ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2008 года по МПК B01F3/04 

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

Данное изобретение может быть использовано в аэротенках очистных сооружений в зонах, где необходимо создать анаэробные условия для эффективного протекания процессов денитрификации и дефосфотации, при биологической очистке сточных вод от соединений азота и фосфора.

Зарубежом данные условия в аэротенках создаются с помощью современных механических мешалок различных типов, которые обеспечивают эффективное перемешивание водно-иловой смеси в зонах денитрификации и дефосфотации без насыщения ее кислородом воздуха. Главным недостатком этих перемешивающих устройств является необходимость установки достаточно большого количества мешалок и их высокая стоимость.

Известна система перемешивания в коридорах-денитрификаторах Ново-Люберецкой станции аэрации (см., например, журнал ВСТ №8, стр.14, Москва, изд. ВСТ и Штробель, 1999 г.), где в качестве перемешивающих устройств используют металлические перфорированные трубы. Как показал опыт работы данных аэротенков, анаэробные условия, необходимые для протекания процессов денитрификации и дефосфотации, могут быть созданы и с помощью традиционных среднепузырчатых аэраторов, классическим представителем которых являются перфорированные трубы. Основным недостатком данного типа перемешивающих устройств является небольшой срок их эксплуатации вследствие коррозии металлических труб и связанного с этим зарастанием отверстий, через которые происходит диспергирование воздуха в водно-иловую смесь. По данным Ново-Люберецкой станции аэрации, через 2-3 года эксплуатации в результате зарастания отверстий и прекращения подачи через них воздуха в этих зонах аэротенка происходит высаждение ила из водно-иловой смеси, что приводит к созданию «мертвых» зон, в которых происходит загнивание ила, негативно сказывающееся на процессе биологической очистки воды.

Учитывая отсутствие отечественных механических перемешивающих устройств и высокую стоимость зарубежных мешалок, а также резкое ужесточение требований по качеству очистки сточных вод от азота и фосфора, задача создания дешевых и надежных перемешивающих пневматических устройств с низкой эффективностью переноса кислорода для перемешивания водно-иловой смеси в зонах денитрификации и дефосфотации аэротенков очистных сооружений приобретает в настоящее время особую актуальность.

В основу изобретения поставлена задача создания перемешивающего устройства, в котором за счет нового конструктивного выполнения его элементов и использования новых современных полимерных материалов достигается требуемая интенсивность перемешивания водно-иловой смеси при минимальном ее насыщении кислородом воздуха.

Поставленная задача решается тем, что в перемешивающем устройстве, состоящем из воздухоразводящей трубы и установленных на ней с заданным шагом диспергаторов воздуха, согласно изобретению, каждый из диспергаторов воздуха расположен с нижней стороны воздухоразводящей трубы под углом к горизонту от 0 до 90 градусов и представляет собой совокупность расположенной на воздухоразводящей трубе насадки, которая может быть различной конфигурации и размеров, и по меньшей мере одного дросселирующего отверстия, выполненного в области, ограниченной насадкой, при этом дросселирующее отверстие может быть сформировано либо непосредственно в стенке воздухоразводящей трубы, либо за счет сочетания отверстия в воздухоразводящей трубе и сменного дросселирующего устройства, которое может быть установлено как в стенке воздухоразводящей трубы, так и внутри корпуса насадки.

Целесообразно, чтобы диспергаторы воздуха были установлены на присоединенных с заданным шагом к воздухоразводящей трубе с ее нижней, ориентированной к дну, стороны трубчатых воздухораспределительных коллекторах, которые могут быть различных форм, причем чтобы на каждом из воздухораспределительных коллекторов было расположено по меньшей мере два диспергатора воздуха.

Предпочтительно, чтобы эквивалентный диаметр дросселирующего отверстия составлял 3-10 мм.

Также предпочтительно, чтобы насадки и воздухораспределительные коллекторы были установлены с помощью термосварки или резьбового соединения.

Целесообразно, чтобы в стенках насадок по периферии были выполнены отверстия или пазы.

Возможно, чтобы в качестве насадок были использованы дисковые аэраторы, состоящие из корпуса и мембраны, в которой выполнен ряд радиальных отверстий.

