Настоящее изобретение относится к очистителю, включающему устройство для отделения твердых веществ. Настоящее изобретение также относится к способу очистки сточных вод. Текучая среда рассматривается как сточная вода, если она содержит биологически разлагаемые компоненты.
Такие очистители, включающие устройство для отделения твердых веществ, известны из предшествующего уровня техники. Примерный очиститель описан в EP 2 065 344 A1. Обработка сточных вод в восходящем потоке через анаэробный ил (UASB) представляет собой процесс, в котором обычно используют реактор, содержащий реакционный резервуар, который включает слой твердого анаэробного ила. Поступающая сточная вода равномерно распределяется под слоем биомассы и движется восходящим потоком через этот слой. Текучая среда находится в постоянном движении в реакционном резервуаре благодаря газовым потокам, которые находят путь вверх через текучую среду по направлению к уровню жидкости.
В известном варианте осуществления вблизи верха реакционного резервуара водная фаза отделяется от илистых твердых веществ и газа в трехфазном сепараторе (также известном как устройство для разделения газов, жидкостей и твердых веществ) или в устройстве для отделения твердых веществ. В EP 2 065 344 A1 описано устройство для разделения твердых веществ и газов, включающее камеру для сбора твердых веществ. Текучая среда из технологической или реакционной камеры может поступать в разделительное устройство и камеру для сбора твердых веществ. Эффективность разделения повышается в условиях относительно низкой турбулентности. Известны альтернативные устройства для отделения твердых веществ, не обязательно включающие камеру для сбора твердых веществ, такие как вихревые устройства и сита.
В известном варианте осуществления отделенную текучую среду с твердыми веществами переносят из устройства для отделения твердых веществ обратно в реактор, где вследствие разности плотностей создается нисходящий поток. В нижней части реактора текучая среда смешивается с илом или с входящим потоком. Газовые пузырьки, например, образующиеся в анаэробных процессах, в текучей среде вызывают нежелательный перенос. Таким образом, устанавливается циркуляция потоков текучей среды внутри реакционного резервуара.
Недостаток известного очистителя с устройством для отделения твердых веществ заключается в том, что текучая среда, которая отделяется в устройстве для отделения твердых веществ, включает газовые компоненты или пузырьки, которые поднимаются вверх и создают турбулентность. Эти пузырьки могут также приводить более тяжелые частицы ила в нежелательное движение вверх, что вмешивается в процесс разделения в устройстве для отделения твердых веществ. Этот эффект известен как «флотация ила» или просто «флотация». Данные недостатки ограничивают эффективность устройства для отделения твердых веществ в целях отделения ила от других жидкостей и газов и, таким образом, ограничивает функционирование очистителя.
Согласно предшествующему уровню техники, слой ила в реакторе должен находиться в достаточной степени ниже устройства для отделения твердых веществ, таким образом, что отделенный твердый материал в камере для сбора твердых веществ может падать через жидкость в слой ила. Если слой ила эффективно окружает устройство для отделения твердых веществ, этот эффект падения не возникает, и устройство для отделения твердых веществ заполняется твердым материалом и прекращает функционирование. По существу, известное устройство для отделения твердых веществ устанавливает определенные требования к уровню жидкости и слою ила во время работы, уменьшая свободу проектировщика очистителя.
Установка устройства для отделения твердых веществ вблизи верха реакционного резервуара представляет собой следующий недостаток, усложняющий конструкцию реактора.
В EP 0 493 727 описано сочетание UASB и механического очистителя, включающего внешнее вихревое разделительное устройство, присоединенное к внешней трубе. Внутри дно реактора очистителя образует механическое разделительное устройство, которое позволяет твердому материалу осаждаться в осадительной камере под механическим разделительным устройством. Твердый материал не может проходить через механическое разделительное устройство в противоположном, восходящем направлении. Недостаток этой системы заключается в том, что используют два разделительных устройства различных типов, и что для внешнего разделительного устройства требуются трубы, проходящие через реакционный резервуар. Кроме того, ил осаждается в осадительном пространстве под линиями входящего потока, где ил больше не взаимодействует с материалом входящего потока, таким образом, что эффективность анаэробных процессов не является оптимальной.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать известный очиститель. Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованный способ очистки сточных вод. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить имеющий меньшую стоимость очиститель.
Цель достигается предложением очистителя для очистки текучей среды, такой как сточная вода, причем данный очиститель включает:
- реакционный резервуар для текучей среды, где реакционный резервуар содержит реакционную камеру и дно;
- нисходящий элемент, имеющий верхний конец и нижний конец, где верхний конец нисходящей трубы присоединен к коллектору текучей среды, чтобы собирать текучую среду из реакционного резервуара, и нисходящий элемент выполнен, чтобы переносить текучую среду по направлению ко дну реакционного резервуара;
- устройство для отделения твердых веществ, выполненное так, чтобы отделять твердые вещества от жидкости, где устройство для отделения твердых веществ включает впуск текучей среды, выполненный с возможностью вводить текучую среду в устройство для отделения твердых веществ, и выпуск жидкости, выполненный с возможностью выводить отделенную жидкость из устройства для отделения твердых веществ;
при этом впуск текучей среды устройства для отделения твердых веществ присоединен к нижнему концу нисходящей трубы и устройство для отделения твердых веществ расположено на дне реакционного резервуара или вблизи дна. Устройство для отделения твердых веществ может находиться внутри реакционного резервуара. Данное устройство может находиться на дне резервуара таким образом, что в процессе работы слой ила окружает устройство для отделения твердых веществ.
