三相分離器的結(jié)構(gòu)與

摘要：三相分離器是UASB反應(yīng)器中的組成部分。本文比較了幾種常見的三相分離器的結(jié)構(gòu)形式與缺點(diǎn)，基于三相分離器的作用原理，了分步式三相分離器。該分離器中，氣體進(jìn)入沉降區(qū)前充分釋放，混合液進(jìn)入分離區(qū)不會(huì)干擾污泥回流，沉降區(qū)表面負(fù)荷較，具有好的分離效果。

詞：UASB反應(yīng)器；三相分離器；厭氧生物處理

    式厭氧污泥床（簡稱UASB）反應(yīng)器，是由荷蘭Lettinga，等于70的污水厭氧處理裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、負(fù)荷、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，可有效地處理濃度有機(jī)廢水中的難降解有機(jī)物。
    1999年統(tǒng)計(jì)了外1303個(gè)厭氧反應(yīng)器，UASB反應(yīng)器占59，內(nèi)219個(gè)厭氧處理項(xiàng)目中120座以上采用了UASB反應(yīng)器[1]。UASB反應(yīng)器由進(jìn)水和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的池體和三相分離器3部分組成，其中三相分離器是zui的設(shè)備，它的功能、效率對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的處理能力有大的影響[2]。目前有多種結(jié)構(gòu)的三相分離器，大多按固液和氣液兩相分離的方法進(jìn)行，在負(fù)荷較時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)污泥流失，限制了反應(yīng)器負(fù)荷的提，因此能大生產(chǎn)應(yīng)用的三相分離器并不多。本文分析了幾種常見三相分離器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，基于三相分離器的作用原理。出結(jié)構(gòu)簡單、分離效果好的分步式三相分離器，提出簡易方法，在多個(gè)工程實(shí)際中得到應(yīng)用，收到好的效果。

1.三相分離器的作用原理
三相分離器同時(shí)具有兩個(gè)功能：收集反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣，使分離器內(nèi)的懸浮物有效沉降。圖1為的三相分離器，是德的。其工作過程是：反應(yīng)器內(nèi)含有大量氣泡的三相混合流上升分離器底部，碰到反射板，氣體折流而上，與固、液相分離，集中到氣室。固液混合液進(jìn)入分離器，在沉淀區(qū)分離，澄清液通過溢流堰排出。失去氣泡攪動(dòng)作用的污泥發(fā)生絮凝、沉降和濃縮，然后沿斜壁下滑，通過污泥回流口返回反應(yīng)區(qū)。由于沉淀區(qū)內(nèi)液體無氣泡，污泥回流口以上的混合液比于反應(yīng)器內(nèi)液體比重，使?jié)饪s后的污泥能夠返回反應(yīng)區(qū)。由此，三相分離器要實(shí)現(xiàn)好分離效果，應(yīng)滿足：
1.水和污泥的混合物進(jìn)入沉淀區(qū)之前，氣泡分離；
2.污泥在沉淀器中的停留時(shí)間要短，以避在沉淀區(qū)中產(chǎn)氣；
3.沉淀區(qū)內(nèi)表面負(fù)荷采用較小值，使污泥有效沉降。

圖1三相分離器
2幾種常見三相分離器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
圖1為的三相分離器（德：Ger.Offen2.921.070），混合液進(jìn)入三相分離器后在反射錐的阻擋作用下折向兩邊，氣泡快速上升，進(jìn)入集氣室，泥和水進(jìn)入沉降區(qū)。由于消除了氣泡的提升作用，液流在上升過程中速度逐漸降，使污泥沉降。這種三相分離器結(jié)構(gòu)簡單，沉淀區(qū)內(nèi)死區(qū)小，沉淀效率較，但沉降區(qū)進(jìn)水口和污泥回流口同在一處，易引起相互干擾，影響污泥正常回流，可能會(huì)造成厭氧污泥流失。

圖2三相分離器結(jié)構(gòu)形式
圖2是3種目前常用的分離器。圖2a中，氣、液、固三相流體進(jìn)入分離器后，氣體由集氣罩收集后排出反應(yīng)器，泥和水則通過集氣罩和阻氣板之間的縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)，進(jìn)行泥水分離，上清液排出，沉淀污泥則返回反應(yīng)區(qū)。這種三相分離器結(jié)構(gòu)簡單，氣室面積和容量都比較大，但由于進(jìn)水和污泥回流都在同一個(gè)形縫隙上，因而回流污泥必然要受到進(jìn)水水流的干擾。此外，沉淀器出水槽和進(jìn)水口在同一側(cè)，易引起短流現(xiàn)象，影響固、液分離。因此這種分離器常用于污泥沉降性能好，水力停留時(shí)間長的反應(yīng)器。
圖2b中，與氣體分離后的液固混合物沿一狹形通道進(jìn)入沉淀區(qū)，澄清液從溢流口排出，污泥在回流口形成污泥層，增加了回流推動(dòng)力。該結(jié)構(gòu)使污水進(jìn)入與污泥回流分開，有利于污泥沉降，提沉淀效率。但沉淀區(qū)的入流口面積較小，上升流速較快，沉淀區(qū)沉降性能較差的污泥可能被帶出反應(yīng)器。
圖2c所示三相分離器由集氣室、擋氣板、配水管、擴(kuò)張區(qū)和再次分離區(qū)組成。氣體分離后，固體懸浮物和液體進(jìn)入沉淀室，在處于層流狀態(tài)的沉淀室中污泥被分離出來，并在回流隔室下部形成污泥層，利用密度差，濃縮污泥由隔室板滑返反應(yīng)器，這種分離器將沉淀區(qū)與擴(kuò)張和回流隔室分隔開，分離效率。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所占空間大，適用于反應(yīng)器中。另一方面，當(dāng)UASB反應(yīng)器水力負(fù)荷較時(shí)，三相分離器中沉淀區(qū)表面負(fù)荷也較大，泥水分離效率下降，易引起污泥流失。

