專利名稱：液體凈化裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于凈化液體的凈化裝置，包括·一個包括微粒介質(zhì)床的反應器；·一個介質(zhì)清洗器；·至少一個氣體揚升系統(tǒng)；其中至少一個氣體揚升系統(tǒng)包括一個揚升裝置，其具有一個位于床內(nèi)的吸入口和一個處在較高位置向介質(zhì)清洗器內(nèi)開口的吹出口，以及供氣裝置以產(chǎn)生揚升裝置內(nèi)的氣體揚升，從而將吸入口的介質(zhì)和液體卷起并通過揚升裝置向上送至介質(zhì)清洗器，其中介質(zhì)清洗器具有將清洗過的介質(zhì)送回床的介質(zhì)出口。
這樣的裝置是已知的。在已知的裝置中反應器的基部是圓錐形的。圓錐通常很深，也就是說底部壁具有陡坡。一個氣體揚升裝置位于已知的反應器的中部。在已知裝置中該氣體揚升系統(tǒng)具有一個接近圓錐基部點的吸入口和一個向位于反應器中部的介質(zhì)清洗器開口的吹出口。在已知的裝置中微粒介質(zhì)通常為沙。通過向揚升裝置的底部吹氣，從沙床底部吹起的臟沙通過揚升裝置被向上送至介質(zhì)清洗器。沙在介質(zhì)清洗器中被清洗，并且清洗后落回沙床上部。需要被凈化的液體被送入反應器中的沙床。向上通過沙床時，液體被凈化，隨即從反應器頂部被排出。通過該過程沙床形成逆流，因為臟沙總是從底部通過揚升裝置向上供給以清洗并且在清洗后落回沙床上部。需要被凈化的液體的供應和其在沙床的分布通過徑向流動的流動支管來進行。
已知凈化裝置的一個缺陷在于由于需要圓錐而造成反應器的總高度大。另一個缺陷在于反應器表面積越大則將介質(zhì)通過揚升裝置向上送入介質(zhì)清洗器的抽吸效率越低。這種低效與氣體揚升系統(tǒng)相對高的能量需求和介質(zhì)清洗器所需的相對大量的清洗液體相關。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的前文所述類型的凈化裝置，特別地，它克服了前述的一個或多個缺陷。
本發(fā)明的所述目的通過提供一種前文所述類型的凈化裝置來實現(xiàn)，特征在于凈化裝置具有多個氣體揚升系統(tǒng)，其各個吹出口沒入介質(zhì)清洗器中。通過提供多個氣體揚升系統(tǒng)，就可從反應器底部的多個位置卷起介質(zhì)。由于不再需要錐體深度，或至少沒有原來需要的那么深，已知反應器的圓錐體就可做的較淺，以保證顆粒介質(zhì)從床回收的一致性—為達到清洗的目的。因為較淺構(gòu)造的錐體也可滿足需要，介質(zhì)沿中部氣體揚升系統(tǒng)向上輸送的高度也被降低。
盡管根據(jù)本發(fā)明可對每一個氣體揚升系統(tǒng)提供一個介質(zhì)清洗器，本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例特點在于對每兩個或更多氣體揚升系統(tǒng)提供一個介質(zhì)清洗器，或甚至對每一個反應器提供一個介質(zhì)清洗器。容易故障和磨損的部件的數(shù)量可因此減少。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，介質(zhì)清洗器，從水平方向上看，位于相關的氣體揚升系統(tǒng)的中部。這樣可實現(xiàn)的是相關氣體揚升系統(tǒng)的揚升裝置盡可能地具有幾乎相同的長度，這對于為了盡可能一致地在水平角度上的反應表面區(qū)域利用反應器是有利的。如果反應器有一個單獨的介質(zhì)清洗器，尤其優(yōu)選介質(zhì)清洗器位于反應器中部的這種配置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，每個氣體揚升系統(tǒng)的底部都具有一個碗狀裝置，如一個在頂部開口的錐體。