CN102307818A - 反应器进口 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于厌氧净化废水、特别是来自造纸业的废水的反应器，该反应器包括一个反应器容器(1)、多个设置在反应器容器(1)下部区域中的进口(2)、至少一个出口(4)和至少一个沉积物排出装置(3)，所述进口(2)用于将待净化的废水引入反应器中，所述出口(4)用于排出净化后的水，其中，一个或多个进口(2)由一个供应管道(5)供给，并且多个供应管道(5)由一个集中供应管道(6)供给。为了确保将待净化的废水尽可能均匀地输送到反应器容器(1)的底部(8)，集中供应管道(6)的至少多数的供应管道(5)分别最多为10个进口(2)提供待净化的废水并且至少多数的供应管道(5)分别具有一个控制阀(7)。
Description
本发明涉及一种用于厌氧净化废水，特别是来自造纸业的废水的反应器，该反应器包括反应器容器、多个设置在反应器容器的下部区域中的进口、至少一个出口以及至少一个沉积物排出装置，所述进口用于将待净化的废水引入反应器中，所述出口用于排出净化后的水，其中，一个或多个进口由一个供应管道供给，并且多个供应管道由一个集中供应管道供给。
本发明也涉及一种通过反应器厌氧净化废水、特别是来自造纸业的废水的方法，所述反应器包括一个反应器容器、多个设置在反应器容器的下部区域中的进口、至少一个出口以及至少一个沉积物排出装置，所述进口用于将待净化的废水引入反应器中，所述出口用于排出净化后的水，其中，一个或多个进口由一个供应管道供给，并且多个供应管道由一个集中供应管道供给。
已知有多种机械的、化学的以及生物的方法和相应的反应器用于净化废水。在生物废水净化中，待净化的废水接触需氧或厌氧微生物，其中在接触需氧微生物的情况下，微生物将废水中含有的有机杂质基本上分解为二氧化碳、生物质和水，并且在接触厌氧微生物的情况下，微生物将废水中含有的有机杂质主要分解为二氧化碳和甲烷且仅小部分分解为生物质。
早期的生物废水净化方法更多地使用厌氧微生物，因为在厌氧废水净化中不必耗费大量能量将氧气输送进生物反应器中，在该净化中产生了可以后续用于产生能量的高能生物气，以及生成了明显更少量的剩余污泥。
根据所使用的生物质的种类和形式，厌氧废水净化用的反应器可分为接触污泥反应器、UASB-反应器、EGSB-反应器、固定床反应器和流动床反应器。
在固定床反应器中微生物附着在位置固定的载体材料上，在流动床反应器中微生物附着在可自由运动的小型载体材料上，而在UASB和EGSB-反应器中使用所谓颗粒形式的微生物。与UASB(升流式厌氧污泥床)-反应器不同，EGSB(颗粒污泥膨胀床)-反应器更高，并且在体积相同时具有明显更小的基面。
在UASB和EGSB-反应器中，待净化的废水或者待净化的废水和从厌氧反应器出口流出的净化后的废水的混合物通过位于反应器下部区域的进口连续地输送给反应器，并且流经位于进口上方且含微生物颗粒的污泥床。
在分解废水中的有机化合物时，微生物特别生成了含甲烷和二氧化碳的气体(其也称作生物气)，其部分以小气泡的形式聚集在微生物颗粒上，并且部分以自由气泡的形式在反应器中向上升。颗粒的比重由于聚集的气泡而有所降低，因此颗粒在反应器中向上升。为了将形成的生物气以及上升的颗粒与水分离，在反应器的中部和/或上部设置了大多为气罩形式的分离器，在气罩顶之下聚集有生物气，其形成气垫。去除了气体和微生物颗粒的净化后的水在反应器中上升，并且于反应器上端部经过溢出口排出。该类方法和相应的反应器例如记载于EP 0 170 332 A和EP 1 071 636 B中。
在上述方法中特别重要的是经进口输入反应器中的废水在反应器横截面上均匀地分布，从而可以充分混合位于反应器中的污泥颗粒、位于反应器中的水以及所引入的废水。为了满足该要求，已提出了大量装配有相应的进口分配器的反应器。
这些反应器在反应器空间的区域内具有大量进口，通过所述进口分配待净化的废水。特别是在石灰含量高的废水，如来自造纸业的废水中，总是反复形成沉淀和沉积物。这些沉淀和沉积物沉降在反应器容器的底部，从而增加了进口的流出口处的流阻。结果是在进口分配器的其它进口处流出了更大的体积。这将导致大于75％的进口是无效的，而这从外部不能被识别出。与此相关的废水的不均匀引入将极大地降低废水处理的效率。
