CN203079746U

CN203079746U - 一种污水厌氧反应系统

Info

Publication number: CN203079746U
Application number: CN2012207482124U
Authority: CN
Inventors: 蒋作佩; 曾晓屏; 钟靓杰
Original assignee: XIANGTAN QIUSHUI ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIANGTAN QIUSHUI ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2022-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种污水厌氧反应系统，包括依次连接的污水收集池、厌氧反应器和沼气储罐，所述污水收集池与所述厌氧反应器之间依次连接有热量回收器和热交换器，所述热量回收器内设置有换热管，所述厌氧反应器的出水口连接所述换热管的进水口，所述换热管的出水口连接下一步水处理工序；所述厌氧反应系统还包括加热装置，所述加热装置包括锅炉、循环散热管和温度控制装置，用于自动控制所述热交换器和所述厌氧反应器内污水的加热温度。本实用新型提供的污水厌氧反应系统，沼气产气率高、节约能耗，且该污水厌氧反应系统建造成本低。

Description

一种污水厌氧反应系统

技术领域

本实用新型涉及有机废水处理技术领域，具体涉及一种污水厌氧反应系统。

背景技术

含有高浓度有机物的废水，常见的有人畜粪便、食品加工废水、秸秆堆沤等，主要是通过沼气工程来处理，目的是通过厌氧发酵来分解有机物并产生沼气，既消除了污染又获得了能源（沼气）和有机肥料。但在沼气工程的实际运行过程中，由于其固有的缺陷而没有发挥它应有的作用，普遍存在产气率低、排放难以达标等不足。这主要是因为厌氧反应对温度和温度变化比较敏感，只有在相对较高的温度（38℃）及较小的温差区间（35-40℃）内厌氧反应才有较高的效率，产生的沼气量大。目前，现有的沼气工程中，厌氧反应几乎是在自然状态下进行的，反应温度随环境温度的变化而变化，因此，产气量极不稳定，尤其是到了冬天，当温度降至10℃以下时，几乎停止产气。所以，为了提高沼气产量，沼气工程的规模做的很大，无形中增加了沼气工程的建造成本和建造时间；同时，因厌氧反应受温度影响较大，厌氧反应的效率时高时低，污水中的主要污染物不能被有效降解，造成排放物仍难以达标。

现有技术中，为了提高厌氧反应的效率，采取了将污水进行加热、保温的措施，但是，现有技术中进行污水加热、保温需要消耗大量的能耗，尤其是在气温较低时，即使将厌氧反应产生的沼气全部用来加热污水也不能满足需求。因此，该沼气工程的实际运用价值较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服以上缺点，提供一种沼气产气率高、节约能耗、建造成本低的污水厌氧反应系统。

本实用新型的技术方案是：

一种污水厌氧反应系统，包括依次连接的污水收集池、厌氧反应器和沼气储罐，所述污水收集池与所述厌氧反应器之间依次连接有热量回收器和热交换器，所述热量回收器内设置有换热管，所述厌氧反应器的出水口连接所述换热管的进水口，所述换热管的出水口连接下一步水处理工序；

所述厌氧反应系统还包括加热装置，所述加热装置包括锅炉和温度控制装置，所述锅炉连接有第一循环散热管和第二循环散热管，所述第一循环散热管设置在所述热交换器内，所述第二循环散热管设置在所述厌氧反应器内，所述温度控制装置用于自动控制所述热交换器和所述厌氧反应器内污水的加热温度。

进一步地，所述厌氧反应器为设置有底板的双层筒体结构，所述污水设置在所述双层筒体的内层和外层之间，所述厌氧反应器的内层形成一个空腔结构，所述热量回收器与所述热交换器设置在所述空腔内。

