球形三相分離器的制作方法

本實用新型涉及一種三相分離設備，尤其涉及一種UASB反應器中使用的球形三相分離器，屬于污水處理領域。

背景技術：

隨著我國工業化程度的不斷提高，工業生產規模的不斷擴大，現有的污水處理設備越來越難以滿足現代化、高效化工業生產的需要。特別是對于提高污水處理中的厭氧反應器效能的設計，尤其是厭氧反應器中三相分離器的設計，逐漸成為提高工業廢水處理效果的關鍵所在。

接下來就以厭氧反應器中最具代表性的UASB反應器來具體說明。目前各污水處理企業所使用的UASB反應器包括以下幾個部分：進水和配水系統、反應器的池體和三相分離器。

其中，三相分離器是整個UASB反應器中最有特點和最重要的裝置，它同時具備兩個功能：一、收集反應器內產生的沼氣；二、使位于分離器之上的懸浮物沉淀下來。對于上述的兩種功能均要求三相分離器的設計避免沼氣氣泡上升到沉淀區，若氣泡上升到表面，則會引起出水渾濁、降低沉淀效率、并且損失了前期反應所產生的沼氣。針對沼氣氣泡這一問題，目前市面上常見的三相分離器基本都能夠滿足相應的技術要求。

但現有的UASB反應器中安裝的三相分離器仍然存在著很多其他的問題，具體而言，其缺點主要體現在以下幾個方面：1、現有的三相分離器的結構設計較為單一，并不能很好地體現出水利條件，其分離效能有限。2、現有的三相分離器分離效果并不理想，出水渾濁，流出液體的SS數值較大。

3、現有的三相分離器跑泥現象嚴重，由于微生物菌群是附著于污泥和懸浮物上的，跑泥現象會造成微生物菌群的流失，從而減少污水BOD的去除負荷，延長UASB反應器的啟動周期。4、現有的三相分離器抗沖擊能力弱，在進水量忽然增加等突發情況下，其穩定性及分離效果顯著下降，污水BOD的去除負荷下降。

綜上所述，如何提供一種泥水分離效果好、抗沖擊能力強、污泥絮體或顆粒沉降速度快、且能夠有效避免污泥跑泥的三相分離器，就成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

技術實現要素：

鑒于現有技術存在上述缺陷，本實用新型的目的是提出一種UASB反應器中使用的球形三相分離器。

本實用新型的目的，將通過以下技術方案得以實現：

一種球形三相分離器，固定設置于UASB反應器的上端位置，所述UASB反應器的內部由下至上依次設置有用于向所述UASB反應器內通入污水的布水系統，以及用于承載污泥的污泥床，包括分離器外罩以及固定設置于所述分離器外罩內的擋板機構，所述擋板機構包括初次分離擋板組件及二次分離擋板組件，所述初次分離擋板組件與所述二次分離擋板組件共同圍成一個不封閉的球形結構，所述初次分離擋板組件與所述二次分離擋板組件均由兩個呈鏡像對稱的球面液流擋板共同圍成一個不封閉的半球形結構。

優選地，所述擋板機構將所述分離器外罩內的區域分為沉淀區與反應區，所述沉淀區位于所述擋板機構上方，所述反應區位于所述擋板機構下方。

優選地，所述擋板機構包括相互匹配的初次分離擋板組件及二次分離擋板組件，所述初次分離擋板組件設置于所述二次分離擋板組件的正下方。

優選地，所述初次分離擋板組件包括第一球面液流擋板及第二球面液流擋板，所述第一球面液流擋板與所述第二球面液流擋板呈鏡像對稱且二者間存在間隙，所述第一球面液流擋板及所述第二球面液流擋板均包括下曲面段及下斜面段，所述下斜面段均固定設置于所述下曲面段的頂端位置，所述第一球面液流擋板的下曲面段與所述第二球面液流擋板的下曲面段共同圍成一個開口向上的不封閉的半球形結構，所述下斜面段的延伸方向位于所述半球形結構的外側。

優選地，所述二次分離擋板組件包括第三球面液流擋板及第四球面液流擋板，所述第三球面液流擋板與所述第四球面液流擋板呈鏡像對稱且二者間存在間隙，所述第三球面液流擋板及所述第四球面液流擋板均包括上曲面段及上斜面段，所述上斜面段均固定設置于所述上曲面段的下端位置，所述第三球面液流擋板的上曲面段與所述第四球面液流擋板的上曲面段共同圍成一個開口向下的不封閉的半球形結構，所述上斜面段的延伸方向位于所述半球形結構的外側。

