公布日：2023.08.25

申請日：2023.05.06

分類號：C02F3/28(2023.01)I

摘要

本發明提供一種三相分離結構及三相分離系統與厭氧反應器。所述三相分離結構包括至少兩層的分離單元，用于實現三相分離；每層所述分離單元由若干分離器間隙排布組成；每個分離器具有沼氣收集結構以及能以沼氣的浮力做為動力對沉淀污泥進行周期性清除的杠桿式結構；所述三相分離結構還包括：分離單元異步翻轉機構，用于在相鄰的下一層的分離單元，通過杠桿式結構轉動排泥并排出收集的沼氣進入相鄰的上一層分離器的沼氣收集結構后，能使得上一層的分離器的杠桿式結構間隔預設時間翻轉排泥排氣；如此逐層異步翻轉直至最頂層。本發明能通過沼氣循環實現反應器的自清潔，提高厭氧反應器的三相分離效果的同時還能減少投資及能耗。

權利要求書

1.一種三相分離結構，其特征在于，所述三相分離結構包括至少兩層的分離單元，用于實現三相分離，每層所述分離單元由若干分離器間隙排布組成；所述每個分離器具有沼氣收集結構以及能以沼氣的浮力做為動力對沉淀污泥進行周期性清除的杠桿式結構；所述三相分離結構還包括：分離單元異步翻轉機構，用于在相鄰的下一層的分離單元，通過杠桿式結構轉動排泥并排出收集的沼氣進入相鄰的上一層分離器的沼氣收集結構后，能使得上一層的分離器的杠桿式結構間隔預設時間翻轉排泥排氣；如此逐層異步翻轉直至最頂層。

2.根據權利要求1所述的三相分離結構，其特征在于，所述分離器，主要由沼氣收集結構脈沖器和斜板組成，所述脈沖器為下端開口的結構，所述脈沖器下端部的一側固定連接有所述斜板，所述斜板與脈沖器的下端面成預設角度朝下傾斜設置，在脈沖器上與斜板相對的一側設有水平的出氣嘴；所述斜板上設有轉動機構，所述轉動機構包括轉軸，所述斜板能繞轉軸轉動以形成杠桿式結構；所述分離器還包括限位元件，用于限制斜板轉動的范圍；初始狀態下，以轉軸為界，分離器設有脈沖器的一側的重量大于另一側的重量，并在限位元件限制下，使得初始安裝狀態下的脈沖器的出氣嘴處于水平位置；當脈沖器內收集的沼氣產生的浮力能克服重力使得脈沖器向上運動并繞所述轉軸旋轉被限位元件限制在預設位置時，所述脈沖器的出氣嘴向上方傾斜并排出收集的沼氣至其上層的分離器，同時斜板上表面沉淀的污泥會下落。

3.根據權利要求1所述的三相分離結構，其特征在于，所述分離單元異步翻轉機構為對應設置在每層分離單元的上方的緩釋單元，每層所述緩釋單元由若干緩釋器間隙排布組成；每個所述的緩釋器對應設置在所述每個分離器的上方；所述緩釋器用于收集從對應層的分離器短時排出的沼氣并緩慢釋放進入相鄰的上一層分離器，以驅動上一層分離器的杠桿式結構轉動排泥同時再次釋放沼氣至相應層的緩釋器，直至最頂層，最頂層的緩釋器的出氣口與沼氣收集管連接；或者，所述分離單元異步翻轉機構為與杠桿式結構連接的控制元件，所述控制元件用于控制杠桿式結構間隔預設時間轉動排泥。

4.根據權利要求2所述的三相分離結構，其特征在于，所述限位元件包括第一限位件和第二限位件；初始狀態下，所述斜板被位于斜板上方的第一限位件限位；脈沖器旋轉上升至釋放沼氣狀態時，所述斜板被位于斜板下方的第二限位件限制在預設位置。

5.根據權利要求2-4任一所述的三相分離結構，其特征在于，所述斜板與脈沖器的下端面的預設角度為15-45°。

6.根據權利要求2-4任一所述的三相分離結構，其特征在于，所述斜板沿沼氣收集方向的兩側往下延展形成外延邊，所述外延邊的延展長度為2-10cm。

7.根據權利要求2-4任一所述的三相分離結構，其特征在于，每層所述分離單元的若干分離器成N×M的陣列排布，其中N、M均為大于等于1的整數。

8.根據權利要求2-4任一所述的三相分離結構，其特征在于，所述三相分離結構還包括縫隙補償器，所述縫隙補償器設于同一層分離單元相鄰分離器之間的間隙處，或每一層靠近厭氧反應器安裝的分離器與厭氧反應器內壁之間。

