CN103097307B - 包括固体分离装置的净化器、以及用于废水净化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于诸如废水的流体的净化的净化器（100），该净化器包括：-用于流体的反应容器（10），该反应容器具有反应室（11）和底部（12）；-下行床（14），具有顶端（91）和底端（92），其中，下行床的顶端连接至流体收集器（13）以收集来自反应容器（10）的流体，并且下行床布置成朝着反应容器的底部（12）运送流体；-固体分离装置（20），布置成分离固体与液体，该固体分离装置包括流体入口（72）和液体排放口（56），该流体入口布置成将流体引入固体分离装置中，该液体排放口布置成从固体分离装置中移出分离的液体；其中，固体分离装置（20）的流体入口连接至下行床的底端（92），并且固体分离装置位于反应容器的底部（12）上或附近。

Description

包括固体分离装置的净化器、以及用于废水净化的方法

本发明涉及一种包括固体分离装置的净化器。本发明也涉及一种用于废水的净化的方法。如果一种流体具有可生物降解的组分，则认为其为废水。

从现有技术已知包括一种固体分离装置的这种净化器。EP2065344A1披露了一种示例净化器。上流式厌氧污泥床（UASB）废水处理为这样一个过程：其通常使用具有反应容器的反应器，该反应容器包括颗粒厌氧污泥床。流入废水均匀分布在床下方，并向上流过生物质床。由于气体穿过流体朝着液位向上流动，因此流体在反应容器中连续运动。

在已知的实施例中，在反应容器的顶部附近，在三相分离器（也称为气液固分离器）或固体分离装置中使水相与污泥固体和气体分离。EP2065344A1披露了一种包括固体收集室的固体和气体分离装置。来自该处理或反应室的流体可进入分离装置和固体收集室。在相对较低的湍流条件下，分离效率较高。已知不一定必须包括固体收集室的可替代固体分离装置，例如涡流装置和筛网。

在已知的实施例中，将来自固体分离装置的带有固体的分离的流体往回运送至反应器，由于密度不同，因此在反应器中引发向下流动。在反应器的下部中，流体将与污泥或流入物（influent）混合。流体中的气泡（例如在厌氧过程中形成）造成向上运送。以这种方式，在反应容器内部形成流体流动的循环。

已知的具有固体分离装置的净化器的一个缺陷在于，在固体分离装置中分离的流体包含气态组分，或气泡，它们向上升起并且产生湍流。这些气泡也可为较重的污泥颗粒提供不需要的向上提升，这干涉了固体分离装置中的分离过程。这种效应称为“污泥浮选”或简称为“浮选”。这些缺陷限制了固体分离装置分离污泥与其他液体和气体的效率，并且因此限制了净化器的功能。

根据现有技术，反应器中的污泥床应位于固体分离装置下方足够远的地方，以使固体收集室中的分离的颗粒物质能穿过液体向下落入污泥床中。如果污泥床有效地包围固体分离装置，则将不会出现这种落下效果，并且固体分离装置将充满颗粒物质并停止工作。因此，已知的固体分离装置在运行时对液位和污泥床有特殊要求，降低了净化器的设计自由度。

在反应容器的顶部附近安装固体分离装置是另一个缺陷，这使反应器的构造变得复杂。

EP0493727披露了一种组合型UASB和机械净化器，其具有连接至外部管道的外部涡流分离装置。在内部，净化器的反应器底部形成机械分离装置，该机械分离装置允许颗粒物质沉降在机械分离装置下方的沉降室中。颗粒物质不能在相反的向上方向上穿过机械分离装置。这种系统的一个缺陷在于，使用了两种不同类型的分离装置，并且外部分离装置需要穿过反应容器的管道。此外，污泥将沉降在流入管线下方的沉降空间中，在此污泥不再与流入物质发生作用，因此厌氧过程的效率不是最优的。

本发明的一个目的是改进已知的净化器。本发明的另一个目的是提供一种改进的用于废水的净化的方法。本发明的另一个目的是提供一种较低成本的净化器。

通过提供一种用于例如废水的流体的净化的净化器来达成目的，所述净化器包括：

-用于流体的反应容器，该反应容器具有反应室和底部；

-下行床（downer），具有顶端和底端，其中，下行床的顶端连接至流体收集器，以便收集来自反应容器的流体，并且所述下行床布置成朝着反应容器的底部运送流体；

-固体分离装置，布置成分离固体与液体，所述固体分离装置包括流体入口和液体排放口（discharge），该液体入口布置成将流体引入固体分离装置中，该液体排放口布置成从固体分离装置中移出分离的液体；

其中，固体分离装置的流体入口连接至下行床的底端，并且固体分离装置位于反应容器的底部上或附近。固体分离装置可设置在反应容器内部。该装置可设置在反应容器的底部上，以便在运行时使污泥床包围固体分离装置。

