АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1995 года по МПК C02F1/74 C02F3/30 

Изобретение относится к аппаратам с перемешивающими устройствами для биологической очистки сточных вод, а также к аппаратам для насыщения жидкостей кислородом воздуха и техническим кислородом при водоподготовке. Изобретение может быть использовано для обработки питьевых промышленных и бытовых сточных вод озоном, хлором, а также для очистки отходящего воздуха и абсорбции газов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат для контакта газа и жидкости с перемешивающим устройством, выполненным в виде сегнерова колеса с разбрызгивающими форсунками и упругих отбойных пластин в верхней части аппарата, а также двухрядного сегнерова колеса с трубами и перфорированного диска с упругими отбойными пластинами в нижней части аппарата. Трубы для подвода газа и циркулирующей жидкости расположены коаксиально, в головке двухрядного сегнерова колеса и в стенках труб выполнены соосные отверстия, диск размещен на наружной трубе с возможностью вращения. Аппарат используется для пневматического и механического перемешивания среды в пульсационном режиме.

Недостатками такой конструкции являются небольшое время контакта газа и жидкости и недостаточно эффективное дробление газа, а отсюда недостаточные газосодержащие, поверхность контакта фаз и степень использования газа.

Цель изобретения интенсификация процесса смешения за счет интенсивного дробления газа и многократного перемешивания его с жидкостью.

Цель достигается тем, что в корпусе аппарата с наклонным днищем, штуцерами для ввода и вывода газа и жидкости на коаксиально размещенных по центру трубах для подачи жидкости и газа в местах расположения в них отверстий установлены горизонтальные однорядные сегнеровы колеса для подачи жидкости и одно двухрядное колесо размещены ситчатые полки, в двухрядном колесе предусмотрено средство создания импульсов.

Новым в аппарате является то, что горизонтальные сегнеровы колеса для подачи жидкости установлены непосредственно над ситчатыми полками, в головке нижнего двухрядного колеса между ситчатыми полками размещены горизонтальные трубы с отверстиями и вертикальными сегнеровыми колесами на них подачи газа. Горизонтальные трубы с вертикальными сегнеровыми колесами размещены между последними нижними ситчатыми полками с приводом от нижнего горизонтального сегнерова колеса для подачи жидкости, расположенного в верхней части головки двухрядного колеса над второй ситчатой полкой снизу.

На фиг. 1 показан аппарат для очистки сточных вод; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 сечение С-С на фиг. 3.

Аппарат для очистки сточных вод содержит корпус 1 с плоской крышкой 2 и наклонным днищем 3. Снизу в аппарат встроены две центральные коаксиально расположенные трубы 4 и 5 для циркуляции жидкости и подачи газа соответственно по высоте аппарата размещены ситчатые полки 6 (фиг. 1).

На трубе 4 в местах расположения в ней отверстий установлены горизонтальные однорядные сегнеровы колеса 7 (фиг. 2) в непосредственной близости над ситчатыми полками 6. Все колеса 7 размещены на трубе 4 для подачи жидкости с накопителем.

В головке 8 двухрядного колеса между нижними полками размещены горизонтальные трубы 9 с отверстиями и вертикальными сегнеровыми колесами 10 на них для подачи газа, при этом горизонтальные трубы 9 установлены в головке 8 соосно отверстиям в трубе 5 без накопителя (фиг. 3). Горизонтальные трубы 9 с вертикальными сегнеровыми колесами 10 размещены между последними нижними ситчатыми полками (фиг. 1). Направление форсунок смежных колес в каждой паре прямо противоположное (фиг. 4).

В головке 8 двухрядного колеса над ситчатой полкой размещен привод колеса ряд труб с разбрызгивающими форсунками и накопителем для жидкости, аналогичный горизонтальному однорядному сегнеровому колесу 7.

Аппарат снабжен циркуляционным контуром, включающим трубопровод 11, теплообменник 12 и насос 13, штуцерами 14 и 15 для подачи и отвода воды и штуцером 16 для отвода отработанного газа.

Аппарат работает следующим образом.

Сточная вода, возвратный активный ил поступают через штуцер 14 на верхнюю ситчатую полку аппарата, затем последовательно перетекают с полки на полку. Отработанная вода отводится через штуцер 15.

Воздух или кислород поступает снизу в трубу 5, проходит последовательно через отверстий в ней, горизонтальные трубы 9 и отверстия в них и выходит через форсунки вертикальных сегнеровых колес 10. При выходе газовых струй из форсунок колес происходит вращение последних под действием реактивных моментов в сторону, противоположную направлению газовых струй. Направление газовых струй, а следовательно, и вращение смежных колес в каждой паре прямо противоположное. Подача газа в горизонтальные трубы осуществляется периодически импульсами при совпадении их с отверстиями в трубе 5. Вращающиеся вместе с колесами пульсирующие газовые струи осуществляют струйное перемешивание дисперсии. Сегнеровы колеса, вращающиеся в сторону, противоположную выходу струй газа, осуществляют механическое перемешивание дисперсии. Воздействие противоположно направленных потоков от механического и пульсирующего струйного перемешивания приводит к образованию активной зоны перемешивания с взаимнопроникающими вихрями и активной турбулизацией дисперсии между ситчатыми полками.