进一步地，所述热交换器设置在所述热量回收器的上方。

进一步地，所述第一循环散热管的进水口设置在出水口上方。

进一步地，所述第二循环散热管设置在所述厌氧反应器的底部。

进一步地，所述厌氧反应器的出水口高于所述换热管的进水口。

进一步地，所述温度控制装置包括温度检测器，所述热交换器的上部和所述厌氧反应器的下部分别设置有所述温度检测器。

进一步地，所述沼气储罐连接所述锅炉。

进一步地，所述厌氧反应器的壳体分别为三层，中间层为保温材料层，所述厌氧反应器内设置有加强筋。

本实用新型提供的污水厌氧反应系统，与现有技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型提供的污水厌氧反应系统，沼气产气率高。本实用新型提供的污水厌氧反应系统，污水收集池与厌氧反应器之间依次连接有热量回收器和热交换器，厌氧反应系统还包括加热装置，加热装置包括锅炉和温度控制装置，锅炉连接有第一循环散热管和第二循环散热管，第一循环散热管设置在热交换器内，第二循环散热管设置在厌氧反应器内，温度控制装置用于自动控制热交换器和厌氧反应器内污水的加热温度。温度控制装置检测热交换器和厌氧反应器内的温度，并自动控制第一循环散热管和第二循环散热管分别向热交换器和厌氧反应器加热，使热交换器和厌氧反应器内污水的温度达到厌氧反应的最佳温度，厌氧反应的环境条件得到改善，发生厌氧反应的各种微生物的活性增大，在厌氧反应器内，厌氧反应的速率增大，提高了厌氧反应的效率，且各微生物反应完全，从而使得沼气的产气率高。

2、本实用新型提供的污水厌氧反应系统，节约能耗。本实用新型提供的污水厌氧反应系统，污水收集池与厌氧反应器之间依次连接有热量回收器和热交换器，热量回收器内设置有换热管，厌氧反应器的出水口连接换热管的进水口，使厌氧反应器分离后的净化水进入换热管中；通过加热装置加热热交换器和厌氧反应器内的污水后，厌氧反应器内分离得到的净化水水温较高，与厌氧反应器内设定的最佳温度条件值相当，通过净化水的余热温度预热流经热量回收器的污水，使污水温度升高，净化水所含的热量得到充分利用；经热量回收器加热后的污水依次流向热交换器和厌氧反应器，使热交换器和厌氧反应器内加热污水的能耗降低。

3、本实用新型提供的污水厌氧反应系统中，沼气储罐连接锅炉，使本厌氧反应系统产生的沼气直接作为加热锅炉的能源。经检测，污水COD为7000mg/L时，加热锅炉所用的沼气量为本系统产生沼气量的10%-50%。

4、本实用新型提供的的污水厌氧反应系统，建造成本低。本实用新型提供的污水厌氧反应系统，通过将污水加热到厌氧反应的最佳环境条件，从而可大大提高污水处理的能力以及沼气的产气能力，污水处理的效率高，因此，在建造该厌氧反应系统时，所需要的建筑面积减小；特别是当厌氧反应器为设置有底板的双层筒体结构，污水设置在双层筒体的内层和外层之间，厌氧反应器的内层形成一个空腔结构，热量回收器与热交换器设置在空腔内时，进一步缩小了该厌氧反应系统的建筑空间，该厌氧反应系统结构紧凑，且空腔内设置的热交换器保温效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的污水厌氧反应系统实施例1的流程示意图；

图2是本实用新型的污水厌氧反应系统实施例2的流程示意图；

图3是图2中的厌氧反应器结构示意图；

图4是图3中的A部放大图；

图5是图3中支撑底座的俯视图；

附图标记：1-污水收集池，2-厌氧反应器，3-沼气储罐，4-热量回收器，5-热交换器，6-换热管，7-锅炉，8-第一循环散热管，9-第一循环水泵，10-第二循环散热管，11-第二循环水泵，12-控制器，13-第一温度检测器，14-第二温度检测器，15-第三温度检测器，16-第四温度检测器，17-加强筋，18-外层，19-内层，20-空腔，21-底板，22-保温材料层，23-支撑底座，24-平板，25-孔洞。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

结合图1，一种污水厌氧反应系统，包括依次连接的污水收集池1、厌氧反应器2和沼气储罐3，污水收集池1与厌氧反应器2之间依次连接有热量回收器4和热交换器5，热量回收器4内设置有换热管6，厌氧反应器2的出水口连接换热管6的进水口，换热管6的出水口连接下一步水处理工序；

