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1、气液固三相分离器的优化设计3郝晓刚(太原理工大学化工系,太原市030024)摘要将三相分离器的设计与UASB反应器的工艺条件相结合,建立了一种改进结构的三相分离器的设计模型,可以求得分离器的最佳结构尺寸,为反应器在高负荷下稳定运行提供了依据。关键词UASB反应器三相分离器废水处理结构简单、负荷高、适应性广等特点,一直受到国内外普遍重视,已被广泛用于多种工业有机废水的处理1。传统的UASB反应器设计重点集中在气21引言上流式厌氧污泥床(UASB)反应器因具有3太原理工大学科研基金资助课题水力旋流器溢流管结构对其分流比的影响如图6所示。图中结果表明,在所选溢流管结构中,采用厚壁直
2、圆管结构时和普通型薄壁直圆管结构时的水力旋流器分流比基本相同,而另外三种溢流管结构则均使水力旋流器分流比有所减小。同普通型薄壁直圆管结构溢流管相比,水力旋流器溢流管采用30°渐扩管加锥结构时使水力旋流器分流比降低15%,而采用20°渐扩管加环齿结构时使水力旋流器分流比减小1%,采用虹吸式直圆管结构时使水力旋流器分流比降低16%,因为这三种溢流管结构均能使水力旋流器溢流更顺畅地排出。因此,当溢流管采用厚壁直圆管结构或普通型薄壁直圆管结构时,水力旋流器分流比最大;当采用虹吸式直圆管结构时,水力旋流器分流比最小。3结论溢流管采用30°渐扩管加锥结构时水力旋流器处理能力最高;溢流管加
3、虹吸装置时水力旋流器分离修正总效率最高、分流比最小;采用普通型薄壁直圆管结构时水力旋流器修正分离粒度d50C最小、分离精度Α值最高,而采用厚壁直圆管作溢流管时旋流器修正分离粒度d50C最大;溢流管采用厚壁直圆管和薄壁直圆管结构时水力旋流器分流比均最大。参考文献1褚良银,陈文梅,李晓钟.水力旋流器能耗降减的研究进展.化工机械,1996,23(6):360～363褚良银,陈文梅,李晓钟等.水力旋流器结构与分离性能研究(一)——进料管结构.化工装备技术,1998,19(3)ChuLiang2Yin,LuoQian.Hydrocyclonewithhighsharpnessofsep
4、aration.Filtration&Separation,1994,31(7):733～736ChuLiang2Yin,ChenWen2Mei,LuoQian.Separationcharacteristicsinthehydrocyclonewithacentralconeandannularteeth.TransactionsofNonferrousSocietyof234图6旋流器溢流管结构对分流比的影响China(Englishedn),1996,6(4):11～154气液固三相分离器的优化设计液2固三相分离器方面。三相分离器是UASB反应器稳定运行的关键2,3,而
5、且在日益发展的三相流态化技术中也有着广泛的应用前景。但到目前为止,用于大规模生产的三相分离器结构在国外仍属专利4,有关设计方法也未见报道。国内已有的报道对三相分离器大多按固液和气液两相分离的方法进行设计5,6,所采用的结构在负荷较高时仍会出现污泥流失,限制了反应器负荷的提高。研究表明,一种改进结构的分离器可有效地控制污泥的上浮流失7。本文将对这种三相分离器的结构设计和优化设计进行探讨。也得到缓解,使污泥能够顺利回流。三相分离器的分离效率不仅与其结构有关,还与进水流量、浓度、水力停留时间、产气量等工艺参数和污泥数量、活性及沉降性有关。这些参数相互制约、相互关联,综合体现为反应器
6、的有机负荷。因此三相分离器的分离效率与反应器的负荷有密切关系,设计分离器时必须考虑实际的工艺操作条件。3三相分离器的设计一个性能优良的三相分离器应使沉淀区的浓缩污泥能够顺利回流至反应区,污泥在沉淀区的停留时间要短。因此分离器设计的关键是回流口的尺寸。回流口下方的污泥浓度Cms越低,沉淀区浓缩污泥回流的推动力也越大。下2改进结构三相分离器的构造尽管三相分离器的结构形式有很多种,但分离器单元一般均由一个集气室、沉降室、混合液入流口和污泥回流口及反射锥或阻气板组成(有时入流口和回流口重合)8。图1是改进结构三相分离器的示意图(详见文献7)。由于在UASB反应器中料液的纵向流速一般都
7、比较低(小于1～2mƒs),因此引起污泥上浮的主要原因是产气量。当有机负荷提高时,产气量增加,气体夹带上升到悬浮层顶部的污泥量也增多,过高的污泥浓度将堵塞沉淀器的污泥回流系统,因而限制了负荷的升高。改进结构将传统的三相分离器下部反射锥改为集气罩,改善了进入分离器的污泥和气体分布状况,上升到三相分离器的气体减少,降低了沉淀器污泥回流口下部的污泥浓度,同时气体的干扰作用部集气罩最小断面面积A1减小,进入三相分离器的气量减小,Cms降低,但同时最小断面纵向流速增大,又使Cms增加。Cms与悬浮污泥层浓度、通过
