專利名稱:廢水的厭氧凈化設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及廢水的厭氧凈化設(shè)備，該設(shè)備包括一帶有在其中進(jìn)行發(fā)酵的反應(yīng)室的容器、至少一個(gè)通過(guò)溢流來(lái)收集凈化的水的溢流槽和安裝在溢流槽平面下的一收集系統(tǒng)，用來(lái)收集和排除液體中的氣體。
首先，使含有有機(jī)物的廢水經(jīng)過(guò)這樣一道處理，即，將有機(jī)物打碎成可溶解在水中的物質(zhì)，特別是脂肪酸，然后，將預(yù)處理的水在厭氧條件下與含有產(chǎn)生甲烷的微生物的粒狀殘?jiān)佑|，生成的甲烷從仍含有殘?jiān)囊后w中分離，上述過(guò)程是已知的。處理過(guò)的水(流出物)通過(guò)溢流而排出。對(duì)厭氧發(fā)酵來(lái)說(shuō)，液體在反應(yīng)器中的理論滯留時(shí)間由湍流和包括沉降室的設(shè)備總?cè)萘縼?lái)決定。在存在足夠的殘?jiān)臈l件下，液體在反應(yīng)器中的最佳滯留時(shí)間，除其他條件外，還由廢水的化學(xué)耗氧量濃度決定?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，滯留時(shí)間為幾個(gè)小時(shí)的條件下，凈化可達(dá)90%。將凈化能力長(zhǎng)期保持在上述程度還有賴于殘?jiān)臏?。尤其是，注意保證平均流出反應(yīng)器的殘?jiān)欢嘤谠诖_定的時(shí)期內(nèi)可形成的數(shù)量。如果在流體中采用高速湍流而具有低的化學(xué)耗氧量濃度，就會(huì)發(fā)生內(nèi)沉降器無(wú)法阻止大量殘?jiān)粵_出的巨大危險(xiǎn)。就此來(lái)說(shuō)，一個(gè)重要因素就是沉降器的液力表面的載荷大小。
因?yàn)樵诔两凳抑谐两档臍堅(jiān)镔|(zhì)的密度與反應(yīng)器中的殘?jiān)w粒、廢水和小氣泡的混合物密度的不同，所以，部分沉積物質(zhì)受到攪動(dòng)。這種擾動(dòng)的結(jié)果是使反應(yīng)器最上部的過(guò)量的殘?jiān)鼤?huì)流出反應(yīng)器。這樣，還會(huì)使大量甲烷滲入殘?jiān)w粒，使顆粒變得比周圍液體輕。這就會(huì)大大限制反應(yīng)器的裝載能力。
從荷蘭82.01293號(hào)專利申請(qǐng)可以得知沉降物質(zhì)的“氣體上升再循環(huán)”，通過(guò)在氣體收集室里產(chǎn)生剩余壓力來(lái)控制。根據(jù)該申請(qǐng)，上述循環(huán)所需的剩余壓力最多為反應(yīng)器中靜壓力的30%。因此，上述措施保證了穩(wěn)定的物質(zhì)不會(huì)隨由于未控制的氣體逸出而產(chǎn)生的溢流而排出。該方法的缺陷在于由于采用此類方法，就需要有維持壓力的裝置，因而，需要大大增加成本。
本發(fā)明旨在克服上述缺陷并推出一種前言中提到的反應(yīng)器，其中，不需在反應(yīng)器中產(chǎn)生剩余壓力就能獲得氣體上升作用的良好控制。
根據(jù)本發(fā)明，為此目的至少有一個(gè)收集氣體和漂浮殘?jiān)母郊拥氖占到y(tǒng)安裝在最先提及的收集系統(tǒng)下隔開(kāi)一定距離處，該附加系統(tǒng)和至少一個(gè)上升管構(gòu)成水力連接用來(lái)靠氣體提升作用提升液體殘?jiān)旌衔铮鲜錾仙苌烊胍环蛛x氣體和液體的分離裝置。
由于氣體和漂浮殘?jiān)窃诘陀谝好嫦喈?dāng)遠(yuǎn)的地方被收集并進(jìn)一步通過(guò)上升管或提升管傳輸?shù)模诜磻?yīng)器最上部基本上可獲得無(wú)擾動(dòng)的液流。這樣就增加了承載量。在容器頂部，又可得到清徹的流體。
