專利名稱：灰水處理用的反應(yīng)器和固體沉淀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高壓、高溫的氣化系統(tǒng)已經(jīng)使用于局部地氧化碳?xì)浠衔锶剂?，以回收有用的副產(chǎn)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(gè)局部氧化氣化器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)。
對(duì)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?xì)淙剂峡梢赃m合于直接地供給至氣化器，但能經(jīng)預(yù)先的處理以清除可能存在于供給料中的任何雜質(zhì)。
這里使用的說(shuō)明各種適當(dāng)?shù)脑系男g(shù)語(yǔ)“液體的碳?xì)淙剂稀庇幸獍杀盟偷囊后w的碳?xì)洳牧虾凸腆w的碳?xì)洳牧系目杀盟偷囊后w的料漿，和它們的混合物。事實(shí)上，任何的可燃燒的含碳的液體的有機(jī)材料或它們的料漿可以包括在術(shù)語(yǔ)“液體的碳?xì)淙剂稀钡亩x內(nèi)。例如，這里有可泵送的固體碳?xì)淙剂系牧蠞{，液體的碳?xì)淙剂显希趸奶細(xì)溆袡C(jī)材料以及它們的混合物。氣體的碳?xì)淙剂峡梢栽诰植垦趸臍饣鲀?nèi)單獨(dú)地或與液體的碳?xì)淙剂弦黄鹑紵?br> 局部的氧化反應(yīng)最好在一個(gè)自由流動(dòng)的開啟的非催化氣體發(fā)生器內(nèi)進(jìn)行。在高溫和高壓的條件下，約98％至99.9％的碳?xì)湓夏軌蜣D(zhuǎn)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(jìn)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(zhì)以及冷卻和/或轉(zhuǎn)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(fù)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(guò)量的積聚。
由氣化系統(tǒng)排放的灰水的成分相當(dāng)復(fù)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(lái)自氣化系統(tǒng)的污水不能夠不經(jīng)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(xué)試劑處理以沉淀在灰水內(nèi)的雜質(zhì)。例如，可以添加硫酸鐵(FeSO4)以產(chǎn)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(zhì)。這個(gè)過(guò)程經(jīng)常地在組合的快速混合反應(yīng)器和固體沉淀器內(nèi)進(jìn)行?；瘜W(xué)試劑添加至快速反應(yīng)器，在其中它們與灰水混合。來(lái)自快速混合反應(yīng)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(zhì)允許從灰水沉淀出。在固體被清除后，灰水經(jīng)受氨氣清洗，生物處理或蒸發(fā)，以生產(chǎn)供給商品市場(chǎng)的干鹽和蒸餾水。水能夠再循環(huán)至氣化冷卻過(guò)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(gè)普通的現(xiàn)有技術(shù)的快速混合反應(yīng)器/固體沉淀器集成系統(tǒng)。來(lái)自氣化裝置(圖中未示出)的灰水通過(guò)管道10供給至快速混合反應(yīng)器14?；瘜W(xué)試劑通過(guò)任何管道12添加至快速混合反應(yīng)器14。在快速混合反應(yīng)器14內(nèi)，灰水和化學(xué)試劑形成一個(gè)液體水平22，它被一個(gè)由電動(dòng)機(jī)18驅(qū)動(dòng)的混合器16攪拌。在快速混合反應(yīng)器內(nèi)的四個(gè)擋板提供充分的混合?？焖倩旌戏磻?yīng)器14包括一個(gè)水平指示器20，指示器20發(fā)送一個(gè)信號(hào)至水平控制器21，水平控制器用于保持灰水和化學(xué)試劑的水平22盡可能地恒定。
快速混合反應(yīng)器14的污水通過(guò)管道24離開快速混合反應(yīng)器14的底部進(jìn)入固體沉淀器30的凝結(jié)室26。凝結(jié)室26被固體沉淀器30內(nèi)的一個(gè)圓壁28限定。在凝結(jié)室26內(nèi)，在灰水內(nèi)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(guò)管道34傳送至一個(gè)過(guò)濾器壓力機(jī)(圖中未示出)。
通常，脫去固體的灰水也稱為凈化水，通過(guò)管道36離開固體沉淀器30的頂部。控制閥38位于管道36內(nèi)，并由水平控制器21控制。在前進(jìn)通過(guò)控制閥38之后，凈化水通過(guò)管道40傳送至下游的用于進(jìn)一步處理的一個(gè)處理裝置，通常是一個(gè)堿化反應(yīng)器(圖中未示出)。
在現(xiàn)有技術(shù)的集成快速的混合反應(yīng)器和固體沉淀器的流程圖中，快速混合反應(yīng)器的污水通過(guò)管道24流出快速混合反應(yīng)器14的底部和進(jìn)入固體沉淀器30的中心。流量控制器38位于來(lái)自固體沉淀器30的凈化水出口管道36內(nèi)。流量控制器38的信號(hào)管道連接至快速混合反應(yīng)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(yīng)器14內(nèi)灰水和化學(xué)試劑的液體水平。在快速混合反應(yīng)器14內(nèi)的儀表的失效可能引起快速混合反應(yīng)器14內(nèi)高的或低的水平，這樣導(dǎo)致控制閥38從開啟至關(guān)閉的極大的擺動(dòng)，在某些時(shí)候引起控制閥38擺動(dòng)至寬開啟或至完全關(guān)閉。這會(huì)在整個(gè)灰水的處理過(guò)程中引起有害的作用。它能夠引起下游的處理裝置內(nèi)的一個(gè)低水平，而它又啟動(dòng)這些處理設(shè)備的互鎖系統(tǒng)，從而關(guān)閉這些設(shè)備以及整個(gè)灰水處理過(guò)程。
