УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК C02F3/02 

Изобретение относится к области очистки сточных вод, обработки осадков, и может быть использовано в любых сооружениях для перемешивания и насыщения жидкостей газами.

Известно устройство для аэрирования жидкостей, состоящее из корпуса с диспергатором в виде диска, соединенного с воздуховодом, выполненного из волокнисто-пористого полиэтилена [1]
Недостатки известного устройства низкая эффективность и нестабильность аэрации (неравномерность распределения воздуха по площади аэратора и большой диаметр пузырьков газа 4 и более мм), связанные с излишне низким сопротивлением выходу воздуха (менее 10 см водн. ст.) и коалесценцией пузырьков.

Известно устройство для аэрирования жидкостей, наиболее близкое по назначению и технической сущности к предлагаемому, состоящее из корпуса с закрепленным диспергатором в виде диска из пористого полиэтилена, соединенного с воздуховодом [2]
Недостатки известного устройства низкая производительность устройства, рабочий диапазон расхода воздуха 2-5 м³/ч на 1 аэратор ввиду резкого повышения потерь напора при увеличении расхода воздуха с 15 до 28 см водн. ст. в указанном диапазоне, быстрая кольматация диспергатора в процессе эксплуатации и необходимость частой регенерации.

Недостатки обусловлены тем, что диспергатор выполнен из полиэтилена гидрофобного материала, имеющего жесткопористую структуру.

Цель изобретения повышение производительности устройства за счет снижения потерь напора, уменьшение кольматации и саморегенерации диспергатора в процессе эксплуатации, снижение капитальных и эксплуатационных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для аэрирования жидкостей, содержащем корпус с пористым диспергатором, соединенный с воздуховодом, пористый диспергатор выполнен из поливинилформаля пористостью 88-92% водопоглощением не менее 700%
На фиг.1 представлено предлагаемое устройство для аэрирования жидкостей, общий вид; на фиг.2 то же, вид сверху.

Устройство состоит из воздуховода 1, соединенного с корпусом 2, в котором установлен диспергатор 3. Диспергатор 3 выполнен из поливинилформаля пористостью 88-92% и водопоглощением не менее 700%
Устройство работает следующим образом.

Нагнетаемый компрессором воздух поступает по воздуховоду 1 в корпус 2 и через диспергатор 3, в котором диспергируется на мелкие пузырьки диаметром 1-2 мм, поступает в жидкость, аэрируя ее.

Выполнение диспергатора из поливинилформаля гидрофильного материала, эластичного во влажном состоянии, позволяет повысить производительность устройства в 2 и более раза без существенного повышения потерь напора в результате набухания материала во влажной среде и раскрытия дополнительных пор, закрытых в суховоздушном состоянии. Под действием давления подаваемого воздуха диспергатор растягивается, приобретая форму купола с увеличением рабочей поверхности на 20-30%
Эластичность поливинилформаля во влажном состоянии обеспечивает его саморегенерацию в процессе эксплуатации, т.к. при попадании в поры диспергатора кольматирующих частиц возрастает напор воздуха в устройстве. Это приводит к расширению пор и выдуванию кольматирующих частиц, чему способствует также гидрофильность, снижающая трение частиц о стенки пор.

Диспергатор из поливинилформаля отличает однородный размер пор, обеспечивающий высокую степень диспергирования воздуха (диаметр пузырьков 1-3 мм), химическая и абразивная стойкость, низкий удельный вес. Пористость 88-92% обеспечивает наилучшие гидравлические характеристики аэратора, потери напора находятся в оптимальном диапазоне (10-20 см водн. ст.), обеспечивающем стабильную эффективную и экономичную работу устройства, и практически не меняются с увеличением расхода воздуха, благодаря растяжению структурного каркаса диспергатора и включения в работу дополнительных пор, закрытых в суховоздушном состоянии. Пористость менее 88% характеризует плотный материал с более высокими потерями напора (более 20 см водн. ст.), применение которого приводит к непроизводительному повышению энергозатрат на аэрацию, а пористость более 92% к излишнему снижению потерь напора (менее 10 см водн.ст.) и неравномерности распределения воздуха по всей площади аэратора, что снижает эффективность аэрации.

Применение поливинилформаля с показателем водопоглощения более 700% обеспечивает саморегенерацию диспергатора при его кольматации в процессе эксплуатации в результате повышения напора воздуха в устройстве и расширения пор в 1,2-1,3 раза благодаря эластичности поливинилформаля во влажном состоянии.

Применение поливинилформаля с показателем водопоглощения менее 700% не обеспечивает саморегенерацию диспергатора в результате снижения эластичности поливинилформаля.

Данные по обоснованию оптимальных показателей поливинилформаля приведены в табл.1.

Данные, свидетельствующие о преимуществе предлагаемого устройства перед известным, приведены в табл.2.

Стабильная и экономичная работа устройства обеспечивается при потерях напора 10-20 см водн. ст.

Рабочий диапазон расходов воздуха у известного устройства ограничен 5 м³/ч в связи с резким повышением потерь напора при увеличении расхода воздуха.

В результате выполнения диспергатора из поливинилформаля гидрофильного материала, эластичного во влажном состоянии, предлагаемое устройство для аэрирования жидкостей обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными:
повышение производительности устройства в 2 и более раза с 2,5 до 6-10 м³/ч при снижении потерь напора с 15-28 до 11,5-18 см водн. ст.

саморегенерация диспергатора в процессе эксплуатации;
увеличение рабочей поверхности диспергатора на 20-50% и снижение коалесценции пузырьков воздуха за счет образования куполообразной формы диспергатора благодаря эластичности поливинилформаля во влажном состоянии;
устойчивость к гидравлическим ударам при запуске аэрационного оборудования;
герметичность соединений, а также простоту монтажа и замены;
снижение вибрации воздуховодов и увеличение срока их службы благодаря вязко-упругим свойствам поливинилформаля.

Использование: для очистки сточных вод, обработки осадком, для смешивания и насыщения жидкостей газами. Сущность: устройство для аэрации жидкостей содержит воздуховод, соединенный с корпусом, и диспергатор, выполненный из поливинилформаля пористостью 88 92% и водопоглощением не менее 700% Выполнение диспергатора из гидрофильного материала, эластичного во влажном состоянии, позволяет повысить производительность без существенного повышения потерь напора в результате набухания материала во влажной среде и раскрытия дополнительных пор, закрытых в суховоздушном состоянии. 2 ил. 2 табл.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ, содержащее корпус с пористым диспергатором, соединенный с воздуховодом, отличающееся тем, что пористый диспергатор выполнен из поливинилформаля пористостью 88 92% водопоглощением не менее 700%