TWI532522B - 流體處理反應器 - Google Patents

Description

流體處理反應器

本發明大體係關於流體處理反應器，且更具體言之，係關於使用結晶沈澱反應器沈澱及/或移除成分。

已知沈澱程序包含藉由各種化學物質改變流體(例如，水或廢水流)之化學環境以影響流體中的目標化學污染物或待回收之物質中之一些或全部之移除。化學環境之改變使可溶污染物變得不可溶，其有助於藉由淨化、過濾或任一其他固體/液體分離器件隨後移除污染物或待回收的產品。所得漿料可由諸如壓濾機、壓帶機、離心機或一般熟習此項技術者熟知之任一其他器件的機械器件去水。亦可經由使用諸如乾燥機之熱力器件完全對所得漿料去水。

本發明之裝置必須為持久且耐用的構造，且在該裝置之整個操作壽命中，其亦應需要極少的或不需要由使用者提供之維護。為了增強本發明之裝置的市場吸引力，該裝置亦應為廉價之構造以藉此給其提供最寬廣的可能市場。最後，應在不招致任何實質相對缺點的情況下達成所有前述優點。

先前技術之缺點及限制由本發明克服。

提供一種結晶沈澱反應器，其包括一在該反應器中之介質。該反應器包括一容器。該容器包括一頂部部分及一底部部分。一固體排出口界定於該容器中該頂部部分與該底部部分之間。一實現再裝填或添加「清潔」介質以保持該程序具有足夠的介質以提供有效處理之介質進入口界定於該容器中該頂部部分與該底部部分之間。

一流出物排出口界定於該容器中接近該容器之頂部部分處。一流入物輸入口界定於該容器之該底部部分中。該流入物輸入口與該介質流體連通。該容器亦包括一界定於該容器之該底部部分中的再循環流出物口。該再循環流出物口亦與該介質流體連通。

亦提供一種流體處理系統。該流體處理系統包括一結晶沈澱反應器。該反應器包括一在該反應器中之介質。該反應器亦包括一容器。該容器包括一頂部部分及一底部部分。一固體排出口界定於該容器中該頂部部分與該底部部分之間。一介質進入口界定於該容器中。一流出物排出口界定於該容器中接近該容器之該頂部部分處。一流入物輸入口界定於該容器之該底部部分中。該流入物輸入口與該介質流體連通。該反應器亦包括一界定於該容器之該底部部分中的再循環流出物口。該再循環流出物口亦與該介質流體連通。該流體處理系統包括一耦接至該容器且與該介質流體連通之試劑源。該試劑源與該再循環流出物口選擇性地耦接。該流體處理系統亦包括一與該流出物排出口且與該流入物輸入口流體連通之可選懸浮固體拋光器件。

亦提供一種用於藉由一結晶沈澱反應器處理一流體之方法。該反應器包括一含有一介質且界定一下部分及一上部分之容器。該方法包括經由一第一管道在接近該容器之該下部分處將流入物注入至該反應器中。該方法亦包括在接近該容器之該上部分處將流出物自該反應器排出至一可選懸浮固體拋光器件內。該方法亦包括經由一第二管道將來自該懸浮固體拋光器件之再循環流出物在接近該容器之該下部分處注入至該反應器中。

本發明之裝置為持久且耐用的構造，且在該裝置之整個操作壽命中，其可需要極少的或不需要由使用者提供之維護。本發明之裝置意欲為廉價之構造以增強其市場吸引力且藉此給其提供最寬廣的可能市場。最後，在不招致任何實質相對缺點的情況下達成所有前述優點及目標。

揭示一流體處理系統10。該流體處理系統10利用結晶沈澱反應器20自流體沈澱及/或移除污染物。流體處理系統10亦可用以自流體沈澱其他物質，稍後接著回收該等物質。出於本發明之目的，「污染物」將用以指流體內的此兩個類型之物質中之任一者。

參看圖1，流體處理系統10包括一結晶沈澱反應器20。結晶沈澱反應器20在其中含有介質21。介質21可為砂及/或接種劑(seeding agent)中之一者，例如，純化劑/經調節形式的待沈澱之成分。亦預見到其他類型之介質。待利用之接種材料為可流體化且提供長晶點以幫助產生晶體及/或實現所沈澱之材料之吸附的任一材料。

