專利名稱：厭氧凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厭氧凈化裝置，用于對(duì)諸如廢水的流入物的凈化，
所述厭氧凈化裝置包括
一反應(yīng)器槽；
用于將流入物引入到所述槽中的入口裝置，所述入口裝置位于 所述槽的下部；
水收集裝置，比如一溢流槽，用于收集已凈化的水，所述水收 集裝置配置在所述槽的上部，并在所述反應(yīng)器槽中確定液面；
至少一個(gè)集氣系統(tǒng)，用于從反應(yīng)器所容納的流體中收集氣體， 所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)布置在低于水收集裝置的水平；
布置在高于水收集裝置水平的氣-液分離裝置；
至少一個(gè)提升管，所述提升管具有排出口，用于排出到所述分 離裝置，所述至少一個(gè)提升管被連接到所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)，用于 利用氣舉(gas lift)作用來(lái)提升容納在所述槽中的流體，所述氣舉作 用是由所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)中所收集的氣體造成的；
一個(gè)下降管，所述下降管具有一個(gè)用于排出到所述分離裝置的 入口以及一個(gè)排出到所述槽下部的出口 ，用于將所述分離裝置中所分 離的液體返回到所述槽的下部。
背景技術(shù)：
這樣的裝置可從EP-A-170.332中獲悉。根據(jù)所述EP-A-170.332， 對(duì)包含有機(jī)物的廢水進(jìn)行處理，其中所溶解的有機(jī)物在厭氧條件下被 分解。通過(guò)與生物質(zhì)相接觸而產(chǎn)生甲烷，該生物質(zhì)含有可產(chǎn)生曱烷的 微生物，該甲烷被從液體中分離出來(lái)。被處理過(guò)的水(流出物)通過(guò) 溢流堰被排出。EP-A-170.332在第1頁(yè)第21-32行作為該發(fā)明的起始 點(diǎn)來(lái)描述已發(fā)現(xiàn)通過(guò)若干小時(shí)的停留時(shí)間，可達(dá)到高至90%的凈化。
這樣的凈化效率可長(zhǎng)期保持的程度還依賴于淤泥的滯留。特別地，必 須注意保證在特定時(shí)間段內(nèi)，被沖出反應(yīng)器的淤泥量平均起來(lái)不多于
能夠形成的淤泥量。如果使用了在流入物中具有低COD濃度的高湍 流，則存在內(nèi)部沉淀器無(wú)法防止大量淤泥被沖走的相當(dāng)大的危險(xiǎn)。在 這方面， 一個(gè)重要的因素是沉淀器的水力表面負(fù)荷。在隨后的通路中， EP-A-170.332解釋了向上流的水和向上升的氣泡會(huì)相當(dāng)程度地?cái)噭?dòng)生 物質(zhì)團(tuán)塊和顆粒。它們會(huì)到達(dá)反應(yīng)器的最上部，該處布置有集氣系統(tǒng)。 因而所產(chǎn)生的湍流可導(dǎo)致過(guò)多數(shù)量的生物質(zhì)被沖出反應(yīng)器。這相當(dāng)大 地限制了反應(yīng)器的負(fù)載能力。
發(fā)明EP170 332旨在克服所述的缺點(diǎn)，并建立一個(gè)反應(yīng)器，其中 主要的氣體負(fù)荷被從最上部的集氣系統(tǒng)中帶走。為此目的，EP170 332 提供了至少一個(gè)附加的用于收集氣體的集氣系統(tǒng)，所述附加系統(tǒng)布置 在上部的集氣系統(tǒng)之下一段距離處。所述附加系統(tǒng)具有與至少一個(gè)提 升管的水力連接，用于通過(guò)氣舉作用來(lái)提升液體，所述提升管排到至 少一個(gè)分離裝置中，用于分離氣體和液體。鑒于氣體在液面之下一個(gè) 相當(dāng)距離處被捕集并進(jìn)一步通過(guò)提升管被傳輸?shù)氖聦?shí)，在反應(yīng)器上部 可發(fā)生基本上無(wú)湍流的流動(dòng)。這增加了負(fù)荷能力，而在上部，獲得清 潔的流出物。重要的是，液體隨著氣體被攜帶到提升管，其被分離并 返回到反應(yīng)器而在反應(yīng)器頂部需要平靜的、無(wú)漩渦的流動(dòng)，但在反 應(yīng)器的底部需要淤泥與流體非常良好的混合。為此目的，靠近底部的 沉重淤泥必須被流態(tài)化。在根據(jù)EP170 332的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這 種流態(tài)化可借助于提升管中用于提升液體的氣體所獲得的能量在反應(yīng) 器底部來(lái)實(shí)現(xiàn)。被提升的液體從氣體中分離，并在水力重壓作用下， 從所述分離裝置經(jīng)由下降管返回到反應(yīng)室的底部。