因此，在一个实施例中，所述净化器包括反应容器、下行床和固体分离装置。反应容器布置成容纳流体。该反应容器具有反应室和底部。在一个实施例中，下行床用于收集来自反应容器的流体，并且朝着反应容器的底部运送流体。在一个实施例中，固体分离装置包括具有流体入口的壳体，该流体入口用于将流体供应到固体分离装置的固体收集室中。固体分离装置进一步包括颗粒材料分离装置，该颗粒材料分离装置布置成使流体中的固体和液体材料相互分离。在一个实施例中，固体分离装置进一步包括液体排放口，该流体排放口用于从固体分离装置中移出液体，尤其是移出分离的液体，该液体排放口定位在颗粒材料分离装置的下游。在一个实施例中，固体分离装置位于反应容器的底部上。在另一个实施例中，固体分离装置位于反应容器的底部附近，例如，位于通过支撑腿支撑或悬挂在反应容器的壁上的反应容器的下部中。这有利地允许这样一种构造，即，下行床能基本竖直地延伸，下行床的顶端位于反应容器的上部中，并且下行床的底部位于反应容器的下部中。当固体分离装置设置在反应容器的底部上时，这有利地在下行床的顶端（在此收集流体）与固体分离装置（在此分离流体）之间提供最大的高度差。此外，由于将该装置设置在一表面上比将该装置设置在一高度处（如在现有技术实例中所要求的）进行起来更容易，因此将固体分离装置设置在反应室或反应容器的底部或底面上或附近在构造上是有利的。将固体分离装置设置在净化器的底部上（尤其是设置在反应容器的底部或底面上）的另一个优点在于，减小了搁置污泥床所用的面积，这就加强了在反应容器的底部附近的流体与污泥的混合。将固体分离装置设置在净化器的下部的再一个优点在于，分离的颗粒材料将在所述下部中被再次引入反应容器中的事实。这有利地允许污泥床过滤所述材料，并且趋于防止该材料立即朝着液位往回上升。将固体分离装置设置在反应容器内部而不是外部的一个优点在于，固体分离装置内部的压力与反应容器的周围部分中的压力相等，因此无需加固固体分离装置来对付压差。另一个优点在于，仅需要竖直管道，也无需在反应容器外部并往回在反应容器内部延伸的水平管道。仅具有竖直管道的一个优点在于，使由于固体的沉降而产生的堵塞的风险最小化。

在一个实施例中，固体分离装置的流体入口连接至下行床。下行床允许向下运送来自较高液位的流体，并且根据此实施例，将该流体供给至固体分离装置。来自反应器的顶部附近的流体材料比反应器的底部的流体材料具有更低比例的（潜在）气体溶解材料。

本发明人认识到，反应器的顶部（根据现有技术将固体分离装置位于此处）附近的流体处于比反应容器内的平均液压低的液压下，这导致溶解气体组分“放松”，以便在固体分离装置中形成（微小）气泡，这不利地影响了固体分离装置的功能。

将与处于较低压力下的液体相比处于较高压力下的液体或流体可包含更多的溶解气体组分这一事实有利地应用在当前的发明中。通过从一高度（下行床的顶端和底端的高度差）将流体引入固体分离装置中可将具有低比例的（潜在）气体材料的流体引入固体分离装置中。有利地，因此极大地减小了浮选效应，这提高了固体分离装置的效率。有利地，本发明允许净化器的模块化设置，其中固体分离装置可与反应容器分开构造和可能地出售。

在一个实施例中，固体分离装置具有用于从分离装置中移出流体的流出管线。流出管线可连接至泵，以便在运行时泵产生流过流出管线的基本恒定的流动，引起固体分离装置的吸入效应。由于这种抽吸效应，以稳定的速度从下行床中抽出材料并进入分离装置中，这有益于固体分离装置起作用。

在根据本发明的一个实施例中，固体分离装置包括固体收集室，该固体收集室布置成接收分离的固体。通过固体分离装置（尤其是通过所述分离装置的颗粒材料分离装置）与流体分离的固体可在被再次引入反应容器中之前有利地收集在固体收集室中。

在根据本发明的一个实施例中，下行床的顶端与下行床的底端之间的流体压差至少为0.5巴（bar），优选地至少为1巴。在一个实施例中，该压差至少为1.5巴、2巴或2.5巴。

在根据本发明的一个实施例中，净化器包括气体分离装置，该气体分离装置具有连接至流体收集器的流体出口。有利地，气体分离装置（其在一个实施例中位于运行的净化器的液位附近）将从流体中移出气体材料，进一步减少了流体中的气体成分，该流体随后被收集并且通过下行床被带向固体分离装置。气体分离装置可设置在运行的净化器的流体表面的液位下方。气体分离装置可位于净化器的溢流装置下方。特别地，由于将下行床直接连接至溢流装置可在下行床中引人不希望的气泡，因此将下行床连接至流体表面下方的气体分离装置是有利的。

