用于内循环厌氧反应器的三相分离器的制造方法
【专利摘要】公开了一种用于内循环厌氧反应器的三相分离器，包括：至少一层集气罩和设置在每个集气罩下方的集气管，每层集气罩包括至少一个集气罩；其中，集气罩是倒V字型结构，集气罩沿着长度方向的两端垂直设置在反应器侧壁上；集气管位于倒V字型结构内、并与倒V字型结构的两个斜面平行；集气管的两端封闭，其中一端位于反应器内、另一端垂直穿过反应器侧壁伸出至反应器外；集气管的下侧沿着集气管的长度方向开设一排集气孔。本实用新型在集气管的下侧沿着集气管的长度方向开设一排集气孔，通过集气孔收集上升沼气，能够使上升沼气夹带的液体更均匀、并且夹带细微颗粒更少。
【专利说明】
用于内循环厌氧反应器的三相分离器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种三相分离器，具体地说是一种用于内循环厌氧反应器的三相分离器。
【背景技术】
[0002]以下对本实用新型的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本实用新型的现有技术。
[0003]三相分离器是UASB、EGSB、IC等厌氧反应器的灵魂所在，三相分离器设计的优劣直接影响到厌氧反应器的效果。内循环厌氧反应器(IC)是在上流式厌氧污泥床反应器(UASB)的基础上发展起来的一种高效厌氧反应器。IC由于内循环及上升流速高等缘故，三相分离器的合理设计就尤为重要。
[0004]通常，IC有两个反应区，第一反应区(即下反应区，也称主反应区)和第二反应区(即上反应区，也称辅反应区)，第一反应区高负荷运行，第二反应区低负荷运行，每个反应区分别设有一级三相分离器。
[0005]目前，IC广泛采用的三相分离器如图1-3所示。反应产生的沼气带动混合液由集气罩I内集气室3汇集进入汇流槽2，再由汇流槽2收集后从升流管4进入气液分离器。在集气室3中，远离汇流槽2部分，比如接近IC反应器侧壁6的位置处，由于气体流速较低，气液界面水平方向相对静止。集气室中从距汇流槽2最远端开始，气体流动水平方向流速缓慢从零加速，到汇流槽与集气室相通的通道口5时流速最大。由于粘质力和惯性的不同，气体流速达到一定数量时，液体才随之水平流动;液体到达一定速度时，曳力就带动颗粒污泥水平移动。这样就造成距离汇流槽2最远处被气体夹带的液相流量最小，而距离汇流槽2越近被气体夹带的液相流量越大，致使反应器内液相非常不均匀地被带入气液分离器，从而反应器去除率降低;并且距离汇流槽2越近，由于气体流速越大，气体的尾吸和形成的微涡对沉降性较差的污泥和上升气泡8界面吸附的细微颗粒污泥的吸附捕捉作用越强，形成气液固三相界面层7，该界面层有着远比反应器内部更为剧烈的气液湍流分布，致使细微颗粒污泥更加碎散，碎散的污泥随气体被带入气液分离器，碎散污泥又随回流管进入第一反应室，容易使反应器出水混浊。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于在于针对现有内循环厌氧反应器三相分离器的不足，提供一种使上升气泡夹带的液体更均匀、并且夹带细微颗粒更少的三相分离器。
[0007]根据本实用新型的用于内循环厌氧反应器的三相分离器，包括:至少一层集气罩和设置在每个集气罩下方的集气管，每层集气罩包括至少一个集气罩;其中，
[0008]集气罩是倒V字型结构，集气罩沿着其长度方向的两端垂直设置在反应器侧壁上；
[0009]集气管位于倒V字型结构内、并与倒V字型结构的两个斜面平行;集气管的两端封闭，其中一端位于反应器内、另一端垂直穿过反应器侧壁伸出至反应器外;集气管的下侧沿着集气管的长度方向开设一排集气孔。
[0010]优选地，所述三相分离器包括至少两层集气罩，相邻两层集气罩之间交错分布;每个集气罩的下方设置一根集气管。
[0011]优选地，反应器内同一高度的集气管伸出反应器之后合并成一根回流管，同一高度的集气管收集的气体在反应器外的回流管内汇流。
