三相分離器的結構與

摘(zhai)要：三相(xiang)分(fen)離(li)(li)(li)器(qi)是(shi)UASB反應器(qi)中的(de)(de)組成部(bu)分(fen)。本文比較了(le)幾種常見的(de)(de)三相(xiang)分(fen)離(li)(li)(li)器(qi)的(de)(de)結構形式與(yu)缺(que)點，基于三相(xiang)分(fen)離(li)(li)(li)器(qi)的(de)(de)作(zuo)用原理，了(le)分(fen)步式三相(xiang)分(fen)離(li)(li)(li)器(qi)。該分(fen)離(li)(li)(li)器(qi)中，氣體進入沉(chen)(chen)降區前(qian)充(chong)分(fen)釋放，混(hun)合液進入分(fen)離(li)(li)(li)區不會干擾污(wu)泥回流(liu)，沉(chen)(chen)降區表面負荷較，具有好(hao)的(de)(de)分(fen)離(li)(li)(li)效果。

詞：UASB反應器；三(san)相分離器；厭(yan)氧(yang)生物處理

    式厭氧污泥床（簡稱UASB）反應器，是由荷蘭Lettinga，等于70的污水厭氧處理裝置，具有結構簡單、負荷、適應性廣等特點，可有效地處理濃度有機廢水中的難降解有機物。
    1999年統(tong)計了(le)(le)外1303個(ge)厭(yan)氧(yang)反(fan)應器(qi)，UASB反(fan)應器(qi)占59，內219個(ge)厭(yan)氧(yang)處(chu)理(li)項目(mu)中(zhong)120座以上采用(yong)了(le)(le)UASB反(fan)應器(qi)[1]。UASB反(fan)應器(qi)由進水和(he)配水系統(tong)、反(fan)應器(qi)的(de)(de)(de)池體和(he)三相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器(qi)3部分(fen)(fen)(fen)(fen)組成，其(qi)中(zhong)三相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器(qi)是zui的(de)(de)(de)設備，它的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)、效率(lv)對整個(ge)系統(tong)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)能(neng)力有(you)大(da)的(de)(de)(de)影響[2]。目(mu)前有(you)多種結(jie)(jie)(jie)構的(de)(de)(de)三相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器(qi)，大(da)多按固液和(he)氣液兩相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)方法(fa)進行，在負(fu)(fu)荷(he)較時仍(reng)會出(chu)(chu)(chu)現污泥流失，限(xian)制了(le)(le)反(fan)應器(qi)負(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)提，因此能(neng)大(da)生(sheng)產應用(yong)的(de)(de)(de)三相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器(qi)并不多。本文(wen)分(fen)(fen)(fen)(fen)析了(le)(le)幾種常見三相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器(qi)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構及特點，基于三相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器(qi)的(de)(de)(de)作用(yong)原理(li)。出(chu)(chu)(chu)結(jie)(jie)(jie)構簡(jian)單(dan)、分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)效果好的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)步式三相(xiang)分(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)(li)(li)(li)器(qi)，提出(chu)(chu)(chu)簡(jian)易方法(fa)，在多個(ge)工程實際(ji)中(zhong)得到(dao)應用(yong)，收到(dao)好的(de)(de)(de)效果。

1.三相分離器的作用原理
三相分離器同時具有兩個功能：收集反應室產生的沼氣，使分離器內的懸浮物有效沉降。圖1為的三相分離器，是德的。其工作過程是：反應器內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。固液混合液進入分離器，在沉淀區分離，澄清液通過溢流堰排出。失去氣泡攪動作用的污泥發生絮凝、沉降和濃縮，然后沿斜壁下滑，通過污泥回流口返回反應區。由于沉淀區內液體無氣泡，污泥回流口以上的混合液比于反應器內液體比重，使濃縮后的污泥能夠返回反應區。由此，三相分離器要實現好分離效果，應滿足：
1.水和污泥的混合物進入沉淀區之前，氣泡分離；
2.污泥在沉淀器中的停留時間要短，以避在沉淀區中產氣；
3.沉淀區內表面負荷采用(yong)較(jiao)小值，使污泥(ni)有效(xiao)沉降。

圖1三相分離器
2幾種常見三相分離器的結構與特點
圖1為的(de)三(san)相(xiang)分(fen)離(li)器（德(de)：Ger.Offen2.921.070），混合液進(jin)(jin)入三(san)相(xiang)分(fen)離(li)器后在反射錐的(de)阻擋作用下折向兩邊，氣(qi)泡(pao)快速(su)上升(sheng)(sheng)，進(jin)(jin)入集氣(qi)室，泥和(he)(he)水進(jin)(jin)入沉(chen)降區。由于消除了氣(qi)泡(pao)的(de)提升(sheng)(sheng)作用，液流在上升(sheng)(sheng)過程中速(su)度逐漸降，使污泥沉(chen)降。這種(zhong)三(san)相(xiang)分(fen)離(li)器結構簡(jian)單，沉(chen)淀區內死(si)區小，沉(chen)淀效率較(jiao)，但沉(chen)降區進(jin)(jin)水口(kou)和(he)(he)污泥回流口(kou)同在一處，易(yi)引起相(xiang)互(hu)干擾(rao)，影響污泥正常回流，可能會(hui)造成厭氧污泥流失(shi)。

