探讨三相分离器在厌氧颗粒污泥膨胀床中的优化设计.doc

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1、探讨三相分离器在厌氧颗粒污泥膨胀床中的优化设计摘要：气、液、固混合液上升到三相分离器内，沼气气泡碰到分离器下部的反射板时，折向气室而被有效地分离排出，与固、液分离。与气泡分离厉的污泥在重力作用下一部分落冋反应区，另一部分随流体沿-•狭道上升，进入沉淀区。澄清液通过溢流堰排出，污泥在沉淀区絮凝、沉降和浓缩，然后沿斜壁下滑，通过污泥冋流口返回反应区。厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器是荷兰Lettinga教授和他同事在20世纪80年代后期对UASB反应器进行改良而开发的第三代反应器。因具结构简单、负荷高、适应

2、性广等特点，受到国内外普遍重视，已被用于多种工业有机废水（如淀粉、啤洒、洒精、屠宰、味精、柠檬等）的处理。自EGSB开发以来，因三相分离器是EGSB反应器稳定运行的关键，而且在日益发展的三相流态化技术屮也有着广泛的应用前景，故反应器的设计重点集屮在气一液一固三相分离器方面。但到目前为止，用于人规模生产的三相分离器结构在国外仍属专利，有关设计方法也是沿用UASB的设计方法。国内己有的报道对EGSB的三相分离器人多按固液和气液两相分离的方法进计设计，主要是针对低浓度的有机废水,而对于高浓度的有机废水分高效果不太

3、理想,出现污泥流失，限制了反应器负荷的提高。因此，在高浓度有机废水中EGSB反应器的三相分离器设计是一项值得探讨的课題。本文运用流体力学理论來对互相分离器进行理论分析和优化计算.以便对三相分离器的设计提供理论依据。1三相分离器的基本要求及丁•作原理三相分离器是EGSB反应器的重要结构，它对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起着十分重要的作用。它同时具有以下两个功能：一是收集从分离器下反应室产生的沼气;二是使得在分离器之上的悬浮物沉淀卜来。耍实现这两个功能，在厌氧反应器内设置的三相分离器应满足以下条件：%1

4、水和污泥的混合物在进入沉淀室Z前，气泡必须得到分离。%1沉淀区的表而负荷应在3.0m3/（m2h）以下，混合液进入沉淀区前，通过入流孔道的流速不大于颗粒污泥的沉降速度。%1由于厌氧污泥具有凝结的性质，液流上升通过泥层时，应有利于在沉淀器中形成污泥层。沉淀区斜壁角度要适当，应使沉淀在斜底上的污泥不积聚，尽快滑冋反应区内。%1应防止气室产生犬量的泡沫；并控制气室的高度，防止浮渣堵塞出气管。现以图1所示三相分离器为例来说明其工作原理。气、液、固混合液上升到三相分离器内，沼气气泡碰到分离器卜部的反射板时，折向气室而

5、被有效地分离排出，与固、液分离。与气泡分离厉的污泥在重力作用下一部分落冋反应区，另一部分随流体沿一狭道上升，进入沉淀区。澄清液通过溢流垠排岀，污泥在沉淀区絮凝、沉降和浓缩，然后沿斜壁下滑，通过污泥冋流口返冋反应区。由于沉淀区内液体无气泡，故污泥冋流口以上的水柱密度人于反应器内液体密度，使浓缩后的污泥能够返冋反应区，达到固液分离。沦体，Y八9R1三帕分2三相分离器的设计一般来说，三相分离器的设计包括沉淀区设计、回流缝设计和气液分离设计。现对矩形结构反应器内的三相分离器设计进行阐述。2.1沉淀区设计沉淀区的设计

6、方法可参考普通二次沉淀池的设计，主要考虑沉淀而积和水深。沉淀池的而积根据废水量和沉淀区的表面负荷确定，在处理髙浓度的有机埶时，由于在沉淀区的厌氧污泥与水中残余的有机物还能产生生化反应，对固液分离有一定的T•扰，但EGSB反应器屮的颗粒污泥比UASB屮的絮状污泥直径人，凝聚和沉降性能好，机械强度也较高，不易被水流冲碎而流失,因此,表面负荷UASB（小于1.0m3/（m2h））中的大,一般小于3.0m3/（m2-h）3对于一个己知的反应器来说，沉淀区的而积是己知，故只须设汁沉淀区的水深。根据浅池沉降原理及工程实

7、践，一般沉降区的体积是总体积的15%-20%,这样不仅能收集部分沼气，而且能捉高反应器的沉降效率。2.2冋流缝的设计由图2对知，三相分离器由上、卜两组三角形集气罩所组成，根据儿何关系对得:tg0=h3/b1(1)b2=b—2b1(2)v1=Q/S1(3)S1=ab2(4)v2=Q/S2(5)S2=2ca(6)E2•元三钢分雋也几何尺寸关廉其屮8为卜•三角形集气罩斜面的水平夹角，-■般采用45-600,为了利于回流，。取600；h3为下三角形集气罩的垂直高度，m；b1为下三角形集气罩的1/2宽度，m；b2为两

8、个下三角形集气罩之间的水平距离，即污泥的冋流缝之一，b为单元三相分离器的宽度，m；Q为反应器进水流量，m3/h；S1为下三角形集气罩冋流缝的总面积，m2；S2为上三角形集气罩冋流缝的总而积，m2；c为C点到下三角形斜而的垂直距离，即CE,m；a为反应器宽度，即三相分流器的长度，m；v1下三角形集气罩之间的污泥回流缝屮混合液的上升流速，m/h；v2为混合液通过上三角形集气罩与下三角集气罩之间冋流缝的流速，m/h；v