[0012]优选地，下层集气管中集气孔的孔径大于上层集气管中集气孔的孔径;和/或，下层集气管中相邻两个集气孔之间的间距小于上层集气管中相邻两个集气孔之间的间距；和/或，下层集气管的管径大于上层集气管的管径。
[0013]优选地，集气管位于集气罩的倒V字型结构的顶部。
[0014]优选地，每层包括至少两个集气罩和集气管;至少一层集气管按照如下方式分布:
[0015]任意两根集气管之间相互平行；
[0016]或，所有集气管呈放射状分布，任意两根集气管之间互不平行；
[0017]或，至少两根集气管之间相互平行，至少一根集气管与所述至少两根集气管之间呈锐角夹角；
[0018]或，该层划分成至少两个集气管区，对于每一个集气管区中的集气管:任意两根集气管之间相互平行，或所有集气管呈放射状分布、任意两根集气管之间互不平行，或至少两根集气管之间相互平行、至少一根集气管与该集气管区内的所述至少两根集气管之间呈锐角夹角。
[0019]优选地，相互平行的两根集气管沿着相同或相反的方向穿过反应器侧壁伸出至反应器外。
[0020]优选地，位于不同层的两根集气管之间相互平行和/或形成锐角夹角。
[0021]优选地，所述集气管的一端固定在反应器侧壁上。
[0022]优选地，所述集气管的横截面为椭圆形、多边形、或者由线段和弧线组成的不规则形状。
[0023]根据本实用新型的用于内循环厌氧反应器的三相分离器，包括:集气罩和集气管。本实用新型在集气管的下侧沿着集气管的长度方向开设一排集气孔，通过集气孔收集上升沼气，能够使上升沼气夹带的液体更均匀、并且夹带细微颗粒更少。
【附图说明】
[0024]通过以下参照附图而提供的【具体实施方式】部分，本实用新型的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中:
[0025]图1是现有技术中用于IC的三相分离器示意图；
[0026]图2是现有技术中用于IC的三相分离器中集气罩与回流槽的示意图；
[0027]图3是现有技术中用于IC的三相分离器的原理示意图；
[0028]图4是根据本实用新型的用于内循环厌氧反应器的三相分离器示意图；
[0029]图5是根据本实用新型的三相分离器中集气管与反应器侧壁示意图；
[0030]图6是根据本实用新型的反应器侧壁与位于反应器内的集气管的剖视图；
[0031]图7a_7f是根据本实用新型优选实施例中集气管的分布方式示意图；
[0032]图8是图6沿A-A方向的剖视图。
【具体实施方式】
[0033]下面参照附图对本实用新型的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。
[0034]根据本实用新型的用于内循环厌氧反应器的三相分离器包括:至少一层集气罩10和设置在每个集气罩10下方的集气管20，每层集气罩包括至少一个集气罩。参见图4和5，集气罩10是倒V字型结构，气泡携带液体和/或污泥在上升过程中碰撞到集气罩10的斜面时，气泡中的沼气与液体和污泥分离，沼气沿着集气罩10的斜面继续上升，脱离了气泡的液体和污泥在重力作用下不断下滑，最终回落到反应器的反应区内。在反应器中，垂直高度越高，对应位置处的气体流量越大，其中携带的液体和/或污泥越少，沼气量也越少。若集气罩10倾斜地固定在反应器侧壁30上，同一集气罩10不同位置收集的气体量不同，并且越靠近下方的位置收集的气体中夹带的液体和污泥的量也有可能越多。为了保证从同一高度处收集气体，本实用新型中将集气罩10沿着集气罩10长度方向的两端垂直设置在反应器侧壁30上。
[0035]根据本实用新型的三相分离器可以包括一层、两层或多层集气罩，每层集气罩的数量也可以根据反应器的大小、集气罩尺寸以及实际操作要求来确认，例如:当反应器内气量较少时，可以设置1-2层集气罩，反应器容积和气量较大时可以采用3层或更多层集气罩。优选地，当三相分离器包括至少两层集气罩时，相邻两层集气罩之间交错分布;每个集气罩的下方设置一根集气管。
