[實用新型]一種應用于高效厭氧反應器進水加熱的裝置

有效

• 申請號: 201520103942.2
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN204490600U
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 周煥祥;宗可卿;房愛東;張金華;汪艷雯
• 申請（專利權）人: 山東綠泉環保工程有限公司
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于節能環保領域，具體涉及一種高效厭氧反應器進水加熱的方法及裝置。

背景技術

能源與環境是可持續發展的兩大主題。新世紀以來隨著人口的增長、經濟水平的提高以及社會的進步，能源危機不斷加深，生態環境的污染與破壞也在不斷地加劇。在全球能耗以每年5%的增長速度下，化石燃料預計還能使用一二百年，世界能源形勢嚴峻。我國人均能源貧乏，人均擁有量僅為世界平均值的1/2和美國的1/10。隨著經濟的迅速發展，能源短缺問題日益嚴峻，煤、電、油的供求關系越來越緊張。例如全國大部分地區出現了拉閘限電的現象，采暖季節煤炭供應緊張，并且石油進口大幅度增加。在近幾年中，由于能源結構的調整和環保政策的加強，人們迫切需要提高能源利用效率和開發新型可再生能源。

厭氧生物處理是一種經濟、高效的處理中高濃度有機廢水的有效方法，通過厭氧發酵過程將有機物降解，并產生一種清潔的新型能源——沼氣。在厭氧消化反應過程中，溫度是影響微生物活性和厭氧發酵產氣量的關鍵因素之一。據研究表明，對一個厭氧反應器來說，其操作溫度以穩定為宜，波動范圍一般一天不宜超過±2℃。中溫厭氧發酵允許的溫度變化范圍為±(1.5~2)℃。當溫度有±3℃的變化時就會抑制厭氧消化速率，有±5℃的急劇變化時，產氣量會顯著降低，如果變化過大則會停止產氣，同時使有機酸大量累積而破壞厭氧消化。

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

廢水經高效厭氧反應器中溫厭氧發酵后，其出水幾乎常年保持相對較高且恒定的溫度，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水加熱是具有現實意義的節能環保技術和資源循環利用方式，應用前景廣闊。因此，將厭氧反應器出水熱能回用與厭氧進水加熱在同一污水處理廠內就地結合是實現資源優化配置、高效綜合利用的有效途徑。

發明內容

為了保證穩定的厭氧發酵溫度、降低能耗，本實用新型的目的在于提供一種應用于高效厭氧反應器進水加熱的方法及裝置。

為實現本實用新型的目的，本實用新型另一方面提供了一種應用于高效厭氧反應器進水加熱的裝置：主要包括進料池、高效厭氧反應器和熱泵機組。所述進料池、高效厭氧反應器和熱泵機組順序相連。

所述熱泵機組由蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥這四個設備構成，并通過冷媒管道彼此連接而形成封閉的循環系統。

所述進料池的進水管與冷凝器進水口相連，冷凝器出水口通過管道與進料池相連，高效厭氧反應器的出水系統通過管道與蒸發器連接。

一種應用于高效厭氧反應器進水加熱的方法：厭氧反應器出水經熱泵系統的蒸發器回收富余的熱量后進入后續的好氧處理中，同時熱泵系統的冷媒在蒸發器中吸收熱量，所產生的蒸汽被壓縮機壓縮到高溫高壓后，在冷凝器中冷凝成液態，并釋放出熱量。厭氧反應器進水首先進入熱泵系統的冷凝器，吸收其釋放的熱量，水溫升高到一定溫度后進入進料池，流經進料池后進入厭氧反應器內。熱泵系統內液態的冷媒經由膨脹閥形成低溫低壓后，又進入蒸發器，如此反復循環，實現熱量的交換。在熱泵機組中，冷媒經過吸熱、壓縮、冷卻、膨脹過程，可將厭氧反應器出水中的余熱回用到其進水中去，實現加熱的目的。

所述高效厭氧反應器的出水溫度為30~37℃。

所述高效厭氧反應器經蒸發器放熱后的出水溫度為20~25℃。

所述厭氧反應器出水熱能回用的余熱為5~17℃。

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

所述壓縮機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器出水溫度。

本實用新型的優異效果在于：

1、環保效益顯著。高效厭氧反應器出水在蒸發器中放出其富存的余熱，熱泵機組系統將此低溫位余熱轉換成高溫位熱能來加熱厭氧反應器的進水，從而可大量節省加熱進水所需蒸汽用量，減少了加熱過程中排放廢水、廢氣所造成的污染，相應地降低了CO₂、NO_x、SO_x及粉塵等污染物的產生量，具有明顯的環境效益。