專利名稱：灰水處理用的反應器和固體沉淀器的制作方法
技術領域：
高壓、高溫的氣化系統(tǒng)已經使用于局部地氧化碳氫化合物燃料，以回收有用的副產品或能量。此燃料能夠與水混合，以形成一種含水的原料，這種原料可與一種含氧的氣體和一種溫度緩和劑一起供給至一個局部氧化氣化器的反應區(qū)內。
對于原料的給定的成分和物理性能，供給料與水的混合可能是不需要的。通常，固體的含碳燃料在供給至氣化器之前需要與油或水液化。液體的和氣體的碳氫燃料可以適合于直接地供給至氣化器，但能經預先的處理以清除可能存在于供給料中的任何雜質。
這里使用的說明各種適當?shù)脑系男g語“液體的碳氫燃料”有意包括可泵送的液體的碳氫材料和固體的碳氫材料的可泵送的液體的料漿，和它們的混合物。事實上，任何的可燃燒的含碳的液體的有機材料或它們的料漿可以包括在術語“液體的碳氫燃料”的定義內。例如，這里有可泵送的固體碳氫燃料的料漿，液體的碳氫燃料原料，氧化的碳氫有機材料以及它們的混合物。氣體的碳氫燃料可以在局部氧化的氣化器內單獨地或與液體的碳氫燃料一起燃燒。
局部的氧化反應最好在一個自由流動的開啟的非催化氣體發(fā)生器內進行。在高溫和高壓的條件下，約98％至99.9％的碳氫原料能夠轉化為一種合成氣體，這種合成氣體含有一氧化碳和氫，也稱為合成的氣體或合成氣體。一氧化碳和水也少量形成。
水進一步作為冷卻水以冷卻合成氣體。冷卻水還可使用于清洗合成氣體中的特定的物質以及冷卻和/或轉化特定的廢物固體，比如氣化器的煙塵和/或積垢。為了節(jié)約水，氣化裝置重復使用大部分的冷卻水。水的一部分通常作為一種污水，灰水，清洗廢水或吹出水流連續(xù)地清除，以防止固體材料和不希望的溶解的固體過量的積聚。
由氣化系統(tǒng)排放的灰水的成分相當復雜。水可能含有氯化物，銨鹽和其它潛在的有害環(huán)境的溶解的材料，比如硫化物和氰化物。因此，來自氣化系統(tǒng)的污水不能夠不經處理和清除固體就排放到環(huán)境中。
灰水吹出水流是由氣化系統(tǒng)排放的，和使用化學試劑處理以沉淀在灰水內的雜質。例如，可以添加硫酸鐵(FeSO4)以產生氫氧化鐵絮(Fe(OH)2)，以清除任何的硫化物、氰化物和特定的物質。這個過程經常地在組合的快速混合反應器和固體沉淀器內進行?；瘜W試劑添加至快速反應器，在其中它們與灰水混合。來自快速混合反應器的污水被送至固體沉淀器，在其中任何的沉淀的固體和特定的物質允許從灰水沉淀出。在固體被清除后，灰水經受氨氣清洗，生物處理或蒸發(fā)，以生產供給商品市場的干鹽和蒸餾水。水能夠再循環(huán)至氣化冷卻過程，因此消除了任何工廠的廢水排出。
首先，參見圖1，圖中示出一個普通的現(xiàn)有技術的快速混合反應器/固體沉淀器集成系統(tǒng)。來自氣化裝置(圖中未示出)的灰水通過管道10供給至快速混合反應器14?；瘜W試劑通過任何管道12添加至快速混合反應器14。在快速混合反應器14內，灰水和化學試劑形成一個液體水平22，它被一個由電動機18驅動的混合器16攪拌。在快速混合反應器內的四個擋板提供充分的混合?？焖倩旌戏磻?4包括一個水平指示器20，指示器20發(fā)送一個信號至水平控制器21，水平控制器用于保持灰水和化學試劑的水平22盡可能地恒定。
快速混合反應器14的污水通過管道24離開快速混合反應器14的底部進入固體沉淀器30的凝結室26。凝結室26被固體沉淀器30內的一個圓壁28限定。在凝結室26內，在灰水內的固體和沉淀允許從溶液中掉出。固體落入固體沉淀器30的錐形底部32，在其中固體通過管道34傳送至一個過濾器壓力機(圖中未示出)。
通常，脫去固體的灰水也稱為凈化水，通過管道36離開固體沉淀器30的頂部?？刂崎y38位于管道36內，并由水平控制器21控制。在前進通過控制閥38之后，凈化水通過管道40傳送至下游的用于進一步處理的一個處理裝置，通常是一個堿化反應器(圖中未示出)。
