CN103328061B - 液体澄清器和用于澄清液体的方法 - Google Patents

Abstract

液体澄清器和用于澄清液体的方法，包括：液体反应器，该液体反应器包括具有竖直上部和锥形下部的圆柱形储罐；沿储罐的上部的至少一部分延伸的内圆筒；以及位于储罐顶部的用于澄清液体的出口，其中，该液体澄清器进一步包括适于将压缩气体注入圆筒的下部区域的气体压缩机和位于圆筒的上部区域的用于浑浊液体的进口，以及位于圆筒内的至少一个隔离壁，其中所述至少一个隔离壁在内腔室的下部区域中形成流道，其中压缩气体适于通过流道中的进气口注入，以便在具有进气口的流道中形成上行流，在没有进气口的流道中形成下行流，其中所述至少一个隔离壁伸出圆筒的下部区域之外。本发明的优点是可以快速、有效地澄清不同种类的液体，而不需要专用添加剂。

Description

液体澄清器和用于澄清液体的方法

技术领域

本发明涉及一种用于澄清液体的装置和方法。本发明的装置和方法适于处理不同的液体，诸如被污染的淡水、被污染的盐水、以及其他液体。

背景技术

众所周知有几种不同的技术用来处理含有不同污染物的浑浊水。根据污染物的类型，一种或多种技术可单独使用或组合使用。当处理包含悬浮水中（例如，污水系统中）的颗粒的浑浊水时，系统可具有不同类型的机械过滤器、一个或多个生物处理步骤以及一个或多个化学处理步骤。

在污水系统中，从废水和家庭污水（废水和生活污水）中除去污染物。包括除去物理、化学及生物污染物的物理、化学及生物处理。主要目的是利用或多或少的清洁水来生产可以排放到自然界（例如河流、海洋或湖泊）中的环保液体废物流、以及可以处理或再利用的污泥形式的固体废物。

污水系统的废水或多或少可以是清洁的。当从受污染的水中除去不需要的化学品、材料及生物污染物时，该水被定义为净化的并且可以用于特殊用途，例如作为饮用水或其他用途，包括满足医疗、药理、化工应用的需求。通常情况下，用于净化水的方法包括物理处理（诸如过滤和沉积）、生物处理（诸如慢沙滤池或活性污泥）、以及化学处理（诸如絮凝和氯化）。

絮凝是通过除去任何浊度（即悬浮颗粒或胶体）或颜色来澄清水使得水变得清澈无色的处理。絮凝通过在水中形成沉淀来除去悬浮颗粒。通过搅动水，颗粒会通过吸附在较小沉淀颗粒的表面上而黏附在一起形成较大颗粒，较小沉淀颗粒然后成长为较大颗粒，作为可轻易除去的凝结物。在絮凝处理中，凝结剂或絮凝剂可用于辅助絮凝处理。这种凝结剂包括铁、铝或合成聚合物。

传统的絮凝处理在诸如脉冲澄清池、超脉冲澄清池、循环絮凝澄清池、循环器、快速絮凝澄清池及加速剂的名称内是已知的。所有这些絮凝处理都需要不同的机械部件并且被设计为大型刚性结构。它们还要求高级维护以便正常运行。

US2007114184A公开了一种处理废水的方法及装置。该装置包括具有中心设置的流道的反应器。螺旋桨形式的搅拌器设置在流道内，从而产生通过流道的下行水流或废水。将试剂注入水或废水中，并且流道内的搅拌器用于混合试剂和经过流道的水或废水。

US2004011745A公开了一种脱气浮选组合储罐，用于分离含有相当量的油和气的水流。储罐中形成旋转流，该旋转流将较轻成份（诸如油和气液滴）推向一个内部同心圆柱状壁，它们在此处结合并上升至液面，而较重的颗粒沉到下部，它们在下部可以污泥的形式除去。水通过储罐下部的出口排出。该脱气浮选组合储罐特别适用于海上石油生产中将油除去。

US2005115881A公开了一种水净化设备，其具有凝结区、絮凝区、用于混合絮凝水与通过微泡输送的加压水的混合区、以及浮选区。通过微气泡夹带到表面的悬浮物从浮选区的上部排出。浮选区的下部包括用于收集净化水的装置。

