用于厌氧生物学地净化含固体的废水的反应器的制作方法

专利名称:用于厌氧生物学地净化含固体的废水的反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于厌氧地净化废水，尤其是来自造纸工业的废水的反应器，该反应器包括一个反应容器、至少一根设置在该反应容器的下部区域内的、用于将待净化的废水输入反应器中的输入管、至少一根用于将已净化的水输出的输出管以及至少一根沉积物排出件，其中，反应容器具有至少一个向下逐渐变细的漏斗并且该沉积物排出件位于漏斗的下端。
本实用新型还涉及一种通过反应器厌氧地净化废水，尤其是来自造纸工业中的废水的方法，该反应器包括一个反应容器、至少一根布置在反应容器的下部区域内的、用于将待净化的废水输入反应器中的输入管、至少一根用于将已净化的水输出的输出管以及至少一根沉积物排出件，其中，反应容器具有至少一个向下逐渐变细的漏斗并且该沉积物排出件位于漏斗的下端。·[0003]背景技术：
已知大量的机械、化学以及生物学的方法和相应的反应器用来净化废水。在生物学净化废水时，待净化的废水与好氧或厌氧的微生物接触，在好氧微生物的情况下，包含在废水中的有机污物主要分解成二氧化碳、生物质和水，而在厌氧微生物的情况下主要分解成二氧化碳和甲烷。在此，微生物获得内生能量(新陈代谢)。因为厌氧的分解过程提供很少特别的能量，所以厌氧的生物质的合成比好氧的生物质的合成少很多。
由于高的能量成本，在最近一段时间越来越多地通过厌氧微生物实施生物学的废水净化方法，因为在厌氧废水净化时将氧气引入生物反应器中不必消耗很多能量，在这种净化中产生富含能量的、随后可以用于获得能量的生物气体，并且产生明显更少的剩余污泥。
根据所使用的生物质的种类和形式，用于厌氧地净化废水的反应器分成接触式污泥反应器(Kontaktschlammreaktor) >UASB-反应器、EGSB-反应器、固定床-反应器和流动床-反应器。
当微生物在固定床反应器中附着在位置固定的载体材料并且微生物在流动床反应器中粘附在可自由移动的小载体材料上时，在UASB和EGSB反应器中以所谓的药丸形式添入微生物。不同于UASB(升流式厌氧污泥床)-反应器，EGSB(膨胀颗粒污泥床)-反应器更高并且在相同容积的情况下具有明显更小的基面。
在UASB和EGSB-反应器中，通过一根在反应器下部区域内的输入管连续地将待净化的废水或一种由待净化的废水和从厌氧反应器的输出管中排出的、已净化的废水组成的混合物输送给反应器，并且导引经过位于输入管上方的、含有微生物药丸的污泥床。
当从废水中分解有机化合物时，微生物形成含有尤其是甲烷和二氧化碳的气体(也称作生物气体)，所述气体部分地以小气泡的形式积聚在微生物药丸上并且部分地以自由的小气泡形式向上升。由于积聚的气泡，药丸的比重下降，因此药丸在反应器中向上升。为使形成的生物气体和上升的颗粒与水分开，在反应器的中部和/或上部设置一些大多为气罩形式的分离器，形成气垫的生物气体聚集在这些分离器顶板的下方。从气体和微生物药丸中释放的、净化的水在反应器中向上升并且在反应器的上端经由溢流口排出。这种方法和相应的反应器记载在例如EP 0170332A和EP 1071636B中。
在前述的方法中通过输入管输送给反应器的废水在反应器横截面上均匀的分布对实现在反应器中的污泥药丸、在反应器中的水和输入的废水良好的混合是特别重要的。为了满足该需求，已经建议大量配有相应输送分配器的反应器。
由EP 0539430B已 知一种带有反应容器的生物反应器，该生物反应器在反应容器的下端具有包括至少一个输入管的输送-入口系统，其通过一个基本上呈圆锥形布置的分离装置与含有微生物药丸的反应腔分离，其中，分离装置在整个反应器横截面上延伸。在此，输入管的流出孔至少部分相切地定向并且在分离装置上设置至少一个径向缝隙，其通过两个径向的、以一定垂直距离相互搭接的边条形成，其中，所述至少一个径向缝隙形成在输送-入口腔和反应器腔之间的连接。通过输入管的流出孔和至少一个径向缝隙的定向，应当可以实现输入的水相对反应器的纵轴环形的流动并且通过径向缝隙的布置尤其在关掉反应器之后应当防止固体侵入输送-入口系统。但该反应器和通过其运行的方法具有很多缺点。