9.一種具有權利要求1-8任一所述三相分離結構的三相分離系統，其特征在于，還包括氣柜，所述氣柜用于收集最頂層分離器釋放的沼氣；以及位于三相分離結構下方的沼氣循環管，所述氣柜與沼氣循環管的連接管路上設有循環氣泵。

10.一種采用權利要求1-8任一所述三相分離結構或權利要求9所述三相分離系統的厭氧反應器，其特征在于，包括反應器本體，所述三相分離結構固定安裝在反應器本體內；反應器本體的底部設有進水結構，其頂部設有出水結構。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三相分離結構及三相分離系統與厭氧反應器。所述三相分離結構能提高厭氧反應器的三相分離效果的同時還能減少工程投資及能耗，同時通過沼氣循環實現反應器的自清潔，保證三相分離系統的正常運行和分離效果。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種三相分離結構，所述三相分離結構包括至少兩層的分離單元，用于實現三相分離，每層所述分離單元由若干分離器間隙排布組成；所述分離器具有具有沼氣收集結構以及能以沼氣的浮力做為動力對沉淀污泥進行周期性清除的杠桿式結構；

所述三相分離結構還包括：分離單元異步翻轉機構，用于在相鄰的下一層的分離單元，通過杠桿式結構轉動排泥并排出收集的沼氣進入相鄰的上一層分離器的沼氣收集結構后，能使得上一層的分離器的杠桿式結構間隔預設時間翻轉排泥排氣；如此逐層異步翻轉直至最頂層。

進一步地，

所述分離器，主要由沼氣收集結構脈沖器和斜板組成，所述脈沖器為下端開口的結構，所述脈沖器下端部的一側固定連接有所述斜板，所述斜板與脈沖器的下端面成預設角度朝下傾斜設置，在脈沖器上與斜板相對的一側設有水平的出氣嘴；

所述斜板上設有轉動機構，所述轉動機構包括轉軸，所述斜板能繞轉軸轉動以形成杠桿式結構；所述分離器還包括限位元件，用于限制斜板轉動的范圍；初始狀態下，以轉軸為界，分離器設有脈沖器的一側的重量大于另一側的重量，并在限位元件限制下，使得初始安裝狀態下的脈沖器的出氣嘴處于水平位置；當脈沖器內收集的沼氣產生的浮力能克服重力使得脈沖器向上運動并繞所述轉軸旋轉被限位元件限制在預設位置時，所述脈沖器的出氣嘴向上方傾斜并排出收集的沼氣至其上層的分離器，同時斜板上表面沉淀的污泥會下落。

進一步地，所述分離單元異步翻轉機構為對應設置在每層分離單元的上方的緩釋單元，每層所述緩釋單元由若干緩釋器間隙排布組成；每個所述的緩釋器對應設置在所述每個分離器的上方；所述緩釋器用于收集從對應層的分離器短時排出的沼氣并緩慢釋放進入相鄰的上一層分離器，以驅動上一層分離器的杠桿式結構轉動排泥同時再次釋放沼氣至相應層的緩釋器，直至最頂層，最頂層的緩釋器的出氣口與沼氣收集管連接；

或者，所述分離單元異步翻轉機構為與杠桿式結構連接的控制元件，所述控制元件用于控制杠桿式結構間隔預設時間轉動排泥。

上述兩種分離單元異步翻轉機構的實施方式中，更優選對應在每層分離單元的上方設置緩釋單元，即在對應的每個分離器的上方設置一個緩釋器的方式。

進一步地，所述緩釋器為罩型結構，其底部開口且頂部設有出氣口；

具體地，所述緩釋器的罩型結構包括倒U型，倒扣的碗型結構、鐘罩型或者方形蓋體等本領域技術人員可以理解的可以形成“罩”的形狀結構。

進一步地，所述限位元件包括第一限位件和第二限位件；初始狀態下，所述斜板被位于斜板上方的第一限位件限位；脈沖器旋轉上升至釋放沼氣狀態時，所述斜板被位于斜板下方的第二限位件限制在預設位置。

進一步地，所述斜板沿沼氣收集方向的兩側往下延展形成外延邊，能實現更好地收集沼氣，減少沼氣沿著斜板的邊緣逃逸。優選地，所述外延邊的延展長度為2-10cm.