WO05063630A公开了一种处理废水（例如包括污水的城市废水）的方法，包括将颗粒材料添加到废水中，然后执行浮选处理使得颗粒材料上升至废水的表面，夹带走废水中的固体材料。颗粒可包括苏打石灰硼硅酸盐玻璃的泡沫。

CN1312226A公开了一种逆流式水处理的方法及装置，其中微气泡与向下流动的原水进行相反方向的流动，其中絮凝物可以与向上流动的气泡接触，使得气泡可以与絮凝物粘着，以产生对原水起着接触絮凝和污泥过滤作用的悬浮污泥层。

CN1397503A公开了一种净化水的方法，包括在进水泵中将絮凝剂与待处理水混合，其中气泡与絮凝剂之间的反应在逆流中完成，其中处理后的水从反应器底部排出，而浮渣从反应器顶部排出。

DE3031755A1公开了一种使用内腔室的水净化方法，水在内腔室中循环，并在内腔室中发生浮选。化学品用于使水中的颗粒絮凝。

JP11300381A公开了一种水净化方法，其中使用絮凝和倾析操作来处理水。

这些及类似的已知方法和系统在具体情况下可以良好地运作。然而，仍然有改进的余地。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种改进的用于澄清液体的装置。本发明的另一个目的在于提供一种改进的用于澄清液体的方法。

在权利要求1的特征部分中描述了本发明问题的解决方案。权利要求11中描述了本发明的用于澄清液体的方法。其他权利要求包含本发明的装置和方法的有利的进一步发展。

一种用于处理液体的液体澄清器，包括：液体反应器，该液体反应器包括大致圆柱形的立式储罐，该立式储罐具有带大致竖直壁的上部和锥形下部；内圆筒，沿储罐的上部的至少一部分延伸；以及位于储罐顶部的用于澄清液体的出口，其中，该液体澄清器进一步包括适于将压缩气体注入到圆筒的下部区域中的气体源以及位于圆筒的上部区域的用于浑浊液体的进口，本发明的目的是这样实现的：液体反应器进一步包括位于圆筒的下部区域内的至少一个隔离壁，其中，所述至少一个隔离壁在内腔室的下部区域中形成流道，其中压缩气体适于通过流道中的进气口注入，以便在具有进气口的流道中形成上行流，这将在没有进气口的流道中形成下行流，其中所述至少一个隔离壁伸出圆筒的下部区域之外。

通过根据本发明的液体澄清器的第一实施例，获得了具有改进的液体澄清特性的液体澄清器。该液体澄清器可适用于不同类型的液体，对于颗粒程度较高的液体以及颗粒浓度较低的液体都适用。该液体澄清器可以适用于浑浊液体，诸如淡水、盐水以及需要净化的其他类型的液体。

在本发明的液体澄清器的有利发展中，该液体反应器进一步设置有位于圆筒顶部的用于低密度颗粒的出口。通过这种方式，低密度颗粒也可以通过该液体澄清器以浮选渣的形式清除。

在本发明的液体澄清器的有利发展中，所述至少一个隔离壁由一个或多个圆柱形管形成。一个或多个圆柱形管可安装在圆筒中的格栅中，其中可以将格栅的开口面积设为预定值。通过这种方式，可以很大程度上控制通过管的流动。

在本发明的液体澄清器的有利发展中，所述至少一个隔离壁由圆筒内的一个或多个板形成。所述至少一个隔离壁可以沿竖直方向移位，平行于圆筒的壁。通过这种方式，该液体澄清器可以被调整为实际液体的属性。液体中的变化由此可以以有效简单的方式进行控制。

在本发明的液体澄清器的有利发展中，该液体澄清器包括适于将排出的高密度污泥的一部分传输至液体进口的反馈管道。通过这种方式，可以进一步提高澄清效率。

本发明的用于澄清液体的方法包括以下步骤：将浑浊液体加入到具有锥形下部的圆柱形立式储罐的内腔室中，将压缩气体注入到内腔室的下部区域中，其中内腔室设置伸出内腔室的下部区域之外的至少一个隔离壁，使得液体循环通过流道，其中所述至少一个隔离壁形成用于液体的压缩区，并且其中液体在至少一个隔离壁上方解压，以便迫使液体中的颗粒彼此结合和/或与气泡结合，并且其中澄清液体从内腔室外部的储罐上部排出。

通过本发明的方法，获得了一种简单、成本低廉且高效的液体澄清方法，其中不需要机械移动部件。此外，澄清处理不需要额外的化学添加剂。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的液体澄清器的剖视图，

