СИСТЕМА АЭРАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК C02F3/20 

Изобретение относится к области биологической очистки сточных вод, в частности к устройствам для пневматической аэрации.

Известна система аэрации, состоящая из соединенных отрезков воздуховодов с дисковыми аэраторами (см. Попкович Г.С., Репин Б.Н. Системы аэрации сточных вод. - М.: Стройиздат, 1986, с. 47, фиг. 22). Отрезок с дисковыми аэраторами выполнен в виде блока из нескольких дисковых аэраторов, смонтированных на пластмассовой трубе.

К недостаткам известной системы относится постоянное накопление воды в воздуховоде. Вода образуется в воздуховоде вследствие конденсации паров воды из сжатого воздуха на стенках внутренней полости воздуховодов. Удалить эту воду из полости воздуховода возможно только при специальных периодических продувках сжатым воздухом по команде оператора.

Между продувками вода постепенно накапливается на дне полости воздуховода и уменьшает свободный проход для воздуха. Воздух, двигаясь в полости воздуховода вдоль скопившейся воды с большой скоростью, вызывает волнения воды в воздуховоде с возникновением гидроударов по дискам аэраторов. На диски аэраторов только статическое давление сжатого воздуха действует с силой в 400 кг на диск. Гидроудары способны оторвать диск аэратора от трубы воздуховода или нарушить структуру диспергирующего слоя дискового аэратора.

В основу изобретения поставлена задача, в системе аэрации, подлежащей усовершенствованию путем дополнения ее отрезками воздуховодов с пористыми трубчатыми аэраторами, чередующимися с отрезками воздуховодов с дисковыми аэраторами, обеспечить гашение волнений воды, скапливающейся в полости отрезков воздуховодов с дисковыми аэраторами с одновременным ее отведением через отрезки воздуховодов с пористыми трубчатыми аэраторами без участия оператора и без остановки процесса аэрации.

Вода отводится через поры трубчатых аэраторов путем ее выдавливания давлением сжатого воздуха непосредственно в процессе аэрации. При этом давление в полости воздуховодов должно быть выше суммы перепада давления на пористой стенке трубчатого аэратора и гидростатического давления на его нижнюю внешнюю точку.

Чередование отрезков воздуховодов с дисковыми и пористыми трубчатыми аэраторами позволяет равномерно отводить воду из полости отрезка воздуховода с дисковыми аэраторами в полость отрезка воздуховода с пористыми трубчатыми аэраторами и далее через поры последних выдавливать воду давлением сжатого воздуха наружу из полости воздуховода, чем подавляется возрастание волнения воды от отрезка к отрезку.

Включение отрезков воздуховодов с пористыми трубчатыми аэраторами первыми и последними вызвано тем, что в первом отрезке, воздуховода при наличии воды в полости генерируются волны, а в последнем отрезке они тормозятся с образованием гидроударов, поэтому выдавливание воды через поры трубчатых аэраторов уменьшает энергию волнообразования воды.

Кроме этого, в пористых трубчатых аэраторах колебательная энергия гасится внутренней перфорированной трубой воздуховода с ее межреберной полостью под пористыми слоями аэратора.

Фиг. 1 - схема стыковки отрезков воздуховодов с пористыми трубчатыми и дисковыми аэраторами.

Фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Поперечный разрез отрезка воздуховода с пористыми трубчатыми аэраторами.

Фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Поперечный разрез отрезка воздуховода с дисковыми аэраторами.

Приведена система аэрации, состоящая из соединенных (см. фиг. 1) отрезков воздуховодов 1 с дисковыми аэраторами 2, установленными горизонтально по оси 3, отрезков воздуховодов 4 с пористыми трубчатыми аэраторами 5, чередующимися с отрезками воздуховодов 1 с дисковыми аэраторами 2. Первым и последним установлены отрезки воздуховодов 4 с пористыми трубчатыми аэраторами 5.

Отрезок воздуховода 4 с трубчатыми аэраторами 5 состоит из (см. фиг. 2) перфорированной ребристой сверху полиэтиленовой трубы 6 с отверстиями 7 диаметром 8 мм между ребрами.

