至污泥反應區(qū)1。送氣管6及氣動攪拌棒5位于污泥反應區(qū)內(nèi)，攪拌棒5兩端設有大小相同方向相反的孔道若干，送氣管道6的一端與送氣泵11連通，用于在送氣泵11的作用下將鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣抽入送氣管道內(nèi)，送氣管道6的另一端與氣動攪拌棒5連通，并且氣動攪拌棒5可轉動地連接在送氣管道6上，送氣泵抽出的水蒸氣流入氣動攪拌棒，氣動攪拌棒兩端形成方向相反的氣流，利用氣流的反作用力推動攪拌棒轉動，使污泥反應區(qū)內(nèi)的厭氧污泥與污水充分接觸，同時利用水蒸汽加熱反應區(qū)的水體溫度，提高微生物的活性進而提高反應器的有機載荷能力和凈化效率。攪拌棒5兩端設有大小相同方向相反的孔道若干，為了保證自身能夠在水蒸汽射流的反作用力驅(qū)動下轉動，本專利技術的氣本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種UASB反應器系統(tǒng)，包括UASB反應器和沼氣鍋爐，所述UASB反應器內(nèi)具有污泥反應區(qū)，所述污泥反應區(qū)的底部存留大量厭氧污泥，形成污泥層，UASB反應池底部一側上設置有進水管，所述進水管伸入污泥層內(nèi)；所述污泥反應區(qū)的上方設置有三相分離器，所述三相分離器的上方設置有集氣室。其特征在于：集氣室底部通過管道將沼氣送至沼氣鍋爐，鍋爐通過燃燒沼氣加熱自來水產(chǎn)生大量水蒸氣，送氣泵通過送氣管道將水蒸氣送至污泥反應區(qū)。送氣管及氣動攪拌棒位于污泥反應區(qū)內(nèi)，攪拌棒兩端設有大小相同方向相反的孔道若干，所述送氣管道的一端與送氣泵連通，用于在送氣泵的作用下將鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣抽入送氣管道內(nèi)，送氣管道的另一端與氣動攪拌棒連通，并且氣動攪拌棒可轉動地連接在送氣管道上，送氣泵抽出的水蒸氣流入氣動攪拌棒，氣動攪拌棒兩端形成方向相反的氣流，利用氣流的反作用力推動攪拌棒轉動，使污泥反應區(qū)內(nèi)的厭氧污泥與污水充分接觸，同時利用水蒸汽加熱反應區(qū)的水體溫度，提高微生物的活性進而提高反應器的有機載荷能力和凈化效率。

【技術特征摘要】
1.一種UASB反應器系統(tǒng)，包括UASB反應器和沼氣鍋爐，所述UASB反應器內(nèi)具有污泥反應區(qū)，所述污泥反應區(qū)的底部存留大量厭氧污泥，形成污泥層，UASB反應池底部一側上設置有進水管，所述進水管伸入污泥層內(nèi)；所述污泥反應區(qū)的上方設置有三相分離器，所述三相分離器的上方設置有集氣室。其特征在于：集氣室底部通過管道將沼氣送至沼氣鍋爐，鍋爐通過燃燒沼氣加熱自來水產(chǎn)生大量水蒸氣，送氣泵通過送氣管道將水蒸氣送至污泥反應區(qū)。送氣管及氣動攪拌棒位于污泥反應區(qū)內(nèi)，攪拌棒兩端設有大小相同方向相反的孔道若干，所述送氣管道的一端與送氣泵連通，用于在送氣泵的作用下將鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣抽入送氣管道內(nèi)，送氣管道的另一端與氣動攪拌棒連通，并且氣動攪拌棒可轉動地連接在送氣管道上，送氣泵抽出的水蒸氣流入氣動攪拌棒，氣動攪拌棒兩端形成方向相反的氣流，利用氣流的反作用力推動攪拌棒轉動，使污泥反應區(qū)內(nèi)的厭氧污泥與污水充分接觸，同時利用水蒸汽加熱反應區(qū)的水體溫度，提高微生物的活性進而提高反應器的有機載荷能力和凈化效率。2.根據(jù)權利要求1所述的UASB反應器系統(tǒng)，其特征在于：在UASB反應器旁邊建立一個小型沼氣鍋爐，鍋爐旁建有沼氣室用于收集并反應器產(chǎn)生的...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：謝顯傳，秦龍，朱海嘯，黃玉，賀輝輝，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32