图2示出了根据本发明的液体澄清器的第二实施例的剖视图，

图3示出了根据本发明的液体澄清器的进一步发展的剖视图，以及

图4示出了根据本发明的液体澄清器的进一步发展的剖视图。

具体实施方式

下面描述的本发明的实施例及进一步发展将仅被视为实例并且绝不限制由专利权利要求所提供的保护范围。液体的澄清被定义为从液体中除去仅悬浮在液体中的悬浮颗粒或胶体。结果得到清洁液体。

图1示出了根据本发明的液体澄清器1的第一实施例的剖视图。该液体澄清器适于澄清浑浊液体，不需要或仅利用少量的额外添加剂（诸如凝结剂或絮凝剂。液体可能是例如被污染的淡水或盐水。水可以来自不同的水源并且可包括例如工业废水、农业废水或生活废水。水可以是原水、来自废物处置场的渗滤液水、来自淡水和盐水养鱼的废水或其他工艺用水。

液体还可以是其他类型的水基液体，诸如含有颗粒或胶体的饮料。实例为葡萄酒、啤酒、果汁、乳制品、蒸馏物或其他发酵液。液体还可以是非水基液体，诸如溶剂、切削液或油。本发明的液体澄清器可以适用于特定液体源并且还可满足关于净化能力和颗粒大小的具体要求。

液体澄清器1包括液体反应器2，用于接收浑浊液体，用于处理并澄清液体，以及用于排出澄清后的液体和分离出的废物。液体反应器包括以竖直方式定位（即，当使用液体澄清器时中心轴线是竖直的）的大致圆柱形的液体储罐3。储罐3包括具有竖直壁的上部4和终止于顶端8的锥形或圆锥形的下部5。液体储罐在顶端处或靠近顶端处设置有出口9，以便排出污泥形式的废物。圆锥体的顶角优选地在60-150度之间的范围内。锥形下部5的高度优选地小于储罐3的总高度的二分之一。储罐的高度取决于预期用途，并且对于小型液体澄清器来说可以小于1m，而对于大型装置来说可以高达10m以上。储罐的高度优选地至少是储罐直径的两倍。直径由此可以在小于0.5m至5m以上之间的范围内。即使液体澄清器的大小在很大程度上可以放大，优选地是使用串联和/或并联连接的几个中等尺寸的液体澄清器，以便增加液体澄清器系统的容量。

当系统中使用几个液体澄清器时，在同一系统中使用不同特性的液体澄清器也是可行的。例如，可以使用适于不同的特定液体质量和/或适于含有不同颗粒大小的液体的液体澄清器。在这种系统中，可以使第一液体澄清器适于挑选出大颗粒并使后继液体澄清器适于较小颗粒。在并联连接时，当浑浊液体的供给较低时可以仅使用一个液体澄清器，当浑浊液体的供给较大时可以并行使用几个液体澄清器。这可以在不影响液体澄清器的效率以及不需要特定启动程序的情况下完成。这种系统由此很适合改变液体的量。

液体储罐3设置有围绕液体储罐的上边缘11延伸的出口部分10。该出口部分包括环状收集槽，该环状收集槽将收集溢流出液体储罐的上边缘11的溢出的澄清液体。收集并澄清的液体通过出口孔12排出。

液体澄清器进一步包括在液体反应器中形成内腔室7的内圆筒6。内圆筒的直径优选地小于储罐3的直径的二分之一，但根据预期用途可以在储罐直径的20%至70%的范围内。内圆筒以竖直位置定位在储罐中并以围绕储罐的中心轴线的中心方式定位，使得圆筒的壁平行于液体储罐3的竖直壁。圆筒沿着液体储罐的上部的至少一部分延伸，并且圆筒的下边缘16可延伸到液体储罐的锥形部分中。圆筒的上边缘13在储罐的上边缘11上方延伸。在圆筒的上部区域28中，靠近上边缘13且在储罐的上边缘11上方，设置有一个或多个出口孔14，适于排出絮凝的且从内腔室的液体混合物中浮出来的低密度颗粒。低密度颗粒将以泡沫或泡沫状化合物的形式设置。

