公布日：2023.08.25
申请日：2023.05.06
分类号：C02F3/28(2023.01)I
摘要
本发明提供一种三相分离结构及三相分离系统与厌氧反应器。所述三相分离结构包括至少两层的分离单元，用于实现三相分离；每层所述分离单元由若干分离器间隙排布组成；每个分离器具有沼气收集结构以及能以沼气的浮力做为动力对沉淀污泥进行周期性清除的杠杆式结构；所述三相分离结构还包括：分离单元异步翻转机构，用于在相邻的下一层的分离单元，通过杠杆式结构转动排泥并排出收集的沼气进入相邻的上一层分离器的沼气收集结构后，能使得上一层的分离器的杠杆式结构间隔预设时间翻转排泥排气；如此逐层异步翻转直至最顶层。本发明能通过沼气循环实现反应器的自清洁，提高厌氧反应器的三相分离效果的同时还能减少投资及能耗。
权利要求书
1.一种三相分离结构，其特征在于，所述三相分离结构包括至少两层的分离单元，用于实现三相分离，每层所述分离单元由若干分离器间隙排布组成；所述每个分离器具有沼气收集结构以及能以沼气的浮力做为动力对沉淀污泥进行周期性清除的杠杆式结构；所述三相分离结构还包括：分离单元异步翻转机构，用于在相邻的下一层的分离单元，通过杠杆式结构转动排泥并排出收集的沼气进入相邻的上一层分离器的沼气收集结构后，能使得上一层的分离器的杠杆式结构间隔预设时间翻转排泥排气；如此逐层异步翻转直至最顶层。
2.根据权利要求1所述的三相分离结构，其特征在于，所述分离器，主要由沼气收集结构脉冲器和斜板组成，所述脉冲器为下端开口的结构，所述脉冲器下端部的一侧固定连接有所述斜板，所述斜板与脉冲器的下端面成预设角度朝下倾斜设置，在脉冲器上与斜板相对的一侧设有水平的出气嘴；所述斜板上设有转动机构，所述转动机构包括转轴，所述斜板能绕转轴转动以形成杠杆式结构；所述分离器还包括限位元件，用于限制斜板转动的范围；初始状态下，以转轴为界，分离器设有脉冲器的一侧的重量大于另一侧的重量，并在限位元件限制下，使得初始安装状态下的脉冲器的出气嘴处于水平位置；当脉冲器内收集的沼气产生的浮力能克服重力使得脉冲器向上运动并绕所述转轴旋转被限位元件限制在预设位置时，所述脉冲器的出气嘴向上方倾斜并排出收集的沼气至其上层的分离器，同时斜板上表面沉淀的污泥会下落。
3.根据权利要求1所述的三相分离结构，其特征在于，所述分离单元异步翻转机构为对应设置在每层分离单元的上方的缓释单元，每层所述缓释单元由若干缓释器间隙排布组成；每个所述的缓释器对应设置在所述每个分离器的上方；所述缓释器用于收集从对应层的分离器短时排出的沼气并缓慢释放进入相邻的上一层分离器，以驱动上一层分离器的杠杆式结构转动排泥同时再次释放沼气至相应层的缓释器，直至最顶层，最顶层的缓释器的出气口与沼气收集管连接；或者，所述分离单元异步翻转机构为与杠杆式结构连接的控制元件，所述控制元件用于控制杠杆式结构间隔预设时间转动排泥。
4.根据权利要求2所述的三相分离结构，其特征在于，所述限位元件包括第一限位件和第二限位件；初始状态下，所述斜板被位于斜板上方的第一限位件限位；脉冲器旋转上升至释放沼气状态时，所述斜板被位于斜板下方的第二限位件限制在预设位置。
5.根据权利要求2-4任一所述的三相分离结构，其特征在于，所述斜板与脉冲器的下端面的预设角度为15-45°。
6.根据权利要求2-4任一所述的三相分离结构，其特征在于，所述斜板沿沼气收集方向的两侧往下延展形成外延边，所述外延边的延展长度为2-10cm。
7.根据权利要求2-4任一所述的三相分离结构，其特征在于，每层所述分离单元的若干分离器成N×M的阵列排布，其中N、M均为大于等于1的整数。
8.根据权利要求2-4任一所述的三相分离结构，其特征在于，所述三相分离结构还包括缝隙补偿器，所述缝隙补偿器设于同一层分离单元相邻分离器之间的间隙处，或每一层靠近厌氧反应器安装的分离器与厌氧反应器内壁之间。
