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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)。
废气处理的方法有分为稀释扩散法、水吸收法、曝气式脱臭法、催化氧化法、低温等离子稀释扩散法 原理:将有臭味地气体通过烟囱排至大气,或用无臭空气稀释,降低恶臭物质浓度以减少臭味。适用范围:适用于处理中、低浓度的有组织排放的恶臭气体。优点:费用低盘锦定制UASB厌氧反应器、设备简单。缺点:易受气象条件限制,恶臭物质依然存在。 水吸收法 原理:利用臭气中某些物质易溶于水的特性,使臭气成分直接与水接触,从而溶解于水达到脱臭目的。适用范围:水溶性、有组织排放源的恶臭气体。优点:工艺简单,管理方便,设备运转费用低 产生二次污染,需对洗涤液进行处理。缺点:净化效率低,应与其他技术联合使用,对硫醇,脂肪酸等处理效果差。 曝气式脱臭法 原理:将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中,通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质 适用范围广。适用范围:截至2013年,日本已用于粪便处理场、污水处理厂的臭气处理。优点:活性污泥经过驯化后,对不超过极限负荷量的恶臭成分,去除率可达99.5%以上。缺点:受到曝气强度的限制,该法的应用还有一定局限。 催化氧化法 原理:反应塔内装填特制的固态填料,填料内部复配多介质催化剂。当恶臭气体在引风机的作用下穿过填料层,与通过特制喷嘴呈发散雾状喷出的液相复配氧化剂在固相填料表面充分接触,并在多介质催化剂的催化作用下,恶臭气体中的污染因子被充分分解。适用范围:适用范围广,尤其适用于处理大气量、中定制UASB厌氧反应器厂家高浓度的废气,对疏水性污染物质有很好的去除率。优点:占地小,投资低,运行成本低;管理方便,即开即用。缺点:耐冲击负荷,不易污染物浓度及温度变化影响,需消耗一定量的药剂。 低温等离子法 原理:低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的着火电压时,气体分子被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。 低温等离子体空气净化设备能够显著治理的污染有:VOC、恶臭气体、异味气体、油烟、粉尘,也可用于消毒杀菌。低温等离子体技术是一种全新的净化过程,不需要任何添加剂、不产生废水、废渣,不会导致二次污染。
1.油水界面的调节 根据油田油品特性特点不同,对油水指标要求不同,处理液量不同的特点,我们要及时分析,及时调整合理的油水界面。在三相分离器运行中,合理的油水界面是如何高效的发挥三相分离作用的必然条件。当低含水油进三相要求出合格油时,就应尽可能降低油水界面。 2.低含水油对三相分离器运行的影响和管理 目前本站使用的三相分离器都是卧式分离器,原油从进口进入沉降缓冲室。由于缓冲室与沉降之间连通,原油必须与缓冲室的水相混合。如果低含水油进三相,则易产生更多的乳化液,而使油水界面逐层下移,造成油水界面不清晰,造成水室跑油现象。 3.破乳剂、温度对三相分离器脱水的影响 破乳剂是一种高分子的有机化合物,是高效能的表面活性物质,当加入原油乳化液中,这种物质能够吸附在油水界面上挤掉乳化剂所占据的位置,降低了界面薄膜的机械强度,改变乳化液类型及稳定性.。长期以来破乳剂脱水是一项很有效的化学脱水方式。 三、高效三相分离器操作中出现的问题及处理办法1.在三相分离器分离过程中产生油串气(跑油)现象,即油箱中的油进入气天然气管道,随后进入气区,从而污染气区设备。高效三相分离器产生油串气现象时,原油随分离出的气进入气区设备,造成压缩机进油,严重时发生爆裂,所以一定要检测好数据,不能发生油串气现象。 