本发明所要解决的技术问题在于，确保尽可能均匀地将待净化的废水输入反应器容器的底部。特别地，在下文中颗粒(Pellet)理解为颗粒状的生物污泥。
该技术问题按本发明由此解决，即，集中供应管道的至少多数的供应管道分别最多为10个进口提供待净化的废水，并且至少多数的供应管道分别具有一个控制阀。
通过将配置给供应管道的进口减至最少，可以更好地控制待净化废水的输入在反应器容器整个横截面上的分配，并且因此也可均匀化。即使个别的进口被沉降沉积物部分或完全地覆盖。
另外，由于供应管道的进口数量较少，在仅关闭一个或少量进口时，该供应管道其它畅通的进口处的流动剧烈增强，这会防止这些进口关闭。
通过较大数目的供应管道，即使在一些进口关闭时也可以确保待净化废水的输入在反应器容器底部上的更均匀分配。当出现堵塞或不均匀流动时可以通过这些进口变冷而识别出来。
根据反应器的结构和尺寸以及废水的种类，即使考虑到供应管道和控制阀数量的增加将导致费用的增加，以下仍是有利的：集中供应管道的多数供应管道最多为6个、优选最多为3个进口或甚至仅为一个进口提供待净化的废水。
为了使进口可以全面影响待净化的废水，所有的供应管道应该分别具有一个控制阀。
另外有利的是，至少多数的进口、优选所有的进口从反应器容器的底部突伸出。通过该方式可以阻止沉降在反应器容器底部的沉降物完全或至少太快地覆盖进口。
这里关键性的仅是进口与反应器底部相隔一定距离，使得进口可以通过底部或侧面地引入反应器容器中。
另外有利的是，至少多数的供应管道、优选所有的供应管道从反应器容器引出。由于多数情况中进口分配器也位于反应器容器的外部，所以一方面这是容易实现的，而另一方面也可使测量和控制装置易于接近，只要所述测量和控制装置安装或安设在供应管道的这个位于反应器容器外部的部分中。
除了控制阀外，至少多数的供应管道、优选所有的供应管道应分别具有一个流量测量装置，从而可以相对容易地测得相应供应管道的进口是否是关闭的以及有多少是关闭的。基于此，可以更好地对进口在反应器整个横截面上的分配进行控制。
为了使沉淀物可以更容易地从反应器底部脱落且排出，有利的是，至少一个供应管道的至少一个进口、优选所有的进口朝向沉积物排出装置定向。
另外为了均匀分配废水的进入量，进口也应优选均匀地分布在反应器容器的底部上。
关于反应器容器的结构构造已经证实有利的是，反应器容器具有至少一个向下变细的漏斗，并且沉积物排出装置位于漏斗的下端。反应器以及漏斗可以具有圆形或角形的横截面。
漏斗形的反应器底部，特别是呈向下变细的单锥体或双锥体的形式的漏斗形反应器底部确保了从反应器上部沉降的高比重的固体可以沉降至漏斗的尖端且从尖端排出。
由此可以避免沉降物聚集在进口的区域中，而沉降物聚集在进口的区域会导致形成死区并减小反应器的有效横截面。
在此，反应器底部也可以由多个具有沉积物排出装置的漏斗形成。
此外，应有至少一个用于引入液体的中央供应管道连通入漏斗的下端，其中，所引入的液体可以由待净化的废水、净化后的废水或它们的混合物构成。通过该液体可以再激活颗粒和/或促进沉降物的脱落和排出。
为了使进口与反应器的条件匹配且避免堵塞和促进沉降物的脱落或排出，以下也是有利的，即至少一些、优选所有的进口的位置和/或定向是可以变化的。
关于按本发明的方法重要的是，多个供应管道分别具有一个控制阀以及至少个别(einzeln)的控制阀至少短时间地打开到不同的程度。在此，供应管道中的流量与要求匹配且当需要时降低至零。
为了实现全面的可控性，在所有供应管道中均应通过控制阀控制流过的废水量。
为了可以更均匀地分配待引入反应器容器中的废水，应该测量至少一些、优选所有的供应管道的流量，并且根据供应管道中的流量控制所述控制阀。
另外有利于过程控制的是，测量反应器容器底部的沉积物的规模(Umfang)和/或所排出的沉积物的量。以此方式不仅可以获知沉积物的规模也可以获知沉积物的分布情况。
这也实现了有针对性地排出沉积物。如果例如应该使反应器底部的特定区域中的沉淀物脱落或去除，则控制阀仅给设置在底部有待冲洗通畅的区域内的和/或朝向该区域的沉积物排出装置指向的进口额外地或专门提供液体、特别是待净化的废水。
与除去特定区域中的沉降物无关，以下对于整体促进沉降物的排出也会是有利的，即通过控制阀仅给朝向一个或多个沉积物排出装置指向的进口额外地或专门(
oder ausschlieβlich)提供液体、特别是待净化的废水口。
以下将通过多个实施例进一步阐述本发明。在附图中：
图1是剖切反应器的纵剖面示意图，以及
图2和图3是反应器底部8的不同进口分配系统。
图1所示的生物反应器包括反应器容器1，反应器容器1的中部和上部呈圆柱体形，并且其下部呈圆锥形地向下变细。
在反应器的下部中，即在漏斗中设置有用于引入待净化废水的进口分配系统。
两个分离器11、12位于反应器容器1的中部和上部，这两个分离器11、12分别具有多个气罩13。在实践中，分离器11、12中的每个分离器由多层的气罩13组成；然而为了简便起见，在上述图1中的每个分离器11、12分别仅示出了一层气罩13。
出口4分别以溢出口的形式位于上部分离器12的上方，净化后的水通过该溢出口从反应器中排出。
在反应器上设置了气体分离装置14，其通过管道15与两个分离器11、12连接。此外，沉降管道16自气体分离装置14的底部通入反应器容器1的下部。
另外，沉积物排出装置3以及中央供应管道10位于反应器容器1的下部，即漏斗的下部2中，其中，可以通过沉积物排出装置3从反应器容器1中排出固体或者由固体和液体组成的悬浮液，并通过中央供应管道10引入用于冲洗反应器容器1下部的液体。
进口分配系统由大量的进口2形成，进口2均匀地设置在反应器容器1的底部8(在本文中为漏斗的内壁)上。
待净化的废水通过所述进口2引入反应器容器1中。在此，很少的几个、这里具体为不多于五个进口2由一个共同的供应管道5供应废水。每个供应管道5通过各自的控制阀7与一个配置给多个供应管道5的集中供应管道6连接。
以此方式，关闭一个进口2会更强烈地影响供应管道5的其它几个进口2，从而使得废水更剧烈地流经仍打开的其它进口2，这防止了在相应进口2上产生沉积物。
此外，堵塞的进口2由此通过供应管道5中压力的增加而被冲洗通畅，其中，压力例如也可以简单地通过关闭其它供应管道得以提高。
此外，由于存在大量可通过控制阀7控制的供应管道5，可以更精细地控制所引入的废水在反应器容器1的底部8处的分配。
在此，属于供应管道5的进口2可以彼此相邻和/或彼此重叠地设置在反应器容器1中。
在反应器运行时，待净化的废水通过进口2引入反应器容器1中，其中，所引入的废水和位于反应器中的介质密切地混合，所述介质由已部分净化的废水、微生物颗粒(在图1中用小点表示)和小气泡组成。
所引入的废水从进口2在反应器容器1中缓慢地向上流动，直到到达含污泥颗粒的发酵区中，所述污泥颗粒包含微生物。包含在颗粒中的微生物主要将废水中所含的有机杂质分解成甲烷和二氧化碳气体。生成的气体导致产生小气泡，小气泡中的较大的气泡从颗粒脱离并且以气泡的形式穿过介质冒起气泡，而小气泡则保持附着在污泥颗粒上。在其上附着了小气泡且因此比重比其它颗粒和水更小的颗粒在反应器容器1中上升，直到它们到达下部分离器11。
游离的气泡被捕获在气罩13中，并且在气罩13的顶部下形成气垫。
收集在气罩13中的气体以及少量被带入的颗粒和水例如通过位于气罩13端面的未示出的开口从气罩13中排出，并经过管道15导入气体分离装置14中。
水、上升的微生物颗粒和在下部分离器11中未被分离的气泡在反应器容器1中继续上升直到上部分离器12。由于下部分离器11和上部分离器12之间的液静压的减小，最后的一些小气泡与到达上部分离器12的微生物颗粒分开，因此颗粒的比重又增加且颗粒向下沉降。剩下的气泡被收集在上部分离器12的气罩13中，并再一次于各个气罩13的端面处转移入气体收集管道中，气体从该气体收集管道经过管道15进入气体分离装置14中。
此时净化后的水自上部分离器12继续向上升，直到通过溢出口从反应器容器1排出且通过出口管道导出。
在气体分离装置14中，气体从剩余的水和微生物颗粒中分离，其中颗粒和废水组成的悬浮液经过沉降管道16再循环进入反应器容器1中。在此，沉降管道16的排出口通入反应器容器1的下部中，在反应器容器1的下部中，由颗粒和废水组成的返回悬浮液与经进口2引入反应器中的废水混合，从而重新开始循环。
根据经过进口2引入反应器中的废水的来源，废水或多或少地含有固体。来自造纸业的废水例如含高浓度的固体填料和石灰(Kalk)。
在含固体的废水离开进口2后，其向上升至反应器容器的圆柱状部分中。废水中所含的超过最小比重的固体成分在离开进口2后就沉降至向下变细的漏斗中，并且聚集在该处。
此外，在废水上升至污泥床区域之后，溶于废水中的部分石灰沉淀在污泥颗粒处。由此，一部分污泥颗粒超过了临界比重，并且因此自污泥床沉降而同样聚集在漏斗中。
这样设计进口2并且使其朝向沉积物排出装置3定向，使得从上向下沉降的颗粒不聚集在进口2上，而是从进口2的外表面滑落并且同样聚集在漏斗的尖端处。
根据需要，聚集在反应器容器1的尖端处的沉降物可以通过沉积物排出装置3连续地或分批地从反应器排出。
此外，也可以根据需要通过中央供应管道10连续地或分批将液体引入反应器容器的下部2中。经过中央供应管道10输送给反应器的液体可以是待净化的废水、来自反应器的再循环废水、淡水或它们的混合物。
与此相对，图2所示的反应器具有四边形横截面。从反应器底部8的俯视图可以看出，在此有多个供应管道5从反应器壁的侧面通入反应器容器1中。
每个供应管道5具有最多五个进口2，这些进口2在此指向反应器容器1的上部。这有助于混合经进口2引入的废水和反应器容器1中的介质。
为了使沉降物不易覆盖进口2，进口比反应器底部8高出几个厘米。
此外，配置给每个供应管道5的流量测量装置9以及用于影响供应管道5中流量的控制阀7位于反应器容器1的外部。
也可以使用可移动的流量测量装置9替代固定的流量测量装置9。
在各种情况中，将控制和测量装置7、9设置在反应器容器1的外部，将不像将其设置在反应器容器1内部的部分侵略性环境中那样易受干扰。由此也简化了安装和修理。
通过流量测量装置9可以很容易确定供应管道5的单个或多个进口2是否受损。当发生堵塞时，例如可以通过短暂增加那个供应管道5中的压力来尝试将堵塞的进口2再次冲洗畅通。在此也可以通过关闭其它的供应管道5实现压力增加。
如果认为所述供应管道5的所有进口2都受损，则通常也可以增大供应管道5中的压力。
为了简化生产，在图3中以剖切下部的纵剖面示出的反应器容器1也具有四边形的底部8。在此，供应管道5从下方穿过反应器容器1突伸出底部8。例如这里每个供应管道5仅具有一个进口2，其这样高出底部8地设置，使得进口2在各种情况下均从可能聚集在底部8上的沉积物中突伸出，其中聚集的沉积物自身形成了斜面。
如有需要，也可以这样设置供应管道5，使得该供应管道5优选可在反应器的外部进行调节。以此方式可以相对容易地改变或适配相应供应管道5的进口2的高度和定向。
为了使沉降物不易在供应管道5的区域中沉积在底部8处，底部8通常设计成倾斜的，其中这样实现倾斜，使得沉淀物朝沉积物排出装置3的方向在反应器的底部8上滑动。
此外，所有的进口2朝该沉积物排出装置3定向。因此通过进口引入反应器容器1中的废水已经使得沉积物脱落并且将其朝沉积物排出装置3的方向输送。为了冲洗通畅底部8，个别的或所有的进口2也可以用比通常情况高的压力将废水喷入反应器容器1中。
Claims (17)
1.一种用于厌氧净化废水，特别是来自造纸业的废水，的反应器，该反应器包括一个反应器容器(1)、多个设置在该反应器容器(1)下部区域中的进口(2)、至少一个出口(4)和至少一个沉积物排出装置(3)，所述进口(2)用于将待净化的废水引入所述反应器中，所述出口(4)用于排出净化后的水，其中，一个或多个进口(2)由一个供应管道(5)供给，并且多个供应管道(5)由一个集中供应管道(6)供给，其特征在于，集中供应管道(6)的至少多数的供应管道(5)分别最多为10个进口(2)提供待净化的废水并且所述至少多数的供应管道(5)分别具有一个控制阀(7)。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，集中供应管道(6)的至少多数的供应管道(5)最多为6个、优选最多为3个进口(2)提供待净化的废水。
