专利名称：包含有机成分的淤浆的厌氧净化方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含有机成分的淤浆(slurry)的厌氧净化方法。
背景技术：
众所周知的是在处理来自农业生产或食品工业的废水时使用厌氧净化。这是由于存在溶解的有机成分，例如，来自马铃薯、蔬菜、禾谷类等加工的成分。在公知的方法中，利用沉淀或浮集(floatation)，在早期阶段对废水进行厌氧净化，将不可溶解的成分从废水中被分离出来。然而存在的为难题是，人们必须处理在先步骤中被分离出的固体废弃物。所谓的固体废弃物必须单独排放。这种类型的固体废弃物例如被加工成动物饲料。然而，并不是所有这种类型的固体废弃物都适合于被加工形成诸如动物饲料，且适合于被加工成其它可以在市场上买卖的产品，例如动物饲料，所加工出的产品很可能在市场上滞销。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可以处理以前通常被分离出的不可溶解的成分的方法。
根据本发明，利用一种包含有机成分的淤浆的厌氧净化方法实现该目的，a)要被处理的淤浆被周期性或连续地输送到一充满混合物基本上封闭的反应器内，
b)通过使反应器内的混合物向上向下流动，迫使淤浆与来自反应器的混合物混合，c)反应器内的混合物经历水解处理，d)通过注入低氧气体，诸如来自反应器的沼气，混合物在浮选室内浮集，以及所形成的固体浮动层返回到反应器内的混合物中，所形成的低颗粒液体作为废水被排出。
通过使混合物向上向下流动，使包含被供应到反应器内的淤浆的混合物循环，迫使要被处理的淤浆与反应器内的混合物混合。如果适当，可以在供应淤浆期间，通过在或与淤浆供应时，产生向上和/或向下流动，直接进行强迫混合。从而，至少一些淤浆内的不可溶解成分可以被制造的至少在反应器内的混合物内溶解。通过在具有向上和向下流动的反应器内的水解处理，要被处理的淤浆被周期性或连续地输送到的反应器内的混合物被厌氧地净化，导致被释放的包含和其他的物质(interalia)、CO2和CH4的沼气。反应器基本上封闭的事实意味着这些沼气将被收集在反应器的顶部，也就是在反应器内的混合物的上方。为了获得相对清洁也就是相对低粒子的废水，混合物在浮选室内经历浮集，在此期间，形成固体浮动层，所述固体浮动层将浮动在浮选室内的流体上方。此外重粒子将沉积在浮选室的底部。为了不破坏在反应器内利用水解进行厌氧净化所需的环境，在低氧气体浮选期间，最好使用无氧气体。此外，这种类型的气体阻止与沼气接触时发生爆炸。根据本发明，在厌氧净化期间被释放出并被收集在基本上封闭的反应器顶部的沼气可能作为非常适合的这种类型的低氧气体被使用。形成在浮选室内的流体上方的固体浮动层被输送回混合物，以便在所述混合物内利用水解再次经受厌氧净化处理。此外，当进一步提供淤浆时，这些成分将再次被迫经历混合加工，在加工中，被最终转化成可溶解的杂质，通过厌氧处理，利用水解，这些杂质可以被转化成和其他的物质(inter alia)、甲烷气体。符合本发明的方法特别突出地能利用厌氧措施清洁非常脏的淤浆，也就是可以利用具有非常高的COD(化学需氧量)(在这里，术语非常高意味着大于20000mg/l的COD)执行厌氧净化方法。利用这种高COD，有许多包含细菌的絮状物，申请人已经发现，这些絮状物可以轻易地在反应器内浮动。
在符合本发明的方法中，非常优越的是，如果浮选室是在顶部敞开的罐(tank)，并被一上边缘(rim)划界，且位于反应器内，上边缘所处位置的水平高度最好大于或等于位于反应器内的混合物的高度，从而能够阻止混合物流出反应器，并通过上边缘流进浮选室。如果上边缘所处位置的水平高度大于位于反应器内的混合物的高度，甚至消除了这种现象。浮动层可以相对容易地推动越过上边缘，返回反应器内的混合物内。
