一种具有自热功能的UASB反应器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有自热功能的UASB反应器系统，由UASB反应器和一个沼气锅炉组成。UASB反应器包括反应池、三相分离器、集气室送气泵和气动搅拌棒。气动搅拌棒位于污泥反应区内，搅拌棒两端设有大小相同方向相反的孔道若干，送气管道与搅拌棒的中间位置相连。本发明专利技术将厌氧反应所产生沼气引入到沼气锅炉中产生大量水蒸气，并通过送气泵将水蒸气通过气动搅拌棒均匀布散于UASB反应器中，不仅使反应产生的沼气得到了有效利用，而且使反应器的温度控制在最佳反应温度范围内。同时利用气流喷射反作用力驱动气动搅拌棒转动，使厌氧污泥和废水充分接触，使微生物更大程度地分解废水中的有机物，提高了UASB反应器的有机载荷能力和净化效率。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种具有自热功能的UASB反应器系统
本专利技术涉及污水的处理中厌氧消化工艺所用设备领域，尤指一种具有自热功能的UASB反应器系统。
技术介绍
UASB用于废水处理已有20多年的历史。与传统的厌氧反应器相比(如厌氧塘、化粪池)相比，UASB的水力停留时间更短、固体保留时间更长，保持高浓度微生物量，可结合大量的高活性生物量，大大提高了污泥的稳定性和反应器的负荷能力，目前在全世界被普及用于高浓度有机废水的处理。在UASB反应器中厌氧菌以厌氧污泥中的有机物作为底物，通过降解作用净化污水。多数厌氧菌(主要是甲烷菌和水解菌)的最佳生长温度在30-35℃。而在我国，冬季低温常常会造成UASB反应器处理效率大大降低，出水难以达到标准要求。虽然也有通过采用外部供热保暖的方式使UASB反应器的温度控制在最佳反应温度范围之内，但是这又消耗了大量能源，额外增加了处理运行成本。UASB在处理高浓度有机废水时会产生大量的沼气(甲烷气)，而甲烷作为一种温室气体，如果直接排放会造成大气污染。因此，考虑到常规UASB反应器存在以上不足及甲烷作为一种燃料能源，本专利技术通过收集沼气引入到沼气锅炉中产生大量水蒸气，通过气动搅拌棒均匀布散于UASB反应器中，以提高反应器温度，形成一种具有自热功能的UASB反应器系统。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种UASB反应器系统，用于解决现有UASB反应器污染环境、有机载荷能力差和净化效率低等的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种UASB反应器系统，包括UASB反应器和小型沼气锅炉。所述UASB反应器内具有污泥反应区，所述污泥反应区的底部存留大量厌氧污泥，形成污泥层，UASB反应池底部一侧上设置有进水管，所述进水管伸入污泥层内；所述污泥反应区的上方设置有三相分离器，所述三相分离器的上方设置有集气室。其特征在于：集气室底部通过管道将沼气送至沼气锅炉，锅炉通过燃烧沼气加热自来水产生大量水蒸气，送气泵通过送气管道将水蒸气送至污泥反应区。送气管及气动搅拌棒位于污泥反应区内，搅拌棒两端设有大小相同方向相反的孔道若干，所述送气管道的一端与送气泵连通，在送气泵的作用下将锅炉产生的水蒸气抽入送气管道内，送气管道的另一端与气动搅拌棒连通，并且气动搅拌棒可转动地连接在送气管道上，送气泵抽出的水蒸气流入气动搅拌棒，气动搅拌棒两端形成方向相反的气流，利用气流的反作用力推动搅拌棒转动，使污泥反应区内的厌氧污泥与污水充分接触，同时利用水蒸汽加热反应区的水体温度，提高微生物的活性进而提高反应器的有机载荷能力和净化效率。进一步的，在UASB反应器旁边建立一个小型沼气锅炉，锅炉旁建有沼气室用于收集并反应器产生的沼气。进一步的，反应器底部一侧设有一个温度传感器，用于实时监测反应器内的温度以便调整水蒸气流量。进一步的，所述气动搅拌棒搅拌棒两端设有大小相同方向相反的孔道若干。进一步的，所述气动搅拌棒与送气管道的连接部位包括轴承盒和轴承，所述轴承安装在轴承盒内，所述搅拌棒的中部设置有与之连通的连接管，所述连接管安装在轴承上，所述轴承盒的下端通过法兰连接到送气管道上，并且轴承盒与送气管道连通，轴承盒的上端通过法兰连接到连接管上，并且连接管能够在轴承内转动。进一步的，所述送气管的结构由内向外依次为内管、保温层、保护层和外管组成，具有很好的保温隔热作用。进一步的，所述内管和外管的材料选自普通的耐高温塑料，所述保温层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；所述保护层的材料按重量百分比计，是由以下成分制成：1-3％的炭黑、1-2％的抗老化剂、0.1-0.5％的碳酸钙、余量为聚乙烯。本送气管不仅保温效果好，能减少热量损失，而且耐用性好，可以有效防止伸入UASB反应池的一端长期被废水侵蚀而老化破损导致泄漏，安全可靠。进一步的，所述气动搅拌棒的材料为金属陶瓷复合材料，该金属陶瓷复合材料中陶瓷所占的比重为72-80％，余量为金属镍和铬，镍和铬二者之间的重量比例为任意比，这样的气动搅拌棒硬度高，而且又具备足够的耐腐蚀性和耐高温性能。如上所述，本专利技术的UASB反应器系统，具有以下有益效果：有效的利用了反应器所产生的沼气，并利用沼气锅炉产生大量水蒸气，输送到反应器内部提高了反应器的温度，增强了微生物的活性，同时通过使用气动搅拌棒转动，使厌氧污泥和废水充分接触，大大提高了UASB反应器的有机载荷能力和净化效率。附图说明图1显示为本专利技术UASB反应器系统的示意图。