专利名称：用于生物地净化废水的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生物地净化废水的方法，其中通过一个仅具有两个稳定的、相互同心设置的管子的双料喷嘴将废水和气体输送给一个包含有微生物的反应容器，所述双料喷嘴没有附加的输送元件，并以垂直的轴线伸进到反应容器中，直到位于该容器中的废水中，其中双料喷嘴的位于内部的、引导气体的内部管子、还包括一个敞开的环形间隙被引导借助一个泵所输送的废水的外部管子包围，并且其中由废水和气体所组成的混合物在反应容器中在一个回路中运动(EP0130 499 B1)。
在生物地净化废水时，在使用氧气的情况下用微生物-以下称为“生物物质”-将有机的有害物置转变为无害物质。通过向一个反应容器中吹入一种生物物质-水-混合物而将废水净化，不断地向该反应容器输送废水和气体，并且从中取走可对比量的生物物质-水-混合物。所谓“气体”应理解为空气-增加了氧气含量的空气或者也可以是纯氧气。
在家庭中、也在许多工业工序中出现含有有机物的废水。为了净化这种废水，已知用于以通过微生物需氧的途径来清除溶解的有机化合物的方法。这些方法多数在平面的活化池中进行。这类方法的缺点—例如由于大的废气量而影响环境的气味、噪声级高、占地大以及投资高、耗能大，已是众所周知的。
此外还已知一种在类似一个鼓风柱的高的圆柱形塔中净化废水的方法(DE-Z“化学-工程-技术(Chemie-Ingenieur-Technik)”54(1982)，11号，939-952页)。由于不利的流体动力情况并因此鼓风柱的比较差的物质传递条件，所以它的容积载荷比较低—这是涉及到反应容器的容积以及日子的容积载荷，并以CSB进行测量的量的污脏物质。该容积载荷约为1kgCSB/m3d。所述送气仅在所采用的塔的底部进行，这样该方法的单位能量需求比较高。
DE 41 05726 C1公开了采用一种在本技术领域叫做“回路反应器”的反应容器的方法。这种回路反应器是一种设置了垂直轴线的圆柱形容器，在该容器的内室设置了一个在两侧敞开、且也具有垂直轴线的导管。在按照该文献的反应容器中，在导管上方设置一个双料喷嘴，借助该喷嘴输送废水和气体。在此，所述气体通过一根直线管和一个包围着该管的通道被输送到双料喷嘴的一个第一混合段，通过一个环形通道向该双料喷嘴也输送废水。一个第二混合段和一个第三混合段分别用凸缘或者接头与第一混合段连接。此外，在第二和第三混合段之间还设置了一个具有吸入嘴的环形通道，通过该吸入嘴吸入废水和气体，在第三混合段中这些废水和气体与位于双料喷嘴中的基质进行混合。
在按照DE 198 42 332 A1的方法中，在也是作为回路反应器设计的反应容器中设置了一个上插入管和一个下插入管，这两个管子通过一个隔板分隔开。通过一个设置在反应容器底部处的鼓风单元向反应容器提供气体。在隔板部位处设置了一个由两个同心的管子组成的喷嘴，在该喷嘴中由一个泵输送的流体向下游流到下插入管中。在这种情况下，其它的流体由这个单料喷嘴一起带出。
按照DE 40 12 300 A1也是作为回路反应器设计的反应器具有一个流体导管作为装入件，在该导管的下部区域中设置了一个喷嘴。该喷嘴的结构在该文献中未有说明。通过一个第一导管向这个喷嘴提供气体，通过一个第二导管向这个喷嘴提供废水。根据该文献的附图，用于输送气体的喷嘴部件比用于输送废水的喷嘴部件要长。
按照DE 37 03 824 A1也是作为回路反应器设计的反应器具有一个导管(带有转向器)作为装入件。一个喷嘴很深地伸入到该导管中。该喷嘴具有一个中心孔、一个用于输送气体且同心地包围该孔的第一环形间隙、以及一个同心地包围第一环形间隙且具有相同轴向长度的第二环形间隙。通过所述中心孔和环形间隙输送待净化的废水。该中心孔在轴向上比用于输送气体的第一环形间隙要长。
