ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АЭРАТОР Российский патент 1997 года по МПК C02F3/20 

Изобретение относится к биохимической очистке природных, бытовых и производственных сточных вод и может быть широко использовано в различных отраслях промышленности.

Известны различные типы диспергирующих и аэрирующих устройств, предназначенных для очистки природных и производственных сточных вод.

Например: "Пневматический аэратор", установленный в аэротенке, содержащий диспергатор в виде пористый трубы, присоединенной к воздуховоду, причем он снабжен, по меньшей мере, двумя рефлекторами в форме опрокинутых усеченных конусов с углом между образующей конуса и его большим основанием 40-60^o, расположенных на внешней части диспергатора, при этом диспергатор установлен вертикально с образованием щели между дном аэротенка и нижней частью диспергатора, выполненной открытой, воздуховод подсоединен к верхней части диспергатора, внутренняя часть диспергатора выполнена конической, расширяющейся книзу с углом конусности, обратно пропорциональным пористости материала диспергатора, а наружные диаметры опрокинутых усеченных конусов убывают по высоте диспергатора снизу вверх. (а.с. N 1673536, С 02 F 3/20, от 30.08.91).

"Устройство для аэрации жидкости", содержащее направляющую трубу, установленный по ее оси в верхней части вертикальный вал с лопастным винтом, воздухопровод и отражательный конус, причем отражательный конус выполнен полым внутри с перфорированной поверхностью, покрытой слоем эластичной мелкопористой резины, и соединен с воздухопроводом. (а.с. 1655916, C 02 F 3/16, от 15.06.91).

"Аэрационное устройство для введения воздуха или кислорода в сточные воды на очистных установках или в природные воды", предложено аэрационное устройство из пористого материала для введения воздуха в виде мелких пузырьков в сточные воды, поступающие на установки их биологической очистки. В устройстве не происходит закупорка пор, несмотря на высокий расход воздуха. Пористый материал имеет волокнистую структуру. (заявка ФРГ N 3227671, С 02 F 3/20, от 26.01.84).

"Способ и устройство для биологической обработки сточных вод", устройство содержит трубчатые сетчатые элементы с размером отверстий 15х15-25х25 мм, изготовленные из сваренных в узлах пересечения полос шириной 3-8 мм, фиксируют между двумя пластинами с держателями. Полученные блоки наполнителя устанавливают горизонтально или вертикально в баке для обработке сточных вод установки с циркуляцией и аэрацией воды, обрабатываемой с целью очистки. Суммарная площадь сетчатых элементов составляет 30-50% от площади бака (заявка Японии N 57-4382, C 02 F 3/02, от 26.01.82).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение, описанное в заявке ФРГ N 3226065, С 02 F 3/20, 1983 "Трубчатый аэратор", содержащий каркас в виде перфорированной трубы, установленную на ней пористую гильзу, диспергирующий слой (в виде резиновой оболочки с тонкими прорезями) и размещенный между трубой и гильзой промежуточный слой в виде спирального перфорированного шланга.

К недостаткам вышеописанных изобретений относятся сложность устройства, а также недостаточная равномерность распределения диспергируемой среды.

Целью изобретения является повышение эффективности насыщения жидкости газом путем обеспечения равномерного и мелкопузырчатого распределения диспергируемой среды по всей длине устройства.

Для обеспечения вышеуказанной цели в известном пневматическом аэраторе, содержащем каркас в виде перфорированной трубы с перфорацией в виде конических отверстий, расположенных рядами с шагом 2-8 диаметра средних отверстий. Отверстия в соседних рядах смещены по отношению друг к другу на половину шага между отверстиями. На тело каркаса навит полимерный объемный жгут в двух направлениях с перехлестом, образующий промежуточный слой. Сверху труба с навивкой охвачена высокопористой гильзой, полученной путем пневмоэкструзии и представляющей собой полимерный волокнистый материал с пористостью 500-600 мкм и являющийся подложкой для диспергирующего слоя, который, в свою очередь, нанесен на поверхность гильзы также путем пневмоэкструзии и имеет пористость 30-80 мкм.