在現(xiàn)有技術的集成快速的混合反應器和固體沉淀器的流程圖中，快速混合反應器的污水通過管道24流出快速混合反應器14的底部和進入固體沉淀器30的中心。流量控制器38位于來自固體沉淀器30的凈化水出口管道36內。流量控制器38的信號管道連接至快速混合反應器14的水平控制器21，這種安排的目的是保持在快速混合反應器14內灰水和化學試劑的液體水平。在快速混合反應器14內的儀表的失效可能引起快速混合反應器14內高的或低的水平，這樣導致控制閥38從開啟至關閉的極大的擺動，在某些時候引起控制閥38擺動至寬開啟或至完全關閉。這會在整個灰水的處理過程中引起有害的作用。它能夠引起下游的處理裝置內的一個低水平，而它又啟動這些處理設備的互鎖系統(tǒng)，從而關閉這些設備以及整個灰水處理過程。
通?？焖倩旌戏磻骱凸腆w沉淀器的組合是許多灰水處理過程中的首要任務。普通的現(xiàn)有的技術系統(tǒng)，比如上面所述的一種以一種方式控制快速混合反應器和固體沉淀器的集成，這種方式能夠引起在下游的處理裝置中出現(xiàn)問題和過程失效。因此，希望的是發(fā)展一種集成的快速混合反應器/固體沉淀器系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可有效地清除灰水中的固體和沉淀，而又能減少下游的灰水處理裝置中失常的可能性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種改進的集成的反應器和固體沉淀器系統(tǒng)，用于清除水流中的固體。本發(fā)明的快速混合反應器和固體沉淀器的集成使用來自快速混合反應器的一個溢流管道以清除快速混合反應器的水平指示器和控制器，和固體沉淀器的凈化水出口中的流量控制器。提議的設計是簡單的，價格有效的以及消除了不必要的下游的裝置關閉的可能性。


圖1示出一個快速混合反應器和一個固體沉淀器的集成的普通的圖2示出本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，設有一個快速混合反應器和一個固體沉淀器的組合的一個改進的集成的示意圖。
具體實施方法本發(fā)明的快速混合反應器和固體沉淀器的集成包括在兩個處理裝置之間相互作用的一個獨特的系統(tǒng)。本發(fā)明的設計使用來自快速混合反應器的一個溢流管道，以消除快速混合反應器的水平指示器和控制器，和固體沉淀器的凈化水出口中的流量控制器。提議的設計是簡單的，價格有效的以及消除了不必要的裝置的關閉的可能性。
現(xiàn)在參見圖2，圖中示出本發(fā)明的快速混合反應器/固體沉淀器集成的系統(tǒng)的一個優(yōu)選的實施例。來自一個氣化裝置(圖中未示出)的灰水通過管道100供給至快速混合反應器114?；瘜W試劑通過任何的管道112也加入到快速混合反應器114?？商砑恿蛩徼F(FeSO4)以產生氫氧化鐵絮(Fe(OH)2)以清除任何硫化物、氰化物和特定的物質。其它的化學試劑，比如苛性鈉(NaOH)和絮凝劑或/和凝結聚合物也可以添加以幫助硫化物、氰化物和特定的物質的沉淀。最佳的聚合物類型和劑量一般地取決于被處理的灰水的本性，以及這種確定是在一個本專業(yè)普通的技術人員的能力范圍內。
發(fā)生在快速混合中影響沉淀過程的初次反應可以總結如下(1)(2)(3)(4)在快速混合反應器114內，灰水和化學試劑形成一個液體水平122，液體被電動機118驅動的靜力混合器116攪拌?？焖倩旌戏磻?14的污水通過溢流管道123離開快速混合反應器114的側面，通過管道進入固體沉淀器130的凝結室126。因此，消除了水平控制器的需要，僅有進入快速混合反應器114的材料的容積將通過溢流管道123離開。因此，反應器114的溢流管道123的位置保持反應器內的液體水平恒定在一個位置，接近溢流管道123的入口。假設至反應器114的供給保持恒定，這里將不會有擺動的水平122，以及同樣這里也不會有凈化水管道136的出口流的擺動。因此消除了下游的處理裝置引起互鎖以關閉灰水處理過程的可能性。在圖中僅示出一條溢流管道，但在本發(fā)明的計劃中可以使用多個溢流管道以清除來自反應器的水。
