本發(fā)明屬于生物反應(yīng)器領(lǐng)域，具體涉及一種恒溫UASB反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

UASB反應(yīng)器(UpflowAnaerobic Sludge Bed，又稱上流式厭氧污泥反應(yīng)器)是一種利用反應(yīng)器底部的高濃度污泥床對(duì)上升流廢水進(jìn)行厭氧處理的高效生物反應(yīng)器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及民用廢水以及城市有機(jī)垃圾的厭氧處理中。UASB反應(yīng)器內(nèi)部從下往上依次為污泥反應(yīng)區(qū)、三相分離器和氣室，工作時(shí)，廢水由反應(yīng)器底部進(jìn)入并向上流動(dòng)，廢水中大部分有機(jī)物在污泥反應(yīng)區(qū)中經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化為氣體(沼氣)，氣體的攪動(dòng)作用會(huì)在污泥反應(yīng)區(qū)上部形成一個(gè)污泥懸浮層，氣體和污泥向上進(jìn)入三相分離器，氣體被分離后收集，污泥被分離后回流到污泥反應(yīng)區(qū)，UASB反應(yīng)器有著以下優(yōu)點(diǎn)：1)污泥床內(nèi)生物量多，折合濃度計(jì)算可達(dá)20～30g/L；2)容積負(fù)荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達(dá)10kgCOD/(m³·d)左右，甚至能夠高達(dá)15～40kgCOD/(m³·d)，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間較短，因此所需池容較?。?)設(shè)備簡單，運(yùn)行方便，無需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需要充填填料，也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置，造價(jià)相對(duì)較低，便于管理，且不存在堵塞問題。

如圖1所示，為現(xiàn)有UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括封閉的殼體，殼體頂部設(shè)有集氣管、底部設(shè)有進(jìn)料管和排泥管，殼體內(nèi)部上方設(shè)有三相分離器和溢流孔，溢流孔與排水管連接。廢水由進(jìn)料管進(jìn)入反應(yīng)器底部并向上流動(dòng)，廢水中大部分有機(jī)物在污泥反應(yīng)區(qū)中經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化為氣體(沼氣)，氣體和污泥向上進(jìn)入三相分離器，氣體被分離后通過集氣管收集，污泥被分離后回流到污泥反應(yīng)區(qū)，多余的污泥可由排泥管排出，處理后的清液經(jīng)溢流孔從排水管排出。這種UASB反應(yīng)器雖然簡單高效，但是沒有保溫裝置，在某些地區(qū)的極端天氣下，反應(yīng)器內(nèi)的甲烷菌、產(chǎn)酸菌等厭氧消化的必需品的活性會(huì)大大降低，以中溫厭氧處理工藝為例，其最佳處理溫度在35到40攝氏度，要求波動(dòng)幅度不能太大，一旦波動(dòng)超過5攝氏度，則污泥的活力開始降低，反應(yīng)器的處理能力下降，就會(huì)出現(xiàn)過負(fù)荷引起反應(yīng)器酸積累等問題，進(jìn)一步的，氣體(沼氣)產(chǎn)量會(huì)明顯下降，甚至停止產(chǎn)生，與此同時(shí)由于揮發(fā)酸積累，出水pH值下降，COD值升高，最終導(dǎo)致整個(gè)厭氧消化過程停滯。