重要的問(wèn)題是和氣體一起運(yùn)載到上升或提升管的漂浮殘?jiān)环蛛x并重新返回反應(yīng)器。當(dāng)在反應(yīng)器頂部需要一平穩(wěn)無(wú)湍流的液流時(shí)，在反應(yīng)器底部就需要?dú)堅(jiān)鸵后w良好的混合物。為此，必須使重的殘?jiān)蔀榱黧w。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，此種流化作用是在反應(yīng)器底部靠上升管或提升管中氣體上升的能量來(lái)獲得的，只需從分離室有至少一根引回分離后的液體和殘?jiān)南铝鞴苎由斓椒磻?yīng)室的底部。
氣體必須與夾帶的泡沫分離。為此，必須使用消泡器分離氣體和泡沫，消泡器是連通到分離裝置上的并具有一出口接頭，用來(lái)將分離后的液體引到上述下落管上。
最好將最先提到的收集系統(tǒng)也連接到上述分離裝置中。
附加的收集系統(tǒng)必須盡可能全部收集氣體和漂浮殘?jiān)瑫r(shí)必須將其載到上升或提升管道中，管道的橫截面的收縮不得過(guò)分加速上升液體。尤其是，這種加速本身就會(huì)在反應(yīng)器頂部產(chǎn)生擾動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，上述要求是由于至少上述附加收集系統(tǒng)具有許多分層排布的擋板，每層擋板都相對(duì)于下一層擋板具有一定的偏置且每一層擋板的橫截面積最多占總橫截面積的55%來(lái)滿足的。
在一相當(dāng)大的反應(yīng)容器中，可以以節(jié)省空間的方式納入多種管道，如果在容器內(nèi)有許多根與上述收集系統(tǒng)中用來(lái)傳輸純凈液體到溢流槽的管道和至少一根下落管相間的上升管，則各種管道應(yīng)為六角形并以蜂窩結(jié)構(gòu)互相鄰接。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋，其中兩個(gè)典型的實(shí)施例大體上用圖表示。
圖1為第一實(shí)施例的垂直截面圖。
圖2為該實(shí)施例中用來(lái)收集氣體和漂浮殘?jiān)氖占到y(tǒng)的細(xì)節(jié)的放大圖。
圖3為圖2中收集系統(tǒng)的平面圖。
圖4為第二實(shí)施例的垂直截面圖。
圖5為圖4中沿V-V線的水平截面圖。
圖1至圖3表示的厭氧凈化設(shè)備包括一高的容器1，在容器底端設(shè)置一入口2以使流體進(jìn)入?？拷萜魃暇壯b有流出物槽3，該槽與一排水管4相連。容器內(nèi)裝有兩個(gè)收集氣體和漂浮殘?jiān)氖占到y(tǒng)5和6，每個(gè)系統(tǒng)由分別裝在四層5a、b、c、d和6a、b、c、d的擋板組成，擋板相對(duì)于中心上升管7的方向構(gòu)成一定的傾斜面。
在工作中，發(fā)酵主要是在反應(yīng)器底部厭氧條件下靠殘?jiān)w粒和水中溶解物如脂肪酸、生成的甲烷之間的接觸而產(chǎn)生的。一部分殘?jiān)w粒吸收了大量甲烷使其變得輕于周圍的液體。為了在反應(yīng)器最上部獲得平穩(wěn)的、無(wú)擾動(dòng)的液流并保證實(shí)際上殘?jiān)槐涣黧w帶走，在某一大大低于溢流槽3的水平面上裝有一收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)將氣體和漂浮殘?jiān)鼘?dǎo)入上升管7。在管7中，由系統(tǒng)5收集的氣體和殘?jiān)詈筮M(jìn)入裝在管7開(kāi)闊段內(nèi)的管7′的狹窄段。收集系統(tǒng)6導(dǎo)引收集的氣體和可能一些泡沫進(jìn)入管7的開(kāi)闊段。部件7和7′將料排入分離室8中，在分離室中液體和氣體分離開(kāi)來(lái)。液體聚集在分離器8底部并通過(guò)下落管9流到反應(yīng)器底部。管12從分離室8伸到消沫器11上，在管中殘?jiān)鸵后w與氣體分離。帶有殘?jiān)囊后w通過(guò)管10被導(dǎo)引到下落管9中。
由于氣體已從液體中排除，管子9中的液體柱就比反應(yīng)器中其周圍的液體重。就是說(shuō)，相當(dāng)有力的下落水流在管9中產(chǎn)生，它攪動(dòng)反應(yīng)器底部相當(dāng)重的殘?jiān)Ａ硗猓蛛x的殘?jiān)匦禄氐椒磻?yīng)器底部。因此，采用簡(jiǎn)單的方法就可獲得反應(yīng)器頂部的穩(wěn)流和反應(yīng)器底部重的殘?jiān)土黧w由攪動(dòng)而完全混合。
