恒温UASB反应器的制作方法

本发明属于生物反应器领域，具体涉及一种恒温UASB反应器。

背景技术：

UASB反应器(UpflowAnaerobic Sludge Bed，又称上流式厌氧污泥反应器)是一种利用反应器底部的高浓度污泥床对上升流废水进行厌氧处理的高效生物反应器，广泛应用于工业、农业及民用废水以及城市有机垃圾的厌氧处理中。UASB反应器内部从下往上依次为污泥反应区、三相分离器和气室，工作时，废水由反应器底部进入并向上流动，废水中大部分有机物在污泥反应区中经发酵转化为气体(沼气)，气体的搅动作用会在污泥反应区上部形成一个污泥悬浮层，气体和污泥向上进入三相分离器，气体被分离后收集，污泥被分离后回流到污泥反应区，UASB反应器有着以下优点：1)污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20～30g/L；2)容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/(m³·d)左右，甚至能够高达15～40kgCOD/(m³·d)，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容较小；3)设备简单，运行方便，无需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。

如图1所示，为现有UASB反应器的结构示意图，包括封闭的壳体，壳体顶部设有集气管、底部设有进料管和排泥管，壳体内部上方设有三相分离器和溢流孔，溢流孔与排水管连接。废水由进料管进入反应器底部并向上流动，废水中大部分有机物在污泥反应区中经发酵转化为气体(沼气)，气体和污泥向上进入三相分离器，气体被分离后通过集气管收集，污泥被分离后回流到污泥反应区，多余的污泥可由排泥管排出，处理后的清液经溢流孔从排水管排出。这种UASB反应器虽然简单高效，但是没有保温装置，在某些地区的极端天气下，反应器内的甲烷菌、产酸菌等厌氧消化的必需品的活性会大大降低，以中温厌氧处理工艺为例，其最佳处理温度在35到40摄氏度，要求波动幅度不能太大，一旦波动超过5摄氏度，则污泥的活力开始降低，反应器的处理能力下降，就会出现过负荷引起反应器酸积累等问题，进一步的，气体(沼气)产量会明显下降，甚至停止产生，与此同时由于挥发酸积累，出水pH值下降，COD值升高，最终导致整个厌氧消化过程停滞。

如图2所示，为现有的带保温装置的UASB反应器的结构示意图，在图1的基础上增设了发热电阻丝、接线盒、温控器和温度计，发热电阻丝位于壳体内部上方并通过接线盒与温控器连接，温度计测温端位于壳体内部、另一端与温控器连接，工作时，通过发热电阻丝发热、温度计测温、温控器控温，实现反应器内部的温度控制。这种UASB反应器虽然可以起到一定的控温效果，但是由于发热电阻丝与内部流体的接触面积较小，容易造成反应器内部的温度不均匀，从而引起内部流场的紊乱，不利于厌氧消化的过程，而且，发热电阻丝周边流体的温度过高，对厌氧消化细菌的伤害较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种恒温UASB反应器，该反应器能保证厌氧消化的恒温高效进行、不会影响厌氧消化效果。

本发明所采用的技术方案是：

一种恒温UASB反应器，包括封闭的壳体，壳体内固定有封闭的金属外壳，金属外壳顶部设有集气管、底部设有进料管和排泥管、内部上方设有三相分离器和溢流孔，溢流孔连接有排水管，金属外壳与壳体之间存在均匀的间隙，间隙内设有均匀分布的发热电阻丝、填充液体、填充液体补充管和填充液体排出管，发热电阻丝依次连接有接线盒和温控器，温控器与两个分别测量金属外壳内部温度和间隙温度的温度计连接，集气管、进料管、排泥管、排水管、填充液体补充管和填充液体排出管均伸出壳体外。

进一步地，填充液体补充管和填充液体排出管分别位于间隙的上方和下方，填充液体补充管沿线设有阀门和高位液箱，填充液体排出管沿线设有阀门和泵。

进一步地，高位液箱的设计液位与间隙的最高液位齐平，当高位液箱的液位低于设计液位时，填充液体补充管的阀门自动开启，向高位液箱添加填充液体，直至到达设计液位为止。

进一步地，工作时，温控器的设定温度与金属外壳内部设计温度相等，当金属外壳内部温度低于设定温度时，发热电阻丝开始工作，当金属外壳内部温度等于或大于设定温度时，发热电阻丝停止工作。