浑浊液体从优选地位于内腔室的液面上方（即储罐3的上边缘11上方）的入口孔15被引入内腔室。重要的是，在内腔室的上部区域，优选地在液面上方引入浑浊液体。通过这种方式，引入的浑浊液体与液体混合物在内腔室中有效地混合。即使引入的浑浊液体不与液体混合物混合，也可在内腔室的上部区域，在液面之下引入浑浊液体。浑浊液体的进给流适合于液体澄清器的净化能力。

为了可靠地澄清引入的浑浊液体，圆筒设有一个或多个隔离壁26。一个或多个隔离壁在内腔室的下部区域中形成流道21、22。隔离壁定位在圆筒的下部区域28中并且可以延伸至圆筒的上部区域29。隔离壁的下部在圆筒的下边缘16下方伸出圆筒之外。重要的是，隔离壁伸出圆筒之外，以便能够形成通过内腔室中的流道的期望流动。隔离壁的伸出圆筒之外的部分优选地至少为隔离壁的总高度的5%，并且可以高达隔离壁的总高度的50%以上，这取决于液体储罐的高度和圆筒的高度。隔离壁优选地延伸到储罐的锥形下部5中。

隔离壁在内腔室中形成流道。流道中的流动由气体源17产生，该气体源通过进气口18将压缩气体注入部分流道中。图1示出了第一示例性实施例，其中隔离壁由多个管19形成。图2示出了第二示例性实施例，其中隔离壁由几个板20形成。板优选地是平坦的，但也可以具有弯曲形状。流道中的流动可以是上行流或下行流。朝着液面上升的气泡将为颗粒提供能量，以便与其他颗粒粘在一起并给颗粒充电（charge）。能量与圆筒6的高度成正比。

气体源可以是适于将压缩气体注入液体中的空气压缩机。气体源也可以是包括压缩状态下的所需气体的压缩气体储罐，其中通过减压器将气体注入液体中。最常见的是，所用的气体可以是通过空气压缩机提供的空气，但具有其他用途，其他气体也是有利的。在某些处理中，可能需要使用不与液体反应的气体，例如惰性气体（诸如氮气）。也可能需要使用与液体反应的气体，诸如可用来控制液体的pH值的二氧化碳。

在图1中，隔离壁15由四个管19形成。这些管以对称方式定位在内腔室中。当然，也可以使用其他数量的管，这取决于待澄清的液体的类型和圆筒的直径。可以只使用一个管或使用十个以上的管。优选的是，管的横截面面积与内腔室的剩余部分的横截面面积在同一数量级。在所示的实例中，每个管19中设有一个进气口18。当通过进气口注入压缩气体时，在管中形成上行流，由此形成通过管的流道。通过管的上行流进而将在管之间的流道中形成下行流，这是由管中的上行流的吸力和内腔室中的管上方的过度液体体积的压力导致的。由此液体混合物将循环通过流道。

在所示的实例中，具有上行流的流道21通过管19形成，而具有下行流的流道22形成在内腔室中的管之间。也可以将气体注入到管之间，即，使流道22具有上行流，而使通过管19的流道21具有下行流。然而，通过将气体注入到管中更容易控制液体混合物的循环。将气体注入到管中的另一个优点在于，可以单独控制每个注入喷嘴。通过这种方式，例如当容量因进给液体体积较低而减小时，可以通过关闭一个或多个气体喷嘴来控制液体反应器的容量。

液体反应器的容量部分地通过液体反应器的几何形状和大小来设定。一种控制通过流道的流速的方法是将格栅23安装在流道22中的管之间。选择格栅的吞吐量，即，格栅孔的面积，以便获得所需的流速。

在图2中，隔离壁26由两个板20形成。这些板以对称方式定位在内腔室中，使得形成在板与圆筒壁之间的双侧流道的横截面面积与板之间的中心流道的横截面面积在同一数量级。当然，也可以使用其他数量的板，这取决于例如待净化的液体的类型和圆筒的直径。可以只使用一个板或使用几个板。在所示的实例中，在形成于板与圆筒壁之间的每个侧流道21中设置一个进气口18。当通过进气口注入压缩气体时，在侧流道中形成上行流。上行流进而将在板之间的中心流道中形成下行流，这是由侧流道中的上行流的吸力和内腔室中的板上方的过度液体体积的压力导致的。由此液体混合物将循环通过流道。

