CN107487843B - 一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器，包括污水提升泵、球型真空集热器、管式真空集热器、三相分离器和出水槽，其特征在于：污水提升泵通过进水管与球型真空集热器连接；球型真空集热器的上部设置有填料口和输出口，底部设置有排泥管；球型真空集热器的输出口与管式真空集热器的输入口连接；所述管式真空集热器呈倾斜状布置，且管式真空集热器的输入口端比输出口端低；管式真空集热器的输出口连接三相分离器的输入口；三相分离器垂直布置在管式真空集热器的输出口上方；三相分离器内设置有楔形挡板，三相分离器的上部设置有排液口，三相分离器的顶部设置有集气室；本发明可广泛应用于生物、能源、化工等领域。

Description

一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器
技术领域
本发明涉及升流式厌氧污泥床反应器，具体涉及一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器。
背景技术
升流式厌氧污泥床(UASB)是厌氧生物处理的一种主要构筑物，它集厌氧生物反应与沉淀分离于一体，具有有机负荷和去除效率高，结构简单等优点。在UASB反应器中自下而上主要有底部的布水器、高浓度，高活性的污泥床、悬浮的污泥层、上清液层、三相分离器。UASB反应器负荷能力大，去除效率高主要是由高浓度，高活性的污泥床层成决定的。有机物通过底部的布水器进入污泥床，然后被污泥床中的厌氧微生物利用，经厌氧发酵形成甲烷及二氧化碳等气体。有机物在污泥床中的发酵过程受到许多因素的制约，如pH、氧化还原电位、有机负荷、温度等。其中温度对微生物的活性起着至关重要的作用，影响着反应器的高效性。发酵过程通常分为常温发酵、中温发酵、高温发酵，中温发酵微生物所适应的温度在35℃左右，高温发酵在55℃左右。而高温发酵能耗较大，一般选取温度为35℃的中温发酵。发酵过程中的温度过高或过低都会使微生物的活性受到抑制。为了维持发酵过程中的所需温度，通常会设置加热装置，这不仅增加了运行费用而且使整个系统变得更加复杂。此外在UASB反应器运行过程中，由于大量气泡的产生会使活性污泥随发酵液升流，而造成的活性污泥的流失，生物量减少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器。
根据本发明的技术方案, 一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器，包括污水提升泵、球型真空集热器、管式真空集热器、三相分离器和出水槽，其特征在于：污水提升泵通过进水管与球型真空集热器连接；球型真空集热器的上部设置有填料口和输出口，底部设置有排泥管；球型真空集热器的输出口与管式真空集热器的输入口连接；所述管式真空集热器呈倾斜状布置，且管式真空集热器的输入口端比输出口端低；管式真空集热器的输出口连接三相分离器的输入口；三相分离器垂直布置在管式真空集热器的输出口上方；三相分离器内设置有楔形挡板，三相分离器的上部设置有排液口，三相分离器的顶部设置有集气室；三相分离器的排液口和出水槽连接；出水槽的底部设置有排水口；在球型真空集热器和管式真空集热器的上方设置有遮阳卷帘，当球型真空集热器或者管式真空集热器的温度达到设定值时，控制遮阳卷帘打开以遮挡照射到球型真空集热器和管式真空集热器的阳光。
本发明利用球型真空集热器和管式真空集热器吸收太阳能加热反应区发酵液，不额外设置加热器；利用经进水管进入的有机底物对球型真空集热器中的活性污泥形成扰动，加大有机底物与微生物的接触机会，从而提高反应效率；利用倾斜设置的管式真空集热器截留污泥，使其沉淀，避免了活性污泥的流失；并利用遮阳卷帘对反应温度进行自动控制， 利用三相分离器实现气液分离，并且三相分离器内设计有楔形挡板，随废水升流的污泥碰到楔形挡板后会发生沉降，可进一步截留污泥。
根据本发明所述的真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器的优选方案，该反应器包括外部支撑架，该外部支撑架包括四根管柱和安装板；安装板呈倾斜状设置，并固定在管柱的顶端； 安装板上设置有安装孔和管槽，球型真空集热器放置在安装孔内；管式真空集热器放置在管槽内；在管式真空集热器与球型真空集热器连接处以及管式真空集热器的出口处均设置有铠装热电偶，铠装热电偶输出信号到温控器，温控器输出控制信号控制电机的启动和关闭；遮阳卷帘设置在安装板的顶端，由电机带动电机皮带控制遮阳卷帘的打开和关闭。
根据本发明所述的真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器的优选方案，出水槽设置在外部支撑架的顶端，出水槽内设置凸台，该凸台与三相分离器的排液口对应。
本发明所述的一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器的有益效果是:本发明利用球型真空集热器和管式真空集热器吸收太阳能加热反应区发酵液，不额外设置加热器；利用经进水管进入的有机底物对球型真空集热器中的活性污泥形成扰动，利用倾斜设置的管式真空集热器截留污泥，使其沉淀，避免了活性污泥的流失；并利用遮阳卷帘对反应温度进行自动控制，利用三相分离器实现气液固分离；本发明结构简单、独特，能有效的截留污泥以及自加热发酵液，实现高效，低能耗的目标，可广泛应用在生物、能源、化工等领域。
附图说明
图1是本发明所述的一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器的结构示意图。
图2是三相分离器7的主视图。
图3是三相分离器7的左视图。
图4是三相分离器7的俯视图。
具体实施方式
