专利名称：生物反应器及在反应器容器中安装分离器的方法
生物反应器及在反应器容器中安装分离器的方法本发明涉及一种生物反应器，该生物反应器包括具有反应室的反应器容器，反应室基本位于用于流入液体或流入液体和循环材料的混合物的入口系统的上方。本发明还涉及一种在反应器容器中安装分离器的方法。在污水的厌氧处理领域，已经发展出了具有高负载承受能力的反应器，其特征在于大容量负载、相对较小的反应容积和细长管高构造。实例是流态床反应器(以例如砂作为用于生物质的载体材料或附着材料)、膨胀床反应器(其中，固定的生物质存在于膨胀床中)和内循环反应器(其中，所形成的沼气被用来引起反应器内容物的循环)。一些反应器使气体(诸如空气、氧气或氮气)被注入反应室中。EP 0 539 430-B1披露了一种生物反应器，已知该生物反应器具有反应室和混合室。入口系统允许流入液体和/或循环材料经过混合室进入反应器容器，混合室通过隔壁与反应室分隔，该隔壁具有狭缝。在该生物反应器中，分离室被安装在混合室上方。在其它已知的生物反应器中，在反应器容器中安装多个分离室，一个在另一个上方。在反应室中， 液体与例如污泥层或污泥床反应并且较小密度的液体将向上运动并到达分离室。通过设置被焊接在反应器容器内部的环并用螺栓将分离器固定在该环上，使得分离器被安装到反应器容器中。为了在气体穿过反应器容器的同时防止气体绕过分离器，密封连接是必需的。分离器与反应器容器的内壁之间的连接的密封件和/或其它部件形成导引气体进入分离器入口的气体导引元件。已知的生物反应器的一个问题在于与制造用于在分离器和内壁之间构成连接的焊接密封件有关的成本。本发明的一个目的是提供一种用于导引气体进入分离器入口的成本更低的密封件。本发明提供一种改进的生物反应器。提供了一种包括反应器容器的生物反应器， 反应器容器具有反应室，反应室基本位于入口系统的上方，入口系统用于流入液体或流入液体和循环材料的混合物。一个实施例中，分离器(诸如沉淀器)被安装在反应器容器中。 分离器被安装在入口系统的上方，优选地在反应室中。可以在反应室中安装多个分离器。在一个实施例中，气体导引装置从分离器朝向反应器容器的内壁向外延伸。气体导引装置设置成朝向分离器的入口导引流体(特别是气体)。根据本发明的气体导引装置包括弹性密封件，气体导引装置被设置为推动密封件与容器内壁接触。替代焊接，使用了弹性密封件，该弹性密封件被固定到容器的内壁上形成气密密封。气体导引装置包括用于容器内壁和沉淀器之间的气密和/或液密连接的元件，使得液体和气体不会在它们的路径上向上朝向生物反应器顶部地绕开沉淀器。根据本发明，由于使用了弹性密封件，使得气体引导功能和密封功能相结合了。一个实施例中，弹性密封件环绕分离器的整个圆周延伸。安装在反应器容器中的分离器具有入口并且从该入口开始向外延伸气体导引装置和弹性密封件。弹性密封件可以被设置为在分离器与反应器容器的内壁之间形成密封连接。在另一个实施例中，气体导引装置包括重叠板，所述重叠板向外延伸并在外端部上具有弹性密封件。重叠板形成气密屏障。重叠板阻止较轻的流体(特别是气体)通过。 一个实施例中，重叠板形成推动密封件与内壁接触的推动器。
优选的是，使气体导引装置具有用于沿向外方向导引重叠板的导向器。导向器允许重叠板的向外的运动或移动。重叠板可以被向外移动，并且即使外径将增加，板将仍然重叠，提供了防止气体/液体绕过分离器的气/液密隔壁。另一个实施例中，气体导引装置包括可向外延伸的隔板，隔板在外端部上具有弹性密封件。这种设置允许向外移动重叠板，推动安装在板的外端部的密封件使其与内壁接触，并且，如果施加了足够的力，可以形成气密连接。另一个实施例中，导向器包括锁定元件，锁定元件用于将所述板锁定在适当位置以使所述密封件接合在所述容器内壁上。在这个具体的实施例中，板向外移动以形成气密密封，而不是焊接。一个优选的实施例中，板由塑料形成，优选地由聚丙烯形成。使用诸如聚碳酸酯的塑料材料减少了用于提供气密密封的成本。另一个实施例中，气体导引装置连接到分离器的下侧。通过在分离器的下侧设置气体导引装置，所有轻的液体和气体都可以被导引进入分离器的入口中。一个优选的实施例中，安装框架被连接到分离器的下侧，气体导引装置被连接到安装框架。安装框架在一个实施例中被安装在反应器容器的内壁上的多个位置。一个优选的实施例中，使用了标准的栓接罐，其中，只有有限数量的安装位置可以用来安装该安装框架。安装框架支撑分离器。一个实施例中，气体导引装置向外和向下延伸。通过向下延伸，诸如气体粒子的较轻的流体粒子被气体导引装置(特别是气体导引装置的板)朝向分离器的入口向内导引。