三相分離器的結構與

摘要：三相分離器是UASB反應器中的組成部分。本文比較了幾種常見的三相分離器的結構形式與缺點，基于三相分離器的作用原理，了分步式三相分離器。該分離器中，氣體進入沉降區(qū)前充分釋放，混合液進入分離區(qū)不會干擾污泥回流，沉降區(qū)表面負荷較，具有好的分離效果。

詞：UASB反應器；三相分離器；厭氧生物處理

    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(tǒng)計了外1303個厭氧反應器，UASB反應器占59，內219個厭氧處理項目中120座以上采用了UASB反應器[1]。UASB反應器由進水和配水系統(tǒng)、反應器的池體和三相分離器3部分組成，其中三相分離器是zui的設備，它的功能、效率對整個系統(tǒng)的處理能力有大的影響[2]。目前有多種結構的三相分離器，大多按固液和氣液兩相分離的方法進行，在負荷較時仍會出現(xiàn)污泥流失，限制了反應器負荷的提，因此能大生產(chǎn)應用的三相分離器并不多。本文分析了幾種常見三相分離器的結構及特點，基于三相分離器的作用原理。出結構簡單、分離效果好的分步式三相分離器，提出簡易方法，在多個工程實際中得到應用，收到好的效果。

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(chǎn)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(qū)分離，澄清液通過溢流堰排出。失去氣泡攪動作用的污泥發(fā)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(qū)。由于沉淀區(qū)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?jié)饪s后的污泥能夠返回反應區(qū)。由此，三相分離器要實現(xiàn)好分離效果，應滿足：
1.水和污泥的混合物進入沉淀區(qū)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(qū)中產(chǎn)氣；
3.沉淀區(qū)內表面負荷采用較小值，使污泥有效沉降。

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為的三相分離器（德：Ger.Offen2.921.070），混合液進入三相分離器后在反射錐的阻擋作用下折向兩邊，氣泡快速上升，進入集氣室，泥和水進入沉降區(qū)。由于消除了氣泡的提升作用，液流在上升過程中速度逐漸降，使污泥沉降。這種三相分離器結構簡單，沉淀區(qū)內死區(qū)小，沉淀效率較，但沉降區(qū)進水口和污泥回流口同在一處，易引起相互干擾，影響污泥正常回流，可能會造成厭氧污泥流失。

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(qū)，進行泥水分離，上清液排出，沉淀污泥則返回反應區(qū)。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(xiàn)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(qū)，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(qū)的入流口面積較小，上升流速較快，沉淀區(qū)沉降性能較差的污泥可能被帶出反應器。
圖2c所示三相分離器由集氣室、擋氣板、配水管、擴張區(qū)和再次分離區(qū)組成。氣體分離后，固體懸浮物和液體進入沉淀室，在處于層流狀態(tài)的沉淀室中污泥被分離出來，并在回流隔室下部形成污泥層，利用密度差，濃縮污泥由隔室板滑返反應器，這種分離器將沉淀區(qū)與擴張和回流隔室分隔開，分離效率。但結構復雜，所占空間大，適用于反應器中。另一方面，當UASB反應器水力負荷較時，三相分離器中沉淀區(qū)表面負荷也較大，泥水分離效率下降，易引起污泥流失。

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(qū)（①區(qū)）、導流區(qū)（②區(qū)）、沉降區(qū)（③區(qū)）、污泥回流口（④區(qū)）、集氣室（⑤區(qū)）以及氣體折射板、混合液導流板、反射錐和集水槽組成。
氣、液、固三相流在分離器中分步進行分離。先含沼氣的混合液在上升的過程中隨著氣泡合并密度降，不斷向動，在氣體釋放區(qū)上升到液面，氣體釋放到氣室中。氣體釋放后的液體通過導流區(qū)，進入沉降區(qū)，沉降區(qū)的結構如同沉淀池，混合液從兩邊進入，上清液由中間集水槽排出，沉降濃縮后的污泥密度大于分離器下部含有氣體的混合液的密度，由污泥回流縫流回厭氧生物反應區(qū)，維持生物濃度。

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(tài)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(qū)，影響沉降效果。
（3）上升區(qū)和回流區(qū)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(qū)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(jié)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(qū)的面積約占整個池面積的1/8，導流區(qū)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(qū)的水深。沉降區(qū)的表面負荷0.5～1.0m3•m-2h-1，回泥區(qū)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(wěn)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(qū)前充分釋放，混合液進入不會干擾污泥回流，沉降區(qū)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。
分步式三相分離器應用于無錫市二廠檸檬酸廢水厭氧生物處理等工程，取得了滿意的處理效果。