摘要三相分離器的設(shè)計(jì)是厭氧顆粒污泥膨脹床(egsb )反應(yīng)器成功運(yùn)行的關(guān)鍵

1、摘要：摘要：三相分離器的設(shè)計(jì)是厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）反應(yīng)器成功運(yùn)行的關(guān)鍵。通過對(duì)三相分離器的工作原理與設(shè)計(jì)要求的分析，運(yùn)用流體力學(xué)理論，在vanDerMer等人提出的上流式反應(yīng)器廢水厭氧生物處理數(shù)學(xué)描述的基礎(chǔ)上，建立了一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)三相分離器的設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，可以求得三相分離器的最佳結(jié)構(gòu)尺寸。此設(shè)計(jì)在工程中得到了應(yīng)用驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：污水處理；三相分離器；厭氧；顆粒污泥；反應(yīng)器中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：X703.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：1009一2455（2003）04一0005－04OptimizedDesignofThreePhaseSeparatinAnaerobicGranularSludge，ExpedBed（EGSB）ReactAbstract：ThedesignofthethreephaseSeparatisthekeytothesuccessfulrunningofananaerobicgranularsludgeexpe

3、dbed（EGSB）react.Adesignmathematicalmodelofthethree－phaseseparatofmodifiedstructureisestablishedthroughanalyzingthewkprincipleofdesignrequirementfthreephaseseparatbyapplyingthetheyofhydrodynamicsonthebasisofmathematicalde

4、ionbroughtfwardbyVanDerMerothersonupflow－reactanaerobicbiologicaltreatmentofwastewater，withwhichoptimumstructuraldimensionsofthreephaseseparatscanbeobtained.Thisdesignhasbeenusedproveninengineering.Keywds:wastewatertreat

5、mentthree—phaseseparatanaerobicgranularsludgereact厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）反應(yīng)器是荷蘭Lettinga教授和他同事在20世紀(jì)80年代后期對(duì)UASB反應(yīng)器進(jìn)行改良而開發(fā)的第三代反應(yīng)器。因具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、負(fù)荷高、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外普遍重視，已被用于多種工業(yè)有機(jī)廢水（如淀粉、啤酒、酒精、屠宰、味精、檸檬等）的處理［1—4］。自EGSB開發(fā)以來，因三相分離器是EGSB反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)

6、鍵，而且在日益發(fā)展的三相流態(tài)化技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用前景，故反應(yīng)器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)集中在氣一液一固三相分離器方面。但到目前為止，用于大規(guī)模生產(chǎn)的三相分離器結(jié)構(gòu)在國(guó)外仍屬專利，有關(guān)設(shè)計(jì)方法也是沿用UASB的設(shè)計(jì)方法。國(guó)內(nèi)已有的報(bào)道對(duì)EGSB的三相分離器大多按固液和氣液兩相分離的方法進(jìn)計(jì)設(shè)計(jì)［5］，主要是針對(duì)低濃度的有機(jī)廢水，而對(duì)于高濃度的有機(jī)廢水分高效果不太理想，出現(xiàn)污泥流失，限制了反應(yīng)器負(fù)荷的提高。因此，在高濃度有機(jī)廢水中EGSB反應(yīng)器的三相

7、分離器設(shè)計(jì)是一項(xiàng)值得探討的課題。本文運(yùn)用流體力學(xué)理論來對(duì)互相分離器進(jìn)行理論分析和優(yōu)化計(jì)算.以便對(duì)三相分離器的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。1三相分離器的基本要求及工作原理三相分離器的基本要求及工作原理三相分離器是EGSB反應(yīng)器的重要結(jié)構(gòu)，它對(duì)污泥床的正常運(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起著十分重要的作用。它同時(shí)具有以下兩個(gè)功能：一是收集從分離器下反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣；二是使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的三相分離器應(yīng)滿足以

8、下條件：①水和污泥的混合物在進(jìn)入沉淀室之前，氣泡必須得到分離。②沉淀區(qū)的表面負(fù)荷應(yīng)在3.0m3／（m2h）以下，混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過入流孔道的流速不大于顆粒污泥的沉降速度。③由于厭氧污泥具有凝結(jié)的性質(zhì)，液流上升通過泥層時(shí)，應(yīng)有利于在沉淀器中形成污泥層。沉淀區(qū)斜壁角度要適當(dāng)，應(yīng)使沉淀在斜底上的污泥不積聚，盡快滑回反應(yīng)區(qū)內(nèi)。④應(yīng)防止氣室產(chǎn)生大量的泡沫；并控制氣室的高度，防止浮渣堵塞出氣管?，F(xiàn)以圖1所示三相分離器為例來說明其工作原理。氣、