一个实施例中，气体导引装置包括设有弹性密封件的向外推动器。推动器向外移动以使密封件与壁接触固定。推动器可以是气密和/液密连接的一部分或者可以是单独的元件。推动器提供了推动密封件与容器接触的向外的力。推动器可以在有限的时间内提供向外的力。一个实施例中，弹性密封件永久地安装在容器内壁上。一个优选的实施例中，弹性密封件由密封橡胶形成。密封橡胶可以在长度方向上被拉伸，例如通过沿向外方向拉伸密封橡胶，以提供更大的圆周。一个实施例中，密封件具有U形横截面。U形部分的接收部收容气体导弓丨装置的一部分。这允许弹性密封件被容易地安装到气体导引装置上。此外这允许连接的密封。另一个实施例中，气体导引装置被设置成密封反应器容器中环绕分离器的气体通道。这将防止气体绕过(pass)分离器。根据另一方面，提供了一种在生物反应器的反应器容器中安装分离器的方法。此夕卜，提供了一种提供气体密封的方法。在该方法的一个实施例中，提供了混合室，混合室通过隔壁与反应器容器中的反应室分隔，所述的反应室大体位于混合室的上方。流入液体被注入混合室中。此外，流入液体和循环材料的混合物可以被容纳在混合室中。循环材料的液流可以通过使用下行管道被馈送到混合室中。提供了具有内壁的反应器容器。一个实施例中，分离器被安装在反应器容器中，并且分离器和内壁之间的连接被密封。该连接防止气体/液体在反应器容器中的向上流动期间绕过分离器。根据一个优选的实施例，密封该连接包括向外推动弹性密封件以使其接合到内壁上。这样通过提供诸如橡胶的弹性密封件并推动密封件与内壁接触获得了密封，而不是通过焊接。这可以以较低的成本实现。弹性密封件可以提供类似的在分离器和内容器壁之间的气密/液密密封，防止绕过分离器。虽然在本文中将描述具体的实施例，但是对于普通技术人员来说显然的是，本发明没有限制在具体的实施例中。本文中描述的任何特征(包括描述具有明确的优点的特征和具有隐含优点的特征)都被包括在本文中并且可以是要求保护的主题的一部分，特别是分案申请的一部分。将参考附图进一步地描述本发明，附图中
图1显示了生物反应器的竖直剖面图；图2a_2c显示了反应器容器中分离器的密封连接的一个实施例的截面图；图3显示了反应器容器的一个实施例的截面图。已知多种方法用于污水处理。一个选择是这样的一种方法，其中设置有污水中的有机物的消化。这可以例如通过厌氧消化实现，厌氧消化是一种在缺氧条件下进行的细菌处理过程，或者通过好氧消化实现，好氧消化是一种在有氧条件下的细菌处理过程。在缺氧条件下，由于污泥颗粒之间接触，使得在反应室中发生发酵作用，形成诸如低级脂肪酸和甲烷的水溶性物质。图1中所示的生物反应器1是一种厌氧污水处理装置，包括反应器容器41，反应器容器41内是反应室2。如已知的一样，反应器尺寸可以具有较宽范围。圆筒形反应器容器41的尺寸为大约8至30米高，以及直径3至15米。厌氧污水处理容器41的典型尺寸为20至30米高，直径5至15米。在反应室2内，污水与污泥相互作用(特别地厌氧细菌处理过程)在那里进行。在反应室2的底板10上，具有至少一个混合室3，混合室3将流入的流入液体材料与部分地再循环材料混合。混合室3被设计成将液体混合物引入反应室2中以进行处理。 每个混合室3通过入口系统4接收流入液体材料。流入液体被泵42从外部泵入混合室3 并通过管道43散布。入口系统4还包括连接到混合室3的下行管道7。下行管道7将循环材料从生物反应器1的较高区域带回到混合室3中。在与流入液体材料混合后，新的以及部分再循环材料的混合物被带回到反应室2。典型地，对于反应室2中的每个混合室3有一个下行管道 7。所示的实施例中的混合室3基本上为箱形，在混合室3和反应室2之间设有隔壁 44。隔壁或隔板44典型地由板8形成，板8例如由塑料制成，比如聚丙烯。混合室3的顶板9和底板基本上与反应器容器底板10平行。但是，可以设想没有顶板的设计和/或没有底板的设计，没有顶板的设计例如圆锥形或棱锥型，没有底板的设计例如倒置的棱锥或漏斗形。如可以从图1中看出的一样，反应器容器底板10与反应室底板实质上是同一个。 在本文中，这两个名词将可替换地使用。板8上设有出口 12，出口 12在混合室3和反应室2之间形成流体连接，形成进入混合室3的入口系统4的出口。出口 12在图1中示意性地示出。在图示的实施例中，入口系统4的出口还包括一个或多个排气系统13，排气系统 13将气态材料排出混合室3使其进入反应室2。有利的是，由于气态材料将上升到混合室 3的顶部，因此将排气系统13设置在混合室3的顶板9上。