圖2三相分離器結構形式
圖2是3種目前常用的分離器。圖2a中，氣、液、固三相流體進入分離器后，氣體由集氣罩收集后排出反應器，泥和水則通過集氣罩和阻氣板之間的縫隙進入沉淀區，進行泥水分離，上清液排出，沉淀污泥則返回反應區。這種三相分離器結構簡單，氣室面積和容量都比較大，但由于進水和污泥回流都在同一個形縫隙上，因而回流污泥必然要受到進水水流的干擾。此外，沉淀器出水槽和進水口在同一側，易引起短流現象，影響固、液分離。因此這種分離器常用于污泥沉降性能好，水力停留時間長的反應器。
圖2b中，與氣體分離后的液固混合物沿一狹形通道進入沉淀區，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。該結構使污水進入與污泥回流分開，有利于污泥沉降，提沉淀效率。但沉淀區的入流口面積較小，上升流速較快，沉淀區沉降性能較差的污泥可能被帶出反應器。
圖2c所示三相分(fen)(fen)離器(qi)由集氣(qi)(qi)室(shi)(shi)、擋氣(qi)(qi)板、配水管、擴張區(qu)和(he)再次(ci)分(fen)(fen)離區(qu)組(zu)成。氣(qi)(qi)體分(fen)(fen)離后，固(gu)體懸浮(fu)物和(he)液體進入沉(chen)淀(dian)室(shi)(shi)，在(zai)處于層(ceng)流狀態的沉(chen)淀(dian)室(shi)(shi)中污泥(ni)被分(fen)(fen)離出來，并在(zai)回流隔(ge)室(shi)(shi)下(xia)部形成污泥(ni)層(ceng)，利用密(mi)度差，濃縮(suo)污泥(ni)由隔(ge)室(shi)(shi)板滑返(fan)反(fan)應(ying)(ying)器(qi)，這種分(fen)(fen)離器(qi)將沉(chen)淀(dian)區(qu)與擴張和(he)回流隔(ge)室(shi)(shi)分(fen)(fen)隔(ge)開，分(fen)(fen)離效率。但結(jie)構復雜(za)，所占空間大(da)，適用于反(fan)應(ying)(ying)器(qi)中。另一方(fang)面(mian)，當(dang)UASB反(fan)應(ying)(ying)器(qi)水力(li)負荷較時，三相分(fen)(fen)離器(qi)中沉(chen)淀(dian)區(qu)表面(mian)負荷也較大(da)，泥(ni)水分(fen)(fen)離效率下(xia)降，易引起污泥(ni)流失。

由前述分析可知，不同結構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、沉降室內較的表面負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構與工作過程
基于上述分析，充分考慮三相分離器滿足的基本要求，筆者關工程中，了一種的分步式三相分離器（圖3），由氣體釋放區（①區）、導流區（②區）、沉降區（③區）、污泥回流口（④區）、集氣室（⑤區）以及氣體折射板、混合液導流板、反射錐和集水槽組成。
氣(qi)(qi)(qi)、液(ye)(ye)、固(gu)三相流(liu)在(zai)分(fen)離器(qi)(qi)中(zhong)分(fen)步進行(xing)分(fen)離。先含(han)沼(zhao)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)混合液(ye)(ye)在(zai)上(shang)升(sheng)的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)隨著氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)合并密(mi)度(du)降，不斷(duan)向動，在(zai)氣(qi)(qi)(qi)體釋放(fang)區(qu)上(shang)升(sheng)到(dao)液(ye)(ye)面(mian)，氣(qi)(qi)(qi)體釋放(fang)到(dao)氣(qi)(qi)(qi)室中(zhong)。氣(qi)(qi)(qi)體釋放(fang)后的(de)(de)液(ye)(ye)體通(tong)過(guo)(guo)導流(liu)區(qu)，進入沉降區(qu)，沉降區(qu)的(de)(de)結構如同(tong)沉淀(dian)池，混合液(ye)(ye)從(cong)兩邊進入，上(shang)清液(ye)(ye)由中(zhong)間集水槽排出，沉降濃縮后的(de)(de)污泥密(mi)度(du)大于分(fen)離器(qi)(qi)下部含(han)有氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)混合液(ye)(ye)的(de)(de)密(mi)度(du)，由污泥回流(liu)縫流(liu)回厭氧生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反應區(qu)，維持生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)濃度(du)。

圖3分步式三相分離器結構示意圖
3.2分步式三相分離器的特點
（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物的密度差特點完成上升過程，與圖1，圖2中反應器相比，較長的上升流程有利于氣泡合并，并且氣體在液面釋放較，避氣泡附著進入沉降區，影響沉降效果。
（3）上升區和回流區由于密度差可自動形成循，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，若池蓋做成浮動罩，可調節沼氣壓力。
（7）對于采用中溫或溫消化的UASB反應器，池頂加蓋，有利于反應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構較簡單、安裝維修方便。
3.3分步式三相分離器的要點
分步式三相分離器中氣體釋放區的面積約占整個池面積的1/8，導流區的面積大約占整個池面積的1/8。導流板度大于0.4m，以沉降區的水深。沉降區的表面負荷0.5～1.0m3•m-2h-1，回泥區斜板角度大于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，穩定氣室壓力。
4結語
UASB反應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器內較的污泥濃度，而這與三相分離器的水力效率密切相關。由于三相分離器的水力效率取決于它的結構形式，因此結構好的三相分離器對UASB反應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，使氣體在進入沉降區前充分釋放，混合液進入不會干擾污泥回流，沉降區表面水力負荷較，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，并且結構簡單，安裝維護方便，具有好的應用前景。
分(fen)步式三相分(fen)離器(qi)應(ying)用于無錫市二廠檸檬酸(suan)廢水厭氧(yang)生(sheng)物(wu)處(chu)(chu)理(li)等工(gong)程，取(qu)得了(le)滿意的處(chu)(chu)理(li)效果。