每個氣體揚升系統(tǒng)底部的一個錐體通過氣體揚升系統(tǒng)促進介質(zhì)的有效吸入。這里特別地優(yōu)選每個碗狀裝置和各自的氣體揚升系統(tǒng)連為一體，這樣各個氣體揚升系統(tǒng)可與各自的碗狀裝置一起安裝或拆卸。這里，“連為一體”被理解為碗狀裝置和氣體揚升系統(tǒng)，或至少其底部，已經(jīng)在反應器外部被固定在一起。例如，通過注塑法由塑料或可選的金屬制造氣體揚升系統(tǒng)的入口端和碗狀裝置。然而，也很容易想到碗狀裝置通過螺絲或螺栓或搭扣等安裝方式固定于氣體揚升系統(tǒng)的入口端。
為從反應表面區(qū)域一致地回收介質(zhì)，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選氣體揚升系統(tǒng)，至少從水平面看，按照一種模式分布于反應器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，根據(jù)本發(fā)明的凈化裝置具有一個液體供給系統(tǒng)以把需要被凈化的液體送至床。因此，根據(jù)本發(fā)明特別地優(yōu)選液體供給系統(tǒng)包括多個平行分布支管以將液體沿分布支管長度送入床中。這些分布支管可包括在底部開口且一端位于一條液體供給線上的細長蓋。蓋下面供給的液體將通過蓋開放的較低端流入介質(zhì)床。有這樣的配置蓋就保證了床內(nèi)一個液體流入床和在床中分布的空間。這些分布支管本身在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中分布支管是徑向排列的。這就造成顯著的缺陷，即更大的反應器直徑，故液體在反應器徑向外側(cè)上的分布與在反應器中心的分布不同。根據(jù)本發(fā)明將分布支管平行放置可保證需要被凈化的液體的供給在整個反應器表面區(qū)域的所有點都一致。另外，這些平行的分布支管可非常優(yōu)選與現(xiàn)有技術(shù)的凈化裝置一同使用，也就是說，同多個氣體揚升系統(tǒng)分開使用。本發(fā)明的第二個方面也與凈化液體的凈化裝置有關，包括·包括微粒介質(zhì)床的反應器，·介質(zhì)清洗器；·氣體揚升系統(tǒng)；·具有多個分布支管的液體供給系統(tǒng)；·其中氣體揚升系統(tǒng)包括揚升裝置，它具有位于床內(nèi)的吸入口和處在較高位置向介質(zhì)清洗器開口的吹出口，以及供氣裝置，用以在揚升裝置內(nèi)形成氣體揚升，從而將吸入口的介質(zhì)、液體和氣體卷起、并通過揚升裝置向上送至介質(zhì)清洗器，·其中介質(zhì)清洗器具有將清洗過的介質(zhì)送回床的介質(zhì)出口；其特征在于液體供給系統(tǒng)包括多個平行分布支管，以將液體沿分布支管長度送入床中。這里分布支管可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造，例如通過底部開口的蓋，如前所述。本申請的權(quán)利要求1和權(quán)利要求2-10的特征條款與第二個方面的凈化裝置的獨立權(quán)利要求有關。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明的凈化裝置具有一個控制系統(tǒng)，以相互獨立地控制供給各個氣體揚升系統(tǒng)的氣體。這樣就可能提高矯正程序故障的效率，因為反應器中特定部分的介質(zhì)輸送可以指定方式臨時提高。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，凈化裝置的反應器可具有一個幾乎平面的基部。這樣，根據(jù)本發(fā)明，從分布支管到基部的距離可被減至60至90cm，而現(xiàn)有技術(shù)中該值約為2至3m。此外，平面基部使得氣體揚升系統(tǒng)的設置更為容易。