結晶沈澱反應器20包括一容器22，其含有介質21且包括與介質21流體連通以用於流體或其他材料之進入及外出之各種口。容器22包括一頂部部分24及一底部部分26。容器22經設計以使流在接近底部部分26處進入，且被迫使在頂部部分24之方向上穿經介質21且向上穿經容器22。

如此項技術中所熟知，添加試劑以更改穿過介質21的流體之流之化學環境，且在如此進行時使溶解於流體中之可溶化學污染物變得不可溶。有時有必要排出累積在容器22中之固體。因此，容器22含有一接近容器22之底部部分26且定位於反應器20之頂部部分24與底部部分26之間的可選擇性打開之固體排出口28。固體排出口28充當累積在容器22中之固體及其他材料之出口。容器22亦含有一可選擇性打開之介質進入口29以實現再裝填或添加「清潔」介質以保持該程序具有足夠的介質以提供有效處理。

自流入物源46供應流入物。流入物行進穿過第一管42至容器22。容器22界定一在容器22之底部部分26中的流入物輸入口32，其允許流入物流體進入容器22。流入物輸入口32與介質21流體連通。流入物將經由容器22朝向頂部部分24向上移動或遷移且經由在容器22中接近容器22之頂部部分界定之流出物排出口30自容器22離開。此器件意欲/經設計以使介質包含在容器22內。

自容器22排出之流出物行進至可選懸浮固體拋光器件50，在可選懸浮固體拋光器件50處，流出物可經歷經沈澱或其他懸浮固體之進一步減少。流出物接著離開懸浮固體拋光器件50，且可被排放或可變為再循環流出物。

再循環流出物自再循環流出物源48經由連接至界定於 容器22之底部部分26中的再循環流出物口34之不與第一管42流體連通之第二管44導引回至結晶沈澱反應器20。

再循環流出物再次被添加至容器22以適應該程序之有限沈澱反應速率，以有助於床之流體化，並將一致水力負荷提供至結晶沈澱反應器20以有助於可能的流入物流變化。

因為流入物及再循環流出物之流在進入容器22前不流體連通且實情為分開地分別包含在第一管42及第二管44內，所以如此項技術中所熟知，不存在藉由pH調整或碳酸鹽汽提來處理再循環流之需要，以防止將顯著減少該程序之優點的無晶形沈澱固體之形成。因此，流體處理系統10為簡單的構造、控制及操作，且實現用於流體處理之簡單的化學注入系統。

可將化學試劑添加至容器22以實現在結晶沈澱反應器20內之沈澱。因此，提供試劑源38。自試劑源38流動之試劑具備兩個替代流道。第一流道引向與容器22流體連通之試劑噴嘴。第一流道由可選擇性打開之第一閥40控制。第二流道由可選擇性打開之第二閥41控制。當第二閥41處於打開組態中時，試劑源38置放成與含有再循環流出物之第二管44流體連通。

圖2A說明第一管42與第二管44之一替代組態。在此具體實例中，傳送流入物之第一管42具有比傳送再循環流出物之第二管44小的半徑，且被同心地置放於第二管44內。因此，流入物與再循環流出物直至流入物及再循環流出物在容器22之同一部分處釋放至容器22內方流體連通，同時仍消除對於再循環流出物之pH調整或碳酸鹽汽提之需要。

圖2B說明第一管42與第二管44之另一替代組態。在此具體實例中，傳送再循環流出物之第二管44具有比傳送流入物之第一管42小的半徑，且被同心地置放於第一管42內。因此，再次，流入物與再循環流出物不流體連通，然而，流入物及再循環流出物在容器22之同一部分處釋放至容器22內，同時再次消除對於再循環流出物之pH調整或碳酸鹽汽提之需要。

