专利名称：液体净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于净化液体的净化装置，包括·一个包括微粒介质床的反应器；·一个介质清洗器；·至少一个气体扬升系统；其中至少一个气体扬升系统包括一个扬升装置，其具有一个位于床内的吸入口和一个处在较高位置向介质清洗器内开口的吹出口，以及供气装置以产生扬升装置内的气体扬升，从而将吸入口的介质和液体卷起并通过扬升装置向上送至介质清洗器，其中介质清洗器具有将清洗过的介质送回床的介质出口。
这样的装置是已知的。在已知的装置中反应器的基部是圆锥形的。圆锥通常很深，也就是说底部壁具有陡坡。一个气体扬升装置位于已知的反应器的中部。在已知装置中该气体扬升系统具有一个接近圆锥基部点的吸入口和一个向位于反应器中部的介质清洗器开口的吹出口。在已知的装置中微粒介质通常为沙。通过向扬升装置的底部吹气，从沙床底部吹起的脏沙通过扬升装置被向上送至介质清洗器。沙在介质清洗器中被清洗，并且清洗后落回沙床上部。需要被净化的液体被送入反应器中的沙床。向上通过沙床时，液体被净化，随即从反应器顶部被排出。通过该过程沙床形成逆流，因为脏沙总是从底部通过扬升装置向上供给以清洗并且在清洗后落回沙床上部。需要被净化的液体的供应和其在沙床的分布通过径向流动的流动支管来进行。
已知净化装置的一个缺陷在于由于需要圆锥而造成反应器的总高度大。另一个缺陷在于反应器表面积越大则将介质通过扬升装置向上送入介质清洗器的抽吸效率越低。这种低效与气体扬升系统相对高的能量需求和介质清洗器所需的相对大量的清洗液体相关。
本发明的目的在于提供一种改进的前文所述类型的净化装置，特别地，它克服了前述的一个或多个缺陷。
本发明的所述目的通过提供一种前文所述类型的净化装置来实现，特征在于净化装置具有多个气体扬升系统，其各个吹出口没入介质清洗器中。通过提供多个气体扬升系统，就可从反应器底部的多个位置卷起介质。由于不再需要锥体深度，或至少没有原来需要的那么深，已知反应器的圆锥体就可做的较浅，以保证颗粒介质从床回收的一致性—为达到清洗的目的。因为较浅构造的锥体也可满足需要，介质沿中部气体扬升系统向上输送的高度也被降低。
尽管根据本发明可对每一个气体扬升系统提供一个介质清洗器，本发明的一个优选实施例特点在于对每两个或更多气体扬升系统提供一个介质清洗器，或甚至对每一个反应器提供一个介质清洗器。容易故障和磨损的部件的数量可因此减少。
根据本发明的另一个优选实施例，介质清洗器，从水平方向上看，位于相关的气体扬升系统的中部。这样可实现的是相关气体扬升系统的扬升装置尽可能地具有几乎相同的长度，这对于为了尽可能一致地在水平角度上的反应表面区域利用反应器是有利的。如果反应器有一个单独的介质清洗器，尤其优选介质清洗器位于反应器中部的这种配置。
根据本发明的另一个优选实施例，每个气体扬升系统的底部都具有一个碗状装置，如一个在顶部开口的锥体。每个气体扬升系统底部的一个锥体通过气体扬升系统促进介质的有效吸入。这里特别地优选每个碗状装置和各自的气体扬升系统连为一体，这样各个气体扬升系统可与各自的碗状装置一起安装或拆卸。这里，“连为一体”被理解为碗状装置和气体扬升系统，或至少其底部，已经在反应器外部被固定在一起。例如，通过注塑法由塑料或可选的金属制造气体扬升系统的入口端和碗状装置。然而，也很容易想到碗状装置通过螺丝或螺栓或搭扣等安装方式固定于气体扬升系统的入口端。
为从反应表面区域一致地回收介质，根据本发明优选气体扬升系统，至少从水平面看，按照一种模式分布于反应器。