通?？焖倩旌戏磻?yīng)器和固體沉淀器的組合是許多灰水處理過(guò)程中的首要任務(wù)。普通的現(xiàn)有的技術(shù)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(yīng)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(wèn)題和過(guò)程失效。因此，希望的是發(fā)展一種集成的快速混合反應(yīng)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(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的集成的反應(yīng)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(yīng)器和固體沉淀器的集成使用來(lái)自快速混合反應(yīng)器的一個(gè)溢流管道以清除快速混合反應(yīng)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(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單的，價(jià)格有效的以及消除了不必要的下游的裝置關(guān)閉的可能性。


圖1示出一個(gè)快速混合反應(yīng)器和一個(gè)固體沉淀器的集成的普通的圖2示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，設(shè)有一個(gè)快速混合反應(yīng)器和一個(gè)固體沉淀器的組合的一個(gè)改進(jìn)的集成的示意圖。
具體實(shí)施方法本發(fā)明的快速混合反應(yīng)器和固體沉淀器的集成包括在兩個(gè)處理裝置之間相互作用的一個(gè)獨(dú)特的系統(tǒng)。本發(fā)明的設(shè)計(jì)使用來(lái)自快速混合反應(yīng)器的一個(gè)溢流管道，以消除快速混合反應(yīng)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(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單的，價(jià)格有效的以及消除了不必要的裝置的關(guān)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(yīng)器/固體沉淀器集成的系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。來(lái)自一個(gè)氣化裝置(圖中未示出)的灰水通過(guò)管道100供給至快速混合反應(yīng)器114。化學(xué)試劑通過(guò)任何的管道112也加入到快速混合反應(yīng)器114?？商砑恿蛩徼F(FeSO4)以產(chǎn)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(zhì)。其它的化學(xué)試劑，比如苛性鈉(NaOH)和絮凝劑或/和凝結(jié)聚合物也可以添加以幫助硫化物、氰化物和特定的物質(zhì)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(gè)本專業(yè)普通的技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
發(fā)生在快速混合中影響沉淀過(guò)程的初次反應(yīng)可以總結(jié)如下(1)(2)(3)(4)在快速混合反應(yīng)器114內(nèi)，灰水和化學(xué)試劑形成一個(gè)液體水平122，液體被電動(dòng)機(jī)118驅(qū)動(dòng)的靜力混合器116攪拌。快速混合反應(yīng)器114的污水通過(guò)溢流管道123離開快速混合反應(yīng)器114的側(cè)面，通過(guò)管道進(jìn)入固體沉淀器130的凝結(jié)室126。因此，消除了水平控制器的需要，僅有進(jìn)入快速混合反應(yīng)器114的材料的容積將通過(guò)溢流管道123離開。因此，反應(yīng)器114的溢流管道123的位置保持反應(yīng)器內(nèi)的液體水平恒定在一個(gè)位置，接近溢流管道123的入口。假設(shè)至反應(yīng)器114的供給保持恒定，這里將不會(huì)有擺動(dòng)的水平122，以及同樣這里也不會(huì)有凈化水管道136的出口流的擺動(dòng)。因此消除了下游的處理裝置引起互鎖以關(guān)閉灰水處理過(guò)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(jì)劃中可以使用多個(gè)溢流管道以清除來(lái)自反應(yīng)器的水。
快速混合反應(yīng)器114還設(shè)置一個(gè)管道124，該管道允許材料從反應(yīng)器114的底部清除。這樣做對(duì)于在裝置要關(guān)閉和隔離，或者任何的固體發(fā)生在快速混合反應(yīng)器的底部的積聚時(shí)反應(yīng)器的排放是有用的，它們可以通過(guò)管道124清除。管道124通常不使用，因此配置一個(gè)阻塞閥，該閥常處于關(guān)閉位置，這樣使僅僅離開快速混合反應(yīng)器114的材料將通過(guò)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(gè)上圓筒部分131和一個(gè)下錐形部分132組成。溢流管道123供給快速混合反應(yīng)器的污水進(jìn)入凝結(jié)室126，它被一個(gè)壁128限定在固體沉淀器130內(nèi)。優(yōu)選地，凝結(jié)室同心地設(shè)置在固體沉淀器130的上圓筒部分內(nèi)。在凝結(jié)室126內(nèi)，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(guò)料漿出口管道34除去和傳送至過(guò)濾器壓力機(jī)(圖中未示出)。
