高效自调整旋流气液分离器 【技术领域】
本发明涉及循环厌氧废水处理设备，尤其是涉及一种高效自调整气液分离器。
背景技术
目前采用气提能量强化传质效率的高效厌氧反应器在能量转换过程中，均要使用气液分离器。常规气液分离器存在以下问题：(1)在厌氧反应器启动和正常运行中，产气量相差10～20倍，甚至更大；而满足某一产气量的气液分离器和气提管在其它状态下，工作效率低下，甚至不能运行；(2)采取冲击力和大剪切力实现气液分离的同时，容易造成混合液中颗粒污泥破碎，并降低了循环厌氧废水处理设备最高有机负荷；(3)若仅采取重力分离的方法，则气泡向气液分离界面的扩散，和气体从界面的溢出均不理想，增加回流的含气率，降低循环转换效率。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种适应启动和运行产气量巨大变化、能将高效气液分离和保持颗粒污泥完整性有机结合在一起、分离效能高、结构简单、造价低的高效自调整旋流气液分离器。
本发明的目的是这样实现的：本发明由分离器壳体、进水管、出水管和沼气导管组成，分离器壳体由上壳体和下壳体组成，沼气导管安装在上壳体的中央顶部，出水管安装在下壳体底部，特征是上壳体的形状为圆筒状，下壳体的形状为圆锥状。
进水管由主提升管和启动辅助提升管组成，主提升管以与中心轴垂直、沿切线方向进入圆筒状的上壳体内壁并贴于上壳体侧内壁，启动辅助提升管以与中心轴垂直、在下壳体上部1/3～1/4处沿切线方向进入圆锥状的下壳体内壁并贴于下壳体侧内壁。
启动辅助提升管直径为主提升管直径地1/2。
主提升管和启动辅助提升管的出水口方向一致，且主提升管和启动辅助提升管下端连接于等高位置。
下壳体的形状为圆锥角为60°～90°的圆锥状。
本发明的分离器壳体由圆筒状的上壳体和圆锥状即漏斗形的下壳体组成，且进水管由从上壳体进液的主提升管和从下壳体进液的启动辅助提升管组成，即采用设置独特的混合液进水方式，从而能够充分利用混合液进入气液分离器时液体流动的动能，产生旋流式混合液流。这种进水方式的特点是：
(1)、避免混合液中的颗粒污泥受撞击力和很大剪切力而破碎；
(2)、运用离心力场使气液分离非常有效。
产气量小，提升的混合液较少时，本发明的结构和混合液的三维螺旋流动方式对于分离的好处是显见的；在此，仅需说明产气量大，提升混合液量大、速度高时的情况。本发明带来的好处：A.气液分离界面形成波浪形、环状抛物面，大幅度增加了气体溢出界面；B.混合液流动至少存在着三种形式：外螺旋流、循环流(液体内部的闭环涡流)和内螺旋流，并在中心形成气柱面，由于大涡流对气泡没有破碎作用，而混合液中的气泡在浮力、惯性力差和三种形式的混合液流动的推力作用下：①.小气泡易于聚合成大气泡，大气泡在气液界面更易破裂溢出；②.更迅速流向及分布于中心气柱面和环状抛物气液界面。D.改变气泡在气液界面的最终破裂条件，加速气体溢出。在液面，静止气泡破裂条件是气泡液面顶部重力与表面张力的失衡；气泡在螺旋上升运动中产生的自旋，使气泡破裂的条件改变为气泡液面顶部重力和离心力的合力与表面张力之间的失衡。由于内螺旋速度更大，在中心气柱面附近，这种加速气体溢出显得更明显。
本发明由于设置了独特的主提升管和启动辅助提升管，启动辅助提升管直径为主提升管直径的1/2，主提升管和启动辅助提升管安装于集气罩的位置，使它们在液体流动时产生恰当的反馈耦合，其自调整动能是这样实现的：
循环厌氧反应器启动运行，其产气量足以使气提管内外密度差所产生的压差，达到启动辅助提升管的阀值。混合液经启动辅助提升管进入分离器壳体内，然后从出水管流出，形成循环流动。由于混合液流动对周侧的动态压差；使得原可能进入主提升管的部份气泡，尾随进入启动辅助提升管，形成启动辅助提升管内密度更小，而产生正反馈作用；直至密度减小造成速度增加，与混合液速度增加而出现管壁阻力和粘滞阻力增加的反作用达到动态的平衡。当运行过程中，产气量达到正常运行状态50％～70％产气量时，由于启动辅助提升管较细，阻力较大；回流混合液这时也覆盖了其出口，对其出口也出现产生旋流所必须的较大推动阻力；启动辅助提升管入口处混合液对周侧的动态压差和产气量并不是线性关系，进入主提升管的气泡比例增大，出现主提升管达到阀值，主提升管中混合液进入循环流动。主循环出现正反馈作用，主循环正反馈作用对于启动辅助提升管是负反馈，最终使主提升管、启动辅助提升管提升混合液的数量按能量损耗最小的形态实现混合液在两管分流循环。本发明无需再设置阀门，即可保证循环厌氧反应器的启动状态和运行状态，气提功能正常发挥；且这两种状态中，主提升管和启动辅助提升管内的气液混合液的流动是细泡状流动；且有能量损耗最小的自适应分流过程，故运行效率最高。
综上所述，本发明具有将保持颗粒污泥完整性和强化高效气液分离有机结合在一起、并能适应于启动和正常运行中的高效气提能量的转换、无运动部件、结构简单、造价低的优点，是一种新型内循环(气提式、自驱动)厌氧反应器的气液分离器。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的仰视图。
【具体实施方式】
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
本发明由分离器壳体2、进水管、出水管7和沼气导管1组成，分离器壳体2由形状为圆筒状的上壳体3和形状为圆锥状的下壳体5组成，沼气导管5安装在上壳体3的中央顶部，出水管7安装在下壳体5底部。下壳体5的形状为圆锥角为60°～90°的圆锥状。
进水管由主提升管4和启动辅助提升管6组成，主提升管4以与中心轴垂直、沿切线方向进入圆筒状的上壳体3内壁并贴于上壳体3侧内壁，启动辅助提升管6以与中心轴垂直、在圆锥状的下壳体5上部1/3～1/4处沿切线方向进入下壳体5内壁并贴于下壳体5侧内壁。
启动辅助提升管6的直径为主提升管4的直径的1/2。主提升管4和启动辅助提升管6的出水口方向一致，且主提升管4和启动辅助提升管6下端连接于等高位置。