厌氧反应系统还包括加热装置，加热装置包括锅炉7和温度控制装置，锅炉7连接有第一循环散热管8和第二循环散热管10，第一循环散热管8设置在热交换器5内，第二循环散热管10设置在厌氧反应器2内，温度控制装置用于自动控制热交换器5和厌氧反应器2内污水的加热温度。锅炉内的热水通过第一循环水泵9和第二循环水泵11分别输送至第一循环散热管8和第二循环散热管10。

加热装置用于加热热交换器和厌氧反应器内污水的温度，其中，温度控制装置包括温度检测器和控制器，使用时，温度检测器检测热交换器5和厌氧反应器2内的温度，并通过控制器控制第一循环散热管和第二循环散热管分别向热交换器和厌氧反应器加热，使热交换器和厌氧反应器内污水的温度能自动保持在厌氧反应的最佳温度区间内，从而改善厌氧反应的环境条件，提高厌氧反应的利用率和产气率。

厌氧反应器的出水口连接换热管的进水口，使厌氧反应器分离后的净化水进入换热管中；通过加热装置加热热交换器和厌氧反应器内的污水后，厌氧反应器内分离得到的净化水水温较高，通过净化水的余热温度预热流经热量回收器的污水，从而降低了后续处理工艺中加热污水到设定温度值所需的能量消耗。经检测，热量回收率达到80-86%，当外界温度较低时，热量回收率越高。

本实施例中，第二循环散热管10设置在厌氧反应器2的底部，厌氧反应器底部的污水先受热，受热后的污水向上流动，使厌氧反应器内的污水产生对流，起到搅拌作用，加热效果好。厌氧反应器的进水口同样也设置在底部，通过布水器均匀布置污水。

本实施例中，厌氧反应器2的出水口高于换热管6的进水口。使在厌氧反应器内分离得到的净化水能自流至热量回收器中的换热管内，用于预热热量回收器内的污水，在充分利用热量的同时，减少净化水输送的动力消耗。

本实施例中，温度控制装置包括温度检测器和控制器，通过控制器设定厌氧反应的最佳温度区间，其中，设定低温为H₁,高温为H₂，热交换器的上部和厌氧反应器的下部分别设置有第一温度检测器13和第二温度检测器14，分别用于检测系统热交换器和厌氧反应器内污水的温度，控制器12接收温度检测器发送的信号，并将信号发送值与设定值进行比较，当信号发送值低于设定值H₁时，启动第一循环水泵10和第二循环水泵11，分别向第一循环散热管8和第二循环散热管10输送热水，分别用于加热热交换器内的污水和厌氧反应器内的污水。当热交换器和厌氧反应器内的污水温度加热到设定值H₂后，控制器12控制循环水泵停止工作。

本实施例中，沼气储罐3连接锅炉7，使本厌氧反应系统产生的沼气直接作为加热锅炉的能源，而减少了外界能源的消耗。经检测，污水COD为7000mg/L、气温为5℃时，加热锅炉所用的沼气量为本系统产生沼气量的50%，在节约能源的同时可以满足本系统所产的沼气供其他领域使用。

热量回收器4、热交换器5和厌氧反应器2的壳体可以为多层结构，其中含有保温材料层，可进一步提高各反应器的保温效果，减少热量散失。

厌氧反应器内可以设置有加强筋，用于增强厌氧反应器的整体强度。厌氧反应器可采用PVC、聚丙烯、玻璃钢、不锈钢等材质做成。

本实施例中，厌氧反应系统的处理方法的步骤如下：

a、设定厌氧反应的最佳温度区间，其中，设定低温为H₁,高温为H₂；并将污水收集池内的污水泵送至热量回收器；

b、经热量回收器后的污水进入热交换器，通过加热装置将污水加热至厌氧反应的最佳温度，经加热后的污水通过厌氧反应器的进水口进入厌氧反应器；第一温度检测器13检测热交换器内的污水的温度，并通过控制器12控制第一循环水泵9，当温度小于H₁时，启动第一循环水泵，锅炉内的热水通过第一循环散热管8加热热交换器内的污水，当温度达到H₂时，控制器12控制第一循环水泵停止输送热水；