由于經(jīng)濟(jì)原因，越來(lái)越引人注目的是使反應(yīng)器柱(reactor column ) 盡可能高。在此情況下，將會(huì)有更多的反應(yīng)器容積和更多的生物質(zhì)， 而占地面積一由反應(yīng)器占據(jù)的表面積平方米數(shù)一是相同的。另一方面， 反應(yīng)器越高，則反應(yīng)器中的生物質(zhì)柱(cohiiim)將越重。生物質(zhì)柱越 重，則越難于在反應(yīng)器底部附近保持良好的混合和流態(tài)化形態(tài)。在某
些情況下，還可能發(fā)生由于無(wú)機(jī)物的沉淀而使生物質(zhì)混合物變得更重。 并且在該情況下，難于保持良好的流態(tài)化。
一種解決方案是增加水頭壓力。然而，先前的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)告訴我 們，為了在反應(yīng)器底部實(shí)現(xiàn)良好的混合以及反應(yīng)器的整體功效，在反
應(yīng)器的液面水平處，在下降管中需要大約0.8至lm水柱(即大約 0.08-0.1 bar)的水頭壓力，以便克服壓力損失，這是在淤泥床底部良 好分布所必需的。太低的水頭壓力會(huì)造成在反應(yīng)器底部的不良混合以 及/或者反應(yīng)器及"反應(yīng)器中所進(jìn)行的處理"整體上更差的性能，而過(guò)高 的水頭壓力會(huì)對(duì)生物質(zhì)顆粒造成很高的剪切力，從而造成對(duì)顆粒物的 破壞。
在實(shí)際中，至少大約80%的水頭壓力由液壓獲得，而至多大約 20%的水頭壓力由氣體壓力獲得，該氣體壓力來(lái)自使用過(guò)程中有氣體 負(fù)荷的情況。然而在特定情況下，這對(duì)反應(yīng)器底部淤泥的流態(tài)化造成 問(wèn)題，并且/或者造成很不規(guī)則氣流的問(wèn)題。
因而盡管出于經(jīng)濟(jì)原因，人們?cè)敢鈱⒎磻?yīng)器柱做得盡可能高，但 由于剛才提到的效應(yīng)和教導(dǎo)，在實(shí)際中反應(yīng)器高度受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種厭氧凈化裝置，用于諸如廢水的流入物 的凈化，其中在反應(yīng)器底部具有改進(jìn)的流態(tài)化，并允許增加反應(yīng)器高 度。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過(guò)提供一種厭氧凈化裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該 裝置用于諸如廢水的流入物的凈化，該厭氧凈化裝置包括 一反應(yīng)器槽；
用于將流入物引入到所述槽中的入口裝置，所述入口裝置位于 所述槽的下部；
水收集裝置，比如一溢流槽，用于收集已凈化的水，所述水收 集裝置配置在所述槽的上部，并在所述反應(yīng)器槽中確定一個(gè)液面；
至少一個(gè)集氣系統(tǒng)，用于從反應(yīng)器所容納的流體中收集氣體， 所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)布置在低于水收集裝置的水平；
一個(gè)布置在高于水收集裝置水平的氣-液分離裝置；
至少一個(gè)提升管，所述提升管具有排出口，用于排出到所述分 離裝置，所述至少一個(gè)提升管被連接到所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)，用于 利用氣舉作用來(lái)提升容納在所述槽中的流體，所述氣舉作用是由所述 至少一個(gè)集氣系統(tǒng)中所收集的氣體造成的；
一個(gè)下降管，所述下降管具有一個(gè)用于排出到所述分離裝置的
入口以及一個(gè)排出到所述槽下部的出口，以便將所述分離裝置中所分 離的液體返回到所述槽的下部； 其特征在于
所述凈化裝置被布置成在處于液面水平處的下降管中確定至少大 約1.4m (m表示米)水柱(大約0.14 bar)的水頭壓力。
在這方面，水頭壓力被定義為，在反應(yīng)器中的液面水平(該水平 由諸如溢流槽的水收集裝置來(lái)確定)處，下降管內(nèi)的一點(diǎn)與下降管外 但仍在槽之內(nèi)的一點(diǎn)之間的壓力差。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該水頭壓力為至少大約1.5m水 柱(大約0.15 bar )，優(yōu)選地至少大約1.6m水柱(0.16 bar )。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該水頭壓力為至少1.8-2m水柱 (大約0.18-0.2 bar )，比如2.5-3m水柱(0.25-0.3 bar)或更多。