9.一种具有权利要求1-8任一所述三相分离结构的三相分离系统，其特征在于，还包括气柜，所述气柜用于收集最顶层分离器释放的沼气；以及位于三相分离结构下方的沼气循环管，所述气柜与沼气循环管的连接管路上设有循环气泵。
10.一种采用权利要求1-8任一所述三相分离结构或权利要求9所述三相分离系统的厌氧反应器，其特征在于，包括反应器本体，所述三相分离结构固定安装在反应器本体内；反应器本体的底部设有进水结构，其顶部设有出水结构。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种三相分离结构及三相分离系统与厌氧反应器。所述三相分离结构能提高厌氧反应器的三相分离效果的同时还能减少工程投资及能耗，同时通过沼气循环实现反应器的自清洁，保证三相分离系统的正常运行和分离效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种三相分离结构，所述三相分离结构包括至少两层的分离单元，用于实现三相分离，每层所述分离单元由若干分离器间隙排布组成；所述分离器具有具有沼气收集结构以及能以沼气的浮力做为动力对沉淀污泥进行周期性清除的杠杆式结构；
所述三相分离结构还包括：分离单元异步翻转机构，用于在相邻的下一层的分离单元，通过杠杆式结构转动排泥并排出收集的沼气进入相邻的上一层分离器的沼气收集结构后，能使得上一层的分离器的杠杆式结构间隔预设时间翻转排泥排气；如此逐层异步翻转直至最顶层。
进一步地，
所述分离器，主要由沼气收集结构脉冲器和斜板组成，所述脉冲器为下端开口的结构，所述脉冲器下端部的一侧固定连接有所述斜板，所述斜板与脉冲器的下端面成预设角度朝下倾斜设置，在脉冲器上与斜板相对的一侧设有水平的出气嘴；
所述斜板上设有转动机构，所述转动机构包括转轴，所述斜板能绕转轴转动以形成杠杆式结构；所述分离器还包括限位元件，用于限制斜板转动的范围；初始状态下，以转轴为界，分离器设有脉冲器的一侧的重量大于另一侧的重量，并在限位元件限制下，使得初始安装状态下的脉冲器的出气嘴处于水平位置；当脉冲器内收集的沼气产生的浮力能克服重力使得脉冲器向上运动并绕所述转轴旋转被限位元件限制在预设位置时，所述脉冲器的出气嘴向上方倾斜并排出收集的沼气至其上层的分离器，同时斜板上表面沉淀的污泥会下落。
进一步地，所述分离单元异步翻转机构为对应设置在每层分离单元的上方的缓释单元，每层所述缓释单元由若干缓释器间隙排布组成；每个所述的缓释器对应设置在所述每个分离器的上方；所述缓释器用于收集从对应层的分离器短时排出的沼气并缓慢释放进入相邻的上一层分离器，以驱动上一层分离器的杠杆式结构转动排泥同时再次释放沼气至相应层的缓释器，直至最顶层，最顶层的缓释器的出气口与沼气收集管连接；
或者，所述分离单元异步翻转机构为与杠杆式结构连接的控制元件，所述控制元件用于控制杠杆式结构间隔预设时间转动排泥。
上述两种分离单元异步翻转机构的实施方式中，更优选对应在每层分离单元的上方设置缓释单元，即在对应的每个分离器的上方设置一个缓释器的方式。
进一步地，所述缓释器为罩型结构，其底部开口且顶部设有出气口；
具体地，所述缓释器的罩型结构包括倒U型，倒扣的碗型结构、钟罩型或者方形盖体等本领域技术人员可以理解的可以形成“罩”的形状结构。
进一步地，所述限位元件包括第一限位件和第二限位件；初始状态下，所述斜板被位于斜板上方的第一限位件限位；脉冲器旋转上升至释放沼气状态时，所述斜板被位于斜板下方的第二限位件限制在预设位置。
进一步地，所述斜板沿沼气收集方向的两侧往下延展形成外延边，能实现更好地收集沼气，减少沼气沿着斜板的边缘逃逸。优选地，所述外延边的延展长度为2-10cm.