應理解，適當的泵、閥、感測器及控制器耦接至容器22及相關聯之管路或管系，且經組態以操作流體處理系統10。

容器22、口28、29、30、32、34及管42、44可由金屬、塑料、複合材料及其組合構成，如由操作者或製造者視需要基於待處理的流體之類型及各種其他考慮判定。

出於本發明之目的，由流體處理反應器處理之「流體」、「流入物」及「再循環流出物」包括水、廢水、漿料、懸浮液、膠體、溶液及包括液體及其他不含水或含水之流體的其他流體。此清單並非詳盡的，而僅給出作為本發明之流體處理反應器經配置並組態以處理之可能的流體、流入物及再循環流出物之一實施例。亦預見到其他流體、流入物及再循環流出物。

出於本發明之目的，術語「耦接」意謂兩個組件(電氣組件或機械組件)相互直接或間接的接合。此接合在性質上可為靜止的或在性質上可移動。可藉由兩個組件(電氣組件或機械組件)及相互整體形成為單一整體之任何額外中間構件或兩個組件及相互附接之任何額外構件達成此接合。此接合在性質上可為永久的，或者，在性質上可移動或可釋放。

流體處理反應器為持久且耐用的構造，且在該裝置之整個操作壽命中，其亦應需要極少的或不需要由使用者提供之維護。流體處理反應器亦為相對廉價之構造以增強其市場吸引力且藉此給其提供此最寬廣的可能市場。最後，流體處理反應器在不招致任何實質相對缺點的情況下達成所有前述優點及目標。

雖然已參照特定具體實例及其應用展示及描述流體處理反應器之前述描述，但其已出於說明及描述之目的而呈現且並不意欲為詳盡的或將本發明限於所揭示之特定具體實例及應用。對於一般熟習此項技術者將顯而易見的是，可進行對如本文中描述之本發明的許多改變、修改、變化或更改，其中任一者均不脫離連續流旁通歧管及方法之精神或範疇。特定具體實例及應用經選擇並描述以提供流體處理反應器的原理之最佳說明及其實際應用以藉此使一般熟習此項技術者能夠利用各種具體實例中之流體處理反應器，但需經歷適合於特定用途之各種修改。所有此等改變、修改、變化及更改應因此被看作處於如由隨附申請專利範圍(當根據其公平、合法且公正授權的廣度加以解釋時)確定的流體處理反應器及方法之範疇內。

10．．．流體處理系統

20．．．結晶沈澱反應器

21．．．介質

22．．．容器

24．．．頂部部分

26．．．底部部分

28．．．固體排出口

29．．．介質進入口

30．．．流出物排出口

32．．．流入物輸入口

34．．．再循環流出物口

38．．．試劑源

40．．．第一閥

41．．．第二閥

42．．．第一管

44．．．第二管

46．．．流入物源

48．．．再循環流出物源

50．．．懸浮固體拋光器件

參看圖式，更好地理解本發明之此等及其他優點。

圖1為流體處理反應器之一例示性具體實例之流體圖；及

圖2A為利用同心輸入口的流體處理反應器之一例示性具體實例之流體圖。

圖2B為利用同心輸入口的流體處理反應器之第二具體實例之一例示性具體實例之流體圖。

10．．．流體處理系統

20．．．結晶沈澱反應器

21．．．介質

22．．．容器

24．．．頂部部分

26．．．底部部分

28．．．固體排出口

29．．．介質進入口

30．．．流出物排出口

32．．．流入物輸入口

34．．．再循環流出物口

38．．．試劑源

40．．．第一閥

41．．．第二閥

42．．．第一管

44．．．第二管

46．．．流入物源

48．．．再循環流出物源

50．．．懸浮固體拋光器件

Claims (27)