收集系統(tǒng)5和6的結(jié)構(gòu)使得橫截面收縮而產(chǎn)生的流體加速度大大受到限制。圖2和圖3表明了在5a、5b、5c和5d的每一層裝有兩個(gè)氣體擋板，兩氣體擋板在每一平面上占居不到橫截面積的一半。鄰接層的擋板互相交迭，四層擋板一起蓋住整個(gè)橫截面積。單層擋板占居的反應(yīng)器的橫截面積不應(yīng)超過(guò)總橫截面積的55%，最好更少些(例如，少于50%)。各個(gè)擋板的外形以相應(yīng)各層的參考號(hào)表示于圖3中。
有可能結(jié)合根據(jù)圖1、2和3的多個(gè)實(shí)施例組成一大反應(yīng)容器。
圖4和圖5表明了第二實(shí)施例。其中，反應(yīng)器具有更大的橫截面積并裝填了許多六角形管子。反應(yīng)器容器由21表示，流體輸入口為22，環(huán)形流出槽為23而流出物主排泄管為24。槽23和主排泄管24由管25而互相連接。
在容器內(nèi)排布著約十五根六角形反應(yīng)器管26，三根聯(lián)結(jié)在一起的六角形上升管27和一中心六角形管28。在這最后提及的裝置中裝有一下落管29，與六角形管26、27和28相比，該管幾乎伸到反應(yīng)器21的底部。管26、27和28排布成蜂窩形結(jié)構(gòu)。
在每一反應(yīng)器管26中，都具有在兩個(gè)不同高度上的氣體收集系統(tǒng)5和6。這些收集系統(tǒng)與圖1、2和3中描述的一樣，相互之間具有相同的結(jié)構(gòu)和相同的位置，在相對(duì)較低位置的氣體收集系統(tǒng)5將收集的氣體和漂浮殘?jiān)龑?dǎo)到上升管7，該管使連接管30變得窄小。一個(gè)或多個(gè)連接管30連接到聯(lián)結(jié)在一起的上升管27上。在聯(lián)結(jié)的上升管27中裝有一橫截面相當(dāng)小的管子31，該管通過(guò)連接器32連接到管子27上。三根管子31的每一根在其頂緣處都注流入分離室33，三個(gè)分離室33通過(guò)連接管34與消泡器35相連并通過(guò)連接管36與漏斗37相連，中心下落管29沿漏斗向下延伸。消泡器具有氣體出口38和液體排放口39。
另外，管子對(duì)具有一收集氣體泡并將其引導(dǎo)入上升管的氣體收集系統(tǒng)40。管28在系統(tǒng)40上方是封閉的。
氣體收集系統(tǒng)6位于每一反應(yīng)器管26內(nèi)，緊接在排放流出物的環(huán)形溢流槽23下面。這些系統(tǒng)收集滯留的氣體和泡沫并將它們導(dǎo)入延伸至氣體、流體分離器41的上升管7。在分離器中分離的流體通過(guò)管42和一聯(lián)結(jié)的分離室33傳輸?shù)较侣涔?9。獲得的氣體與消泡器35的氣體相混合。
在比圖1、2和3中裝置更多雜的反應(yīng)器中，氣體和漂浮殘?jiān)赏ㄟ^(guò)收集系統(tǒng)5和管子27、32、31在相當(dāng)?shù)偷钠矫鎻姆磻?yīng)器管26中去除使在反應(yīng)器管26最上部分全部為平穩(wěn)流體且實(shí)際上不含有殘?jiān)牧鞒鑫锟闪魅氩?3。此外，在反應(yīng)器底部的較重的殘?jiān)鼘⒈粡穆?lián)結(jié)的漏斗37來(lái)的通過(guò)一落管29的向下流動(dòng)的相對(duì)較重的液體攪動(dòng)。結(jié)果，流體和殘?jiān)幕旌系玫酱蟠蟾纳?。在反?yīng)器最頂端的多余的甚至是危險(xiǎn)的氣體運(yùn)動(dòng)勢(shì)能用來(lái)產(chǎn)生反應(yīng)器底部區(qū)域必要的混合和流化。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，有可能進(jìn)行各種改進(jìn)。圖示及描述的實(shí)施例僅為舉例之用。