采用本文开始描述的按照EP 130 499 B1的方法在处理废水时提高了净化量。容积载荷最高达到70kgCSB/m3d。在按照该文献的回路反应器中，通过一个由两个稳定的、且同心设置的管子组成的双料喷嘴将废水和气体引导到一个导管中。双料喷嘴的用于输送气体的所述管子位于输送废水的外部管子之内。该管子从外部管子伸出。在该回路反应器运行时出现绕导管的回路流动，并伴有液体和气体的混合。这样一种回路流动的优点是，所述两相的流动比较均匀，并且与此相关的是，用于净化废水所需的氧气能很好地从气体传递到液体中。在这种已公开的方法中所述气体是从上方引入到导管中的，这样在气体从反应容器中排出之前该气体至少经过一个完全的回路。然而由于向导管输送液体要求输入更高的能量，为的是使所述被输送的、并且分解成气泡的气体与它的“上升趋向”相反地随同回路流一起向下输送。
本发明的任务是将本文开头所述的方法作如下改进，即能减少投资和能源消耗。
根据本发明，这一任务是通过下述措施完成的-双料喷嘴的引导气体的、且借助一个鼓风机输送气体的内部管子以到引导废水的外部管子的出口孔的一个距离在该外部管子之内结束，该距离比出口孔部位处的外部管子的内径大至少“5”倍；-外部管子的、并因此双料喷嘴的出口孔与除了双料喷嘴外不包含其它装入件的反应容器的底部间隔一个距离，该距离比位于反应容器中的废水的一半高度要大。
在此方法中，在空间上彼此分开地向至少一个双料喷嘴输送所述在一个回路中运动的废水和气体，其中，由于与外部管子相比的较短管子，使所述气体已在双料喷嘴中实现预分散。在废水和气体的混合物从双料喷嘴排到反应容器的内容物中时，形成从双料喷嘴排出的混合物向位于反应容器中的废水的脉冲传输。通过这种脉冲传输附加地将气体分散得很细，并且在反应容器中向下输送。通过使气体-废水混合物由此向下指向的流动以及使其在反应容器的底部处的转向，在反应容器中形成一个环流，这样使气体在反应容器中分布得非常均匀。在本方法中不需要导管、或者分开的分散装置，例如经常使用的环形分配器或者薄膜分配器。因为反应容器无需分开的装入件就够了，因此它的结构可以很简单。因此投资低。由于没有装入件，所以在该方法中可以减少能量的需求。
下面借助实施例中的附图对本发明的方法加以说明。这些附图是
图1用于执行本方法的系统简图；图2通过一个双料喷嘴的放大横截面图；图3一个相对于图1的扩展的系统。
在一个以垂直轴线布置的反应容器1中设置一个具有垂直轴线的双料喷嘴2。从图2中可看到该双料喷嘴的更加详细的结构。该双料喷嘴伸入到反应容器1中，并且在按所述方法运行时一直深入到在该反应容器中的废水中。双料喷嘴2的出口孔3与反应容器1的底部4间隔距离A，该距离比位于所述反应容器中的废水的高度H的一半要大。沿箭头5方向从双料喷嘴2流出的气体-废水混合物在反应容器1中以虚线表示的环流6形式进行运动。
在7处将待净化的废水输送给一个外部管子8，该外部管子的伸入到反应容器1中的端部是双料喷嘴2的一部分。在其端部处也属于双料喷嘴2的一个内部管子9在10处引导所输送的气体。此外，一个与外部管子8连接的管子11连接到反应容器1上。通过管子11可从反应容器1中取出废水，并且借助一个泵12连同回路中的新废水一起重新被引入到反应容器中。借助一个鼓风机13给双料喷嘴2输送气体。泵12和鼓风机13保证气体和废水的混合物以足够大的速度从双料喷嘴中排出。
在双料喷嘴2中，所述管子8和9的端部彼此同心设置。图2表示双料喷嘴2的一个优选的实施形式。外部管子8间隔距离地包围着所述引导气体的管子9，这样，环绕着该管子有一个敞开的环形间隙，废水可穿过该间隙。在外部管子8的出口孔3、同时也是双料喷嘴的出口孔的部位处外部管子8最好变窄。内部管子9的内径用dG表示，而外部管子8在出口孔3的部位处的内径用dF表示。dG和dP之比可以大约在0.6和0.9之间。该比例最好为0.75。内部管子9已在外部管子8中结束。它的敞开的端部14离外部管子8的出口孔3具有一个距离h，该距离比dF大至少“5”倍。
下面为实施本发明的方法的示例。
所述待净化的、通过管8输送的废水(未处理的废水)在必要时连同从反应容器1通过管子11取出的废水输送到双料喷嘴2。同时通过内部管子9向双料喷嘴2提供气体。当可借助泵12和鼓风机13进行调节的这两种介质达到足够的速度时，在双料喷嘴2中的气体被预分散。当废水和气体的混合物从双料喷嘴2排到位于反应容器1中的废水中时，出现从双料喷嘴2排出的混合物到位于反应容器1中的废水的脉冲传输。通过这种脉冲传输使气体被附加地分散得很细，并且在反应容器1中向下输送。