Таким образом, в варианте осуществления очиститель включает реакционный резервуар, нисходящий элемент и устройство для отделения твердых веществ. Реакционный резервуар выполнен так, чтобы содержать текучую среду. Реакционный резервуар имеет реакционную камеру и дно. В варианте осуществления нисходящий элемент выполнен так, чтобы собирать текучую среду из реакционного резервуара и переносить текучую среду в направлении дна реакционного резервуара. В варианте осуществления устройство для отделения твердых веществ включает корпус, имеющий впуск текучей среды для подачи текучей среды в камеру для сбора твердых веществ устройства для отделения твердых веществ. Устройство для отделения твердых веществ дополнительно включает приспособление для отделения твердого материала, выполненное так, чтобы отделять твердые вещества и жидкий материал в текучей среде друг от друга. В варианте осуществления устройство для отделения твердых веществ дополнительно включает выпуск жидкости для удаления текучей среды, в частности, отделенной жидкости, из устройства для отделения твердых веществ, причем выпуск жидкости расположен ниже по потоку относительно приспособления для отделения твердого материала. В варианте осуществления устройство для отделения твердых веществ расположено на дне реакционного резервуара. В следующем варианте осуществления устройство для отделения твердых веществ расположено вблизи дна реакционного резервуара, например, в нижней части реакционного резервуара, и его поддерживают опоры или подвески из стенки резервуара. Это преимущественно обеспечивает конструкцию, в которой нисходящий элемент может проходить практически вертикально, причем верхний конец нисходящего элемента находится в верхней части реакционного резервуара, и нижний конец нисходящего элемента находится в нижней части реакционного резервуара. Когда устройство для отделения твердых веществ находится на дне реакционного резервуара, это преимущественно обеспечивает увеличение разности высот между верхним концом нисходящего элемента, где собирается текучая среда, и устройством для отделения твердых веществ, где отделяется текучая среда. Кроме того, размещение устройства для отделения твердых веществ на дне или на основании реакционной камеры или резервуара или вблизи него обладает конструкционным преимуществом, поскольку размещение устройства на поверхности легче обеспечивать, чем размещение устройства на высоте, которое требуется в примерах предшествующего уровня техники. Следующее преимущество размещения устройства для отделения твердых веществ на дне очистителя, в частности, на дне или на основании реакционного резервуара, заключается в том, что уменьшается площадь для расположения слоя ила, что улучшает перемешивание текучей среды с илом вблизи дна реакционного резервуара. Еще одно преимущество размещения устройства для отделения твердых веществ в нижних частях очистителя заключается в том, что отделенный твердый материал будет повторно поступать в реакционный резервуар в указанных нижних частях. Это преимущественно позволяет слою ила фильтровать указанный материал, и, как правило, препятствует материалу немедленно подниматься обратно к уровню текучей среды. Преимущество размещения устройства для отделения твердых веществ внутри, а не снаружи резервуара заключается в том, что выравнивается давление внутри устройства для отделения твердых веществ и в окружающей части резервуара, таким образом, что отсутствует необходимость в укреплении устройства для отделения твердых веществ, чтобы выдерживать разности давлений. Еще одно преимущество заключается в том, что требуются только вертикальные трубы, что также устраняет необходимость в горизонтальных трубах, проходящих снаружи и обратно внутрь резервуара. Преимущество установки только вертикальных труб заключается в том, что сводится к минимуму риск закупоривания вследствие осаждения твердых веществ.
В варианте осуществления впуск текучей среды устройства для отделения твердых веществ присоединен к нисходящему элементу. Нисходящий элемент позволяет текучей среде с верхнего уровня поступать вниз, и, согласно данному варианту осуществления, именно эта текучая среда поступает в устройство для отделения твердых веществ. Материал текучей среды из близкой к верху части реактора содержит меньшую пропорцию (потенциально) газового растворенного материала, чем материал текучей среды вблизи дна реактора.
Как понимают авторы настоящего изобретения, текучая среда вблизи верха реактора, где расположено устройство для отделения твердых веществ согласно предшествующему уровню техники, находится при меньшем гидравлическом давлении по сравнению со средним гидравлическим давлением в реакционном резервуаре, что заставляет растворенные газовые компоненты «релаксировать», образуя (микро)пузырьки в устройстве для отделения твердых веществ, что неблагоприятно воздействует на функционирование устройства для отделения твердых веществ.
Тот факт, что жидкость или текучая среда при повышенном давлении может содержать большее количество растворенных газовых компонентов по сравнению с жидкостью при меньшем давлении, преимущественно используется в настоящем изобретении. За счет переноса текучей среды в устройство для отделения твердых веществ с высоты (разности высоты между верхним и нижним концами нисходящей трубы) текучая среда с низкой пропорцией (потенциально) газового материала поступает в устройство для отделения твердых веществ. Таким образом, преимущественно флотационный эффект уменьшается в значительной степени, что улучшает эффективность устройства для отделения твердых веществ. Преимущественно настоящее изобретение допускает модульную конфигурацию очистителя, где устройство для отделения твердых веществ можно сооружать и возможно продавать отдельно от реакционного резервуара.
В варианте осуществления устройство для отделения твердых веществ содержит линию выходящего потока для удаления текучей среды из разделительного устройства. Линия выходящего потока может быть присоединена к насосу таким образом, что в процессе работы насос создает практически постоянный поток через линию выходящего потока, в результате чего производится эффект всасывания на устройстве для отделения твердых веществ. Вследствие эффекта всасывания материал выделяется из нисходящего элемента в разделительное устройство в стационарном режиме, что является выгодным для функционирующего устройства для отделения твердых веществ.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению устройство для отделения твердых веществ включает камеру для сбора твердых веществ, выполненную так, чтобы принимать отделенные твердые вещества. Твердые вещества, отделенные от текучей среды посредством устройства для отделения твердых веществ, в частности, посредством приспособления для отделения твердого материала указанного устройства, можно преимущественно собирать в камере для сбора твердых веществ перед повторным введением в реакционный резервуар.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению, разность давлений текучей среды между верхним концом нисходящей трубы и нижним концом нисходящей трубы составляет по меньшей мере 0,5 бар (50 кПа), предпочтительно, по меньшей мере 1 бар (100 кПа). В варианте осуществления эта разность давлений составляет по меньшей мере 1,5 бара (150 кПа), 2 бара (200 кПа) или 2,5 бара (250 кПа).
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению очиститель включает газоотделительное устройство, причем газоотделительное устройство включает выпуск текучей среды, который присоединен к коллектору текучей среды. Преимущественно газоотделительное устройство, которое в варианте осуществления расположено вблизи уровня текучей среды очистителя, в процессе работы, будет отделять газовый материал от текучей среды, дополнительно уменьшая содержание газа в текучей среде, которую затем собирают и переносят в устройство для отделения твердых веществ посредством нисходящей трубы. Газоотделительное устройство может находиться ниже уровня поверхности текучей среды работающего очистителя. Газоотделительное устройство может находиться под переливным устройством очистителя. В частности, преимущественным является присоединение нисходящего элемента к газоотделительному устройству ниже поверхности текучей среды, поскольку непосредственное присоединение нисходящего элемента к переливному устройству может вводить нежелательные газовые пузырьки в нисходящий элемент.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению камера для сбора твердых веществ оборудована приспособлением для удаления собранного или принятого материала из камеры для сбора твердых веществ. Активное удаление собранного материала препятствует заполнению твердым материалом камеры для сбора твердых веществ, например, камеры для сбора твердых веществ внутри бункера в нижней части устройства для отделения твердых веществ, которое препятствует потоку из камеры для сбора твердых веществ в приспособление для отделения твердого материала. Камера для сбора твердых веществ включает один или более выпусков для текучей среды, содержащей твердый материал, чтобы возвращать ее в реакционную камеру или в ее направлении. Отделенный, в частности, твердый материал рециркулирует в реакционный резервуар. Выпуски можно выполнить в стенке камеры для сбора твердых веществ в виде отверстий для удаления текучей среды и ила из камеры для сбора твердых веществ в реакционный резервуар очистителя.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению приспособление для удаления отделенного материала включает ответвленные сегменты в соединении по текучей среде с системой впуска текучей среды. Ответвленные сегменты, которые можно изготавливать в виде труб, имеют открытые концы внутри камеры для сбора твердых веществ, которые могут принимать собранный материал из камеры.
