用於生物地淨化廢水的方法
2023-06-13 04:58:21
專利名稱：用於生物地淨化廢水的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於生物地淨化廢水的方法，其中通過一個僅具有兩個穩定的、相互同心設置的管子的雙料噴嘴將廢水和氣體輸送給一個包含有微生物的反應容器，所述雙料噴嘴沒有附加的輸送元件，並以垂直的軸線伸進到反應容器中，直到位於該容器中的廢水中，其中雙料噴嘴的位於內部的、引導氣體的內部管子、還包括一個敞開的環形間隙被引導藉助一個泵所輸送的廢水的外部管子包圍，並且其中由廢水和氣體所組成的混合物在反應容器中在一個迴路中運動(EP0130 499 B1)。
在生物地淨化廢水時，在使用氧氣的情況下用微生物-以下稱為「生物物質」-將有機的有害物置轉變為無害物質。通過向一個反應容器中吹入一種生物物質-水-混合物而將廢水淨化，不斷地向該反應容器輸送廢水和氣體，並且從中取走可對比量的生物物質-水-混合物。所謂「氣體」應理解為空氣-增加了氧氣含量的空氣或者也可以是純氧氣。
在家庭中、也在許多工業工序中出現含有有機物的廢水。為了淨化這種廢水，已知用於以通過微生物需氧的途徑來清除溶解的有機化合物的方法。這些方法多數在平面的活化池中進行。這類方法的缺點—例如由於大的廢氣量而影響環境的氣味、噪聲級高、佔地大以及投資高、耗能大，已是眾所周知的。
此外還已知一種在類似一個鼓風柱的高的圓柱形塔中淨化廢水的方法(DE-Z「化學-工程-技術(Chemie-Ingenieur-Technik)」54(1982)，11號，939-952頁)。由於不利的流體動力情況並因此鼓風柱的比較差的物質傳遞條件，所以它的容積載荷比較低—這是涉及到反應容器的容積以及日子的容積載荷，並以CSB進行測量的量的汙髒物質。該容積載荷約為1kgCSB/m3d。所述送氣僅在所採用的塔的底部進行，這樣該方法的單位能量需求比較高。
DE 41 05726 C1公開了採用一種在本技術領域叫做「迴路反應器」的反應容器的方法。這種迴路反應器是一種設置了垂直軸線的圓柱形容器，在該容器的內室設置了一個在兩側敞開、且也具有垂直軸線的導管。在按照該文獻的反應容器中，在導管上方設置一個雙料噴嘴，藉助該噴嘴輸送廢水和氣體。在此，所述氣體通過一根直線管和一個包圍著該管的通道被輸送到雙料噴嘴的一個第一混合段，通過一個環形通道向該雙料噴嘴也輸送廢水。一個第二混合段和一個第三混合段分別用凸緣或者接頭與第一混合段連接。此外，在第二和第三混合段之間還設置了一個具有吸入嘴的環形通道，通過該吸入嘴吸入廢水和氣體，在第三混合段中這些廢水和氣體與位於雙料噴嘴中的基質進行混合。
在按照DE 198 42 332 A1的方法中，在也是作為迴路反應器設計的反應容器中設置了一個上插入管和一個下插入管，這兩個管子通過一個隔板分隔開。通過一個設置在反應容器底部處的鼓風單元向反應容器提供氣體。在隔板部位處設置了一個由兩個同心的管子組成的噴嘴，在該噴嘴中由一個泵輸送的流體向下遊流到下插入管中。在這種情況下，其它的流體由這個單料噴嘴一起帶出。
按照DE 40 12 300 A1也是作為迴路反應器設計的反應器具有一個流體導管作為裝入件，在該導管的下部區域中設置了一個噴嘴。該噴嘴的結構在該文獻中未有說明。通過一個第一導管向這個噴嘴提供氣體，通過一個第二導管向這個噴嘴提供廢水。根據該文獻的附圖，用於輸送氣體的噴嘴部件比用於輸送廢水的噴嘴部件要長。
按照DE 37 03 824 A1也是作為迴路反應器設計的反應器具有一個導管(帶有轉向器)作為裝入件。一個噴嘴很深地伸入到該導管中。該噴嘴具有一個中心孔、一個用於輸送氣體且同心地包圍該孔的第一環形間隙、以及一個同心地包圍第一環形間隙且具有相同軸向長度的第二環形間隙。通過所述中心孔和環形間隙輸送待淨化的廢水。該中心孔在軸向上比用於輸送氣體的第一環形間隙要長。