本發(fā)明將參照附圖做出詳細說明。附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個凈化裝置的垂直縱剖面示意圖；圖1A為圖1中Ia的細化；圖2為凈化裝置的上部，沿圖1中II箭頭的縱剖面；圖3為圖1沿箭頭III的水平剖面示意圖；圖4為沿箭頭IV的水平剖面示意圖。
圖1示出一個內(nèi)部具有包含微粒介質(zhì)的床3的反應器。該微粒介質(zhì)可有多種類型。例如，可以考慮濾沙。
介質(zhì)清洗器2位于反應器1的中部。此外，多個，在該實施例附圖中為三個氣體揚升系統(tǒng)4，5位于反應器內(nèi)。每個氣體揚升系統(tǒng)具有一個揚升裝置4，其吸入口6位于床3內(nèi)并且吹出口7處在較高位置向介質(zhì)清洗器2開口，以及氣體供給裝置20，用以在揚升裝置4內(nèi)產(chǎn)生氣體揚升。該氣體揚升將介質(zhì)從床上吸起，連同床內(nèi)的液體一起，向上通過揚升裝置送至介質(zhì)清洗器2。床的介質(zhì)從而在介質(zhì)清洗器2中被清洗。清洗后，通過介質(zhì)清洗器的介質(zhì)出口8返回床。
反應器中待凈化的液體通過液體分布系統(tǒng)10供給反應器中的床3。
附圖中所示的凈化裝置的運行模式一般如下·需要被凈化的液體通過液體供給系統(tǒng)10被導入反應器1。需要被凈化的液體的供給具體發(fā)生在微粒介質(zhì)3的床內(nèi)。導入床3的液體通過床3向上移動并且在通過途中被凈化。凈化液體的排出系統(tǒng)14，15位于反應器1的頂部。實施例中，排出系統(tǒng)14，15由具有排出管15的溢流槽14構(gòu)成。虛線16示出液體在反應器頂部的水平。
·微粒介質(zhì)的床3受到向下流動的作用，因為微粒介質(zhì)的底部被氣體揚升系統(tǒng)卷起—現(xiàn)有技術(shù)中為一個氣體揚升系統(tǒng)—并且向上送至介質(zhì)清洗器2。清洗過的微粒介質(zhì)接著從清洗器2落回床3上部。微粒介質(zhì)返回的后果是，床3的上部變尖，如圖1的虛線17所示。
介質(zhì)清洗器2將參照附圖2進行描述。
在詳細討論介質(zhì)清洗器2之前，必須指出塵土在氣體揚升中已經(jīng)與介質(zhì)分離，特別是在揚升裝置4中。其余的雜質(zhì)接著在介質(zhì)清洗器中被從介質(zhì)中去除。介質(zhì)清洗器2包括一個由周壁21限定的空間。揚升裝置4的吹出口7在該空間的頂部開口。將被清洗的液體的排出系統(tǒng)位于腔22的中部。該排出系統(tǒng)包括一個排出管23和一個中央入口管部件24。一個入口25位于入口管部件24的頂部。管部件24的頂端還具有一個滑塊26，據(jù)此末端可以建立開口25。這樣就可以根據(jù)反應器在區(qū)域B內(nèi)的液體水平16建立介質(zhì)清洗器2中的液體水平。隔板27圍繞出口管部件24頂端設置。這樣做的原因在于形成一個與入口管部件24的入口相分離的氣體揚升系統(tǒng)的入口腔。這就避免了由于氣體揚升向上運動的介質(zhì)通過入口24和排出管23從介質(zhì)清洗器直接排出。通過揚升裝置4送至介質(zhì)清洗器的介質(zhì)由于重力作用落入介質(zhì)排出管道28。擋板29位于介質(zhì)排出管道28內(nèi)這樣就在排出管道28內(nèi)形成迷宮。通過用滑塊26將介質(zhì)清洗器中的液體水平設置為低于反應器中的液體水平16，反應器上部的上流液體，也就是說完全或部分凈化的液體，通過介質(zhì)排出管道28而產(chǎn)生。該液流，被稱為洗液，有助于清洗介質(zhì)。根據(jù)使用滑塊26的水平差異，洗液的上流將更大或更小。