根据本发明，如果在步骤d)来自于反应器的沼气被施加压力并在压力作用下溶解在部分废水中，为了引起浮选，采用这种方式获得白水(white water)用此方式被喷射到浮选室，从而浮选室内的高度比反应器内混合物的高度大，浮选可以被特别优异地进行。例如利用公知的压缩罐对沼气施加压力，在压力下将其喷射到废水的分支流(tappedstream)中，或使分支流和沼气适合地混合，对它们一起进行加压，增加了沼气在废水的分支流内的溶解度，由于缺少例如2～5巴或更高的相对高的压力，在喷射到浮选室期间发生膨胀。由于这种膨胀，在白水内产生相对较大的沼气气泡。此外，超压导致浮选室内的流体采用这种方式上升，从而这种流体的水平面比反应容器内混合物的水平面还高。
为了简单和可靠地从反应器向浮选室供应混合物，根据本发明，如果浮选室设有供给开口，该开口向外敞开进入混合物，最好该开口被设置在浮选室的底部，沼气和白水采用下述方式通过该开口被喷射进入浮选室内，也就是利用喷射器动作，混合物被输送到反应器外并进入浮选室内。
根据本发明，为了利用水解进行厌氧处理，通过喷射液体进入反应器的底部，例如将诸如固定液或来自浮选室的废水喷射到反应器的底部，可以优异地实现在反应器内向上流动。在此情况下，非常重要的是，为了缓冲水解反应器内的pH值，液体具有较高的碱度。
根据本发明进一步方面，本发明涉及一种包含有机成分的淤浆厌氧净化的设备，该设备包括具有向上和向下流动类型的基本上封闭的水解反应器；用于向反应器输送淤浆的输送和混合装置，最好强迫进行混合，使反应器内的淤浆和已经存在于反应器内的混合物混合；设置在反应器内并与反应器内部通过输送开口和排放开口流体相通的浮选室，所述输送开口将来自反应器的混合物输送到浮选室内，所述排放开口用于将在使用期间在浮选室内形成的浮动层从浮选室内排出；用于向浮选室提供浮选气体、特别是低氧气体的浮选气体供应系统。
这种设备的优点和符合本发明方法的优点基本相同，在上文已经相对权利要求1进行了介绍。
由于上述原因，符合本发明设备的浮选气体供应系统最好包括用于从反应器顶部排出沼气的沼气分流管路(tapping line)以及用于通过喷射开口将沼气喷射到浮选室内的泵送装置。原因在上文已经被解释过了，在符合本发明的设备内，如果根据权利要求8设计浮选气体供应系统，效果将是最优越的。
再次由于上文结合符合本发明方法所进行的解释，在符合本发明的设备内，如果根据权利要求9设置喷射开口，效果将是最优越的。
再次由于上文结合符合本发明方法所进行的解释，在符合本发明的设备内，如果根据权利要求10设计浮选室，使其是一个在顶部具有开口的罐，效果将是最优越的。
在符合本发明的设备内，输送和混合装置可以被优异地生产，如果它们包括至少一个向上运行管，该管被设置在所述罐内，或沿该罐被设置，在操作期间，其上端的水平高度比反应器内混合物的水平高度低，如果该管配备有混合器，在操作期间，该混合器产生通过该管的向下流动，在该管底端，配备有输出开口，淤浆供应管路通向该管。这形成混合腔，在该混合腔内，淤浆被输送到反应器内，在混合腔内，可以进行被良好控制的与来自反应器的混合物强迫混合。一方面为了确保从反应器供应混合物，另一方面，已经与这种混合物混合的淤浆被排放到反应器内的混合物中，管在上端敞开，采用这种方式设置混合器，其产生向下通过该管的流动，该管在下端敞开，以便所述向下的流动能够从该管中排出。所述向下流动也影响反应器内的混合物的再循环，由于这种混合物在反应器内将经历向上的流动，必须被输送回底部，用于重新处理。
附图简介下文将结合在附图中被示意性显示的实施例介绍本发明。
