厌氧UASB反应器中新型三相分离器的实验研究

苏州科技学院学报(工程技术版)第16卷第2期J．ofUniversityofScienceandTechnologyofSuzhouVo1．16No．22003年6月(EngineeringandTechnology)Jun．2∞3厌氧UASB反应器中新型三相分离器的实验研究郭永福，郭维华(苏州科技学院环境科学与工程系，江苏苏州215011)摘要：根据厌氧UASB中三相分离器的工作原理，分析了三相分离器在目前实际应用中存在的问题，结合小型实验装置，设计出一种结构简单而合理的三相分离器。实验证明，采用这种改良型的三相分离器，实现了气液固三相的分离，减少了污泥的流失，提高了UASB的容积利用率。关键词：UAsB反应器；三相分离器；厌氧反应中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672—0679(2003)02-0029---05上流式厌氧污泥床反应器(UASB)，自20世纪80年代由荷兰科学家发明以来，在世界各地都得到了较为广泛的应用。为进一步提高UASB反应器的处理效率和有机负荷等，国内外众多学者对其工艺和设备进行了大量研究【1．习；其重点主要放在气固液三相分离器和布水系统的优化设计上。而气液固三相分离器则是UASB目前的研究重点与方向。1三相分离器的工作原理传统三相分离器的结构和功能包括：集气室、污泥沉降室、混合液人流口、混合液回流口、反射锥等圈，如图1所示。污水从UASB底部进入系统，夹带着污泥向上运动，此过程会产生大量沼气，形成气液固互相包容的混合体，混合体继续向上运动并碰撞反射锥，从而引起泥气的分离，脱气后的泥水混合液从人流口进入沉降室，在沉降室中进行泥水分离，分离后的上清液从沉淀区排走，污泥被截留并经回流口回到反应器内部。图1中，人流口和回流口是重合的。2三相分离条件图1三相分离器的工作原理良好的三相分离，必须考虑以下几点【41：(1)产生的气体必须在污泥进入沉降室之前分离；【收稿日期】2003—04—10【基金项目】苏州科技学院青年教师科研基金资助项目【作者简介】郭永福(1973一)，男，山西运城人，助教。维普资讯http://www.cqvip.com苏州科技学院学报(工程技术版)20o3年(2)要防止沉降室内气体的产生，故污泥在沉降室内的停留时间一定要短，厌氧反应过程必须在进入相分离器之前完成；(3)避免入流口和回流口的重合；入流口和回流口l-I：J△l：3~一J；#一，使得回流污泥与上升的混合液之间互相干扰，影响了污泥的正常回流，容易造成污泥流失。3实际应用由I存I在I．-L的问题J厂，J、，lJJHJl-J在实际工程应用中，由于三相分离器大都按照固液分离理论来进行设计，人流口和回流口的重合，使大量回流的污泥和上升的水流气流之间互相干扰，同时，分离不彻底的气体，会随污泥一起进人沉降区，严重影响了污泥的沉降，极有可能使污泥流失。三相分离器结构上的不合理，制约了UASB负荷的进一步提高，也延长了厌氧反应器的启动时间。为此，研究改良型的三相分离器，对于提高三相分离器的分离效果，保证反应器内充足的污泥量，发挥UASB的潜在优势，都具有现实的意义。4三相分离器实验4．1实验装置与流程通过对三相分离器的工作原理的分析，并参照实际工程中三相分离器的应用情况，笔者提出一种简单而合理的三相分离器，旨在考察三相分离效果，实验流程如图2所示。出水。——__t图2实验流程图UASB采用有机玻璃制成，圆形锥体式结构，高1m，内径1m，总容积在O．75m。试验在常温下进行，接种污泥采用柠檬酸废水颗粒厌氧污泥和絮状厌氧污泥，颜色为黑色，颗粒童径在O．3～3mm，VSS／TSS=0．75，接种量为15gVSS／L。原水采用豆制品废水。这种实验装置，把人流口和回流口从功能上彻底分开，完全避免了回流的污泥和上升的水流气流之间互相干扰。利用气体的自然提升作用，以及外力的搅拌提升，使得从底部进人的原水，夹带着泥和气一起上升。从反应一区到反应二区，完成厌氧反应，产生的气体进人集气室，完成泥气的良好分离，污泥脱气后沿着回流口进入沉降室，在沉降室中，由于没有了气体的提升，污泥在本身重力作用下，其沉降速度大于水流的上升流速，于是沿着回流缝滑回反应器底部，与进人的原水充分混合，并重复上述过程。维普资讯http://www.cqvip.com第2期郭永福等：厌氧UASB反应器中新型三相分离器的实验研究4．2实验运行过程在反应器启动过程中，首先把原豆制品废水进行稀释后配成低浓度的污水，最初的COD约为1000mg／L，pH值3．8，颜色为黄色，酸味较重。采用间歇进水，同时采用搅拌桨进行搅拌，使污泥和进水能够在反应一区充分混合。在接种两周后，污泥即开始产气。启动时，当出水COD的去除率达到85％，出水中污泥分离效率达到90％时，即开始增加进水COD浓度，一直到