根据本发明的另一个优选实施例，根据本发明的净化装置具有一个液体供给系统以把需要被净化的液体送至床。因此，根据本发明特别地优选液体供给系统包括多个平行分布支管以将液体沿分布支管长度送入床中。这些分布支管可包括在底部开口且一端位于一条液体供给线上的细长盖。盖下面供给的液体将通过盖开放的较低端流入介质床。有这样的配置盖就保证了床内一个液体流入床和在床中分布的空间。这些分布支管本身在现有技术中是已知的。然而，在现有技术中分布支管是径向排列的。这就造成显著的缺陷，即更大的反应器直径，故液体在反应器径向外侧上的分布与在反应器中心的分布不同。根据本发明将分布支管平行放置可保证需要被净化的液体的供给在整个反应器表面区域的所有点都一致。另外，这些平行的分布支管可非常优选与现有技术的净化装置一同使用，也就是说，同多个气体扬升系统分开使用。本发明的第二个方面也与净化液体的净化装置有关，包括·包括微粒介质床的反应器，·介质清洗器；·气体扬升系统；·具有多个分布支管的液体供给系统；·其中气体扬升系统包括扬升装置，它具有位于床内的吸入口和处在较高位置向介质清洗器开口的吹出口，以及供气装置，用以在扬升装置内形成气体扬升，从而将吸入口的介质、液体和气体卷起、并通过扬升装置向上送至介质清洗器，·其中介质清洗器具有将清洗过的介质送回床的介质出口；其特征在于液体供给系统包括多个平行分布支管，以将液体沿分布支管长度送入床中。这里分布支管可根据现有技术制造，例如通过底部开口的盖，如前所述。本申请的权利要求1和权利要求2-10的特征条款与第二个方面的净化装置的独立权利要求有关。
根据另一个优选实施例，本发明的净化装置具有一个控制系统，以相互独立地控制供给各个气体扬升系统的气体。这样就可能提高矫正程序故障的效率，因为反应器中特定部分的介质输送可以指定方式临时提高。
根据另一个优选实施例，净化装置的反应器可具有一个几乎平面的基部。这样，根据本发明，从分布支管到基部的距离可被减至60至90cm，而现有技术中该值约为2至3m。此外，平面基部使得气体扬升系统的设置更为容易。
本发明将参照附图做出详细说明。附图中
图1为根据本发明的一个净化装置的垂直纵剖面示意图；图1A为图1中Ia的细化；图2为净化装置的上部，沿图1中II箭头的纵剖面；图3为图1沿箭头III的水平剖面示意图；图4为沿箭头IV的水平剖面示意图。
图1示出一个内部具有包含微粒介质的床3的反应器。该微粒介质可有多种类型。例如，可以考虑滤沙。
介质清洗器2位于反应器1的中部。此外，多个，在该实施例附图中为三个气体扬升系统4，5位于反应器内。每个气体扬升系统具有一个扬升装置4，其吸入口6位于床3内并且吹出口7处在较高位置向介质清洗器2开口，以及气体供给装置20，用以在扬升装置4内产生气体扬升。该气体扬升将介质从床上吸起，连同床内的液体一起，向上通过扬升装置送至介质清洗器2。床的介质从而在介质清洗器2中被清洗。清洗后，通过介质清洗器的介质出口8返回床。
反应器中待净化的液体通过液体分布系统10供给反应器中的床3。
附图中所示的净化装置的运行模式一般如下·需要被净化的液体通过液体供给系统10被导入反应器1。需要被净化的液体的供给具体发生在微粒介质3的床内。导入床3的液体通过床3向上移动并且在通过途中被净化。净化液体的排出系统14，15位于反应器1的顶部。实施例中，排出系统14，15由具有排出管15的溢流槽14构成。虚线16示出液体在反应器顶部的水平。
·微粒介质的床3受到向下流动的作用，因为微粒介质的底部被气体扬升系统卷起—现有技术中为一个气体扬升系统—并且向上送至介质清洗器2。清洗过的微粒介质接着从清洗器2落回床3上部。微粒介质返回的后果是，床3的上部变尖，如图1的虚线17所示。
介质清洗器2将参照附图2进行描述。