Пористый слой аэратора 5 выполнен из двух слоев: первый внутренний поддерживающий слой 8 - из волокнистого полиэтилена, а второй внешний диспергирующий слой 9 имеет размер пор от 150 до 250 мкм.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух (см. фиг. 1) поступает в первый отрезок воздуховода 4 с пористым трубчатым аэратором 5 со стороны входа 10, затем поступает в отрезок воздуховода 1 (см. фиг. 3) с дисковыми аэраторами 2, затем опять поступает в отрезок воздуховода 4 с пористым трубчатым аэратором 5 и далее чередуются отрезки до последнего отрезка воздуховода 4 с пористым трубчатым аэратором 5. Все отрезки воздуховодов 1 и 4, которые чередуются, диспергируют через свои аэраторы 2 и 5 сжатый воздух в сточные воды, образуя над аэраторами 2 и 5 водовоздушный поток, который аэрирует сточные воды. Вода 11 (см. фиг. 2, 3), постепенно образующаяся в отрезках воздуховодов 1 и 4, выдавливается давлением сжатого воздуха из воздуховода 4 через отверстия 7 в межреберную полость перфорированной трубы 6 и далее через пористые слои 8 и 9 в сточные воды.

Процесс выдавливания сточных вод из отрезков воздуховодов 4 с пористыми трубчатыми аэраторами 5 происходит автоматически: как только вода 11 перекроет в средине воздуховода часть пор, при этом уменьшится проходное сечение для диспергирования воздуха, давление в средине трубы увеличивается и выдавливает воду через закрытые ею поры наружу, увеличивая тем самым проходное сечение для воздуха, при этом давление воздуха в воздуховоде падает и водоотводящие поры снова готовы принимать и выдавливать воду 11.

Система выдавливания воды через поры трубчатого аэратора 5 работает в саморегулируемом автоколебательном режиме без участия операторов. При этом необходимо, чтобы давление в полости трубы воздуховода 4 было выше суммы перепада давления на пористой стенке и гидростатического давления на нижнюю точку пористой трубы воздуховода 4.

Кроме этого, в отрезках воздуховодов 4 с пористыми трубчатыми аэраторами 5 подавляются колебательные процессы, вызванные волнообразованием в начальном отрезке воздуховода 4. Волнообразование вызывается местными сопротивлениями (например, переходом с большей проходной площади на меньшую, поворотом потока сжатого воздуха и т.д.). Колебания подавляются перфорированной трубой 6 отрезка воздуховода 4 с ее межреберной полостью под пористыми слоями 8 и 9. При этом пористые трубчатые аэраторы 5 работают как глушители колебаний водовоздушного потока в полости отрезков воздуховодов 1 и 4.

Включение отрезков трубчатых аэраторов в систему с отрезками воздуховодов с дисковыми аэраторами позволяет автоматически удалять конденсат и инфильтрационную воду из полости воздуховодов, что увеличивает надежность системы аэрации.

Система аэрации может быть использована в системах пневматической аэрации сточных вод при их биологической очистке. Система аэрации содержит отрезки воздуховодов 1 с дисковыми аэраторами 2 и чередующиеся с отрезками воздуховодов 4 пористые трубчатые аэраторы 5. Пористые трубчатые аэраторы 5 служат в системе аэрации для водоотведения конденсата и инфильтрационной воды из полостей воздуховодов, подавления колебаний водо-воздушного потока в полостях воздуховодов 1 и 4. Изобретение позволяет автоматизировано осуществлять водоотведение конденсата и инфильтрационной воды из полостей воздуховодов с дисковыми и трубчатыми аэраторами. 1 з.п. ф-лы. 3 ил.

1. Система аэрации, состоящая из соединенных отрезков воздуховодов с дисковыми аэраторами, отличающаяся тем, что дополнена отрезками воздуховодов с пористыми трубчатыми аэраторами, которые чередуются с отрезками воздуховодов с дисковыми аэраторами. 2. Система аэрации по п.1, отличающаяся тем, что первым и последним установлены отрезки воздуховодов с пористыми трубчатыми аэраторами.