申请日2017.01.24
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C02F3/28; C02F3/34; F25B15/06
摘要
本发明公开了一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，所述的系统包括UASB厌氧反应器部分、吸收式热泵部分、燃气锅炉部分，所述的UASB反应器部分通过厌氧污泥厌氧菌对污泥分解产生沼气，沼气通入燃气锅炉部分燃烧产生热蒸汽，将热蒸汽传入吸收式热泵部分，在吸收式热泵部分内部循环后，将产生的热水通向UASB反应器部分，使反应器中的温度保持在最佳反应温度范围内，反应器中的厌氧菌在较高的活性状态。本发明设计新颖，能够实现能量循环利用，提高污水净化速率。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统,其特征在于，所述的系统包括UASB反应器部分、吸收式热泵部分、燃气锅炉部分，所述的UASB反应器部分包括污泥反应区(1)、沉淀区(2)、污水进水管(3)、排泥管(4)、污水出水管(5)、热水送水管(6)、三相分离器(7)、集气室(8)、集气送气泵(9)、温度传感器(10)，所述的吸收式热泵部分包括发生器(11)、溶液热交换器(12)、吸收器(13)、蒸发器(14)、冷凝器(15)、节流阀(16)，所述的燃气锅炉部分包括燃气锅炉(17)、燃气锅炉排气换热器(18)、蒸汽送气泵(19)，所述的污水进水管(3)、排泥管(4)置于污泥反应区(1)的底部，所述的污水出水管(5)置于污泥反应区(1)的上部，所述的热水送水管(6)置于污泥反应区(1)的中间位置，所述的温度传感器(10)置于污泥反应区(1)的一侧，所述的三相分离器(7)置于污泥反应区(1)的上部中间位置，所述的三相分离器(7)连接集气室(8)，所述的集气室(8)另一端连接集气送气泵(9)，所述的集气送气泵(9)连接燃气锅炉(17)，所述的燃气锅炉(17)上端接有燃气锅炉排气换热器(18)，内部连接蒸汽送气泵(19)，蒸汽送气泵(19)连接有发生器(11)，发生器(11)连接有所述吸收器(13)、冷凝器(15)，所述的溶液热交换器(12)置于发生器(11)和吸收器(13)之间，所述的蒸发器(14)与吸收器(13)、冷凝器(15)连接，所述的节流阀(16)置于蒸发器(14)、冷凝器(15)之间，所述的冷凝器(15)经过燃气锅炉排气换热器与热水送水管(6)连接。
2.如权利要求1所述的一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，其特征在于，所述的污泥反应区(1)底部有厌氧污泥，所述的厌氧污泥中有厌氧菌，所述的污水进水管(3)从污泥反应区(1)的底部一侧深入厌氧污泥中。
3.如权利要求1所述的一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，其特征在于，所述的热水送水管在厌氧污泥区中分为两条管路，形成“Z”字形，热水流出水管后会产生扭矩。
4.如权利要求1所述的一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，其特征在于，所述的两条管路末端有2-20个直径为2-5mm的微型孔。
5.如权利要求1所述的一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，其特征在于，所述的蒸汽送气泵(19)与发生器(11)通过管道连接，所述的管道通过发生器(11)后绕回燃气锅炉(17)。
6.如权利要求1所述的一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，其特征在于，所述的发生器(11)内部有溴化锂溶液，所述的溴化锂溶液的质量浓度约为20-40%。
7.如权利要求1所述的一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，其特征在于，所述基于直燃型吸收式热泵的UASB反应器加热系统的加热步骤为：从污水进水管(3)将污水输送至污泥反应区(1)的厌氧污泥内，产生沼气，沼气在集气室(8)收集后经集气送气泵(9)送至燃气锅炉(17)，在燃气锅炉(17)内燃烧产生蒸汽，10-20%排入燃气锅炉排气换热器(18)进行余热回收，其余通过蒸汽送气泵(19)排入管道进行循环，管道经过发生器(11)，发生器(11)内溴化锂溶液被加热产生水蒸气，水蒸气流入冷凝器(15)中向冷却水放热，凝结成冷剂水，再依次流向蒸发器(14)、吸收器(13)、发生器(11)完成循环，被加热的冷却水流向UASB反应器的污泥反应区(1)，使厌氧菌的温度保持在最佳的反应温度范围内。
说明书
一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统
技术领域