所有實(shí)施例都有其共同點(diǎn)，即在發(fā)酵過(guò)程中有大量氣放出并漂浮殘?jiān)诘竭_(dá)反應(yīng)器頂部前就被收集起來(lái)而且在水處理中由氣體上升作用推動(dòng)向上的液體與氣體分離且相對(duì)較重的液體柱的勢(shì)能用來(lái)通過(guò)再循環(huán)流獲得在反應(yīng)器底部的為充分的混合和流化所必要的攪動(dòng)。在反應(yīng)器頂部產(chǎn)生的動(dòng)力帶到了底部。反應(yīng)器的承載量由于在頂部的穩(wěn)流和底部的攪動(dòng)大大增加。各層偏置的迭搭的氣體擋板的特殊結(jié)構(gòu)使氣體和漂浮殘?jiān)玫搅己檬占粫?huì)產(chǎn)生顯著的液體加速度。
權(quán)利要求
1.廢水的厭氧凈化設(shè)備包括一帶有在其中進(jìn)行發(fā)酵的反應(yīng)器室，將流體導(dǎo)入反應(yīng)器室的裝置，通過(guò)溢流來(lái)收集凈化的水的至少一個(gè)溢流槽，一收集和排除來(lái)自液體的氣體的收集系統(tǒng)，該設(shè)備特征在于至少一個(gè)收集氣體和漂浮殘?jiān)母郊邮占到y(tǒng)(5)安裝在低于最先提到的收集系統(tǒng)(6)一定距離處，附加系統(tǒng)(5)至少與一個(gè)上升管(7、7′、27、32、31)構(gòu)成水力連接通過(guò)氣體上升作用提升液體殘?jiān)旌衔铮鲜錾茏⒘饔谝环蛛x裝置(8、33)以分離氣體和液體。
2.按照權(quán)利要求
1的厭氧凈化設(shè)備，特征在于至少一個(gè)導(dǎo)回分離后的液體和殘?jiān)南侣涔?9、29)從上述分離裝置(8、33)延伸至反應(yīng)器室的底部。
3.按照權(quán)利要求
2的厭氧凈化設(shè)備，特征在于一分離氣體和泡沫的消泡器(11、35)連接到分離裝置(8、33)上，消泡器具有一出口使分離的液體流入上述下落管(9、29)。
4.按照權(quán)利要求
2的厭氧凈化設(shè)備，特征在于最先提到的收集系統(tǒng)(6)也和上述分離裝置(8、33)連接。
5.按照前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求
的厭氧凈化設(shè)備，特征在于至少所述附加收集系統(tǒng)(5)具有許多分層排布的擋板，每層的擋板相對(duì)于與其鄰接的擋板有一定偏置且擋板占居的橫截面積最多占總橫截面積的55%。
6.按照前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求
的厭氧凈化設(shè)備，特征在于在容器(1)內(nèi)有許多聯(lián)結(jié)的上升管(27)，該管與裝有上述收集系統(tǒng)(5、6)的管(26)交錯(cuò)設(shè)置，以傳輸凈化的液體至溢流槽(23)，并帶有至少一個(gè)下流管(28)，各種管子(26、27、28)都是六角形且相互鄰接成蜂窩結(jié)構(gòu)。
專利摘要
將廢水的厭氧在凈化設(shè)備中由發(fā)酵產(chǎn)生的大量氣體及漂浮殘?jiān)诘竭_(dá)反應(yīng)器頂部之前通過(guò)至少一個(gè)附加收集系統(tǒng)(5)收集。該系統(tǒng)安裝在系統(tǒng)(6)下面某一距離處，而(6)通常就接在收集凈化的水的溢流槽(3、23)下面。系統(tǒng)(5)與一個(gè)或多個(gè)升管(7、7′、27、32、31)液力連接，通過(guò)氣體上升作用提升液體、殘?jiān)旌衔铩Ｉ茏⒘魅敕蛛x裝置(8)，從該處一個(gè)或多個(gè)引回分離的液體和殘?jiān)南侣涔?9、29)伸至反應(yīng)器底部。結(jié)果，由于頂部的平穩(wěn)和底部的擾動(dòng)使設(shè)備的容量實(shí)際得到增加。
文檔編號(hào)C02F11/04GK85106508SQ85106508
公開(kāi)日1987年3月18日 申請(qǐng)日期1985年8月29日
發(fā)明者維林加·索德·哈伯斯·約瑟夫 申請(qǐng)人:帕奎斯公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan