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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和UASB是厌氧反应器中最常见的两种结构形式。在之前的文章中,我们详细介绍了厌氧反应器-IC的结构,今天我们就来讲一讲UASB的结构和原理。1. UASB厌氧反应器的原理在UASB反应器中,废水被尽可能均匀的引入反应器的底部,污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程中。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环,这有利于颗粒污泥的形成和维持。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上,向反应器顶部上升,上升到表面的污泥撞击三相分离器气体发射板的底部,引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面,而气体则被收集到三相分离器的集气室。在集气室单元缝隙之下设置挡板(气体反射器),其作用是为了防止沼气气泡进入沉淀区,否则将引起沉淀区的紊动,而阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。由于三相分离器斜壁沉淀区的过流面积在接近水面时增加,因此上升流速在接近排放点降低。同时随着流速降低,污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。累积在三相分离器上的污泥絮体在一定程度上将超过其保持在斜壁上的摩擦力,而滑回反应区,这部分污泥又将与进水有机物发生反应。2. UASB反应器的结构USAB反应器包括进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器。如果考虑整个厌氧系统,还应该包括沼气收集和利用系统。但是由于沼气利用的途径和目标不确定,其利用系统也有很大的差别。在USAB反应器中最重要的设备是三相分离器,这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体颗粒的沉淀效果,三相分离器最主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床中产生的沼气。特别是在高负荷的情况下,在集气室下面设置反射板,是防止沼气通过集气室之间的缝隙逸出到沉淀室,另外挡板还有利于减少反应室内高产气量所造成的液体紊动。
一、三相分离器结构及工作原理 1、三相分离器的工艺流程 所有来油经游离水三项分离器分离再添加破乳剂进入换热器加热升温至70~75℃然后进入高效三相分离器进行分离,分离器压力控制在0.15~0.20Mpa,油液面控制在80~100cm、水液面控制在100~120cm,除油器进出口压差控制在0.2Mpa,处理合格后的原油含水率控制在2%福建定制三相分离器左右经稳定塔闪蒸稳定后进入原油储罐,待含水小于0.8%后外输至管道。 2、三相分离器工作原理 各采油队来液由分离器进液管进入进液舱,容积增大,流速降低,缓冲降压,气体随压力的降低自然逸出上浮,在进液舱油、气、水靠比重差进行初步分离。分离后的水从底部通道进入沉降室。经过分离的液体经过波纹板时,由于接触面积增加,不锈钢波纹板又具有亲水憎油的特性,再进行油、气、水的分离。随后进入沉降室,靠油水比重差进行分离;通过加热使液体温度增加,增加油水分子碰撞机会,加大了油水比重差;小油滴和小水滴碰撞机会多聚结为大油滴和大水滴,加速油水分离速度;油上浮、水下沉实现油、水进一步分离;油、气和水通过出口管线排出。 2.1重力沉降分离 分离器正常工作时,液面要求控制在1/2~2/3之间。在分离器的下部分是油水分离区。经过一定的沉降时间,利用油和水的比重差实现分离。 2.2 离心分离 油井生产出来的油气混合物在井口剩余压力的作用下,从油气分离器进液管喷到碟形板上使液体和气体,在离心力的作用下气体向上,而液体(混合)比重大向下沉降在斜板上,向下流动时,还有一部分气体向气出口方向流去,当气体流到削泡器处,需改变气体的流动方向,气体比重小,在气体中还有一部分大于100微米的液珠与消泡器碰撞掉下沉降到液面上,同时液面上的油泡碰撞在削泡器,使气体向上流动,完成了离心的初步气液分离 2.3碰撞分离 当离心分离出来定制三相分离器制造商的气体进入分离器上面除雾器,气体被迫绕流,由于油雾的密度大,在气体流速加快时,雾状液体惯性力增大,不能完全的随气流改变方向,而除雾器网状厚度300mm截面孔隙只有0.3mm小孔道,雾滴随气流提高速度,获得惯性能量,气体在除雾器中不断的改变方向,反复改变速度,就连续造成雾滴与结构表面碰撞并吸附在除雾器网上。吸附在除雾器网上油雾逐渐累起来,由大变小,沿结构垂直面流下,从而完成了碰撞分离。
IC 有如下几大特点:a、容积负荷率高,水力停留时间短IC反应器生物量大(可达到30~50g/L),污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环,传质效果好。处理高浓度有机污水,进水容积负荷率可达 5~20kgCOD/m3·d。b、抗冲击负荷强在IC反应器中,当COD负荷增加时,沼气的产生量随之增加,内循环的气提增大。处理高浓度污水时,循环流量可达进水流量的10~20倍,污水中高浓度和有害物质得到充分稀释,大大降低有害程度,从而提高了反应器的耐冲击负荷能力;当COD负荷较低时,沼气产量也低,从而形成较低的内循环流。因此,内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。c、避免了固形物沉积有一些污水中含有大量的悬浮物质,会在 UASB 等流速较慢的反应器内发生累积,将厌氧污泥逐渐置换,最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。而在IC 反应器中,高的液体和气体上升流速,将悬浮物冲击出反应器。d、基建投资省和占地面积小由于IC反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3~4倍以上,所以IC 反应器的体积为普通UASB反应器的1/4~1/3 左右,而且有很大的高径比,占地面积特别省,可降低反应器的基建投资,非常使用于占地面积紧张的厂家采用。