優選地，所述斜板與脈沖器的下端面的預設角度為15-45°。

進一步地，所述脈沖器與斜板一體成型或通過錨固結構實現固定連接。

進一步地，所述脈沖器的截面呈倒U形狀。

進一步地，每層所述分離單元的若干分離器成N×M的陣列排布，其中N、M均為大于等于1的整數。

對于分離單元異步翻轉機構為緩釋器的方案，每層所述緩釋單元的若干緩釋器也成N×M的陣列排布，其中N、M均為大于等于1的整數。

進一步地，所述三相分離結構還包括縫隙補償器，所述縫隙補償器設于同一層分離單元相鄰分離器之間的間隙處，或每一層靠近厭氧反應器安裝的分離器與厭氧反應器內壁之間。

本發明提供的三相分離器，為防止同一層分離單元的分離器在旋轉時發生碰撞，也要防止靠近厭氧反應器安裝的分離器在旋轉時與厭氧反應器的安裝內部發生碰撞，因此同層的分離器之間或分離器和池壁之間需要保持一定的間隙排布/安裝，因此需要在間隙下方設置至少一層縫隙補償器，防止少量的沼氣從縫隙中直接上升逸出分離單元。縫隙補償器可將縫隙下側的沼氣導引到縫隙兩側的分離器中，也可以將縫隙上側下沉的污泥導引到反應區內。

第二方面，本發明還提供一種具有上述三相分離結構的三相分離系統，還包括氣柜，所述氣柜用于收集最頂層分離器釋放沼氣；以及位于三相分離結構下方的沼氣循環管，所述氣柜與沼氣循環管的連接管路上設有循環氣泵。

第三方面，本發明還提供一種采用上述三相分離結構的厭氧反應器，包括反應器本體，所述三相分離結構固定安裝在反應器本體內；反應器本體的底部設有進水結構，其頂部設有出水結構。

第四方面，本發明還提供一種采用上述三相分離系統的厭氧反應器，包括反應器本體，所述三相分離結構固定安裝在反應器本體內；所述氣柜設置在所述反應器本體的外部，所述沼氣循環管設置在所述反應器本體內；所述反應器本體的底部設有進水結構，其頂部設有出水結構。

本發明的有益效果：

1、本發明提供的三相分離結構主要由至少兩層的分離單元，其中每層分離單元包括若干分離器。分離器的左右兩側分別和相鄰上下層的單側有重疊即可，不需要左右兩側和上層(或下層)的分離器同時重疊搭接，在不影響分離效果的前提下，能大大節約分離器的數量，降低投資成本。

2、為了防止多層分離器同時旋轉，避免同時旋轉會導致混合液過流通道增大，污泥攔截能力變差而造成跑泥的情況，本發明的三相分離結構設置了分離單元異步翻轉機構，使得相鄰下一層分離器的杠桿式結構翻轉釋放沼氣至上一層分離器的過程中，上層的分離器不會同時翻轉，多層分離器逐層異步翻轉。例如：在每一個分離器的出氣嘴上方設置一個緩釋器，其收集相應層的沼氣后，緩慢釋放至下一層的分離器，從而防止所有層的分離器同時旋轉。或者，設置與杠桿式結構連接的控制元件，通過控制元件控制不同層分離器的杠桿式結構間隔時間轉動排泥和排氣，也能防止所有層的分離器同時旋轉。

3、本發明提供的三相分離結構單層材料面積約為反應器池底面積的50％，而傳統結構需要占到池底面積的75％，可以較大降低材料成本的投資。

4、本發明提供的三相分離結構的水的過流面積能達到反應器池體橫截面積的50％以上，傳統的做法約為25％到30％。單位池體表面積過流能力是含傳統三相分離器厭氧池的2-4倍，池體的容積負荷是傳統厭氧池的1.5-2倍，池體可以建得更小、更高，節約占地面積。

過流面積增大，意味著處理相同的水量時，水流速度減小，可以保證更多的污泥能夠從沉淀區回流到反應器內，不會隨出水帶走，使得污泥回收的比例提高。

5、分離器可采用注塑一體成型，且是通過轉軸轉動連接，這種杠桿式結構受力小，支架荷載小，僅為傳統三相分離結構安裝支架的20％左右，對于泥、水、氣的分離效果更好，安裝和維護也更方便。

綜上，本發明提供的三相分離結構能提高厭氧反應器的三相分離效果的同時還能減少工程投資及能耗，同時通過沼氣循環實現反應器的自清潔，保證三相分離系統的正常運行和分離效果。

（發明人：廖強;于容樸;夏奡;朱恂;黃云;姚杰宇）