在详细讨论介质清洗器2之前，必须指出尘土在气体扬升中已经与介质分离，特别是在扬升装置4中。其余的杂质接着在介质清洗器中被从介质中去除。介质清洗器2包括一个由周壁21限定的空间。扬升装置4的吹出口7在该空间的顶部开口。将被清洗的液体的排出系统位于腔22的中部。该排出系统包括一个排出管23和一个中央入口管部件24。一个入口25位于入口管部件24的顶部。管部件24的顶端还具有一个滑块26，据此末端可以建立开口25。这样就可以根据反应器在区域B内的液体水平16建立介质清洗器2中的液体水平。隔板27围绕出口管部件24顶端设置。这样做的原因在于形成一个与入口管部件24的入口相分离的气体扬升系统的入口腔。这就避免了由于气体扬升向上运动的介质通过入口24和排出管23从介质清洗器直接排出。通过扬升装置4送至介质清洗器的介质由于重力作用落入介质排出管道28。挡板29位于介质排出管道28内这样就在排出管道28内形成迷宫。通过用滑块26将介质清洗器中的液体水平设置为低于反应器中的液体水平16，反应器上部的上流液体，也就是说完全或部分净化的液体，通过介质排出管道28而产生。该液流，被称为洗液，有助于清洗介质。根据使用滑块26的水平差异，洗液的上流将更大或更小。
本发明的液体供给系统将具体参照附图3和参照附图1更详细说明。
液体供给系统10包括一个分布管30，其上具有多个—本发明实施例中为四个—连接管部件31的连接短棒32。管部件31通过反应器壁延伸。管部件31和连接短棒32彼此通过法兰接头连接并且可选择地是可拆卸的。管部件31开口没入每个盖33的纵端。不同的盖33在反应器中彼此平行，优选彼此间距为D。盖33从上端封口，纵侧端—也优选纵端—也在下端开口。这样盖就形成了一个从微粒介质的床3独立的空间，需要被净化的液体通过该空间可被送至床3并分布。盖33一般指的是所述的分布支管。分布支管也可用不同方式制造。现有技术中通常将分布支管设计为径向布置，缺陷在于顶部支管在径向外端的间距大于在中心的间距，且又必然与液体在反应表面区域的非一致性分布有关。可通过在反应器内设立与其直线分布不如环状或弧状分布并且提供具有固定径向间距的邻近环/弧的分布支管来实现一致性分布。然而，这是一个相对复杂的构造，此外存在的缺陷是液体供给系统不得不根据反应器的直径来设计。本发明通过将分布支管设计为直线并且彼此平行放置，可以得到一个相当简化的液体供给系统。此外，分布支管的长度可根据反应器中的间距很容易地改变。如果使用具有硬连接短棒32的分布管30，那么只需改变支管30即可。然而，这可以轻易通过提供管31和连接短棒32之间的弹性管来克服以及选择性地封闭过多的连接短棒32。
本发明的气体扬升系统将具体参照图1和4进行详述。
气体扬升系统包括一个扬升装置4。该扬升装置可由金属制造并且可为刚性的，然而也可以是如塑料制成的挠性管。一个吹气的喷嘴7没入其中的气室35位于扬升装置4的底部。吹气的喷嘴7通过空气供给管20供以空气。气室35与扬升装置4末端60同轴。气室基本封闭。空气从气室35通过例如狭缝的通道而进入扬升装置60，4。这样升降作用通过开放末端61吸入液体和介质。
每个气体扬升系统在扬升装置4底部具有一个圆锥体9。圆锥体9在底部具有盘37，并且为了稳定支撑，通过一个圆柱部件36来支撑盘37。圆锥体与气室6通过支管38连接。如此的气室6可与扬升装置4连接。该连接在反应器组装前可已做好。这样就可能使整个净化器降入反应器中并且将其固定在反应器基部的理想位置。虚线42和43图示出微粒材料的床3中微粒材料进入各个锥体9的分界面。微粒介质低于虚线42和43的部分将基本形成一种仍未被利用的死区。然而，将会清楚，本发明反应器中气体扬升系统的锥体9所需的构造高度明显低于现有技术中的锥体高度。本质上，可能选择沿虚线42和43示出的分界线来设置基壁部件，这样死区就不必存在介质。死区，也称为静止区域，其相对较小，并且不妨碍、或基本不妨碍工艺。从而所述附加的基壁部件实际上不是必要的。
用于气体扬升系统的气体可为空气或其它合适的气体。
最后，图1也图示了控制系统50，通过信号引线54，55可控制气体扬升系统的每一个供给线20内的控制阀51，52。控制阀51，52优选彼此独立被控制，以使通过管道53的特定数量的气体通过。
本发明可尤其被应用于流体最终过滤，单独使用或与生物过滤一同使用；处理地表水，地下水或冷却水，已去除悬浮颗粒或—絮凝后—溶解的物质。
权利要求
1.用于净化液体的净化装置，包括包括微粒介质床(3)的反应器(1)；介质清洗器(2)；至少一个气体扬升系统(4，5)；其中至少一个气体扬升系统(4，5)包括扬升装置(4)，其具有位于床(3)内的吸入口(6)和处在较高位置并向介质清洗器(2)开口的吹出口(7)，以及供气装置(20)，用于在扬升装置(4)内产生气体扬升，从而在吸入口将介质和液体卷起、并通过扬升装置(4)向上送至介质清洗器(2)，其中介质清洗器(2)具有将清洗过的介质送回床(3)的介质出口(8)；其特征在于该净化装置具有多个气体扬升系统(4，5)，其各自的吹出口(7)没入介质清洗器(2)中。
2.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于每个介质清洗器(2)都设有两个或更多气体扬升系统(4，5)。
3.如权利要求2所述的净化装置，其特征在于反应器(1)包括一个单独的介质清洗器(2)。
4.如权利要求2或3所述的净化装置，其特征在于，从水平角度看，介质清洗器(2)位于相关的气体扬升系统(4，5)的中部。
5.如前面任意一项权利要求所述的净化装置，其特征在于，从水平角度看，介质清洗器(2)位于反应器(1)的中部。
6.如前面任意一项权利要求所述的净化装置，其特征在于每个气体扬升系统(4，5)的底部都设有碗状装置(9)，如在顶端开口的圆锥体(9)。
7.如权利要求6所述的净化装置，其特征在于每个碗状装置(9)与各自的气体扬升系统(4，5)连为一体，这样各个气体扬升系统(4，5)可与各自的碗状装置(9)作为一个整体安装或拆卸。
8.如前面任意一项权利要求所述的净化装置，其特征在于，从水平角度看，气体扬升系统(4，5)按照一种模式分布于反应器(1)。
9.如前面任意一项权利要求所述的净化装置，具有一个控制系统(50)以相互独立地控制各个气体扬升系统(4，5)的气体供给(51，52)。
10.如前面任意一项权利要求所述的净化装置，其特征在于反应器基部(12)基本是平的。
11.如前面任意一项权利要求所述的净化装置，设有液体供给系统(10)，用以把需要被净化的液体送至床(3)。
12.如权利要求11所述的净化装置，其中液体供给系统(10)包括多个平行分布的支管(11)，以沿分布支管(11)的长度将液体送至床内。
全文摘要
本发明涉及一种用于净化液体的净化装置。该净化装置包括一个包括微粒介质床的反应器；一个介质清洗器；以及至少一个气体扬升系统；其中至少一个气体扬升系统包括一个扬升装置，其具有一个位于床内的吸入口和一个处在较高位置向介质清洗器内开口的吹出口，以及供气装置以产生扬升装置内的气体扬升，从而将吸入口的介质和液体卷起并通过扬升装置向上送至介质清洗器。介质清洗器具有将清洗过的介质送回床的介质出口。净化装置具有多个气体扬升系统，各个吹出口没入介质清洗器中。介质清洗器可位于气体扬升系统和/或反应器的中部。
文档编号B01D24/46GK1822889SQ200480020611
公开日2006年8月23日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年6月11日
发明者S·H·J·费林格, J·法贝尔, J·W·沃特斯 申请人:帕克公司