В варианте осуществления твердый материал удаляют из камеры для сбора твердых веществ устройства для отделения твердых веществ за счет эффекта всасывания, создаваемого следующим входящим потоком или смесью рециркулирующего и входящего потока текучей среды в реакционную камеру. В варианте осуществления согласно настоящему изобретению система впуска текучей среды включает нагнетательные приспособления, такие как струйные насосы или сопла, установленные, чтобы вызывать эффект всасывания через ответвленные сегменты. Струйные насосы можно изготавливать как выпускные отверстия сегментов трубы, где сегменты трубы имеют сужение непосредственно перед отверстием. Когда текучая среда проходит через сегменты трубы и выпускные отверстия, давление в месте сужения уменьшается. За счет присоединения ответвленных сегментов к сегментам трубы вблизи сужений уменьшенное давление в рабочих условиях вызывает эффект всасывания, который приводит к тому, что материал, такой как собранный твердый материал, всасывается в ответвленные сегменты. Кроме того, материал затем выводится из нагнетательных приспособлений в реакционную камеру.
Впускная система, таким образом, служит по меньшей мере для двух целей. Она приводит входящий поток или смесь входящего потока и рециркулирующего материала в реакционную камеру, и при осуществлении этого перенос материала из выпускного отверстия создает эффект всасывания, за счет которого всасывается твердый материал, который был отделен приспособлением для отделения твердого материала, из камеры для сбора твердых веществ. В варианте осуществления, где устройство для отделения твердых веществ находится внутри реакционного резервуара или реакционной камеры, твердый материал, таким образом, поступает в указанную камеру. Преимущественно, твердый материал можно непосредственно переносить в слой ила в реакционной камере для оптимального перемешивания твердого материала с илом. Следующее преимущество такого устройства для отделения твердых веществ заключается в том, что при условии достаточно сильного всасывания оно может функционировать в условиях существенного окружения или даже погружения в слой ила реакционного резервуара.
Поступающий исходный поток ведет себя по существу подобно текучей среде или водяной струе, которая прилагает силу всасывания к твердому материалу, который собирается вблизи нижней стороны устройства для отделения твердых веществ, таким образом, способствуя удалению указанного материала из камеры для сбора твердых веществ. Вследствие этого эффективного удаления собранного твердого материала, которое функционирует, даже если устройство для отделения твердых веществ погружено в слой ила, больше не является необходимым помещение устройства для отделения твердых веществ на уровне, превышающем уровень ила. Преимущество заключается в том, что упрощается конструкция очистителя с использованием такого устройства для отделения твердых веществ, поскольку в реакционной камере или реакционном резервуаре очистителя не требуется поддерживать устройство для отделения твердых веществ на высоте, находящейся над слоем ила.
В варианте осуществления часть потока, выходящего из выпуска жидкости, повторно вводят, предпочтительно повторно нагнетают, в реакционный резервуар вместе с входящим потоком в качестве исходного материала струйного насоса.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению устройство для отделения твердых веществ включает наклонные стенные части, которые, проходя сверху вниз, наклонены наружу по направлению к боковым сторонам реакционного резервуара. Преимущественно, эти наклонные стенные части могут образовывать подобную шатру структуру внутри реакционной камеры или реакционного резервуара. Ил, который опускается из верхних частей реакционной камеры, может скользить по наклонным стенным частям в направлении сопел входящего потока, таким образом, сводя к минимуму риск зон отсутствия перемешивания на дне реактора.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению очиститель включает множество устройств для отделения твердых веществ. Преимущественно, в частности, для более крупных реакционных резервуаров, множество меньших по размеру устройств для отделения твердых веществ способны работать более эффективно, чем одно большое устройство для отделения твердых веществ.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению приспособление для отделения твердого материала включает ряд наклонных параллельных пластин, образующих каналы. Ряд наклонных пластин функционирует в качестве приспособления для отделения твердого материала. Каналы, образованные этими пластинами, отделяют текучую среду, которая проходит через них. Твердый материал стремится к нисходящему движению, в то время как жидкие материалы стремятся к течению вверх по наклонным каналам. В варианте осуществления согласно настоящему изобретению наклонные параллельные пластины приспособления для отделения твердого материала выполнены и установлены таким образом, чтобы вызывать поток в восходящем направлении из камеры для сбора твердых веществ в выпуск жидкости устройства для отделения твердых веществ. Твердый или подобный илу материал собирается в камере для сбора твердых веществ, в то время как рециркулирующий очищенный жидкий материал можно выпускать из камеры для сбора твердых веществ и, в конечном счете, из очистителя через выпуск жидкости. В варианте осуществления камера для сбора твердых веществ расположена под устройством для отделения твердых веществ. Таким образом, входящий поток в камеру для сбора твердых веществ направлен противоположно выходящему или выпускаемому потоку к выпуску жидкости. Входящий и выходящий потоки приводят к циркуляционному потоку в камере для сбора твердых веществ.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению установлен насос для перекачивания входящего потока или смеси входящего потока и текучей среды, выходящей из выпуска жидкости устройства для отделения твердых веществ, в реакционную камеру через впускную систему. Преимущественно, насос производит необходимую струю воды для создания пониженного давления и выведения отделенного твердого материала из камеры для сбора твердых веществ в реакционную камеру.
Использование насоса в сочетании с приспособлением для отделения твердого материала, включающем наклонные пластины, представляет собой преимущество, поскольку насос будет заставлять текучую среду двигаться с практически постоянной скоростью над пластинами, что является благоприятным для функционирования наклонных пластин.
В альтернативном варианте осуществления нисходящий элемент может собирать текучую среду из резервуара и выходить частично наружу из резервуара. Устройство для отделения твердых веществ может находиться во внешней части нисходящего элемента.
Настоящее изобретение предлагает устройство для отделения твердых веществ, которое выполнено и приспособлено для использования в очистителе согласно настоящему изобретению, как описано выше.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ аэробной или анаэробной очистки текучей среды, состоящей из сточной воды, с использованием очистителя, причем данный способ включает следующие стадии:
- повышение гидравлического давления некоторого количества текучей среды из реакционной камеры очистителя от первого уровня давления до второго уровня давления, где указанный второй уровень давления является выше, чем первый уровень давления;
- отделение твердого материала от указанного количества текучей среды; и
- повторное введение отделенного твердого материала в реакционную камеру.
Очиститель может представлять собой очиститель, который описан выше. Устройство для отделения твердых веществ, которое описано выше, можно использовать, чтобы отделять твердые вещества от жидкостей. Считается преимущественным увеличение давления текучей среды, подлежащей (по меньшей мере частичному) разделению на дисперсный жидкий материал перед стадией разделения вследствие вышеупомянутого флотационного эффекта, который возникает в устройствах для отделения твердых веществ. Это повышает эффективность устройства для отделения твердых веществ.
В следующем варианте осуществления согласно настоящему изобретению повышение гидравлического давления включает стадию переноса некоторого количества текучей среды из первого положения в реакционной камере во второе, находящееся ниже, положение в реакционной камере, например, используя нисходящий элемент, как описано выше. В варианте осуществления, второй уровень давления по меньшей мере на 0,5 бар (50 кПа), предпочтительно, по меньшей мере на 1 бар (100 кПа) выше, чем первый уровень давления.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению стадии повышения гидравлического давления некоторого количества текучей среды предшествует отделение массы газа от указанной массы текучей среды. Посредством по меньшей мере частичного удаления газа из текучей среды дополнительно уменьшается флотационный эффект на последующей стадии отделения твердого материала.
В варианте осуществления согласно настоящему изобретению, стадия повторного введения твердого материала в реакционную камеру включает удаление твердого материала из камеры для сбора твердых веществ устройства для отделения твердых веществ за счет эффекта всасывания, создаваемого дополнительным входящим потоком или смесью рециркулирующего и входящего потока текучей среды в реакционную камеру. Преимущественно, эта мера одновременно вводит новый материал текучей среды для очистки в очистителе и служит для вымывания твердого материала, который был собран или принят в камере для сбора твердых веществ, из устройства для отделения твердых веществ в реакционную камеру очистителя, в результате чего возмущается слой ила, и улучшается перемешивание. В следующем варианте осуществления согласно настоящему изобретению твердый материал удаляется из камеры для сбора твердых веществ устройства для отделения твердых веществ струей текучей среды.
Далее аспекты настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на фиг. 1-3, где:
- фиг. 1a-1b схематически представляют очиститель согласно настоящему изобретению,
- фиг. 2a-2c схематически представляют устройство для отделения твердых веществ очистителя согласно настоящему изобретению,
- фиг. 3 схематически представляет коллектор текучей среды и газоотделительное устройство очистителя согласно настоящему изобретению,
- фиг. 4 схематически представляет альтернативную конфигурацию впуска входящего потока согласно настоящему изобретению, и
- фиг. 5 схематически представляет еще один вариант согласно настоящему изобретению.
Как представлено на фиг. 1a и 1b, очиститель 100 включает реакционный резервуар 10. Реакционный резервуар 10 снабжен впускной системой 32 для введения входящего потока в очиститель, и выпускной линией 33 для удаления рециркулирующей жидкости или выходящего потока из очистителя. Очиститель 100 дополнительно включает биогазовую выпускную линию 94 для выведения биогаза, отделенного от текучей среды в реакционном резервуаре, в биогазовую установку 37, где биогаз собирают или используют.
Источник 34 входящего потока присоединен через гидравлическую линию к линии 31 входящего потока. Насос 30 присоединен к линии 31 входящего потока и в процессе работы обеспечивает перенос смеси входящего потока из источника 34 входящего потока и выходящего потока из выпускной линии 33, которая присоединена к линия 31 входящего потока, через линию 31 входящего потока во впускную систему 32 и, таким образом, в реакционный резервуар 10. В альтернативной конфигурации, которая не представлена на фиг. 1, источник 34 входящего потока присоединен к линии 31 входящего потока ниже по потоку относительно насоса 30.
Труба 28 выходящего потока присоединяет линию 56 сбора выходящего потока к дегазирующему/водозатворному резервуару 81, расположенному в верхней части реактора, вблизи уровня текучей среды в условиях работы. В этой трубе 28 выходящего потока и резервуаре 81 текучая среда «релаксирует», и растворенный газ образует пузырьки, которые выходят из резервуара 81 в свободное пространство 93 реактора. Резервуар 81 вместе с соединительными выходными трубами 83, 84 и 38 (см. фиг. 3) служит в качестве водяного затвора, который препятствует газу выходить из свободного пространства с выходящим потоком из реактора, например, через линии 84 и 38 для удаления выходящего потока в сборный блок 35'. Выходящий поток можно выпускать из реактора через линии 84 и 38 для удаления выходящего потока в сборный блок 35'. Газ, образующийся в устройстве 20 для отделения твердых веществ или захваченный в нем через нисходящую трубу 14 (см. ниже), направляется в свободное пространство 93 реактора через трубу 28, но резервуар 81 препятствует этому газу поступать в линию 84 для удаления выходящего потока. В верхней части реакционного резервуара находится биогазовая выпускная линия 94, где биогаз может выходить из свободного пространства 93 и поступать в биогазовый сборный блок 37.
Кроме того, к выпускной линии 33 присоединена отводная линия с регулируемым клапаном 36, который можно частично открывать и закрывать. В открытом положении часть материала выходящего потока переносится выпускной линией 33 через отводную линию в сборный блок 35 выходящего потока. Таким образом, не весь материал выходящего потока будет смешиваться с материалом входящего потока, который поступает из источника 34 входящего потока. Если материал входящего потока из источника 34 входящего потока включает чрезмерно большое количество загрязнителей (например, подобный илу или твердый материал, или другие биоразлагаемые компоненты), очиститель не может работать в оптимальном режиме. Преимущественно, материал входящего потока разбавляют до такой степени, путем его смешивания с выходящей текучей средой, что в очиститель поступает оптимальная смесь.
Выходящий поток может, таким образом, удаляться из реактора, проходя из сборной линии 56 через трубу 28 выходящего потока или через выпускную линию 33. Могут существовать и альтернативные варианты осуществления с использованием одной или обеих из данных возможностей. Кроме того, возможны и варианты осуществления с перемешиванием и без перемешивания выходящего потока с входящим потоком, как описано выше. Сборные блоки 35 и 35' выходящего потока можно выполнять в виде единого блока.
Внутри реакционного резервуара 10 очистителя находится реакционная камера 11. В условиях работы реакционный резервуар содержит текучую среду, причем текучая среда имеет уровень 61 текучей среды, и ниже уровня текучей среды находится слой ила 60. В реакционной камере 11, в частности, в слое ила 60 или вблизи него сточная вода может реагировать, в настоящем примере анаэробным путем, образуя газ и относительно небольшое количество биологического ила или твердого материала.
Смесь газа, жидкости и твердого материала может свободно протекать внутри реакционного резервуара 10. Поток может приводиться в движение разностью плотностей материалов в текучей среде. Материалы с меньшей плотностью поднимаются к поверхности. В некоторых случаях газ может прикрепляться к (более тяжелому) твердому материалу, в результате чего твердый материал также поднимается к поверхности 61. Результатом (био)химических реакций в реакционной камере 11 является турбулентность потоков в текучей среде.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 1, устройство 20 для отделения твердых веществ, включающее разделительный резервуар 25, находится внутри реакционного резервуара 10. Нисходящий элемент 14, сформированный в виде трубы, проходит вертикально из верхней части реакционной камеры 11, находящейся выше слоя ила, в нижнюю часть реакционной камеры 11, где он присоединен к устройству 20 для отделения твердых веществ. Устройство 20 для отделения твердых веществ на данной иллюстрации находится на дне 12 реакционного резервуара 10.
Предпочтительно, устройство 20 для отделения твердых веществ находится в нижней части реакционной камеры 11, где преобладают более высокие давления, чем в верхней части реакционной камеры 11. Устройство 20 для отделения твердых веществ можно размещать таким образом, чтобы в условиях работы оно было полностью или по меньшей мере частично окружено слоем ила 60. Устройство 20 для отделения твердых веществ включает приспособление 21 для отделения твердого материала и камеру 23 для сбора твердых веществ, где собирается отделенный твердый материал. В настоящем примере камера 23 для сбора твердых веществ расположена внутри бункера 24 в нижней части разделительного резервуара или корпуса 25 под приспособлением для отделения твердого материала 21. Камера 23 для сбора твердых веществ снабжена приспособлением для переноса собранного материала обратно в реакционную камеру 11.
Специалисту доступны разнообразные приспособления 21 для отделения твердых материалов или твердых веществ. В настоящих примерах будет описано приспособление для отделения материала на основе наклонных параллельных пластин 48. Однако согласно настоящему изобретению можно использовать альтернативные приспособления для отделения твердых веществ, такие как вихревые устройства или сита.
Верхний конец 91 нисходящего элемента 14 присоединен к коллектору 13 текучей среды, который расположен в верхней части реакционной камеры 11. Если очиститель работает со слоем ила, верхний конец 91 и коллектор 13 текучей среды должны быть расположены выше уровня слоя ила. Очиститель может также работать в смешанном режиме, т.е. с реакционным резервуаром, включающим текучую среду практически без слоя ила. Нижний конец 92 и устройство для отделения твердых веществ могут быть расположены ниже уровня слоя ила, однако очиститель будет также функционировать, если они расположены выше уровня слоя ила 60. Коллектор 13 текучей среды выполнен так, чтобы собирать текучую среду из верхней части реакционной камеры 11, где преобладают менее высокие давления, чем в нижней части, и переносить эту текучую среду в нисходящий элемент 14 к устройству 20 для отделения твердых веществ. Этот эффект переноса текучей среды можно получать с помощью силы тяжести и/или силы всасывания из нисходящего элемента 14. К коллектору 13 текучей среды присоединено газоотделительное устройство 45. Газоотделительное устройство 45 выполнено так, чтобы принимать текучую среду вблизи уровня 61 текучей среды и отделять газовый материал от других компонентов текучей среды. Газовый материал направляется в свободное пространство 93 реактора и, наконец, из реактора через биогазовую выпускную линию 94.
Далее примерные компоненты и варианты выполнения очистителя 100 будут обсуждаться несколько более подробно со ссылкой на фиг. 1-3.
Нисходящий элемент 14 изготовлен как труба для материала текучей среды 39. Нисходящий элемент имеет верхний конец 91 и нижний конец 92. Нисходящий элемент 14 выполнен, чтобы направлять потоки текучей среды в реакционном резервуаре 10. Нисходящий элемент 14 выполнен так, чтобы обеспечивать рециркуляцию потока текучей среды в резервуаре. Дегазированная текучая среда вблизи уровня 61 текучей среды переносится на нижний уровень в реакционном резервуаре 10.
Нижний конец 92 нисходящего элемента 14 присоединен к впуску текучей среды устройства 20 для отделения твердых веществ. В устройстве 20 для отделения твердых веществ, которое представлено на фиг. 2b или 2c, нисходящий элемент 14 выступает из плоской крыши впускной секции 72 разделительного резервуара 25. После впускной секции 72, которая образует впуск текучей среды устройства 20 для отделения твердых веществ в настоящем примере, разделительный резервуар 25 включает камеру 23 для сбора твердых веществ, которая в настоящем примере находится в осадительной секции 73, отделенной от впускной секции 72 перегородкой 71, которая проходит вниз от крыши разделительного резервуара 25. Текучая среда может вытекать из нисходящего элемента 14 во впускную секцию 72, затем она протекает под перегородкой 71, поступая в осадительную секцию 73 через камеру 23 для сбора твердых веществ. Твердые вещества могут отделяться в осадительной секции 73 и поступать обратно в камеру 23 для сбора твердых веществ.
Возможны и альтернативные конфигурации. Перегородка 71 может отсутствовать, таким образом, что текучая среда из нисходящей трубы может свободно протекать в осадительную секцию 73 из впускной секции 72. В следующем примере впускная секция 72 может отсутствовать, и нисходящая труба может проходить через часть в виде крыши 40 устройства 20 для отделения твердых веществ в камеру 23 для сбора твердых веществ. В настоящем примере часть в виде крыши 40 устройства 20 для отделения твердых веществ имеет форму двускатной крыши с наклонными, а не горизонтальными, частями крыши, на которых ил не может легко осаждаться. Преимущественно, ил соскальзывает по наклонным частям крыши.
Разделительный резервуар 25 на фиг. 2b и 2c имеет вертикальные стенные части 41, которые проходят вертикально под частью в виде крыши 40. Нижняя половина разделительного резервуара 25 на фиг. 2b имеет наклонные стенные части 26, которые, проходя сверху вниз, отклоняются наружу (расходятся) к боковым сторонам реакционного резервуара 10. Преимущество этих наклонных стенных частей 26 заключается в том, что ил с трудом осаждается на них, соскальзывая с них под действием силы тяжести. В преимущественном варианте ил скользит в направлении перемешивающего сопла. Движение ила улучшает перемешивание ила с материалом входящего потока и, таким образом, ускоряет анаэробные реакции. Фиг. 2c представляет пример без наклонных стенных частей 26, таким образом, что становятся видимыми бункер 24 и опоры 29 разделительного резервуара 25. Преимущество альтернативного варианта без наклонных стенных частей 26 заключается в том, что уменьшается площадь основания устройства, поэтому осадительный блок должен выдерживать меньшую механическую нагрузку. В частности, в вариантах осуществления с использованием множества устройств 20 для отделения твердых веществ 20, распределенных по дну 12 реакционной камеры 11, это может становиться особенно преимущественным. Таким образом, в варианте осуществления, два или более устройств для отделения твердых веществ и нисходящих элементов установлены в одном резервуаре 10.
Внутри разделительного резервуара 25, в основном окруженное вертикальными стенными частями 41, находится приспособление 21 для отделения твердого материала, причем примерное устройство проиллюстрировано схематически на фиг. 1b (вид сбоку), 2a (вид сверху) и 2b и 2c (перспектива). Текучая среда из нисходящего элемента 14 поступает в разделительный резервуар 25 в точке, расположенной выше по потоку относительно приспособления 21 для отделения твердого материала. Текучая среда поступает в камеру 23 для сбора твердых веществ или в точку, расположенную выше по потоку относительно камеры 23 для сбора твердых веществ, такую как впускная секция 72, откуда она поступает в камеру 23 для сбора твердых веществ и приспособление 21 для отделения твердого материала. Предпочтительно текучая среда поступает в камеру 23 для сбора твердых веществ вблизи или ниже приспособления 21 для отделения твердого материала.
Примерное приспособление 21 для отделения твердого материала на фиг. 1b включает комплект наклонных пластин 48. Наклонные пластины 48 имеют вертикально ориентированные крайние нижние части 49. В настоящем примере приспособление 21 для отделения твердого материала своим действием переносит некоторую часть жидкого материала, который переносится в разделительный резервуар 25 через нисходящий элемент 14 в верхнюю часть разделительного резервуара 25, под часть в виде крыши 40, где он переходит через линию 56 сбора выходящего потока в выпускную линию 33. Некоторую часть твердого материала будет переносить приспособление 21 для отделения твердого материала обратно в камеру 23 для сбора твердых веществ разделительного резервуара 25.