在所示的实例中，在板20与圆筒壁之间形成上行的侧流道21，并在内腔室中的板之间形成中心的下行流道22。也可以将气体注入到板之间的中心流道中，即，使中心流道22具有上行流，而使侧流道21具有下行流。将气体注入到几个流道中的一个优点在于，可以单独控制每个注入喷嘴。通过这种方式，例如当容量因进给液体体积较低而减小时，可以通过关闭一个或多个气体喷嘴来控制液体反应器的容量。

在循环期间，由于在液体混合物经过流道时进行压缩-解压，液体混合物将承受高动力循环。在液体混合物循环期间，液体混合物中的颗粒将与其他颗粒相撞并彼此粘附在一起，由此构成较大的聚合颗粒。积极产生的循环形成具有相对高流速的湍流，这进而导致每个颗粒与另一个颗粒相撞的可能性很高。湍流形成了三维流动，增加了颗粒相撞的可能性。

由气体注入和流道造成的湍流同时将增加颗粒的表面电荷，这也将增加颗粒相互粘附的可能性。颗粒的表面电荷将随经过流道的每次循环而增加。因此，这两种效果将允许颗粒相互有效地粘附，即絮凝。由于双重粘附效应，不需要将凝结剂或絮凝剂加入液体混合物来使颗粒絮凝。由于这些试剂的成本都很高并且可能对环境有害，因此这具有经济优势和环境优势。一部分试剂还必须在随后的处理中清除。在某些情况下，当启动液体澄清器时，为了开始絮凝处理，可能必须添加少量的添加剂。当液体澄清器正在运行时，活性污泥混合物对所需的液体澄清来说就足够了。

液体混合物在经过流道时将压缩并且将在管上方的内腔室中以及在管或板下方的储罐的下部中解压。液体混合物包括与较大的聚合颗粒（即污泥）混合的液体。液体混合物中的污泥可以是密度相对较低的污泥，以便与液体混合物一起流动，但也可以是通过反馈管道27重新引入液体混合物中的高密度污泥。具有较高密度的絮凝颗粒将沉到储罐的下部，在那里这些颗粒将构成活性污泥混合物，液体混合物穿过该活性污泥混合物。单独的小颗粒可以粘附至活性污泥混合物中的聚合颗粒以及较大的聚合颗粒。在所示的实例中，活性污泥混合物区域用24表示。

活性污泥混合物区域24的高度可以变化，取决于加入液体的量以及液体中污染物的量。最好是使活性污泥混合物区域的上边界与隔离壁的上部处于同一高度并在该高度附近波动。如果活性污泥混合物区域上升超过这个高度，可以通过出口9排出一部分倾析污泥，以便控制活性污泥混合物的高度。如果活性污泥混合物区域沉到该高度以下，可能引入更多的浑浊液体。当然优选的是，液体澄清器的尺寸适于预知的液体流，使得活性污泥混合物区域24的高度可以保持在最佳高度。在液体储罐3中的活性污泥混合物区域24上方，圆筒6外侧，液体是清洁的。

在循环期间，大多数颗粒将粘附在另一个颗粒上。循环期间没有粘附在另一个颗粒上的颗粒将粘附在活性污泥混合物中的颗粒上，这将作为絮凝的最终步骤。澄清液体在储罐中通过内腔室外侧的活性污泥混合物区域缓慢上升并通过储罐的出口部分10收集，然后通过出口孔12排出。圆筒的下边缘16与储罐3的内壁之间的区域还构成用于活性污泥混合物的压缩区，使得污泥混合物将在该区域中浓缩一部分。这也有助于澄清液体。通过引入内腔室中的浑浊液体的量来控制澄清液体的输出。

为了改善包括相对大量的低密度颗粒的某些液体的澄清，其中液体澄清在很大程度上受浮选影响，在内腔室中管或板之上设置有适于注入微气泡的另一个气体注入器25。微气泡通过与气体源连接的气体注入器25的微气泡喷嘴产生，该气体源可以与用于流道中的气体注入的气体源相同或者是单独的气体源。对进气口18和气体注入器25来说可以使用不同类型的气体。微气泡喷嘴可以与单独的液体储罐组合以便产生微气泡。微气泡将导致通过出口孔14丢弃的疏水低密度颗粒在圆筒的上部中发生很大程度的浮选。

在所描述实例的发展中，一个或多个隔离壁可以沿竖直方向移位。这对于隔离管和隔离板来说都是可能的。通过使隔离壁竖直地移位，液体反应器可以适用于包括或多或少特定大小的颗粒的不同类型的液体。例如，这可能有利于某些行业处理不同类型的产品（其输出不同类型的被污染液体）。通过使隔离壁沿竖直方向移位，可以将活性污泥混合物区域的高度调整到所需位置。

