三相分离器PPT参考幻灯片
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4.1.2 三相分离器的设计计算三相分离器是UASB反应器的核心组成部分,三相分离器直接影响着UASB反应器的气、液、固的分离效果,也直接影响着后续构筑物的处理,对三相分离器进行合理的设计对于整个工艺有着重要的影响。
三相分离器的主要作用是将气体、液体、固体进行等三相加以分离,产生的沼气通过集气罩收集后排出反应器,并将处理水导入出水区,将固体颗粒导入反应区。
三相反应器由气体收集器和折流挡板组。
三相分离器的简图如图4—2所示。
图4—2三相分离器简图UASB升流式厌氧污泥床反应器污水处理工程设计规范(HJ2013—2012)有以下要求:①沉淀区表面负荷宜小于0.8 m3/( m2·h),沉淀区水深应大于1.0m;②进入沉淀区前,沉淀槽底缝隙中的流速≤2.0m/h;③沉淀器斜壁角度应在45°~60°之间;④出气管的直径应保证从集气室引出沼气;⑤三相分离器宜选用聚乙烯(HDPE)、碳钢、不锈钢等材料,如采用碳钢材质应进行防腐处理;在以上条件下,沉淀区的表面水力负荷为:q=Q/A1=9.17/(2×30)=0.153 m3/( m2·h)q<0.8 m3/( m2·h),符合设计要求。
由于UASB三相反应器的L=7.5m,宽B=4m;没个反应器中设置2个三相分离器,每个三相分离器的长度为:b=3.75m;上下三角形集气室斜面水平夹角为:θ=50°;UASB 反应器水面超高为:h1=0.5m ;上三角形顶深:h2=0.5m ;下三角形高度:h3=1.5m ;宽度为:d=4m ; 则下三角形集气室底部宽为:θtan 31h b =上式中:h1——为UASB 反应器超高;h2——为上三角顶深;h3——为下三角高度;b1——为下三角集气室底部宽度;则,b1=1.5/tan50°=1.26m相邻两个下三角之间的水平距离为:b2=b —2b1=3.75—2×1.26=1.23m则下三角回流缝的面积为:S1=b2·d=1.23×4=4.92m2下三角集气室之间污泥回流缝中混合液的上升流速计算公式为:111S Q V =式中:Q1——为反应器中废水的流量,m3/d;S1——为下三角回流缝的面积,m2。
三相分离器的结构形式(图)下图是厌氧反应器中常见的几种三相分离器结构,下面就没中分离器分别进行讨论。
图(a),气、固、液三相流体进入三相分离器后,气体由集气罩收集后排出反应器,泥和水则通过集气罩和阻气板之间的缝隙进入沉淀区,进行泥水分离,上清液排出,沉淀污泥则返回反应区,这种三相分离器结构简单,气室面积和体积都比较大,但由于进水和污泥回流都在同一个环形缝隙上,因而回流污泥必然受到进水水流干扰。
此外,沉淀器出水槽和进水槽在同一侧,易引起短流图(b),混合流体进入三相分离器后,在反射锥的阻挡作用下折向两边,由于气体上升过程中气泡不断凝并,形成气泡较大,导致上升的速度较快,水流速度相比较慢,因此气泡上升过程中逐渐脱离泥水混合液,进入集气室,而泥水混合液则进入沉降区。
由于消除了气泡的提升作用,在沉降区的水流流态为层流,在上升过程中流速逐渐降低,使污泥沉降,并沿着锥体表面滑回反应区。
这种三相分离器结构简单,由于进水口位于中部,而出水槽在周边。
因此沉淀区内死区小,沉淀效率高。
但和图(a)的情况一样,进水口和污泥回流口设在一处,易引起互相干扰,影响污泥正常回流,并增加进水污泥浓度,若污泥颗粒表面附有小气泡时会影响泥水分离效果。
这种三相分离器一般用于实验室的小型装置或中试反应器中。
图(c)结构实质上是图(a)的改进形式,它相当于在图(a)的基础上沿水平方向增加一层填料,以防止由于附着微小气泡而上升到水面的大颗粒污泥随出水带出。
集气罩顶部也装有填料,对气体进行过滤,以消除气体泡沫。
这种结构气体收集效率高,得到沼气较干净,能在沼气泡沫多、污泥上附着微气泡的条件下正常工作。
但其结构复杂,所占容积大,易堵塞,大污泥颗粒附在填料上不断产气,干扰固液分离,且使沉降性能差的污泥也无法排出。
图(d)结构为一带有污泥回流装置的三相分离器。
与气体分离后的液固混合物沿一狭形通道进进入沉淀区,固液分离后澄清液从溢流口排出,污泥在回流口形成泥层,增加了回流的动力,同时也保证固、液混合液不会通过回流口进入沉淀区,这样的结构使污水和污泥回流严格分开,有利于沉淀区工作,提高沉淀效率,但如果设计不合理,会使进水短路,从污泥回流口而不是进水口进入沉淀区,污泥难于返回反应区,此时与图(b)所示分离器效果相同。