c、同理，第二温度检测器14检测厌氧反应器内污水的温度，并通过控制器12控制第二循环水泵，当温度小于H₁时，启动第二循环水泵，锅炉内的热水通过第二循环散热管10加热厌氧反应器内的污水，当温度达到H₂时，控制器12控制第二循环水泵停止输送热水，使厌氧反应器内污水的温度保持在设定区间内；污水在厌氧反应器内经三相分离，分离得到污泥、净化水和沼气；

d、步骤c分离得到的净化水回收至步骤a中的热量回收器，用于预热热量回收器中的污水，然后将净化水排至下一个水处理工序。净化水经厌氧反应器的出水口进入热量回收器中换热管内，加热热量回收器内的污水。

实施例2

结合图2、图3、图4，一种污水厌氧反应系统，包括依次连接的污水收集池1、厌氧反应器2和沼气储罐3，污水收集池1与厌氧反应器2之间依次连接有热量回收器4和热交换器5，热量回收器4内设置有换热管6，厌氧反应器2的出水口连接换热管6的进水口，换热管6的出水口连接下一步水处理工序；

加热装置用于加热热交换器和厌氧反应器内污水的温度，其中，温度控制装置包括温度检测器和控制器，使用时，温度检测器检测热交换器5和厌氧反应器2内的温度，并通过控制器控制第一循环散热管和第二循环散热管分别向热交换器和厌氧反应器加热，使厌氧反应器内污水的温度保持在设定的温度区间内，从而改善厌氧反应的环境条件，提高厌氧反应的利用率和产气率。

厌氧反应器的出水口连接换热管的进水口，使厌氧反应器分离后的净化水进入换热管中；通过加热装置加热热交换器和厌氧反应器内的污水后，厌氧反应器内分离得到的净化水水温较高，与厌氧反应器中污水温度一致，高于热量回收器中污水的温度，通过净化水的余热预热流经热量回收器的污水，从而降低了后续处理工艺中加热污水到设定温度值所需的能量消耗。

本实施例中，厌氧反应器2为双层筒体结构，双层筒体结构的内层19和外层18底部连接有底板22，污水设置在双层筒体的内层19和外层18之间，厌氧反应器的内层形成一个空腔20，热量回收器4与热交换器5设置在空腔内。厌氧反应器的顶部设置有集气罩，用于收集厌氧反应中产生的沼气，集气罩与沼气储罐连通。双层筒体结构的厌氧反应器进一步缩小了厌氧反应系统的建筑空间，该厌氧反应系统结构紧凑，且空腔内设置的热交换器保温效果好。

本实施例中，热交换器5设置在热量回收器4的上方，热量回收器4的污水进出口设置在垂直方向，流向为从底部到顶部，而净化水的流向为从顶部到底部。此时，污水从热量回收器的底部进入，再从顶部流至热交换器，而厌氧反应器中流出的净化水从热量回收器的顶部进入换热管，再从底部流出，即污水与净化水的流向相反，逆流能增强换热效果，经热量交换后，在热量回收器中，从底部到顶部，污水的温度逐渐升高，从而避免了热量回收器中污水发生对流而引起的污水内部热交换，使从顶部流出的污水温度更高，而从底部流出的净化水温度更低，进一步提高了热量回收效率，经检测，在此情况下，热量回收率可达到90%。

同理，在热交换器5内，第一循环散热管8的进水口设置在出水口上方，在热交换器内进行加热后，上部的污水温度高于下部的污水温度，从而使流至厌氧反应器的污水温度升得较高，接近污水处理的最佳温度条件。

厌氧反应器2的出水口高于换热管6的进水口，使在厌氧反应器内分离得到的净化水能自流至热量回收器中的换热管内，用于预热热量回收器内的污水，在充分利用热量的同时，减少净化水输送的动力消耗。

