CN1009916B - 废水的厌氧净化设备 - Google Patents

Abstract

一种废水的厌氧净化设备，它使发酵产生的大量气体及漂浮残渣在到达反应器顶部之前通过至少一个附加收集***(5)收集。该***(5)安装在***(6)下面某处，而***(6)通常就接在收集净化的水的溢流槽(3、23)下面。***(5)与一个或多个升管(7、7′、27、32、31)液力连接，通过气体上升作用提升液体、和残渣的混合物，升管注流入分离装置(8)，从该处一个或多个引回分离的液体和残渣的下落管(9、29)伸塑反应靠底部。结果，由于顶部的平稳和底部的扰动使设备的能力大大增强。

Description

本发明涉及废水的厌氧净化设备，该设备包括一带有在其中进行发酵的反应室的容器、至少一个通过溢流来收集净化的水的溢流槽和安装在溢流槽平面下的一收集***，用来收集和排除液体中的气体。

首先，使含有有机物的废水经过这样一道处理，即，使有机物分解成可溶解在水中的物质，特别是脂肪酸，然后，将预处理的水在厌氧条件下与含有产生甲烷的微生物的粒状残渣接触，生成的甲烷从仍含有残渣的液体中分离，上述过程是已知的。处理过的水（流出物）通过溢流而排出。对厌氧发酵来说，液体在反应器中的理论滞留时间由湍流和包括沉降室的设备总容量来决定。在存在足够的残渣的条件下，液体在反应器中的最佳滞留时间，除其它条件外，还由废水的化学耗氧量浓度决定。现已发现，滞留时间为几个小时的条件下，净化可达90%。将净化能力长期保持在上述程度还有赖于残渣的滞留。尤其是，注意保证平均流出反应器的残渣不多于在确定的时期内可生成的数量。如果在流体中采用高速湍流而具有低的化学耗氧量浓度，就会发生内沉降器无法阻止大量残渣被冲出的巨大危险。就此来说，一个重要因素就是沉降器的液体表面的载荷大小。

因为在沉降室中沉降的残渣物质的密度与反应器中的残渣颗粒、废水和小气泡的混合物密度的不同，所以，部分沉积物质受到搅动。这种扰动的结果是使反应器最上部的过量的残渣会流出反应器。这样，还会使大量甲烷渗入残渣颗粒，使颗粒变得比周围液体轻。这就会大大限制反应器的装载能力。

从荷兰82.01293号专利申请可以得知沉降物质的“气体 上升再循环”，通过在气体收集室里产生剩余压力来控制。根据该申请，上述循环所需的剩余压力最多为反应器中静压力的30%。因此，上述措施保证了稳定的物质不会随由于未控制的气体逸出而产生的溢流而排出。该方法的缺陷在于由于采用此类方法，就需要有维持压力的装置，因而，需要大大增加成本。

本发明目的在于提供一种反应器，其中，不需要在反应器中产生剩余压力就能获得对气体上升的良好控制，同时在反应器最上部可获得无扰动的液流，这样就增加了设备的承载量，又能促进反应器底部反应物的流化作用。

根据本发明，为此目的至少有一个收集气体和漂浮残渣的附加的收集***安装在收集***（6）下隔开一定距离处，该附加***和至少一个上升管构成水力连接用来靠气体提升作用提升液体残渣混合物，上述上升管伸入一分离气体和液体的分离装置。

由于气体和漂浮残渣是在低于液面相当远的地方被收集并进一步通过上升管或提升管传输的，在反应器最上部基本上可获得无扰动的液流。这样就增加了承载量。在容器顶部，又可得到清澈的流体。

重要的问题是和气体一起运载到上升或提升管的漂浮残渣被分离并重新返回反应器。当在反应器顶部需要一平稳无湍流的液流时，在反应器底部就需要残渣和液体良好的混合物。为此，必需使重的残渣成为流体。

在本发明的优选的实施例中，此种流化作用是在反应器底部靠上升管或提升管中气体上升的能量来获得的，只需从分离室有至少一根引回分离后的液体和残渣的下流管延伸到反应室的底部。