由于填充100%反应器横截面的、在输送-入口系统和反应器腔之间的分离装置，所以包含在输入的废水中的固体聚集在输送-入口系统的内部并且没有到达反应腔中。但沉积在输送-入口系统中，即，在圆锥形的分离装置的下方的固体就很难从反应器中分离出。此外，为了从反应器中分离固体，必须关闭反应器。此外，尤其在待净化废水中钙盐含量高时，钙盐在反应器腔中沉淀到药丸上，因此沉积有钙盐的一部分微生物污泥药丸具有高的比重，因此这些药丸在反应器中沉积并且沉淀在反应器壁区域内的圆锥形分离装置的下端处。这些沉积物也只有在很大耗费的情况下才能从反应器中分离。此外，由于反应器壁上的沉积物，减小了反应器的有效直径，因此减小了有效的反应容积。
出于这些理由，需要改进前述的用于净化钙盐含量高的废水，如从造纸工业中排出的、同时也会含有纸填料等形式的可沉积的污物的废水的反应器。

实用新型内容

因此，本实用新型所要解决的技术问题是，实现选择性地输出不大活跃的药丸。在此，颗粒理解为成颗粒状的微生物污泥。
按本实用新型，该技术问题通过这样解决，即，至少一根用于输送流体的输入管通入漏斗的下端。该漏斗形的，尤其是向下变窄的单圆锥体或双锥体形式的反应器底部保证了从反应器上部沉降下来的、高比重的固体一直降落到漏斗的尖部并可以从此处输出。由此，可以可靠地避免沉淀物聚集在输入区域内的、致使形成死区并且导致反应器有效横截面的减小。
因此，有利的是，在漏斗的下端设置沉积物排出件。
由于输入液体相比其余的反应器局部更高的上升速度，所以只有一些较重的、沉积的药丸才能保持在反应器底部上。下降速度比输入液体的上升速度更小的另一些药丸保持在所谓的药丸床上。
若现在通过在漏斗下端的沉积物排出件排出药丸污泥，则该药丸污泥只含有很少量的微生物活性材料。[0019]此外，可以通过输入至少部分以从待净化的废水的液体重新激活已经沉淀出的、但仍然含有微生物活性材料的药丸。
由于良好的养料供应致使再次产生气体。
在此附着在药丸上的气体形成相应的浮力并因此将药丸引回到药丸床或污泥床中。药丸因此被按生物活性分类。
在此，也只有较重的、几乎没有生物活性的药丸保留在漏斗下端上，这些颗粒可以通过沉积物排出件排出。
在此，反应器底部也可以由多个带有沉积物排出件和输入管的漏斗构成。反应器以及漏斗可以具有一个圆形的或有棱角的横截面。
为了输入的液体可以尽可能全面地发挥已述的作用，至少一根用于输送液体的输入管应当尽可能在最低点处通入漏斗中。
如果仅一根输送导管通入漏斗中，根据废水的特性以及反应器的尺寸和结构会是足够的。然而，通常对良好分配待净化废水有利的是，多根输入管，优选均匀分布地在漏斗表面上通入漏斗中。
为了产生足够的上升速度，至少布置在反应器中最低点处的输入管应当将液体向上，优选垂直向上地喷入反应器中。
为了可以尽可能全面地将较重的、沉淀的和没有活性的颗粒输出，沉积物排出件应当在漏斗最低点处通入漏斗中。
在此会有利的是，至少一根沉积物排出件将沉积物侧向地从反应器中排出和/或至少一根沉积物排出件将沉积物向下从反应器中排出。
在侧向的沉积物排出件中通过沉积物排出件输出的沉积物流和通过输入管输送的液体流交汇，而在向下指向的沉积物排出件中通过沉积物排出件输出的沉积物流和通过输入管输送的液体流反向地流动。在这两种情况下，实现流的良好混合，因此可以以足够的方式实现对药丸的所述选择。
在方法方面重要的是，通过至少一根输入管将液体喷入漏斗的下端。
在此，在药丸强烈地沉淀时会有利的是，沉积物排出件一直敞开。
但在大多情况下，应当足够的是，沉积物排出件只在一段确定的排出时间间隔内打开。
在此，为了控制排出时间间隔会有利的是，测量沉积物在漏斗中沉积的范围和/或从漏斗中排出的沉积物量的范围。
为持续地选择药丸，应当通过输入管不断地输入液体。
非常有利的是，可以通过结构和/或过程控制调节沉积物中无机材料的份额(灰
含量)。
但大多情况下足够的是，只在一段确定的时间内通过输入管输送液体。例如这在沉积物沉积的范围超过一定量之后可以进行。
如果存在足够的经验值或给出简单的运行条件，那么也可以周期性地打开输入管。
因为药丸的选择尤其在其排出时特别重要，所以输入管应当在沉积物输出之前和/或过程中打开。[0039]对于通过输入液体的上升速度选择药丸，液体的种类不大重要。因此，液体在此由新鲜水、待净化或已净化的废水或它们的混合物构成。
