三相分离器的结构与

三相分离器的结构与

摘要：三相分离器是UASB反应器中的组成部分。本文比较了几种常见的三相分离器的结构形式与缺点，基于三相分离器的作用原理，了分步式三相分离器。该分离器中，气体进入沉降区前充分释放，混合液进入分离区不会干扰污泥回流，沉降区表面负荷较，具有好的分离效果。

词：UASB反应器；三相分离器；厌氧生物处理

    式厌氧污泥床（简称UASB）反应器，是由荷兰Lettinga，等于70的污水厌氧处理装置，具有结构简单、负荷、适应性广等特点，可有效地处理浓度有机废水中的难降解有机物。
    1999年统计了外1303个厌氧反应器，UASB反应器占59，内219个厌氧处理项目中120座以上采用了UASB反应器[1]。UASB反应器由进水和配水系统、反应器的池体和三相分离器3部分组成，其中三相分离器是zui的设备，它的功能、效率对整个系统的处理能力有大的影响[2]。目前有多种结构的三相分离器，大多按固液和气液两相分离的方法进行，在负荷较时仍会出现污泥流失，限制了反应器负荷的提，因此能大生产应用的三相分离器并不多。本文分析了几种常见三相分离器的结构及特点，基于三相分离器的作用原理。出结构简单、分离效果好的分步式三相分离器，提出简易方法，在多个工程实际中得到应用，收到好的效果。

1.三相分离器的作用原理
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为的三相分离器，是德的。其工作过程是：反应器内含有大量气泡的三相混合流上升分离器底部，碰到反射板，气体折流而上，与固、液相分离，集中到气室。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，气泡分离；
2.污泥在沉淀器中的停留时间要短，以避在沉淀区中产气；
3.沉淀区内表面负荷采用较小值，使污泥有效沉降。

图1三相分离器
2几种常见三相分离器的结构与特点
图1为的三相分离器（德：Ger.Offen2.921.070），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，进入集气室，泥和水进入沉降区。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，使污泥沉降。这种三相分离器结构简单，沉淀区内死区小，沉淀效率较，但沉降区进水口和污泥回流口同在一处，易引起相互干扰，影响污泥正常回流，可能会造成厌氧污泥流失。

图2三相分离器结构形式
图2是3种目前常用的分离器。图2a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好，水力停留时间长的反应器。
图2b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分开，有利于污泥沉降，提沉淀效率。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2c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。但结构复杂，所占空间大，适用于反应器中。另一方面，当UASB反应器水力负荷较时，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。

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。气体的分离、混合液入流口与污泥回流口分开、沉降室内较的表面负荷均有利于提三相分离器的分离效果。
3分步式三相分离器
3.1分步式三相分离器的结构与工作过程
基于上述分析，充分考虑三相分离器满足的基本要求，笔者关工程中，了一种的分步式三相分离器（图3），由气体释放区（①区）、导流区（②区）、沉降区（③区）、污泥回流口（④区）、集气室（⑤区）以及气体折射板、混合液导流板、反射锥和集水槽组成。
气、液、固三相流在分离器中分步进行分离。先含沼气的混合液在上升的过程中随着气泡合并密度降，不断向动，在气体释放区上升到液面，气体释放到气室中。气体释放后的液体通过导流区，进入沉降区，沉降区的结构如同沉淀池，混合液从两边进入，上清液由中间集水槽排出，沉降浓缩后的污泥密度大于分离器下部含有气体的混合液的密度，由污泥回流缝流回厌氧生物反应区，维持生物浓度。

图3分步式三相分离器结构示意图
3.2分步式三相分离器的特点
（1）三相分离器采用先完成气相的分离，接着完成固液相间的分离，各分离目的较为明确。
（2）混合液利用含有气态物的密度差特点完成上升过程，与图1，图2中反应器相比，较长的上升流程有利于气泡合并，并且气体在液面释放较，避气泡附着进入沉降区，影响沉降效果。
（3）上升区和回流区由于密度差可自动形成循，不仅仅利用出水形成上升流。
（4）与图1，图2a相比，分步式三相分离器中混合液进入与污泥回流不在同一通道，避了污泥回流受到干扰。
（5）与图2b，图2c相比，分步式三相分离器具有大的沉降区表面积，有利于污泥的沉降。
（6）分步式分离器可适用于封闭池体，利用池子的上部作为气室，若池盖做成浮动罩，可调节沼气压力。
（7）对于采用中温或温消化的UASB反应器，池顶加盖，有利于反应器上部的气室和分步式三相分离器的池体保温
（8）分步式三相分离器结构较简单、安装维修方便。
3.3分步式三相分离器的要点
分步式三相分离器中气体释放区的面积约占整个池面积的1/8，导流区的面积大约占整个池面积的1/8。导流板度大于0.4m，以沉降区的水深。沉降区的表面负荷0.5～1.0m3•m-2h-1，回泥区斜板角度大于50°～60°，便于污泥滑落，污泥回流缝间隙40～80mm。出水槽排水管U形管水封，水封度300～500mm，稳定气室压力。
4结语
UASB反应器的处理效果取决于生物效率和水力效率两部份，两者又是相互作用。就三相分离器而言，效果好的三相分离器可以保持反应器内较的污泥浓度，而这与三相分离器的水力效率密切相关。由于三相分离器的水力效率取决于它的结构形式，因此结构好的三相分离器对UASB反应器的处理效率具有作用。分步式三相分离器充分考虑了气、水、泥的分离特性，使气体在进入沉降区前充分释放，混合液进入不会干扰污泥回流，沉降区表面水力负荷较，满足性能好的三相分离器具备的条件，因此具有好的分离效率，并且结构简单，安装维护方便，具有好的应用前景。
分步式三相分离器应用于无锡市二厂柠檬酸废水厌氧生物处理等工程，取得了满意的处理效果。