在根据本发明的一个实施例中，固体收集室设置有用于从收集室移出收集的或接收的材料的装置。通过积极地移出收集的材料，阻止了固体收集室（例如固体分离装置的下部中的料仓内部的固体收集室）充满颗粒材料并因此干扰从固体收集室至颗粒材料分离装置的流动。该固体收集室包括用于流体的一个或多个出口，该流体包含回到反应室的方向中或方向上的颗粒材料。分离的（特别是固体）材料重新循环到反应容器中。出口可通过用于将流体和污泥从固体收集室移动到净化器的反应容器中的开口而形成在固体收集室的壁上。

在根据本发明的一个实施例中，用于移出分离的材料的装置包括与流体入口系统流体连通的分支段（branch segment）。分支段（其可形成为管道）具有位于固体收集室内部的开口端在，这些开口端可吸入来自该室的收集的材料。

在一个实施例中，通过抽吸效应从固体分离装置的固体收集室中移出颗粒材料，该抽吸效应由流入物或循环流体和流入物的混合物进一步流入反应室中而产生。在根据本发明的一个实施例中，流体入口系统包括布置成引发通过分支段的抽吸效应的喷射部件，例如射流泵或喷嘴。射流泵可形成为管道段的出口，其中管道段就在出口之前收缩。当流体流过管道段和出口时，收缩处的压力将减小。通过在收缩附近将分支段连接至管道段，运行条件下的减小的压力将造成抽吸效应，这使材料（例如收集的颗粒材料）被吸入分支段中。该材料随后从喷射部件喷出并进入反应室中。

因此，入口系统提供至少两个目的。它将流入物或流入物与循环材料的混合物带入反应室中，并且这样做时，从出口运送材料将引起抽吸效应，该抽吸效应使得从固体收集室中吸出由颗粒材料分离装置分离的颗粒材料。在固体分离装置设置在反应容器或反应室内部的一个实施例中，颗粒材料将因此被引入所述反应室中。有利地，颗粒材料可直接被带入反应室内的污泥床中，以优化颗粒材料与污泥的混合。这种固体分离装置的另一个优点在于，如果抽吸足够强，则其可在被反应容器的污泥床有效包围或甚至淹没在反应容器的污泥床时起作用。

进入的流入物将实际上表现为像流体或水射流一样，这将在固体分离装置的下部附近收集的颗粒材料上施加吸力，因此有助于从固体收集室中移出所述材料。由于有效地移出收集的颗粒材料（这甚至在固体分离装置嵌入污泥床中时仍起作用），因此不再需要将固体分离装置设置在污泥水平面上方的一高度处。一个优点在于，简化了应用这种固体分离装置的净化器的构造，因为净化器的反应室或反应容器无需将固体分离装置支撑在污泥床上方的一高度处。

在一个实施例中，来自液体排放口的流出物的一部分与作为对喷射泵的供给的流入物一起被再次引入（优选地被再次喷入）到反应容器中。

在根据本发明的一个实施例中，固体分离装置包括具有成角度的壁部件，这些壁部件从顶部向底部延伸，朝着反应容器的侧面向外成锥形。有利地，这些成角度的壁部件可在反应室或反应容器内部形成类似帐篷的结构。从反应室的较高部分下降的污泥可在流入物喷嘴的方向上从成角度的壁部件上滑落，因此使反应器的底部上的未混合区域的风险最小化。

在根据本发明的一个实施例中，净化器包括多个固体分离装置。有利地，尤其是对于较大的反应容器而言，多个较小的固体分离装置可比一个大的固体分离装置更有效地工作。

在根据本发明的一个实施例中，颗粒材料分离装置包括形成通道的一排斜平行板。这排斜板起颗粒材料分离装置的作用。由这些板形成的通道分离流过它们的流体。当材料趋于向上流过斜通道时，颗粒材料将趋于向下流动。在根据本发明的一个实施例中，颗粒材料分离装置的斜平行板构造并布置成造成从固体收集室朝着固体分离装置的液体排放口的向上方向上的流动。当可从固体收集室中并最终通过液体排放口从净化器中排出循环的净化的液体材料时，在固体收集室中收集颗粒或污泥状材料。在一个实施例中，固体收集室定位在颗粒材料分离装置下方。以这种方式，使得进入固体收集室中的入口流与朝着液体排放口的出射流或出口流相反。入口流和出口流将在固体收集室中产生循环流。

在根据本发明的一个实施例中，提供泵，以便将流入物或流出物与来自固体分离装置的液体排放口的流出流体的混合物通过入口系统泵入反应室中。有利地，这个泵产生必要的水射流以便产生低压，并且将分离的颗粒材料从固体收集室移动到反应室中。