文解釋。
根據(jù)本發(fā)明，如所預(yù)見(jiàn)的，已找到解決方案來(lái)產(chǎn)生更高的水頭壓 力，但不降低反應(yīng)器性能，而相反地能夠在所能達(dá)到的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)性 能的增強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)器可按某種方式來(lái)設(shè)計(jì)，以使裝置本身確定一 個(gè)至少大約1.4m水柱的水頭壓力，即在使用中，由于裝置中存在的 結(jié)構(gòu)特征，水頭壓力將為至少1.4米水柱。根據(jù)本發(fā)明，存在多種解 決方案，每種方案各自包括其自身的結(jié)構(gòu)特征。
第一種方案是將氣-液分離裝置放置在反應(yīng)器槽之上一個(gè)更高的 水平處，以實(shí)現(xiàn)更高的液壓。結(jié)果是，不僅延伸到液面之上的提升管
部分需要被延長(zhǎng)，而且用于將水柱提升到氣-液分離裝置的氣體驅(qū)動(dòng)力 也需要提高。這可例如通過(guò)增加在水面之下延伸的提升管長(zhǎng)度，并且/ 或者通過(guò)降低提升管的流動(dòng)阻力一例如通過(guò)改變管道直徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。降 低氣體被引入提升管之處的位置，可產(chǎn)生更高的用于將水柱提升到分 離裝置的驅(qū)動(dòng)力。在上升管中由排出的水體積所形成的向上的壓力產(chǎn) 生了驅(qū)動(dòng)力，用于將水?dāng)y帶到氣-液分離裝置。
根據(jù)該第一方案的優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，所述至少一個(gè)提升管
5具有頂部26，該頂部26 ^皮定義為從所述液面21向上延伸的提升管 5的部分，且其中所述頂部具有一長(zhǎng)度H3，該長(zhǎng)度H3至少約為1.2m， 優(yōu)選地至少約為1.4m，比如1.6-2m或更長(zhǎng)。
第二種方案是在氣-液分離器中以更高的氣體壓力來(lái)工作。該第二 種方案可例如通過(guò)將該氣-液分離過(guò)程布置在基本上封閉的容器中來(lái) 實(shí)現(xiàn)，該容器配備有用于將氣體壓力保持在預(yù)定閾值的裝置。以此方 式，可獲得0.3至l.Om水柱的額外水頭壓力，如果需要的話甚至更高。 根據(jù)該第二方案的優(yōu)選實(shí)施例，所述閣值至少約為0.25m水柱(大約 0.025bar)，比如至少約為0.5m水柱(大約0.05 bar)。 4艮據(jù)該第二方 案的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述閾值至多約為1.5m水柱(大約0.15 bar )， 比如至多約為1.2m水柱(大約0.12 bar)。
第三方案是提高流過(guò)下降管的流體的流量。這可例如通過(guò)提供某 種裝置，以使流體連續(xù)和容易地進(jìn)入下降管來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)該第三方案 的一個(gè)實(shí)施例，該氣-液分離裝置包括一容器，其中下降管的入口相對(duì) 于一垂直軸線呈圓錐形，且其錐形朝著向下的方向，并且其中該至少 一個(gè)提升管的排出口被布置成在下降管的圓錐形入口周圍在容器中產(chǎn)
生+刀向的流體流動(dòng)o
第四方案是前述三個(gè)方案或其它可能方案中的一個(gè)或多個(gè)的組合。
一個(gè)重要的影響因素是反應(yīng)器中的氣體產(chǎn)生量，它是所施加COD 負(fù)荷以及COD轉(zhuǎn)換率的結(jié)果。每單位反應(yīng)器表面積更高的產(chǎn)氣量(比 如以m3氣體/m2.11來(lái)表示)導(dǎo)致更強(qiáng)的氣舉作用，而在較低的產(chǎn)氣量
下，氣舉將變慢并將最終停止。由于較高的反應(yīng)器柱在理論上會(huì)產(chǎn)生
