CN1712368A - 生物反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用来处理含有机物的淤泥悬浮液、如生物垃圾或粪便的生物反应器。该生物反应器由具有容器底部2的容器1和安装到中央的底部区域的固体物质排出装置9构成。为了阻止由于沉积的个别固体物质而对生物反应器造成损害，提出了，在底部区域设置一个不承载的、锥形的部件，它从容器壁到中央底部区域具有一个倾斜度。以这种方式即使对于具有平的底部的标准槽反应器也保证了可靠有效的固体物质排出。

Description

生物反应器
技术领域
本发明涉及一种用来处理含有有机物的淤泥悬浮液、如垃圾或粪便的生物反应器，它具有带有容器底部的容器和在中央的底部区域中安装的固体物质出口。
背景技术
这种生物反应器例如用来需氧的或厌氧的生物处理淤泥、含有有机组分的垃圾残留物和来自动物饲养场的粪便。在用这样的生物反应器来处理垃圾时，垃圾在一个预处理步骤中转送到一个可唧送的淤泥悬浮液中。随后淤泥悬浮液在优选作为完全充分混合的槽式反应器(Tankreaktoren)构成的生物反应器中通常被厌氧处理，也就是发酵。这种在发酵反应器作为湿法发酵已知的方法是在生物垃圾处时的常用的实用方法。
一部分在这种淤泥悬浮液中总是含有的个别的固体物质在发酵反应器之前不能有效地去除，因为在粘稠的淤泥中例如通过沉积来分离要实现很难。只有在大部分的有机化合物厌氧的降解后，在发酵物中粘度降低了这样的程度，以致于个别的固体物质可以沉积在发酵反应器中和在长时间的积累下可很大程度上对反应器造成损失。
似乎简单的解决方法是，构造具有锥形的或其他的如倾斜的底部的反应器，以致于沉积物滑到作为指定取出处的中央最深点处，然而在实际的垃圾发酵中出于收益获利的原因这种方案已经不再使用了，因为锥形的底部在由于其必需承担的功能而要考虑反应器的大小时对于整个反应器来讲是成本非常高的。
同样方式要强调的是，在底部安装上漏斗式底部也是不期望的，这是因为，由于反应器内容物会污染水因此它需要一个昂贵的防泄漏系统。
所以实际常用的是一种折衷的解决方法，即以直至约10°的倾角浇铸入发酵反应器的水泥基座中的平坦的锥形体。如在未在先公开的德国专利申请103 58 400.5中所描述的那样，这种平坦的倾斜与在反应器底部区域中施加在液体上的旋转流一起被利用，用于支持沉积物挤轧运动到中央的最深的底部点以通过抽吸而将其取出。对于具有大的直径和相应的容器圆周的反应器这意味着很大的投资费用和能量消耗，使在上述的条件下保持旋转流。此外反应器底部区域的抽取管道的通入和穿过底板也是成问题的。
发明内容
本发明的任务在于，这样构造上述种类的生物反应器，即以经济的方式使得个别的固体物质从生物反应器中排出成为可能。
这任务根据本发明这样解决，即在底部区域设置一个不承载的锥形的部件，它具有从容器壁向着中央底部区域的一个倾斜度。
本发明重要的是，在容器壁和容器底部的中央区域之间的所期望的倾斜度通过在平底反应器的底部区域中安装一个不承载的、锥形的模制件而实现。在此该部件可通过一些合适的型砖的配置、通过具有耐腐蚀的覆盖层的覆盖件的泡沫材料或作为具有锥形的覆盖件的椽木支承结构构成。上述方式的选择取决于反应器的大小和当地的低成本可得到的和可加工的材料。
根据特别优选的结构方案，该部件具有带小的粗糙度和高的耐腐蚀性的表面或覆盖件，以便长时间地经受沉积物向容器底部的深处中央的运动而没有损害其寿命。
所述部件与容器器壁的传递力的和承载的连接不是必需的。如果没有通过造型材料进行成型构型，是基于，在椽木中的自由空间随着时间的推移被沉积物和腐烂了的材料填充。结构上的构造实施应这样进行，即不构成凹坑，在这些凹坑中会聚集生物气并且可以导致结构的扩张。所形成的生物气应在锥形的覆盖件下冒气泡和可沿着覆盖件和容器器壁之间的缝隙逸出到所述部件上部的容器空间中。
优选地，所述部件具有约20°-约40°的倾斜度。这种底部倾斜度可在实际中在具有1000-10000m3的反应容积和10-25m的容器直径的生物反应器中实现。
然而只设在容器壁和容器底部之间的角区域的倾斜装置也是可能的，在此合乎目的地，它在45°以下倾斜度下实现，以致于一个靠近壁的底部圈被覆盖，它的宽度相当于容器器壁上的锥高度。
采用这种措施，保证了沉积了的材料沿着倾斜的平面的运动的大大增强。通过经用来混合反应器内容物的中央导管的内部回转流和在底部区域的旋转流的叠加，还可支持经沉积的材料沿着倾斜的平面的运动。例如在DE 197 25 823A1中描述了具有回转流的反应器。在未在先公开的德国专利申请103 58 400.5中示出了在反应器的底部区域中的旋转流的叠加。
在此，对于上述的液压的反应器混合系统，使工作所需的能量成本至最小，因为作为沉积物运动的唯一手段的液体的运动，如在用于根据本发明的结构的具有平的底部或最小的直至10°的倾斜度的容器中，由于颗粒的由重力造成的附加运动而可被减小。
优选地，为了液压诱使底部附近的液体循环，在壁侧的锥高度以上的容器器壁中设置有一些抽吸管道。此外合适地，以在壁侧的锥高度上方的0.5-1.5m处安装一些切向喷嘴用来将液体流加入到容器中。
该锥形的部件根据优选的构造这样设置，即它在容器的底部中点的0.5-4m的半径区域内终止。在此，内部的锥边缘以合适的方式在这样的程度上处于容器底部的上方，使得抽吸管道以及其他的过程条件所要求的冲洗和供给管道可在锥边缘之下穿过，以便按功能地通入到无锥的中心区域。对此，这些管道在容器的底部附近径向向外地通到容器壁和通过相应的接管或穿孔穿过容器壁向外通出。因此取消了成问题的和成本高的穿过容器底部的导送。
另一方面，也避免了在底部附近的液体区域中的流动干扰。此外，抽吸性能通过有利的流体技术上的管口构造与迄今为止实际中的相比被改善，通过避免使用弯管和在容器底部区域中的向上设置的管段而减小了堵塞的危险和分类效应以及使得维护和保养变得容易。这总的导致了改善了的系统寿命和减小了的设备风险。
本发明的一个主要优点在于，可使用具有平的、没有穿孔的水泥底部的标准槽式反应器作为发酵反应器。在此，采用本发明改善了沉积物向中央取出处的输送，将用来维持与进料相关的旋转流的能量费用减小至最小，在底部区域的管道设置是系统友好的。对于大小在1000-10000m3大小反应容积的反应器，在保持标准制备的情况下将反应器高度扩大2-4m，以便在底部区域中可安装根据本发明的锥形的部件，与建立具有一体集成的、承载的、倾斜的底部区域的昂贵的槽特别结构相比，成本更合适。
附图说明
下面根据在附图中示意性地示出的实施例更清楚地解释本发明。
图1示出了一个圆柱形的发酵反应器。
具体实施方式
在附图中示出了一个具有反应器器壁1和反应器底部2的圆柱形发酵反应器。发酵反应器具有有生物气注入的中央导管3，它用于反应器内容物的循环。在导管3的下端抽吸发酵介质，作为垂直的上升流4而到达导管3的上端和作为循环流5又回流到导管3的下端。在发酵反应器的底部区域设有以椽木支承架形式的锥形的不承载(nichttragend)的部件，椽木支承架具有20°-40°的倾角。椽木支承架6具有一个覆盖件7，它的表面具有很小的粗糙度和高的耐腐蚀性。在发酵反应器中沉降下来的固体物质在覆盖件7上以箭头方向8运动至发酵反应器的中央底部区域。它从此处通过抽取管道9被从发酵反应器中抽取出。为了叠加旋转流，设置一个注入系统10用于底部附近的液体的循环。在此，液体从发酵反应器中抽取和通过切向喷嘴再输入到发酵反应器内部空间中。以这种方式诱使形成水平的循环流11。在覆盖件7下面长时间积聚的沉积物和发酵残留物13导致，在椽木支承架6内形成生物气，它必须被导出。在此规定，覆盖件7不延伸到达反应器壁1，而是留有一个缝隙11以用于生物气的流出。

Claims (11)

1、一种用来处理含有机物的淤泥悬浮液、如垃圾或粪便的生物反应器，它具有带有容器底部的容器和安装到中央的底部区域的固体物排出装置，其特征在于，在底部区域设置有不承载的、锥形的部件，它具有从容器壁至中央的底部区域的一个倾斜度。
2、根据权利要求1的生物反应器，其特征在于，所述部件是通过一些合适的型砖的配置而构成的。
3、根据权利要求1的生物反应器，其特征在于，该部件是由带有耐腐蚀的覆盖层的覆盖件的泡沫材料构成。
4、根据权利要求1的生物反应器，其特征在于，该部件是作为具有锥形覆盖件的椽木支承结构构成的。
5、根据权利要求3或4的生物反应器，其特征在于，在所述部件和容器壁之间设有一个缝隙，用来向容器空间释放出在覆盖件下所形成的生物气。
6、根据权利要求1-5之一的生物反应器，其特征在于，该部件具有约20°-约40°的倾斜度。
7、根据权利要求1-5之一的生物反应器，其特征在于，该部件构成带有45°以下倾斜度的、在容器壁和容器底部之间构成的角区域的倾斜装置。
8、根据权利要求1-7之一的生物反应器，其特征在于，在容器中设有用来在底部区域中叠加淤泥悬浮液的旋转流的装置。
9、根据权利要求8的生物反应器，其特征在于，用来叠加旋转流的装置是作为在容器壁附近设置的一些喷嘴构成的。
10、根据权利要求9的生物反应器，其特征在于，这些喷嘴是设置在该部件的壁侧的锥高度以上0.5-1.5m处的。
11、根据权利要求1-10之一的生物反应器，其特征在于，该锥形的部件是这样构造的，即它在从容器的底部中心点起0.5-4m的半径范围中终止。
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