採用本文開始描述的按照EP 130 499 B1的方法在處理廢水時提高了淨化量。容積載荷最高達到70kgCSB/m3d。在按照該文獻的迴路反應器中，通過一個由兩個穩定的、且同心設置的管子組成的雙料噴嘴將廢水和氣體引導到一個導管中。雙料噴嘴的用於輸送氣體的所述管子位於輸送廢水的外部管子之內。該管子從外部管子伸出。在該迴路反應器運行時出現繞導管的迴路流動，並伴有液體和氣體的混合。這樣一種迴路流動的優點是，所述兩相的流動比較均勻，並且與此相關的是，用於淨化廢水所需的氧氣能很好地從氣體傳遞到液體中。在這種已公開的方法中所述氣體是從上方引入到導管中的，這樣在氣體從反應容器中排出之前該氣體至少經過一個完全的迴路。然而由於嚮導管輸送液體要求輸入更高的能量，為的是使所述被輸送的、並且分解成氣泡的氣體與它的「上升趨向」相反地隨同迴路流一起向下輸送。
本發明的任務是將本文開頭所述的方法作如下改進，即能減少投資和能源消耗。
根據本發明，這一任務是通過下述措施完成的-雙料噴嘴的引導氣體的、且藉助一個鼓風機輸送氣體的內部管子以到引導廢水的外部管子的出口孔的一個距離在該外部管子之內結束，該距離比出口孔部位處的外部管子的內徑大至少「5」倍；-外部管子的、並因此雙料噴嘴的出口孔與除了雙料噴嘴外不包含其它裝入件的反應容器的底部間隔一個距離，該距離比位於反應容器中的廢水的一半高度要大。
在此方法中，在空間上彼此分開地向至少一個雙料噴嘴輸送所述在一個迴路中運動的廢水和氣體，其中，由於與外部管子相比的較短管子，使所述氣體已在雙料噴嘴中實現預分散。在廢水和氣體的混合物從雙料噴嘴排到反應容器的內容物中時，形成從雙料噴嘴排出的混合物向位於反應容器中的廢水的脈衝傳輸。通過這種脈衝傳輸附加地將氣體分散得很細，並且在反應容器中向下輸送。通過使氣體-廢水混合物由此向下指向的流動以及使其在反應容器的底部處的轉向，在反應容器中形成一個環流，這樣使氣體在反應容器中分布得非常均勻。在本方法中不需要導管、或者分開的分散裝置，例如經常使用的環形分配器或者薄膜分配器。因為反應容器無需分開的裝入件就夠了，因此它的結構可以很簡單。因此投資低。由於沒有裝入件，所以在該方法中可以減少能量的需求。
下面藉助實施例中的附圖對本發明的方法加以說明。這些附圖是
圖1用於執行本方法的系統簡圖；圖2通過一個雙料噴嘴的放大橫截面圖；圖3一個相對於圖1的擴展的系統。
在一個以垂直軸線布置的反應容器1中設置一個具有垂直軸線的雙料噴嘴2。從圖2中可看到該雙料噴嘴的更加詳細的結構。該雙料噴嘴伸入到反應容器1中，並且在按所述方法運行時一直深入到在該反應容器中的廢水中。雙料噴嘴2的出口孔3與反應容器1的底部4間隔距離A，該距離比位於所述反應容器中的廢水的高度H的一半要大。沿箭頭5方向從雙料噴嘴2流出的氣體-廢水混合物在反應容器1中以虛線表示的環流6形式進行運動。
在7處將待淨化的廢水輸送給一個外部管子8，該外部管子的伸入到反應容器1中的端部是雙料噴嘴2的一部分。在其端部處也屬於雙料噴嘴2的一個內部管子9在10處引導所輸送的氣體。此外，一個與外部管子8連接的管子11連接到反應容器1上。通過管子11可從反應容器1中取出廢水，並且藉助一個泵12連同迴路中的新廢水一起重新被引入到反應容器中。藉助一個鼓風機13給雙料噴嘴2輸送氣體。泵12和鼓風機13保證氣體和廢水的混合物以足夠大的速度從雙料噴嘴中排出。
在雙料噴嘴2中，所述管子8和9的端部彼此同心設置。圖2表示雙料噴嘴2的一個優選的實施形式。外部管子8間隔距離地包圍著所述引導氣體的管子9，這樣，環繞著該管子有一個敞開的環形間隙，廢水可穿過該間隙。在外部管子8的出口孔3、同時也是雙料噴嘴的出口孔的部位處外部管子8最好變窄。內部管子9的內徑用dG表示，而外部管子8在出口孔3的部位處的內徑用dF表示。dG和dP之比可以大約在0.6和0.9之間。該比例最好為0.75。內部管子9已在外部管子8中結束。它的敞開的端部14離外部管子8的出口孔3具有一個距離h，該距離比dF大至少「5」倍。
下面為實施本發明的方法的示例。
所述待淨化的、通過管8輸送的廢水(未處理的廢水)在必要時連同從反應容器1通過管子11取出的廢水輸送到雙料噴嘴2。同時通過內部管子9向雙料噴嘴2提供氣體。當可藉助泵12和鼓風機13進行調節的這兩種介質達到足夠的速度時，在雙料噴嘴2中的氣體被預分散。當廢水和氣體的混合物從雙料噴嘴2排到位於反應容器1中的廢水中時，出現從雙料噴嘴2排出的混合物到位於反應容器1中的廢水的脈衝傳輸。通過這種脈衝傳輸使氣體被附加地分散得很細，並且在反應容器1中向下輸送。