本發(fā)明的液體供給系統(tǒng)將具體參照附圖3和參照附圖1更詳細說明。
液體供給系統(tǒng)10包括一個分布管30，其上具有多個—本發(fā)明實施例中為四個—連接管部件31的連接短棒32。管部件31通過反應器壁延伸。管部件31和連接短棒32彼此通過法蘭接頭連接并且可選擇地是可拆卸的。管部件31開口沒入每個蓋33的縱端。不同的蓋33在反應器中彼此平行，優(yōu)選彼此間距為D。蓋33從上端封口，縱側(cè)端—也優(yōu)選縱端—也在下端開口。這樣蓋就形成了一個從微粒介質(zhì)的床3獨立的空間，需要被凈化的液體通過該空間可被送至床3并分布。蓋33一般指的是所述的分布支管。分布支管也可用不同方式制造?，F(xiàn)有技術(shù)中通常將分布支管設計為徑向布置，缺陷在于頂部支管在徑向外端的間距大于在中心的間距，且又必然與液體在反應表面區(qū)域的非一致性分布有關?？赏ㄟ^在反應器內(nèi)設立與其直線分布不如環(huán)狀或弧狀分布并且提供具有固定徑向間距的鄰近環(huán)/弧的分布支管來實現(xiàn)一致性分布。然而，這是一個相對復雜的構(gòu)造，此外存在的缺陷是液體供給系統(tǒng)不得不根據(jù)反應器的直徑來設計。本發(fā)明通過將分布支管設計為直線并且彼此平行放置，可以得到一個相當簡化的液體供給系統(tǒng)。此外，分布支管的長度可根據(jù)反應器中的間距很容易地改變。如果使用具有硬連接短棒32的分布管30，那么只需改變支管30即可。然而，這可以輕易通過提供管31和連接短棒32之間的彈性管來克服以及選擇性地封閉過多的連接短棒32。
本發(fā)明的氣體揚升系統(tǒng)將具體參照圖1和4進行詳述。
氣體揚升系統(tǒng)包括一個揚升裝置4。該揚升裝置可由金屬制造并且可為剛性的，然而也可以是如塑料制成的撓性管。一個吹氣的噴嘴7沒入其中的氣室35位于揚升裝置4的底部。吹氣的噴嘴7通過空氣供給管20供以空氣。氣室35與揚升裝置4末端60同軸。氣室基本封閉?？諝鈴臍馐?5通過例如狹縫的通道而進入揚升裝置60，4。這樣升降作用通過開放末端61吸入液體和介質(zhì)。
每個氣體揚升系統(tǒng)在揚升裝置4底部具有一個圓錐體9。圓錐體9在底部具有盤37，并且為了穩(wěn)定支撐，通過一個圓柱部件36來支撐盤37。圓錐體與氣室6通過支管38連接。如此的氣室6可與揚升裝置4連接。該連接在反應器組裝前可已做好。這樣就可能使整個凈化器降入反應器中并且將其固定在反應器基部的理想位置。虛線42和43圖示出微粒材料的床3中微粒材料進入各個錐體9的分界面。微粒介質(zhì)低于虛線42和43的部分將基本形成一種仍未被利用的死區(qū)。然而，將會清楚，本發(fā)明反應器中氣體揚升系統(tǒng)的錐體9所需的構(gòu)造高度明顯低于現(xiàn)有技術(shù)中的錐體高度。本質(zhì)上，可能選擇沿虛線42和43示出的分界線來設置基壁部件，這樣死區(qū)就不必存在介質(zhì)。死區(qū)，也稱為靜止區(qū)域，其相對較小，并且不妨礙、或基本不妨礙工藝。從而所述附加的基壁部件實際上不是必要的。
用于氣體揚升系統(tǒng)的氣體可為空氣或其它合適的氣體。
最后，圖1也圖示了控制系統(tǒng)50，通過信號引線54，55可控制氣體揚升系統(tǒng)的每一個供給線20內(nèi)的控制閥51，52?？刂崎y51，52優(yōu)選彼此獨立被控制，以使通過管道53的特定數(shù)量的氣體通過。
本發(fā)明可尤其被應用于流體最終過濾，單獨使用或與生物過濾一同使用；處理地表水，地下水或冷卻水，已去除懸浮顆?；颉跄蟆芙獾奈镔|(zhì)。
權(quán)利要求