更多的mS氣體/mMi，將獲得額外的驅(qū)動(dòng)力，用于更多的內(nèi)循環(huán)流動(dòng) 或用于將水提升到更高的氣-液分離裝置。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，與所預(yù)料的相 反，通過(guò)在厭氧凈化裝置中簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)措施，該另外獲得的驅(qū)動(dòng)力的 數(shù)值足以促使水頭壓力的增加，這與普遍的偏見(jiàn)相反。
由于反應(yīng)器可在非常寬范圍的容積負(fù)荷率(VLR)下工作，該容 積負(fù)荷率通常介于5和35 kg COD/m3*d之間，正確的尺寸確定應(yīng)當(dāng)考 慮到最可能的工作狀況。
由于經(jīng)濟(jì)原因，通常會(huì)建造高于20m的反應(yīng)器，已發(fā)現(xiàn)通過(guò)采取 特定措施可保持或甚至改進(jìn)內(nèi)部循環(huán)?？紤]到生物質(zhì)淤泥的密度高于 水，下降管和入口分配系統(tǒng)造成壓力損失，且淤泥床具有相對(duì)于流態(tài) 化的一定抵抗力，已發(fā)現(xiàn)對(duì)于20至30cm水柱的"正常，，氣壓，氣舉作 用需要將水提升到高出反應(yīng)器中水平面上方至少1.2m的水平，優(yōu)選 地高出1.4至1.6m,且在某些情況下甚至高出2.2m。為了適應(yīng)這種情 況，對(duì)于介于15與30 kg COD/m^d之間的平均反應(yīng)器負(fù)荷，需要選 擇提升管的總長(zhǎng)，以使從所述液面向上延伸的提升管頂部一即諸如溢 流槽的水收集裝置之上的長(zhǎng)度，將介于提升管總長(zhǎng)的至少大約10% (比如至少約15% )和/或至多約30% (比如至多約25% )之間?？蛇x 地，氣壓可增加到60或70cm水柱或甚至l.Om水柱以上。所述兩種 措施的組合也是可能的，比如通過(guò)氣舉作用將水柱提高到1.6m,并將 氣壓增加到60cm水柱，以便產(chǎn)生結(jié)合壓力或2.2m水柱的水頭壓力。 考慮到這些措施，可實(shí)現(xiàn)24-36m范圍或甚至更高的反應(yīng)器高度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述裝置還包括上集氣裝置10, 用于從槽14所容納的流體中收集和去除氣體，該上集氣裝置10被布 置在水收集裝置11與所述至少 一個(gè)集氣系統(tǒng)4之間。
本發(fā)明還通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的一種厭氧凈化裝置的使用來(lái)體現(xiàn)，并 因而涉及所述裝置的使用。
本發(fā)明還通過(guò)操作一種厭氧凈化裝置的方法來(lái)體現(xiàn)，并因而涉及 所述操作方法，所述裝置用于諸如廢水的流入物的凈化，所述厭氧凈
化裝置包括
一反應(yīng)器槽；
用于將流入物引入到所述槽中的入口裝置，所述入口裝置位于 所述槽的下部；
水收集裝置，比如一溢流槽，用于收集已凈化的水，所述水收 集裝置配置在所述槽的上部，并在所述反應(yīng)器槽中確定一個(gè)液面；
至少一個(gè)集氣系統(tǒng)，用于從反應(yīng)器所容納的流體中收集氣體， 所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)布置在低于水收集裝置的水平；
一個(gè)布置在高于水收集裝置水平的氣-液分離裝置；
至少一個(gè)提升管，所述提升管具有排出口，用于排出到所述分 離裝置，所述至少一個(gè)提升管被連接到所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)，用于 利用氣舉作用來(lái)提升容納在所述槽中的流體，所迷氣舉作用是由所述 至少一個(gè)集氣系統(tǒng)中所收集的氣體造成的；
一個(gè)下降管，所述下降管具有一個(gè)用于排出到所述分離裝置的 入口以及一個(gè)排出到所述槽下部的出口，以便將所述分離裝置中所分 離的液體返回到所述槽的下部；
其特征在于
所述厭氧凈化裝置在至少大約1.4m水柱(大約0.14 bar)的水頭 壓力下工作，所述水頭壓力保持在液面水平處的下降管中。
根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)以及根據(jù)本發(fā)明的方法及其依照權(quán)利要 求14-17的優(yōu)選實(shí)施例，將通過(guò)與根據(jù)本發(fā)明的裝置相關(guān)的上述闡釋 而變得清晰。