其中，1—污泥反应区；2—UASB反应池；3—三相分离器；4—沉淀区；5—气动搅拌棒；6—送气管；7—进水管；8—排泥管；9—出水管；10—集气室；11—送气泵；12—温度传感器；13—收集管；14—沼气罐；15-空气室；16-沼气室；17-沼气出口；18-空气出口；19-燃烧室；20-进水管；21-内锅炉；22-轴承盒；23-排气口。具体实施方式以下由特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。如图1所示，通常，UASB反应器包括UASB反应池2，UASB反应池2内具有污泥反应区2，污泥反应区2的底部存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层，UASB反应池2底部侧壁上设置有进水管7，进水管7伸入污泥层内；污泥反应区1的上方设置有三相分离器3，三相分离器3的上方设置有集气室10，三相分离器3与UASB反应池2的内壁之间构成沉淀区4，UASB反应池2的顶部侧壁上设置有出水管9。要处理的污水从底部的进水管7流入与污泥层中的污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，将其转化成沼气，沼气以微小气泡的形式不断放出，微小气泡在上升的过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥层上部由于沼气的搅动形成污泥浓度较稀薄的泥水混合物，掺杂有沼气的泥水混合物进入三相分离器3，沼气由三相分离沼气由三相分离器3的集气罩收集后进入集气室10，集气室10上方设置有导管，通过导管将集气室内的沼气排出，泥水混合物则通过集气罩和阻气板之间的缝隙进入沉淀区4，进行泥水分离，上清液从顶部的出水管9排出，沉淀污泥则在重力的作用下返回污泥反应区1。本专利技术还包括沼气收集罐14、沼气锅炉(15-21，23)、送气泵11和气动搅拌棒5。集气室10底部通过管道将沼气送至沼气罐14储存，锅炉通过燃烧沼气加热自来水产生的水蒸气通过管道与送气泵11相连，送气泵11通过送气管道6将水蒸气送至污泥反应区1。送气管6及气动搅拌棒5位于污泥反应区内，搅拌棒5两端设有大小相同方向相反的孔道若干，送气管道6的一端与送气泵11连通，用于在送气泵11的作用下将锅炉产生的水蒸气抽入送气管道内，送气管道6的另一端与气动搅拌棒5连通，并且气动搅拌棒5可转动地连接在送气管道6上，送气泵抽出的水蒸气流入气动搅拌棒，气动搅拌棒两端形成方向相反的气流，利用气流的反作用力推动搅拌棒转动，使污泥反应区内的厌氧污泥与污水充分接触，同时利用水蒸汽加热反应区的水体温度，提高微生物的活性进而提高反应器的有机载荷能力和净化效率。搅拌棒5两端设有大小相同方向相反的孔道若干，为了保证自身能够在水蒸汽射流的反作用力驱动下转动，本专利技术的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种UASB反应器系统，包括UASB反应器和沼气锅炉，所述UASB反应器内具有污泥反应区，所述污泥反应区的底部存留大量厌氧污泥，形成污泥层，UASB反应池底部一侧上设置有进水管，所述进水管伸入污泥层内；所述污泥反应区的上方设置有三相分离器，所述三相分离器的上方设置有集气室。其特征在于：集气室底部通过管道将沼气送至沼气锅炉，锅炉通过燃烧沼气加热自来水产生大量水蒸气，送气泵通过送气管道将水蒸气送至污泥反应区。送气管及气动搅拌棒位于污泥反应区内，搅拌棒两端设有大小相同方向相反的孔道若干，所述送气管道的一端与送气泵连通，用于在送气泵的作用下将锅炉产生的水蒸气抽入送气管道内，送气管道的另一端与气动搅拌棒连通，并且气动搅拌棒可转动地连接在送气管道上，送气泵抽出的水蒸气流入气动搅拌棒，气动搅拌棒两端形成方向相反的气流，利用气流的反作用力推动搅拌棒转动，使污泥反应区内的厌氧污泥与污水充分接触，同时利用水蒸汽加热反应区的水体温度，提高微生物的活性进而提高反应器的有机载荷能力和净化效率。

【技术特征摘要】
1.一种UASB反应器系统，包括UASB反应器和沼气锅炉，所述UASB反应器内具有污泥反应区，所述污泥反应区的底部存留大量厌氧污泥，形成污泥层，UASB反应池底部一侧上设置有进水管，所述进水管伸入污泥层内；所述污泥反应区的上方设置有三相分离器，所述三相分离器的上方设置有集气室。其特征在于：集气室底部通过管道将沼气送至沼气锅炉，锅炉通过燃烧沼气加热自来水产生大量水蒸气，送气泵通过送气管道将水蒸气送至污泥反应区。送气管及气动搅拌棒位于污泥反应区内，搅拌棒两端设有大小相同方向相反的孔道若干，所述送气管道的一端与送气泵连通，用于在送气泵的作用下将锅炉产生的水蒸气抽入送气管道内，送气管道的另一端与气动搅拌棒连通，并且气动搅拌棒可转动地连接在送气管道上，送气泵抽出的水蒸气流入气动搅拌棒，气动搅拌棒两端形成方向相反的气流，利用气流的反作用力推动搅拌棒转动，使污泥反应区内的厌氧污泥与污水充分接触，同时利用水蒸汽加热反应区的水体温度，提高微生物的活性进而提高反应器的有机载荷能力和净化效率。2.根据权利要求1所述的UASB反应器系统，其特征在于：在UASB反应器旁边建立一个小型沼气锅炉，锅炉旁建有沼气室用于收集并反应器产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢显传，秦龙，朱海啸，黄玉，贺辉辉，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32