Для обеспечения равномерного распределения диспегируемой среды по всему объему резервуара предусмотрена возможность удлинения устройства с помощью секций, для этого корпус устройства снабжен в обеих сторон муфтами, которые имеют сопрягаемые резьбы, одна наружную, другая внутреннюю.

Известен патент США N 4818446, B 01 F 3/04, от 04.04.89 "Устройство для ввода газа в жидкость", представляющее собой выполненный как одно целое трубчатый барботер, образованный средней секцией и двумя противоположными концевыми секциями, в каждую из которых вставлена пробка. Обе пробки образуют между собой закрытую камеру и две расположенные на концах открытые камеры, в каждой концевой секции в закрытой камере выполнено распределительное отверстие, сообщающее их между собой. Средней секцией барботер прикреплен к подающей трубе так, что последняя соединяется с закрытой камерой. Каждая концевая секция соосно охвачена эластичной перфорированной гильзой, захватывающей распределительные отверстия.

Из вышеописанного технического решения видно, что в нем концевые секции охвачены эластичной перфорированной гильзой.

В предлагаемом изобретении также использована высокопористая полимерная гильза, но в отличие от известного существенного признака изобретения, описанного в патенте США, она охватывает корпус устройства, на котором внахлест расположена навивка и получена гильза путем пневмоэкструзии и представляющая собой полимерный волокнистый материал с пористостью 500-600 мкм.

В другой заявке Великобритании N 2183497, B 01 F 3/04, от 10.06.87, в которой описан "Диффузор", выполненный в виде пористой трубы с рубашкой из гидрофобного пористого пластика, представляющей собой намотку из пластмассовой ленты, причем каждый виток намотки располагается внахлест, как и в предлагаемом изобретении использована намотка пластмассой ленты.

Однако в предлагаемом изобретении на корпус устройства намотан полимерный жгут, а не лента, причем в двух направлениях с перехлестом, а не внахлест. Кроме того, эта намотка является не верхней рубашкой устройства, а служит основной еще для двух слоев: высокопористой гильзы и диспергирующего слоя, полученных путем пневмоэкструзии.

Следовательно, предлагаемое техническое решение имеет совокупность новых существенных признаков, обеспечивающих изобретательский уровень и является промышленно применимым.

На фиг. 1 показан продольный разрез пневматического аэратора; на фиг. 2
поперечный разрез аэратора.

Пневматический аэратор согласно фиг. 1 и 2 содержит каркас 1 в виде полимерной перфорированной трубы, перфорация в которой представляет собой конические отверстия 2, расположенные рядами с шагом 2-8 диаметра средних отверстий, причем отверстия в соседних рядах смещены по отношению друг к другу на половину шага между ними. С двух сторон к каркасу приварены две муфты 3 и 4, имеющие сопрягаемые резьбы, одна наружную, другая внутреннюю. Объемный полимерный жгут 5 навит на тело каркаса в двух направлениях с перехлестом и образует промежуточный слой между каркасом и гильзой. Корпус устройства с намоткой охвачен высокопористый гильзой 6, полученной путем пневмоэкструзии с пористостью 500-600 мкм, сверху гильзы нанесен диспергирующий слой 7, полученный также путем пневмоэкструзии и с пористостью 30-80 мкм.

Пневматический аэратор работает следующим образом.

1. Пример установки одной секции аэратора (одна муфта аэратора заглушена).

Диспергируемая среда под давлением подается в перфорированную трубу 1 и, пройдя через перфорацию 2, поступает в межслойное пространство, где свободно распределяется в каналах, образованных телом каркасов, жгутом 5 и пористой гильзой 6, затем диспергируемая среда проходит собственно диспергирующий слой 7, в котором и достигается уже полная равномерность ее распределения по всей длине аэратора, а также ее мелкопузырчатость.