1. 一種結晶沈澱反應器，其中包括一介質，該結晶沈澱反應器包含：一容器，其包括一頂部部分及一底部部分；一固體排出口，其界定於該容器中該頂部部分與該底部部分之間；一流出物排出口，其界定於該容器中接近該容器之該頂部部分處；一流入物輸入口，其界定於該容器之該底部部分中且與該介質流體連通；及一再循環流出物口，其界定於該容器之該底部部分中且與該介質流體連通。
2. 如申請專利範圍第1項之結晶沈澱反應器，其包括一介質進入口以實現再裝填或添加「清潔」介質以保持程序具有足夠的介質以提供有效處理。
3. 如申請專利範圍第1項之結晶沈澱反應器，其中該流入物輸入口與該再循環流出物口同心。
4. 如申請專利範圍第1項之結晶沈澱反應器，其包括一耦接至該容器且與該介質及一試劑源流體連通之試劑噴嘴。
5. 如申請專利範圍第4項之結晶沈澱反應器，其中該再循環流出物口與該試劑源流體連通。
6. 如申請專利範圍第1項之結晶沈澱反應器，其中該流入物口耦接至一第一管且與一流入物源流體連通。
7. 如申請專利範圍第1項之結晶沈澱反應器，其中該再循環流出物口耦接至一第二管且與一再循環流出物源流體連通。
8. 如申請專利範圍第1項之結晶沈澱反應器，其中該介質為砂及一接種劑中之一者。
9. 如申請專利範圍第8項之結晶沈澱反應器，其中該接種劑為一可流體化且提供一長晶點以形成一晶體及/或實現一沈澱之材料之吸附的材料。
10. 如申請專利範圍第1項之結晶沈澱反應器，其包括一介質進入口以實現再裝填或添加「清潔」介質以保持程序具有足夠的介質以提供有效處理。
11. 一種流體處理系統，其包含：一結晶沈澱反應器，其中包括一介質，該反應器包含：一容器，其包括一頂部部分及一底部部分；一固體排出口，其界定於該容器中該頂部部分與該底部部分之間；一流出物排出口，其界定於該容器中接近該容器之該頂部部分處；一流入物輸入口，其界定於該容器之該底部部分中且與該介質流體連通；及一再循環流出物口，其界定於該容器之該底部部分中且與該介質流體連通；一試劑源，其耦接至該容器且與該介質流體連通且與該再循環流出物口選擇性地耦接；及 一懸浮固體拋光器件，其與該再循環流出物口且與該流入物輸入口流體連通。
12. 如申請專利範圍第11項之流體處理系統，其中該流入物輸入口與該再循環流出物口同心。
13. 如申請專利範圍第11項之流體處理系統，其包括一耦接至該容器且與該介質及該試劑源流體連通之試劑噴嘴。
14. 如申請專利範圍第11項之流體處理系統，其中該流入物口耦接至一第一管且與一流入物源流體連通。
15. 如申請專利範圍第11項之流體處理系統，其中該再循環流出物口耦接至一第二管且與一再循環流出物源流體連通。
16. 如申請專利範圍第11項之流體處理系統，其中該流體含水。
17. 如申請專利範圍第11項之流體處理系統，其中該介質為砂及一接種劑中之一者。
18. 如申請專利範圍第17項之流體處理系統，其中該接種劑為一可流體化且提供一長晶點以形成一晶體及/或實現一沈澱之材料之吸附的材料。
19. 一種用於藉由一結晶沈澱反應器處理一流體之方法，該反應器包括一容器，該容器含有一介質且界定一下部分及一上部分，該方法包含：經由一第一管道在接近該容器之該下部分處將流入物注入至該反應器中； 在接近該容器之該上部部分處將流出物自該反應器排出至一懸浮固體拋光器件內；及經由一第二管道將來自該懸浮固體拋光器件之再循環流出物在接近該容器之該下部分處注入至該反應器中。
20. 如申請專利範圍第19項之用於處理一流體之方法，其包括在接近該容器之該下部分處將試劑注入至該反應器內之步驟。
21. 如申請專利範圍第19項之用於處理一流體之方法，其包括將試劑注入至該第二管道內之步驟。
22. 如申請專利範圍第19項之用於處理一流體之方法，其中該第一管道與該第二管道同心且與該容器流體連通。
23. 如申請專利範圍第19項之用於處理一流體之方法，其包括經由一界定於該容器中該上部部分與該下部部分之間的固體排出口自該容器排出固體。
24. 如申請專利範圍第19項之用於處理一流體之方法，其包括再裝填或添加「清潔」介質以保持程序具有足夠的介質以提供有效處理。
25. 如申請專利範圍第19項之用於處理一流體之方法，其中該流體含水。
26. 如申請專利範圍第19項之用於處理一流體之方法，其中該介質為砂及一接種劑中之一者。
27. 如申請專利範圍第26項之用於處理一流體之方法，其中該接種劑為一可流體化且提供一長晶點以形成一 晶體及/或實現一沈澱之材料之吸附的材料。