CN1080581C - 流体的处理装置及装有该装置的污水净化装置和净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对含有液体、气体和颗粒物质进行处理的处理装置(2)。其中处理室内设置了纵向轴线与水平面呈一定角度的隔板(12)，从处理室底部注入的流体沿着隔板的底面向斜上方流动。其内含有的气泡汇集在隔板的脊(17)的位置处，随后由位于流体水平面之下的排气器(18)捕获。隔板(12)倾斜地一字排开并且相互交错、相互平行。本发明还涉及包括处理装置在内的净化装置，以及用本发明的处理装置或净化装置对污水进行厌氧净化的方法。

Description

流体的处理装置及装有该装置的污水净化装置和净化方法
本发明涉及一种对含有液体、气体和颗粒物质的流体进行处理的装置，包括：
·一个处理室，其中被注满了流体，至少设有一个用于捕获气泡的隔板，所述隔板具有朝下开口和朝上的脊，
·排液口，设置在接近流体水平面的位置处，
·供应口，在处理室的底部向处理室中供应流体，和
·排气器，把在隔板下方捕获的处理室中的气泡排出。
这种处理装置在专利申请EP-A1-0244029和EP-A1-0193999中是熟知的。在这些专利申请的说明书中介绍了隔板的布局方式，各隔板在水平方向上以交错的方式进行设置，并形成了发酵室的上侧壁，从而在发酵室的上方又形成了处理室。隔板可以捕获来自发酵室的上浮的气泡，流体可以经隔板之间的间隙向上方流动。气泡被捕获后，处理室中的流体相对比较平静，而发酵室内的流体则处于翻动状态，从而使气泡上浮。处理室内的流体相对处于平静状态的事实意味着可以对由发酵室而来的流体中的颗粒进行处理，这些颗粒可以经隔板之间的间隔而落回至发酵室内。然而，这种处理装置具有缺点，就是当翻动剧烈时，气泡容易经隔板之间的间隔而混入处理室中，从而对处理室中的处理操作带来不利的影响。特别是，小的气泡更容易混入处理室中。
本发明的目的是消除上述缺点。
本发明的基本目的是提供一种处理装置，在该装置中，液体、气体和颗粒物质可以被除去，从而，在处理装置的上方可以得到不含大量颗粒物质，尤其是不含气体的液体。
本发明的这个目的是这样实现的，就是至少设置一个隔板，该隔板的纵向轴线与水平面呈一个角度，从而由处理室的底部进入的流体可以向斜上方流动，而且是沿着所述隔板的底面进行流动，流体中的气泡汇集在所述隔板的脊的位置处，在水平面的下方设置了排气器，汇集在所述隔板的脊处的气泡可以被该排气器捕获。
由于在处理室的底部供应流体，在处理室的上方排出液体，在处理室内形成了向上的液体流动。倾斜设置的隔板使得流体沿倾斜的轨迹向上方流动。在液体的向斜上方流动的过程中，其中所含的气泡就上浮，而且气泡上浮的速度比流体的流动速度要快一些，最后，气泡与倾斜的隔板相接触。倾斜的隔板使得气泡沿着隔板的脊的方向继续向上浮动。随着流体的向斜上方的流动，其中的气泡汇集在隔板的脊的位置处。气泡在位于水平面下方的隔板的脊的位置处被捕获，从而避免了处于水平面处的流体的翻动。处于处理室上部的流体会相对地处于静止状态，从而混入流体中的颗粒会更容易地被沉淀。所述的倾斜的隔板是说该隔板的纵向轴线与水平面(即水平方向)呈一个角度，而该隔板的底面，即在垂直于纵向轴线的方向上看到的表面也与水平面(即水平方向)呈一定的角度。在这种情况下，隔板的脊位于其底面的另一侧，也与水平方向呈一个倾角。
本发明的处理装置的进一步的优点是，在倾斜的隔板的下方可以出现层流，这有利于流体中所含颗粒的沉淀。层流尤其是这样的实现的，就是层流中的气泡可与流体相分离，可以单独地被排出。
这里需指出的是，所谓的具有倾斜隔板的处理装置在现行技术中是熟知的，在现行技术中，使用了数个平板，各平板以倾斜的方式交错地排开。这种平板的底面沿着与水平面(即水平方向)平行的方向延伸，所述底面垂直于平板的纵向轴线(即沿着平板的横向线轴)。这种具有倾斜板的处理装置适用于处理含有液体和颗粒的流体。然而，如果流体中含有气泡，气泡就会使沿倾斜板流动的流体有附加的蠕动，从而不利于对含有颗粒的流体进行处理，电不利于形成层流。
本发明的处理装置的一个有利的实施例包括一排以倾斜方式设置的隔板，各隔板相互交错并且相互平行。流体可被迫地在两个相邻的相互交错的隔板之间向上方流动。流体中所含的气体会更快地与隔板相接触并随后汇集在脊的位置处，因而，气泡对颗粒沉淀的影响可以很快地被消除。
捕获和排放汇集在脊的位置处的气体的方式多种多样。例如可以在隔板的内侧的脊的位置处设置气体的通道。该通道的狭窄的出口可与一个管相通，该管沿着脊向斜上方延伸，以由另一个管向上方排出气体，从而防止接近水平面处的流体被激扰。根据本发明的一个有利的实施例，排气器包括集气管，该集气管沿着一块水平隔板的脊的方向在本质上水平地延伸，在该隔板的内侧靠近脊的位置处，设有气体入口，该入口也可以是倒置的槽式的结构。本发明的另一个结构简单的实施例是，排气器包括一个集气隔板，该集气隔板的脊在本质上水平地延伸。该集气隔板的形状可以与倾斜的隔板的形状相似，但其宽度小于倾斜的隔板的宽度。集气管或集气隔板沿水平方向延伸的优点是，该集气管或集气隔板可以同时是位于处理室中的倾斜的隔板的支承和定位元件。在集气隔板的脊水平延伸的情况下，有可能用简单的方式收集和排除可浮动的颗粒。若使集气管或集气隔板略微与水平面即水平方向呈一个小的角度，则排放气体和排除可浮动的颗粒的效果就会更好。
本发明的处理装置的倾斜隔板与水平方向的夹角通常在30°至80°之间。该角度尤其是55°至65°之间。如果该角度太大，流体中所含的气泡就不能充分地被隔板捕获。如果该角度太小，流体向上的流动又太慢。该角度的合适的值在很大程度上取决于处理条件和要被处理的流体的成份。在不利的处理条件和要被处理的流体具有不利的成份时，在55°至65°之间的某个角度被证明可以产生良好的效果，例如，该角度可以在60°左右。
根据一个有利的实施例，隔板的横截面在本质上呈V形，其两个侧面之间的夹角可以在大约100°至130°之间，但尤其是在大约110°至120°之间。这种V形的隔板可以简单地由两块板组成，也可由一块板折成一个适当的角度。
根据本发明，在隔板之间可以形成层流，流体中所含的颗粒可以很容易地得到处理，隔板之间的水平间隔在大约2至8cm之间，但尤其是在6cm左右。
本发明进一步涉及一种净化装置，如对污水进行的厌氧净化装置，这种装置包括：
·一个发酵室，
·本发明的处理装置，设置在发酵室的上方，
·除气室，位于处理装置一旁，由隔板分成第一室和第二室，第一室中气体含量较多，第二室中气体含量较少，在隔板的上方处两个室是相通的，该除气室设有排气管，含气体量多的第一室与发酵室相通，含气体量少的第二室在处理装置的处理室的底部设有出口，和
·分隔元件，设置在发酵室和处理装置的处理室之间，该分隔元件可以捕获由发酵室上浮的气泡，并使之排入除气室的第一室中，而且可以使沉淀在处理室内的颗粒再返回至发酵室内。
在发酵室内装有污水，该污水是从厌氧环境中注入至发酵室内进行净化的。在发酵室内产生了上浮的气泡，使发酵室内的流体处于翻动状态，该流体中含有污水及其他的颗粒。气泡被分隔元件捕获并被导入与发酵室相通的除气室的第一室内。气泡在第一室内会上浮，结果在第一室内形成了含有大量气泡的向上流动的流体。在除气室的上方，气体会脱离流体，较大的可浮动的颗粒会不断地从流体中浮动出来。脱离流体的气体及浮动的颗粒可在此时被排除，随后，流体中残留的气体和颗粒就更少了。含有较少气体和颗粒的流体随后进入第二室中，从而到达处理装置的处理室的底部。在流体进入第二室的过程中，流体向下方流动，就意味着仍溶于流体中的部分气泡会向上浮动，从而在除气室的上部脱离出流体并被排出。当流体在处理装置中流动时，仍溶于流体的气体会进一步排出，仍混入流体中的颗粒会继续沉淀。沉淀的颗粒下落至处理装置的底部并落在分隔元件上，该分隔元件介于发酵室和处理室之间。然后，沉淀的颗粒又落回至发酵室内。通过这种净化装置，可对污水进行很好地净化，所述污水可以是啤酒厂排放的废水或含有污泥的废水。根据污水的种类不同，可以在发酵室内添入各种细菌和细菌的载体。在这种净化装置中，排出的气体通常包括O2、CO2和H2，可以是其中一种气体，也可以是几种气体，还可以带有其他的气体。
根据一个很有利的实施例，分隔元件在本质上是几块水平设置的集气隔板，各集气隔板以相邻的方式进行设置，它们的下端略微交错，从而在两相邻的集气隔板的下端之间形成了垂直的间隙，以使沉淀于处理室内的颗粒可以返回至发酵室内。
对于集气隔板来说，可以采用数种在现行技术中熟知的集气隔板。尤其是可以参考欧洲专利申请EP-A1-0193999和EP-A1-0244029中介绍的集气隔板，其内容也包含在此说明书中以供参考。
本发明还进一步涉及用本发明的装置对污水进行厌氧或有氧净化的方法。
下面结合附图对本发明进行更详细的说明。本发明的净化装置用附图中的实施例进行了说明，附图包括：
图1是根据本发明的净化装置的示意透视图；
图2是图1的局部示意侧视图；
图3是在图2中沿III-III线的横截面图；
图4是图1中局部的详细图，在该图中隔板12按另外的不同的方式进行设置；和
图5图示了在处理装置中上浮的气泡的示意轨迹。
附图中图示了本发明的净化装置1，该净化装置1尤其是包括本发明的处理装置2。
净化装置包括一个反应室，例如发酵室3，该反应室设置在处置装置2的下方。发酵室3和处理装置2由分隔板4相互隔开(图中仅进行了示意表示)，这在专利申请EP-A1-0244029和EP-A1-0193999中是熟知的(其内容也包含在本说明书中以供参考)。净化装置进一步包括除气室5，该除气室5包括第一室6和第二室7，第一室6和第二室7由斜置的分隔板8相互隔开。在分隔板8的上侧，第一室6和第二室7是相通的。在除气室5的上方，设置了排气管9和喷淋器10，喷淋器10用于喷水去除浮动的颗粒上的气泡。在除气室的上方，在水平面23的位置上，设置了类似的浮动颗粒的排放口(没有示出)。
处理装置2包括数个V形隔板12，各隔板12与水平面11呈60°的倾角。每个隔板12具有向下开口的侧板13和脊14。V形隔板的两个侧板的夹角β为110°。在处理装置的处理室的上方，靠近水平面11的位置处，设置了排液口，该排液口就是溢流孔15。溢流孔15与排液槽16相通。两个相邻的倾斜的隔板之间的水平距离Z大约为6cm。各倾斜隔板12在本质上相互之间相对于V形的收集隔板17以水平方向一字排开，并悬置于处理装置中的处理室的那些收集隔板17上。收集隔板17穿过脊14延伸，依次与各隔板12的一部分相贯。恰好在收集隔板17的脊的下方，在倾斜隔板14的脊的位置处，设置了通道18，该通道18尤其是用于使气体通过。收集隔板17最好朝着除气室5的方向略微倾斜，并与除去室5相通。在收集隔板17的下方收集的气体和浮动颗粒可以自动地排入除气室中。
在所示的实施例中，分隔板4包括一个完整的V形隔板30和两个半边V形隔板19，半边V形隔板19固定在旁边的壳体上，隔板19与隔板30呈略微的交错结构。隔板30和隔板19的交错结构形成了间隙20，该间隙20位于上方的隔板19的下方和下方的隔板18的上表面之间。通过间隙20，颗粒和流体可流回至下方的发酵室内。
上述的净化装置在总体上是按如下过程工作的：
发酵室3中举例来说容纳有细菌、细菌的载体、污水及其他颗粒。污水最好由某个元件(没有示出)连续地提供给发酵室。污水可由细菌和/或发酵室中的其他化学物质进行净化，从而产生象O2、CO2、H2一类的气体。气体的产生使得发酵室中的液体开始剧烈翻动，从而使发酵室中的颗粒开始四处浮动。上浮的气泡大部分被分隔元件4捕获。如箭头21和22所示，被捕获的气体被引导至除气室5的第一室6中。在这里，气体将进一步上浮，从而产生了向上的流动。发酵室3的流体不断地被导入上方，流体中的颗粒也随之被带入上方。大一点的气泡在除气室5的上方就会脱离流体并经排气管9被排出。来自发酵室3的流体中携带的浮动着的颗粒在除气室上方的水平面23处停止上浮。浮动的颗粒可以被不断地排出，颗粒上的气泡可由喷淋器10除去。
然后，来自发酵室和分隔元件4的气体及流体按箭头24所示的方向进一步朝斜下方进入处理装置2底部的第二室7中。随着流体在第二室中的向下流动，仍存在于流体中的气体就会形成向上浮动的气泡并且集中在除气室5的上方，从而由排气管9排出。如箭头25所示，在处理装置2的底部，部分流体经由间隙20而流回至发酵室内，沉淀于处理装置2中的颗粒也被随之带入发酵室内。如箭头26所示，另一部分流体被迫沿着倾斜的隔板12向上流动，最后到达处理装置的上方，经过净化的流体由溢流孔15排出。
在流体被迫使从倾斜的隔板12的底部向上方流动的过程中，将形成层流状态，仍混在流体中的较大的颗粒会很容易地向下沉淀。仍溶于流体中的气泡和较小的可浮动的颗粒会垂直上升，在任何情况下，气泡上浮都比流体本身的流动要快一些。这些气泡和较轻的颗粒随后被迫使与隔板的倾斜的侧面相接触，隔板的脊14对这些气泡和较轻的颗粒起着导向作用。这些气泡和较轻的颗粒沿着脊14的内侧面继续上浮，直到被设置在水平面11下方的排气器所捕获，在该实施例中，排气器就是在本质上水平设置的收集隔板17。气泡和较轻的颗粒在收集隔板17处被捕获，经由孔18沿着收集隔板17的底面流动至除气室5，气泡在除气室5中由排气管9排放，较轻的颗粒也由相应的排放口(没有示出)排出。位于收集隔板17上方的流体在本质上不含有气泡和较轻的颗粒，从而可以对仍混于流体中的较大的颗粒进行进一步的处理。位于处理装置中的最上层的流体，也就是接近水平面11的流体，很少有仍含有浮动颗粒的情况。这种含颗粒极少的流体可以作为净化后的流体由溢流孔15和排出槽16进一步地排出。
应当清楚的是，本发明的处理装置可有多种实施例。这里所述的用于净化装置的实施例的优点是很多的，但这并不意味着仅有一个实施例。还应当清楚，分隔板12的倾斜角度是可以改变的。也就是说，如图1和图2所示，分隔板12也可以向右侧倾斜(而不是图示的向左倾斜)，或者向前或向后倾斜，当然也可以向其他的方向倾斜。
图4图示了根据本发明的处理装置的另一个实施例。与图1至图3所示的实施例不同的是，倾斜的隔板12的方向相对于纵向轴转动了180°，该隔板12在图4中为隔板112。隔板112的纵向边与处理室2的侧壁120密封。每个隔板112包括两个上开口的侧面113和两个脊114。脊114位于处理室的侧壁120上。该实施例不是用V形的收集隔板17，而是在每个脊114处设置了本质上水平延伸的板斜置的117，板117的上侧边缘设置在处理室2的侧壁120上。在图4所示的实施例中，每个(V形的)隔板112包括两个侧板。
图5是图4的更详细的图，图示了本发明的处理装置中气泡的轨迹。其中，在倾斜隔板112脊的位置处同样设置有通道118，主要用于使气体通过。在区域121中，气泡在本质上垂直上浮，直至气泡与隔板112相接触。在区域122中，气泡沿着隔板112的底面向脊114处汇集。在到达脊114处时，气泡沿着脊114的底面向收集隔板117(区域123)处汇集，随后沿收集隔板117(区域124)排出。

Claims (16)

1、流体的处理装置(2)，该流体含有液体、气体和颗粒物质，该处理装置(2)包括：
·处理室，其中注满了流体，
·排液口(15)，用于排出处理室中的液体，设置于靠近水平面(11)的位置处，
·供液口(7)，用于在处理室的底部向处理室内注入流体，
·一排倾斜的隔板(12；112)，每个隔板具有一个脊(14；114)，脊位于朝下开口的一侧(13；113)的另一侧，脊沿着隔板的纵向方向延伸，该排倾斜隔板(12；112)都设置在处理室内、相互交错并且相互平行，其纵向方向与水平方向呈一定的角度，在处理室的下部注入的流体可以向斜上方流动，并且被迫沿着倾斜的隔板(12；112)的下侧面流动，流体中所含的气泡汇集在倾斜的隔板(12；112)的脊(14；114)的位置处，
·排气器(17；117)，用于捕获汇集在倾斜的隔板(12；112)的脊(14；114)的位置处的气体，并把在处理室内捕获的气体排放掉，
其特征在于，排气器包括集气隔板(17；117)，该集气隔板(17；117)相对于水平方向略微倾斜一定的角度地穿过倾斜的隔板(12)的脊(14；114)而水平地延伸，并且位于水平面(11)的下方，在每个倾斜的隔板(12；112)的脊(14；114)的位置处，恰好在集气隔板(17；117)的脊的下面形成了通道(18)。
2、如权利要求1所述的处理装置，其特征在于，倾斜的隔板(12；112)悬置于处理室内，相互之间由集气隔板(17；117)进行定位。
3、如权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，倾斜的隔板(12；112)延伸至水平面(11)的上方。
4、如权利要求1所述的处理装置(2)，其特征在于，两相邻的隔板(12；112)之间的水平间距Z在2至8cm之间。
5、如权利要求1或2所述的处理装置(2)，其特征在于，倾斜的隔板(12；112)与水平方向的夹角在30°至80°之间。
6、如权利要求1或2所述的处理装置(2)，其特征在于，倾斜的隔板(12)的横截面呈V形，两个侧面之间的夹角β在100°至130°之间。
7、净化装置(1)，用于对污水进行有氧或厌氧的净化，该净化装置包括：
·反应室(3)，
·根据上述权利要求1或2的处理装置(2)，设置在反应室(3)的上方，
·除气室(5)，位于处理装置(2)的一旁，由分隔板(8)分成第一室(6)和第二室(7)，第一室中含气量较多，第二室中含气量较少，在分隔板(8)的上方，第一室和第二室是相通的，除气室(5)设有排气管(9)，含气量大的第一室(6)与发酵室相通，而含气量少的第二室(7)通到处理装置(2)的处理室的底部，和
·分隔元件(4)，位于反应室(3)和处理装置(2)的处理室之间，该分隔元件(4)捕获在反应室(3)中上浮的气泡，并把该气泡排入除气室(5)的第一室(6)中，沉淀在处理室中的颗粒则返回至反应室(3)内。
8、如权利要求7所述的净化装置，其中，分隔元件包括沿水平方向延伸的集气隔板(19，30)，各集气隔板(19，30)以相邻的方式进行设置，两相邻的隔板的下端相互交错少许，从而在相邻的集气隔板(19，39)的下端处形成了垂向的间隙(20)，以使沉淀于处理室中的颗粒返回至反应室(3)内。
9、如权利要求7或8所述的净化装置，其中，集气隔板(17；117)的一端延伸至除气室(5)内。
10、如权利要求1所述的处理装置或如权利要求9所述的净化装置，在对污水进行厌氧净化处理中的应用。
11、如权利要求1或2所述的处理装置，在对含有液体、气体和颗粒物质的流体进行分离处理中的应用，其中，颗粒物质包括较轻的、可浮动的颗粒。
12、如权利要求4所述的处理装置(2)，其特征在于，两相邻的隔板(12；112)之间的水平间距Z为6cm。
13、如权利要求5所述的处理装置(2)，其特征在于，倾斜的隔板(12；112)与水平方向的夹角在55°至65°之间。
14、如权利要求5所述的处理装置(2)，其特征在于，倾斜的隔板(12；112)与水平方向的夹角为60°。
15、如权利要求6所述的处理装置(2)，其特征在于，上述夹角β在110°至120°之间。
16、如权利要求7所述的净化装置(1)，其特征在于，上述反应室(3)是发酵室。
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