9、液、固混合液上升到三相分離器內(nèi)，沼氣氣泡碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向氣室而被有效地分離排出，與固、液分離。與氣泡分離后的污泥在重力作用下一部分落回反應(yīng)區(qū)，另一部分隨流體沿一狹道上升，進(jìn)入沉淀區(qū)。澄清液通過溢流堰排出，污泥在其中θ為下三角形集氣罩斜面的水平夾角，一般采用45－600，為了利于回流，θ取600；h3為下三角形集氣罩的垂直高度，m；b1為下三角形集氣罩的1／2寬度，m；b2為兩個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離，即污泥的回流縫之

10、一，m；b為單元三相分離器的寬度，m；Q為反應(yīng)器進(jìn)水流量，m3／h；S1為下三角形集氣罩回流縫的總面積，m2；S2為上三角形集氣罩回流縫的總面積，m2；c為C點(diǎn)到下三角形斜面的垂直距離，即CE，m；a為反應(yīng)器寬度，即三相分流器的長(zhǎng)度，m；v1下三角形集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速，mh；v2為混合液通過上三角形集氣罩與下三角集氣罩之間回流縫的流速，m／h；v0為廢水的上升流速，m／h。設(shè)λ=b2b，則有0＜λ＜1，為了使回流縫

11、和沉淀區(qū)的水流穩(wěn)定，確保良好的固液分離效果和污泥的順利回流，通過理論計(jì)算和工程經(jīng)驗(yàn)來優(yōu)化λ值，使得v2＜v1。c可以通過調(diào)節(jié)h4來實(shí)現(xiàn)。最終確定流速池，以使回流縫的水流穩(wěn)定，污泥能順利地回流。一個(gè)性能優(yōu)良的三相分離器應(yīng)使沉淀區(qū)的濃縮污泥能夠順利回流至反應(yīng)區(qū)，污泥在沉淀區(qū)的停留時(shí)間要短。因此分離器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是回流口的尺寸?；亓骺谙路降奈勰酀舛圈裮s越低，沉淀區(qū)濃縮污泥回流的推動(dòng)力也越大。下三角形集氣罩回流縫面積S1減小，進(jìn)入三相分離器的氣

12、量減小，ρms降低，但同時(shí)下三角形集氣罩回流縫處的縱向流速增大，又使ρms增加。ρms與懸浮污泥層濃度、通過回流口的氣量、液體流速及污泥沉降速度有關(guān)。ρms可參照文獻(xiàn)［7］計(jì)算懸浮層污泥濃度的公式并通過小試實(shí)驗(yàn)歸納為下式：ρmd為懸浮層污泥濃度，Kg［SS］m3；Φ＇＇gd＇為單位時(shí)間每平方米懸浮層頂部產(chǎn)氣體積，m3；Φ“gd‘為單位時(shí)間每平方米反應(yīng)器產(chǎn)氣體積，m3；Ksg為單位有機(jī)物甲烷轉(zhuǎn)化量，m3［CH4］Kg［COD］；fme為氣

13、體中的甲烷含量；ρ0為進(jìn)水COD的質(zhì)量濃度，Kg［COD］m3；ρe為出水COD的質(zhì)量濃度，Kg［COD］m3；vsl為污泥的界面沉降速度，m／h；Kls為污泥模型常數(shù)。集氣罩最小斷面的污泥濃度較高，而且被上升氣體夾帶到這一部分的污泥沉降性較差，污泥的沉降為擁擠沉降。污泥的界面沉降速度可用下列經(jīng)驗(yàn)公式表示［7］：vsl＝aρ—nmd（8）有機(jī)質(zhì)的厭氧消化在具有固定床性質(zhì)的污泥床和具有流化床性質(zhì)的懸浮層兩部分完成，三相分離器不參與有機(jī)質(zhì)的

14、消化過程。在一定的有機(jī)負(fù)荷下懸浮層濃度可根據(jù)VanDerMeer等人提出的上流式反應(yīng)器厭氧消化過程的數(shù)學(xué)描述求得。這樣三相分離器的設(shè)計(jì)首先要找出ρms值最小時(shí)的λ，即可獲得集氣罩的最佳橫向尺寸。2.3氣液分離設(shè)計(jì)氣液分離設(shè)計(jì)由圖2可知，欲達(dá)到氣液分離的目的，上下三角形集氣罩的斜邊必須重疊，重疊的水平距離越大，氣體分離效果越好，去除氣泡的直徑越小，對(duì)沉淀區(qū)同液分離效果的影響越小。由反應(yīng)區(qū)上升的水流從下三角形集器罩回流縫過渡到上三角形集氣罩