以下將參照附圖來(lái)進(jìn)一步闡明本發(fā)明。在附圖中 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的厭氧凈化裝置；且 圖2A和2B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的凈化裝置的一部分，用 于解釋術(shù)語(yǔ)"水頭壓力"。
具體實(shí)施例方式
圖1所示厭氧凈化設(shè)備包括一個(gè)稱為反應(yīng)器槽的高容器14。
在反應(yīng)器槽14的底端，為經(jīng)由供料口 12引入的流入物配備一個(gè) 混合區(qū)2。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，這樣的混合區(qū)2可由多種方式獲 得。 一種獲得該混合區(qū)的優(yōu)選方式是根據(jù)WO 92/01637提供一個(gè)入口 系統(tǒng)。
在反應(yīng)器槽的上部，安裝有呈溢'流槽11形式的水收集裝置或其它 裝置，所述裝置被連接到流出物排放管15,用于排出已凈化的流出物。 所述水收集裝置確定了反應(yīng)器槽14中液面21的水平。在溢流槽11 的情況下，所述液面21的水平將由所述溢流槽11的溢流邊緣來(lái)確定。
在反應(yīng)器槽14內(nèi)安裝有兩個(gè)集氣裝置4和10，用于收集和去除 氣體。每個(gè)所述集氣裝置包括多個(gè)罩19。對(duì)于每個(gè)集氣裝置，所述罩 可布置成一層或多層，比如三層，如圖中所示。標(biāo)記IO，特別在權(quán)利 要求中，被稱為上集氣裝置，而標(biāo)記4，特別在權(quán)利要求中，被稱為 至少一個(gè)集氣系統(tǒng)。圖1僅示出了一個(gè)集氣系統(tǒng)4，但在本發(fā)明的范 圍內(nèi)也可配置兩個(gè)、三個(gè)或更多集氣系統(tǒng)。上集氣裝置IO不需要連接 到提升管5，且在槽的該高度處在流體中缺乏氣體的情況下可不存在 該上集氣裝置10，或可單獨(dú)地排放到氣-液分離裝置6或其它地方。
在反應(yīng)器之上配置有氣-液分離裝置6。該氣-液分離裝置包括一個(gè) 基本封閉的容器16—盡管也可為一個(gè)開(kāi)放的容器，見(jiàn)圖2—具有一個(gè) 氣體出口 7，用于排放諸如生物氣(biogas)的氣體， 一個(gè)液體出口 17，以及一個(gè)入口 18，用于供給含有待分離的氣體和液體的流體。該 液體出口 17是下降管8的上端，或者換句話說(shuō)是下降管8的入口。入 口 18是上升管5的上端，或者換句話說(shuō)是提升管5的排出口。該氣體 出口 7可選地配置有裝置22，用于將容器中的氣壓保持在預(yù)定的閾值。 優(yōu)選地所述閾值將具有大約0.25m水柱(大約0.025 bar)的最小值。 優(yōu)選地所述閾值將具有大約1.5m水柱(大約0.15 bar)的最大值。
提升管5具有一個(gè)下端，該下端具有用于抽吸流體的入口。流體 借助于氣舉作用而被吸入，該氣舉作用由所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)4(低 水平分離器)收集的氣體產(chǎn)生。為此目的，所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)4 的罩19以某種方式連接到提升管，以使被收集的氣體在提升管中產(chǎn)生
氣舉作用。同樣，關(guān)于提升管的所有這些可從先前的技術(shù)中獲悉，并 如技術(shù)人員所知，可由多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
下降管8從氣-液分離裝置6延伸到槽14的底部區(qū)域。在重力影 響下，流體從分離裝置返回到槽的底部，該分離裝置懸掛于放置生物 質(zhì)的位置，其也包含生物質(zhì)。在槽的底部，這種回流導(dǎo)致生物質(zhì)床的
流態(tài)化。
圖2A和2B示意性地示出了本發(fā)明的兩個(gè)不同的實(shí)施例，目的在 于闡明本申請(qǐng)中所使用的術(shù)語(yǔ)"水頭壓力"。對(duì)于相應(yīng)的部件，我們使 用與關(guān)于圖l相同的附圖標(biāo)記。
在圖2A和2B中，水頭壓力P水頭為點(diǎn)A與B之間的壓差。具有 壓力Pa的點(diǎn)A位于槽14中液面21水平處的下降管8之內(nèi)。具有壓 力Pb的點(diǎn)B位于該下降管之外，但仍位于反應(yīng)器內(nèi)相同的液面水平 處。由點(diǎn)A之上的水柱Hw引起的壓力被稱為Pw。壓力P!是氣-液分
離裝置6中恰好在液面之上的氣體壓力。P2是反應(yīng)器槽中恰好在液面
21之上的氣體壓力。所有壓力相對(duì)于大氣壓力來(lái)測(cè)量。
在根據(jù)圖2A的實(shí)施例中，氣-液分離裝置6包括一個(gè)封閉容器16。 在該封閉容器中氣體壓力為h。反應(yīng)器槽14具有所謂的開(kāi)放式頂部。 這意味著頂部與環(huán)境相通，因而反應(yīng)器頂部中的氣體壓力P2約為大氣 壓力；從而大約為零/相對(duì)于大氣壓力。然而，反應(yīng)器槽還可具有封閉 的頂部，以使氣體壓力Pz不同于大氣壓力。在此，對(duì)于水頭壓力，下 式是適用的
<formula>formula see original document page 14</formula>
在根據(jù)圖2B的實(shí)施例中，氣-液分離裝置6具有開(kāi)放式頂部，且 反應(yīng)器槽14具有封閉頂部。此外，氣-液分離裝置布置在反應(yīng)器槽14 之內(nèi)。因而，壓力Pi與P2相等。在此，對(duì)于水頭壓力，下式是適用 的
<formula>formula see original document page 14</formula>在圖2B中，當(dāng)反應(yīng)器槽14也為開(kāi)放槽時(shí)，所述水頭壓力將是相 同的。
在工作過(guò)程中，由于淤泥顆?；蛏镔|(zhì)團(tuán)塊與諸如脂肪酸的溶于 水中的物質(zhì)相接觸，在厭氧條件下發(fā)生發(fā)酵，從而形成曱烷。為了在 反應(yīng)器的最上部獲得平靜的、無(wú)湍流的流動(dòng)，并保證基本上沒(méi)有淤泥
隨著流出物被帶走，在一個(gè)水平處配備附加的集氣裝置4，該水平位 于溢流槽ll之下相當(dāng)遠(yuǎn)距離處。在分離器6中，利用重力將液體和氣 體彼此分離，且液體聚集在分離器的底部，并如上所述，經(jīng)由下降管— 8返回到反應(yīng)器槽的混合區(qū)2中，以便進(jìn)行混合。
氣體將水提升到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出反應(yīng)器槽14中的流體，由于這個(gè)事實(shí)， 下降管8中的液柱在下降管8中產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)烈的向下流動(dòng)，這在反應(yīng) 器底部提供了額外的混合。從而，以一種簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)了如下效果， 即在反應(yīng)器頂部普遍很平靜，而較重的淤泥和流入物在反應(yīng)器底部被 湍流充分混合。
在這些圖中，標(biāo)記20表示氣體被引入到提升管的位置，該氣體由 附加的集氣系統(tǒng)來(lái)收集。H2表示所述氣體引入點(diǎn)20與水收集裝置11 (溢流堰/槽)水平之間的垂直距離，該水平實(shí)際上是槽中的流體水平 21。H3表示提升管5的排出口 18與水收集裝置水平之間的垂直距離。 Hl基本上為H2與H3之和，即H1=H2+H3。 H3的長(zhǎng)度可在Hl的 10%至30%的范圍內(nèi)。提升管18的排出口優(yōu)選地位于氣-液分離器中 的流體水平之上，并以某種方式來(lái)設(shè)計(jì)，以便在氣-液分離裝置6中產(chǎn) 生一個(gè)切向流型，用于優(yōu)化分離過(guò)程。通向下降管8的入口優(yōu)選地呈 圓錐形，以防止氣體滯留，并可實(shí)現(xiàn)恒定的向下流動(dòng)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，各種修改是可能的。所繪制和描述的實(shí)施例 僅為例子。所有實(shí)施例的共同點(diǎn)在于，在發(fā)酵過(guò)程中所放出的氣體的 相當(dāng)大部分在到達(dá)反應(yīng)器最上部之前被收集，且在該過(guò)程中借助于氣 舉作用被向上推進(jìn)的液體從氣體中分離出來(lái)，并且相對(duì)較重的液柱的 勢(shì)能通過(guò)再循環(huán)流動(dòng)得以利用，以便獲得在反應(yīng)器底部充分混合和流 態(tài)化所必需的攪動(dòng)。原本會(huì)在反應(yīng)器頂部釋放的能量現(xiàn)在被帶到了底 部。由于在靠近水出口的頂部的平靜以及在靠近水入口的底部的湍流， 反應(yīng)器的負(fù)荷能力被顯著提高。
權(quán)利要求
1.一種厭氧凈化裝置，用于凈化諸如廢水的流入物，所述厭氧凈化裝置包括·反應(yīng)器槽(14)；·入口裝置(12)，用于將流入物引入到所述槽(14)中，所述入口裝置(12)位于所述槽(14)的下部；·水收集裝置(11)，如溢流槽，用于收集已凈化的水，所述水收集裝置配置在所述槽(14)的上部，并在所述反應(yīng)器槽(14)中限定液面(21)；·至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)，用于從反應(yīng)器(14)所容納的流體中收集氣體，所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)布置在低于水收集裝置(11)的水平處；·布置在高于水收集裝置(11)水平的氣-液分離裝置(6)；·至少一個(gè)提升管(5)，所述提升管具有排出口(18)，用于排出到所述分離裝置(6)，所述至少一個(gè)提升管(5)被連接(20)到所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)，用于利用氣舉作用來(lái)升高容納在所述槽(14)中的流體，所述氣舉作用是由所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)中所收集的氣體造成的；·下降管(8)，所述下降管具有用于排出到所述分離裝置(6)的入口(17)以及排出到所述槽(14)下部的出口，以便將所述分離裝置中所分離的液體返回到所述槽的下部；其特征在于所述凈化裝置被布置成在處于液面(21)水平處的下降管(8)中限定至少大約1.4m水柱(大約0.14bar)的水頭壓力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的厭氧凈化裝置，其中所述水頭壓力為至 少大約1.5m水柱(大約0.15 bar )，優(yōu)選地至少大約1.6m水柱(0.16 bar )
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的厭氧凈化裝置，其中所述水頭壓力為至 少1.8國(guó)2m水柱(大約0.18-0.2 bar )，比如2.5國(guó)3m水柱(0.25-0.3 bar)或更多。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的厭氧凈化裝置，其中所述至 少一個(gè)提升管(5)具有頂部(26)，所述頂部(26)被限定為從所述 液面(21)向上延伸的提升管(5)的部分，所述頂部的長(zhǎng)度(H3) 為所述至少一個(gè)提升管(5)總長(zhǎng)(Hl)的至少約10%，比如至少約 15%。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的厭氧凈化裝置，其中所述至 少一個(gè)提升管(5)具有頂部(26),所述頂部(26)被限定為從所述 液面(21)向上延伸的提升管(5)的部分，所述頂部的長(zhǎng)度(H3) 為所述至少一個(gè)提升管(5)總長(zhǎng)(H1)的至多約30%，比如至多約 25%。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的厭氧凈化裝置，其中所述至 少一個(gè)提升管(5)具有頂部(26)，所述頂部(26)被限定為從所述 液面(21)向上延伸的提升管(5)的部分，所述頂部的長(zhǎng)度(H3) 至少約1.2m，優(yōu)選地為至少約1.4m,比如1.6-2m或更長(zhǎng)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的厭氧凈化裝置，其中所述氣 -液分離裝置(6)包括基本上封閉的容器(16)，所述容器(16)配備 有用于將氣體壓力保持在閾值的裝置(22)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的厭氧凈化裝置，其中所述閾值至少約為 0.25m水柱(大約0.025 bar)，比如至少約為0.5m水柱(大約0.05 bar)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的厭氧凈化裝置，其中所述閾值至多 約為1.5m水柱(大約0.15 bar )，比如至多約為1.2m水柱(大約0.12 bar )。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的厭氧凈化裝置，其中所述 氣-液分離裝置(6)包括容器(16)，其中所述下降管(8)的入口 (17) 相對(duì)于垂直軸線呈圓錐形，且其錐形朝著向下的方向，所迷圓錐形入 口 ( 17 )被布置在所述容器(16 )之內(nèi)，并且所述至少一個(gè)提升管(5 ) 的排出口 (18)被布置成在所迷下降管的所述圓錐形入口 (17)周圍 的容器(16)中產(chǎn)生切向的流體流動(dòng)。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的厭氧凈化裝置，其中所述 裝置還包括上集氣裝置(10),用于從槽(14)所容納的流體中收集和 去除氣體，所述上集氣裝置(10)布置在所述水收集裝置(11)與所 述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)之間。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求其中之一所述的厭氧凈化裝置的使用。