由前述分析可知，不同結(jié)構(gòu)的三相分離器均由集氣室、沉降室、混合液入流口、污泥回流口和反射錐或阻氣板組成。氣體的分離、混合液入流口與污泥回流口分開、沉降室內(nèi)較的表面負(fù)荷均有利于提三相分離器的分離效果。
3分步式三相分離器
3.1分步式三相分離器的結(jié)構(gòu)與工作過程
基于上述分析，充分考慮三相分離器滿足的基本要求，筆者關(guān)工程中，了一種的分步式三相分離器（圖3），由氣體釋放區(qū)（①區(qū)）、導(dǎo)流區(qū)（②區(qū)）、沉降區(qū)（③區(qū)）、污泥回流口（④區(qū)）、集氣室（⑤區(qū)）以及氣體折射板、混合液導(dǎo)流板、反射錐和集水槽組成。
氣、液、固三相流在分離器中分步進(jìn)行分離。先含沼氣的混合液在上升的過程中隨著氣泡合并密度降，不斷向動(dòng)，在氣體釋放區(qū)上升到液面，氣體釋放到氣室中。氣體釋放后的液體通過導(dǎo)流區(qū)，進(jìn)入沉降區(qū)，沉降區(qū)的結(jié)構(gòu)如同沉淀池，混合液從兩邊進(jìn)入，上清液由中間集水槽排出，沉降濃縮后的污泥密度大于分離器下部含有氣體的混合液的密度，由污泥回流縫流回厭氧生物反應(yīng)區(qū)，維持生物濃度。

圖3分步式三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖
3.2分步式三相分離器的特點(diǎn)
（1）三相分離器采用先完成氣相的分離，接著完成固液相間的分離，各分離目的較為明確。
（2）混合液利用含有氣態(tài)物的密度差特點(diǎn)完成上升過程，與圖1，圖2中反應(yīng)器相比，較長的上升流程有利于氣泡合并，并且氣體在液面釋放較，避氣泡附著進(jìn)入沉降區(qū)，影響沉降效果。
（3）上升區(qū)和回流區(qū)由于密度差可自動(dòng)形成循，不僅僅利用出水形成上升流。
（4）與圖1，圖2a相比，分步式三相分離器中混合液進(jìn)入與污泥回流不在同一通道，避了污泥回流受到干擾。
（5）與圖2b，圖2c相比，分步式三相分離器具有大的沉降區(qū)表面積，有利于污泥的沉降。
（6）分步式分離器可適用于封閉池體，利用池子的上部作為氣室，若池蓋做成浮動(dòng)罩，可調(diào)節(jié)沼氣壓力。
（7）對(duì)于采用中溫或溫消化的UASB反應(yīng)器，池頂加蓋，有利于反應(yīng)器上部的氣室和分步式三相分離器的池體保溫
（8）分步式三相分離器結(jié)構(gòu)較簡單、安裝維修方便。
3.3分步式三相分離器的要點(diǎn)
分步式三相分離器中氣體釋放區(qū)的面積約占整個(gè)池面積的1/8，導(dǎo)流區(qū)的面積大約占整個(gè)池面積的1/8。導(dǎo)流板度大于0.4m，以沉降區(qū)的水深。沉降區(qū)的表面負(fù)荷0.5～1.0m3•m-2h-1，回泥區(qū)斜板角度大于50°～60°，便于污泥滑落，污泥回流縫間隙40～80mm。出水槽排水管U形管水封，水封度300～500mm，穩(wěn)定氣室壓力。
4結(jié)語
UASB反應(yīng)器的處理效果取決于生物效率和水力效率兩部份，兩者又是相互作用。就三相分離器而言，效果好的三相分離器可以保持反應(yīng)器內(nèi)較的污泥濃度，而這與三相分離器的水力效率密切相關(guān)。由于三相分離器的水力效率取決于它的結(jié)構(gòu)形式，因此結(jié)構(gòu)好的三相分離器對(duì)UASB反應(yīng)器的處理效率具有作用。分步式三相分離器充分考慮了氣、水、泥的分離特性，使氣體在進(jìn)入沉降區(qū)前充分釋放，混合液進(jìn)入不會(huì)干擾污泥回流，沉降區(qū)表面水力負(fù)荷較，滿足性能好的三相分離器具備的條件，因此具有好的分離效率，并且結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，具有好的應(yīng)用前景。
分步式三相分離器應(yīng)用于無錫市二廠檸檬酸廢水厭氧生物處理等工程，取得了滿意的處理效果。