由于泵将引起流体以基本上恒定的速率流过板（这有益于斜板起作用），因此与包括斜板的颗粒材料分离装置一起组合使用泵是有利的。

在一个可替代实施例中，下行床可收集来自容器的流体，并且可部分地在反应容器的外部延伸。固体分离装置可定位在下行床的外部通道中。

本发明提供了一种固体分离装置，其形成并布置成用在如上所述的根据本发明的净化器中。

本发明进一步提供了一种用于使用净化器的废水的有氧或厌氧净化的方法，该方法包括以下步骤：

-使来自净化器的反应室的一定量流体的液压从第一压力值升高至第二压力值，所述第二压力值大于第一压力值；

-分离颗粒材料与所述一定量的流体；以及

-将分离的颗粒材料再次引入反应室中。

该净化器可为如上所述的净化器。如上所述的固体分离装置可用于分离固体与液体。由于上述浮选效应出现在固体分离装置中，因此在分离的步骤之前升高待（至少部分地）分离成颗粒液体材料的流体的压力是有利的。这提高了固体分离装置的效率。

在根据本发明的另一个实施例中，升高液压包括以下步骤：将所述一定量流体从反应室中的第一位置运送至反应室中的较低的第二位置，例如可使用如上所述的下行床进行运送。在一个实施例中，第二压力值比第一压力值高至少0.5巴，优选地高至少1巴。

在根据本发明的一个实施例中，升高一定量流体的液压的步骤之前是分离一定量气体与所述一定量流体。通过从流体中至少部分地移出气体，将进一步减小随后的颗粒材料分离步骤中的浮选效应。

在根据本发明的一个实施例中，将颗粒材料再次引入反应室中的步骤包括：通过由流入物或循环流体与流入流体的混合物进一步流入反应室中产生的抽吸效应，从固体分离装置的固体收集室中移出颗粒材料。有利地，这一措施既将待净化的新流体材料引入净化器中，又同时将已收集或在固体收集室中正在接收的颗粒材料从固体分离装置中冲出并进入净化器的反应室中，因此扰乱污泥床并且加强混合。在根据本发明的另一个实施例中，通过流体喷射从固体分离装置的固体收集室中移出颗粒材料。

现在将参考图1-3将对本发明的各方面进行描述，其中

-图1a-1b示意性地示出根据本发明的净化器，

-图2a-2c示意性地示出根据本发明的净化器的固体分离装置，

-图3示意性地示出根据本发明的净化器的流体收集器和气体分离装置，

-图4示意性地示出根据本发明的可替代流入物入口装置，以及

-图5示意性地示出根据本发明的另一变型。

参考图1a和图1b，净化器100包括反应容器10。反应容器10设置有用于将流入物引入净化器中的入口系统32、以及用于从净化器中移出循环液体或流出物的出口管线33。净化器100进一步包括用于将与反应容器中的流体分离的生物气移动至生物气单元37（在此收集或使用生物气）的生物气出口管线94。

流入物源34通过流体管线连接至流入物管线31。泵30连接至流入物管线31，并在运行时，引发来自流入物源34的流入物和来自出口管线33的流出物的混合，出口管线33连接至流入物管道31，以通过流入物管线31运送至入口系统32，并且因此进入反应容器10中。在图1未示出的一种可替代布置中，流入物源34连接至位于泵31的下游的流入物管线31。

流出物管道28将流出物收集管线56连接至除气/水封容器81，该除气/水封容器位于反应器的上部中，靠近运行状态中的液位。在这种流出物管道28和容器81中，流体“放松”，并且溶解气体将形成气泡，气泡从容器81泄漏至反应器的顶部空间93。容器81与连接的流出物管线83、84和38（见图3）一起作为水封，以避免来自顶部空间的气体随着离开反应器的流出物而漏出，例如通过流出物移出管线84和38泄漏至收集单元35’。可允许流出物通过流出物移出管线84和38离开反应器而到达收集单元35’。虽然在固体分离装置20中产生的或经过下行床14（见下文）而进入固体分离装置中的气体将通过管道28被导向至反应器的顶部空间93，但是容器81将阻止该气体进入流出物移出管线84。在反应容器的顶部，设置生物气出口管线94，在此可将生物气从顶部空间93移出以进入生物气收集单元37。

带有可调节阀36的分支管线也连接至出口管线33，该可调节阀可部分开启和关闭。在开启位置时，通过分支管线将部分流出物材料从出口管线33带至流出物收集单元35。并非所有的流出物材料将因此与来自流入物源34的流入物材料混合。如果来自流入物源34的流入物材料包括过多的污染物（例如，污泥状材料或颗粒材料，或其他可降解组分），则净化器可能不能最佳地工作。有利地，通过使流入物材料与流出物材料混合而将流入物材料稀释至这样的程度，即，使得将最佳的混合物带入净化器中。

因此，可通过流出物管道28或出口管线33将流出物经过收集管道56移出反应器。使用任一或所有这些选择的可替代实施例是可能的。此外，具有和不具有如上所述的流出物与流入物的混合的实施例也是可能的。流出物收集单元35和35’可实施为单独的单元。

