CN205115131U - 一种小型太阳能供暖折板式uasb系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种小型太阳能供暖折板式UASB系统，包括热能收集系统，储热罐，电控系统和UASB厌氧反应器，该系统利用太阳能集热管将太阳光的热量收集起来进入顶部的集热器，集热器中的水通过提升泵泵入储热罐，并且不断循环，以此来将热量储存起来；用水泵将储热罐中的热水泵入UASB反应器内的环状加热铜管来给系统供暖；UASB内设置3-5块倾斜的D型折流板，利用提升泵从顶部吸取上清液和污水一同泵入UASB底部的布水器，水流在折板之间来回冲击形成湍流，使系统内充分混匀，最后经顶部双层三相分离器出水，实现功耗很小条件下对于高浓度有机废水高效的处理。

Description

一种小型太阳能供暖折板式UASB系统
技术领域
本实用新型涉及一种UASB反应器，尤其涉及一种小型太阳能供暖折板式UASB系统，利用太阳能加热的高效低耗，主要用于处理小水量的高浓度有机废水，属于高浓度有机废水处理技术领域。
技术背景
UASB(上流式厌氧污泥床反应器)于20世纪70年代由荷兰人实用新型，由于其结构简易、耐冲击负荷能力强和可用于处理高浓度有机废水而被广泛运用。虽然在UASB之后又有ABR，EGSB和IC等更高效的厌氧反应器的产生，但是相比较而言UASB的结构和运行都更加简单方便，所以它仍是厌氧反应器中利用率最高的。如我们所知，UASB是依赖于反应器内高浓度和活性的污泥床，污水中的高浓度有机质通过此污泥床被水解酸化然后生成甲烷和二氧化碳气体，所以UASB的高效受到几个因素的制约，首先是温度，UASB的最适温度是30-35℃，当低于30℃或高于35℃，污泥的活性可能就会受到不同程度的抑制；其次是系统内部是否混匀，污水与污泥是否可以充分接触，单纯的进水从底部经布水器进入污泥层往往会出现死区的现象，这将会严重制约UASB的性能。为解决温度的问题，通常会利用厂区附近的废热或者安装电加热装置来保证运行温度，但是可能条件不够或运行费用太高。另外，有个问题可能会被忽视，那就是由于反应器内超高的反应活性，甲烷产量很高导致大量气泡带着污泥从三相分离器顶部导气口溢出，部分污泥和热量流失，这也是一个系统隐患。
发明内容
本实用新型是针对UASB系统温度维持较难(尤其是冬季)、污泥混匀难度较大的问题，提出了一种小型太阳能供暖折板式UASB系统，可用于高效稳定处理多种小流量高浓度有机废水。
本实用新型的小型太阳能供暖折板式UASB系统，包括热能收集系统，储热罐，电控系统和UASB厌氧反应器；
热能收集系统包括集热器及和集热器相连的若干太阳能集热管，集热器与储热罐间通过第一提升泵形成液体循环回路，储热罐内部设置第一温度传感器和水位传感器；
UASB厌氧反应器内从下到上依次设有3-5层D型折流板，D型折流板向下倾斜，与水平面夹角为3-10°，且各层D型折流板放置方向各不相同，在UASB厌氧反应器内底部设置有布水器和环状加热铜管，布水器位于最底层D型折流板的正下方，污水经污水提升泵进入UASB内布水器，环状加热铜管与储热罐经第二提升泵形成液体循环回路，在UASB厌氧反应器内顶部设置有两个三相分离器，两个三相分离器位于最上层D型折流板上方形成双层三相分离器，在双层三相分离器的通气口处固定有消泡喷头，UASB厌氧反应器顶部设有出水管连接第三提升泵，第三提升泵通过三通管连接消泡喷头和布水器；UASB厌氧反应器内还设置有第二温度传感器，在反应器上部侧壁上还开有出水口；
储热罐的进水口连接第四提升泵，第四提升泵的另一端连接自来水管；
第一温度传感器、水位传感器、第二温度传感器、第四提升泵、第二提升泵均与电控系统连接。
太阳能集热管收集热量储存在储热罐中，再泵入UASB系统内部的环状加热铜管对系统加热。太阳能集热管内装满自来水(碱度不高),集热管白天收集太阳光的热量并转移至管内水中，水因加热开始上升并和集热器内的水进行热交换，集热器顶部设有放气阀门用于定时放气，防止内部压力过高带来安全隐患；集热器侧面设置出水口连接第一提升泵，第一提升泵将集热器中的水和储热罐中的水进行不断循环，第一提升泵可以控制为在6:00开始启动，18：00停止工作，储热罐内的水位传感器当检测到水位低于正常水位的10％时可通过电控系统自动启动第四提升泵以向储热罐内补充自来水；
储热罐体积最好为UASB反应器有效体积的1/3至1/2。
太阳能集热管的数量与储热罐体积的数量关系为100根配1m3体积。
污水经污水提升泵从设置在UASB底部的布水器中均匀进入UASB厌氧反应器内，之后在多层倾斜的D型折流板作用下，在折流板之间来回冲击形成湍流，剧烈搅动与反应器内污泥充分混匀，最终经双层三相分离器与污泥和沼气分离后从出水口出水。所述的D型折流板在水平面投影为呈D型的不完整圆(D型圆)，其圆弧角度呈240°。
第二提升泵将储热罐内的水泵入环状加热铜管，使其对UASB内部进行加热，当UASB内第二温度传感器检测到UASB内水温超过35℃，将由电控系统控制关闭第二提升泵，当温度低于33℃，电控系统将会重新启动第二提升泵；第三提升泵将UASB内上清液泵至UASB底部与污水一起进入布水器，形成内回流系统，消泡喷头固定在UASB顶部双层三相分离器通气口，进行喷洒消泡；
在储热罐和UASB反应器外侧最好均设有保温层，即30-50mm厚的橡塑海绵板。
本实用新型的有益效果在于：
利用白天时间收集到的太阳能对UASB系统进行加热，使得反应器内温度维持在33-35℃的范围内，保证了很高的污泥活性，尤其是在冬季的夜晚也可以维持住核心温度；此外，利用独特的倾斜的D形折流板和内回流系统增强了系统内水流搅拌强度，提高了污泥和污水的混合均匀度；内回流旁路用于喷洒消泡避免了气体携带污泥流失，保障了系统内污泥的量。本实用新型的系统实现了功耗很小条件下对于高浓度有机废水高效的处理。
附图说明
图1是本实用新型小型太阳能供暖折板式UASB系统的装置结构示意图。
图2是D型折流板在水平面的投影图。
图中：1集热器，2第一提升泵，3太阳能集热管，4第一温度传感器，5水位传感器，6第四提升泵，7第二提升泵，8污水提升泵，9第三提升泵，10、11、12D型折流板，13、14三相分离器，15第二温度传感器，16消泡喷头，17水管球阀，18出水口，19环状加热铜管，20布水器，21电控系统，22储热罐。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
参照图1，小型太阳能供暖折板式UASB系统包括热能收集系统、储热罐22、电控系统21和UASB厌氧反应器；
热能收集系统包括集热器1及和集热器相连的若干太阳能集热管3，集热器1与储热罐22间通过第一提升泵2形成液体循环回路，储热罐22内部设置第一温度传感器4和水位传感器5；
UASB厌氧反应器内从下到上依次设有3-5层D型折流板10，D型折流板向下倾斜，与水平面夹角为3-10°，且各层D型折流板放置方向各不相同，在UASB厌氧反应器内底部设置有布水器20和环状加热铜管19，布水器20位于最底层D型折流板的正下方，污水经污水提升泵8进入UASB内布水器20，环状加热铜管19与储热罐22经第二提升泵7形成液体循环回路，在UASB厌氧反应器内顶部设置有两个三相分离器13、14，两个三相分离器位于最上层D型折流板上方形成双层三相分离器，在双层三相分离器的通气口处固定有消泡喷头16，UASB厌氧反应器顶部设有出水管连接第三提升泵9，第三提升泵9通过三通管连接消泡喷头16和布水器20；UASB厌氧反应器内还设置有第二温度传感器11，在反应器上部侧壁上还开有出水口18；
储热罐22的进水口连接第四提升泵6，第四提升泵6的另一端连接自来水管；
第一温度传感器4、水位传感器5、第二温度传感器11、第四提升泵6、第二提升泵7均与电控系统21连接。
太阳能集热管3的数量与储热罐22体积的数量关系为100根配1m3体积，而储热罐体积为UASB反应器有效体积的1/3至1/2。集热管3内装满自来水碱度不高，集热管白天收集太阳光的热量并转移至管内水中，水因加热开始上升并和集热器1内的水进行热交换，集热器1顶部设有放气阀门用于定时放气，防止内部压力过高带来安全隐患；第一提升泵2将集热器1中的水和储热罐22中的水进行不断循环，第一提升泵2通过定时器控制在6:00开始启动，18：00停止工作；当储热罐22内部的水位传感器5检测到水位低于正常水位的10％，电控系统将自动启动第四提升泵6以向储热罐22内补充自来水；
UASB系统内设有3-5层D型折流板(图1实例中采用3层D型折流板10、11、12)，其在水平面上的投影图主体为被切割呈D型的圆形(如图2所示)，圆弧所对应的圆心角度为240°，折流板与水平面夹角为3-10°，并且折流板之间放置方向各不相同；污水经污水提升泵8从设置在UASB底部的布水器20中均匀进入系统，环状加热铜管19连接第二提升泵7将储热罐22内的水泵入环状加热铜管19，使其对UASB内部进行加热，储热罐的外壁及UASB外壁均铺有50mm厚橡塑海绵板作为保温层，当UASB反应器内第二温度传感器15检测到水体温度高于35℃，将会把信号传递至电控系统21，随即停止第二提升泵7，当温度低于33℃，电控系统21将会重新启动第二提升泵7；UASB顶部设置出水导管连接第三提升泵9，将上清液泵至UASB底部与污水一起进入布水器20形成内回流系统，消泡喷头16固定在UASB顶部双层三相分离器通气口，进行喷洒消泡；污水进入UASB后在折流板作用下，剧烈搅动与反应器内污泥充分混匀，最终经双层三相分离器与污泥和沼气分离后从出水口18出水。