在本发明中，当产生高动力循环和再循环时，在澄清液体的过程中同时涉及多种处理。絮凝、氧化、浮选、过滤和增厚污泥将在液体反应器中同时起作用，从而提供非常有效的液体澄清过程。由于涉及不同的处理，澄清过程的效率将比已知的过程高。液体反应器在没有内部泵或螺旋桨（这可降低维修成本）的情况下进一步发挥作用。本发明的液体澄清器通过可液压调节的多种特定的内部选择对不同的液体质量来说是灵活多变的。本发明的液体澄清器可以串联或并联连接，以便达到最有效的液体澄清效果。

在该过程中，压缩和解压优化了颗粒的自然粘附能力，并且可通过不同腔室构成的三维空间来进一步增强。颗粒固有的粘附能力被最大化并通过该过程中产生的高能量来积累，从而最大化颗粒相撞和同时从各个方向与其他颗粒粘结的能力。通过增加颗粒之间的摩擦给颗粒充电会导致最优质的颗粒增加其粘结能力，从而导致非常有效的絮凝、澄清和最终沉淀处理。所有这些处理在液体反应器中同时发生。通过该过程产生的活性污泥混合物被排出，并且污泥混合物的一部分可重新引入到系统中。通过液体出口排出澄清液体。

在一个实例中，在啤酒生产中使用本发明的液体澄清器。啤酒生产是包括很多个步骤的冗长过程。通过利用本发明的液体澄清器，可通过缩短工艺来改善该过程，不需要矿物质或化学物质，并且使残留物可用于例如生物燃料。

啤酒工艺如下。将麦芽和热水混合成麦芽浆，这就是所谓的打浆。之后，除去颗粒物。将留下的麦芽汁煮沸。在煮沸结束时，将麦芽汁沉降到涡流池中，以便除去凝固蛋白以及其他不想要的固体。该步骤可以用本发明的液体澄清器来替换，其中可以以能量更有效的方式除去凝固蛋白以及其他不想要的固体。在该步骤之后，在加入酵母以便在大型储罐中发酵之前冷却麦芽汁。在啤酒发酵之后，在可以过滤啤酒之前必须将酵母沉降于底部。沉降酵母要花费几天/几周或多达几个月。对特殊的贮藏啤酒来说，应保留酵母，但对大多数啤酒（包括普通贮藏啤酒）来说，酿酒厂恰好想要除去酵母。本发明的液体澄清器可以加速酵母沉降处理，而不破坏啤酒的质量，同时，在啤酒装瓶之前也可替换所需的过滤。通过这种方式，不需要复杂的机器、堵塞的滤板、硅藻土或在现今最常用的方法中所需的其他矿物质/化学物质。此外，本发明的液体澄清器也可减少整个生产过程中的耗水量。

在另一个实例中，在葡萄酒酿造过程中使用本发明的液体澄清器，葡萄酒酿造过程部分类似于用于啤酒的过程。首先，在大型储罐中将葡萄压碎并且这是发生一次发酵的地方。在发酵期间，当剩下葡萄的所有部分时，必须酿制出葡萄酒。对白葡萄酒和玫瑰葡萄酒来说，几乎立即除去葡萄渣。近来，葡萄酒生产商使葡萄酒沉淀，这非常耗时，并且在某些情况下，必须挤压葡萄酒，以便获得葡萄中的所有果汁。本发明的液体澄清器可以用于以非常温和的方式除去葡萄皮、葡萄籽和所有其他残留物。在该阶段使用本发明的液体澄清器的进一步优点在于，可以控制一次发酵，而这可能是很困难的且会给酿酒师造成大麻烦，从而迫使酿酒师使用非天然添加剂和合成酵母来代替天然酵母。

酿造葡萄酒的下一个步骤是使酒陈化3-6个月，其中发生二次发酵，这是一个比一次发酵慢得多的过程。在这个阶段之后，进行调配和实验室测试该葡萄酒，以便得到想要的味道。在装瓶之前，葡萄酒需要过滤，以便澄清。澄清也很适合本发明的液体澄清器，从而提供一种在装瓶之前从葡萄酒中除去不想要的颗粒的简单和环保方式。