净化器的反应容器10的内部包括反应室11。在运行条件下，反应容器包含流体，该流体具有液位61并且在该液位下方包括污泥床60。在反应室11中，尤其是在污泥床60内或附近，废水能发生反应，在当前实例中以厌氧方式，以便形成气体和相对少量的生物污泥或颗粒物质。

气体、液体和颗粒物质的混合物可在反应容器10内部自由流动。可通过流体的密度差驱动这种流动。较低密度将上升至表面。在某些情况下，气体可粘附于（较重）颗粒物质，也导致颗粒物质上升至表面61。反应容器11中的（生物）化学反应导致流体中的湍流流动。

在图1所示的实施例中，固体分离装置20包括分离容器25，并设置在反应容器10内部。形成为管道的下行床14从反应室11的位于污泥床上方的上部竖直地延伸至反应室11的下部（在此其连接至固体分离装置20）。固体分离装置20例证性地设置在反应容器10的底部12上。

优选地，固体分离装置20设置在反应室11的下部（此处存在的压力高于反应室11的较高部分中的压力）中。固体分离装置20可定位成使得在运行条件下其完全或至少部分地被污泥床60包围。固体分离装置20包括颗粒材料分离装置21和固体收集室23（在此收集分离的颗粒材料）。在当前实例中，固体收集室23位于颗粒材料分离装置21下方的分离容器或壳体25的下部中的料仓24内部。固体收集室23设置有用于将收集的材料带回反应室11中的装置。

对于技术人员来说，可采用各种颗粒材料或固体分离装置21。在本实例中，将描述一种基于斜平行板（48）的材料分离装置。但是，根据本发明，可应用可替代的固体分离装置，例如涡流装置或筛网。

下行床14的顶端91连接至位于反应室11的顶部中的流体收集器13。如果净化器带有污泥床而运行，则顶端91和流体收集器13位于污泥床水平面60上方。净化器也可以混合模式工作，例如，包括流体的反应容器实际上不具有污泥床。底端92和固体分离装置可位于污泥床水平面下方，但是，如果将它们设置在污泥床水平面上方，净化器也仍将运行。流体收集器13布置成收集来自反应室11的顶部（此处存在的压力小于底部中的压力）的流体，并且将该流体朝着固体分离装置20运送到下行床14中。这种流体运送效果可借助于重力和/或来自下行床14的吸力获得。气体分离装置45连接至流体收集器13。气体分离装置45布置成吸入来自液位61附近的流体，并分离气体与其他流体组分。气体材料将被引导至反应器的顶部空间93，并最终通过生物气出口管线94离开反应器。

现在将参考图1-3更详细地论述净化器100的示例性部件和实施例。

下行床14形成为用于流体材料39的管道，下行床具有顶端91和底端92。该下行床14布置成引导反应容器10中的流体流动。下行床14布置成允许流体在反应容器中的再循环。来自液位61附近的除气的流体被运送至反应容器10中的较低的液位。

下行床14的底端92连接至固体分离装置20的流体入口。在图2b或2c示出的固体分离装置20中，下行床14伸出分离容器25的入口部72的平顶。邻近入口部72（在当前实例中其形成固体分离装置20的流体入口），分离容器25包括固体收集室23（其在当前实例中位于通过隔离件71与入口部72分离的沉降部73中，该隔离件从分离容器25的顶部向下延伸）。流体可从下行床14流入入口部72中，随后在隔离件71下方流动以经过固体收集室23进入沉降部73。固体可在沉降部73中分离并且回流至固体收集室23。

可替代布置也是可能的。可不存在隔离件71，因此来自下行床的流体可从入口部72容易地流入沉降部73中。在另一实例中，可不存在入口部72，并且下行床可穿过固体分离装置20的顶部件40伸入固体收集室23中。在当前实例中，固体分离装置20的顶部件40成形为具有成角度的非水平的顶部件的类似三角形顶部，污泥不能容易地在这些顶部件上沉降。有利地，污泥将从成角度的顶部件上滑落。

图2b和2c中的分离容器25具有竖直的壁部件41，这些壁部件在顶部件40下方竖直地延伸。图2b中的分离容器25的下半部具有成角度的壁部件26，这些壁部件从顶部到底部朝着反应容器10的侧面向外成锥形（发散）。这些成角度的壁部件26的一个优点在于，污泥不易在其上沉降，而是在重力的作用下从其上滑落。在一个有利的变型中，污泥在混合喷嘴的方向上滑落。污泥的运动改善了污泥与流入物材料的混合，并且因此改善了厌氧反应。图2c示出了不具有成角度的壁部件26的实例，因此料仓24和分离容器25的支撑腿29是可见的。不具有成角度的壁部件26的可替代实例的一个优点在于，装置的占地面积较小，因此可由沉淀单元承担较小的机械负荷。尤其是在使用分布在反应室11的底部12上的多个固体分离装置20的实施例中，这可以是尤其有利的。因此，在一个实施例中，两个以上的固体分离装置和下行床设置在一个反应容器10中。