图1是一个示意性显示符合本发明的设备的断面图，利用该设备，执行本发明的方法；图2是一个示意性显示图1所示设备的平面图。
具体实施例方式
符合本发明的设备1包括反应容器2，在反应容器2存在向上的流动。至少在操作期间，该反应容器2包括一具有液面4的混合物3，在操作期间，具体包含甲烷(CH4)和CO2的沼气积聚在反应器2的顶部，也就是液面4上方。用附图标记5表示沼气。由于沼气5可以积聚在反应器2的顶部，从而反应器2基本上是封闭的非常重要。为了实现混合物在反应容器2向上流动，在图2中可以被清楚地看到的一组管6被铺设在反应器2的底部。这些管沿它们的长度配备有输出开口，通过这些输出开口，通过管6被输送的诸如淤浆或公知的稀释水的液体可以流进反应器内。在反应器内有很多管7，在图中所示实施例中有4个管7。至少在操作期间，这些管7完全浸没在混合物3中。管7在頂侧敞开并且在底侧被同样敞开或配备有输出开口。在每个管内，设置搅伴器元件18，从反应器外部利用轴9驱动搅伴器元件18。采用这种方式设置搅伴器元件和驱动设备，从而在管内产生向下流动，从而如箭头所示，混合物3在頂侧被吸出反应器2，以便在底侧从管7中被吹出。如果希望，虽然并不经常要求，这些管7和混合元件18能够使混合物3在反应器2内通常经历箭头10所示的向上流动，并返回到反应器2的底部。此外，用于输送要被处理的淤浆进入管7的输送管路8通向管7。通过确保在供应淤浆期间搅拌器18操作，即使在淤浆被输送到反应器2内时，确保强迫淤浆与混合物3混合。从而能够迫使淤浆内一些不能溶解的成分溶解。在操作期间，通常周期性或连续地供应淤浆8。在供给淤浆8时，搅拌器元件18操作。如果中断供应淤浆8，搅拌器元件18通常不操作，但是如上所述，搅拌器元件18也可以连续操作或保持暂时操作或至少被设置的暂时操作，例如使混合物在反应器内循环。
由于具有不可溶解成分的淤浆被输送到反应器，不希望这种类型的不可溶解成分出现在最终从反应器内被排出的废水中。浮选室11被设置在反应器2内。浮选室11包括基本上在顶部敞开的罐。在頂侧罐11的敞开侧被上边缘12定界。从图1中可以看到，上边缘12比反应容器2内混合物3的水平面4还高。圆锥形的进入开口13被设置在浮选室11的底侧。白水(white-water)输送管路14通向该进入开口13。如图1所示，白水输送管路14在输送开口13内结束的部位被设计成文氏管形式。因此，当白水通过管路14被喷射时，带来箭头15所示的喷射动作，确保混合物3从反应器2内进入浮选室11内。
在浮选室11内，也具有一被轴16驱动的顶部清洁元件17以及一底部清洁元件19。采用这种方式设计顶部清洁元件17，其将浮选室11顶部上的公知的浮动层推过上边缘12，返回反应器2内的混合物3内。用此方式，基本上包含不可溶解成分的浮动层返回到反应器2内的工艺中，进行进一步地处理。该浮动层将连续地在混合物3的顶部浮动，然后当搅拌器18再次开始操作时，可以通过管路7向下运动，强迫混合。底部清洁元件19将积聚在底部的相对较重的颗粒推到凹入收集空间30内，从空间30该淤泥通过管路31被排出。
在浮选室11内，也具有一环形废水排放管路20，其将来自反应器2的废水通过中间排放管路21排放。管路21配备有支路22，以便废水被分流，并与通过管路23从反应容器2的顶部被分流的沼气混合。附图标记24代表压缩罐，为了公知为白水的这种混合物在压力下通过管路14被输送到浮选室11作为浮选液，在压缩罐30内，废水和沼气被加压。
权利要求