入口系统4的出口将流入液体和循环材料的液体混合物穿过隔壁44输送进入反应室2中。反应室2内将发生厌氧反应。随着流入液体材料被处理，在反应室2中，较轻的材料(诸如气体和液体)将大体上升。在根据图1的实施例中，生物反应器1包括设置成主要收集气体和液体材料的第一级收集系统或分离器17。还设置有第二级收集系统或分离器18。收集系统17和18两者都将材料注入分离室20，在是第一级的情况下是通过互连上升管道19而进行的。分离室 20将气态材料与其余材料分离。气态材料可以通过沼气出口 21排出分离室。其它的材料被收集到下行管道7中并通过入口系统4被输送回混合室3中。因此，混合室3将流入液体材料与部分再循环的材料混合。下行管道7和互连上升管道19示意性地用线段表示。在图1中，下行管道7被附装到混合室3的顶板9上。可以是混合室3支撑下行管道7，或者下行管道7帮助支撑混合室3。将下行管道7连接到混合室3的其他方法也是可行的，例如，通过在混合室3的侧面的入口。在本发明的一个实施例中，未在图1中示出， 部分或所有流入液体材料从分离室20和混合室3之间的某个位置注入下行管道7并从该处被输送到混合室3。反应室2还包括一排出水出口系统22，用于出口或净化的液体材料。排出水出口系统22 (这里是具有U形横截面的排水槽)是一种收集系统并聚集来自反应室2的出口液体，这些液体然后可以通过排出水泄流23排出生物反应器。排出水出口系统22仅仅被示意性地显示。在根据图1的实施例中，存在使得材料离开反应室2的三种方法。第一，净化的液体可以通过排出水出口系统22离开系统。第二，气体和液体的混合物可以进入收集系统级 17或18中的一个。在这种情况下，气态材料将通过沼气出口 21排出生物反应器，而其它材料将通过下行管道7被送回混合室。第三，液体和固体材料的混合物可以通过污泥排出系统(在图1中未示出)被去除。图加显示了设置在反应器容器41内的分离器17的底侧的侧视图。图沘和2c 显示了支撑安装在容器41中的分离器17的安装框架120的截面图。容器41可以是标准的螺栓型容器41。这种容器可以以较低的成本制造，因此是有益的。在图3中标注的安装点121至IM处，安装框架120被安装在容器41中。在圆筒形容器41中，这些安装点被安装在容器的内侧并从容器41的内壁向内延伸。安装点121 至1 允许安置固定在分离器17下面的安装框架120。安装框架可以包括相互连接的梁， 梁支撑沉淀器17的全部底部表面，允许流体渗透进入其间并进入分离器17的入口。图2b和2c中图示了安装框架120的径向地向外的部件的实施例的截面图。气体导引装置130安装在分离器17的底侧附近，通过螺栓131固定在安装框架120上。L形的框架包括腿部150和臂部151，将气体导引装置连接到安装框架120上。臂部151相对于水平面成一角度设置。在将气体导引装置固定到臂部151时，由于在将气体导引装置固定到臂部151时的向上和向外的运动的结合，该角度允许进一步向外偏置气体导引装置。气体导引装置130包括板132，板132包括锁定螺栓134。在板132的外端部154 设有弹性密封件136，诸如橡胶圈，并且由于板132的向外运动135，使得密封件与内壁41 接触，形成密封的连接。
一个实施例中，设置了导向器，允许沿向外方向135，朝向容器41的内壁移动板 132。导向器可以允许向外移动板132，以在密封件136上提供向外的偏置，进一步密封该连接。在所示的实施例中，密封件136包括圆形的横截面。其它的横截面是可能的。此夕卜，密封件136包括向内延伸的尖端155，尖端155收容在板的外端部巧4上的腔体中。这允许密封件与气体导引装置的连接，并且当将气体导引装置固定到臂部151上时，将允许使得密封件136向外偏置到内壁41上。板132从分离器17下方延伸并向外和向下延伸。如果气体或液体按照箭头138 向上运动，则板132将向内导引气体，朝向分离器的入口 139。防止气体/液体在不进入入口 139的情况下经过分离器17。板132(以及因此的整个气体导引装置130)作为分离器 17之间的密封或连接，防止绕开分离器的入口 139，并迫使所有向上运动的流体进入入口 139。如图加中所示，板132与板142重叠设置。板142的详细的视图显示在图5中。板 132,142形成为拱形。板132、142设置为隔板，允许朝向容器41的内壁的向外运动，允许形成气密密封。板132、142的重叠防止气体渗透，并允许板向外移动而不会放松气密连接。根据本发明的其它实施例使用了这样的密封件，其通过使用可伸长环而被锁定在密封位置。板132、142可以是聚乙烯板。两个导向器133和两个螺栓134将板132、142定位在延伸位置。
权利要求
1.一种生物反应器(1)，包括具有反应室(2)的反应器容器(41)，所述反应室(2)基本位于用于流入液体或者流入液体和循环材料的混合物的入口系统的上方，其中，分离器(17、18)安装在所述反应器容器Gl)中，其中，气体导引装置(130)从所述分离器(17、 19)朝向所述反应器容器Gl)的内壁向外地延伸，所述气体导引装置(130)包括弹性密封件(136)，所述气体导引装置(130)被设置为使所述密封件(136)与所述容器内壁接触。
2.根据权利要求1所述的生物反应器，其中，所述弹性密封件(136)环绕所述分离器 (17,18)的整个圆周而延伸。
3.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其中，所述气体导引装置(130)包括重叠板 (132、142)，所述重叠板向外延伸并且在外端部(154)上具有所述弹性密封件(136)。
4.根据权利要求3所述的生物反应器，其中，所述气体导引装置(130)包括用于沿向外方向导引所述重叠板的导向器。
5.根据权利要求4所述的生物反应器，其中，所述导向器包括锁定元件，所述锁定元件用于将所述板锁定在位以使所述密封件接合在所述容器内壁上。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的生物反应器，其中，所述板(132、14幻是塑料板，优选地是聚丙烯板。
7.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器，其中，所述气体导引装置(130)包括能够向外延伸的隔板，所述能够向外延伸的隔板在外端部具有所述弹性密封件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器，其中，所述气体导引装置(130)被连接至所述分离器(17、18)的下侧。
9.根据权利要求8所述的生物反应器，其中，安装框架(120)被连接至所述分离器 (17,18)的下侧，其中，所述气体导引装置(130)被连接至所述安装框架(120)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器，其中，所述气体导引装置向外且向下地延伸。
11.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器，其中，所述反应器容器Gl)是标准的栓接罐。
12.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器，其中，所述气体导引装置(130)包括设有所述密封件的向外推动器，所述向外推动器被设置为向外地推动所述密封件使其与所述容器内壁接触。
13.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器，其中，所述弹性密封件(136)由密封橡胶形成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的生物反应器，其中，所述气体导引装置(130)被设置成密封所述反应器容器中环绕所述分离器(17、18)的气体通道。
15.一种在反应器容器中安装分离器和提供气体密封的方法，包括提供具有内壁的反应器容器，在所述反应器容器中安装分离器并密封所述分离器与所述内壁之间的连接， 其中，密封包括向外推动弹性密封件以使其接合到所述内壁上。
全文摘要
本发明涉及一种生物反应器(1)，包括具有反应室(2)的反应器容器(41)，反应室(2)基本位于用于流入液体或者流入液体和循环材料的混合物的入口系统(4)的上方，其中，分离器(17、18)安装在反应器容器(41)中，其中，气体导引装置(130)从分离器(17、19)朝向反应器容器(41)的内壁向外延伸。在一个实施例中，气体导引装置(130)包括弹性密封件(136)，气体导引装置(130)被设置为使密封件(136)与容器内壁(41)接触。
文档编号C02F3/28GK102459094SQ201080024226
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月3日 优先权日2009年5月4日
发明者舒乐德·许贝特斯·约瑟夫·韦林加, 道韦·弗兰克纳 申请人:帕克斯生物系统公司