通过气体-废水混合物的由此向下指向的流动、以及该混合物在反应容器1的底部4处的转向就出现了环流6，这样使所述气体在反应容器1中分布得非常均匀。被净化的废水连同生物物质一起可经过一个管道15离开反应容器1。在一个在此未示出的后续的装置中可将废水和生物物质彼此分离。这些生物物质的大部分可通过一个管道16重新引回到反应容器1中。生物物质的残余物可作为剩余泥浆取走。
正如已提到的，双料喷嘴2的出口孔3位于反应容器1的废水上部区域中，它最好位于从反应容器1的底部4算起的废水高度H的大约三分之二处。根据双料喷嘴2在反应容器1中的入口的高度，借助鼓风机13对气体进行或多或少的压缩。和输入的气体相对应的气体量可经过一个管道17离开反应容器1。
因为反应容器1的高度和直径的比例以及在双料喷嘴2中废水和气体的速度由于流体动力学的原因必须保持一定的数值，并且因为反应容器1的结构高度由于动能的原因受到限制，所以在废水量大时最好在一个反应容器1中设置多个具有相应输入管道的双料喷嘴2。图3表示的是例如具有三个双料喷嘴2的废水净化装置。在一个反应容器1中安装多个双料喷嘴2具有如下附加优点通过转向的、且相互冲击的液流的冲击就会更加加强所输入的气体的分散。
权利要求
1.用于生物地净化废水的方法，其中通过一个仅具有两个稳定的、彼此同心布置的管子的双料喷嘴将废水和气体输送到一个包含有微生物的反应容器中，所述双料喷嘴没有附加的输送元件，并以垂直轴线地伸进到反应容器中、直到位于该容器中的废水中，其中所述位于内部的、引导气体的双料喷嘴内部管子并包括一个敞开的环形间隙被引导借助于一个泵而输送的废水的外部管子包围，并且其中在反应容器中废水和气体的混合物在一个回路中运动，其特征在于，-双料喷嘴(2)的、借助一个鼓风机向其输送气体的、引导气体的内部管子(9)以到引导废水的外部管子(8)的出口孔(3)的一个距离(h)在该外部管子的内部中结束，该距离比在出口孔(3)部位处的外部管子(8)的内径(dF)大至少“5”倍，-外部管子(8)的出口孔(3)、并因此双料喷嘴(2)的出口孔(3)到除了双料喷嘴(2)外没有其它装入件的反应容器(1)的底部(4)有一个距离(A)，该距离比位于反应容器(1)中的废水的高度(H)的一半要大。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，外部管子(8)的出口孔(3)、并因此也是双料喷嘴(2)的出口孔(3)设置在位于反应容器(1)的底部(4)上方的废水高度的大约三分之二处。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，废水、连同从反应容器(1)中取出的废水一起被输送给双料喷嘴(2)的外部管子(8)。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在一个反应容器(1)中无其它装入件地设置两个或者多个双料喷嘴(2)。
全文摘要
本发明涉及一种用于生物地净化废水的方法，其中通过一个仅具有两个稳定的、彼此同心布置的管子的双料喷嘴(2)将废水和气体输送给一个包含有微生物的反应容器(1)，所述双料喷嘴没有附加的输送元件，并以垂直轴线地伸进到反应容器(1)中、直到位于该容器中的废水中。所述位于内部的、引导气体的双料喷嘴(2)的内部管子并包括一个敞开的环形间隙被引导借助于一个泵而输送的废水的外部管子包围。借助一个鼓风机(13)给内部管子输送气体，该内部管子以到外部管子的出口孔(3)的一个距离在该外部管子的内部中结束，该距离比在出口孔(3)部位处的外部管子的内径至少大“5”倍。外部管子的出口孔(3)、并因此双料喷嘴(2)的出口孔(3)到除了双料喷嘴(2)外没有其它装入件的反应容器(1)的底部(4)有一个距离，该距离比位于反应容器中的废水的高度的一半要大。
文档编号B01F5/04GK1764605SQ200380110239
公开日2006年4月26日 申请日期2003年10月7日 优先权日2003年10月7日
发明者A·沃格尔波尔, S·-M·金 申请人:特克诺康有限责任公司