一种半圆管形厌氧三相分离器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半圆管形厌氧三相分离器，属污水处理设备技术领域。
【背景技术】
[0002]三相分离器是污水厌氧处理的重要部件。三相分离器同时具有两个功能:收集反应室产生的沼气，使分离器内的悬浮物有效沉降。图1为传统的三相分离器，是德国的专利设计(德国专利:Ger.0ffen2.921.070)。其工作过程是:反应器内含有大量气泡的三相混合流上升至分离器底部，碰到反射板，气体折流而上，与固、液相分离，集中到气室排放。固液混合液进入分离器，在沉淀区分离，澄清液通过溢流堰排出。失去气泡搅动作用的污泥发生絮凝、沉降和浓缩，然后沿斜壁下滑，通过污泥回流口返回反应区。由于沉淀区内液体无气泡，污泥回流口以上的混合液比重大于反应器内液体比重，使浓缩后的污泥能够返回反应区。由此，三相分离器要实现良好分离效果，应满足:(1)水和污泥的混合物进入沉淀区之前，气泡必须分离，气液分离界面的面积是气泡分离的关键因素；(2)污泥在沉淀器中的停留时间要短，以避免在沉淀区中产气；(3)沉淀区内表面负荷采用较小值，使污泥有效沉降。
[0003]图2、图3和图4是3种目前常用的三相分离器。图2中，气、液、固三相流体进入分离器后，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，气室面积和容量都比较大，但由于进水和污泥回流都在同一个环形缝隙上，因而回流污泥必然要受到进水水流的干扰。此外，沉淀器出水槽和进水口在同一侧，易引起短流现象，影响固、液分离。因此这种分离器常用于污泥沉降性能良好，水力停留时间长的反应器。图3中，与气体分离后的液固混合物沿一狭形通道进入沉淀区，澄清液从溢流口排出，污泥在回流口形成污泥层，增加了回流推动力。该结构使污水进入与污泥回流严格分开，有利于污泥沉降，提高沉淀效率。但沉淀区的入流口面积较小，上升流速较快，沉淀区沉降性能较差的污泥可能被带出反应器。图4所示三相分离器由集气室、挡气板、配水管、扩张区和再次分离区组成。气体分离后，固体悬浮物和液体进入沉淀室，在处于层流状态的沉淀室中污泥被分离出来，并在回流隔室下部形成污泥层，利用密度差，浓缩污泥由隔室板滑返至反应器，这种分离器将沉淀区与扩张和回流隔室分隔开，分离效率高。但结构复杂，所占空间大，适用于大型反应器中。另一方面，当UASB反应器水力负荷较高时，三相分离器中沉淀区表面负荷也较大，泥水分离效率下降，易引起污泥流失。
[0004]由前述分析可知，不同结构的三相分离器均由集气室、沉降室、混合液入流口、污泥回流口和反射锥或阻气板组成。气体的完全分离、混合液入流口与污泥回流口分开、沉降室内较低的表面负荷均有利于提高三相分离器的分离效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是，针对现有三相分离器存在气液分离界面太小的问题，本发明提出一种半圆管形厌氧三相分离器。
[0006]本发明的技术方案是，本发明一种半圆管形厌氧三相分离器，由金属板材卷弯或金属管材从直径方向破开而成的半圆管形结构；多根圆弧面朝上开口朝下的半圆管集气罩平行排列安装在厌氧反应器内，组合而成半圆管形三相分离器；由集气箱收集半圆管形厌氧三相分离器分离的沼气后排出。
[0007]所述半圆管形厌氧三相分离器的集气罩圆弧半径为150mm — 300mm ;半圆管形厌氧三相分离器放置在厌氧反应器中的位置为，气液界面高度(即半圆管形厌氧三相分离器的吃水深度)50mm;沉降区的高度(即半圆管形厌氧三相分离器的顶端至出水面的高度)H ^ 400mm。
[0008]相邻二个平行排列的半圆管集气罩中心线之间的距离为半圆管半径的3倍，SP3R。
[0009]集气箱一长方形金属箱，该集气箱有五个完整的密封面，有一个面为开口面，开口面朝下；长度方向的两边侧面上，均匀开设了多个小方孔，使半圆管形厌氧三相分离器集气室与集气箱连通。相邻方孔的中心距为半圆管半径的3倍；集气箱中与开口面正对的面上开有出气孔，直接连接沼气提升管。
[0010]半圆管形厌氧三相分离器在反应器中半圆管形集气罩的布置，分成两层，上下层的半圆管形厌氧三相分离器相互错开，保证绝大部分的沼气都能进入半圆管形厌氧三相分离器进行分离。
[0011]本发明是基于以下设计思想:沼气从水中分离的过程，是微小的沼气泡和污泥混合，气泡从气液界面逸出与水分离，气液界面的大小决定了气液分离的质量和速率。所以本发明是以扩大气液分离界面为目的为主要思路来设计。采用圆弧设计就是为了在单位同等的面积内达到气液分离面积最大化。
[0012]传统的三相分离器均为三角形结构，由两块板材直接按照规定的角度焊接形成，其气液分离界面随着三角形底线长度发生变化。水位高时，底线短，气液分离界面小；水位低时，底线长，气液分离界面大，如图5所示。本发明采用圆弧结构，由一块板材按照一定的半径弯曲加工而成。其气液分离界面随着圆弧弦线长度发生变化。水位高，弦线短，气液分离界面小；水位低，弦线长，气液分离界面大，如图6所示。在三角形底线和圆弧直径相等的条件下，随着水位的高低，弦长始终大于三角形的底线长；那么在同等水位下，半圆管形厌氧三相分离器的气液界面面积始终大于三角形的三相分离器气液界面面积，如图7所示。
[0013]本发明半圆管形厌氧三相分离器的工作过程是，如图8所示为本发明半圆管形厌氧三相分离器的安装结构示意图。当气泥水混合液进入三相分离器后，在导流体的导流作用下折向两边，气泡快速上升，进入半圆管形集气罩，进行气液分离，分离后的泥和水进入沉降区。由于半圆管形的三相分离器集气室气液分离界面大，气液分离彻底，消除了气泡的提升作用，泥水混合液只受到上升水流的影响，在上升过程中速度逐渐降低，使污泥沉降。由于三相分离器是圆弧形，沉降的污泥在沿弧面下降的过程中受到的阻力和上升水流的干扰很小，污泥沉降回流的效果好。
[0014]本发明的有益效果是，本发明半圆管形厌氧三相分离器结构简单，气液分离快，分离彻底，污泥沉淀效率较高。
[0015]本发明适用于横截面为圆形或方形的各类厌氧反应器。
【附图说明】
[0016]图1为传统三相分离器；
图2为常用三相分离器结构之一；
图3为常用三相分离器结构之二；
图4为常用三相分离器结构之三；
图5为三角形设计的三相分离器结构；
图6为半圆管形设计的三相分离器结构；
图7为三角形三相分离器结构与半圆管形三相分离器结构的比较；
图8为本发明半圆管形厌氧三相分离器结构示意图；
图9为本发明实施的厌氧反应器结构示意图；
图10为一级三相分离器的平面布置图；
图11为二级三相分离器的平面