如圖2所示，為現(xiàn)有的帶保溫裝置的UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖1的基礎(chǔ)上增設(shè)了發(fā)熱電阻絲、接線盒、溫控器和溫度計(jì)，發(fā)熱電阻絲位于殼體內(nèi)部上方并通過接線盒與溫控器連接，溫度計(jì)測(cè)溫端位于殼體內(nèi)部、另一端與溫控器連接，工作時(shí)，通過發(fā)熱電阻絲發(fā)熱、溫度計(jì)測(cè)溫、溫控器控溫，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)部的溫度控制。這種UASB反應(yīng)器雖然可以起到一定的控溫效果，但是由于發(fā)熱電阻絲與內(nèi)部流體的接觸面積較小，容易造成反應(yīng)器內(nèi)部的溫度不均勻，從而引起內(nèi)部流場(chǎng)的紊亂，不利于厭氧消化的過程，而且，發(fā)熱電阻絲周邊流體的溫度過高，對(duì)厭氧消化細(xì)菌的傷害較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種恒溫UASB反應(yīng)器，該反應(yīng)器能保證厭氧消化的恒溫高效進(jìn)行、不會(huì)影響厭氧消化效果。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種恒溫UASB反應(yīng)器，包括封閉的殼體，殼體內(nèi)固定有封閉的金屬外殼，金屬外殼頂部設(shè)有集氣管、底部設(shè)有進(jìn)料管和排泥管、內(nèi)部上方設(shè)有三相分離器和溢流孔，溢流孔連接有排水管，金屬外殼與殼體之間存在均勻的間隙，間隙內(nèi)設(shè)有均勻分布的發(fā)熱電阻絲、填充液體、填充液體補(bǔ)充管和填充液體排出管，發(fā)熱電阻絲依次連接有接線盒和溫控器，溫控器與兩個(gè)分別測(cè)量金屬外殼內(nèi)部溫度和間隙溫度的溫度計(jì)連接，集氣管、進(jìn)料管、排泥管、排水管、填充液體補(bǔ)充管和填充液體排出管均伸出殼體外。

進(jìn)一步地，填充液體補(bǔ)充管和填充液體排出管分別位于間隙的上方和下方，填充液體補(bǔ)充管沿線設(shè)有閥門和高位液箱，填充液體排出管沿線設(shè)有閥門和泵。

進(jìn)一步地，高位液箱的設(shè)計(jì)液位與間隙的最高液位齊平，當(dāng)高位液箱的液位低于設(shè)計(jì)液位時(shí)，填充液體補(bǔ)充管的閥門自動(dòng)開啟，向高位液箱添加填充液體，直至到達(dá)設(shè)計(jì)液位為止。

進(jìn)一步地，工作時(shí)，溫控器的設(shè)定溫度與金屬外殼內(nèi)部設(shè)計(jì)溫度相等，當(dāng)金屬外殼內(nèi)部溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，發(fā)熱電阻絲開始工作，當(dāng)金屬外殼內(nèi)部溫度等于或大于設(shè)定溫度時(shí)，發(fā)熱電阻絲停止工作。

進(jìn)一步地，填充液體在30攝氏度下的導(dǎo)熱系數(shù)不小于0.5W/(m·℃)，動(dòng)力粘度不小于900Pa·s，金屬外殼的導(dǎo)熱系數(shù)不小于45W/(m·℃)，殼體的導(dǎo)熱系數(shù)不大于1.5W/(m·℃)。

進(jìn)一步地，殼體上設(shè)有觀察孔。

進(jìn)一步地，殼體固定在地面基礎(chǔ)上。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明與現(xiàn)有的UASB反應(yīng)器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)——1)工作時(shí)，發(fā)熱電阻絲對(duì)填充液體加熱，填充液體通過金屬外殼向金屬外殼內(nèi)的液體導(dǎo)熱，填充液體形成的加熱層能夠?qū)崃烤瑫r(shí)溫控器配合溫度計(jì)實(shí)時(shí)有效控溫，使得金屬外殼內(nèi)的液體溫度可以穩(wěn)定在需要的最佳值，保證厭氧消化的高效進(jìn)行；2)發(fā)熱電阻絲不直接與金屬外殼接觸，填充液體與金屬外殼接觸且接觸面積很大，因此，不會(huì)出現(xiàn)局部過熱或者溫度不均勻引起內(nèi)部流場(chǎng)紊亂的情況，不會(huì)影響厭氧消化效果。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是現(xiàn)有的帶保溫裝置的UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-進(jìn)料管；2-殼體；3-發(fā)熱電阻絲；4-排泥管；5-填充液體；6-填充液排出管；7-泵；8-閥門；9-排水管；10-溢流孔；11-三相分離器；12-集氣管；13-填充液補(bǔ)充管；14-高位液箱；15-接線盒；16-溫控器；17-測(cè)量金屬外殼內(nèi)部溫度的溫度計(jì)；18-測(cè)量間隙溫度的溫度計(jì)；19-金屬外殼。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖3所示，一種恒溫UASB反應(yīng)器，包括封閉的殼體2，殼體2內(nèi)固定有封閉的金屬外殼19，金屬外殼19頂部設(shè)有集氣管12、底部設(shè)有進(jìn)料管1和排泥管4、內(nèi)部上方設(shè)有三相分離器11和溢流孔10，溢流孔10連接有排水管9，金屬外殼19與殼體2之間存在均勻的間隙(殼體2的形狀與金屬外殼19保持一致，在本實(shí)施例中，殼體2尺寸約是金屬外殼19尺寸的1.05倍)，間隙內(nèi)設(shè)有均勻分布的發(fā)熱電阻絲3、填充液體5、填充液體補(bǔ)充管13和填充液體排出管6，發(fā)熱電阻絲3依次連接有接線盒15和溫控器16，溫控器16與兩個(gè)分別測(cè)量金屬外殼19內(nèi)部溫度和間隙溫度的溫度計(jì)(17和18)連接，集氣管12、進(jìn)料管1、排泥管4、排水管9、填充液體補(bǔ)充管13和填充液體排出管6均伸出殼體2外。