Claims (8)

1.一种小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于,包括热能收集系统，储热罐(22)，电控系统(21)和UASB厌氧反应器；
热能收集系统包括集热器(1)及和集热器相连的若干太阳能集热管(3)，集热器(1)与储热罐(22)间通过第一提升泵(2)形成液体循环回路，储热罐(22)内部设置第一温度传感器(4)和水位传感器(5)；
UASB厌氧反应器内从下到上依次设有3-5层D型折流板(10)，D型折流板向下倾斜，与水平面夹角为3-10°，且各层D型折流板放置方向各不相同，在UASB厌氧反应器内底部设置有布水器(20)和环状加热铜管(19)，布水器(20)位于最底层D型折流板的正下方，污水经污水提升泵(8)进入UASB内布水器(20)，环状加热铜管(19)与储热罐(22)经第二提升泵(7)形成液体循环回路，在UASB厌氧反应器内顶部设置有两个三相分离器(13、14)，两个三相分离器位于最上层D型折流板上方形成双层三相分离器，在双层三相分离器的通气口处固定有消泡喷头(16)，UASB厌氧反应器顶部设有出水管连接第三提升泵(9)，第三提升泵(9)通过三通管连接消泡喷头(16)和布水器(20)；UASB厌氧反应器内还设置有第二温度传感器(15)，在反应器上部侧壁上还开有出水口(18)；
储热罐(22)的进水口连接第四提升泵(6)，第四提升泵(6)的另一端连接自来水管；
第一温度传感器(4)、水位传感器(5)、第二温度传感器(15)、第四提升泵(6)、第二提升泵(7)均与电控系统(21)连接。
2.根据权利要求1所述的小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于，所述的集热器(1)顶部设有放气阀门。
3.根据权利要求1所述的小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于，所述的D型折流板在水平面的投影为圆弧角度呈240°的D型圆。
4.根据权利要求1所述的小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于，所述的储热罐(22)外壁具有保温层。
5.根据权利要求1所述的小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于，所述的UASB厌氧反应器的外壁具有保温层。
6.根据权利要求4或5所述的小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于，所述的保温层为30-50mm厚的橡塑海绵板。
7.根据权利要求1所述的小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于，所述的储热罐(22)体积为UASB厌氧反应器有效体积的1/3至1/2。
8.根据权利要求1所述的小型太阳能供暖折板式UASB系统，其特征在于，所述的太阳能集热管(3)的数量与储热罐(22)体积的数量关系为100根配1m3体积。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105293690A (zh) * 2015-11-04 2016-02-03 浙江大学 小型太阳能供暖折板式uasb系统
CN106942176A (zh) * 2017-01-22 2017-07-14 陆川县米场镇初级中学 一种蚊虫诱杀装置

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