本發(fā)明涉及污水的處理中厭氧消化工藝所用設(shè)備領(lǐng)域，尤指一種具有自熱功能的UASB反應(yīng)器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

UASB用于廢水處理已有20多年的歷史。與傳統(tǒng)的厭氧反應(yīng)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(jié)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)器的溫度控制在最佳反應(yīng)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(yīng)器存在以上不足及甲烷作為一種燃料能源，本發(fā)明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(yīng)器中，以提高反應(yīng)器溫度，形成一種具有自熱功能的UASB反應(yīng)器系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種UASB反應(yīng)器系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有UASB反應(yīng)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(guān)目的，本發(fā)明提供一種UASB反應(yīng)器系統(tǒng)，包括UASB反應(yīng)器和小型沼氣鍋爐。所述UASB反應(yīng)器內(nèi)具有污泥反應(yīng)區(qū)，所述污泥 反應(yīng)區(qū)的底部存留大量厭氧污泥，形成污泥層，UASB反應(yīng)池底部一側(cè)上設(shè)置有進水管，所述進水管伸入污泥層內(nèi)；所述污泥反應(yīng)區(qū)的上方設(shè)置有三相分離器，所述三相分離器的上方設(shè)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(yīng)區(qū)。送氣管及氣動攪拌棒位于污泥反應(yīng)區(qū)內(nèi)，攪拌棒兩端設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動，使污泥反應(yīng)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(yīng)區(qū)的水體溫度，提高微生物的活性進而提高反應(yīng)器的有機載荷能力和凈化效率。

進一步的，在UASB反應(yīng)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(yīng)器產(chǎn)生的沼氣。

進一步的，反應(yīng)器底部一側(cè)設(shè)有一個溫度傳感器，用于實時監(jiān)測反應(yīng)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(shè)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(shè)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(zhuǎn)動。

進一步的，所述送氣管的結(jié)構(gòu)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(yīng)池的一端長期被廢水侵蝕而老化破損導(dǎo)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(fù)合材料，該金屬陶瓷復(fù)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，本發(fā)明的UASB反應(yīng)器系統(tǒng)，具有以下有益效果：

有效的利用了反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)部提高了反應(yīng)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(zhuǎn)動，使厭氧污泥和廢水充分接觸，大大提高了UASB反應(yīng)器的有機載荷能力和凈化效率。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明UASB反應(yīng)器系統(tǒng)的示意圖。

其中，1—污泥反應(yīng)區(qū)；2—UASB反應(yīng)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發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

如圖1所示，通常，UASB反應(yīng)器包括UASB反應(yīng)池2，UASB反應(yīng)池2內(nèi)具有污泥反應(yīng)區(qū)2，污泥反應(yīng)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(yīng)池2底部側(cè)壁上設(shè)置有進水管7，進水管7伸入污泥層內(nèi)；污泥反應(yīng)區(qū)1的上方設(shè)置有三相分離器3，三相 分離器3的上方設(shè)置有集氣室10，三相分離器3與UASB反應(yīng)池2的內(nèi)壁之間構(gòu)成沉淀區(qū)4，UASB反應(yīng)池2的頂部側(cè)壁上設(shè)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(zhuǎn)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(shè)置有導(dǎo)管，通過導(dǎo)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(yīng)區(qū)1。

本發(fā)明還包括沼氣收集罐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(yīng)區(qū)1。送氣管6及氣動攪拌棒5位于污泥反應(yīng)區(qū)內(nèi)，攪拌棒5兩端設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動，使污泥反應(yīng)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(yīng)區(qū)的水體溫度，提高微生物的活性進而提高反應(yīng)器的有機載荷能力和凈化效率。

攪拌棒5兩端設(shè)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(zhuǎn)動，本發(fā)明的氣動攪拌棒5還包括軸承盒22和軸承，軸承安裝在軸承盒22內(nèi)，攪拌棒的中部設(shè)置有與之連通的連接管，連接管安裝在軸承上，軸承盒22的下端通過法蘭連接到送氣管6上，并且軸承盒22與送氣管道6連通，由于連接管伸入軸承盒22內(nèi)，因此使得攪拌棒與送氣管道6連通；軸承盒22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(zhuǎn)動。本發(fā)明采用自制的氣動攪拌棒，氣動攪拌棒的結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，同時它利用攪拌棒兩端水蒸汽的反作用力來推動攪拌棒轉(zhuǎn)動，能耗低。同時為了有效控制反應(yīng)區(qū)溫度在微生物活性最佳的溫度范圍之內(nèi)，在反應(yīng)器底部設(shè)置一個溫度傳感器12便于實時監(jiān)測反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)溫度。

其中，送氣管6的結(jié)構(gòu)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。內(nèi)管和外管的材料選自普通的耐高溫塑料，保溫層的材料是由聚乙烯泡沫和聚醚多元醇按照1:0.35的重量比制成；保護層的材料按重量百分比計，是由以下成分制成：2％的炭黑、1.5％的抗老化劑、0.3％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(yīng)池的一端長期被廢水侵蝕而老化破損導(dǎo)致泄漏，安全可靠。氣動攪拌棒的材料為金屬陶瓷復(fù)合材料，該金屬陶瓷復(fù)合材料中陶瓷所占的比重為76％，余量為金屬鎳和鉻，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。

本發(fā)明有效的利用了反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)部提高了反應(yīng)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(zhuǎn)動，使厭氧污泥和廢水充分接觸，大大提高了UASB反應(yīng)器的有機載荷能力和凈化效率。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。