[實(shí)用新型]一種應(yīng)用于高效厭氧反應(yīng)器進(jìn)水加熱的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520103942.2
• 申請(qǐng)日: 2015-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204490600U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周煥祥;宗可卿;房愛(ài)東;張金華;汪艷雯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東綠泉環(huán)保工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C02F3/28
• 分類(lèi)號(hào): C02F3/28
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種高效厭氧反應(yīng)器進(jìn)水加熱的方法及裝置。

背景技術(shù)

能源與環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展的兩大主題。新世紀(jì)以來(lái)隨著人口的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)水平的提高以及社會(huì)的進(jìn)步，能源危機(jī)不斷加深，生態(tài)環(huán)境的污染與破壞也在不斷地加劇。在全球能耗以每年5%的增長(zhǎng)速度下，化石燃料預(yù)計(jì)還能使用一二百年，世界能源形勢(shì)嚴(yán)峻。我國(guó)人均能源貧乏，人均擁有量?jī)H為世界平均值的1/2和美國(guó)的1/10。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)峻，煤、電、油的供求關(guān)系越來(lái)越緊張。例如全國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)了拉閘限電的現(xiàn)象，采暖季節(jié)煤炭供應(yīng)緊張，并且石油進(jìn)口大幅度增加。在近幾年中，由于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和環(huán)保政策的加強(qiáng)，人們迫切需要提高能源利用效率和開(kāi)發(fā)新型可再生能源。

厭氧生物處理是一種經(jīng)濟(jì)、高效的處理中高濃度有機(jī)廢水的有效方法，通過(guò)厭氧發(fā)酵過(guò)程將有機(jī)物降解，并產(chǎn)生一種清潔的新型能源——沼氣。在厭氧消化反應(yīng)過(guò)程中，溫度是影響微生物活性和厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的關(guān)鍵因素之一。據(jù)研究表明，對(duì)一個(gè)厭氧反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，其操作溫度以穩(wěn)定為宜，波動(dòng)范圍一般一天不宜超過(guò)±2℃。中溫厭氧發(fā)酵允許的溫度變化范圍為±(1.5~2)℃。當(dāng)溫度有±3℃的變化時(shí)就會(huì)抑制厭氧消化速率，有±5℃的急劇變化時(shí)，產(chǎn)氣量會(huì)顯著降低，如果變化過(guò)大則會(huì)停止產(chǎn)氣，同時(shí)使有機(jī)酸大量累積而破壞厭氧消化。

然而在北方地區(qū)，由于冬季天氣寒冷，室外氣溫較低，如果不對(duì)厭氧反應(yīng)器采取普遍的增溫和保溫措施，則無(wú)法保證中溫厭氧發(fā)酵所需要的穩(wěn)定溫度。目前厭氧反應(yīng)器所需熱能大部分是利用煤、石油或天然氣等燃燒供給，勢(shì)必會(huì)造成能源減少以及污染環(huán)境。

廢水經(jīng)高效厭氧反應(yīng)器中溫厭氧發(fā)酵后，其出水幾乎常年保持相對(duì)較高且恒定的溫度，一般為30~37℃，與外界溫度相差較大，而且流量變化較小，故其中含有大量的低品位熱能。但后續(xù)的好氧處理所需溫度僅為25℃左右，回收其中余熱用于厭氧進(jìn)水加熱是具有現(xiàn)實(shí)意義的節(jié)能環(huán)保技術(shù)和資源循環(huán)利用方式，應(yīng)用前景廣闊。因此，將厭氧反應(yīng)器出水熱能回用與厭氧進(jìn)水加熱在同一污水處理廠內(nèi)就地結(jié)合是實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置、高效綜合利用的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

為了保證穩(wěn)定的厭氧發(fā)酵溫度、降低能耗，本實(shí)用新型的目的在于提供一種應(yīng)用于高效厭氧反應(yīng)器進(jìn)水加熱的方法及裝置。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型另一方面提供了一種應(yīng)用于高效厭氧反應(yīng)器進(jìn)水加熱的裝置：主要包括進(jìn)料池、高效厭氧反應(yīng)器和熱泵機(jī)組。所述進(jìn)料池、高效厭氧反應(yīng)器和熱泵機(jī)組順序相連。

所述熱泵機(jī)組由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥這四個(gè)設(shè)備構(gòu)成，并通過(guò)冷媒管道彼此連接而形成封閉的循環(huán)系統(tǒng)。

所述進(jìn)料池的進(jìn)水管與冷凝器進(jìn)水口相連，冷凝器出水口通過(guò)管道與進(jìn)料池相連，高效厭氧反應(yīng)器的出水系統(tǒng)通過(guò)管道與蒸發(fā)器連接。

一種應(yīng)用于高效厭氧反應(yīng)器進(jìn)水加熱的方法：厭氧反應(yīng)器出水經(jīng)熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器回收富余的熱量后進(jìn)入后續(xù)的好氧處理中，同時(shí)熱泵系統(tǒng)的冷媒在蒸發(fā)器中吸收熱量，所產(chǎn)生的蒸汽被壓縮機(jī)壓縮到高溫高壓后，在冷凝器中冷凝成液態(tài)，并釋放出熱量。厭氧反應(yīng)器進(jìn)水首先進(jìn)入熱泵系統(tǒng)的冷凝器，吸收其釋放的熱量，水溫升高到一定溫度后進(jìn)入進(jìn)料池，流經(jīng)進(jìn)料池后進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器內(nèi)。熱泵系統(tǒng)內(nèi)液態(tài)的冷媒經(jīng)由膨脹閥形成低溫低壓后，又進(jìn)入蒸發(fā)器，如此反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱量的交換。在熱泵機(jī)組中，冷媒經(jīng)過(guò)吸熱、壓縮、冷卻、膨脹過(guò)程，可將厭氧反應(yīng)器出水中的余熱回用到其進(jìn)水中去，實(shí)現(xiàn)加熱的目的。

所述高效厭氧反應(yīng)器的出水溫度為30~37℃。

所述高效厭氧反應(yīng)器經(jīng)蒸發(fā)器放熱后的出水溫度為20~25℃。

所述厭氧反應(yīng)器出水熱能回用的余熱為5~17℃。

所述熱泵機(jī)組具有制熱效率（COP），所述COP為熱泵機(jī)組制熱量和驅(qū)動(dòng)功率的比值，主要取決于壓縮機(jī)的溫度壓頭，其值為3.5~6.0。

所述壓縮機(jī)的溫度壓頭是指熱泵熱水出水溫度與熱源水出水溫度之差，其值為15~55℃。

所述熱泵熱水出水溫度指的是熱泵冷凝水出水溫度。所述熱源水出水溫度指的是熱泵蒸發(fā)器出水溫度。

本實(shí)用新型的優(yōu)異效果在于：

1、環(huán)保效益顯著。高效厭氧反應(yīng)器出水在蒸發(fā)器中放出其富存的余熱，熱泵機(jī)組系統(tǒng)將此低溫位余熱轉(zhuǎn)換成高溫位熱能來(lái)加熱厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水，從而可大量節(jié)省加熱進(jìn)水所需蒸汽用量，減少了加熱過(guò)程中排放廢水、廢氣所造成的污染，相應(yīng)地降低了CO₂、NO_x、SO_x及粉塵等污染物的產(chǎn)生量，具有明顯的環(huán)境效益。