在分离容器25（主要由竖直的壁部件41包围）内部，具有颗粒材料分离装置21，一个示例装置示意性地示出在图1b（侧视图）、图2a（俯视图）以及图2b和图2c（透视图）中。来自下行床14的流体在颗粒材料分离装置21上游的一位置处被引入分离容器25中。流体或者在固体收集室23上游的一位置处被引入固体收集室23中，例如在入口部72，由此流体被朝着固体收集室23和颗粒材料分离装置21引导。优选地流体被引入在颗粒材料分离装置21附近或在下方的固体收集室23中。

在图1b中的示例性颗粒材料分离装置21包括一组斜板48。斜板48具有竖直地定向的最低部件49。在当前实例中，颗粒材料分离装置21具有通过下行床14将一些被带入分离容器25中的液体材料带至分离容器25的顶部（位于顶部件40下方）的效果，此时流体将经过流出物收集管线56流至出口管线33。一些颗粒材料将由颗粒材料分离装置21带回分离容器25的固体收集室23中。

根据图2a的实施例的固体分离装置20包括用于从分离容器25的上部排放液体的液体排放管道56。排放管道56设置有入口孔57，该入口孔允许固体分离装置20中的液体流入管道中。排放管道56连接至出口管线33。可使用泵30控制或操纵从固体分离装置20中排放的液体的量。流出物管道28连接至排放管道56，该流出物管道布置成也带走流出物。此外，流出物管道28可带走流体中的气体组分，该流体否则可在排放管道56中或在固体分离装置20中的其他地方收集。流出物管道28具有位于流出物容器81（图3示出）中的敞开终止部83。但是流出物管道28是处理固体分离装置20中的气体组分的一种方法。可替代布置可使用排气阀或其他泄压装置。如前所述，流出物管线、出口管线33和流出物管道28无需都存在。可通过提供这些管线的任一个或所有这些管线来布置运作的净化器。

图2a示出的入口系统32包括多个管段52，这些管段接收来自流入物管线31的流入物材料。在管段52的末端，提供有喷嘴或射流泵、或者通常为喷射部件53。在喷射部件53附近，分支段54连接至管段52。分支段54至少部分地伸入固体收集室23（在当前实例中位于料仓24内部）中。喷射部件53布置成使得当液体通过喷射部件53流入反应室11中时，抽吸效应将通过分支段54吸入材料。在图2a的示例性实施例中，三条分支段54布置成使得它们吸入从固体收集室23中的三个位置沉降的材料，并经过喷射部件53将材料带回反应室11中。

在图3的实例中，位于流体收集器13的顶部的气体分离装置45具有形成在斜板46之间的通道。斜板46以重叠的布置定位。气体分离装置45由杆80支撑，这些杆连接至反应容器10的壁。气体分离装置45的斜板46布置成使得当流体流过形成在斜板之间的通道时，气体成分趋于向上移动，最终被引导至反应器的顶部空间93，并且最后被引导至生物气出口管线94。

净化器的运行如下。在运行条件下，反应室11充满流体材料39。优选地，流体材料39的液位61刚好在流体收集器13上方，并且在用于生物气出口管线94的出口下方很远的地方。这样，生物气可逃离待在反应室11的液位（顶部空间93）上方的部分中收集的流体材料39，并且随后通过生物气出口管线94离开净化器。来自反应器的顶部的流体材料最终收集在流体收集器13中，并且被带入固体分离装置20中，以分离成液体和颗粒材料。流体材料包括厌氧污泥床。由于污泥材料具有相对较大的重量，污泥材料将主要位于反应室11的下部中。

流入物材料（例如待净化的工业废水）通过泵30从流入物源34经过流入物管线31泵入反应容器10。在进入反应容器之前，流入物材料与来自出口管线33的流出物材料混合。混合物通过入口系统32进入容器，并且通过射流泵或更通常为喷射部件53流入反应室11中。这种流入物的流动造成吸力或抽吸效应，该吸力或抽吸效应使得将流体材料（尤其是在固体收集室23中收集的颗粒材料）经过分支段54从固体收集室23中吸出，并且通过喷射部件53进入反应室11中。因此，有利地，沉降的材料被带回污泥床（在此可继续进行厌氧过程）中。这保证了固体收集室23将不会变得充满收集的分离材料，即使是污泥床有效地包围整个固体收集室23。现有技术的固体分离装置（在运行条件时缺少有助于移出收集的材料的抽吸效应）不能在污泥床中或下方运行。

优选地，入口系统32布置成使得流入物材料的流动不会在邻近颗粒材料分离装置21的固体收集室23的区域中产生湍流或显著的流动扰动。

在一个实施例中，部分或所有喷射部件53位于成角度的壁部件26下方。在这种情况下，由于流入物流动，在倾斜地定位的侧壁部件26下方存在更多湍流流型。在一个可替代实施例中，所有喷射部件53都位于成角度的壁部件26的外部，或者与成角度的壁部件26一起都不存在。