进一步地，填充液体在30摄氏度下的导热系数不小于0.5W/(m·℃)，动力粘度不小于900Pa·s，金属外壳的导热系数不小于45W/(m·℃)，壳体的导热系数不大于1.5W/(m·℃)。

进一步地，壳体上设有观察孔。

进一步地，壳体固定在地面基础上。

本发明的有益效果是：

本发明与现有的UASB反应器相比，具有以下优点——1)工作时，发热电阻丝对填充液体加热，填充液体通过金属外壳向金属外壳内的液体导热，填充液体形成的加热层能够将热量均化，同时温控器配合温度计实时有效控温，使得金属外壳内的液体温度可以稳定在需要的最佳值，保证厌氧消化的高效进行；2)发热电阻丝不直接与金属外壳接触，填充液体与金属外壳接触且接触面积很大，因此，不会出现局部过热或者温度不均匀引起内部流场紊乱的情况，不会影响厌氧消化效果。

附图说明

图1是现有UASB反应器的结构示意图。

图2是现有的带保温装置的UASB反应器的结构示意图。

图3是本发明实施例的结构示意图。

图中：1-进料管；2-壳体；3-发热电阻丝；4-排泥管；5-填充液体；6-填充液排出管；7-泵；8-阀门；9-排水管；10-溢流孔；11-三相分离器；12-集气管；13-填充液补充管；14-高位液箱；15-接线盒；16-温控器；17-测量金属外壳内部温度的温度计；18-测量间隙温度的温度计；19-金属外壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图3所示，一种恒温UASB反应器，包括封闭的壳体2，壳体2内固定有封闭的金属外壳19，金属外壳19顶部设有集气管12、底部设有进料管1和排泥管4、内部上方设有三相分离器11和溢流孔10，溢流孔10连接有排水管9，金属外壳19与壳体2之间存在均匀的间隙(壳体2的形状与金属外壳19保持一致，在本实施例中，壳体2尺寸约是金属外壳19尺寸的1.05倍)，间隙内设有均匀分布的发热电阻丝3、填充液体5、填充液体补充管13和填充液体排出管6，发热电阻丝3依次连接有接线盒15和温控器16，温控器16与两个分别测量金属外壳19内部温度和间隙温度的温度计(17和18)连接，集气管12、进料管1、排泥管4、排水管9、填充液体补充管13和填充液体排出管6均伸出壳体2外。

本发明与现有的UASB反应器相比，具有以下优点——1)工作时，发热电阻丝3对填充液体5加热，填充液体5通过金属外壳19向金属外壳19内的液体导热，填充液体5形成的加热层能够将热量均化，同时温控器16配合温度计(17和18)实时有效控温，使得金属外壳19内的液体温度可以稳定在需要的最佳值，保证厌氧消化的高效进行；2)发热电阻丝3不直接与金属外壳19接触，填充液体5与金属外壳19接触且接触面积很大，因此，不会出现局部过热或者温度不均匀引起内部流场紊乱的情况，不会影响厌氧消化效果。

如图3所示，在本实施例中，填充液体补充管13和填充液体排出管6分别位于间隙的上方和下方，填充液体补充管13沿线设有阀门和高位液箱14，填充液体排出管6沿线设有阀门8和泵7。高位液箱14的设计液位与间隙的最高液位齐平，当高位液箱14的液位低于设计液位时，填充液体补充管13的阀门自动开启，向高位液箱14添加填充液体，直至到达设计液位为止。填充液体5通过泵7实现输送，高位液箱14可以保证间隙中填充液体5的液位高度。

在本实施例中，工作时，温控器16的设定温度与金属外壳19内部设计温度相等，当金属外壳19内部温度低于设定温度时，发热电阻丝3开始工作，当金属外壳19内部温度等于或大于设定温度时，发热电阻丝3停止工作。

在本实施例中，填充液体5在30摄氏度下的导热系数不小于0.5W/(m·℃)，动力粘度不小于900Pa·s，金属外壳19的导热系数不小于45W/(m·℃)，壳体2的导热系数不大于1.5W/(m·℃)。填充液体5可以是水或其他导热、流动性能良好的流体，壳体2可以是混凝土或其他保温效果良好的结构。

在本实施例中，壳体2上设有观察孔。

如图3所示，在本实施例中，壳体2固定在地面基础上。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。