Часть жидкости через теплообменник 12 насосом 13 подается по центральной трубе 4 в горизонтальные сегнеровы колеса 7. Над каждой ситчатой полкой 6 за счет вращающегося сегнерова колеса и противоположно направленных вращающихся струй жидкости происходит интенсивное дробление выходящих из отверстий ситчатых полок газовых пузырьков и эффективное перемешивание их с протекающей между ситчатыми полками жидкостью. Вращающиеся над ситчатыми полками струи жидкости предотвращают забивание отверстий частицами ила.

Нижний ряд труб с форсунками и накопителем для жидкости, размещенный в верхней части головки 8 над ситчатой полкой, является одновременно перемешивающим устройством и гидроприводом головки двухрядного колеса.

За счет гидропривода нижний ряд горизонтальных труб 9 с вращающимися вертикальными сегнеровыми колесами 10 на них также вращается, что позволяет организовать активный узел дробления газа и перемешивания его с проходящей между последними ситчатыми полками к выходу сточной воды.

Преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с известной следующие.

Организация между последними ситчатыми полками взаимно противоположного вращения сегнеровых колес с пульсирующими струями газа в вертикальной плоскости и одновременного вращения их с трубами в горизонтальной плоскости создает активный узел дробления газа и эффективного перемешивания его с водой на выходе ее из аппарата. При этом полностью исключается образование воронки в аппарате и "захлебывание" перемешивающего устройства при любых расходах газа. Размещение по высоте аппарата нескольких ситчатых полок с вращающимися сегнеровыми колесами над ними создает несколько дополнительных зон для срезания пузырьков газа с отверстий полок и дробления их струями жидкости и колесами и для эффективного перемешивания их с водой при протекании ее между ситчатыми полками. Благодаря ситчатым полкам, возрастает многократность контакта газа и жидкости, увеличивается также время пребывания жидкости в аппарате, а циркуляция ее насосом позволяет регулировать его об необходимой величины.

Вышеописанные конструктивные и гидродинамические преимущества аппарата позволяют значительно интенсифицировать процесс смешения газа с жидкостью, увеличить поверхность контакта фаз и газосодержание в сpеднем на 15-18% Активная аэрация даст возможность получить высокие концентрации растворенного газа, что, в случае биологической очистки сточных вод, позволяет увеличить дозу активного ила, подаваемого в среду. Увеличение концентрации ила при соответствующем увеличении поверхности контакта фаз и газосодержания значительно интенсифицирует процесс биологической очистки сточных вод и повысит эффективность использования, например, чистого кислорода до 95% и выше. Аппарат особенно эффективен для очистки сильно загрязненных сточных вод, занимает небольшую площадь. Конструкция перемешивающих устройств позволяет выполнить его абсолютно герметичным. Наклонное днище служит для сепарации фаз под действием силы тяжести.

Аппарат может быть использован не только как барботажный реактор для очистки сточных вод (под наливом), но и как скруббер для очистки газа, когда верхние однорядные сегнеровы колеса будут работать в газовой среде, при этом уровень жидкости в аппарате может меняться в зависимости от растворимости газа.

Аппарат может быть использован также в процессе гидрирования, в производстве биохимического уксуса, кормовых дрожжей.

Использование: при обработке питьевых, промышленных и бытовых сточных вод кислородом воздуха, техническим кислородом, озоном, хлором. Сущность изоберетения: на внутренней трубе для подачи жидкости непосредственно над ситчатыми полками размещены горизонтальные сигнеровы колеса, а внизу головки двухрядного колеса между последними нижними полками горизонтальные трубы с отверстиями и вертикальными сигнеровыми колесами на них для подачи газа. Нижнее горизонтальное сегнерово колесо для подачи жидкости размещено в верхней части головки двухрядного колеса над ситчатой полкой и служит гидроприводом его, 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащий цилиндрический корпус с наклонным днищем, штуцерами для ввода и вывода газа и жидкости, перемешивающее устройство в виде горизонтальных однорядных и двухрядного сегнеровых колес на коаксильно размещенных трубах для подачи газа и жидкости, ситчатые полки и средство создания импульсов, отличающийся тем, что горизонтальные сегнеровы колеса установлены на внутренней трубе для подачи жидкости непосредственно над ситчатыми полками, в головке двухрядного колеса размещены горизонтальные трубы с отверстиями и вертикальными сегнеровыми колесами на них для подачи газа. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что горизонтальные трубы с отверстиями и вертикальными сегнеровыми колесами на них размещены между последними нижними ситчатыми полками. 3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что нижнее горизонтальное сегнерово колесо для подачи жидкости размещено в верхней части головки двухрядного колеса над ситчатой полкой.