通常脫去固體的灰水也稱為凈化水，通過(guò)多個(gè)液體出口器件離開固體沉淀器130的頂部和進(jìn)入管道136。由于這里沒(méi)有控制閥位于管道136內(nèi)，凈化水直接地前進(jìn)至任何的下游的處理裝置，通常是一個(gè)堿化反應(yīng)器(圖中未示出)。這個(gè)處理流程圖消除了與現(xiàn)有的技術(shù)快速混合反應(yīng)器/固體沉淀器中已知的水平控制環(huán)路有關(guān)的基建、結(jié)構(gòu)和維護(hù)費(fèi)用。
按照這里公開的內(nèi)容，本專業(yè)普通的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明提供一種裝置，包括一個(gè)反應(yīng)器，一個(gè)沉淀器和一個(gè)轉(zhuǎn)移管路。反應(yīng)器包括多個(gè)反應(yīng)器入口器件，一個(gè)混合器件，和多個(gè)溢流管道；沉淀器包括多個(gè)沉淀器入口器件，一個(gè)凝結(jié)室，一個(gè)料漿出口器件，和多個(gè)液體出口器件；和該轉(zhuǎn)移管路連接多個(gè)溢流管道和多個(gè)沉淀器入口器件，其中多個(gè)溢流管道位于反應(yīng)器上，在其中反應(yīng)器的一個(gè)液體水平被保持，以及通過(guò)多個(gè)液體出口器件的液體的流量不需要調(diào)節(jié)，這樣來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的一個(gè)液體水平。
至少多個(gè)反應(yīng)器入口器件之一是一個(gè)供給入口器件，以及至少多個(gè)可能的反應(yīng)器入口器件之一是一個(gè)化學(xué)試劑入口器件?；旌掀骷?yōu)選地包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合器，以及可能還包括一個(gè)擋板系統(tǒng)。沉淀器可以包括一個(gè)上圓筒部分和一個(gè)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(jié)室同心地位于沉淀器的圓筒形部分的中心。反應(yīng)器可以還包括一個(gè)反應(yīng)器底部出口器件，位于反應(yīng)器的最低部分，一個(gè)反應(yīng)器底部管路把反應(yīng)器出口器件連接至轉(zhuǎn)移管路，一個(gè)反應(yīng)器底部閥位于反應(yīng)器底部管路內(nèi)。
本發(fā)明的范圍進(jìn)一步覆蓋一種方法，該方法包括通過(guò)多個(gè)反應(yīng)器入口器件把多個(gè)供給料供給至一個(gè)反應(yīng)器；在反應(yīng)器內(nèi)混合多個(gè)供給料以形成一個(gè)供給料混合物；通過(guò)多個(gè)溢流管道由反應(yīng)器移去供給的混合物，其中多個(gè)溢流管道位于反應(yīng)器上，在該反應(yīng)器一個(gè)供給混合的液體水平被保持；把供給混合物轉(zhuǎn)移至一個(gè)沉淀器，其中供給混合物通過(guò)多個(gè)沉淀器入口器件引入沉淀器內(nèi)的凝結(jié)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(guò)一個(gè)料漿出口器件清除沉淀器內(nèi)的固體；和通過(guò)多個(gè)液體出口器件從沉淀器移去凈化水，其中通過(guò)多個(gè)液體出口器件的凈化水的流率是不調(diào)節(jié)的，這樣來(lái)控制在反應(yīng)器內(nèi)供給料混合物的液體水平。
至少多個(gè)供給料之一含有水和另一個(gè)供給料含有化學(xué)試劑，該化學(xué)試劑幫助供給料中的特定的物質(zhì)沉淀。優(yōu)選地，化學(xué)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(jié)聚合物，化學(xué)試劑幫助供給料中特定的物質(zhì)的沉淀。一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合器可以使用于混合在反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)供給料，可能還與一個(gè)擋板系統(tǒng)相結(jié)合。沉淀器可以包括一個(gè)上圓筒部分和一個(gè)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(jié)室同心地位于沉淀器內(nèi)。
雖然本發(fā)明的裝置和方法是借助優(yōu)選的實(shí)施例說(shuō)明的，對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員可以理解，在不脫離本說(shuō)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(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員可以理解的全部這種類似的代替和改變應(yīng)包括在本發(fā)明的概念和范圍內(nèi)。特別是，應(yīng)該指出，雖然優(yōu)選的實(shí)施例是作為對(duì)來(lái)自氣化過(guò)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(yīng)器/沉淀器系統(tǒng)，或者它們的改型。
權(quán)利要求