按照药丸的生物活性选择药丸要求液体至少部分地由待净化的废水构成。


以下进一步阐述本实用新型的多个实施例。在附图中
图I是反应器示意性的纵截面图以及，
图2和3是不同漏斗的纵截面图。
具体实施方式
在图I中示出的生物反应器包括一个反应容器1，该反应容器的中部和上部设计成圆柱形并且它的下部2向下呈双锥体形地逐渐变细，其中，双锥体的上部3相对水平面具有一个比双锥体的下部2更小的斜度或更小的角度。
输送分配器4位于双锥体的上部3,该输送分配器4由多个固定在反应容器I的内壁上的偏转器件5组成。
输送分配器4原则上也可以布置在双锥体的下部2上或例如通过支架与反应容器壁I分离地固定。
两个分别具有多个气罩13的分离器10、11位于反应容器I的中部和上部。在实际中，每个分离器10、11由多层气罩13组成；但在本图I中为简单起见每个分离器10、11都分别只不出仅一层气罩13。
在上部分离器11的上方存在若干使已净化的水从反应器I中排出的溢流口 12。
在反应器I上设有气体分离装置14，该气体分离装置14通过导管15与两个分离器10、11连接。此外，沉降管8从气体分离装置14的底部通到到反应器I的下部中。
此外，在反应器I的下部，即，在双锥体的下部2存在沉积物排出件7和输入管6，其中，通过沉积物排出件7可以将固体或由固体和液体构成的悬浮液从反应器I中排出并且通过输入管6可以引入用于清洗反应容器I下部的液体。最后，在反应器I中设置多个通向各偏转器件5的其它分配-输入管9，其中为清晰起见，在图I中只示出少数几个。此外，在反应器I中设有另一通入沉降管8下端的分配-输入管9。
在反应器工作时，待净化的废水经由分配-输入管9通过位于双锥体上部3的反应容器I壁中的、未示出的缝隙引入反应容器I中并且通过偏转器件5这样地偏转，使得输入的废水与处于反应器中的、由已部分净化的废水、微生物药丸(在图I中用小点表示)和小气泡组成的介质深度混合。
引入的废水从反应容器I中的输入分配器4缓慢地向上流动，直到它抵达含有微生物污泥药丸的发酵区为止。包含在药丸中的微生物将包含在废水中的有机污物主要分解成甲烷和二氧化碳气体。由生成的气体产生小气泡，其中较大的小气泡从药丸上脱落，并且以气泡的形式通过介质发泡，而小气泡保持附着在污泥药丸上。那些附着有小气泡并因此具有比其它药丸和水更小的比重的药丸在反应容器I中上升，直到那些药丸到达下部分离器10为止。
自由的小气泡聚集在气罩13中并且在气罩13顶板的下方形成气垫。在气罩13中聚集的气体和少量夹带的药丸和水例如经过存在于气罩13的端侧中的、未示出的孔从气罩13中输出并且经由导管15导引入气体分离装置14中。
水、上升的微生物药丸和在下部分离器10中还没有分离的气泡在反应容器I中继续向上升直到上部的分离器11为止。由于在下部分离器10和上部分离器11之间的静液压的降低，最后较小的小气泡从到达上部分离器11中的微生物药丸上脱落，因此药丸的比重再次增大，并且药丸向下降。剩下的气泡收集在上部分离器11的气罩13中并且再次在各气罩13的端侧处转移到集气管中，气体从该集气管经由导管15引入气体分离装置14中。现在已净化的水从上部分离器11继续向上升，直到它经过溢流口 12从反应器I中排出并且由一根排水管导走。
在气体分离装置14中，气体与剩下的水和微生物药丸分离，其中，由药丸和废水组成的悬浮液经由沉降管8再循环到反应容器I中。在此，沉降管8的出口通至偏转器件5的高度上，其中，由药丸和废水组成的、引回的悬浮液与通过分配-输送管9输送给反应器I的废水混合，之后重新开始循环。
通过分配-输送管9可以将待净化的废水或新鲜水按需求连续或不连续地输送给沉降管8，以稀释由沉降管8引回到反应器I中的悬浮液并因此防止沉降管8堵塞。
根据通过分配-输送管9输入反应器I的废水的来源，废水或多或少含有固体。来自造纸工业的废水例如含有很大浓度的固体填料和钙盐。
在含有固体的废水通过分配-输送管9导引至偏转器件5之后，该废水上升，当该废水离开偏转器件5之后，废水向上升到圆柱形的反应容器部分。包含在废水中的固体的、最低限度提高比重的份额已经在离开偏转器件5之后下降到向下逐渐变细的双锥体中，并且聚集在双锥体下部2的下尖部中。
