UASB反应器内部三组分离器的试验研究

【(f一：Y，UASB反应器内部三相分离器的试验研究·陈春光黄儒钦X帆一废程关t调：璺星星多三塑生皇墨毫苎苎兰)、≯、’StudyOlltheGas—Liquid—SledgeSeparatorinUpflowAnaerobicSledgeBlanketReactora1enChunguangHuangRuqin1前言厌氧处理工艺在有机物转化为甲烷和二氧化碳时，由于能量输出低，生物体的增长率很慢，加上厌氧污泥附着气泡，一部份污泥随出水带走，容易导致反应器内污泥数量减少。为了保持反应器内污泥浓度不降低，除了培养沉淀性能好的高活性厌氧污泥外，必须使位于反应器上部的三相分离器具有良好的分离性能。故此，国内外研究人员把开发三相分离器及其性能研究也作为开发厌氧处理工艺的重要内容。本研究通过对三相分离器的作用原理进行分析．吸收井比较现行工程的经验和国内外先进技术，设计出结构简单．分离效果好的三相分离装置，并通过小型试验．了解装置的运行情况，探索沉降室的流动状态．通过试验进一步优化三相分离器的结构形式的尺寸。2国内外现状国内外许多学者及工程技术人员对三相分离器进行了大量的研究工作，取得了许多成果，但成熟．的设计方法未见报道，原因是：(1)三相分离器处的流动状态比较复杂，影响三相分离效果的因素众多，某些重要项目测定比较困难；(2)三相分离器的技术在国外属于专利；(3)现行工程中所用的三相分离器的形式较多。目前，使用的三相分离器的形式较多．各有利弊，从它们的结构和功能上看一般都包括两个部份，即气液分离和污泥沉淀。现将常见的三相分离器(见图1)的工作过程及特点归纳如下⋯。图l中a，b两种三相分离器的共同特点是：(1)混合液进入三相分离器后在反射锥的阻挡作用下折向两边。气泡快速上升．进入’辞囊豁晕。塑．整卷一H—一一，塑环一四一维普资讯http://www.cqvip.com2堕』l环境1995年第l4卷第3期1三棚分离器的形式集气室，集气室空间高度由水封高度决定。泥水混合液进入沉降室，由于消除了气泡的提升作用，液流在上升过程中速度逐渐降低，使污泥沉降，并沿着斜板表面滑回反应器；(2)结构简单；(3)由于沉降室进液口和污泥回流口同在一处，因此，容易引起互相干扰，影响污泥正常回流，造成厌氧污泥流失。另外，图1中a图所示的分离器，由于进水口位于中部，而出水口在周边，因此沉降室内死区小。而b图所示的分离器的沉降室出水口和进水口在同一侧，易引起短流现象。c图所示为荷兰专利。整个三分离器由集气室、挡气板、配水管及扩张区和再次分离区。沉降室中农缩的悬浮液与反应器内三相悬浮液之间的密度存在差异，利用这种密度的差异所产生的循环流，使浓缩的悬浮液不断地返回反应器。但是，这种分离器的缺点是：(1)结构较复杂；(2)进入沉降室的通道阻力大，循环流的作用估计不会很大。d图所示的三相分离器为德国专利其作用原理与前三种基本相同。3UASB反应器三相分离条件文献[2]描述了UASB反应器三相分离，的分离情况，并指出必须考虑以下几个方面：(1)气泡必须在固液进入沉降室之前分离；(2)为了防止气泡在沉降室产生，污泥在沉淀室内的停留时间必须要短，厌氧反矗必须反应器内完成；(3)由于厌氧污泥具絮凝性质，沉降室内会形成污泥层，液体向上流动是非常有利的。除此之外，从污泥沉降速度方面考虑，要求沉降室满足V>，式中：为污泥的沉降速度；⋯为三相分离器的控制断面液体上升的流速。4试验装置及试验方法通过对三相分离器作用原理的分析，吸收国内外先进技术，我们研制出适合我国实际工程情况的三相分离器(见图2所示)。此装置既适合圆形UASB反应器，也适用于矩形UASB反应器，主要由上部的集气罩和中间两隔板及两倾斜板构成，施工安装和维护拆卸都很方便，而且混台液进入沉降室的通道阻力小，循环流的作用大，污泥回流受气泡干扰的口『i。。一!、2一一棚升高器崽为了了解图2所示三相分离器的流动特性及其分离效果，我们进行了模型试验。小型UASB反应器用有机玻璃制成，下部反应柱内径20厘米，总高度为1．65米，上部三相分离器的尺寸见图2所示。图3为试验设备及试验流程。除湿式气体流量计和微机外，所有试验设备均放入恒温室内，恒温室内用电热器和白炽灯加热(夜间同时使用)，并用维普资讯http://www.cqvip.com四JII环境1995年第l4卷第3期wMZK一01型温度指示控制仪将试验温度控制在32±1C。接种污泥为成都市北郊肉联厂污水处理站厌氧池污泥，经淘洗筛除粗渣后，进行驯化培养，污泥比重为1．05，污泥的沉降曲线见图4所示。试验用水采用峨嵋山啤酒．化验分析该啤酒的COD为9．6×10mg／t，TN为12．544g／f，NH3N为6．96mg／l。P为6．99mg／l，用自来水稀释，并加尿素、KH2PO4，使试验溶液的C