随着全球经济的持续快速发展,能源的消耗量急剧增加,能源供需矛盾日益突出,并造成了严重的环境问题。合理有效地组织热物流和冷物流之间的热交换是提高整个工艺设备装置经济性的重要方面。相对于常温厌氧工艺而言,中温厌氧发酵过程速度更快,对有机物的分解更彻底,产气率更高,在污水治理过程中有着广泛的应用前景。但在废水处理过程中限制其使用的主要原因,在于加热废水所需要的能源的代价比较高。同时废水的加热设备投资也一定程度的影响着其在废水治理中的应用。因此尽量降低燃料的消耗,特别是外加燃料的消耗在畜禽养殖废水治理工程中非常重要。畜禽废水中温厌氧治理过程中的能量投入,阻碍着中温厌氧工艺在畜禽环境工程特别是在中小型规模的畜禽养殖场废水厌氧处理过程的应用。而这种阻碍作用的结果直接导致了许多中小型养殖场废水治理效果很差,厌氧发酵能力低,沼气的产能低,使得大多数养殖场沼气工程并没有真正发挥分解处理有机废水回收利用再生能源的作用。本文提出的使用养殖场发酵过程产生的沼气直接燃烧加热循环清洁水,通过换热器加热废水,从而提高发酵温度。使废水在中温厌氧发酵范围内运行,进而促进有机废物的分解和产气量的提高,使得废水治理和沼气工程更加紧密的联系起来。本系统的关键是要满足废水加热过程所需要的能量,般不依靠外来能源的供给,而依靠反应过程自身产生的能源—沼气。使得能源在处理系统中形成一种合理相互促进的循环。因此,该工艺过程中换热器的换热能力是成败的关键,本文抓住这一关键,以废水加热换热器为研究对象。研究结果表明：该中温厌氧发酵换热器在一定的气候温度环境条件下,具有良好的实用性,在重庆气候条件下完全可以实现能量自身的供给以保证中温厌氧系统稳定的工作。该系统设计合理,可调节性强,厌氧反应过程稳定,能够达到中温厌氧反应处理废水的目的。本论文的新意：①为中温厌氧发酵设计了一种特殊结构的废水加热换热器,其结构简单,制造工艺良好,不宜堵塞,易于清洁,换热效率较高；②使用FLUENT有限元分析换热管换热情况并和理论设计进行比对,增加了系统应用的可靠性。③根据模拟分析的结果对该特殊结构换热管的废水加热系统结构提出了优化方案,即增加废水流动、中部取水、顶部保温。