一种高效三相分离系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型高效三相分离系统。该系统基于哈真(Hazen)提出的浅池效应与辐流式沉淀原理，对三相分离器进行独特设计，系统包括壳体，位于壳体内部的导流单元、中央管道、分流单元、辐流式斜板沉淀单元和集泥斗。在导流单元将气体与泥水混合液进行分离，使发酵液产气可用于能源化利用，或进行参与内循环使混合液充分混合；在固液分离单元，污泥悬浮物与上清液发生分离并沉降至反应区，由于分流支管的存在，管内泥水混合液与管外沉降污泥悬浮物不相干扰，污泥悬浮物从而得到沉降至集泥斗回用浓缩。从而可以大幅度提高污泥悬浮物、反应器出水和发酵产气的分离效果，提高反应器微生物持留量。使反应器运行达到稳定、高效和资源化目的。

An efficient three-phase separation system

The invention discloses a new efficient three-phase separation system. The system is based on the principle of shallow pool and radial flow precipitation proposed by harzhen (Hazen). The system is designed for three phase separators. The system consists of a shell, a diversion unit, a central pipe, a diverting unit, a radial inclined plate settling unit and a slime bucket. In the diversion unit, the gas can be separated from the mixture of mud and water, so that the fermentation liquid can be used for energy utilization, or to participate in the internal circulation to fully mix the mixture. In the solid-liquid separation unit, the sludge suspension and the supernatant are separated and settled into the reaction zone, and the mud water mixture and pipe in the pipe due to the existence of the branch pipe. The suspended solids of the external settling sludge are not interfered, and the suspended solids of the sludge are settled back to the collecting hopper for reuse. Thus, the separation effect of suspended solids, reactor effluent and fermentation gas production can be greatly improved, and the microbial retention of the reactor can be improved. The reactor is stable, efficient and resourceful.

【技术实现步骤摘要】
一种高效三相分离系统
本专利技术涉及生物污水处理中一种应用于高氨氮废水、高浓度有机废水处理反应器的新型高效三相分离系统装置和方法。
技术介绍
随着水体污染和富营养化程度的加剧，公众环境意识的提高，国家对含有机物、氮磷污染物的排放限制标准日趋严格，因此，国家和地方政府不断提高污水处理排放标准。因此，污水中污染物的高效处理是实现达标处理的最重要环节。厌氧生物处理技术由于具有能耗低、污泥产量小、可降解的有机物种类多、能承受较大的负荷变化和水质变化、运行可靠等特点成为目前高浓度污水处理最常用的方法。尤其是高氨氮废水、高浓度有机废水处理反应器，随着厌氧发酵工艺处理高氨氮废水、高浓度有机废水广泛应用，日益显示出一些自身无法克服的缺点，例如极容易出现污泥上浮现象，并且无法对泥水进行有效地分离，发生污泥流失而影响了出水水质和污泥床中污泥浓度。为了减少出水所带的悬浮物进入水体，需要额外增加处理分离设备，大大增加了污水处理成本。因此，新型高效的三相分离系统是提高三相分离效果、降低厌氧处理系统运行成本的重要组成部分。高氨氮废水、高浓度有机废水的厌氧处理作为一种微生物污水处理方法，污水自下而上运动，反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。而三相分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。三相分离器由气液分离区、沉淀区、污泥垂直沉降区域(包括集泥斗)和气封组成，其功能是将气体(沼气)、固体(污泥)和液体(废水)等三相进行分离。沼气进入气室，污泥在沉淀区进行沉淀，并经污泥垂直沉降器区域跌落至集泥斗，每一个周期将污泥回流到反应区。经沉淀澄清后的废水作为处理水排出反应器。本专利试图寻找能够替代传统三相分离器的一种装置和方法，将反应器中固相、液相、气相三种相态进行高效分离，并对发酵产气回收处理，进而强化反应器对高浓度污水的处理能力。传统三相分离器在实际运行过程中，发酵时间影响反应器的产气量，传统气液分离单元无法进行调节，反应器出水往往含有大量气泡；固液分离单元由于只有两级分离过程，出水也含有较多的污泥悬浮物悬浮物。以上缺点是的反应器整体分离效率低下(为60％左右)。如果将气液分离单元更改为能够根据产气量而进行调节导流作用，从而提高气液分离效果；再将哈真(Hazen)提出的浅池效应与伯努利提出的伯努利方程联合应用于固液分离，不仅可以提高分离效果，而且无需占用额外空间面积。因此能够在提高三相分离器分离效果的同时，提高反应器中污泥悬浮物持留量，从而强化反应器的处理能力与提高出水水质和气体容积。实现发酵沼气的资源化利用，极大的降低运营成本，产生成本优势，达到综合利用的效果。因此，寻找能够替代传统三相分离器的一种装置和方法，将反应器中固相、液相、气相三种相态进行高效分离，并对发酵产气回收处理，进而强化反应器对高氨氮废水、高浓度有机废水的处理能力，正是本专利技术重点阐述所在。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对高浓度废水使用高氨氮废水、高浓度有机废水处理过程中三相分离效率低下的问题。通过利用哈真(Hazen)提出的浅池效应与伯努利提出的伯努利方程，提出了一种高效的三相分离系统，能够在提高三相分离器分离效果的同时，提高反应器中污泥悬浮物的持留量，从而强化反应器的处理能力与提高出水水质和气体体积。实现发酵沼气的资源化利用，极大的降低运营成本，产生成本优势，达到综合利用的效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高效三相分离系统，该系统安装在有机废水处理反应器内，包括导流单元，和位于导流单元下游的分离单元；所述导流单元由两个具有相同底面直径的圆锥体相向拼接而成，拼接处平滑过渡；所述分离单元包括中央管道、辐流式斜板沉淀单元和集泥斗；所述辐流式斜板沉淀单元由多个同轴布置的辐流式斜板组成，所述辐流式斜板具有倒圆台侧壁的结构，倾斜角为度；两个相邻的辐流式斜板之间具有一根或多根分流支管，分流支管贴附于上层辐流式斜板底面，管径小于辐流式斜板的间距的一半；所述分流支管插于中央管道侧壁，且与中央管道连通。所述中央管道与导流单元同轴，上端封闭，位于辐流式斜板沉淀单元中心，侧壁与各个辐流式斜板之间具有间隙；最上层的辐流式斜板与中央管道之间通过密封胶密封，最上层的辐流式斜板和中央管道上端盖组成中央凹槽；所述集泥斗位于辐流式斜板沉淀单元下方，且与所述中央管道侧壁无缝拼接。进一步地，所述导流单元中的两个圆锥体，位于上游的圆锥体锥度小于下游的圆锥体锥度，比例为1:2。进一步地，不同层的分流支管管径不同，从上到下逐渐增大。本专利技术的有益效果在于：1、利用高效三相分离器进行固、液、气分离，可以大幅度提高上流式厌氧污泥床的气体收集量、污泥悬浮物持留量，进而大幅度提高反应器并且降低运行成本。随着水质标准的提高，可为垃圾渗滤液、畜禽废水、食品废水等高浓度行业废水的处理过程中菌种富集难题提供了新的解决方案。2、将浅池效应与伯努利提出的流体力学原理联合应用于固液分离，在提高n倍分离效果的同时，无需占用额外空间面积。