优选地，所述斜板与脉冲器的下端面的预设角度为15-45°。
进一步地，所述脉冲器与斜板一体成型或通过锚固结构实现固定连接。
进一步地，所述脉冲器的截面呈倒U形状。
进一步地，每层所述分离单元的若干分离器成N×M的阵列排布，其中N、M均为大于等于1的整数。
对于分离单元异步翻转机构为缓释器的方案，每层所述缓释单元的若干缓释器也成N×M的阵列排布，其中N、M均为大于等于1的整数。
进一步地，所述三相分离结构还包括缝隙补偿器，所述缝隙补偿器设于同一层分离单元相邻分离器之间的间隙处，或每一层靠近厌氧反应器安装的分离器与厌氧反应器内壁之间。
本发明提供的三相分离器，为防止同一层分离单元的分离器在旋转时发生碰撞，也要防止靠近厌氧反应器安装的分离器在旋转时与厌氧反应器的安装内部发生碰撞，因此同层的分离器之间或分离器和池壁之间需要保持一定的间隙排布/安装，因此需要在间隙下方设置至少一层缝隙补偿器，防止少量的沼气从缝隙中直接上升逸出分离单元。缝隙补偿器可将缝隙下侧的沼气导引到缝隙两侧的分离器中，也可以将缝隙上侧下沉的污泥导引到反应区内。
第二方面，本发明还提供一种具有上述三相分离结构的三相分离系统，还包括气柜，所述气柜用于收集最顶层分离器释放沼气；以及位于三相分离结构下方的沼气循环管，所述气柜与沼气循环管的连接管路上设有循环气泵。
第三方面，本发明还提供一种采用上述三相分离结构的厌氧反应器，包括反应器本体，所述三相分离结构固定安装在反应器本体内；反应器本体的底部设有进水结构，其顶部设有出水结构。
第四方面，本发明还提供一种采用上述三相分离系统的厌氧反应器，包括反应器本体，所述三相分离结构固定安装在反应器本体内；所述气柜设置在所述反应器本体的外部，所述沼气循环管设置在所述反应器本体内；所述反应器本体的底部设有进水结构，其顶部设有出水结构。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的三相分离结构主要由至少两层的分离单元，其中每层分离单元包括若干分离器。分离器的左右两侧分别和相邻上下层的单侧有重叠即可，不需要左右两侧和上层(或下层)的分离器同时重叠搭接，在不影响分离效果的前提下，能大大节约分离器的数量，降低投资成本。
2、为了防止多层分离器同时旋转，避免同时旋转会导致混合液过流通道增大，污泥拦截能力变差而造成跑泥的情况，本发明的三相分离结构设置了分离单元异步翻转机构，使得相邻下一层分离器的杠杆式结构翻转释放沼气至上一层分离器的过程中，上层的分离器不会同时翻转，多层分离器逐层异步翻转。例如：在每一个分离器的出气嘴上方设置一个缓释器，其收集相应层的沼气后，缓慢释放至下一层的分离器，从而防止所有层的分离器同时旋转。或者，设置与杠杆式结构连接的控制元件，通过控制元件控制不同层分离器的杠杆式结构间隔时间转动排泥和排气，也能防止所有层的分离器同时旋转。
3、本发明提供的三相分离结构单层材料面积约为反应器池底面积的50％，而传统结构需要占到池底面积的75％，可以较大降低材料成本的投资。
4、本发明提供的三相分离结构的水的过流面积能达到反应器池体横截面积的50％以上，传统的做法约为25％到30％。单位池体表面积过流能力是含传统三相分离器厌氧池的2-4倍，池体的容积负荷是传统厌氧池的1.5-2倍，池体可以建得更小、更高，节约占地面积。
过流面积增大，意味着处理相同的水量时，水流速度减小，可以保证更多的污泥能够从沉淀区回流到反应器内，不会随出水带走，使得污泥回收的比例提高。
5、分离器可采用注塑一体成型，且是通过转轴转动连接，这种杠杆式结构受力小，支架荷载小，仅为传统三相分离结构安装支架的20％左右，对于泥、水、气的分离效果更好，安装和维护也更方便。
综上，本发明提供的三相分离结构能提高厌氧反应器的三相分离效果的同时还能减少工程投资及能耗，同时通过沼气循环实现反应器的自清洁，保证三相分离系统的正常运行和分离效果。
（发明人：廖强;于容朴;夏奡;朱恂;黄云;姚杰宇）
