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三相分离器主要安装在UASB、IC等厌氧反应器中,是厌氧反应器的核心组成部分,三相分离器直接影响着厌氧反应器的气、液、固的分离效果,可用于高浓度废水处理工程,如养殖污水、屠宰废水、制药废水、化工废水、食品废水等高浓度有机废水。三相分离器工作原理三相分离器收集反应室产生的沼气,使分离器内的悬浮物有效沉降。气、液、固三相流在分离器中分步进行分离。首先含沼气的混合液在上升的过程中随着气泡合并密度降低,不断向上流动,在气体释放区上升到液面,气体释放到气室中。气体释放后的液体通过导流区,进入沉降区,沉降区的结构如同沉淀池,混合液从两边进入,上清液由中间集水槽排出,沉降浓缩后的污泥密度大于分离器下部含有气体的混合液的密度,由污泥回流缝流回厌氧生物反应区,维持反应器中高生物浓度。三相分离器优化针对传统钢制三相分离器腐蚀严重,防腐措施收效甚微的现状。公司对三相分离器材料进行了革命,摒弃了传统的金属材料。开发出了耐腐蚀的非金属工程塑料三相分离器,彻底解决了腐蚀问题。
EGSB、UASB等所有的厌氧内部的三相分离器等是指反应器内的三相分离器造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用; 1、沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h; 2、三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5~1.0m; 3、沉淀区四壁倾斜角度应在45º~60º之间,使污泥不积聚,尽快落入反应区内; 4、沉淀区斜面高度约为0.5~1.0m; 5、进入沉淀区前,沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h; 1、沉淀区的设计主要考虑沉淀区的表面积和水深这两个因素。由于沉淀区的厌氧污泥与出水中残余的有机物尚能起生化反应,在沉淀区仍有少量的沼气产生,对沉淀区的固液分离有些干扰,因此在处理高浓度有机废水时,表面负荷率应采用得小一些,一般表面负荷率<1.0m³/h,且沉淀区进水口的水流上升速度应小于2m/s。为获得良好的固液分离效果,沉淀区斜面的高建议为0.5~1.0m,斜面与水平方向的夹角在45°~60°之间,且光滑,以利于污泥下滑返回反应区。总沉淀水深应≥1.5m,水力停留时间介于1.5~2h,分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上;以上条件如能满足,则可达到良好的分离效果。2、回流缝的设计为了使回流缝的水流稳定,回流缝中水流的速度不能太高,以确保良好的气、固、液三相的分离效果,并使沉淀区沉降下来的污泥能迅速顺利地回流至反应区,回流缝中水流速度一般<2m/s。为达到气液分离目的,气封与沉淀区的斜面必须重叠。重叠的水平距离越大,气体的分离效果越好,对沉淀区固液分离效果的影响越小,重叠部分一般在0.1~0.2m之间。3、气液分离设计确定了三相分离器的基本尺寸后,还应校核气液分离效果是否满足要求。为了保证气泡不进人沉淀室,就必须使回流缝宽度和气液分离斜面的长度,以及气泡上升速度满足一定的关系,以使气泡合成速度方向的指向不低于沉淀室的缝隙口边缘点。气泡分离而不进入沉淀室的必要条件是:vb/va>BC/AB。气泡垂直上升速度vb的大小与碰撞系数β,气泡直径dg(cm),水温T(℃),废水的密度ρl(g·cm-3)和气体的密度ρg(g/cm³),废水的动力粘滞系数μ(g·cm-1s-1)和运动粘滞系数γ(cm2·s-1)等因素有关。当雷诺数Re<2时,气泡的上升流速可用斯托克斯公式计算:vb=β×g(ρl-ρg)d2g÷(18×μ)。
食品、生物、化工等行业排放大部分废水都属于高浓度有机废水,仅利用常规的物化、生化处理较难达到处理目的,同时存在投资大,操作管理难,运行成本高等一系列问题。随着科研的不断深入,厌氧反应器作为一种高效的生物膜处理方法渐渐登上舞台,它主要是利用微生物与污水中的有机物接触吸附分解有机物,以达到有效处理有机废水、废弃物的目的。目前厌氧反应器的发展已经历了三代,本期小沼将对这三代最具代表性的厌氧反应器及其优劣势进行梳理,望对君从事有机废水、废弃物处理及大中型沼气工程的建设有所帮助!第一代厌氧反应器第一代反应器以厌氧消化池为代表,废水与厌氧污泥完全混合,属低负荷系统。包括:常规厌氧反应器(CADT)、全混式反应器(CSTR)、厌氧接触消化器(ACP)等。1常规厌氧反应器(CADT)常规厌氧反应器也叫常规沼气池,是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。该消化器无搅拌装置,原料在其中呈自然沉淀状态,一般分为4层,自上而下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉渣层,其中易于消化、活动旺盛的场所只限活性层,因而效率较低。我国农村较为常见。2全混式反应器(CSTR)全混式消化器是在常规消化器中安装了搅拌装置,使得原料处于完全混合状态,因而,使得活性区域遍布于整个消化区,效率相比于常规消化器明显提高,故又称高效消化器。该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行,适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。
该设备内下设气、固、液三相分离器,有给出五大特性:a、选用耐腐蚀性高、刚度好、耐温性好的改性材料PP板才;b、下设单脉冲沼液消除泡沫塑料、浮渣的设备,分离出来实际效果佳;c、带集气室、沼液管及出入口活接头等;d、机器设备预制构件挤压成型,节省安装时间;e、在厌氧反应器中三相分离器承担挺大的沼液工作压力,为了防止电焊焊接部位裂开或板才胀裂,在重要支承位置安裝筋板,确保了工程施工质量和系统优化。能严控反应器内水、气、固的均衡,进而确保反应器高效率平稳运作。原理:随之废水与淤泥相触碰而产生水解酸化反映,造成沼液(汽体是甲烷和co2)造成淤泥床围压。在淤泥床造成的汽体中有一小部分粘附在淤泥颗粒物上,随意汽泡和粘附在淤泥颗粒物上的汽泡升高至反应器的顶端。淤泥颗粒物升高撞击到脱气隔板的底端,这造成粘附的汽泡放出;脱气的淤泥颗粒物沉定返回淤泥床的表层。随意汽体和从淤泥颗粒物放出的汽体被搜集在反应器顶端的集气房间内。液體中包括某些剩下的液体和生物颗粒进到到沉淀室内,剩下液体和生物颗粒从液體中分离出来并根据反射板落返回淤泥层的上边。分离出来汽体、液体后的液體再次升高,从出水堰溢流式,经集不锈钢水槽排出来。沼液集聚于三相分离器顶端,根据呼吸道排出来。低浓度有机化学生产废水历经厌氧反应器归一化处理后,有机化合物获得很多除去,COD急剧降低。
1) 反应器的体积和高度 采用水力停留时间进行设计时,体积(V)按公式(1)或(2)计算。选择反应器高度的原则是设计、运行和上综合考虑的结果。从设计、运行方面考虑:高度会影响上升流速,高流速增加系统扰动和污泥与进水之间的接触。但流速过高会引起污泥流失,为保持足够多的污泥,上升流速不能超过一定的限值,从而使反应器的长春定制IC反应器高度受到限制;高度与CO2溶解度有关,反应器越高溶解的CO2浓度越高,因此,pH值越低。如pH值低于最优值,会危害系统的效率。从经济上考虑: 土方工程随池深增加而增加,但占地面积则相反;考虑当地的气候和地形条件,一般将反应器建造在半地下减少建筑和保温费用。最经济的反应器高度(深度)一般是在4到6m之间,并且在大多数情况下这也是系统最优的运行范围。2) 反应器的升流速度 对于UASB反应器还有其他的流速关系(图2)。对于日平均上升流速的推荐值见表3,应该注意对短时间(如2~6h)的高峰值是可以承受的(即暂时的高峰流量可以接收)。表3 UASB和EGSB允许上升流速(平均日流量) Vr=0.25~3.0m/h0.75~1.0m/h 颗粒污泥絮状污泥 Vs≤1.5m/h颗粒污泥 Vo≤12m/h Vg=1m/h3) 反应器的截面积和反应器的长、宽(或直径)在确定反应器的容积和高度(H)之后,可确定反应器的截面积(A)。从而确定反应器的长和宽,在同样的面积下正方形池的周长比矩形池要小,矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面积为600m2的反应器为例,30×20m的反应器与15m×40m的反应器周长相差10%,这意味着建筑费用要增加10%。但从布水均匀性考虑,矩形在长/宽比较大较为合适。从布水均匀性和经济性考虑,矩形池在长/宽比在2:1以下较为合适。长/宽比在4:1时费用增加定制IC反应器厂家十分显著。圆形反应器在同样的面积下,其周长比正方形的少12%。但这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时,矩形反应器可以采用共用壁。对于采用公共壁的矩形反应器,池型的长宽比对造价也有较大的影响。如果不考虑其他因素,这是一个在设计中需要优化的参数。
IC 反应器的构造及其工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。(1)容积负荷高:IC反应器内污泥浓度高,微生物量大,且存在内循环,传质效果好,进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。(2)节省投资和占地面积:IC 反应器容积负荷率高出普通UASB 反应器3倍左右,其体积相当于普通反应器的1/4—1/3 左右,大大降低了反应器的基建投资;而且IC反应器高径比很大(一般为4—8),所以占地面积少。(3)抗冲击负荷能力强:处理低浓度废水(COD=2000—3000mg/L)时,反应器内循环流量可达进水量的2—3 倍;处理高浓度废水(COD=10000—15000mg/L)时,内循环流量可达进水量的10—20倍。大量的循环水和进水充分混合,使原水中的有害物质得到充分稀释,大大降低了毒物对厌氧消化过程的影响。(4)抗低温能力强:温度对厌氧消化的影响主要是对消化速率的影响。IC反应器由于含有大量的微生物,温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重。通常IC反应器厌氧消化可在常温条件(20—25 ℃)下进行,这样减少了消化保温的困难,节省了能量(5)具有缓冲pH值的能力:内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流,可利用COD转化的碱度,对pH值起缓冲作用,使反应器内pH值保持最佳状态,同时还可减少进水的投碱量。(6)内部自动循环,不必外加动力:普通厌氧反应器的回流是通过外部加压实现的,而IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环,不必设泵强制循环,节省了动力消耗。