本發(fā)明涉及用于混合體積流的流通部件、系統(tǒng)、和用于處理流體的方法以及用于控制系統(tǒng)的計算機實現(xiàn)的方法。

背景技術(shù)：

1、目前建立的用于處理廢水的方法基本上可以分為兩類。第一類的過程僅僅是對要處置的物質(zhì)或有問題的物質(zhì)進行分離，并且需要進一步的下游過程階段以對它們進行礦化。物質(zhì)分離的示例性過程比如浮選、過濾、沉淀、反滲透和蒸發(fā)僅導致要處置的物質(zhì)的部分處置。由這些過程產(chǎn)生的濃縮物和污泥最終必須在危險廢物填埋場中或通過焚燒進行處置。

2、第二類過程是氧化過程，比如技術(shù)上實現(xiàn)的過程臭氧化、uv/過氧化氫、uv/鐵催化劑/過氧化氫、使用鐵催化劑和過氧化氫的fenton過程或使用過氧化氫/鐵催化劑和大氣氧氣的orcan過程。這些過程將要處置的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成生物相容的形式，或者將要處置的物質(zhì)直接氧化成co2和水。這些過程使用自氧化過程，由于特定的過程條件，這些自氧化過程在其效率方面有很大的不同。

3、在用于處置有機廢水成分的一類氧化過程中，主要在200℃至280℃下用純氧操作的高溫濕式焚燒、比如krupp-katox過程已獲得技術(shù)意義。另一種氧化過程是loprox過程，loprox過程與krupp-katox過程相比是低壓過程。用于低壓過程的典型操作條件是壓力為5巴至20巴并且溫度低于200℃。其他低壓過程在1巴至5巴之間的壓力以及100℃至150℃的范圍內(nèi)的溫度下使用形成自由基的氧化劑、優(yōu)選過氧化氫而起作用。

4、上述高溫和低壓過程通常在高成本的操作條件下進行，并且需要高成本的耐腐蝕鋼和材料?；趗v的低壓過程(例如uv/h2o2、uv/o3、uv/催化劑)僅具有≤60℃的有限反應(yīng)溫度，可能僅應(yīng)用于無顆?；驘o固體的透明廢水，并且與其他氧化過程相比實現(xiàn)低的時空產(chǎn)率?；诔粞醯倪^程(例如o3、o3/h2o2、o3/催化劑)在≤40℃的低溫下運行，并且由于高能耗，導致運行成本高以及時空產(chǎn)率低。基于fenton的過程(例如fenton、pho-to/fenton)僅具有主要為60℃的低操作溫度，需要10mmol/l和更高的鐵鹽的高催化劑濃縮物，具有≤3.0的有限ph范圍和長達數(shù)小時的長反應(yīng)時間，并且因此需要相對較高的操作和投資成本。相比之下，用大氣氧氣操作的改善的基于fenton的過程顯示出更高的效率和更低的操作成本。然而，由于使用鐵催化劑，這些過程也具有≤3.0的有限ph范圍，以及盡管在噴嘴上方安裝了噴射管，但噴嘴射流中的空氣混合有限。這導致過氧化氫的使用更多，同時隨著反應(yīng)器出口中化學需氧量(cod濃度)的增加，氧化效率降低。

5、由于在乳液和分散體的氧化礦化過程期間在反應(yīng)器中形成的相分離，所提及的氧化過程也具有有限的適用性。

6、ep?0?937?011?b1描述了用于對廢水成分進行氧化的方法以及用于實施該方法的噴嘴系統(tǒng)和設(shè)備。該過程的核心是三個自由基鏈循環(huán)的疊加，以形成永久運行的反應(yīng)鏈，該反應(yīng)鏈通過將自由基引發(fā)劑、催化劑和氧氣結(jié)合到廢水流中維持。就反應(yīng)技術(shù)而言，最重要的是通過噴嘴系統(tǒng)對反應(yīng)組分進行組合，其特征是形成不穩(wěn)定的流動條件。噴嘴系統(tǒng)包括反應(yīng)噴嘴，其優(yōu)選地設(shè)計為在旋轉(zhuǎn)方面對稱的多級拉瓦爾(laval)噴嘴。

7、ep?2?791?067?b1描述了用于對受污染廢水進行氧化的過程、用于實施該過程的設(shè)備以及用于處理廢水的裝置、特別是噴嘴。噴嘴具有外管和內(nèi)管，其中，在外管與內(nèi)管之間形成有中間空間。外管與內(nèi)管之間的中間空間在管的縱向方向上被分成至少兩個腔室，其中，內(nèi)管在縱向方向上漸縮并再次變寬，并且內(nèi)管在漸縮點處在每個腔室中具有至少一個開口。噴嘴優(yōu)選地在旋轉(zhuǎn)方面對稱。

8、然而，現(xiàn)有技術(shù)沒有公開用于通過改善氧化中所涉及的體積流的混合來提高要處置的物質(zhì)的氧化效率的系統(tǒng)或方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明基于以下技術(shù)問題：提供一種用于處置物質(zhì)的改進的氧化方法，其中，氧化中所涉及的體積流被更好地混合。