气体必需与夹带的泡沫分离。为此，必需使用消泡器分离气体和 泡沫，消泡器是连通到分离装置上的并具有一出口接头，用来将分离后的液体引到上述下落管上。

最好将收集***（6）也连接到上述分离装置中。

附加的收集***必需尽可能全部收集气体和漂浮残渣同时必需将其载到上升或提升管道中，管道的横截面的收缩不得过分加速上升液体。尤其是，这种加速本身就会在反应器顶部产生扰动。根据本发明，上述要求是由于至少上述附加收集***具有许多分层排布的挡板，每层挡板都相对于下一层挡板具有一定的偏置且每一层挡板的横截面积最多占总横截面积的55%来满足的。

在一相当大的反应容器中，可以以节省空间的方式纳入多种管道，如果在容器内有许多根与上述收集***中用来传输纯净液体到溢流槽的管道和至少一根下落管相间的上升管，则各种管道应为六角形并以蜂窝结构互相邻接。

下面将参照附图对本发明进行详细解释，其中两个典型的实施例大体上用图表示。

图1为第一实施例的垂直截面图。

图2为该实施例中用来收集气体和漂浮残渣的收集***的细节的放大图。

图3为图2中收集***的平面图。

图4为第二实施例的垂直截面图。

图5为图4中沿Ⅴ-Ⅴ线的水平截面图。

图1至图3表示的厌氧净化设备包括一高的容器1，在容器底端设置一入口2以使流体进入。靠近容器上缘装有流出物槽3，该槽与一排水管4相连。容器内装有两个收集气体和漂浮残渣的收集***5 和6，每个***由分别装在四层5a、b、c、d和6a、b、c、d的挡板组成，挡板相对于中心上升管7的方向构成一定的倾斜面。

在工作中，发酵主要是在反应器底部厌氧条件下靠残渣颗粒和水中溶解物如脂肪酸、升成的甲烷之间的接触而产生的，一部分残渣颗粒吸收了大量甲烷使其变得轻于周围的液体。为了在反应器最上部获得平稳的、无扰动的液体并保证实际上残渣不被流体带走，在某一大大低于溢流槽3的水平面上装有一收集***，该***将气体和漂浮残渣导入上升管7。在管7中，由***5收集的气体和残渣最后进入装在管7开阔段内的管7′的狭窄段。收集***6导引收集的气体和可能一些泡沫进入管7的开阔段。部件7和7′将料排入分离室8中，在分离室中液体和气体分离开来。液体聚集在分离器8底部并通过下落管9流到反应器底部。管12从分离室8伸到消沫器11上，在管中残渣和液体与气体分离。带有残渣的液体通过管10被导引到下落管9中。

由于气体已从液体中排除，管子9中的液体柱就比反应器中其周围的液体重。就是说，相当有力的下落水流在管9中产生，它搅动反应器底部相当重的残渣。另外，分离的残渣重新回到反应器底部。因此，采用简单的方法就可获得反应器顶部的稳流和反应器底部重的残渣和流体由搅动而完全混合。

收集***5和6的结构使得横截面收缩而产生的流体加速度大大受到限制。图2和图3表明了在5a、5b、5c和5d的每一层装有两个气体挡板，两个气体挡板在每一平面上占居不到横截面积的一半。邻接层的挡板互相交迭，四层挡板一起盖住整个横截面积。单层挡板占居的反应器的横截面积不应超过总横截面积的55%。最好更 少些（例如，少于50%）。各个挡板的外形以相应各层的参考号表示于图3中。

有可能结合根据图1、2和3的多个实施例组成一大反应容器。

图4和图5表明了第二实施例。其中，反应器具有更大的横截面积并装填了许多六角形管子。反应器容器由21表示，流体输入口为22，环形流出槽为23而流出物主***管为24。槽23和主***管24由管25而互相连接。

在容器内排布着约十五根六角形反应器管26，三根联结在一起的六角形上升管27和一中心六角形管28。在该装置中装有一下落管29，与六角形管26、27和28相比，该管几乎伸到反应器21的底部。管26、27和28排布成蜂窝形结构。