1.一種裝置，它包括一個(gè)反應(yīng)器，包括多個(gè)反應(yīng)器入口器件，以及多個(gè)溢流管道；一個(gè)沉淀器，包括多個(gè)沉淀器入口器件，一個(gè)凝結(jié)室，一個(gè)料漿出口器件，以及多個(gè)液體出口器件；以及一個(gè)轉(zhuǎn)移管路，連接多個(gè)溢流管道和多個(gè)沉淀器入口器件，其中，多個(gè)溢流管道位于反應(yīng)器上，在其中在反應(yīng)器內(nèi)的一個(gè)液體水平被保持，通過(guò)該多個(gè)液體出口器件的液流不需要調(diào)節(jié)，這樣來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的一個(gè)液體水平。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，至少多個(gè)反應(yīng)器入口器件之一是一個(gè)供給入口器件。
3.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，至少多個(gè)可能的反應(yīng)器入口器件之一是一個(gè)化學(xué)試劑入口器件。
4.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，混合器件包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合器。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，混合器件還包括一個(gè)擋板系統(tǒng)。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，沉淀器包括一個(gè)上圓筒部分和一個(gè)下錐形部分。
7.按照權(quán)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(quán)利要求6的裝置，其特征在于，凝結(jié)室同心地位于沉淀器的上圓筒部分內(nèi)。
9.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，反應(yīng)器還包括一個(gè)反應(yīng)器底部出口器件，位于反應(yīng)器的最低位置，一個(gè)反應(yīng)器底部管路，把反應(yīng)器出口器件連接至轉(zhuǎn)移管路，以及一個(gè)反應(yīng)器底部閥位于反應(yīng)器底部管路內(nèi)。
10.一種方法，它包括通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)反應(yīng)器入口器件把多個(gè)供給料供給至一個(gè)反應(yīng)器；在反應(yīng)器內(nèi)混合多個(gè)供給料形成一種供給料混合物；通過(guò)多個(gè)溢流管道從反應(yīng)器移出供給料混合物，其中多個(gè)溢流管道位于反應(yīng)器上，在其中在反應(yīng)器內(nèi)的一個(gè)供給料混合物水平被保持；把供給料混合物轉(zhuǎn)移至一個(gè)沉淀器，其中供給料混合物通過(guò)多個(gè)沉淀器入口器件被引入一個(gè)凝結(jié)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(guò)多個(gè)料漿出口器件從沉淀器清除固體；以及通過(guò)多個(gè)液體出口器件從沉淀器移去凈化水，其中，通過(guò)多個(gè)液體出口器件的凈化水的流量不需要調(diào)節(jié)，這樣來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的供給料混合物的液體水平。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于，至少多個(gè)供給料之一包括水。
12.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于，至少多個(gè)供給料之一包括化學(xué)試劑，該化學(xué)試劑幫助供給料中的特定的物質(zhì)的沉淀。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其特征在于，化學(xué)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(jié)聚合物，這些化學(xué)試劑幫助供給料中特定的物質(zhì)的沉淀。
14.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于，一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合器使用于混合反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)供給料。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其特征在于，一個(gè)擋板系統(tǒng)使用于與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合器相結(jié)合，以混合在反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)供給料。
16.按照權(quán)利要求10的方法，其特征在于，沉淀器包括一個(gè)上圓筒部分和一個(gè)下錐形部分。
17.按照權(quán)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(quán)利要求10的方法，其特征在于，凝結(jié)室同心地位于沉淀室內(nèi)。
全文摘要
一種集成的反應(yīng)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(gè)來(lái)自快速混合反應(yīng)器(114)的溢流管道(123)以消除快速混合反應(yīng)器的水平指示器和控制器，和固體沉淀器(130)內(nèi)的凈化水出口(136)的流量控制器。
文檔編號(hào)C02F1/52GK1538867SQ02815471
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月15日
發(fā)明者王定剛 申請(qǐng)人:德士古發(fā)展公司