Устройство 20 для отделения твердых веществ согласно варианту осуществления на фиг. 2a включает трубу 56 выпуска жидкости 56, чтобы выводить жидкость из верхних частей разделительного резервуара 25. Выпускная труба 56 снабжена входными отверстиями 57, которые позволяют жидкости в устройстве 20 для отделения твердых веществ втекать в трубу. Выпускная труба 56 присоединена к выпускной линии 33. Объем выпускаемой жидкости из устройства 20 для отделения твердых веществ можно контролировать или регулировать, используя насос 30. К выпускной трубе 56 присоединена труба 28 выходящего потока, которая выполнена так, чтобы также выводить выходящий поток. Кроме того, труба 28 выходящего потока может выводить газовые компоненты текучей среды, которые могли бы в противном случае собираться в выпускной трубе 56 или в каком-либо другом месте в устройстве 20 для отделения твердых веществ. Труба 28 выходящего потока имеет открытую конечную секцию 83 в резервуаре 81 выходящего потока (см. на фиг. 3). Труба 28 выходящего потока представляет собой только один способ переноса газовых компонентов в устройстве 20 для отделения твердых веществ. В альтернативных конфигурациях можно использовать выпускной клапан или другое устройство для сброса давления. Как было отмечено выше, обе линии выходящего потока, выпускная линия 33 и труба 28 выходящего потока, не обязательно должны присутствовать. Функционирующий очиститель можно выполнить, снабжая его любой из этих двух линий или обеими линиями.
Впускная система 32, представленная на фиг. 2a, включает множество сегментов трубы 52, которые принимают материал входящего потока из линии 31 входящего потока. На конечных точках сегментов трубы 52 установлены сопла или струйные насосы, или, в общем, нагнетательные приспособления 53. Вблизи нагнетательных приспособлений 53, ответвленные сегменты 54 присоединены к сегментам трубы 52. Ответвленные сегменты 54 выступают по меньшей мере частично внутри камеры 23 для сбора твердых веществ (в настоящем примере внутри бункера 24). Нагнетательные приспособления 53 выполнены таким образом, что когда текучая среда проходит через нагнетательные приспособления 53 в реакционную камеру 11, эффект всасывания приводит к всасыванию материала через ответвленные сегменты 54. В примерном варианте осуществления на фиг. 2a три ответвленных сегмента 54 выполнены таким образом, что они могут всасывать осажденный материал из трех мест в камере 23 для сбора твердых веществ и переносить материал обратно в реакционную камеру 11 через нагнетательные приспособления 53.
В примере на фиг. 3 газоотделительное устройство 45 сверху коллектора 13 текучей среды включает каналы, образованные между наклонными пластинами 46. Наклонные пластины 46 расположены в перекрывающейся конфигурации. Газоотделительное устройство 45 поддерживается штангами 80, которые присоединены к стенкам реакционного резервуара 10. Наклонные пластины 46 газоотделительного устройства 45 выполнены таким образом, что когда текучая среда проходит через каналы, образованные между пластинами, газовые компоненты, как правило, поднимаются вверх, чтобы затем поступать в свободное пространство 93 реактора и, наконец, в биогазовую выпускную линию 94.
Работа очистителя осуществляется следующим образом. В условиях работы реакционная камера 11 заполнена материалом текучей среды 39. Предпочтительно, уровень 61 материала текучей среды 39 находится непосредственно над коллектором 13 текучей среды и значительно ниже выпуска для биогазовой выпускной линии 94. Таким путем биогаз может выходить из материала текучей среды 39, чтобы собираться в части реакционной камеры 11 выше уровня текучей среды (свободное пространство 93) и затем выходить из очистителя через биогазовую выпускную линию 94. Материал текучей среды из верхней части реактора, в конечном счете, собирается в коллекторе 13 текучей среды и переносится в устройство 20 для отделения твердых веществ, где его разделяют на жидкость и твердый материал. Материал текучей среды включает слой анаэробного ила. Вследствие своей более высокой относительной плотности, материал ила, главным образом, находится в нижней части реакционной камеры 11.
Материал входящего потока, например, промышленная сточная вода, которая подлежит очистке, перекачивается насосом 30 из источника 34 входящего потока через линию 31 входящего потока в реакционный резервуар 10. Перед поступлением в резервуар материал входящего потока смешивается с материалом выходящего потока из выпускной линии 33. Смесь поступает в резервуар через впускную систему 32 и проходит через струйные насосы или, в общем случае, нагнетательные приспособления 53 в реакционную камеру 11. Этот входящий поток создает силу или эффект всасывания, которое вытягивает материал текучей среды, в частности твердый материал, собирающийся в камере 23 для сбора твердых веществ, из камеры 23 для сбора твердых веществ через ответвленные сегменты 54 и нагнетательные приспособления 53 в реакционную камеру 11. Таким образом, осажденный материал преимущественно переносится обратно в слой ила, где может продолжаться анаэробная обработка. Это обеспечивает, что камера 23 для сбора твердых веществ не окажется заполненной собранным отделенным материалом, даже если слой ила практически окружает всю камеру 23 для сбора твердых веществ. Предшествующий уровень техники предлагает устройства для отделения твердых веществ без эффекта всасывания в условиях работы, позволяющего удалять собранный материал, которые не могут функционировать в слое ила или под ним.
Предпочтительно впускная система 32 выполнена таким образом, что материал входящего потока не создает турбулентность или значительные возмущения потока в областях камеры 23 для сбора твердых веществ вблизи приспособления 21 для отделения твердого материала.
В варианте осуществления некоторые или все из нагнетательных приспособлений 53 находятся под наклонными стенными частями 26. В таком случае под наклонно расположенными боковыми стенными частями 26 преобладает более турбулентный режим потока в результате входящего потока. В альтернативном варианте осуществления все нагнетательные приспособления 53 находятся снаружи наклонных стенных частей 26, или наклонные стенные части 26 вообще отсутствуют.
Смесь материала входящего потока и собранного всасыванием материала из камеры 23 для сбора твердых веществ, которая таким образом поступает в слой ила, обрабатывается в слое ила. Во время обработки образуются газовые пузырьки, которые поднимаются через слой ила и материал текучей среды 39. Поднимающиеся газовые пузырьки также поддерживают ил и текучую среду в движении. Жидкие компоненты текучей среды, как правило, поднимаются вверх вследствие своей относительно меньшей плотности по сравнению с илом и твердыми материалами в текучей среде.
Жидкие и газовые материалы, в конечном счете, поднимаются приблизительно до уровня 61 материала текучей среды. Здесь биогаз отделяется от текучей среды посредством газоотделительного устройства 45, и биогаз, в конечном счете, выводится из реакционного резервуара 10 через биогазовую выпускную линию 94. Газ, который выходит из текучей среды через поверхность 61 текучей среды, также собирается в биогазовой выпускной линии 94. Газоотделительное устройство 45 в настоящем примере снабжено наклонными пластинами 46, чтобы отделять газ от жидкости. Однако можно использовать также и другое приспособление, в частности, приспособление без наклонных пластин, чтобы отделять газ от текучей среды.
Дегазированный материал текучей среды, который на данном уровне в реакционной камере 11 представляет собой, главным образом, жидкий материал, собирается в коллекторе 13 текучей среды и движется через нисходящий элемент 14 в устройство 20 для отделения твердых веществ, где он поступает в верхнюю область разделительного резервуара 25. Как было упомянуто выше, текучая среда, которая поступает в разделительный резервуар 25, разделяется в приспособлении 21 для отделения твердого материала. Данное устройство выполнено так, чтобы работать в таком режиме, что в нижней части разделительного резервуара 25, т.е. в камере 23 для сбора твердых веществ, можно было собирать ил и твердый материал, и в верхней части разделительного резервуара 25, под частью в виде крыши 40, можно было собирать жидкий материал для удаления через выпускную линию 33 или 28.
Очищенная жидкость может поступать в выходящий поток в выпускной линии 33 после прохождения через камеру 23 для сбора твердых веществ и приспособления 21 для отделения твердого материала. Движение жидкости через наклонные пластины 48 приспособления 21 для отделения твердого материала, как правило, осуществляется в направлении вверх. Пластины выполнены таким образом, что осаждающиеся твердые материалы, вследствие силы трения на поверхности пластин, как правило, движутся вниз по направлению к камере 23 для сбора твердых веществ, в то время как жидкости, как правило, движутся вверх по направлению к выпускной линии 33.
Поступая через впускную секцию 72, входящий поток текучей среды будет продолжать свое проточное движение в камеру 23 для сбора твердых веществ. Из нее текучая среда может проходить через приспособление 21 для отделения твердого материала. Во время движения вверх текучей среды вдоль дна поверхности канала между наклонными пластинами 48 образуется полуламинарный поток, в котором более тяжелые частицы, все еще присутствующие в текучей среде, будут легко осаждаться и двигаться в обратном направлении, т.е. в направлении камеры 23 для сбора твердых веществ. Другое приспособление 21 для отделения твердого материала, например, без использования наклонных пластин 48, можно использовать в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения.
В примерном варианте осуществления, хотя устройство 20 для отделения твердых веществ может выпускать газовые компоненты через трубу 28 выходящего потока, устройство 20 для отделения твердых веществ не предназначено определенным образом, чтобы отделять газ от текучей среды. Эта конфигурация без газоотделительного устройства в устройстве 20 для отделения твердых веществ является возможной вследствие того, что нисходящий элемент 14 подает материал текучей среды с относительно низким содержанием газа. Кроме того, проблема флотации, которая известна для очистителей предшествующего уровня техники, содержащих устройство 20 для отделения твердых веществ, сокращается в значительной степени вследствие низкого содержания газа в текучей среде из нисходящей трубы.
Жидкость, которая движется вверх через каналы, образованные между пластинами 48, может поступать в выпускную трубу 56 через входные отверстия 57. Выпускная труба 56 присоединена к выпускным линиям 33 и 28. Выпускная труба 56 образует выпуск жидкости устройства 20 для отделения твердых веществ, и часть этой жидкости можно рециркулировать в систему входящего потока.
Камера 23 для сбора твердых веществ снабжена приспособлением для выведения собранного твердого материала из камеры обратно в реакционную камеру 11. В настоящем примере данное приспособление выполнено посредством ответвленных сегментов 54, которые представляют собой часть впускной системы 32 и выполнены так, чтобы всасывать материал из камеры 23 для сбора твердых веществ, таким образом, что он оказывается смешанным с материалом входящего потока из линии 31 входящего потока и поступает в реакционную камеру 11 через нагнетательные приспособления 53.
В альтернативном варианте осуществления камера 23 для сбора твердых веществ в бункере 24 снабжена выпускной щелью, через которую собранный материал может выходить из бункера 24, чтобы поступать в смесительную камеру под наклонными стенными частями 26. В данном альтернативном варианте осуществления сопла или нагнетательные приспособления 53 впускной системы 32 также расположены под наклонными стенными частями 26 и направлены к выпускным отверстиям, которые изготовлены в наклонных стенных частях 26 смесительной камеры. Выпускные отверстия нагнетательных приспособлений 53 находятся на расстоянии от выпускных отверстий 54, таким образом, что текучая среда, выходящая из нагнетательных приспособлений 53, должна проходить указанное расстояние через смесительную камеру перед поступлением в реакционную камеру 11 через выпускные отверстия 54. Сопла или нагнетательные приспособления 53 выполнены и установлены, в частности, относительно выпускных отверстий 54, таким образом, что устанавливается оптимальный поток через смесительную камеру с соответствующим всасывающим эффектом, чтобы всасывать из смесительной камеры твердый материал, который затем переносится в реакционную камеру 11.
Таким образом, устройство 20 для отделения твердых веществ согласно настоящему изобретению, которое способно отделять твердый материал от жидкости и, опционально, газовых материалов, обладает повышенной эффективностью вследствие уменьшения эффекта флотации и содержит приспособление, которое эффективно удаляет отделенный твердый материал из камеры 23 для сбора твердых веществ. В отличие от разделительных устройств предшествующего уровня техники, указанное приспособление не основано на том эффекте, что более тяжелые компоненты текучей среды опускаются по отношению к легким компонентам. Преимущественный эффект приспособления на основе насоса заключается в том, что скорость, с которой вымываются твердые материалы из камеры 23 для сбора твердых веществ, можно контролировать посредством насоса 30.
Вместо впускной системы 32, включающей струю, можно также использовать внешний насос для удаления ила из камеры 23 для сбора твердых веществ, как схематически представлено на фиг. 4. Всасывающая линия 33' этого насоса присоединена к нижней части камеры для сбора твердых веществ, и вода вместе с твердым материалом смешивается с входящим в реактор потоком 34, который поступает выше по потоку или ниже по потоку относительно насоса. Этот объединенный поток затем перекачивается через линию 31' в реакционную камеру 11 через входящий поток сопла 53'.
Фиг. 5 схематически представляет еще один вариант согласно настоящему изобретению. В устройстве для отделения твердых веществ подающая газ система 95 установлена, в примере на фиг. 5, под пластинами, то есть в верхней части камеры для сбора твердых веществ. Кроме того, в нижней части камеры 23 для сбора твердых веществ можно установить один или более газовых инжекторов, чтобы перемешивать накопленный ил. Подающая газ система выполнена так, чтобы подавать газ (например, азот) из источника газа 96, чтобы очищать внутреннее пространство реактора. Поступающий газ создает высокую турбулентность внутри устройства для отделения твердых веществ, что приводит к очистке приспособления для отделения твердого материала, например, поверхности наклонных пластин. Газ собирается в трубе 28 выходящего потока, которая действует в качестве восходящей трубы и, таким образом, газлифтного насоса. Эффект всасывания этого газлифтного насоса втягивает жидкость через дегазационный блок 46 в нисходящую трубу и впускную секцию 72 и, вследствие высокой скорости жидкости во время подачи газа, прикрепленный ил будет вымываться. Кроме того, когда труба или подобное устройство закупорено илом, закупорку можно устранить посредством этого действия.