参见图1至图4, 一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器，包括污水提升泵1、球型真空集热器3、管式真空集热器6、三相分离器7和出水槽14；污水提升泵1通过进水管2与球型真空集热器3连接；球型真空集热器3的上部设置有填料口5和输出口，底部设置有排泥管4；球型真空集热器3的输出口与管式真空集热器6的输入口连接；所述管式真空集热器6呈倾斜状布置，所述管式真空集热器6与水平面成135°~150°夹角。且管式真空集热器6的输入口端比输出口端低；管式真空集热器6的输出口连接三相分离器7的输入口23；三相分离器7垂直布置在管式真空集热器6的输出口上方；三相分离器7采用圆筒型，三相分离器7内设置有楔形挡板8，三相分离器7的上部设置有排液口24，三相分离器7的顶部设置有集气室9；所述集气室9与导气管10相连；三相分离器7的排液口和出水槽14连接；出水槽14的底部设置有排水口16；在球型真空集热器3和管式真空集热器6的上方设置有遮阳卷帘18，当球型真空集热器3或者管式真空集热器6的温度达到设定值时，控制遮阳卷帘18打开以遮挡照射到球型真空集热器3和管式真空集热器6的阳光。
在具体实施例中，该反应器包括外部支撑架11，该外部支撑架11由四根管柱、安装板13以及支撑板22构成；安装板13呈倾斜状设置，并固定在管柱的顶端，支撑板22垂直设置，并固定在管柱上； 安装板上设置有安装孔和管槽，球型真空集热器3放置在安装孔内；管式真空集热器6放置在管槽内，由支撑件12相支撑，支撑件12固定在支撑板22上；在管式真空集热器6与球型真空集热器3连接处以及管式真空集热器6出口处均分别设置有铠装热电偶17，铠装热电偶17输出信号到温控器21，温控器21输出控制信号控制电机20的启动和关闭；遮阳卷帘18设置在安装板13的顶端，由电机20带动电机皮带19控制遮阳卷帘18的打开和关闭。
出水槽14设置在外部支撑架11的顶端，出水槽14内设置凸台15，该凸台15与三相分离器7的排液口对应。
本发明的工作过程是：在整个系统启动前，将富集后的活性污泥经填料口5加入球型真空集热器3，并迅速通入氮气使整个系统处于无氧条件下。而后利用污水提升泵1将有机底物经进水管2送入球型真空集热器3，从进水管2进入的有机底物使球型真空集热器3中的活性污泥形成扰动，加大有机底物与微生物的接触机会，从而提高反应效率。此外球型真空集热器3利用腔内灰黑色的污泥床层吸收太阳能，使球型真空集热器3内温度升高，提高微生物消解利用的速度，此为第一阶段反应。
未被利用完的有机物，随水流流入管式真空集热器6中进一步被消解。随水流以及被气泡所裹挟的污泥，会随之进入管式真空集热器6中。而倾斜设置的管式真空集热器6能起到挡板的作用，截留污泥，使其沉淀。管式真空集热器6中的液体吸收太阳能，消解剩余的有机物。此为第二阶段。
当管式真空集热器6与球型真空集热器3连接处的铠装热电偶温度达到35℃或管式真空集热器出口处的铠装热电偶达到40℃时，温控器21启动电机20带动电机皮带19放下遮阳卷帘遮挡球型真空集热器3和管式真空集热器6的阳光，以保证反应过程不超温。
处理后的废水经三相分离器7流出，经出水槽14底部凸台15流进排水口16，然后向外流出。所产生的沼气，经三相分离器7中的集气室9和导气管10排出。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器，包括污水提升泵(1)、球型真空集热器(3)、管式真空集热器(6)、三相分离器(7)和出水槽(14)，其特征在于：污水提升泵(1)通过进水管(2)与球型真空集热器(3)连接；球型真空集热器(3)的上部设置有填料口(5)和输出口，底部设置有排泥管(4)；球型真空集热器(3)的输出口与管式真空集热器(6)的输入口连接；所述管式真空集热器(6)呈倾斜状布置，所述管式真空集热器(6)与水平面成135°～150°夹角,且管式真空集热器(6)的输入口端比输出口端低；管式真空集热器(6)的输出口连接三相分离器(7)的输入口(23)；三相分离器(7)垂直布置在管式真空集热器(6)的输出口上方；三相分离器(7)内设置有楔形挡板(8)，三相分离器(7)的上部设置有排液口(24)，三相分离器(7)的顶部设置有集气室(9)；三相分离器(7)的排液口与出水槽(14)连接；出水槽(14)的底部设置有排水口(16)；在球型真空集热器(3)和管式真空集热器(6)的上方设置有遮阳卷帘(18)，当球型真空集热器(3)或者管式真空集热器(6)的温度达到设定值时，控制遮阳卷帘(18)打开以遮挡照射到球型真空集热器(3)和管式真空集热器(6)的阳光。
2.根据权利要求1所述的真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器，其特征在于：该反应器包括外部支撑架(11)，该外部支撑架(11)包括四根管柱和安装板(13)；安装板(13)呈倾斜状设置，并固定在管柱的顶端，安装板上设置有安装孔和管槽，球型真空集热器(3)放置在安装孔内；管式真空集热器(6)放置在管槽内；在管式真空集热器(6)与球型真空集热器(3)连接处以及管式真空集热器(6)的出口处均设置有铠装热电偶，铠装热电偶输出信号到温控器(21)，温控器(21)输出控制信号控制电机(20)的启动和关闭；遮阳卷帘(18)设置在安装板(13)的顶端，由电机(20)带动电机皮带(19)控制遮阳卷帘(18)的打开和关闭。
3.根据权利要求2所述的真空太阳能集热式户外升流厌氧污泥床反应器，其特征在于：出水槽(14)设置在外部支撑架(11)的顶端，出水槽(14)内设置凸台(15)，该凸台(15)与三相分离器(7)的排液口对应。
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