CN1730159A - 用于悬浮体的分离设备 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于悬浮体的分离设备。在一个基体1中设置有一个内体2，其中基体1具有一个锥形的底部而内体2具有一个向上敞开的锥。用于悬浮体的偏心地设置的输入部(3)通入内体2中。在分离设备的顶部设置有一个用于含难于沉淀的固体的液体的输出部5，而在基体1的锥形的底部区域内设置有一个用于含易于沉淀固体的烂泥的排出部4。

Description

用于悬浮体的分离设备
技术领域
本发明涉及一种用于悬浮体的分离设备。
背景技术
在化学工程的过程中经常出现这样的问题，即必须将悬浮体中易于沉淀的与难于沉淀的固体相互分离。特别在对一些悬浮体例如烂泥、糞便、废气等进行生物处理的一些生物反应器的运行过程中，由于反应器中的沉淀物沉积而经常出现设备技术问题。为了更加节省投资费用，例如一些消化池、发酵反应器等经常制造成有平的或略微锥形的底。这些生物反应器具有一些循环系统，以便优化分解过程并抑制可沉淀物质的沉积。这些循环系统可以以各种型式构造。作为例子在此可例举在WO 98/58070中所述的生物反应器。在该反应器中，反应器内含物通过一个中心的导流管借助气体压入得以循环。还公开了一些带有一些外部的回流管路的系统，在这些回流管路中，反应器中的悬浮体被引出，并在所期望的位置被重新导回到该反应器中。
不仅由于过程中的干扰(泵和风机的失效、修理和保养工作)而且由于所装入的物质本身的类型而形成沉淀物，一旦沉淀，这些沉淀物目前在正常运行期间就不能或不足以又从反应器中被排出。这主要是由于下述原因，即所引入的能量虽然足以使多相混合物在正常条件下保持均匀，但相分离的系统只能部分地重新被均匀化。这导致在运行过程中出现逐渐严重的沉淀物沉积。所以在运行手册中通常要求以相应的时间间隔打开反应器并对其进行清洗。这就涉及成本与人力的显著消耗，并且造成对运行的显著的限制(降低了接受能力，并要储存反应器流体或清除反应器流体的废料)。
对于来自区域性废水处理领域的类似任务，很久以来就公开了一些圆形沉砂池，其中这些系统通常是开式的，因而设计成无压力消耗的。
另一方面，对此应用场合，一度且一直讨论一些水力旋流器。但是它们的应用通常由于以下原因而失败，即在商业上可利用的一些系统在通常小得多的颗粒直径的情况下具有非常高的分离能力，并且由于该系统生产能力太高而不适于前述应用场合。
由于发酵反应器的内含物质的可沉淀性随着分解过程的进行而显著提高，因而需要巨大的费用通过搅拌或循环泵抽送阻止这些物质沉积。在一些循环反应器中，例如在WO98/58070中所述的，一般为此安装具有可多达3个喷嘴的循环泵，其中这些喷嘴均匀地分布在圆周上。按标准，反应器排出部和循环管路是分开的。用于底部循环的排出部位于底部上方约2米的反应器壁上(减少循环泵的磨损)，而反应器本身的排出部用相应小直径的管子在反应器中心实现。这种结构的缺点是，反应器内部的流谱取决于各个起作用的喷嘴及喷嘴相对固定的卸出点的位置是不均匀的。此外，当在底部循环中无腐败物料卸出时(不连续的烂泥排出或如周末暂停)，则存在沉淀物沉积的危险。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于悬浮体的分离设备，该分离设备与水力旋流器相比在技术上更容易制造，并且与圆形沉砂池不同，该分离设备也适于在压力下使用。
根据本发明，该任务是这样解决的，即在基体内设置一个内体，其中该基体具有一个锥形的底，而该内体具有一个在下部敞开的锥，一个用于悬浮体的偏心地设置的输入部通入该内体中，在分离设备的顶部设置有一个用于含有难于沉淀的固体的液体的输出部。在基体的锥形的底部区域内设置有一用于所沉淀的固体和/或烂泥的排出部。
该基体及该内体优选基本上成型为圆柱状。
本发明基于下述的考虑：
关于在反应器内沉淀物沉积的、尤其是在生物反应器中出现的问题基本上可以归因于：生物的分解过程使得悬浮体稀释。由于沉淀物的分离效果取决于工艺即不能被抑制，所以只能实现在空间上限制分离过程并在合适的位置(准)连续地将沉淀物从反应器中除去。以此方式，反应器本身应防止沉淀物堆积，并降低用于循环的能量消耗。目标是对用于上述使用条件的排出系统这样地进行优化，以致已经沉淀的内含物也可从反应器中卸出。这样可以大大减少反应器的主净化循环并大大降低运行费用。此外还防止了循环系统的磨损，并阻止相关的颗粒的重新引入。技术上的解决方案应将水力旋流器与圆形沉砂池这些系统的各个优点结合起来，并可在例如1至5bar压力下的封闭的系统内部使用。
用于悬浮体的输入部优选切向地通入内体，这样在内体中产生一个有旋流。在此情况下，输入部以有利的方式对着基体的底部倾斜。基体的锥形的底部符合目的地以漏斗尖部终止。
用于悬浮体的输入部优选在入口处收缩成喷嘴状或设置一个喷嘴。此外，用于液体的输出部优选构造成逐渐过渡到内体直径的锥形或喇叭形。此输出部可构造成可折卸的盖，以实现最优的可接近性。
根据本发明的一个特别优选的实施形式，该分离设备用于从生物反应器中分离沉淀物。为此，用于悬浮体的输入部与一个用于对含有一些可生物分解的物质的介质进行生物处理的生物反应器的底部排出部相连接。在这样一种设备运行时，悬浮体由所述生物反应器底部排出部出来通常以缓的持续的坡度流向该分离设备。在此类似水力旋流器一样切向地导入到分离设备的内体中，其中入流方向应稍微对着底部倾斜。在内体的内部形成一股螺旋形的朝向上的流。非常重的沉淀物颗粒有可能直接下沉到漏斗尖部。当仅以很小的流速穿流分离设备时也出现该效果。在螺旋流内部，较重的颗粒由于密度差在重力场中向外运动。因此在内体的上部边缘处，一些重的部分首先转入到外部的环形空间。截面积扩大造成速度下降及外部的环形空间中的较重的颗粒的下沉。在上面的部分中，所述流通过呈锥形地或呈喇叭形地引入到排出管路的直径而发生截面收缩。被分离出的沉淀物从下面的部分被(准)连续地除去，其中排出管路应总是在通到内体之外。
用于含有难于沉淀的固体的液体的输出部优选通过一个回流管路与生物反应器相连接。用这种方式一方面保证可使含有易于沉淀的固体的烂泥从设备中排出，而另一方面保证使含有难于沉淀的固体的液体回流到生物反应器中。
特别有利的是，在发酵反应器中使用该用于沉淀物分离的分离设备。在此情况下，该生物反应器构造成用于垃圾发酵的发酵反应器。
在通向生物反应器的回流管路中一般接入一个循环泵，该循环泵优选作为干式竖立的潜水式电动机泵被直接装配在分离设备的输出部上。
用于悬浮体的输入部也可具有一个带有非圆形截面的喷嘴，以减少重的颗粒到达内体壁的行程长度。此外内体也可构造成磨损衬层(VerschleiBeinsatz)。
本发明具有一系列优点。
通过在一些具有平的底部锥的反应器中安装该分离设备也可以经济地处理一些带有易于沉淀的物质的介质，而不发生常见的运行故障。在这种情况下利用了旋流分离器的一些主要特征，其中放弃了难于在腐败烂泥领域中使用的特性。对此包括压力损失的减少及因此在连续循环中的运行费用的减少。此外还可阻止出流区域中的气体积累。该分离设备组合了旋流分离器的优点与圆形沉砂池的及和流化床反应器的优点，而不引入它们的缺点。总体上说提供了一个紧凑的完全可接近的分离设备，该分离设备也可在一个例如1至5bar压力下的封闭的系统中使用。在分离设备与用于沉淀物排出的生物反应器组合时，分离设备可完全设置在生物反应器之外。
附图说明
下面借助在附图中示意性地示出的实施例来详细说明本发明。附图表示：
图1分离设备的前视图，
图2分离设备的侧视图，
图3分离设备的立体图，
图4分离设备的俯视图。
具体实施方式
在这些附图中各示出了同一个分离设备的不同视图。在图1中，分离设备的各部件都标有参考标号。该分离设备具有一个外部的基体1，在该基体中设置有一个内体2。基体1和内体2具有基本上呈圆柱形的形状。其中基体1设置有一个锥形的底部及一个漏斗尖部7。内体2具有一个向下敞开的錐。如图2所示，用于悬浮体的输入部3偏心设置，并根据所允许的压力损失而收缩成喷嘴。在上部的盖6中设置有用于含难于沉淀的固体的液体的输出部5。盖6呈锥形的，在端部与内体2的直径相匹配。为优化可接近性，盖6可整体卸下。在基体1的锥形的底部区域中设置有一个用于含易于沉淀的固体的烂泥的排出部4。

Claims (11)

1.用于悬浮体的分离设备，其特征在于：在基体(1)中设置有一个内体(2)，其中基体(1)具有一个锥形的底部而内体(2)具有一个向下敞开的锥，一个用于悬浮体的偏心地设置的输入部(3)通入内体(2)中。在分离设备的顶部设置有一个用于含难于沉淀的固体的液体的输出部(5)，而在基体(1)的锥形的底部区域中设置有用于已沉淀的固体和/或烂泥的排出部(4)。
2.根据权利要求1的分离设备，其特征在于：基体(1)及内体(2)基本上成型为圆柱形的。
3.根据权利要求1或2的分离设备，其特征在于：用于悬浮体的输入部(3)切向地通入内体(2)中。
4.根据权利要求1至3中一项的分离设备，其特征在于：用于悬浮体的输入部(3)对着基体(1)的底部倾斜。
5.根据权利要求1至4的中一项分离设备，其特征在于：基体(1)的锥形的底部以漏斗尖部(7)终止。
6.根据权利要求1至5中一项的分离设备，其特征在于：输入部(3)在其口处收缩成喷嘴形的或设置一个喷嘴。
7.根据权利要求1至6中一项的分离设备，其特征在于：用于液体的输出部(5)构造成逐渐过渡到内体(2)的直径的锥形或喇叭形(6)。
8.根据权利要求1至7中一项的分离设备，其特征在于：用于液体的输出部(5)构造成可卸下的盖(6)。
9.根据权利要求1至8中一项的分离设备，其特征在于：用于悬浮体的输入部(3)与一个用于对含有一些可生物分解的物质的介质进行生物处理的生物反应器的底部排出部相连接。
10.根据权利要求9的分离设备，其特征在于：用于含难于沉淀的固体的液体的输出部(5)通过一个回流管路与该生物反应器相连接。
11.根据权利要求9或10的分离设备，其特征在于：该生物反应器构造成用于垃圾发酵的发酵反应器。
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