1.一种对包含有机成分的淤浆进行厌氧净化的方法，a)要被处理的淤浆被周期性或连续地输送到一充满混合物基本上封闭的反应器内，b)通过使反应器内的混合物向上向下流动，迫使淤浆与来自反应器的混合物混合，c)反应器内的混合物经历水解处理，d)通过注入低氧气体，诸如来自反应器的沼气，混合物在浮选室内浮集，以及所形成的固体浮动层返回到反应器内的混合物中，所形成的低颗粒液体作为废水被排出。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于浮选室是一个顶部具有开口的罐，其被上边缘定界，并位于反应器内，最好所述上边缘的水平高度比反应器内混合物的水平高度高。
3.如权利要求2所述方法，其特征在于在步骤d)中，来自反应器的沼气被加压，并在压力下溶解在部分废水内，为了引起浮选，采用这种方式所获得的白水被喷射到浮选室内，从而浮选室内的水平高度比反应器内混合物的水平高度高。
4.如权利要求2或3所述方法，其特征在于浮选室配备有通向混合物的输送开口，该开口最好被设置在浮选室的底部，白水和沼气通过下述方式通过所述输送开口被喷射到浮选室内，从而利用喷射动作，将混合物从反应器内排出，排到浮选室内。
5.如上述任一个权利要求所述方法，其特征在于通过喷射液体，最好是将来自浮选室的废水喷射到反应器的底部，在反应容器内产生向上流动，所述被喷射的液体最好具有高碱度。
6.一种对包含有机成分的淤浆进行厌氧净化的设备，该设备包括具有向上和向下流动类型的基本上封闭的水解反应器；用于向反应器输送淤浆的输送和混合装置，最好强迫进行混合，使反应器内的淤浆和已经存在于反应器内的混合物混合；设置在反应器内并与反应器内部通过输送开口和排放开口流体相通的浮选室，所述输送开口将来自反应器的混合物输送到浮选室内，所述排放开口用于将在使用期间在浮选室内形成的浮动层从浮选室内排出；用于向浮选室提供浮选气体具体是低氧气体的浮选气体供应系统。
7.如权利要求6所述设备，其特征在于浮选气体供应系统包括用于将来自反应器顶部的沼气分流的沼气分流管路以及用于通过喷射开口将所述沼气喷射到浮选室内的泵送装置。
8.如权利要求7所述设备，其特征在于浮选气体供应系统还包括通向浮选室并与沼气分流管路相通的废水分流管路，沼气分流管路与废水分流管路相连作为白水供应管路通向所述喷射开口。
9.如权利要求7或8所述设备，其特征在于所述喷射开口采用这种方式相对于浮选室的输送开口设置，即在使用期间，输送开口位于混合物内，在喷射低氧气体或白水期间，产生喷射动作，将来自反应器的混合物输送到浮选室内。
10.如权利要求7～9之一所述设备，其特征在于浮选室是一个顶部具有开口的罐，其被周边缘定界，泵送装置在压力下向浮选室输送低氧气体或白水，从而在使用期间，浮选室内的液面可以到达这样的高度，也就是比反应器内的混合物的水平面高，其高度被所述周边缘限定。
11.如权利要求6～10之一所述设备，其特征在于输送和混合装置包括至少一个向上运行管，该管被设置在罐内，或沿所述罐设置，在使用期间，所述管的上端的高度低于反应器内混合物的水平面，该管内配备有混合器，在操作期间，所述混合器在管内产生向下流动，在所述管下端设置一个输出开口，淤浆输送管路通向该管。
全文摘要
本发明涉及一种对包含有机成分的淤浆进行厌氧净化的方法，要被处理的淤浆被周期性或连续地输送到一充满混合物基本上封闭的反应器(2)内，迫使淤浆与来自反应器的混合物(3)混合，反应器内的混合物经历向上运动，进行水解处理。通过注入低氧气体，来自反应器的混合物在浮选室内浮集，诸如来自反应器的沼气以及所形成的固体浮动层返回到反应器内的混合物中，在加工中所形成的低颗粒液体作为废水被排出。本发明也涉及一种使用符合本发明方法的设备。
文档编号C02F1/24GK1511115SQ02807254
公开日2004年7月7日 申请日期2002年3月26日 优先权日2001年3月26日
发明者舒尔德·许贝特斯·约瑟夫·费林加, 罗纳德·米尔德, 米尔德, 舒尔德 许贝特斯 约瑟夫 费林加 申请人:帕克斯生物系统公司