1.用于凈化液體的凈化裝置，包括包括微粒介質(zhì)床(3)的反應器(1)；介質(zhì)清洗器(2)；至少一個氣體揚升系統(tǒng)(4，5)；其中至少一個氣體揚升系統(tǒng)(4，5)包括揚升裝置(4)，其具有位于床(3)內(nèi)的吸入口(6)和處在較高位置并向介質(zhì)清洗器(2)開口的吹出口(7)，以及供氣裝置(20)，用于在揚升裝置(4)內(nèi)產(chǎn)生氣體揚升，從而在吸入口將介質(zhì)和液體卷起、并通過揚升裝置(4)向上送至介質(zhì)清洗器(2)，其中介質(zhì)清洗器(2)具有將清洗過的介質(zhì)送回床(3)的介質(zhì)出口(8)；其特征在于該凈化裝置具有多個氣體揚升系統(tǒng)(4，5)，其各自的吹出口(7)沒入介質(zhì)清洗器(2)中。
2.如權(quán)利要求1所述的凈化裝置，其特征在于每個介質(zhì)清洗器(2)都設有兩個或更多氣體揚升系統(tǒng)(4，5)。
3.如權(quán)利要求2所述的凈化裝置，其特征在于反應器(1)包括一個單獨的介質(zhì)清洗器(2)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的凈化裝置，其特征在于，從水平角度看，介質(zhì)清洗器(2)位于相關的氣體揚升系統(tǒng)(4，5)的中部。
5.如前面任意一項權(quán)利要求所述的凈化裝置，其特征在于，從水平角度看，介質(zhì)清洗器(2)位于反應器(1)的中部。
6.如前面任意一項權(quán)利要求所述的凈化裝置，其特征在于每個氣體揚升系統(tǒng)(4，5)的底部都設有碗狀裝置(9)，如在頂端開口的圓錐體(9)。
7.如權(quán)利要求6所述的凈化裝置，其特征在于每個碗狀裝置(9)與各自的氣體揚升系統(tǒng)(4，5)連為一體，這樣各個氣體揚升系統(tǒng)(4，5)可與各自的碗狀裝置(9)作為一個整體安裝或拆卸。
8.如前面任意一項權(quán)利要求所述的凈化裝置，其特征在于，從水平角度看，氣體揚升系統(tǒng)(4，5)按照一種模式分布于反應器(1)。
9.如前面任意一項權(quán)利要求所述的凈化裝置，具有一個控制系統(tǒng)(50)以相互獨立地控制各個氣體揚升系統(tǒng)(4，5)的氣體供給(51，52)。
10.如前面任意一項權(quán)利要求所述的凈化裝置，其特征在于反應器基部(12)基本是平的。
11.如前面任意一項權(quán)利要求所述的凈化裝置，設有液體供給系統(tǒng)(10)，用以把需要被凈化的液體送至床(3)。
12.如權(quán)利要求11所述的凈化裝置，其中液體供給系統(tǒng)(10)包括多個平行分布的支管(11)，以沿分布支管(11)的長度將液體送至床內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于凈化液體的凈化裝置。該凈化裝置包括一個包括微粒介質(zhì)床的反應器；一個介質(zhì)清洗器；以及至少一個氣體揚升系統(tǒng)；其中至少一個氣體揚升系統(tǒng)包括一個揚升裝置，其具有一個位于床內(nèi)的吸入口和一個處在較高位置向介質(zhì)清洗器內(nèi)開口的吹出口，以及供氣裝置以產(chǎn)生揚升裝置內(nèi)的氣體揚升，從而將吸入口的介質(zhì)和液體卷起并通過揚升裝置向上送至介質(zhì)清洗器。介質(zhì)清洗器具有將清洗過的介質(zhì)送回床的介質(zhì)出口。凈化裝置具有多個氣體揚升系統(tǒng)，各個吹出口沒入介質(zhì)清洗器中。介質(zhì)清洗器可位于氣體揚升系統(tǒng)和/或反應器的中部。
文檔編號B01D24/46GK1822889SQ200480020611
公開日2006年8月23日 申請日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月11日
發(fā)明者S·H·J·費林格, J·法貝爾, J·W·沃特斯 申請人:帕克公司