在另一个实例中，在乳品生产中可以使用本发明的液体澄清器。在一种应用中，使奶油与牛奶分开，制成奶油和脱脂牛奶。现今，通常通过能量、水和维修要求离心机进行该处理。本发明的液体澄清器可以替换这些机器并且可同时利用较少的能量和水来执行相同的分离，因为降低了维护需求，从而延长了制造厂的正常运行时间。

在另一种应用中，使乳糖与牛奶分离。现今，这是一个成本极高且需要能量的过程，并且有几种可能的解决方案来解决这个问题。与现有技术相比，利用本发明的液体澄清器，这可以以节约能量和节约成本的方式来完成。

在本发明的液体澄清器的发展中，液体澄清器主要适用于浑浊盐水和类似液体。对于浑浊盐水来说，通过浮选或蛋白质分离来最有效地除去颗粒。这有几个原因。一个原因是传统的浑浊盐水中颗粒的浓度较低，这降低了颗粒絮凝的可能性。另一个原因是没有给颗粒充电，这同样降低了颗粒之间的粘附性。再一个原因同样是与淡水相比盐水的密度较高。较高的密度将使更多的颗粒漂浮，从而进一步防止絮凝和活性污泥混合物的产生。在循环和再循环的高能过程中（即，压缩和解压），通过粘附至气泡（气泡漂浮在具有颗粒的盐水表面上）可以浓缩低浓度颗粒。

在本发明的适于浑浊盐水的浑浊澄清器的一种发展中，如图3所示，四个管32构成隔离壁26。在本发明的液体澄清器的另一种发展中，如图4所示，两个板33构成隔离壁15。这些液体澄清器类似于图1和图2中所示的液体澄清器，外加有包括在与出口孔14连接的漏斗形限制盖31中的残渣出口30。限制盖为发泡残渣提供轻微的背压力，使得残渣的体积有所下降。由于这些发展主要取决于浮选，因此不需要控制活性污泥混合物区域的高度，原因是不会形成任何污泥或者只会形成少量污泥。隔离壁（或者四个管或者两个板）由此比在上述实施例中更向上延伸。进气口18位于圆筒6的下部区域中并产生经过分别由管和板形成的流道的流动，如上所述。朝着盐水表面上升的气泡将为颗粒提供粘附在气泡上的能量。能量与圆筒6的高度成正比。因此，气泡从进口喷嘴18行进至盐水表面的距离将取决于液体澄清器的效率。与适用于浑浊淡水和类似液体的液体澄清器相比，适用于浑浊盐水的液体澄清器由此可设计得稍高且直径稍小，其中活性污泥混合物也属于澄清处理的一部分。

澄清盐水通过液体出口12排出，如上所述。液体反应器产生浓度极高的气泡，从而产生较大的颗粒接触面积。这导致对颗粒进行有效浮选。来自浮选（即蛋白质分离）的残留物将在内腔室中向上上升并通过漏斗形限制盖31中所包括的残渣出口30排出。颗粒将通过流道循环直至粘附在气泡上。

同样对于这些发展，可以利用适于注入微气泡的另一个气体注入器25来改善浑浊盐水的澄清，如上所述。优选地，在相对靠近盐水表面的内腔室的上部区域29中注入微气泡。

在本发明的用于澄清液体的方法中，将液体加入到由立式储罐3中的圆筒6构成的内腔室中。储罐3包括竖直上部4和锥形下部5。内腔室的下部区域设置有伸出内腔室的下部区域之外并延伸到储罐的下部5中的至少一个隔离壁。将压缩气体注入到隔离壁之间的内腔室的下部区域28中，由此使液体在至少一个隔离壁与内腔室的内壁之间循环，其中至少一个隔离壁形成用于液体的压缩区，并且其中液体在至少一个隔离壁上方和至少一个隔离壁下方解压，由此迫使液体中的颗粒絮凝并形成沉积在储罐的底部中的活性污泥混合物。活性污泥混合物24的上边界优选地与至少一个隔离壁的上部保持处于同一高度，并且活性污泥混合物区域可在该高度附近波动。澄清液体通过液体出口12从内腔室外部的储罐的上部排出。

本发明不被视为局限于上述实施例，在所附专利权利要求的范围内可能存在大量额外的变型和修改。

附图标记

1：液体澄清器

2：液体反应器

3：立式储罐

4：上部

5：锥形下部

6：管状圆筒

7：内腔室

8：顶端

9：出口

10：出口部分

11：上边缘

12：出口孔

13：上边缘

14：出口孔

15：液体进口

16：下边缘

17：气体源

18：进气口

19：管

20：板

21：流道

22：流道

23：格栅

24：活性污泥混合物

25：微气泡注入器

26：隔离壁

27：反馈管道

28：下部区域

29：上部区域

30：残渣出口

31：漏斗形盖

32：管

33：板。

Claims (15)

1.一种用于处理液体的液体澄清器(1)，包括：液体反应器(2)，所述液体反应器包括大致圆柱形的立式储罐(3)，所述储罐具有带大致竖直壁的上部(4)和锥形下部(5)；内圆筒(6)，沿所述储罐的上部(4)的至少一部分延伸；以及位于所述储罐(3)顶部的用于澄清液体的出口(12)，其中，所述液体澄清器进一步包括适于将压缩气体注入到所述圆筒(6)的下部区域(28)中的气体源(17)以及位于所述圆筒(6)的上部区域(29)中的用于浑浊液体的进口(15)，其特征在于，所述液体反应器(2)进一步包括位于所述圆筒(6)的下部区域(28)内的至少一个隔离壁(26)，其中，所述至少一个隔离壁(26)在内腔室的下部区域中形成流道(21、22)，其中，压缩气体适于通过流道(21)中的进气口(18)注入，以便在具有进气口的流道(21)中形成上行流，这将在没有进气口的流道(22)中形成下行流，其中，所述至少一个隔离壁伸出所述圆筒(6)的下部区域(28)之外。

2.根据权利要求1所述的液体澄清器，其特征在于，所述液体反应器进一步设置有位于所述圆筒(6)顶部的用于低密度颗粒的出口(14)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的液体澄清器，其特征在于，所述至少一个隔离壁(26)由一个或多个圆柱形管(19)形成。

4.根据权利要求3所述的液体澄清器，其特征在于，所述一个或多个圆柱形管(19)安装在所述圆筒(6)中的格栅(23)中，其中，所述格栅的开口面积能够设为预定值。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的液体澄清器，其特征在于，所述至少一个隔离壁(26)由所述圆筒(6)内的一个或多个板(20)形成。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的液体澄清器，其特征在于，所述液体反应器进一步包括位于所述圆筒(6)中的第二气体注入器(25)，所述第二气体注入器适于注入微气泡。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的液体澄清器，其特征在于，所述至少一个隔离壁(26)能够沿着竖直方向移位，平行于所述圆筒(6)的壁。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的液体澄清器，其特征在于，所述至少一个隔离壁(26)延伸到所述储罐(3)的锥形下部(5)中。

9.根据权利要求1至2中任一项所述的液体澄清器，其特征在于，所述液体澄清器包括适于将通过所述储罐(3)的下部(5)的底部中的出口(9)排出的高密度污泥的一部分传输至液体进口(15)的反馈管道(27)。

10.一种液体澄清器系统，包括多个根据前述权利要求中任一项所述的液体澄清器。

11.一种用于澄清液体的方法，包括以下步骤：

将内腔室顶部的浑浊液体加入到具有锥形下部的圆柱形立式储罐中；

将压缩气体注入到所述内腔室的下部区域中，其中，所述内腔室设置有位于所述内腔室的下部区域中的至少一个隔离壁，其中，所述至少一个隔离壁在所述至少一个隔离壁与所述内腔室的内壁之间形成流道，并且其中，压缩气体注入到一些流道中，从而在具有进气口的流道中形成上行流，并且在没有进气口的流道中形成下行流，并且其中，所述至少一个隔离壁伸出所述内腔室的下部区域之外；

由此使液体循环通过流道，其中，所述至少一个隔离壁形成用于液体的压缩区，并且其中，液体在所述至少一个隔离壁上方解压；

由此迫使液体中的颗粒彼此结合和/或与气体结合；以及

从所述内腔室外部的所述储罐的上部排出澄清液体。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述内腔室中的循环通过安装在所述内腔室的下部区域中的格栅进行控制，其中，所述格栅具有预定的吞吐量。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在所述至少一个隔离壁上方，将微气泡注入到所述内腔室中，以便改善液体中的颗粒的絮凝。

14.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中，所述至少一个隔离壁构成板或管状构件。

15.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中，所述至少一个隔离壁能够沿竖直方向移位。