快速混合反應器114還設置一個管道124，該管道允許材料從反應器114的底部清除。這樣做對于在裝置要關閉和隔離，或者任何的固體發(fā)生在快速混合反應器的底部的積聚時反應器的排放是有用的，它們可以通過管道124清除。管道124通常不使用，因此配置一個阻塞閥，該閥常處于關閉位置，這樣使僅僅離開快速混合反應器114的材料將通過溢流管道123。
溢流管道123供料到固體沉淀器130。固體沉淀器130優(yōu)選地由一個上圓筒部分131和一個下錐形部分132組成。溢流管道123供給快速混合反應器的污水進入凝結室126，它被一個壁128限定在固體沉淀器130內。優(yōu)選地，凝結室同心地設置在固體沉淀器130的上圓筒部分內。在凝結室126內，在灰水中的固體和沉淀允許脫離溶液。固體落入固體沉淀器130的錐形部分132，在其中它們通過料漿出口管道34除去和傳送至過濾器壓力機(圖中未示出)。
通常脫去固體的灰水也稱為凈化水，通過多個液體出口器件離開固體沉淀器130的頂部和進入管道136。由于這里沒有控制閥位于管道136內，凈化水直接地前進至任何的下游的處理裝置，通常是一個堿化反應器(圖中未示出)。這個處理流程圖消除了與現(xiàn)有的技術快速混合反應器/固體沉淀器中已知的水平控制環(huán)路有關的基建、結構和維護費用。
按照這里公開的內容，本專業(yè)普通的技術人員應該理解，本發(fā)明提供一種裝置，包括一個反應器，一個沉淀器和一個轉移管路。反應器包括多個反應器入口器件，一個混合器件，和多個溢流管道；沉淀器包括多個沉淀器入口器件，一個凝結室，一個料漿出口器件，和多個液體出口器件；和該轉移管路連接多個溢流管道和多個沉淀器入口器件，其中多個溢流管道位于反應器上，在其中反應器的一個液體水平被保持，以及通過多個液體出口器件的液體的流量不需要調節(jié)，這樣來控制反應器內的一個液體水平。
至少多個反應器入口器件之一是一個供給入口器件，以及至少多個可能的反應器入口器件之一是一個化學試劑入口器件。混合器件優(yōu)選地包括一個電動機驅動的混合器，以及可能還包括一個擋板系統(tǒng)。沉淀器可以包括一個上圓筒部分和一個下錐形部分，其中料漿出口器件位于沉淀器的下錐形部分的最低位置，凝結室同心地位于沉淀器的圓筒形部分的中心。反應器可以還包括一個反應器底部出口器件，位于反應器的最低部分，一個反應器底部管路把反應器出口器件連接至轉移管路，一個反應器底部閥位于反應器底部管路內。
本發(fā)明的范圍進一步覆蓋一種方法，該方法包括通過多個反應器入口器件把多個供給料供給至一個反應器；在反應器內混合多個供給料以形成一個供給料混合物；通過多個溢流管道由反應器移去供給的混合物，其中多個溢流管道位于反應器上，在該反應器一個供給混合的液體水平被保持；把供給混合物轉移至一個沉淀器，其中供給混合物通過多個沉淀器入口器件引入沉淀器內的凝結室；使固體從供給料混合物中沉淀出和積聚在沉淀器的底部，形成凈化水；通過一個料漿出口器件清除沉淀器內的固體；和通過多個液體出口器件從沉淀器移去凈化水，其中通過多個液體出口器件的凈化水的流率是不調節(jié)的，這樣來控制在反應器內供給料混合物的液體水平。
至少多個供給料之一含有水和另一個供給料含有化學試劑，該化學試劑幫助供給料中的特定的物質沉淀。優(yōu)選地，化學試劑從下列一組選出，該組包括硫酸鐵(FeSO4)苛性鈉(NaOH)和一種凝結聚合物，化學試劑幫助供給料中特定的物質的沉淀。一個電動機驅動的混合器可以使用于混合在反應器內的多個供給料，可能還與一個擋板系統(tǒng)相結合。沉淀器可以包括一個上圓筒部分和一個下錐形部分，并帶有料漿出口器件位于沉淀器的下錐形部分的最低部分，凝結室同心地位于沉淀器內。
