UASB反应器三相分离器的设计方法_胡纪萃

1。,2年8月中国沼气ChinaBiogas第10卷第3期5UASB反应器三相分离器的设计方法胡纪革(清华大学环境工程系,北京)摘要’气固液三相分离器是UASB反应器的重要构成部分。本文提出了一整套三相分离器的设计方法,提供了一些设计参数,并且介绍了三相分离器的设计实例。关键词:UASB反应器气固液三相分离器设计方法1前言升流式厌氧污泥层(UpflowA二aer。~biCSludgeBla二ket,简称UASB)反应器是荷兰学者Leitnga等在70年代初开发的〔,〕。由于UASB反应器能维持很高的生物量(污泥浓度可达50~1。。gVSS/L),很长的污泥龄(一般在30天以上),所以处理废水的效能很高。在中温(35℃)下,进水容积负荷率可达10、1skgCOD/m“·d,在常温(20℃)下,进水容积负荷率可达5~xokgCOD/m“·d,甚至在低温(10~15℃)下,进水容积负荷率也可达2~skgCOD/m“·d,因此,受到人们的极大关注。在国外,UASB反应器已被广泛地应用于处理甜菜制糖、土豆加工、淀粉加工、酒精、酵母、牛奶加工、罐头、屠宰和软饮料等COD浓度较高的工业废水的处理。近年来又被用来处理城市污水,有着良好的发展前景。在我国,UASB反应器的研究和应用也取得了较大的进展〔2〕。处理啤酒、制药、屠宰、酿造和柠檬酸等废水的UASB生产性装置已经投产或即将投产。国内外关于UASB反应器的设计方法的公开报道甚少,尚处在专利保密阶段,这是UASB反应器推广应用的一个障碍。三相分收稿日期:xo91一10一31离器是UASB反应器的重要构成部分,有关它的设计资料更少,本文试图对三相分离器的设计原理和方法作一详细介绍,供大家讨论和参考。2UASB反应器的构造特点为了设计三相分离器,了解一下UASB反应器的基本构造特点是必要的。图1代表一个UASB反应器构造原理示意图。由图1可知,UASB反应器的构造特点是集生物反应与气固液分离于一体的一种“一元化”厌氧反应器。废水由配水系统从反应器的底部进入,经气固液三相分离后进入沉淀区,最后处理过的水由出水槽排出。气固液分离后的气体(沼气)由气室收集,再由沼气管通幼厂厂少△宁合气封/介六了沱六系统图1UASB反应器构造原理图619日2年8月中国沼气第10卷第3期过水封罐后引向贮气柜,固体(污泥)由沉淀区经回流缝自动返回反应区,使反应区能维持很高的生物量。UASB反应器不设搅拌装置,上升的水流和沼气气流产生的扰动已可满足搅拌要求。因此,UASB反应器构造比较简单,便于操作运行。3三相分离器的构造形式三相分离器单元的基本构造如图2所示。不论三相分离器的形式多么不同,但其一定有三个主要功能和组成部分,即气液分离、固液分离及污泥回流三个功能,气封、沉淀区和污泥回流缝三个组成部分。由图2可知,虽然三相分离器的构造形式各不相同,但是必须同时满足构造的对称条件,使水、气、固流分布均匀,以保证整个反应器负荷的均衡和水流的稳定,防止短流等现象的发生。由图2(a)可知,虽然这种形式构造比较简单,但在回流缝内同时存在着上升和下降两股流体,·互相之间有一定摩擦,使污泥的回流不太通畅.图2(c)也有类似情况。图2(b)的构造形式虽然较前者复杂些,但污泥回流和水流上升各走其道,基本上互不千扰,污泥回流较通畅,泥水分离效果较好,气体分离效果也较好。沉淀区沉淀区气室沉淀区气室派歹回。喘.气封气封(a)(b)图2三相分离器的构造形式(e)4三相分离器的设计方法三相分离器的设计可分为三个内容:即沉淀区设计,回流缝设计和气液分离效果设计。本文以图2(c)为例来说明设计计算方法。图3为三相分离器设计计算断面的几何关系图。4.1沉淀区设计三相分离器沉淀区的设计方法与普通二沉池的设计方法相似〔3〕。主要考虑二个因素:即沉淀面积和水深。沉淀区的水平沉淀面积可根据处理的废水量和沉淀区的表面负荷率确定。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,这种情况在处理高浓度有机废水时表现尤为严重,所以表面负荷率应采用得小一些,建议表面负荷率应<1.om“/m“·h。三相分离器集气罩(气室)顶以上复盖的水深建议采用0.5、l.om。沉淀区斜面(或斗)的坡度建议采用5~60’。沉淀区斜面(或斗)的高建议采用0.5~l.om,沉淀区的总水深建议应》1.5m,保证水流在沉淀1992年8月胡纪萃UASB反应器三相分离器的设计方法区的停留时间约1.5~2.oh。如能满足上述条件,则沉淀区就可获得良好的固液分离效果。但是祝淀区的水深也不宜过大,否则反应区的深度和容积就会减少,不利于整个反应器处理效能的提高。下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速V,可用下式计算:v,一华(1nh/)O1(3)图