3.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，集中供应管道(6)的至少多数的供应管道(5)仅分别为一个进口(2)提供待净化的废水。
4.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，所有的供应管道(5)分别具有一个控制阀(7)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，至少多数的进口(2)、优选所有的进口(2)高出所述反应器容器(1)的底部(8)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，至少多数的供应管道(5)、优选所有的供应管道(5)从所述反应器容器(1)引出。
7.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，至少多数的供应管道(5)、优选所有的供应管道(5)分别具有一个流量测量装置(9)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，至少一个供应管道(5)的至少一个进口(2)、优选所有进口(2)朝向所述沉积物排出装置(3)定向。
9.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，所述进口(2)优选均匀地分布在所述反应器容器(1)的底部(8)的上方。
10.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，所述反应器容器(1)具有至少一个向下变细的漏斗，并且所述沉积物排出装置(3)位于该漏斗的下端部处。
11.根据权利要求10所述的反应器，其特征在于，至少一个用于引入液体的中央供应管道(10)连通入所述漏斗的下端部，其中，所引入的液体优选由待净化的废水、净化后的废水或它们的混合物构成。
12.根据上述权利要求中任一项所述的反应器，其特征在于，至少一些、优选所有的进口(2)的位置和/或定向是可以变化的。
13.一种用于通过反应器、特别是根据前述权利要求中任一项所述的反应器厌氧净化废水、特别是来自造纸业的废水的方法，所述反应器包括一个反应器容器(1)、多个设置在反应器容器(1)下部区域中的进口(2)、至少一个出口(4)和至少一个沉积物排出装置(3)，所述进口(2)用于将待净化的废水引入反应器中，所述出口(4)用于排出净化后的水，其中，一个或多个进口(2)由一个供应管道(5)供给，并且多个供应管道(5)由一个集中供应管道(6)供给，其特征在于，多个供应管道(5)分别具有一个控制阀(7)，以及至少个别所述控制阀(7)至少短时间地打开到不同的程度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过所述控制阀(7)控制输送给所有供应管道(5)的废水量。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，测量至少一些供应管道(5)、优选所有供应管道(5)的流量，并且根据供应管道(5)中的流量控制所述控制阀(7)。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，测量所述反应器容器(1)的底部(8)处的沉积物的规模。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，为了除去所述反应器容器(1)的底部(8)的沉淀物，所述控制阀(7)仅仅给设置在所述底部(8)有待冲洗通畅的区域内和/或朝向沉积物排出装置(3)指向的进口(2)额外或者专门提供液体、特别是待净化的废水。
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