雖然本發(fā)明的裝置和方法是借助優(yōu)選的實施例說明的，對于本專業(yè)技術人員可以理解，在不脫離本說明的概念和范圍的條件下，各種改變可以列入所述的方法中。對于本專業(yè)技術人員可以理解的全部這種類似的代替和改變應包括在本發(fā)明的概念和范圍內。特別是，應該指出，雖然優(yōu)選的實施例是作為對來自氣化過程的灰水的一種處理，本發(fā)明的裝置和方法也能夠使用于任何類型的固體清除系統(tǒng)，這種清除系統(tǒng)使用一種集成的快速混合反應器/沉淀器系統(tǒng)，或者它們的改型。
權利要求
1.一種裝置，它包括一個反應器，包括多個反應器入口器件，以及多個溢流管道；一個沉淀器，包括多個沉淀器入口器件，一個凝結室，一個料漿出口器件，以及多個液體出口器件；以及一個轉移管路，連接多個溢流管道和多個沉淀器入口器件，其中，多個溢流管道位于反應器上，在其中在反應器內的一個液體水平被保持，通過該多個液體出口器件的液流不需要調節(jié)，這樣來控制反應器內的一個液體水平。
2.按照權利要求1的裝置，其特征在于，至少多個反應器入口器件之一是一個供給入口器件。
3.按照權利要求1的裝置，其特征在于，至少多個可能的反應器入口器件之一是一個化學試劑入口器件。
4.按照權利要求1的裝置，其特征在于，混合器件包括一個電動機驅動的混合器。
5.按照權利要求4的裝置，其特征在于，混合器件還包括一個擋板系統(tǒng)。
6.按照權利要求1的裝置，其特征在于，沉淀器包括一個上圓筒部分和一個下錐形部分。
7.按照權利要求6的裝置，其特征在于，料漿出口器件位于沉淀器的下錐形部分的最低部分。
8.按照權利要求6的裝置，其特征在于，凝結室同心地位于沉淀器的上圓筒部分內。
9.按照權利要求1的裝置，其特征在于，反應器還包括一個反應器底部出口器件，位于反應器的最低位置，一個反應器底部管路，把反應器出口器件連接至轉移管路，以及一個反應器底部閥位于反應器底部管路內。
10.一種方法，它包括通過反應器內的多個反應器入口器件把多個供給料供給至一個反應器；在反應器內混合多個供給料形成一種供給料混合物；通過多個溢流管道從反應器移出供給料混合物，其中多個溢流管道位于反應器上，在其中在反應器內的一個供給料混合物水平被保持；把供給料混合物轉移至一個沉淀器，其中供給料混合物通過多個沉淀器入口器件被引入一個凝結室；允許固體從供給料混合物沉淀出和積聚在沉淀器的底部，形成凈化水；通過多個料漿出口器件從沉淀器清除固體；以及通過多個液體出口器件從沉淀器移去凈化水，其中，通過多個液體出口器件的凈化水的流量不需要調節(jié)，這樣來控制反應器內的供給料混合物的液體水平。
11.按照權利要求10的方法，其特征在于，至少多個供給料之一包括水。
12.按照權利要求10的方法，其特征在于，至少多個供給料之一包括化學試劑，該化學試劑幫助供給料中的特定的物質的沉淀。
13.按照權利要求12的方法，其特征在于，化學試劑是從下列一組中選出，該組包括硫酸鐵，苛性鈉和一種凝結聚合物，這些化學試劑幫助供給料中特定的物質的沉淀。
14.按照權利要求10的方法，其特征在于，一個電動機驅動的混合器使用于混合反應器內的多個供給料。
15.按照權利要求14的方法，其特征在于，一個擋板系統(tǒng)使用于與電動機驅動的混合器相結合，以混合在反應器內的多個供給料。
16.按照權利要求10的方法，其特征在于，沉淀器包括一個上圓筒部分和一個下錐形部分。
17.按照權利要求16的方法，其特征在于，料漿出口器件位于沉淀器的下錐形部分的最低部分。
18.按照權利要求10的方法，其特征在于，凝結室同心地位于沉淀室內。
全文摘要
一種集成的反應器和固體沉淀器系統(tǒng)，使用于從水流中清除固體。使用一個來自快速混合反應器(114)的溢流管道(123)以消除快速混合反應器的水平指示器和控制器，和固體沉淀器(130)內的凈化水出口(136)的流量控制器。
文檔編號C02F1/52GK1538867SQ02815471
公開日2004年10月20日 申請日期2002年6月26日 優(yōu)先權日2001年8月15日
發(fā)明者王定剛 申請人:德士古發(fā)展公司