产生油串气现象的原因有:采油区来液量过大;来液量忽高忽低,三相分离器处理时的平衡的动态性很强;油气界面调整不够准确,即过低而引起;分离器工作压力过低;出油、出水管线不畅,造成堵塞;三相分离器出现机械故障。 三相分离器产生油串气现象的解决方法和注意事项: 三相分离器产生油串气现象时,首先要紧急停压缩机,之后清扫三相分离器冷凝器中所有的原油,在清理压缩机中的原油,最后调整油水界面,使高效三相分离器再次达到平衡,投入使用。 2.三相分离器压力过低。即分离器的压力低于0.15Mpa 三相分离器压力过低时,分离器分离出的油压不进入稳定塔中;分离出的水压不进自然沉降罐;还有可能引起压缩机停机;分离效果不好,油水界面混乱,容易造成水串油现象。 引起三相分离器压力过低的原因有:采油区来液量小、含油气比例太小;机械故障,一般表现为漏气。
一般来说,对于以产甲烷为主要目的的厌氧过程要求pH值在6.5~8.0之间,废水碱度偏低或运行负荷过高时,会引起反应器内挥发酸积累,导致产甲烷菌活力丧失而产酸菌大量繁殖,持续过久时,会导致产甲烷菌活力丧失殆尽而产乙酸菌大量繁殖,引起反应器系统的“酸化”。严重酸化发生后,反应器难以恢复至原有状态。厌氧消化作用失去平衡时会显示出如下“症状”:①沼气产量下降;②沼气中甲烷含量降低;③消化液VFA增高;④有机物去除率下降;⑤消化液pH值下降;⑥碳酸盐碱度与总碱度之间的差值明显增加;⑦洗出的颗粒污泥颜色变浅没有光泽;⑧反应器出水产生明显异味;⑨ORP(氧化还原电位)值上升等。1、厌氧反应器酸化的原因厌氧反应器超负荷运行我们都知道,在运行厌氧反应器的各项工艺控制条件中,污泥负荷是一个非常重要的控制参数。污泥负荷是指单位时间内施加给单位质量厌氧污泥的有机物的量,以kgSCOD/kgVS.d表示。对于某种废水,厌氧污泥具有一个最大的限制值,当运行的负荷超过该最大限制值,则意味着超负荷运行。虽然该限制值从污泥负荷的概念上理解是针对整个厌氧污泥,实际上真正的对象是针对厌氧污泥中的产甲烷菌。超负荷运行,实际上就是负荷量超过了厌氧污泥中产甲烷菌的产甲烷能力,而此时的负荷量往往并没有超过厌氧污泥的水解酸化能力。所以就出现了反应器的VFA开始累积,浓度不断上升,出水pH值降低,去除效率下降这种污泥酸化现象的发生。所以,了解厌氧反应器的污泥总量,并以此来维持合理的运行负荷,是预防厌氧反应器出现酸化的重要手段之一。2、pH值、温度等运行控制条件出现严重偏差由于厌氧污泥中产甲烷菌对其生存条件的要求比水解酸化菌苛刻的多,所以当反应器的pH值或温度的控制范围出现很大的偏差,就会使产甲烷菌的产甲烷能力受到严重影响,而水解酸化菌所受到的影响却远远小于产甲烷菌,其结果同样会导致厌氧反应器发生酸化现象。
调整出气阀门,使三相分离器中压力恢复,达到分离器的工作压力标准。同时在日常操作中的注意事项为:监控数据,观察稳定塔和自然沉降罐的液面是否下降,观察分离器的油水界面。 3.高效三相分离器压力控制失灵,造成压力大幅度波动 由于各种原因,使自动放气系统失灵,操作人员应根据具体情况,采取相应措施进行处理;若控制阀关闭,分离器压力超过0.60Mpa时还不能打开,操作人员应及时打开控制阀旁通,使压力控制在0.25~0.35Mpa 五、结论 简单介绍三相分离器日常操作中出现的问题的分析以及在操作中要注意的问题: 1.原油处理过程中的高效三项分离器液面和压力控制为关键过程,同时高效三项分离器的平衡是一个动态平衡,所以一定要做好数据监控,并且自然沉降罐液位增减的速度,原油稳定塔的液面及其操作压力等参数也是三项分离器平稳运行与否的重要依据。 2.三相分离中油水界面的控制非常重要,界面过高,减少了油相停留时间,缩短了油中水珠的聚结时间,会增加油中含水率,但水在设备内的停留时间增大,利于水中含油减少;界面过低,利于油中含水降低,但不利于水中油珠聚结,会造成水中含油增高。因此控制好油水界面对三相分离器的分离效果及其重要。
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。