因此能够在提高三相分离器分离效果的同时，提高反应器中污泥悬浮物持留量，从而强化反应器的处理能力与提高出水水质和气体体积。极大的降低污泥悬浮物富集过程中的运行成本，产生成本优势，达到综合利用的效果。3、固液分流单元，设置类似于‘立交桥’的分流支管，即两层相邻的辐流式斜板之间具有多根倾斜角为60度的支管，所述支管插于中央管道侧壁，且与中央管道连通。使得泥水混合液在分流支管内流动，污泥悬浮物在分流支管外做垂直沉降运动，两种流体互不干扰，降低污泥悬浮物二次沉淀的可能性。4、本装置中采用发酵液清液对高效三相分离器进行反冲洗，因此能耗低，处理工艺简单，对于综合解决高氨氮废水、高浓度有机废水厌氧反应器处理中污泥悬浮物分离与持留难题，具有良好的经济效益和环境效益，从而降低污水处理设施运行成本，产生成本优势。附图说明图1为本专利技术即新型高效三相分离器的结构示意图；图2为本专利技术的斜板沉淀单元与分流单元结构示意图；图3为本专利技术的可调节导流单元工作原理正视剖面图；图4为本专利技术的分流单元工作原理俯视剖面图；图5为本专利技术的分流支管与斜板布置结构示意图；图6为本专利技术的立体半刨正视图；图7为本专利技术的浅池原理解释说明示意图；图8为本专利技术的辐流式沉淀原理S1与S2截面速率计算图；图中，导流单元1、分离单元2、辐流式斜板3、中央凹槽4、分流支管5、中央管道21、辐流式斜板沉淀单元22、集泥斗23。具体实施方式由于反应器中所特有的污泥悬浮物的物理性质以及混合物流体以较小流速呈向上推流运动，使得斜板沉淀所运用的浅池效应原理与辐流式沉淀原理恰好适用于反应器处理高氨氮废水、高浓度有机废水中气液固三相分离难题。因此本专利技术将固液分离单元将两种工艺进行结合，在提高处理能力的同时降低后续运营成本与基建费用，具有很好的成本优势。可提高反应器中污泥悬浮物持留量，从而强化反应器的处理能力与提高出水水质和气体容积，实现减少后续构筑物工程建造成本和污染物的减排。如图1所示，一种高效三相分离系统，该系统安装在有机废水处理反应器内，包括导流单元1，和位于导流单元1下游的分离单元2；如图3所示，所述导流单元1由两个具有相同底面直径的圆锥体相向拼接而成，拼接处平滑过渡；如图2和4、5所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效三相分离系统，该系统安装在有机废水处理反应器内，包括导流单元(1)，和位于导流单元(1)下游的分离单元(2)；所述导流单元(1)由两个具有相同底面直径的圆锥体相向拼接而成，拼接处平滑过渡；所述分离单元(2)包括中央管道(21)、辐流式斜板沉淀单元(22)和集泥斗(23)；所述辐流式斜板沉淀单元(22)由多个同轴布置的辐流式斜板(3)组成，所述辐流式斜板(3)具有倒圆台侧壁的结构，倾斜角为(60)度；两个相邻的辐流式斜板(3)之间具有一根或多根分流支管(5)，分流支管(5)贴附于上层辐流式斜板(3)底面，管径小于辐流式斜板(3)的间距的一半；所述分流支管(5)插于中央管道(21)侧壁，且与中央管道(21)连通。所述中央管道(21)与导流单元(1)同轴，上端封闭，位于辐流式斜板沉淀单元(22)中心，侧壁与各个辐流式斜板(3)之间具有间隙；最上层的辐流式斜板(3)与中央管道(21)之间通过密封胶密封，最上层的辐流式斜板(3)和中央管道(2)上端盖组成中央凹槽；所述集泥斗(23)位于辐流式斜板沉淀单元(22)下方，且与所述中央管道(21)侧壁无缝拼接。

【技术特征摘要】
1.一种高效三相分离系统，该系统安装在有机废水处理反应器内，包括导流单元(1)，和位于导流单元(1)下游的分离单元(2)；所述导流单元(1)由两个具有相同底面直径的圆锥体相向拼接而成，拼接处平滑过渡；所述分离单元(2)包括中央管道(21)、辐流式斜板沉淀单元(22)和集泥斗(23)；所述辐流式斜板沉淀单元(22)由多个同轴布置的辐流式斜板(3)组成，所述辐流式斜板(3)具有倒圆台侧壁的结构，倾斜角为(60)度；两个相邻的辐流式斜板(3)之间具有一根或多根分流支管(5)，分流支管(5)贴附于上层辐流式斜板(3)底面，管径小于辐流式斜板(3)的间距的一半；所述分流支管(5)插于中央管道(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓梅，韩宜航，孙法迁，江国留，林红军，陈建荣，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33