優選地，所述上曲面段與所述下曲面段均為四分之一球形，且所述上斜面段和水平面之間的夾角與所述下斜面段和水平面之間的夾角相等，夾角大小為30°~60°。

優選地，所述擋板機構還包括固定設置于所述分離器外罩內、用于防止混合液上升流直接從所述第一球面液流擋板與所述第二球面液流擋板之間區域溢出的中心擋板，所述中心擋板設置于所述第一球面液流擋板與所述第二球面液流擋板之間區域的下方位置，且所述中心擋板水平方向的最大寬度大于所述第一球面液流擋板與所述第二球面液流擋板之間的間隙寬度。

優選地，所述中心擋板的垂直截面呈三角形或梯形，且所述中心擋板的側邊與底邊均為內凹的流線型曲線。

優選地，還包括用于圍成所述沉淀區的區壁組件，所述區壁組件包括垂直連接于所述上曲面段頂端的中心區壁，以及連接于所述上曲面段下端的外側區壁，所述外側區壁包括相互連接的垂直段與傾斜段，所述垂直段的底端固定設置于所述傾斜段的頂端位置，所述傾斜段的底端與所述上曲面段的下端位置固定連接，所述垂直段與所述分離器外罩內側壁之間存在間隙。

優選地，所述傾斜段、上曲面段以及所述上斜面段（34）三者的連接處開設有用于反應過程中所產生的氣體通過的縫隙，所述縫隙呈條帶狀或孔狀。

本實用新型的突出效果為：本實用新型內部采用雙層結構設計有效地實現了兩次三相分離，顯著地提升了三相分離器的分離效能。同時，本實用新型采用球體曲面設計，使得混合有污泥、氣泡與污水的混合液在升流碰撞到曲面后，接觸面積更大、污泥及細小絮體更容易聚集、水頭損失更小，優化了水力條件，同時也使得混合液在升流過程中與液流擋板的接觸面積增大，使混合液中的污泥絮體或顆粒可沿著液流擋板的曲面聚集、壓縮，然后形成一個較大的聚集體下沉。根據斯托克斯公式的計算，本實用新型的結構設計能夠使污泥絮體或顆粒返回污泥床的速度明顯加快，從而大幅度降低了沉淀區的渾濁程度，提升了泥水分離的效果，在一定程度上也起到了保護反應器內微生物菌群的作用，最大限度上緩解了跑泥現象。此外，本實用新型使用了四個相互之間不完全密封的球體曲面，起到了很好的協同效果，也提升了三相分離器的抗沖擊性能。

綜上所述，本實用新型效果優異、結構巧妙、抗沖擊性強、且有效地緩解了污泥跑泥的問題，具有很高的使用及推廣價值。

以下便結合實施例附圖，對本實用新型的具體實施方式作進一步的詳述，以使本實用新型技術方案更易于理解、掌握。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

其中：其中：1、分離器外罩；21、第一球面液流擋板；22、第二球面液流擋板；23、下曲面段；24、下斜面段；31、第三球面液流擋板；32、第四球面液流擋板；33、上曲面段；34、上斜面段；4、中心擋板；51、中心區壁；52、外側區壁。

具體實施方式

本實用新型揭示了一種UASB反應器中使用的球形三相分離器。

如圖1所示，一種球形三相分離器，固定設置于UASB反應器的上端位置，所述UASB反應器的內部由下至上依次設置有用于向所述UASB反應器內通入污水的布水系統，以及用于承載污泥的污泥床，包括分離器外罩1以及固定設置于所述分離器外罩1內的擋板機構，所述擋板機構包括初次分離擋板組件及二次分離擋板組件，所述初次分離擋板組件與所述二次分離擋板組件共同圍成一個不封閉的球形結構，所述初次分離擋板組件與所述二次分離擋板組件均由兩個呈鏡像對稱的球面液流擋板共同圍成一個不封閉的半球形結構。

所述擋板機構將所述分離器外罩1內的區域分為沉淀區與反應區，所述沉淀區位于所述擋板機構上方，所述反應區位于所述擋板機構下方。

所述擋板機構包括相互匹配的初次分離擋板組件及二次分離擋板組件，所述初次分離擋板組件設置于所述二次分離擋板組件的正下方。

所述初次分離擋板組件包括第一球面液流擋板21及第二球面液流擋板22，所述第一球面液流擋板21與所述第二球面液流擋板22呈鏡像對稱且二者間存在間隙，所述第一球面液流擋板21及所述第二球面液流擋板22均包括下曲面段23及下斜面段24，所述下斜面段24均固定設置于所述下曲面段23的頂端位置，所述第一球面液流擋板21的下曲面段23與所述第二球面液流擋板22的下曲面段23共同圍成一個開口向上的不封閉的半球形結構，所述下斜面段24的延伸方向位于所述半球形結構的外側。

所述二次分離擋板組件包括第三球面液流擋板31及第四球面液流擋板32，所述第三球面液流擋板31與所述第四球面液流擋板32呈鏡像對稱且二者間存在間隙，所述第三球面液流擋板31及所述第四球面液流擋板32均包括上曲面段33及上斜面段34，所述上斜面段34均固定設置于所述上曲面段33的下端位置，所述第三球面液流擋板31的上曲面段33與所述第四球面液流擋板32的上曲面段33共同圍成一個開口向下的不封閉的半球形結構，所述上斜面段34的延伸方向位于所述半球形結構的外側。

所述上曲面段33與所述下曲面段23均為四分之一球形，且所述上斜面段34和水平面之間的夾角與所述下斜面段24和水平面之間的夾角相等，夾角大小為30°~60°。在本實施例中，所述夾角大小為45°，這樣的結構設置也是為了進一步保證污泥能夠快速下沉。

所述擋板機構還包括固定設置于所述分離器外罩1內、用于防止混合液上升流直接從所述第一球面液流擋板21與所述第二球面液流擋板22之間區域溢出的中心擋板4，所述中心擋板4設置于所述第一球面液流擋板21與所述第二球面液流擋板22之間區域的下方位置，且所述中心擋板4水平方向的最大寬度大于所述第一球面液流擋板21與所述第二球面液流擋板22之間的間隙寬度。

所述中心擋板4的垂直截面呈三角形或梯形，且所述中心擋板4的側邊與底邊均為內凹的流線型曲線。

還包括用于圍成所述沉淀區的區壁組件，所述區壁組件包括垂直連接于所述上曲面段33頂端的中心區壁51，以及連接于所述上曲面段33下端的外側區壁52，所述外側區壁52包括相互連接的垂直段與傾斜段，所述垂直段的底端固定設置于所述傾斜段的頂端位置，所述傾斜段的底端與所述上曲面段33的下端位置固定連接，所述垂直段與所述分離器外罩1內側壁之間存在間隙。

所述傾斜段、上曲面段以及所述上斜面段34三者的連接處開設有用于反應過程中所產生的氣體通過的縫隙（圖中未示出），所述縫隙呈條帶狀或孔狀。

以下簡述本實用新型的工作過程：首先，污水借助安裝于UASB反應器內的布水系統進入所述UASB反應器內，并向上通過污泥床，污水與污泥床上的污泥混合，且與污泥內的微生物菌群在反應區內發生反應，產生沼氣。隨后，混合有污泥、氣泡與污水的混合液繼續上升，并與所述初次分離擋板組件撞擊，實現第一次三相分離，再此過程中可實現對混合液內80%~90%雜質的分離。隨后混合液繼續上浮，并與所述二次分離擋板組件撞擊，實現第二次三相分離，再此過程中可實現對混合液內剩下的10%~20%雜質的分離。碰撞結束后，附著于所述初次分離擋板組件與所述二次分離擋板組件上的污泥向下滑動，在重力的作用下，小顆粒的污泥絮體或顆粒在滑動過程中聚集、壓縮，形成一個較大的聚集體下沉，落回所述污泥床上。而污泥中的沼氣氣體則向上滑動，借助三相分離器內部連接處的縫隙完成排出。經過兩次三相分離的混合液中相對純凈的液體進入沉淀區內，由于沉淀區內的液體液流相對靜止，液體內的污泥絮體或顆粒沉降，落回所述污泥床上。

本實用新型內部采用雙層結構設計有效地實現了兩次三相分離，顯著地提升了三相分離器的分離效能。同時，本實用新型采用球體曲面設計，使得混合有污泥、氣泡與污水的混合液在升流碰撞到曲面后，接觸面積更大、污泥及細小絮體更容易聚集、水頭損失更小，優化了水力條件，同時也使得混合液在升流過程中與液流擋板的接觸面積增大，使混合液中的污泥絮體或顆粒可沿著液流擋板的曲面聚集、壓縮，然后形成一個較大的聚集體下沉。根據斯托克斯公式的計算，本實用新型的結構設計能夠使污泥絮體或顆粒返回污泥床的速度明顯加快，從而大幅度降低了沉淀區的渾濁程度，提升了泥水分離的效果，在一定程度上也起到了保護反應器內微生物菌群的作用，最大限度上緩解了跑泥現象。此外，本實用新型使用了四個相互之間不完全密封的球體曲面，起到了很好的協同效果，也提升了三相分離器的抗沖擊性能。綜上所述，本實用新型效果優異、結構巧妙、抗沖擊性強、且有效地緩解了污泥跑泥的問題，具有很高的使用及推廣價值。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神和基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內，不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。