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污水中存在大的物体可能堵塞进水管,设计良好的进水系统要求可疏通堵塞;对于压力流采用穿孔管布水器(一管多孔或分枝状),需考虑设液体反冲洗或清堵装置,可采用停水分池分段反冲;采用一管多孔布水管道,布水管道尾端最好兼作放空和排泥管,以利于清除堵塞;采用重力流布水方式(一管一孔),如果进水水位差仅仅比反应器的水位稍高(水位差小于10cm)将经常发生堵塞。在水箱中的水位(三角堰的底部)与反应器中的水位差大于30cm很少发生这种堵塞。无论采用那一种布水方式,尽可能少地采用弯头等非直管。
气、固、液三相分离装置
三相分离器是UASB反应器最有特点和最重要的装置。它同时具有两个功能:1) 能收集从分离器下的反应室产生的沼气;2) 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。
三相分离器设计要点汇总:
1) 集气室的隙缝部分的面积应该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) 在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体,防止浮渣或泡沫层的形成;
4) 在集气室的上部应该设置消泡喷嘴,当处理污水有严重泡沫问题时消泡;
5) 反射板与隙缝之间的遮盖应该在100~200mm以避免上升的气体进入沉淀室;
6) 出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气,特别是有泡沫的情况。
对于低浓度污水处理,当水力负荷是限制性设计参数时,在三相分离器缝隙处保持大的过流面积,使得最大的上升流速在这一过水断面上尽可能的低是十分重要的。
建筑材料
选择适当的建筑材料对于UASB反应器的持久性是非常重要的。防腐较差的UASB反应器在使用3-5年后都出现了严重腐蚀,最严重的腐蚀出现在反应器上部气、液交界面。此处H2S可能造成直接化学腐蚀,同时硫化氢被空气氧化为硫酸或硫酸盐,使局部pH下降造成间接化学腐蚀。
由于厌氧环境下的氧化-还原电位为-300mV,而在气水交界面的氧化-还原电位为100mV,这就在气水交界面构成了微电池,形成电化学腐蚀。无论普通钢材和一般不锈钢在此处都会被损害。
厌氧反应器应该尽可能的避免采用金属材料,即使昂贵的不锈钢也会受到严重的腐蚀,而油漆或其他涂料仅仅能起到部分保护。一般反应器池壁最合适的建筑材料是钢筋混凝土结构,即使混凝土也可能受到化学侵蚀。
如果碳酸根和钙离子的浓度积低于碳酸钙的溶解度,钙离子将从混凝土中溶出,造成混凝土结构的剥蚀。混凝土结构也需要采用在气水交界面上下一米采用环氧树脂防腐。对一些特殊部件可采用非腐蚀性材料,如PVC用做进出水管道,三相分离器的一部分或浮渣挡板采用玻璃钢或不锈钢。
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