厌氧反应塔之三相分离器（GLS）设计详解（二）

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原理概述

厌氧反应塔运行效果的好坏，三相分离器(GLS)起到了至关重要的作用，因此三相分离器是厌氧反应塔里最核心的装置，它同时具有三个重要的功能：收集从反应室产生的沼气，使分离器之上的悬浮物沉淀下来和污泥回流。

类型

三相分离器的类型大致可分为以下四种。

这三种情况为常用的形式，由于在回流缝处同时存在上升和下降两股流体相互干扰，因此泥水分离情况不佳，污泥回流不通畅。其中(b)类型可以形成多层的三相分离器。

该结构比较复杂，但是泥回流和水上升流互不干扰，污泥回流通畅，泥水分离效果较好，气体分离效果也较好。

设计要点

1、集气室的缝隙部分的面积占反应器全部面积的15%~20%

2、在反应器高度为5~7m时，集气室的高度在1.5~2m

3、三相分离器的倾角为45°~60°。

4、在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体，防止浮渣活泡沫层的形成。

5、在集气室上部设置消泡喷嘴。

6、反射板与缝隙之间的遮盖应在100~200mm，以避免上升的气体进入沉淀室。

7、出气管的直管应充足，保证引出沼气。

8、常规气体释放速率按照1~3m³/(㎡.h)。速率低容易形成浮渣层，高则会导致形成泡沫，都会导致气体释放管堵塞。

设计计算

下图是反应器各个部位气、液、固流速示意图

下表是不同情况下各个流速的设计值。

表中数值是平均上流速度，在短期(2~6h)内可以达到表中给定值的2倍。有了各部位上流流速，即可计算出一些关键部位的尺寸。

三相分离器形式多样，核心的是气液分离、固液分离、污泥回流三个部分。其对应的主要组成为气封、沉淀区和回流缝。

1、沉淀区设计

与普通二沉池沉淀设计相似，主要考虑沉淀面积和水深。

沉淀区面积根据废水量和沉淀区表面负荷确定。

建议表面负荷≤1.0m³/(㎡.d)。

三相分离器集气室顶部可有0.5~1m的水深。

集气室斜面坡度55°~60°。

沉淀区斜面高度建议0.5~1m。

沉淀区总深度≥1.5m。

保证沉淀区停留时间为1.5~2h。

满足以上条件可有良好的固液分离效果。

2、回流缝设计

b₁=h₃/tanθ

式中：b₁为下三角形集气罩底的1/2宽度

h₃为下三角形集气罩的垂直高度

θ下三角形集气罩斜面的水平夹角，一般55°~60°

下三角形集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速V₁

V₁=Q/S₁ （建议＜2m/h）

S₁=b₂ln

式中：V₁为回流缝中混合液的上升流速m/h

Q反应器设计废水流量，m³/h

S₁为下三角形集气罩回流缝隙的总面积，㎡

b₂为下三角形集气罩底的缝隙宽度，m

l为反应器的直径或宽度，m

n为反应器是三相分离器单元数

上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间回流缝的流速V₂

V₂=Q/S₂ （建议＜2m/h）

S₂=2lnc

式中：V₂为上、下三角形集气罩之间回流缝中的流速，m/h

S₂为上三角形集气罩回流缝隙的总面积，㎡

c为上三角形集气罩底的宽度，一般＜0.2m

为了使回流缝隙和沉淀区的水流稳定性，确保良好的固液分离和污泥回流，V₂＜V₁＜2m/h

3、气液分离设计

想达到气液分离的目的，上、下两组三角形集气罩的斜边必须重叠，重叠水平距离越大，气体分离效果越好，去除气泡直径越小，对沉淀区固液分离效果的影响越小，所以重叠的大小是决定气液分离效果好坏的关键之一。

由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角集气罩回流缝在进入沉淀区，其水流比较复杂。

当混合液上升到A点后讲沿着AB分析斜面流动，并设流速为V_a，同时假定A点的气泡以速度V_b垂直上升，

所以气泡的运动轨迹将沿着V_a和V_b的合成速度方向运动。

V_b/V_a=AD/AB=BC/AB

要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：

V_b/V_a＞AD/AB=BC/AB

气泡上升速度与气泡直径、水温、液体和气体密度、废水粘滞系数等有关。正常设计重叠部分宽度在0.1~0.2m。

设计还需考虑的问题

1、为达到良好的出水效果，出水堰前设置挡板。

2、处理负荷低的废水上升流较大时，需要设置复杂的三相分离器以保留更多的污泥。

3、较高的反应器设计，三相分离器应克服浮沫问题，故应设置喷雾喷嘴。

END

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