在每一反应器管26中，都具有在两个不同高度上的气体收集***5和6。这些收集***与图1、2和3中描述的一样，相互之间具有相同的结构和相同的位置。在相对较低位置的气体收集***5将收集的气体和漂浮残渣引导到上升管7，该管使连接管30变得窄小。一个或多个连接管30连接到联结在一起的上升管27上。在联结的上升管27中装有一横截面相当小的管子31，该管通过连接器32连接到管子27上。三根管子31的每一根在其顶缘处都注流入分离室33，三个分离室33通过连接管34与消泡器35相连并通过连接管36与漏斗37相连，中心下落管29沿漏斗向下延伸。消泡器具有气体出口38和液体排放口39。

另外，管子对具有一收集气体泡并将其引导入上升管的气体收集***40。管28在***40上方是封闭的。

气体收集***6位于每一反应器管26内，紧接在排放流出物的 环形溢流槽23下面。这些***收集滞留的气体和泡沫并将它们导入延伸至气体、液体分离器41的上升管7。在分离器中分离的流体通过管42和一联结的分离室33传输到下落管29。获得的气体与消泡器35的气体相混合。

在比图1、2和3中装置更多杂的反应器中，气体和漂浮残渣可通过收集***5和管子27、32、31在相当低的平面从反应器管26中去除使在反应器管26最上部分全部为平稳流体且实际上不含有残渣的流出物可流入槽23。此外，在反应器底部的较重的残渣将被从联结的漏斗37来的通过一落管29的向下流动的相对较重的液体搅动。结果，流体和残渣的混合得到大大改善。在反应器最顶端的多余的甚至是危险的气体运动势能用来产生反应器底部区域必要的混合和流化。

在本发明的范围内，有可能进行各种改进。图示及描述的实施例仅为举例之用。所有实施例都有其共同点，即在发酵过程中有大量气放出并漂浮残渣在到达反应器顶部前就被收集起来而且在水处理中由气体下升作用推动向上的液体与气体分离且相对较重的液体柱的势能用来通过再循环流获得在反应器底部的为充分的混合和流化所必要的搅动。在反应器顶部产生的动力带到了底部。反应器的承载量由于在顶部的稳流和底部的搅动大大增加。各层偏置的迭搭的气体挡板的特殊结构使气体和漂浮残渣得到良好收集而不会产生显著的液体加速度。

Claims (5)

1、废水的厌氧净化设备包括一带有在其中进行发酵的反应器室(1，21)，一将流体导入反应器室的装置(2，22)，至少一个通过溢流来收集净化的水的溢流槽(3，23)、一收集和排除来自液体的气体的收集***(6)，该设备特征在于至少一个收集气体和漂浮残渣的附加收集***(5)安装在低于收集***(6)一定距离处，附加***(5)至少与一个上升管(7、7′、27、32、31)构成水力连接，通过气体上升作用提升液体残渣混合物，上述升管注流于一分离装置(8、33)以分离气体和液体，至少一个导回分离后的液体和残渣的下落管(9、29)，从上述分离装置(8、33)延伸至反应器室的最下部。

2、按照权利要求1的厌氧净化设备，特征在于在分离装置（8、33）上连接着一分离气体和泡沫的消泡器（11、35），消泡器具有一出口使分离的液体流入上述下落管（9、29）。

3、按照权利要求1或2的厌氧净化设备，特征在于收集***（6）也和上述分离装置（8、33）连接。

4、按照权利要求1的厌氧净化设备，特征在于至少所述附加收集***（5）具有许多分层排布的挡板，每层的挡板相对于与其邻接的挡板有一定偏置且挡板占居的横截面积最多占总横截面积的55%。

5、按照权利要求1的厌氧净化设备，特征在于在容器（1）内有许多联结的上升管（27），该管与装有上述收集***（5、6）的管（26）交错设置，以传输净化的液体至溢流槽（23），并带有至少一个下流管（28），各种管子（26、27、28）都是六角形且相互邻接成蜂窝结构。

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