本实用新型专利技术提供了一种改善内循环反应器中内部混合的装置及反应器，所述内循环反应器包括多个竖立设置的导流通道，所述导流通道之间通过分隔壁分离，所述分隔壁的上部设有收集槽；所述导流通道的外壁与反应器的内壁之间留有供流体流动的空隙，所述导流通道的外壁与反应器的内壁之间的空隙形成环形区域；所述导流通道的底部设有气体注入口。采用本实用新型专利技术的技术方案，可以使内循环反应器中区域之间的液体进行交换并减少总体的气体需求，改善了多个区域间内部混合的效果，促进大型内循环反应器中浓度均衡分布，减少用于混合的整体能量消耗。耗。耗。
【技术实现步骤摘要】
一种改善内循环反应器中内部混合的装置及反应器
[0001]本技术属于环境工程和生物
，尤其涉及一种改善内循环反应器中内部混合的装置及反应器。
技术介绍
[0002]在环境工程和生物技术中，在大型容器中混合高粘度液体是一个普遍的挑战。典型的应用实例是生物反应器和发酵装置中的两相或者三相流体，例如生物法污水处理中的生物质或者污泥。混合的目的是实现均衡的环境，而在整个体积内没有明显的浓度梯度。
[0003]混合系统的一个特别的挑战是维持固体悬浮并在整个体积内分散底物。对这类应用有很多种反应器类型和几何结构罐体，例如完全混合反应器、推流反应器或者内循环反应器。混合也可以通过机械搅拌器、泵或者注入气体来实现。目前许多应用中一个特有的难点是液体的流变。随着固含量的增加，流体的粘度会增高。更进一步的，一些常见的液体如活性污泥表现为非牛顿流体。为了在反应器中分散生化或化学反应的底物，被注入的小股体积单位的液体（底物）必须被迅速地分散在较大地罐体内，以此实现合适地反应速率。传统的混合方法是依赖于能量在局部的应用。混合搅拌设备在其周围引入较高的能量密度。然而，能量从输入点开始随着距离的增加呈指数型快速地消逝。因此，局部混合搅拌设备的扩充是受到限制的，因为能量并不能在液体中长距离地扩散。故在此情况下通常使用多个小型的局部混合搅拌设备。然而，由于缺少内部混合，使用小型的局部混合源容易引起液体体积区域分割。尽管混合源附近的混合效果较高，但区域间的体积交换则很有限，这使得小进料体积单元（底物）无法均匀分散于整个混合区域。为弥补混合效率低的影响，现实中普遍是增加整体的能量输入。
[0004]一种反应器类型，即内循环反应器，尤为适合大体积的高粘度液体。这类反应器安装了一个或者多个垂直导流管。在导流管底端注入气体混合液体，降低了整体的密度。由此导流管内的压力要低于管外。压力的差别导致液体向上流动。在导流管顶端气体分离出，液体则向下流入环形的间隔内。对于大型的反应器，就需要安装多个导流管或者导流通道。这样会增加气体和能量的需求，并产生体积区域分割。由于每个区域内向下流的液体会进入相近的导流管内再向上流，因此，液体主要是在单个区域内循环的，整体混合的均匀性仍不理想。
技术实现思路
[0005]针对以上技术问题，本技术公开了一种改善内循环反应器中内部混合的装置及反应器，改善了反应器中各个区域间的内部混合并降低了总体的能量消耗。通过多个导流通道，该设施促进了内循环反应器中不同区域间的流体交换，进而减少了总体的气体需求。
[0006]对此，本技术采用的技术方案为：
[0007]一种改善内循环反应器中内部混合的装置，所述内循环反应器包括多个竖立设置
的导流通道，所述导流通道之间通过分隔壁分离，所述分隔壁的上部（包含顶部）设有收集槽；所述导流通道的外壁与反应器的内壁之间留有供流体流动的空隙，所述导流通道的外壁与反应器的内壁之间的空隙形成环形区域；所述导流通道的底部设有气体注入口。其中，所述导流通道可以是导流管或者导流槽等。
[0008]采用此技术方案，在每个导流通道底部都设有气体注入口，可以连接气体注入设备。在导流通道的底部注入气体，液体的整体密度要小于环形区域内的液体密度。由于液体压力是密度、重力加速度和液体高度的乘积，因此，在导流通道内外液体间形成了压差，静压力转化成动压力，液体开始循环流动。
[0009]当多个导流通道在运行时，也就是这得导流通道的底部都有气体注入时，流体流动就区域化，每个导流通道内会形成单独的流动循环，而彼此间的液体交换很有限。而收集槽内的液体是沿径向流动排放至导流通道和反应器内壁间的环形区域。收集槽的液体和从导流通道外壁溢流出的液体向下流动至反应器底部。
[0010]注入的气体将促使导流通道内液体向上流动，而在导流通道外壁与反应器壁面间的环形区域内的液体将向下流动，各个导流通道间由分隔壁分离，导流通道外壁与反应器壁面间呈环形区域。当关闭一个或者多个相邻的导流通道的注气时，相关的导流通道内的液体停止向上流动，因而没有液体再溢流至收集槽和环形区域，这意味着收集槽内的液体流动将部分反转，从运行中的导流通道溢流出的液体将流入未运行的导流通道之间的间隔区域。通过这种方式，运行中的导流通道和未运行中的导流通道间的体积交换将增加，实现了区域间隔间的内部混合。重新开启注入气体并停止下一阶段导流通道的注气，整个反应器可以周期性运行的，从而实现不同方向上的内部混合。
[0011]作为本技术的进一步改进，所述收集槽的排放端设有可开合或移动的流动障碍构件；它的打开与闭合将导致槽中流体流动方向的转变。如果障碍物开启，此处地水头增加，流动被阻隔，流体将转向，从反应器运行的一侧流向未运行的一侧。这将进一步改善体积交换和内部混合效果。
[0012]作为本技术的进一步改进，所述流动障碍构件与机械驱动构件连接。
[0013]作为本技术的进一步改进，所述流动障碍构件为闸阀、翻转板或者类似的能够封闭收集槽排放端的装置，这种机械阻隔的优点是可以完全封堵住排放点。
[0014]作为本技术的进一步改进，所述收集槽的一端的底部设有用于产生气泡的进气孔，所述流动障碍构件为气泡障碍物。采用此技术方案，可以通过引入气泡来产生阻碍形成动态的水头损失，此处上升的气泡即可看作一种气泡障碍物，它的优点是无需在反应器内安装移动的部件。
[0015]作为本技术的进一步改进，所述收集槽的中部设有漂浮物去除排放口。
[0016]作为本技术的进一步改进，所述漂浮物去除排放口与排放管连接，所述排放管设有阀门。当液体中的漂浮物聚集在反应器的表面时，可以通过该排放管将其外排。可以通过打开阀门去除漂浮物，这将快速降低收集槽内的液位，漂浮物则被通过排放管冲出。
[0017]作为本技术的进一步改进，所述分隔壁、导流通道底端与反应器底部之间留有空隙，实现环形区域与导流通道内液体的混合交换。采用此技术方案，在反应器底部与导流通道底端的空间里，液体反转流动方向进入导流通道内，然后开始再一次向上流动。
[0018]作为本技术的进一步改进，即所述收集槽的侧壁上部设有收集槽溢流堰，所
述导流通道的外壁上部设有导流通道外侧溢流堰，所述收集槽溢流堰与导流通道外侧溢流堰等高；或者所述收集槽的侧壁和导流通道的外壁包括等高的溢流堰。这使溢流在各个方向上进行并增加了整体的堰长。堰长越长，导流通道内的流体流动将更均匀，溢流层更低，因而流量增加。
[0019]作为本技术的进一步改进，所述导流通道的截面为扇形或多边形。
[0020]作为本技术的进一步改进，各个分隔壁在反应器的中部连接，所述各个分隔壁上部的收集槽在反应器的中部汇集。
[0021]作为本技术的进一步改进，所述气体注入口通过管道与气体注入设备连接，所述管道上设有控制阀。
[0022]采用上述改善内循环反应器中内部混合的装置，可以通过关闭部分导流通道的运行和/或调节收集槽内的流本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改善内循环反应器中内部混合的装置，其特征在于：所述内循环反应器包括多个竖立设置的导流通道，所述导流通道之间通过分隔壁分离，所述分隔壁的上部设有收集槽；所述导流通道的外壁与反应器的内壁之间留有供流体流动的空隙，所述导流通道的外壁与反应器的内壁之间的空隙形成环形区域；所述导流通道的底部设有气体注入口。2.根据权利要求1所述的改善内循环反应器中内部混合的装置，其特征在于：所述收集槽的排放端设有可开合或移动的流动障碍构件。3.根据权利要求2所述的改善内循环反应器中内部混合的装置，其特征在于：所述流动障碍构件为闸阀或翻转板。4.根据权利要求2所述的改善内循环反应器中内部混合的装置，其特征在于：所述收集槽的一端的底部设有用于产生气泡的进气孔，所述流动障碍构件为气泡障碍物。5.根据权利要求2所述的改善内循环反应器中内部混合的装置，其特征在于：所述收集槽的...
【专利技术属性】
技术研发人员：付思特，
申请(专利权)人：柏中环境科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：
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