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4) 分枝式配水方式
这种配水系统的特点采用较长的配水支管增加沿程阻力,以达到布水均匀的目的(图3c)。根据笔者的实践,最大的分枝布水系统的负荷面积为54m2。大阻力系统配水均匀度好,但水头损失大。小阻力系统水头损失小,如果不处理效率,可减少系统的复杂程度。
对其他类型布水方式,我国也有很多设计和运行经验。与三相分离器一样,不同型式的布水装置之间,很难比较孰优孰劣。事实上,各种类型的布水器都有成功的经验和业绩。
3、配水管道设计
对重力布水方式,污水进入反应器时可能吸入空气,会引起对甲烷菌的抑制;进入大量气体与产生的沼气会形成有爆炸可能的混合气体;同时,气泡太多可能还会影响沉淀功能。因为,大于2.0mm直径的气泡在水中以大约0.2~0.3m/s速度上升,采用较大的管径使液体在管道的垂直部分的流速低于这一数值,可适当地避免超过2mm直径的空气泡进入反应器,同时还可避免气阻。在反应器底部用较小直径,形成高的流速产生较强的扰动,使进水与污泥之间混合加强。
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250px)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750px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。
四、气、固、液三相分离装置
1、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。
2、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。
五、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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