2、該技術(shù)問題通過用于混合體積流的流通部件、用于處理流體的系統(tǒng)和方法以及用于控制系統(tǒng)的計算機實現(xiàn)的方法來解決。本文件描述了一種用于混合至少第一體積流和第二體積流的流通部件。流通部件包括基部本體和混合結(jié)構(gòu)，第一體積流和第二體積流沿一個流動方向流動通過基部本體，混合結(jié)構(gòu)布置在基部本體內(nèi)并且具有多個結(jié)構(gòu)元件。多個結(jié)構(gòu)元件至少部分地與第一體積流和第二體積流中的至少一種體積流流體接觸。結(jié)構(gòu)元件中的至少兩個結(jié)構(gòu)元件沿著基部本體的內(nèi)周方向布置。

3、混合結(jié)構(gòu)在流通部件中產(chǎn)生高動態(tài)湍流，這導致第一體積流和第二體積流的改進的混合。由流通部件內(nèi)的混合結(jié)構(gòu)觸發(fā)的空化效應(yīng)導致第一體積流和第二體積流的相之間的界面增大，并且因此導致自由基形成增加。

4、另外，結(jié)構(gòu)元件中的至少兩個結(jié)構(gòu)元件可以沿著流動方向布置，并且結(jié)構(gòu)元件可以沿著流動方向至少部分地以螺旋形狀布置。這進一步促進了高動態(tài)湍流和空化效應(yīng)的產(chǎn)生。

5、結(jié)構(gòu)元件可以沿著流動方向至少部分地以逆時針螺旋形狀和順時針螺旋形狀中的至少一種形狀布置，并且逆時針螺旋形狀的卷繞比和/或順時針螺旋形狀的卷繞比可以對應(yīng)于斐波那契數(shù)(fibonacci?numbers)。這進一步促進了高動態(tài)湍流和空化效應(yīng)的產(chǎn)生。

6、基部本體沿著流動方向可以具有筒形、錐形、雙曲線形和雙錐形形狀中的至少一種或更多種形狀，并且結(jié)構(gòu)元件中的至少一個結(jié)構(gòu)元件可以具有四面體形、拋物面形、錐形和金字塔形形狀。這進一步促進了高動態(tài)湍流和空化效應(yīng)的產(chǎn)生。

7、混合結(jié)構(gòu)可以至少部分地包含催化劑化合物。這允許進行多相催化反應(yīng)。

8、還描述了一種用于處理流體的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括反應(yīng)器和布置在反應(yīng)器上的根據(jù)本發(fā)明的流通部件。該系統(tǒng)還包括噴嘴裝置，該噴嘴裝置布置成將至少第一體積流和第二體積流供給到流通部件中。

9、噴嘴裝置可以包括多物質(zhì)噴嘴，并且反應(yīng)器可以包括用于產(chǎn)生反應(yīng)器固有再循環(huán)流的內(nèi)部本體，其中，流通部件可以至少部分地布置在內(nèi)部本體內(nèi)。

10、該系統(tǒng)還可以包括用于從反應(yīng)器分離相的分離裝置，其中，分離裝置可以包括環(huán)形管線、溢流邊緣或浮體中的至少一者，并且其中，分離裝置可以包括用以將相抽吸出并借助于噴嘴裝置將相返回到流通部件中以及/或者將相排出的抽吸泵。

11、還描述了用于一種用于處理反應(yīng)器中的流體的方法，該反應(yīng)器具有根據(jù)本發(fā)明的流通部件。該方法包括以下步驟：借助于噴嘴裝置將至少第一體積流和第二體積流供給到流通部件中，以及使第一體積流和第二體積流在流通部件內(nèi)混合，以促進第一體積流與第二體積流之間的反應(yīng)鏈。

12、該方法還可以包括以下步驟：借助于分離裝置從反應(yīng)器分離相，借助于噴嘴裝置將分離的相供給回至流通部件和/或?qū)⒎蛛x的相排出。

13、還描述了一種用于控制系統(tǒng)的計算機實現(xiàn)的方法，該系統(tǒng)用于處理具有流通部件的反應(yīng)器中的流體。該方法包括以下步驟：借助于傳感器檢測系統(tǒng)的至少一個目標變量的實際值，借助于優(yōu)化算法從目標變量的實際值、目標變量的目標值和控制變量的實際值來確定至少一個控制變量的控制值，以及借助于包含在系統(tǒng)中的控制裝置將控制變量設(shè)定成控制值。

14、優(yōu)化算法可以是梯度法優(yōu)化算法或進化策略優(yōu)化算法。至少一個目標變量也可以是技術(shù)參數(shù)或商業(yè)參數(shù)。

15、至少一個控制變量可以是例如利用該系統(tǒng)處理的流體的ph值或者供給至該系統(tǒng)的過氧化物、空氣或催化劑的配量值。

16、至少一個目標變量可以優(yōu)選地是供給至系統(tǒng)的流體或當前包含在系統(tǒng)中的流體的化學需氧量(cod濃度)、優(yōu)選地是顏色、或者優(yōu)選地是aox濃度(可吸附的有機結(jié)合鹵素)。

17、還描述了一種計算機程序。該計算機程序包括指令，該指令在由計算機執(zhí)行時使計算機執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計算機實現(xiàn)的方法。

18、還描述了一種計算機可讀介質(zhì)。該計算機可讀介質(zhì)包括指令，該指令在由計算機執(zhí)行時使計算機執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的計算機實現(xiàn)的方法。