[0036]集气管20位于倒V字型结构内、并与倒V字型结构的两个斜面平行，集气罩10与两端封闭，其中一端位于反应器内、另一端穿过反应器侧壁30伸出至反应器外，用于收集与液体和污泥分离后的气体。在反应器中，垂直高度越高，对应位置处的气体流量越大，其中携带的液体和/或污泥越少，沼气量也越少。若集气管20倾斜地穿过反应器侧壁30，同一集气管20不同位置收集的气体量不同，并且越靠近下方的位置收集的气体中夹带的液体和污泥的量也有可能越多。为了保证从同一高度处收集气体，本实用新型中集气管20的另一端垂直地穿过反应器侧壁30伸出至反应器外。同一层的集气管在反应器内的高度相同，不同层的集气管在反应器内的高度不相同。优选地，集气管位于集气罩的倒V字型结构的顶部。
[0037]集气管的横截面形状可以根据实际需要进行设计，比如集气管的横截面为椭圆形，如图8所示，集气管的横截面也可以是多边形、或者由线段和弧线组成的不规则形状。
[0038]现有技术的三相分离器中，参见图3，汇流槽2上设置有与集气室3相通的通道口5，气体沿着集气罩I不断进入汇流槽2的过程中，越靠近通道口 5，气体的流速越大，越容易夹带液体，并且距离汇流槽最远处被气体夹带的液相流量最小、距离汇流槽越近被气体夹带的液相流量越大，从而使得反应器内液相非常不均匀地被带入气液分离器，降低了反应器的去除率。本实用新型在集气管20的下侧沿着集气管20的长度方向开设一排集气孔21，参见图6，气泡携带液体和/或污泥在上升过程中碰撞到集气罩10的斜面时，气泡中的沼气与液体和污泥分离后无需沿着集气罩10流入汇流槽，而是直接进入集气孔21，通过集气孔21将集气罩10下方不同位置处的气体收集到集气管20中，由于集气管20内的压力基本相同，气体通过集气孔21夹带的液体流量在每个集气孔21基本相同，不会存在反应器内液体夹带不均匀现象。由于设置了集气管，由于本实用新型通过一排集气孔21将集气罩10下方不同位置处的气体收集到集气管20中，减少了被收集的气体与反应器内的液面接触的面积，大大减少了由于气体的尾吸和形成的微涡对微细颗粒的捕捉作用，减少了气体对微细颗粒的夹带量。此外，由于设置了集气管20，沉降性较差的污泥进入集气管20的可能性就会大大减小，降低收集的气体中夹带的细微颗粒。
[0039]集气孔21的形状可以根据实际需要进行设计，比如集气孔为椭圆形，当然，本领域技术人员也可以将集气孔设计成多边形、或者由线段和弧线组成的不规则形状。
[0040]集气孔21的孔径越大，单位时间内收集的气体量越大，但是孔径越大，集气孔21对液体或污泥的截留作用越小。在反应器内，由于位置越高，对应位置处的气体夹带的液体和污泥相对较少，因此，在设计集气孔21的孔径时，可以使下层集气管中集气孔的孔径大于上层集气管中集气孔的孔径。同一根集气管20上开设的集气孔21越多，单位时间内收集的气体量越大;相邻两个集气孔21之间的间距越小，同一集气罩20下的集气孔21越密集，对气体的收集越充分。因此，在设计集气管20上的集气孔21时，可以使下层集气管中相邻两个集气孔之间的间距小于上层集气管中相邻两个集气孔之间的间距。此外，由于下层的气体量一般大于上层的气体量，为了保证集气管20的输气能力，可以使下层集气管的管径大于上层集气管的管径。
[0041 ]集气管20从反应器侧壁30伸出后与气液分离器相连。当同一层包括至少两根集气管时，同一层的集气管伸出反应器之后可以分别与气液分离器相连。由于每根集气管收集的气体的量较少，为了减少反应器外的管道数量，简化反应器的结构、降低反应器的成本，同一层的集气管伸出反应器之后也可以合并成一根回流管之后再与气液分离器相连。
[0042]若每层包括至少两个集气罩和集气管，针对任意一层，可以按照如下方式中的任意一种进行设计:
[0043]方式1:任意两根集气管之间相互平行，即该层的所有集气管相互平行地设置，如图7a所示。
[0044]方式2:所有集气管呈放射状分布，任意两根集气管之间互不平行。例如，所有集气管的一端位于反应器中心，所有集气管的另一端分别沿着半径方向垂直穿过反应器侧壁30，如图7c所示;所有集气管的一端位于反应器内除反应器中心的任意位置，所有集气管的另一端垂直穿过反应器侧壁30，如图7f所示。