因此被引入污泥床中的流入物材料与从固体收集室23吸入的收集的材料的混合物将在污泥床中进行处理。在处理过程中，将形成气泡，这些气泡将穿过污泥床和流体材料39而上升。上升的气泡也维持污泥和流体的运动。由于与污泥和流体中的颗粒相比流体中的液体组分具有相对较小的重量，因此流体中的液体组分也将向上升起。

液体和气体材料最终上升至流体材料的液位61附近。在此通过气体分离装置45分离生物气与流体，并且最终通过生物气出口管线94从反应容器10中移出生物气。经过流体表面61逃离流体的气体也可在生物气出口管线94中收集。当前实例中的气体分离装置45设置有斜板46，以便分离气体与液体。但是，也可使用用于分离气体与流体的其他装置，尤其是没有斜板的装置。

除气的流体材料（在反应室11中的这一高度下主要包括液体材料）将在流体收集器13中收集，并且朝着固体分离装置20（在此其将进入分离容器25的上部）穿过下行床14移动。如前所述，将在颗粒材料分离装置21中分离进入分离容器25的流体。该装置布置成以这样的方式运行，即，在分离容器25的下部中，固体收集室23可收集污泥和颗粒材料，在分离容器25的上部中，在顶部件40下方，可收集液体材料以通过出口管线33或28移出。

在经过固体收集室23和颗粒材料分离装置21之后，已净化的液体可到达流出物出口管线33。通过颗粒材料分离装置21的斜板48的液体的流动将大体为向上方向。斜板布置成使得正在沉降的颗粒材料将由于与板表面的摩擦而趋于朝着固体收集室23向下往回移动，同时液体将趋于朝着出口管线33向上移动。

流过入口部72，流体的流入物将继续其流动而进入固体收集室23中。由此，流体可流过颗粒材料分离装置21。在流体沿着斜板48之间的通道的底部表面向上流动期间，将形成半层流流动，在该半层流流动中，仍存在于流体中的较重的颗粒将容易地沉淀，并且在相反方向上流动，例如在固体收集室23的方向上流动。在本发明的可替代实施例可使用其他颗粒材料分离装置21，例如不使用斜板48。

在该示例性实施例中，当固体分离装置20通过流出物管道28释放气体部分时，固体分离装置20未特别布置成分离流体与气体。由于下行床14将提供具有相对低的气体含量的流体材料这一事实，因此在固体分离装置20中不具有气体分离装置的这种布置是可能的。此外，由于来自下行床的流体具有低的气体含量，因此大大减少了在现有技术的具有固体分离装置20的净化器中已知的浮选问题。

向上流过形成在板48之间的通道的液体可通过入口孔57进入排放管道56。排放管道56连接至出口管线33和28。排放管道56形成固体分离装置20的液体排放口，并且该液体的一部分可循环至流入物系统。

固体收集室23设置有用于将收集的颗粒材料从收集室移动到反应室11中的装置。在当前实例中，通过分支段54实施这种装置，这些分支段为入口系统32的一部分，并且布置成吸入来自固体收集室23的材料，以便该材料变成与来自流入物管线31的流入物材料混合，并且通过喷射部件53进入反应室11。

在一个可替代实施例中，料仓24中的固体分离室23设置有出口狭缝，通过该出口狭缝，收集的材料可离开料仓24以进入成角度的壁部件26下方的混合室。在该可替代实施例中，入口系统32的喷嘴或喷射部件53也位于成角度的壁部件26下方，并且朝向设置在混合室的成角度的壁部件26中的出口孔。喷射部件53的出口位于距出口孔54一定距离处，以便离开喷射部件53的流体必须在通过出口孔54进入反应室11之前经过混合室经过所述距离。喷嘴或喷射部件53以这样的方式设计并设置，尤其是相对于出口孔54，即，使得构建了通过混合室的最佳流动，具有适合的抽吸效应以便吸入来自混合室的颗粒材料，该颗粒材料随后被引入反应室11中。

因此，根据本发明的固体分离装置可分离颗粒材料与液体以及可选地气体材料，由于降低了浮选效应，因此具有提高的效率，并且该固体分离装置设置有从固体收集室23中有效地移出分离的材料的布置。与现有技术的分离装置相比，所述布置不取决于流体的较重组分相对于较轻组分下沉的效应。泵驱动布置的一个有利效果在于，可通过泵30控制冲洗固体收集室23的颗粒材料的速率。

取代包括喷射部件的入口系统32，可使用外部泵以从固体收集室23中移出污泥，如图4示意性地示出的。该泵的吸入管线33’连接至固体收集室的下部，并且水和颗粒材料一起与在泵的上游或下游分支的反应器流入物34混合。这种组合流随后通过流入物喷嘴53’经过管线31’泵入反应室11中。