Настоящее изобретение не ограничено примерным вариантом осуществления, проиллюстрированным на чертежах. Специалист в данной области техники может применять разнообразные модификации без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Специалист может предложить другое приспособление 21 для отделения твердого материала, чем примерные наклонные параллельные пластины, например, вихревое или ситчатое приспособление. Кроме того, устройство 20 для отделения твердых веществ и/или по меньшей мере часть нисходящего элемента 14 и/или трубы 28 выходящего потока может находиться снаружи реакционного резервуара 10. Это преимущественно обеспечивает легкость проверки и очистки устройства. Кроме того, в то время как большинство примеров относятся к анаэробной очистке, настоящее изобретение можно также применять к очистителю для аэробной очистки.
Изобретение относится к очистке сточных вод. Очиститель (100) для очистки текучей среды включает: реакционный резервуар (10) для текучей среды, содержащий реакционную камеру (11) и дно (12), нисходящий элемент (14), имеющий верхний конец (91) и нижний конец (92), и устройство для отделения твердых веществ (20). Верхний конец (91) нисходящего элемента присоединен к коллектору (13) текучей среды для сбора текучей среды из реакционного резервуара (10). Нисходящий элемент (14) выполнен так, чтобы переносить текучую среду по направлению ко дну реакционного резервуара. Устройство для отделения твердых веществ (20) включает впуск текучей среды и выпуск (56), выполненный с возможностью вывода отделенной жидкости из устройства для отделения твердых веществ (20). Впуск (72) текучей среды устройства 20 для отделения твердых веществ присоединен к нижнему концу (92) нисходящего элемента. Устройство для отделения твердых веществ (20) расположено на дне реакционного резервуара или вблизи дна и включает камеру (23) для сбора твердых веществ, которая включает по меньшей мере один выпуск для введения текучей среды в реакционную камеру (11). Изобретение позволяет модернизировать известные средства для очистки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Очиститель (100) для очистки текучей среды, такой как сточная вода, при этом очиститель включает:
- реакционный резервуар (10) для текучей среды, где реакционный резервуар имеет реакционную камеру (11) и дно (12);
- нисходящий элемент (14), имеющий верхний конец (91) и нижний конец (92), где верхний конец нисходящего элемента присоединен к коллектору (13) текучей среды, чтобы собирать текучую среду из реакционного резервуара (10), и нисходящий элемент выполнен так, чтобы переносить текучую среду по направлению ко дну (12) реакционного резервуара;
- устройство (20) для отделения твердых веществ, выполненное так, чтобы отделять твердые вещества от жидкости, причем устройство для отделения твердых веществ включает впуск (72) текучей среды, выполненный с возможностью ввода текучей среды в устройство для отделения твердых веществ, и выпуск (56) жидкости, выполненный с возможностью вывода отделенной жидкости из устройства для отделения твердых веществ;
отличающийся тем, что впуск текучей среды устройства (20) для отделения твердых веществ присоединен к нижнему концу (92) нисходящего элемента, при этом устройство для отделения твердых веществ расположено внутри реакционного резервуара, на дне (12) реакционного резервуара или вблизи дна, при этом устройство (20) для отделения твердых веществ включает камеру (23) для сбора твердых веществ, выполненную с возможностью принимать отделенные твердые вещества, причем указанная камера (23) для сбора твердых веществ включает по меньшей мере один выпуск (54) для введения текучей среды из камеры (23) для сбора в реакционную камеру (11).
2. Очиститель (100) по п.1, дополнительно включающий систему (32) впуска входящего потока для введения входящего потока в реактор, при этом система (32) впуска входящего потока выполнена с возможностью удалять твердый материал из камеры (23) для сбора твердых веществ за счет эффекта всасывания, создаваемого посредством введения входящего потока.
3. Очиститель (100) по п.2, в котором система (32) впуска текучей среды включает нагнетательные приспособления (53), такие как струйные насосы или сопла, выполненные так, чтобы вызывать эффект всасывания через ответвленные сегменты (54).
4. Очиститель (100) по п.1 или 2, в котором выпуск (56) жидкости присоединен к трубе (28) выходящего потока, выполненной с возможностью переноса отделенной жидкости в дегазирующий резервуар (81) в верхней части реактора, в результате чего удаляется газ, выделяющийся в устройстве (20) для отделения твердых веществ или захваченный в нем, через нисходящий элемент (14) из устройства для отделения твердых веществ.
5. Очиститель (100) по п.1, включающий газоотделительное устройство (45), причем газоотделительное устройство содержит выпуск текучей среды, который присоединен к коллектору (13) текучей среды.
6. Очиститель (100) по п.1, в котором устройство (20) для отделения твердых веществ включает ряд наклонных параллельных пластин (48), образующих каналы.
7. Очиститель (100) по п.6, в котором наклонные параллельные пластины (48) выполнены и установлены таким образом, чтобы вызывать поток в восходящем направлении из камеры (23) для сбора твердых веществ к выпуску (56) жидкости устройства (20) для отделения твердых веществ.
8. Способ аэробной или анаэробной очистки текучей среды сточной воды с использованием очистителя (100), включающего реакционную камеру (11), причем способ включает следующие стадии:
- повышение гидравлического давления некоторого количества текучей среды в реакционной камере (11) очистителя (100) от первого уровня давления до второго уровня давления, причем указанный второй уровень давления является более высоким, чем первый уровень давления, посредством переноса указанного количества текучей среды из первого положения в реакционной камере (11) во второе, находящееся ниже, положение в реакционной камере (11);
- отделение твердого материала от указанного количества текучей среды в устройстве (20) для отделения твердых веществ, находящемся в указанном втором положении внутри реакционной камеры (11); и
- повторное введение отделенного твердого материала из устройства (20) для отделения твердых веществ в реакционную камеру (11).
9. Способ по п.8, в котором второй уровень давления по меньшей мере на 0,5 бар (50 кПа), предпочтительно, по меньшей мере на 1 бар (100 кПа) выше, чем первый уровень давления.
10. Способ по п.8 или 9, в котором стадии повышения гидравлического давления некоторого количества текучей среды предшествует отделение массы газа от указанного количества текучей среды.
11. Способ по п.8, в котором стадия повторного введения твердого материала в реакционную камеру (11) включает удаление твердого материала из камеры (23) для сбора твердых веществ устройства (20) для отделения твердых веществ посредством эффекта всасывания, создаваемого дополнительным входящим потоком или смесью рециркулирующей и поступающей текучей среды в реакционную камеру (11).
12. Способ по п.8, в котором используется очиститель (100) по любому из пп.1-7.
| Цифровое устройство для ультразвукового интерферомера | 1974 |
|
SU493727A2 |
