CN1303011C - 具有两个气体分离器的反应器和用于厌氧处理液体的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种反应器和一种方法，用于厌氧处理液体特别是废水或含水的过程溶液，借助颗粒状、絮状或易流动的基材中的生物物质，通过厌氧生物转化有机污染物来实现，其中反应器具有一个第一气体分离器(1)和在第一气体分离器上面间隔距离设置的一个第二气体分离器(3)，其特征在于，在反应器中为从两个气体分离器(1、3)中导出产生的沼气设有一个上升管(6)，上升管在气体侧使两个气体分离器相互连接，其中上升管(6)的直径大小使得避免显著的气举泵效应。由此可实现很高的单位体积转化率并有效地利用反应空间。

Description

具有两个气体分离器的反应器 和用于厌氧处理液体的方法
技术领域
本发明涉及一种反应器和相应的方法，用于厌氧处理液体特别是废水或含水的过程溶液，借助颗粒状、絮状或易流动的基材中的生物物质，通过有机污染物的厌氧生物转化来实现，其中反应器具有一个第一气体分离器和在第一气体分离器上面间隔距离设置的一个第二气体分离器。
背景技术
厌氧净化有机物污染的废水有利地在淤渣床反应器中进行，淤渣床反应器按照UASB原理工作。例如EP 0 244 029 B1和EP 0 808 805A1描述了按照该原理工作的反应器。本发明也利用UASB原理。
净化过程在一个由液体、固体和气体构成的三态系统中进行，液体为待处理废水，固体为位于淤渣床上的颗粒状、絮状的生物物质或易流动的生物物质基材，气体主要由甲烷CH4、二氧化碳CO2和痕量气体构成。
UASB反应器的生物物质理想地为混合物形式(淤渣)，使得形成球状聚集物(淤渣粒状物(Schlammpellet))和细沉淀，其中淤渣粒状物理想的直径为1-5mm并比水的密度大，由此构成淤渣床。生物物质也能加入基媒介(Trgermedien)中，因此下面对淤渣或淤渣粒状物的描述也是指生长有生物物质的基媒介。
在淤渣床上实现大部分的有机物转化。通过在淤渣床上产生沼气，形成气泡。气泡的上升和向上的液流使淤渣床流动(fluidisieren)。
UASB反应器包括三态分离装置，通过该三态分离装置分离三态即沼气、净化的废水和生物物质。该三态分离装置通常在淤渣床之上，并包括一个或多个盖用于收集及导出沼气还包括在水面处的流出槽用以导出净化的废水。该设计允许在分离气体后沉淀生物物质。
以这种方式设计的UASB反应器体积庞大而转化率低。
发明内容
本发明的任务为改进反应器，从而能够到达很高的单位体积转化率而更有效的利用反应体积。
根据本发明，该任务由按照权利要求1的反应器或由按照权利要求11的方法解决。权利要求2-10为本发明的优选实施方案。
生物物质在不流动状态下构成淤渣床，在该淤渣床的底部区域输入待处理的废水。第一气体分离器在反应器的下部区域中，即在反应器的淤渣床中。在淤渣床中进行大部分的有机物质的生物转化。由此产生的沼气相当一部分被第一气体分离装置收集，并导入一个中间上升管。剩余气体流过淤渣床之上的区域并被第二气体分离装置收集，第二气体分离装置在淤渣床之上并同样排到上升管中。一小部分剩余气体漏到水面上的气体收集空间中。在第二气体分离器上面有一个生物物质的沉淀区。
通过一个反应器淤渣床中的气体分离器，一部分淤渣床中的沼气由系统提取，由此避免过高的气体清空管速度(Gasleerrohrgeschwindigkeit)。
上升管的直径大小使上升管占据反应器横截面积的5-25％。由此通常避免气体虹吸效应(Gashebereffekt)(气举泵效应(Mammutpumpeneffekt))。
通过上升管大致设置在反应器中心轴线中、特别是在其中心纵轴线中，在反应器中可产生相对于该中心轴线对称的流动条件。
由同样类型气体分离元件构成的气体分离器结构简单。这里气体分离器分别由一个气体分离元件层构成就足够了。
有利的是，气体分离元件相对于上升管径向设置，因为气体分离元件的凹的下侧收集的气体可沿气体分离元件向上升管流动。这可这样实现：气体分离元件相对于水平线倾斜，其靠近反应器壁的端部比上升管处的端部低。
有利及简单的方案为：对于每个气体分离元件的上升管具有至少一个气体溢出孔，由该气体溢出孔被气体分离元件收集的气体直接流入上升管中。因此不需另外的装置诸如每个单个气体分离元件的导出管来导出气体。该功能仅由气体分离元件及气体溢出孔完成。
通过这些孔，意外带到上升管中的生物物质可以简单的方式在上升管被向下输送，生物物质可由这些孔从上升管沉降到反应空间中。带出来的浮渣在上升管上端通过浸渍壁分离。浸渍壁外面的抽出机构以这种方式隔离浮渣。
附图说明
以下，结合作为例子的示意图图1-3来详细描述本发明，其中：
图1根据本发明的反应器的纵截面；
图2根据本发明的反应器的横截面；
图3气体分离元件的详细视图。
具体实施方式
根据图1的反应器包括废水的供给点5、一个反应空间中淤渣床2(灰色)内的第一气体分离器1、一个淤渣床2(灰色)之上的第二气体分离器3和一个反应器顶部的沉淀区4。待处理的废水通过输入导管11和底部区域中的供给点5供给到淤渣床2中。在反应器的下半部中有第一气体分离器1，该第一气体分离器1由气体分离元件层(Lage)组成，气体分离元件可收集形成的沼气并在中心上升管6的方向上流动，沼气在中心上升管中上升。在淤渣床2上方在水面12附近有一个第二气体分离器3，第二气体分离器同样由气体分离元件层组成。
两个气体分离器1、3的气体分离元件及直的中间上升管6之间的连接构成气体进入孔7，气体进入孔7使得沼气能够进入上升管6中，使得沼气可上升到气体收集空间13中。从那里通过导管15抽出沼气。
通过气体在淤渣床2中的由第一气体分离器1和反应器顶部的第二气体分离器3中预分离，生物物质、优选为淤渣粒状物在第二气体分离器3上的沉淀空间4中沉淀。在液面上有清水抽出机构8，类似于流出槽。为分离出抽出机构中的浮渣或使其回流，中间上升管6被浸渍壁9包围。浸渍壁9在此为管，该管位于上升管外并与上升管6同心，并从第二气体分离器3延伸直到超过上升管6的上端，继续超过水面并延伸到气体收集空间13中，而上升管在水面12下结束。
上升管在底部附近的下部具有孔20，生物物质通过该孔由上升管6可沉降回反应空间。
上升孔6延伸直到反应器底，其中下孔端相对于反应器封闭。上升管的上管端敞开。
为调整限定的入口密度，必要时需要从反应器出口通过泵14和再循环导管10再循环到输入导管11中。
图2为按照第二气体分离器3与图1的水面12之间的水平截面的横截面，表示反应器中气体分离元件16的结构，其中仅示出三个气体分离元件16。每个气体分离器1、3由一层气体分离元件16构成，气体分离元件16在部分区域上相互覆盖并基本覆盖了除上升管6之外的全部反应器横截面。每个气体分离元件16覆盖在此为圆形反应器横截面的一个扇形横截面区域，并从上升管6的壁延伸至反应器壁17。
图3为气体分离元件16向着上升管6看的横截面。通过盖状(haubenfrmig)气体分离元件的一个腿18长于另一个腿19，气体分离元件16的横截面为弯角形并且非对称。气体分离元件16的横截面在径向上与到上升管6的距离成比例地加大，使得如图2所示，反应器横截面基本上可被一层气体分离元件16覆盖。
在沉淀空间4中沉淀的淤渣粒状物沿气体分离元件16的上侧滑动，并在气体分离元件16之间向下沉回淤渣床中。

Claims (11)

1.一种反应器，该反应器用于厌氧处理液体特别是废水或含水的过程溶液，借助颗粒状、絮状或易流动的基材中的生物物质，通过有机污染物的厌氧生物转化来实现，其中反应器具有一个第一气体分离器(1)和在第一气体分离器上面间隔距离设置的一个第二气体分离器(3)，而在反应器中为从两个气体分离器(1、3)中导出产生的沼气设有一个上升管(6)，上升管在气体侧使两个气体分离器相互连接，其特征在于，为避免气举泵效应，上升管(6)的直径大小使上升管占据反应器横截面积的5-25％而上升管(6)端部在水面(12)下。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，设置气体分离器(1、3)和上升管(6)，使得在气体分离器(1、3)中收集的气体在气体分离器(1、3)的高度上分别直接引到该上升管(6)中。
3.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，至少气体分离器(1、3)中的一个由单个同样的特别是仅在一个层中的气体分离元件(16)构成。
4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述至少气体分离器(1、3)中的一个具有相对于上升管(6)径向设置的气体分离元件(16)。
5.根据前述权利要求3所述的反应器，其特征在于，气体分离元件(16)的靠近反应器壁的端部低于位于上升管(6)处的端部，使收集的气体可沿气体分离元件流向上升管。
6.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，对于一个垂直于气体分离元件(16)顶点线的平面，气体分离元件(16)具有一个非对称横截面(18、19)。
7.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，每个气体分离元件(16)的上升管(6)具有至少一个气体溢出孔(7)，通过气体溢出孔由气体分离元件(16)收集的气体流入上升管(6)中。
8.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，上升管(6)在第一气体分离器(1)的下部的区域具有孔(20)，通过该孔生物物质由上升管(6)沉降到反应空间中。
9.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，上升管(6)在其上端被一个浸渍壁(9)包围，用于分离浮渣。
10.根据权利要求9所述的反应器，其特征在于，在浸渍壁(9)与反应器壁(17)之间设有已净化液体的抽出机构(8)。
11.一种在厌氧处理液体、特别是废水或含水过程溶液时用于分离三态混合物的方法，借助颗粒状、絮状或易流动的基材中的生物物质，通过有机污染物的厌氧生物转化来实现，在一个反应器中进行处理，该反应器具有一个第一气体分离器(1)和在第一气体分离器上面间隔距离设置的一个第二气体分离器(3)，而在气体分离器(1、3)中收集的气体在气体分离器(1、3)的相应平面导入反应器内部的一个共同的上升管(6)中，反应器将两个气体分离器在气体侧彼此相连，并在该上升管(6)中导向反应器顶部，其特征在于，为避免气举泵效应，上升管(6)的直径大小使上升管占据反应器横截面积的5-25％而上升管(6)端部在水面(12)下。
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