图5示意性地示出根据本发明的另一变型。在固体分离装置中安装有供气系统95，在图5的实例中，位于板下方，因此位于固体收集室的上部中。并且在固体收集室23的下部中可提供一个或多个气体喷射器，以便搅动聚集的污泥。供气系统布置成供应来自气体源96的气体（例如氮气），以便净化反应器的内部。供应的气体将在固体分离装置内部造成强湍流，这将净化颗粒材料分离装置，例如斜板的表面。气体将在流出物管道28中收集，该流出物管道将作为升流管并且因此作为气举泵。该气举泵的吸入效应将通过除气单元46将液体抽入下行床和入口部72中，并且由于在供气时的高液体速度，因此将冲出附着的污泥。此外，当管道被污泥堵塞时，可通过这种作用使管道通畅。

本发明不限制于附图中示出的示例性实施例。在不背离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可应用各种修改。技术人员可设置不同于示例性斜平行板的颗粒材料分离装置21，例如涡流或筛网布置。此外，固体分离装置20和/或下行床14和/或流出物管道28的至少一部分可设置在反应容器10的外部。这有利地允许对装置进行容易的检查和清洁。此外，虽然大多数实例涉及厌氧净化，但是本发明也可应用于有氧净化的净化器。

Claims (11)

1.用于废水流体的厌氧净化的净化器(100)，所述净化器包括：

-用于流体的反应容器(10)，所述反应容器具有反应室(11)和底部(12)，所述反应容器在运行条件下包含流体，该流体具有液位且在该液位下方包括厌氧污泥床；

-下行床(14)，具有顶端(91)和底端(92)，其中，所述下行床的所述顶端连接至流体收集器(13)以收集来自所述反应容器(10)的流体，并且所述下行床布置成朝着所述反应容器的所述底部(12)运送所述流体；

-气体分离装置(45)，所述气体分离装置具有流体出口，所述流体出口连接至所述流体收集器(13)；

-固体分离装置(20)，布置成分离固体与液体，所述固体分离装置包括流体入口(72)和液体排放口(56)，所述流体入口布置成将流体引入所述固体分离装置中，所述液体排放口布置成从所述固体分离装置中移出分离的液体；

其特征在于，所述固体分离装置(20)的所述流体入口连接至所述下行床的所述底端(92)，并且所述固体分离装置位于所述反应容器内部且位于所述反应容器的所述底部上或附近，并且所述固体分离装置(20)包括布置成接收分离的固体的固体收集室(23)，所述固体收集室(23)包括用于将流体从所述固体收集室(23)带至所述反应室(11)的至少一个出口(54)。

2.根据权利要求1所述的净化器(100)，进一步包括用于将流入物引入所述反应容器中的流入物入口系统(32)，其中，所述流入物入口系统(32)构造成通过经由所述流入物引入产生的抽吸效应从所述固体收集室中移出颗粒材料。

3.根据权利要求2所述的净化器(100)，其中，所述流入物入口系统(32)包括喷射部件(53)，所述喷射部件布置成引发通过所述出口(54)的吸入效应。

4.根据前述权利要求中任一项所述的净化器(100)，其中，所述液体排放口(56)连接至流出物管道(28)，所述流出物管道构造成将分离的流体运送至位于所述反应容器的上部中的除气容器(81)，从而将在所述固体分离装置(20)中产生的或经由所述下行床(14)带入其中的气体从所述固体分离装置中移出。

5.根据权利要求1所述的净化器(100)，其中，所述固体分离装置包括形成通道的一排斜平行板(48)。

6.根据权利要求5所述的净化器(100)，其中，所述斜平行板(48)构造并布置成引发从所述固体分离装置的固体收集室(23)朝着所述液体排放口的向上方向上的流动。

7.用于使用净化器(100)对废水流体进行厌氧净化的方法，所述净化器包括反应室(11)，所述反应室在运行条件下包含流体，该流体具有液位且在该液位下方包括厌氧污泥床，所述方法包括以下步骤：

-使净化器(100)的反应室(11)中的一定量流体的液压从第一压力值升高至第二压力值，所述第二压力值高于所述第一压力值，通过将所述一定量流体从所述反应室(11)内部的第一位置运送至所述反应室(11)内部的较低的第二位置来升高所述液压，其中，升高一定量流体的液压的步骤之前是从所述一定量流体中分离一定量气体；

-在固体分离装置(20)中从所述一定量流体中分离颗粒材料，所述固体分离装置位于所述反应室(11)内部的所述第二位置处；以及

-将分离的颗粒材料从所述固体分离装置(20)再次引入所述反应室(11)中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二压力值比所述第一压力值高至少0.5巴。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二压力值比所述第一压力值高至少1巴。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中，将颗粒材料再次引入所述反应室(11)中的步骤包括：通过由流入物或循环流体与流入流体的混合物进一步流入所述反应室(11)中而产生的抽吸效应，从固体分离装置(20)的固体收集室(23)中移出所述颗粒材料。

11.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，所述净化器为根据权利要求1-6中任一项所述的净化器(100)。