本发明涉及使用厌氧消化工艺处理污水时所用设备领域，具体来讲涉及一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统。
背景技术
升流式厌氧污泥床(UASB反应器)是在20世纪70年代开发的一种高效污水处理装置。UASB反应器里的污水流速缓慢，但是水流方向与产气上升方向相一致，这样不仅可以减少堵塞，还可以加强对污泥床的搅拌混合作用从而有利于微生物与污水间的混合接触以及颗粒污泥的形成，所以UASB反应器的污水处理效率较高。但是在冬天由于温度较低，而大多数污泥中的厌氧菌的最佳生长温度在33℃左右，所以如果不对反应器进行加热，污泥中的厌氧菌的活性会下降，从而导致反应器的处理能力以及处理效率大大降低，这种问题在我国北方地区尤为突出。目前所采用的方式多为利用其他能源转化为热能对反应器进行加热，这样没有利用反应器所产生的沼气，造成了浪费并且增加了系统的复杂性;还有利用反应器产生的沼气在燃气锅炉中燃烧产生蒸汽，但是锅炉的利用效率低，也会造成能源的浪费。
如前所述，UASB反应器在处理污水过程中会产生沼气，而沼气作为燃料燃烧后可以产生热能，本发明就利用沼气燃烧后产生的热泵驱动吸收式热泵，产生高温热水，再利用高温热水对反应器进行加热，使反应器内的厌氧菌保持在较高的活性状态下，提高反应器处理污水的能力及效率。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统，在UASB反应器部分产生的沼气，通入燃气锅炉部分内燃烧，通过热量吸收式热泵部分将热量传至UASB反应器部分，使UASB反应器中的温度保持在最佳反应温度范围内，保证反应器中的厌氧菌在较高的活性状态，提高UASB的处理效率。
本发明的技术方案为：
一种基于直燃型吸收式热泵的污水厌氧处理反应器加热系统,所述的系统包括UASB反应器部分、吸收式热泵部分、燃气锅炉部分，所述的UASB反应器部分包括污泥反应区、沉淀区、污水进水管、排泥管、污水出水管、热水送水管、三相分离器、集气室、集气送气泵、温度传感器，所述的吸收式热泵部分包括发生器、溶液热交换器、吸收器、蒸发器、冷凝器、节流阀，所述的燃气锅炉部分包括燃气锅炉、燃气锅炉排气换热器、蒸汽送气泵，所述的污水进水管、排泥管置于污泥反应区的底部，所述的污水出水管置于污泥反应区的上部，所述的热水送水管置于污泥反应区的中间位置，所述的温度传感器置于污泥反应区的一侧，所述的三相分离器置于污泥反应区的上部中间位置，所述的三相分离器连接集气室，所述的集气室另一端连接集气送气泵，所述的集气送气泵连接燃气锅炉，所述的燃气锅炉上端接有燃气锅炉排气换热器，内部连接蒸汽送气泵，蒸汽送气泵连接有发生器，发生器连接有所述吸收器、冷凝器，所述的溶液热交换器置于发生器和吸收器之间，所述的蒸发器与吸收器、冷凝器连接，所述的节流阀置于蒸发器、冷凝器之间，所述的冷凝器经过燃气锅炉排气换热器与热水送水管连接。
进一步的，所述的污泥反应区底部有厌氧污泥，所述的厌氧污泥中有厌氧菌，所述的污水进水管从污泥反应区的底部一侧深入厌氧污泥中。
进一步的，所述的热水送水管在厌氧污泥区中分为两条管路，形成“Z”字形，热水流出水管后会产生扭矩，能使两只分管旋转。
进一步的，所述的两条管路末端有2-20个直径为2-5mm的微型孔，当两只分管旋转时，能够增加热水与污水的混合速率。
进一步的，所述的蒸汽送气泵与发生器通过管道连接，所述的管道通过发生器后绕回燃气锅炉，蒸汽送气泵将燃气锅炉燃烧产生的热蒸汽输送至吸收式热泵部分。
进一步的，所述的冷凝器和污泥反应区连接的管道经过燃气锅炉排气换热器，促进余热回收再利用。
进一步的，所述的发生器内部有溴化锂溶液，所述的溴化锂溶液的质量浓度为20-40%，浓度高时会结晶析出，溴化锂溶液无毒，水蒸汽分压力低。
进一步的，所述的系统工作流程为：从污水进水管将污水输送至污泥反应区的厌氧污泥内，产生沼气，沼气在集气室收集后经集气送气泵送至燃气锅炉，在燃气锅炉内燃烧产生蒸汽，10-20%排入燃气锅炉排气换热器进行余热回收，其余通过蒸汽送气泵排入管道进行循环，管道经过发生器，发生器内溴化锂溶液被加热产生水蒸气，水蒸气流入冷凝器中向冷却水放热，凝结成冷剂水，再依次流向蒸发器、吸收器、发生器完成循环，被加热的冷却水流向UASB反应器的污泥反应区，使厌氧菌的温度保持在最佳的反应温度范围内。
本发明的有效果为：
1、本发明的系统能够将UASB反应器产生的沼气，沼气在燃气锅炉部分内燃烧，产生的热量作用于UASB反应器部分，使UASB反应器中的温度保持在最佳反应温度范围内，保证反应器中的厌氧菌在较高的活性状态，提高UASB的处理效率，使整个系统实现自给自足的良性循环过程;
2、本发明的系统吸收式热泵部分能够降低噪音，并且使用溴化锂水溶液作为工质，溴化锂溶液水蒸汽分压力低，无毒，对环境友好，使系统运行安全可靠;
3、本发明的系统使用“Z”字型加热水管对厌氧污泥进行加热，热水流出水管后会产生扭矩，使两只分管旋转，增加热水与污水的混合速率，提高了厌氧菌对污水的分解速率;
4、本发明的系统设计新颖，在污水处理过程中无二次污染，可广泛应用于污水处理。
