CN102803154A - 流体处理反应器 - Google Patents

Abstract

提供一种流体处理反应器。分离的用于流入物的输入端口和用于循环流出物的输入端口用来消除对流入物流和循环流出物流进行pH调整或者碳酸盐去除的需要。

Description

流体处理反应器

技术领域

本发明一般涉及流体处理反应器，更准确地说，涉及使用结晶沉淀反应器来沉淀和/或去除组分。

背景技术

众所周知，沉淀工艺涉及用各种化学物质改变流体例如水或废水流的化学环境，以影响流体中的某些或全部目标化学污染物或待回收的物质的去除。化学环境的改变使可溶的污染物变成不可溶的，这使随后的通过净化装置、过滤装置或任何其他固/液分离装置来去除污染物或待回收的产品变得容易。作为结果产生的稀浆可以通过机械装置如压滤机、带式压滤机、离心分离机或本领域普通技术人员公知的任何其它装置被脱水。作为结果产生的稀浆也可以通过使用热装置如干燥机被完全脱水。

本公开的设备必须具有耐用且使用寿命长的结构，而且其还应在其整个使用寿命内几乎不需要使用者提供维护。为了提高本公开的设备的市场吸引力，其还应具有廉价的结构，从而使其具有最广阔的潜在市场。最后，所有的上述优点应在不致招任何实质性的相关缺点的情况下被实现。

发明内容

背景技术部分提及的缺点和局限已被本发明克服。

提供一种结晶沉淀反应器，该反应器内包含介质。所述反应器包括容器。所述容器包括顶部和底部。固体排出端口被限定在所述容器内且在所述顶部和所述底部之间。允许再次装填或补充“清洁的”介质以将这个过程保持为以足够提供有效处理的介质的介质入口端口被限定在所述容器中且在所述顶部和底部之间。流出物排出端口被限定在所处容器内接近所述容器的所述顶部处。流入物输入端口被限定在所述容器的所述底部中。所述流入物输入端口与所述介质流体连通。所述容器还包括循环流出物端口，该循环流出物端口被限定在所述容器的所述底部中。所述循环流出物端口也与所述介质流体连通。

还提供一种流体处理系统。该流体处理系统包括结晶沉淀反应器。所述反应器包含位于所述反应器内的介质。所述反应器还包括容器。所述容器包括顶部和底部。固体排出端口被限定在所述容器内且在所述顶部和所述底部之间。介质入口端口被限定在所述容器内。流出物排出端口被限定在所述容器内接近所述容器的所述顶部处。流入物输入端口被限定在所述容器的所述底部中。所述流入物输入端口与所述介质流体连通。所述反应器还包括循环流出物端口，该循环流出物端口被限定在所述容器的所述底部中。所述循环流出物端口也与所述介质流体连通。所述流体处理系统包括试剂源，该试剂源被联接到所述容器且与所述介质流体连通。所述试剂源被选择性地联接到所述循环流出物端口。所述流体处理系统还包括任选的悬浮固体研磨装置，所述悬浮固体研磨装置与所述流出物排出端口以及所述流入物输入端口流体连通。

还提供一种用结晶沉淀反应器处理流体的方法。所述反应器包括容器，所述容器包含介质并限定一下部和一上部。所述方法包括将流入物在接近所述容器的所述下部处经由第一管路注入所述反应器中。所述方法还包括将流出物在接近所述容器的所述上部处从所述反应器排出到任选的悬浮固体研磨装置中。所述方法还包括将来自所述悬浮固体研磨装置的循环流出物在接近所述容器的所述下部处经由第二管路注入所述反应器。

本公开的设备具有耐用且使用寿命长的结构，而且该结构可以在其整个使用寿命内几乎不需要使用者提供维护。本公开的设备旨在具有廉价的结构以提高其市场吸引力，从而使其具有最广阔的潜在市场。最后，可在不招致任何实质性的相关缺点的情况下实现所有的上述优点和目标。

附图说明

本发明的这些和其他优点参照附图被很好地理解，其中：

图1为流体处理反应器一示例性实施例的流体图；及

图2A为采用同心输入端口的流体处理反应器一示例性实施例的流体图。

图2B为采用同心输入端口的流体处理反应器第二实施例的一示例性实施例的流体图。

具体实施方式

公开一种流体处理系统10。流体处理系统10采用结晶沉淀反应器20以从流体中沉淀和/或除去污染物。流体处理系统10还可以用于从流体中沉淀其它物质，随后该物质被回收。为了此公开的目的，“污染物”将被用来指代流体内的这两种类型物质中的每一种。

参见图1，流体处理系统10包括结晶沉淀反应器20。结晶沉淀反应器20包含在其内的介质21。介质21可以为砂和/或促结晶剂中的一个，例如待被沉淀的组分的纯净的/经过调节的形式。其它类型的介质也是可以想象的。待使用的所述促结晶材料为能够被流化且能够提供成核点以帮助产生结晶和/或提供吸附沉淀物质的作用的任何材料。

结晶沉淀反应器20包括容器22，其包含介质21而且包括与介质21流体连通的多个端口供流体或其它材料的进出。容器22包括顶部24和底部26。容器22被设计为供流动物接近底部26进入并且被迫使通过介质21并朝顶部24方向向上通过容器22。

如本领域众所周知，试剂被添加以改变穿过介质21的流体流动的化学环境，而且这样做导致溶解在该流体中的可溶的化学污染物变成不可溶的。有时需要排出积累在容器22里面的固体。因此，容器22包含接近容器22底部26且被安置在反应器20顶部24和底部26之间的可选择性开启的固体排出端口28。固体排出端口28作为积累在容器22内的固体和其它材料的出口。容器22还包括可选择性操作的介质入口端口29，以允许再次装填或补充“清洁的”介质，而将该过程保持以足够提供有效处理的介质。

流入物是从流入物源46提供的。流入物经过第一管道42行进至容器22。容器22限定了在该容器22的底部26的流入物输入端口32，其允许流入物流体进入容器22。流入物输入端口32与介质21流体连通。流入物将朝向顶部24向上移动或迁移通过容器22，而且经过被限定在容器22中临近容器22的顶部24的流出物排出端口30从容器22中离开。此装置旨在/被设计为保持介质被包含在容器22内。

从容器22排出的流出物行进至可选择的悬浮固体研磨装置50，在悬浮固体研磨装置50处所述流出物可以经历沉淀的固体或其它悬浮的固体的进一步减少。该流出物然后离开悬浮固体研磨装置50，并可能被排出或可能成为循环流出物。

循环流出物经过未与第一管道42流体连通的第二管道44，按照从循环流出物源48至限定在容器22底部26中的循环流出物端口34的路线返回结晶沉淀反应器20。

循环流出物被再次添加到容器22以便调节所述过程的有限沉淀反应速率，以促进床的流态化(fluidization of the bed)，并向结晶沉淀反应器20提供稳定的水力负荷，以便于可能的流入物的流动变化。

由于流入物和循环流出物的流动在进入容器2之前不是流体连通的，而是各自分离地被包含在第一管道42和第二管道44内，所以不需要如本领域众所周知的那样对循环流出物进行pH调节或碳酸盐去除处理来防止会显著减小所述过程的优势的无定形沉淀固体的形成。因此，流体处理系统10具有结构简单、控制简单和操作简单的性质，并且允许简单的用于流体处理的化学喷射系统。

化学试剂可以被添加到容器22，以影响结晶沉淀反应器20内的沉淀。因此，试剂源38被提供。从试剂源38流出的试剂被提供有两个交替的流动路径。第一流动路径通向与容器22流体连通的试剂喷嘴38。第一流动路径由可选择性开启的第一阀门40控制。第二流动路径由可选择性开启的第二阀门41控制。当第二阀门41处于开启构造时，试剂源38被放置为与包含循环流出物的第二管道44流体连通。

图2A图例说明第一管道42和第二管道44的替代构造。在该实施例中，输送流入物的第一管道42具有比输送循环流出物的第二管道44小的半径，并被同心地放置在第二管道44内。因此，流入物和循环流出物不是流体连通的，直至流入物和循环流出物在容器22的相同位置处被释放到容器22中，可是仍能消除了对循环流出物进行pH调节或碳酸盐去除的需要。

图2B图例说明第一管道42和第二管道44的另一替代构造。在该实施例中，输送循环流出物的第二管道44具有比输送流入物的第一管道42小的半径，并被同心地放置在第一管道42内。因此，再一次地，流入物和循环流出物不是流体连通的，然而，流入物和循环流出物在容器22的相同位置处被释放到容器22中，可是再一次消除了对循环流出物进行pH调节或碳酸盐去除的需要。

应该理解，适当的泵、阀门、传感器和控制器被连接到容器22以及相关的管道系统或管道设备，并被构造为操作流体处理系统10。

容器22、端口28、29、30、32、34和管道42、44可以由金属、塑料、复合材料及其组合构成，如由操作者或制造者基于需要处理的流体的类型及多种其它考虑视情况确定。

为了本公开起见，被该流体处理反应器处理的“流体”、“流入物”和“循环流出物”包括水、废水、稀浆、悬浮液、胶体、溶液或其它包括液体和其它非水基或者水基流体的流体。该清单不是穷举，而只是给出作为本发明的流体处理反应器被布置和构造来处理的可能的流体、流入物和循环流出物的例子。其它流体、流入物和循环流出物也是可以想象的。

为了本公开起见，术语“联接”表示将两个零件(电的或机械的)直接地或间接地彼此接合。这种接合可以是实质上固定的或实质上可移动的。这种接合可以用所述两个零件(电的或机械的)和任何附加的彼此形成为单一体整件的居间构件，或者所述两个零件和任何附加的彼此附接的构件实现。这种接合可以是实质上不变的，或者可替换地是实质上可移动的或能释放的。

该流体处理反应器具有耐用且使用寿命长的构造，而且其还应该在整个使用寿命内几乎不需要使用者提供维护。该流体处理反应器还具有比较廉价的构造以提高其市场吸引力，从而使其具有最广阔的潜在市场。最后，该流体处理反应器在不致招来任何实质性的相关缺点的情况下实现所有的上述优点和目标。

尽管该流体处理反应器和方法的以上说明已经参照具体的实施例及其应用被展示和描述，然而其被提出是为了例证和说明，并非旨在穷举或将本发明局限于所公开的具体实施例及其应用。对于本领域技术人员将是显而易见的是，对于此处描述的本发明可以作出多种改变、改进、变更或变换，这些改变、改进、变更或变换均未脱离连续流动旁通歧管和方法的精神或范围。具体的实施例和应用被选择并被描述，以提供该流体处理反应器的原理及其实际应用的最好例证，从而使本领域技术人员能够在多种实施方案中使用该流体处理反应器，并且多种适于具体使用的改进可被预料。因此，所有这些改变、改进、变更和变换应被视为属于所附权利要求确定的流体处理反应器和方法的范围，当所附权利要求依照其被公平、合法和公正给与的权利的宽度解释时。

Claims (15)

1.一种其内包含介质的结晶沉淀反应器，包括：

包括顶部和底部的容器；

固体排出端口，其被限定在所述容器内且在所述顶部和所述底部之间；

流出物排出端口，其被限定在所述容器内接近所述容器的所述顶部处；

流入物输入端口，其被限定在所述容器的所述底部中并且与所述介质流体连通；和

循环流出物端口，其被限定在所述容器的所述底部中并且与所述介质流体连通。

2.根据权利要求1所述的结晶沉淀反应器，包括介质入口端口，以允许再次装填或补充“清洁的”介质，而将这个过程保持以足够提供有效处理的介质。

3.根据权利要求1所述的结晶沉淀反应器，其中所述流入物输入端口和所述循环流出物端口是同心的。

4.根据权利要求1所述的结晶沉淀反应器，包括试剂喷嘴，该试剂喷嘴被联接到所述容器并与所述介质和试剂源流体连通。

5.根据权利要求3所述的结晶沉淀反应器，其中所述循环流出物端口与所述试剂源流体连通。

6.根据权利要求1所述的结晶沉淀反应器，其中所述流入物端口被联接到第一管道并与流入物源流体连通。

7.根据权利要求1所述的结晶沉淀反应器，其中所述循环流出物端口被联接到第二管道并与循环流出物源流体连通。

8.根据权利要求1所述的结晶沉淀反应器，其中所述介质为砂和促结晶剂中的一种。

9.一种流体处理系统，其包括：

其内包含介质的结晶沉淀反应器，所述反应器包括：

包括顶部和底部的容器；

固体排出端口，其被限定在所述容器内且在所述顶部和所述底部之间；

流出物排出端口，其被限定在所述容器内接近所述容器的所述顶部处；

流入物输入端口，其被限定在所述容器的所述底部中并且与所述介质流体连通；和

循环流出物端口，其被限定在所述容器的所述底部中并且与所述介质流体连通；

试剂源，其被联接到所述容器且与所述介质流体连通，并被选择性地与所述循环流出物端口联接；及

悬浮固体研磨装置，其与所述流出物排出端口以及所述流入物输入端口流体连通。

10.根据权利要求1所述的结晶沉淀反应器，包括介质入口端口，以允许再次装填或补充“清洁的”介质，而将这个过程保持以足够提供有效处理的介质。

11.根据权利要求9所述的流体处理系统，其中所述流入物输入端口和所述循环流出物端口是同心的。

12.根据权利要求9所述的流体处理系统，包括试剂喷嘴，该试剂喷嘴被联接到所述容器并与所述介质和所述试剂源流体连通。

13.根据权利要求9所述的流体处理系统，其中所述流入物端口被联接到第一管道并与流入物源流体连通。

14.根据权利要求9所述的流体处理系统，其中所述循环流出物端口被联接到第二管道并与循环流出物源流体连通。

15.一种用结晶沉淀反应器处理流体的方法，所述反应器包括容器，所述容器包含介质并且限定一下部和一上部，所述方法包括：

将流入物在接近所述容器的所述下部处经由第一管路注入所述反应器中；

将流出物在接近所述容器的所述上部处从所述反应器排出到悬浮固体研磨装置中；以及

将来自所述悬浮固体研磨装置的循环流出物在接近所述容器的所述下部处经由第二管路注入所述反应器。

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