通過氣體-廢水混合物的由此向下指向的流動、以及該混合物在反應容器1的底部4處的轉向就出現了環流6，這樣使所述氣體在反應容器1中分布得非常均勻。被淨化的廢水連同生物物質一起可經過一個管道15離開反應容器1。在一個在此未示出的後續的裝置中可將廢水和生物物質彼此分離。這些生物物質的大部分可通過一個管道16重新引回到反應容器1中。生物物質的殘餘物可作為剩餘泥漿取走。
正如已提到的，雙料噴嘴2的出口孔3位於反應容器1的廢水上部區域中，它最好位於從反應容器1的底部4算起的廢水高度H的大約三分之二處。根據雙料噴嘴2在反應容器1中的入口的高度，藉助鼓風機13對氣體進行或多或少的壓縮。和輸入的氣體相對應的氣體量可經過一個管道17離開反應容器1。
因為反應容器1的高度和直徑的比例以及在雙料噴嘴2中廢水和氣體的速度由於流體動力學的原因必須保持一定的數值，並且因為反應容器1的結構高度由於動能的原因受到限制，所以在廢水量大時最好在一個反應容器1中設置多個具有相應輸入管道的雙料噴嘴2。圖3表示的是例如具有三個雙料噴嘴2的廢水淨化裝置。在一個反應容器1中安裝多個雙料噴嘴2具有如下附加優點通過轉向的、且相互衝擊的液流的衝擊就會更加加強所輸入的氣體的分散。
權利要求
1.用於生物地淨化廢水的方法，其中通過一個僅具有兩個穩定的、彼此同心布置的管子的雙料噴嘴將廢水和氣體輸送到一個包含有微生物的反應容器中，所述雙料噴嘴沒有附加的輸送元件，並以垂直軸線地伸進到反應容器中、直到位於該容器中的廢水中，其中所述位於內部的、引導氣體的雙料噴嘴內部管子並包括一個敞開的環形間隙被引導藉助於一個泵而輸送的廢水的外部管子包圍，並且其中在反應容器中廢水和氣體的混合物在一個迴路中運動，其特徵在於，-雙料噴嘴(2)的、藉助一個鼓風機向其輸送氣體的、引導氣體的內部管子(9)以到引導廢水的外部管子(8)的出口孔(3)的一個距離(h)在該外部管子的內部中結束，該距離比在出口孔(3)部位處的外部管子(8)的內徑(dF)大至少「5」倍，-外部管子(8)的出口孔(3)、並因此雙料噴嘴(2)的出口孔(3)到除了雙料噴嘴(2)外沒有其它裝入件的反應容器(1)的底部(4)有一個距離(A)，該距離比位於反應容器(1)中的廢水的高度(H)的一半要大。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，外部管子(8)的出口孔(3)、並因此也是雙料噴嘴(2)的出口孔(3)設置在位於反應容器(1)的底部(4)上方的廢水高度的大約三分之二處。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，廢水、連同從反應容器(1)中取出的廢水一起被輸送給雙料噴嘴(2)的外部管子(8)。
4.按照權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，在一個反應容器(1)中無其它裝入件地設置兩個或者多個雙料噴嘴(2)。
全文摘要
本發明涉及一種用於生物地淨化廢水的方法，其中通過一個僅具有兩個穩定的、彼此同心布置的管子的雙料噴嘴(2)將廢水和氣體輸送給一個包含有微生物的反應容器(1)，所述雙料噴嘴沒有附加的輸送元件，並以垂直軸線地伸進到反應容器(1)中、直到位於該容器中的廢水中。所述位於內部的、引導氣體的雙料噴嘴(2)的內部管子並包括一個敞開的環形間隙被引導藉助於一個泵而輸送的廢水的外部管子包圍。藉助一個鼓風機(13)給內部管子輸送氣體，該內部管子以到外部管子的出口孔(3)的一個距離在該外部管子的內部中結束，該距離比在出口孔(3)部位處的外部管子的內徑至少大「5」倍。外部管子的出口孔(3)、並因此雙料噴嘴(2)的出口孔(3)到除了雙料噴嘴(2)外沒有其它裝入件的反應容器(1)的底部(4)有一個距離，該距離比位於反應容器中的廢水的高度的一半要大。
文檔編號B01F5/04GK1764605SQ200380110239
公開日2006年4月26日 申請日期2003年10月7日 優先權日2003年10月7日
發明者A·沃格爾波爾, S·-M·金 申請人:特克諾康有限責任公司