13. —種操作厭氧凈化裝置的方法，所述裝置用于凈化諸如廢水 的流入物，所述厭氧凈化裝置包括 反應(yīng)器槽(14); 入口裝置(12)，用于將流入物引入到所述槽(14)中，所述入 口裝置(12)位于所述槽(14)的下部；水收集裝置(ll)，如溢流槽，用于收集已凈化的水，所述水收集 裝置配置在所述槽(14)的上部，并在所述反應(yīng)器槽(14)中限定液 面(21); 至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)，用于從反應(yīng)器(14)所容納的流體中 收集氣體，所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)布置在低于水收集裝置(11) 的水平； 布置在高于水收集裝置(11)水平的氣-液分離裝置(6); 至少一個(gè)提升管(5)，所述提升管具有排出口 (18)，用于排出 到所述分離裝置(6)，所述至少一個(gè)提升管(5)被連接(20)到所述 至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4 )，用于利用氣舉作用來(lái)升高容納在所述槽(14 ) 中的流體，所述氣舉作用是由所述至少一個(gè)集氣系統(tǒng)(4)中所收集的 氣體造成的； 下降管(8)，所述下降管具有用于排出到所述分離裝置(6)的 入口 (17)以及排出到所述槽(14)下部的出口，用于將所述分離裝置中所分離的液體返回到所述槽的下部； 其特征在于所述厭氧凈化裝置在至少大約1.4m水柱(大約0.14 bar)的水頭 壓力下操作，所述水頭壓力保持在所述液面(21)水平處的所述下降管(8)中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述水頭壓力為至少大約 1.5m水柱(大約0.15 bar ),優(yōu)選地至少大約1.6m水柱(0.16 bar )。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述水頭壓力為至少 1.8-2m水柱(大約0.18-0.2 bar ),比如2.5誦3m水柱(0.25-0.3 bar )或更多,。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13-15其中之一所述的方法，其中所述氣-液分 離裝置(6)包括基本上封閉的容器(16),所述容器(16)中的氣壓 為至少大約0.3m水柱(大約0.03 bar),比如至少大約0.5m水柱(大 約0.05 bar )。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述容器(16)中的氣壓 至多約為1.5m水柱(大約0.15 bar),比如至少約為1.2m水柱(大約 0.12 bar)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種厭氧凈化裝置，用于對(duì)流入物凈化，所述裝置包括一反應(yīng)器槽；入口裝置，用于將流入物引入到所述槽中；水收集裝置，用于收集已凈化的水；一個(gè)集氣系統(tǒng)，用于從反應(yīng)器所容納的流體中收集氣體；一個(gè)氣-液分離裝置；一個(gè)提升管，用于利用氣舉作用使流體進(jìn)入所述分離裝置中，所述氣舉作用是由所述集氣系統(tǒng)中所收集的氣體造成的；一個(gè)下降管，用于將來(lái)自所述分離裝置的液體和淤泥返回到所述槽的下部。根據(jù)本發(fā)明，所述裝置特征在于它被布置成在處于液面水平處的下降管中確定一個(gè)至少大約1.4m水柱(大約0.14bar)的水頭壓力。本發(fā)明還涉及操作所述厭氧凈化裝置的方法，所述裝置用于流入物的凈化。
文檔編號(hào)C02F3/28GK101193826SQ200580050048
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者A·J·霍爾納, J·H·德布爾, L·H·A·哈貝特斯, S·H·J·韋林加 申請(qǐng)人:帕奎斯公司