2. Пример секционной установки пневматического аэратора.

Из одиночных секций аэратора путем навинчивания по сопрягаемым резьбам муфт одна на другую получают плети заданной длины, которые укладываются на дно резервуара, при этом в каждой секции плети происходит процесс, описанный в примере 1, причем при применении подобного секционного устройства достигается равномерность распределения диспергируемой среды по всему объему резервуара.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает равномерность распределения диспергируемой среды по всей длине устройства и ее мелкопузырчатость, а при секционном применении также равномерное распределение диспергируемой среды по всему объему резервуара.

Причем выполнение перфорации в виде конических отверстий обеспечивает наименьший коэффициент расхода среды в сечениях отверстий (наибольший эффект при секционном использовании устройства), намотка объемного полимерного жгута увеличивает межслойное пространство, что также повышает эффективность аэрации среды, служащая подложкой для диспергирующего слоя высокопористая гильза служит пыленакопителем и, сделанная из двух секций, позволяет легко осуществить ее замену при засорении, диспергирующий слой позволяет достичь нужную мелкопузырчатость распределения среды.

Следовательно, применение предлагаемого устройства позволяет резко повысить эффективность аэрации, осуществлять набор секций нужной длины для любого профиля резервуаров, легко производить смену отдельных элементов устройства при их засорении, что расширяет область применения подобных устройств и позволяет достичь следующих технико-экономических показателей:
окислительная способность при погружении на 1 м и расходе воздуха 3,3 м³/ч ГО₂/м³•ч 41,2
эффективность аэрации при погружении на 1 м и расходе воздуха 3,3 м³/ч кГО₂/кВт•ч 3,25
воздухопроницаемость 1 погонного метра л/мин до 250.

Использование: биохимическая очистка природных, бытовых и производственных сточных вод в различных отраслях промышленности. Сущность: для повышения эффективности насыщения жидкости газом путем обеспечения равномерного и мелкопузырчатого распределения диспергируемой среды по всей длине устройства, пневматический аэратор содержит каркас в виде перфорированной трубы с коническими отверстиями, расположенными рядами со смещением их в соседних рядах, равным половине шага между отверстиями. Промежуточный слой между каркасом и гильзой выполнен в виде объемного полимерного жгута навитого в двух направлениях на каркас с перехлестом, сверху трубу с навивкой охватывает высокопористая гильза, полученная путем пневмоэкструзии и представляющая собой волокнистый материал с пористостью 500-600 мкм. Высокопористая гильза служит подложкой для диспергирующего слоя, который в свою очередь нанесен на поверхность гильзы также путем пневмоэкструзии и имеет пористость 30^oC80 мкм. С целью возможности удлинения устройства для обеспечения равномерности аэрации по всему объему резервуара, корпус устройства снабжен с обеих сторон муфтами, имеющими сопрягаемые резьбы, одна - наружную, другая - внутреннюю. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневматический аэратор, содержащий каркас в виде перфорированной трубы, установленную на ней высокопористую гильзу, наружный диспергирующий слой и промежуточный слой, размещенный между каркасом и гильзой, отличающийся тем, что отверстия трубы выполнены конической формы и расположены со смещением их в соседних рядах, равным половине шага между отверстиями, промежуточный слой выполнен в виде объемного полимерного жгута и установлен навивкой на каркасе в двух направлениях с перехлестом, высокопористая гильза выполнена пневмоэкструзией из волокнистого материала с пористостью 500 600 мкм, а диспергирующий слой выполнен пневмоэкструзией из материала с пористостью 3О 80 мкм. 2. Аэратор по п. 1, отличающийся тем, что каркас выполнен с размещенными на его обеих сторонах муфтами, при этом одна муфта выполнена с наружной, а другая с внутренней сопрягаемыми резьбами.