此外，当废水上升到污泥床区之后，包含在废水中的钙盐的一部分在污泥药丸上析出。由此，污泥药丸的一部分超过临界比重并因此从污泥床中下沉并同样聚集在双锥体下部2的下尖部处。
由于偏转器件5的几何形状和布置，从上向下降的药丸不会沉积在偏转器件5上，而从偏转器件5的外表面滑落，并且同样聚集在双锥体下部2的下尖部中。
通过沉积物排出件7，聚集在反应器I下尖部处的沉积物按需求连续或批量地从反应器I中排出。
此外，通过在下部2中的输入管6同样可以按需求连续或批量地将液体引入双锥体的下部2中。通过输入管6给反应器I输送的液体可以是待净化的废水、从反应器中再循环的废水、新鲜水或它们的混合物。
如图2和3所不，输入管6和沉积物排出件7在漏斗最低点处通入反应器腔。虽然也可以是其它的形状，但在此漏斗分别由一个向下逐渐变细的圆锥构成。仅重要的是，倾斜的反应器壁将沉积物朝排出管7的方向导引。
在此，液体通过输入管6垂直向上地引入反应器中。
在图2中，沉积物排出件从侧面通入漏斗尖部中，以便使排出时的沉积物流与来自输入管6的上升液体交汇。
与之不同的是，沉积物在按图3的实施方案中向下排出。这意味着，待排出的沉积物与输入管6输入的液体反向地流动。[0068]结果使得液体和沉积物良好地混合。
较轻的、还未沉淀的药丸由于通过输入管6输送的液体的上升速度向上导引到药丸床中。仅沉淀的药丸保持在漏斗尖部并可以通过沉积物排出件7排出。
此外，由输入管6的输送废水导致已经部分沉淀的药丸被激活。与之有关产生的气体导致附着在药丸上的气泡，这些气泡赋予这些药丸浮力。只有较重的、几乎没有生物活性的、通过沉积物排出件7输出的药丸残留在漏斗底板上。
结果减少了沉积物的排出，因为没有活性的药丸污泥能够选择性地被分离，而活性的药丸污泥保留在系统中。这显著地改善了废水处理的效率。·
权利要求
1.一种用于厌氧地净化废水，尤其是来自造纸工业中的废水的反应器，该反应器包括反应容器(I)、至少一根设置在所述反应容器(I)的下部区域内的、用于将待净化的废水输入所述反应器中的输入管(6、9)、至少一根用于将已净化的水输出的输出管以及至少一个沉积物排出件(7)，其中，所述反应容器(I)具有至少一个向下逐渐变细的漏斗并且所述沉积物排出件(7)位于所述漏斗的下端，其特征在于，至少一根用于输送液体的输入管(6)通入所述漏斗的下端。
2.如权利要求
I所述的反应器，其特征在于，至少一根输入管(6)在最低点处通入所述漏斗中。
3.如权利要求
I或2所述的反应器，其特征在于，仅一根输入管(6)通入所述漏斗中。
4.如权利要求
I或2所述的反应器，其特征在于，多根分配-输入管(9)，优选在所述漏斗表面上均匀分布地通入所述漏斗中。
5.如权利要求
I或2所述的反应器，其特征在于，至少布置在所述反应器中的最低点处的输入管(6)将液体向上喷入所述反应器中。
6.如权利要求
5所述的反应器，其特征在于，所述输入管(6)将液体垂直向上地喷入反应器中。
7.如权利要求
I或2所述的反应器，其特征在于，所述沉积物排出件(7)在所述漏斗的最低点处通入所述漏斗中。
8.如权利要求
I或2所述的反应器，其特征在于，至少一个沉积物排出件(7)将所述沉积物侧向地从所述反应器中排出。
9.如权利要求
I或2所述的反应器，其特征在于，至少一个沉积物排出件(7)将所述沉积物向下从所述反应器中排出。
专利摘要
本实用新型涉及一种用于厌氧净化废水，尤其是从造纸工业中排出的废气的反应器，该反应器包括一个反应容器、至少一根在所述反应容器的下部区域内布置的用于将待净化的废水输入所述反应器中的输入管、至少一根用于将已净化的水输出的输出管以及至少一根沉积物排出件，其中，所述反应容器具有至少一个向下逐渐变细的漏斗并且所述沉积物排出件位于所述漏斗的下端。在此应当由此实现沉积物选择性的输出，即，至少一根用于输送液体的输入管通入所述漏斗的下端。
文档编号C02F103/28GKCN202785796 U发布类型授权 专利申请号CN 200990100696
公开日2013年3月13日 申请日期2009年12月10日
发明者阿克塞尔.戈梅尔, 迪特尔.埃芬格, 沃纳.盖斯勒, 罗纳德.马尔德 申请人:沃依特专利有限责任公司, 阿奎泰克斯水处理技术有限责任公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan