САТУРАТОР СО СТРУЙНОЙ АЭРАЦИЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/24 C02F1/74 

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для насыщения воды воздухом и может быть использовано, например, в составе флотационной установки по очистке сточных вод.

Существуют различные конструкции сатураторов. Основной их отличительный признак - верхняя или нижняя подача в них воды (см., например, книгу Дерягина Б.В. и др. Микрофлотация, М., Химия, 1986, стр. 79).

Сатураторы с верхней подачей воды и с нижним его отбором при подаче воздуха снизу позволяют исключить попадание крупных пузырьков воздуха во флотатор, (что может нарушить его нормальную работу). Однако, коэффициент использования воздуха в известных сатураторах низкий, т. к. крупные пузыри воздуха сразу же поднимаются вверх, не растворяясь в воде, а накопление большого количества воздуха в верхней части сатуратора снижает его эффективный объем. При этом избыток воздуха приходится стравливать.

В сатураторах с нижней подачей воды для увеличения скорости растворения, как правило, требуется применение мешалок или внутренних перегородок, что снижает надежность сатуратора, ведет к забиванию его илом и снижению эффективности его работы. При этом многие из указанных выше недостатков не устраняются.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является сатуратор со струйной аэрацией (см. книгу Копылов В.А. Очистка сточных вод и уплотнение осадков целлюлозно-бумажного производства. М., 1983, с. 42). Он содержит напорный бак, подводящий верхний и отводящий нижний трубопроводы, набор сопел для аэрации воды, внутреннюю перегородку для поддержания уровня волы внутри напорного бака и трубопровод подачи воздуха.

Работает сатуратор следующим образом. Подлежащую насыщению воздухом воду насосом подают в напорный бак по подводящему верхнему трубопроводу через сопла. Струи воды, вытекая под напором, дробят верхний слой воды на мелкие частицы. Образуемый массой пузырьков слой, весьма подвижен и обеспечивает большую скорость насыщения жидкости воздухом. Далее воду с растворенным в ней воздухом сливают через перегородку в отводящий нижний трубопровод.

Однако, известный сатуратор обладает существенными недостатками. Основные из них это: необходимость в дополнительных устройствах для поддержания стабильной работы сатуратора из-за возможного опорожнения объема перед отводящим трубопроводом и попадания в него нерастворенного воздуха, потери сжатого воздуха через воздушник (избыток воздуха стравливается), а также забивание илом сопел.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - совершенствование конструкции сатуратора.

Технический результат от использования изобретения - повышение производительности сатуратора за счет повышения эффективности растворения воздуха в воде, исключение потери сжатого воздуха и автоматизация работы сатуратора.

Указанный технический результат достигается тем, что сатуратор со струйной аэрацией, состоящий из напорного бака, подводящего верхнего и отводящего нижнего трубопроводов и трубопровода подачи воздуха снабжен эжектором, сигнализатором уровня воды и управляемым клапаном, причем эжектор установлен между подводящим трубопроводом и напорным баком, всасывающий патрубок эжектора соединен с верхней частью напорного бака, а сигнализатор уровня воды подключен к управляемому клапану, установленному на трубопроводе подачи воздуха.

Трубопровод подачи воздуха может быть подключен к рессиверу компрессора и напорному баку. Сатуратор может быть снабжен дополнительным эжектором, установленным на верхнем трубопроводе, а трубопровод подачи воздуха соединен с атмосферой и подключен к всасывающему патрубку дополнительного эжектора.

Предлагаемый сатуратор изображен на фиг.1-3 (примеры выполнения). Сатуратор состоит из напорного бака 1, подводящего верхнего и отводящего нижнего трубопроводов, соответственно 2 и 3, эжектора 4, всасывающий патрубок которого соединен с верхней частью 5 напорного бака 1, сигнализатора 6 уровня воды, управляемого клапана 7, установленного на трубопроводе подачи воздуха 8, присоединенного к рессиверу 9 компрессора 10, насоса 11 и трубопровода 12. Сигнализатор 6 уровня воды, например, поплавкового типа, установлен в сатураторе и подключен к управляемому клапану, например, с электромагнитным управлением 7. Насос 11 соединен с подводящим верхним трубопроводом 2. Трубопровод 12 соединяет верхнюю часть 5 напорного бака 1 с всасывающим патрубком эжектора 4, например, водо-воздушного типа.

Эжектор 4 можно разместить внутри напорного бака (фиг.2.2). Для подачи воздуха в напорный бак вместо компрессора 10 можно использовать дополнительный эжектор 13 (фиг.3), установленный на подводящем трубопроводе 2. Всасывающий патрубок эжектора 13 подключен к трубопроводу подачи воздуха 8 через клапан 7.

Открытие клапана 7 и подсос воздуха производится при превышении заданного номинального уровня воды по команде сигнализатора 6.

Работает сатуратор следующим образом. Воду насосом 11 по подводящему верхнему клапану трубопровода 2 через эжектор 4 подают в напорный бак 1. Вследствие разрежения внутри эжектора происходит засасывание воздуха из верхней части 5 напорного бака 1 потоком воды по трубопроводу 12. При выходе водо-воздушной смеси из эжектора 4 происходит ее распыление и ускорение вследствие расширения пузырей воздуха. В результате водо-воздушная струя с силой ударяет в поверхностный слой воды в баке и вспенивает его. Образовавшийся пенный слой весьма подвижен и имеет развитую поверхность, что значительно увеличивает скорость растворения воздуха в воде. Этому способствует двухсторонний контакт пленки воды в пене с воздухом.

Давление среды в напорном баке обычно составляет 0,3-0,6 МПа, что облегчает подсос воздуха эжектора и позволяет использовать конструкции эжекторов с относительно небольшим перепадом давления в них.

По мере расходования воздуха внутри напорного бака 1 уровень воды в нем возрастает. При превышении заданного номинального уровня сигнализатор 6 срабатывает и выдает сигнал на открытие клапана 7. Воздух высокого давления из рессивера 9 по трубопроводу подачи воздуха 8 устремляется в напорный бак 1. Увеличение количества воздуха в баке ведет к снижению уровня воды в нем. Сигнализатор 6 уровня фиксирует минимальный заданный уровень и выдает сигнал на закрытие клапана 7. Далее процесс повторяется. Насыщенную воздухом воду выводят по отводящему нижнему трубопроводу 3.

Преимущество изобретения состоит в том, что повышенная эффективность растворения воздуха в воде за счет многократной рециркуляции его через эжектор, вспенивания и ускорения движения верхнего слоя воды, увеличивает производительность сатуратора и позволяет уменьшить его объем. Кроме того, исключение потерь сжатого воздуха за счет блокировки подачи избыточного количества воздуха через управляемый клапан повышает экономичность сатуратора и предотвращает выбросы сточной воды и запахов в окружающую среду. Работа сатуратора полностью автоматизирована.

Изобретение относится к устройствам для насыщения воды воздухом и может быть использовано, например, в составе флотационной установки для очистки сточных вод. Сатуратор со струйной аэрацией состоит из напорного бака, подводящего верхнего и отводящего нижнего трубопроводов, трубопроводов подачи воздуха, эжектора, сигнализатора уровня воды и управляемого клапана. Эжектор установлен между подводящим трубопроводом и напорным баком, всасывающий патрубок эжектора соединен с верхней частью напорного бака, а сигнализатор уровня воды подключен к управляемому клапану, установленному на трубопроводе подачи воздуха. Технический результат от использования изобретения заключается в повышении производительности сатуратора за счет эффективности растворения воздуха в воде, исключения потерь сжатого воздуха и автоматизации работы сатуратора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

\ \ \ 1 1. Сатуратор со струйной аэрацией, состоящий из напорного бака, подводящего верхнего и отводящего нижнего трубопроводов, трубопроводов подачи воздуха, отличающийся тем, что он снабжен эжектором, сигнализатором уровня воды и управляемым клапаном, причем эжектор установлен между подводящим трубопроводом и напорным баком, всасывающий патрубок эжектора соединен с верхней частью напорного бака, а сигнализатор уровня воды подключен к управляемому клапану, установленному на трубопроводе подачи воздуха. \\\2 2. Сатуратор по п.1, отличающийся тем, что трубопровод подачи воздуха подключен к рессиверу компрессора и напорному баку. \\\2 3. Сатуратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным эжектором, установленным на подводящем верхнем трубопроводе, причем трубопровод подачи воздуха соединен с атмосферой и подключен к всасывающему патрубку дополнительного эжектора.