本發(fā)明與現(xiàn)有的UASB反應(yīng)器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)——1)工作時(shí)，發(fā)熱電阻絲3對(duì)填充液體5加熱，填充液體5通過金屬外殼19向金屬外殼19內(nèi)的液體導(dǎo)熱，填充液體5形成的加熱層能夠?qū)崃烤瑫r(shí)溫控器16配合溫度計(jì)(17和18)實(shí)時(shí)有效控溫，使得金屬外殼19內(nèi)的液體溫度可以穩(wěn)定在需要的最佳值，保證厭氧消化的高效進(jìn)行；2)發(fā)熱電阻絲3不直接與金屬外殼19接觸，填充液體5與金屬外殼19接觸且接觸面積很大，因此，不會(huì)出現(xiàn)局部過熱或者溫度不均勻引起內(nèi)部流場(chǎng)紊亂的情況，不會(huì)影響厭氧消化效果。

如圖3所示，在本實(shí)施例中，填充液體補(bǔ)充管13和填充液體排出管6分別位于間隙的上方和下方，填充液體補(bǔ)充管13沿線設(shè)有閥門和高位液箱14，填充液體排出管6沿線設(shè)有閥門8和泵7。高位液箱14的設(shè)計(jì)液位與間隙的最高液位齊平，當(dāng)高位液箱14的液位低于設(shè)計(jì)液位時(shí)，填充液體補(bǔ)充管13的閥門自動(dòng)開啟，向高位液箱14添加填充液體，直至到達(dá)設(shè)計(jì)液位為止。填充液體5通過泵7實(shí)現(xiàn)輸送，高位液箱14可以保證間隙中填充液體5的液位高度。

在本實(shí)施例中，工作時(shí)，溫控器16的設(shè)定溫度與金屬外殼19內(nèi)部設(shè)計(jì)溫度相等，當(dāng)金屬外殼19內(nèi)部溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，發(fā)熱電阻絲3開始工作，當(dāng)金屬外殼19內(nèi)部溫度等于或大于設(shè)定溫度時(shí)，發(fā)熱電阻絲3停止工作。

在本實(shí)施例中，填充液體5在30攝氏度下的導(dǎo)熱系數(shù)不小于0.5W/(m·℃)，動(dòng)力粘度不小于900Pa·s，金屬外殼19的導(dǎo)熱系數(shù)不小于45W/(m·℃)，殼體2的導(dǎo)熱系數(shù)不大于1.5W/(m·℃)。填充液體5可以是水或其他導(dǎo)熱、流動(dòng)性能良好的流體，殼體2可以是混凝土或其他保溫效果良好的結(jié)構(gòu)。

在本實(shí)施例中，殼體2上設(shè)有觀察孔。

如圖3所示，在本實(shí)施例中，殼體2固定在地面基礎(chǔ)上。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。