[0045]方式3:至少两根集气管之间相互平行，至少一根集气管与所述至少两根集气管之间呈锐角夹角，如图7b、7d所示。
[0046]方式4:该层划分成至少两个集气管区，对于每一个集气管区中的集气管:任意两根集气管之间相互平行;或，所有集气管呈放射状分布，任意两根集气管之间互不平行;或，至少两根集气管之间相互平行，至少一根集气管与该集气管区内的所述至少两根集气管之间呈锐角夹角，如图7b、7d、7e所示。
[0047]反应器内包含至少两层集气管时，任意两层的集气管的分布方式可以相同，也可以不同，位于不同层的两根集气管之间相互平行和/或形成锐角夹角。
[0048]本实用新型中，相互平行的两根集气管可以沿着相同的方向穿过反应器侧壁伸出至反应器外，也可以沿着相反的方向穿过反应器侧壁伸出至反应器外，如图7a所示。
[0049]在长期使用过程中容易由于重力原因发生弯曲变形，使得同一集气管内不同位置处的集气孔不再同一高度上。为了避免这种情况的发生，根据本实用新型的优选实施例，将集气管的一端固定在反应器侧壁上。
[0050]虽然参照示例性实施方式对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型并不局限于文中详细描述和示出的【具体实施方式】，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。
【主权项】
1.一种用于内循环厌氧反应器的三相分离器，其特征在于包括:至少一层集气罩和设置在每个集气罩下方的集气管，每层集气罩包括至少一个集气罩;其中， 集气罩是倒V字型结构，集气罩沿着其长度方向的两端垂直设置在反应器侧壁上； 集气管位于倒V字型结构内、并与倒V字型结构的两个斜面平行;集气管的两端封闭，其中一端位于反应器内、另一端垂直穿过反应器侧壁伸出至反应器外;集气管的下侧沿着集气管的长度方向开设一排集气孔； 每层包括至少两个集气罩和集气管;至少一层集气管按照如下方式分布: 所有集气管呈放射状分布，任意两根集气管之间互不平行； 或，至少两根集气管之间相互平行，至少一根集气管与所述至少两根集气管之间呈锐角夹角； 或，该层划分成至少两个集气管区，对于每一个集气管区中的集气管:所有集气管呈放射状分布、任意两根集气管之间互不平行，或至少两根集气管之间相互平行、至少一根集气管与该集气管区内的所述至少两根集气管之间呈锐角夹角。2.如权利要求1所述的三相分离器，其中，所述三相分离器包括至少两层集气罩，相邻两层集气罩之间交错分布;每个集气罩的下方设置一根集气管。3.如权利要求2所述的三相分离器，其中，反应器内同一高度的集气管伸出反应器之后合并成一根回流管，同一高度的集气管收集的气体在反应器外的回流管内汇流。4.如权利要求2所述的三相分离器，其中，下层集气管中集气孔的孔径大于上层集气管中集气孔的孔径;和/或，下层集气管中相邻两个集气孔之间的间距小于上层集气管中相邻两个集气孔之间的间距;和/或，下层集气管的管径大于上层集气管的管径。5.如权利要求1-4任一所述的三相分离器，其中，相互平行的两根集气管沿着相同或相反的方向穿过反应器侧壁伸出至反应器外。6.如权利要求1-4任一所述的三相分离器，其中，位于不同层的两根集气管之间相互平行和/或形成锐角夹角。7.如权利要求1所述的三相分离器，集气管位于集气罩的倒V字型结构的顶部。8.如权利要求1所述的三相分离器，其中，所述集气管的一端固定在反应器侧壁上。9.如权利要求1所述的三相分离器，其中，所述集气管的横截面为椭圆形、多边形、或者由线段和弧线组成的不规则形状。
【文档编号】C02F3/28GK205590412SQ201620151672
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】张国宇, 王艳芳, 马岩, 任丹, 李婧, 孙娜, 刘立春, 郭鹏辉, 王柳奎
【申请人】北京金泽环境能源技术研究有限公司