本实施例中，温度控制装置包括温度检测器和控制器，通过控制器设定厌氧反应的最佳温度区间，其中，设定低温为H₁,高温为H₂，热交换器的上部和厌氧反应器的下部分别设置有第一温度检测器13和第二温度检测器14，用于检测系统热交换器和厌氧反应器内污水的温度，控制器12接收温度检测器发送的信号，并将信号发送值与设定值进行比较，当信号发送值低于设定值H₁时，启动第一循环水泵10和第二循环水泵11，分别向第一循环散热管8和第二循环散热管10输送热水，分别用于加热热交换器内的污水和厌氧反应器内的污水。当热交换器和厌氧反应器内的污水温度加热到设定值H₂，控制器关闭循环水泵。

优选地，厌氧反应器2的上部和热量回收器4的上部分别设置有第三温度检测器15和第四温度检测器16，用于检测厌氧反应器顶部产生的沼气的温度以及热量回收器内污水的温度，通过检测沼气温度以及热量回收器内污水的温度，测试厌氧反应系统的运行情况。

本实施例中，沼气储罐3连接锅炉7，使本厌氧反应系统产生的沼气直接作为加热锅炉的能源，而减少了外界能源的消耗。经检测，污水COD为7000mg/L时，加热锅炉所用的沼气量为本系统产生沼气量的10%-50%，在节约能源的同时可以满足本系统所产的沼气供其他领域使用。

本实施例中，厌氧反应器2的壳体分别为三层，如图3、图4，中间层为保温材料层22，进一步提高各反应器的保温效果，减少热量散失。热量回收器和热交换器的壳体结构与厌氧反应器的壳体结构可相似，减少整个厌氧反应系统的热量损失。

本实施例中，厌氧反应器2内可以设置有加强筋17，用于增强厌氧反应器的整体强度。厌氧反应器可采用PVC、聚丙烯、玻璃钢、不锈钢等材质做成。

本实施例中，厌氧反应器的底部设置一个支撑底座23，使厌氧反应器距离地面有一定的距离，方便各设备及管件的安装与维修。支撑底座23的顶面设置有平板24，平板24上设置有可供安装管件的孔洞25；平板24可保证厌氧反应器的底部不发生变形。

本实施例中，厌氧反应系统的处理方法的步骤如下：

b、第一温度检测器13检测热交换器内的污水的温度，并通过控制器12控制第一循环水泵9，当温度小于H₁时，启动第一循环水泵，锅炉内的热水通过第一循环散热管8加热热交换器内的污水，当温度达到H₂时，控制器12控制第一循环水泵停止输送热水；加热后的污水通过厌氧反应器的进水口进入厌氧反应器；

c、同理，第二温度检测器14检测厌氧反应器内污水的温度，并通过控制器12控制第二循环水泵，当温度小于H₁时，启动第二循环水泵，锅炉内的热水通过第二循环散热管10加热厌氧反应器内的污水，当温度达到H₂时，控制器12控制第二循环水泵停止输送热水，使厌氧反应器内污水的温度保持在设定温度区间内；污水在厌氧反应器内经三相分离，分离得到污泥、净化水和沼气；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种污水厌氧反应系统，包括依次连接的污水收集池、厌氧反应器和沼气储罐，其特征在于，所述污水收集池与所述厌氧反应器之间依次连接有热量回收器和热交换器，所述热量回收器内设置有换热管，所述厌氧反应器的出水口连接所述换热管的进水口，所述换热管的出水口连接下一步水处理工序；

2.根据权利要求1所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述厌氧反应器为设置有底板的双层筒体结构，所述污水设置在所述双层筒体的内层和外层之间，所述厌氧反应器的内层形成一个空腔，所述热量回收器与所述热交换器设置在所述空腔内。

3.根据权利要求2所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述热交换器设置在所述热量回收器的上方。

4.根据权利要求3所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述第一循环散热管的进水口设置在出水口上方。

5.根据权利要求1所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述第二循环散热管设置在所述厌氧反应器的底部。

6.根据权利要求1所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述厌氧反应器的出水口高于所述换热管的进水口。

7.根据权利要求1所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述温度控制装置包括温度检测器，所述热交换器的上部和所述厌氧反应器的下部分别设置有所述温度检测器。

8.根据权利要求1所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述沼气储罐连接所述锅炉。

9.根据权利要求1所述的污水厌氧反应系统，其特征在于，所述厌氧反应器的壳体为三层，中间层为保温材料层，所述厌氧反应器内设置有加强筋。