一種半圓管形厭氧三相分離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半圓管形厭氧三相分離器，屬污水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三相分離器是污水厭氧處理的重要部件。三相分離器同時具有兩個功能: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為傳統(tǒng)的三相分離器，是德國的專利設(shè)計(jì)(德國專利:Ger.0ffen2.921.070)。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至分離器底部，碰到反射板，氣體折流而上，與固、液相分離，集中到氣室排放。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重大于反應(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)良好分離效果，應(yīng)滿足:(1)水和污泥的混合物進(jìn)入沉淀區(qū)之前，氣泡必須分離，氣液分離界面的面積是氣泡分離的關(guān)鍵因素；(2)污泥在沉淀器中的停留時間要短，以避免在沉淀區(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。
[0003]圖2、圖3和圖4是3種目前常用的三相分離器。圖2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環(huán)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良好，水力停留時間長的反應(yīng)器。圖3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，增加了回流推動力。該結(jié)構(gòu)使污水進(jìn)入與污泥回流嚴(yán)格分開，有利于污泥沉降，提高沉淀效率。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4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至反應(yīng)器，這種分離器將沉淀區(qū)與擴(kuò)張和回流隔室分隔開，分離效率高。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所占空間大，適用于大型反應(yīng)器中。另一方面，當(dāng)UASB反應(yīng)器水力負(fù)荷較高時，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。
[0004]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。氣體的完全分離、混合液入流口與污泥回流口分開、沉降室內(nèi)較低的表面負(fù)荷均有利于提高三相分離器的分離效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有三相分離器存在氣液分離界面太小的問題，本發(fā)明提出一種半圓管形厭氧三相分離器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明一種半圓管形厭氧三相分離器，由金屬板材卷彎或金屬管材從直徑方向破開而成的半圓管形結(jié)構(gòu)；多根圓弧面朝上開口朝下的半圓管集氣罩平行排列安裝在厭氧反應(yīng)器內(nèi)，組合而成半圓管形三相分離器；由集氣箱收集半圓管形厭氧三相分離器分離的沼氣后排出。
[0007]所述半圓管形厭氧三相分離器的集氣罩圓弧半徑為150mm — 300mm ;半圓管形厭氧三相分離器放置在厭氧反應(yīng)器中的位置為，氣液界面高度(即半圓管形厭氧三相分離器的吃水深度)50mm;沉降區(qū)的高度(即半圓管形厭氧三相分離器的頂端至出水面的高度)H ^ 400mm。
[0008]相鄰二個平行排列的半圓管集氣罩中心線之間的距離為半圓管半徑的3倍，SP3R。
[0009]集氣箱一長方形金屬箱，該集氣箱有五個完整的密封面，有一個面為開口面，開口面朝下；長度方向的兩邊側(cè)面上，均勻開設(shè)了多個小方孔，使半圓管形厭氧三相分離器集氣室與集氣箱連通。相鄰方孔的中心距為半圓管半徑的3倍；集氣箱中與開口面正對的面上開有出氣孔，直接連接沼氣提升管。
[0010]半圓管形厭氧三相分離器在反應(yīng)器中半圓管形集氣罩的布置，分成兩層，上下層的半圓管形厭氧三相分離器相互錯開，保證絕大部分的沼氣都能進(jìn)入半圓管形厭氧三相分離器進(jìn)行分離。
[0011]本發(fā)明是基于以下設(shè)計(jì)思想:沼氣從水中分離的過程，是微小的沼氣泡和污泥混合，氣泡從氣液界面逸出與水分離，氣液界面的大小決定了氣液分離的質(zhì)量和速率。所以本發(fā)明是以擴(kuò)大氣液分離界面為目的為主要思路來設(shè)計(jì)。采用圓弧設(shè)計(jì)就是為了在單位同等的面積內(nèi)達(dá)到氣液分離面積最大化。
[0012]傳統(tǒng)的三相分離器均為三角形結(jié)構(gòu)，由兩塊板材直接按照規(guī)定的角度焊接形成，其氣液分離界面隨著三角形底線長度發(fā)生變化。水位高時，底線短，氣液分離界面??；水位低時，底線長，氣液分離界面大，如圖5所示。本發(fā)明采用圓弧結(jié)構(gòu)，由一塊板材按照一定的半徑彎曲加工而成。其氣液分離界面隨著圓弧弦線長度發(fā)生變化。水位高，弦線短，氣液分離界面??；水位低，弦線長，氣液分離界面大，如圖6所示。在三角形底線和圓弧直徑相等的條件下，隨著水位的高低，弦長始終大于三角形的底線長；那么在同等水位下，半圓管形厭氧三相分離器的氣液界面面積始終大于三角形的三相分離器氣液界面面積，如圖7所示。
[0013]本發(fā)明半圓管形厭氧三相分離器的工作過程是，如圖8所示為本發(fā)明半圓管形厭氧三相分離器的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)氣泥水混合液進(jìn)入三相分離器后，在導(dǎo)流體的導(dǎo)流作用下折向兩邊，氣泡快速上升，進(jìn)入半圓管形集氣罩，進(jìn)行氣液分離，分離后的泥和水進(jìn)入沉降區(qū)。由于半圓管形的三相分離器集氣室氣液分離界面大，氣液分離徹底，消除了氣泡的提升作用，泥水混合液只受到上升水流的影響，在上升過程中速度逐漸降低，使污泥沉降。由于三相分離器是圓弧形，沉降的污泥在沿弧面下降的過程中受到的阻力和上升水流的干擾很小，污泥沉降回流的效果好。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明半圓管形厭氧三相分離器結(jié)構(gòu)簡單，氣液分離快，分離徹底，污泥沉淀效率較高。
[0015]本發(fā)明適用于橫截面為圓形或方形的各類厭氧反應(yīng)器。
【附圖說明】
[0016]圖1為傳統(tǒng)三相分離器；
圖2為常用三相分離器結(jié)構(gòu)之一；
圖3為常用三相分離器結(jié)構(gòu)之二；
圖4為常用三相分離器結(jié)構(gòu)之三；
圖5為三角形設(shè)計(jì)的三相分離器結(jié)構(gòu)；
圖6為半圓管形設(shè)計(jì)的三相分離器結(jié)構(gòu)；
圖7為三角形三相分離器結(jié)構(gòu)與半圓管形三相分離器結(jié)構(gòu)的比較；
圖8為本發(fā)明半圓管形厭氧三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為本發(fā)明實(shí)施的厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為一級三相分離器的平面布置圖；
圖11為二級三相分離器的平面