СИСТЕМА АЭРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2003 года по МПК C02F3/20 

Изобретение относится к устройствам для аэрации сточных вод при биологической очистке и может быть использовано для насыщения кислородом сточных вод в аэротенках, прудах-аэраторах, усреднителях, напорных трубопроводах.

Известна пневматическая система аэрации [1] , где сжатый воздух или (кислород) по подводящему трубопроводу от воздуходувок, компрессоров, напорных трубопроводов подается в аэрационное сооружение через аэраторы, представляющие собой дырчатые или пористые трубы.

Недостатком данной системы является низкий коэффициент использования кислорода для окисления загрязнений, содержащихся в воде, и ее насыщения кислородом (низкий коэффициент массопередачи кислорода).

От указанного недостатка свободна гидромеханическая система аэрации [2]. Она состоит из подводящего напорного трубопровода, по которому подается вода с помощью насоса на эжектор, имеющий резкое сужение. Сужение имеет перфорацию, через которую всасывается атмосферный воздух. Водовоздушная смесь через распределительный трубопровод подается в аэрационную емкость. Но система имеет значительные гидравлические потери и расход электроэнергии.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения гидравлических потерь и расхода электроэнергии за счет постепенного сужения передней части эжектора (конфузор 8) и изменения направления всасываемого воздуха через отверстия горловины.

Для достижения указанного технического результата в пневматической системе, содержащей эжектор, соединенный с подводящим напорным трубопроводом с одной стороны и с распределителем водовоздушной смеси - с другой, эжектор выполнен в виде трубы Вентури, имеющей в горловине отверстия, расположенные под углом 40-45^o к направлению потока жидкости.

Отличительным признаком предлагаемой системы аэрации сточных вод от известной является наличие эжектора, выполненного в виде трубы Вентури, имеющей в горловине отверстия, расположенные под углом 40-45^o к направлению потока жидкости.

Благодаря расположению отверстий в горловине под углом 40-45^o к направлению потока жидкости, а также устройству эжектора в виде трубы Вентури максимально снижаются потери напора, расхода сточной воды (гидравлические потери) и расхода электроэнергии за счет постепенного сужения движущегося потока жидкости и изменения направления движения всасываемого воздуха.

В известной гидромеханической системе аэрации резкое сужение напорного трубопровода приводит к тому, что поток жидкости не обтекает входной угол, а срывается с него и сужается до площади поперечного сечения ω_c (фиг.1), причем вокруг суженой части образуется вихревая кольцевая зона, что приводит к потерям напора на участках вихревой зоны. Дополнительное сопротивление движущемуся потоку жидкости оказывает воздух, всасываемый из атмосферы через отверстия диффузора перпендикулярно направлению движения жидкости.

Движение жидкости в конфузоре (постепенно сужающейся трубе) сопровождается увеличением скорости и падением давления вдоль конфузора до снижения его ниже атмосферного в горловине. В диффузоре давление жидкости увеличивается, а скорость ее движения постепенно падает. При этом не происходит отрыва жидкости от стенок и вихреобразования. Поэтому сопротивление потери напора и эжектора, выполненного в виде трубы Вентури, значительно меньше. Отверстия горловины, выполненные под углом 40-45^o к направлению движения жидкости, также способствуют снижению потерь.

Предлагаемая система аэрации сточных вод иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг. 1 представлен разрез устройства для инжектирования атмосферного воздуха (аналог);
на фиг.2 - схема системы аэрации сточных вод;
на фиг. 3 - разрез устройства для инжектирования атмосферного воздуха и его диспергирования в сточной воде (предлагаемое изобретение).

Система аэрации сточных вод включает подводящий напорный трубопровод 1, эжектор 2, выполненный в виде трубы Вентури, имеющий в сужении (горловина) 4 отверстия, воздушную рубашку 5, соединенную с воздушной трубой 6, диффузор 9, конфузор 8, воздушный фильтр 10, распределитель водовоздушной смеси 3. Распределитель располагается на дне аэрационной емкости 7 и имеет перфорацию для выхода водовоздушной смеси.

Сточная вода, подающаяся в напорный трубопровод 1 насосом или за счет перепада высот начала и конца напорного трубопровода, поступает в эжектор 2 в виде трубы Вентури, имеющей сужение - горловину, в котором за счет сжатия струи образуется вакуум. Горловина 4 имеет отверстия, через которые всасывается атмосферный воздух, проходящий через воздушную трубу 6, соединенную с воздушной рубашкой 5. Образующаяся водовоздушная смесь распределяется в сточной воде аэрационной емкости 7 посредством распределителя водовоздушной смеси 3, имеющего перфорацию.

Система аэрации сточных вод работает следующим образом: сточная вода по напорному трубопроводу 1 подается насосом (или самотечно с напором, равным разности высот от места истечения до эжектора) на эжектор 2. В горловине 4 за счет сжатия потока и увеличения скоростного напора возникает вакуум, под действием которого происходит всасывание атмосферного воздуха через воздушную трубу 6, воздушную рубашку 5 и затем через отверстия горловины 4. Высокая скорость всасываемого воздуха и увеличение давления на выходе из конфузора 8 аэратора позволяют достичь высокой степени диспергирования всасываемого воздуха. Водовоздушная смесь после эжектора через отверстия распределителя 3 поступает в аэрационную емкость 7 (коридор аэротенка или усреднителя, пруд аэратора, водоем) струями, направленными горизонтально.

В таблице приведены сравнительные характеристики гидромеханической и предлагаемой систем аэрации сточных вод.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность аэрации путем получения тонкодиспергированной водовоздушной смеси и улучшить массообмен жидкости с воздухом, вследствие чего снижаются затраты электроэнергии, сокращается расход воздуха на аэрацию, улучшается качество сточной воды, повышается окислительная мощность очистных сооружений.

Источники информации
1. Сивак В.М., Янушевский Н.Е. "Аэраторы для очистки природных и сточных вод", Львов, 1984 г., стр.22-26.

2. Сивак В.М., Янушевский Н.Е. "Аэраторы для очистки природных и сточных вод", Львов, 1984 г., стр.76-78.

Изобретение относится к устройствам для аэрации сточных вод при биологической очистке и может быть использовано для насыщения кислородом сточных вод в аэротенках, прудах-аэраторах, усреднителях, напорных трубопроводах. Система аэрации включает эжектор, выполненный в виде трубы Вентури, имеющей в горловине отверстия, расположенные под углом 40-45^o к направлению потока жидкости. Технический результат: повышение эффективности аэрации. 1 табл., 3 ил.

Система аэрации сточных вод, содержащая эжектор, соединенный с подводящим напорным трубопроводом с одной стороны и с распределителем водовоздушной смеси - с другой, отличающаяся тем, что эжектор выполнен в виде трубы Вентури, имеющей в горловине отверстия, расположенные под углом 40-45^o к направлению потока жидкости.