В дальнейшем изобретение поясняется примером выполнения и чертежами, на которых:

фиг.1 представляет общий вид перемешивающего устройства, частично поперечный разрез, согласно изобретению;

фиг.2 изображает общий вид перемешивающего устройства, вид сбоку, поперечный разрез, согласно изобретению;

фиг.3 представляет общий вид перемешивающего устройства, в котором диспергаторы воздуха установлены на воздухораспределительных коллекторах, вид сбоку, поперечный разрез, согласно изобретению;

фиг.4 изображает общий вид перемешивающего устройства, в котором насадки или коллекторы установлены с помощью резьбового соединения, частично поперечный разрез, согласно изобретению;

фиг.5 представляет общий вид перемешивающего устройства, в котором насадки выполнены с отверстиями или пазами по периферии, частично поперечный разрез, согласно изобретению;

фиг.6 изображает общий вид перемешивающего устройства с насадками в виде дисковых аэраторов, частично поперечный разрез, согласно изобретению;

фиг.7 представляет общий вид перемешивающего устройства с насадками в виде дискового аэратора, вид снизу, согласно изобретению.

Перемешивающее устройство состоит из воздухоразводящей трубы 1 (фиг.1) и установленных на ней с заданным шагом L диспергаторов воздуха 2, каждый из которых представляет собой совокупность расположенной на воздухоразводящей трубе 1 насадки 3, которая может быть различной по размерам и конфигурации, например прямоугольной, дисковой, овальной, в виде желоба и т.п., и по меньшей мере одного дросселирующего отверстия 4, выполненного в области 5, ограниченной насадкой 3. Дросселирующее отверстие 4 выполняет функции подачи воздуха из воздухоразводящей трубы 1 в полость насадки 3 и создания оптимального сопротивления в местах истечения воздуха из воздухоразводящей трубы 1, обеспечивая равномерное истечение воздуха по всей длине перемешивающего устройства, а насадка 3 предназначена для аккумулирования воздуха в объеме, занимаемом насадкой 3, с последующим его истечением в режиме крупнопузырчатой аэрации через нижний, открытый край 6 насадки 3, что значительно снижает эффективность переноса кислорода, обеспечивая тем самым необходимые условия для протекания анаэробных процессов. Дросселирующее отверстие 4 может быть сформировано либо непосредственно в стенке 7 воздухоразводящей трубы 1 (А), либо за счет сочетания выполненного в воздухоразводящей трубе 1 отверстия 8 и сменного дросселирующего устройства 9 (В, С), которое может быть установлено как в стенке 7 воздухоразводящей трубы 1 (В), так и внутри корпуса 10 насадки 3 (С). Каждый из диспергаторов воздуха 2 расположен с нижней стороны 11 воздухоразводящей трубы 1 под углом к горизонту от 0 до 90 градусов (фиг.2), что является необходимым для аккумулирования воздуха внутри насадки 3, а также для автоматического удаления под действием сжатого воздуха попавшей в перемешивающее устройство воды или образовавшегося конденсата. Для того чтобы исключить увеличение диаметра дросселирующего отверстия 4 в процессе эксплуатации, дросселирующее устройство 9 выполнено из материалов с повышенной стойкостью к процессам эрозии, например, капрона, нейлона и т.п. Дросселирующее отверстие 4 может быть различной формы, например круглым, щелевым, прямоугольным и т.п. Вне зависимости от количества дросселирующих отверстий 4, выполненных в области 5, ограниченной каждой из насадок 3, и от их формы и размеров, суммарный эквивалентный (приведенный к форме круга) диаметр Dэ дросселирующего отверстия 4 составляет 3-10 мм, что обусловлено тем, что при значениях Dэ менее 3 мм резко увеличивается сопротивление в местах истечения воздуха, что ведет к значительному увеличению энергозатрат, а при увеличении Dэ более 10 мм происходит весьма ощутимый рост неравномерности распределения воздуха по длине воздухоразводящей трубы 1, что приводит к резкому увеличению расхода воздуха, необходимого для обеспечения равномерной работы по всей длине перемешивающего устройства. На фиг.3 представлено перемешивающее устройство, в котором диспергаторы воздуха 2 установлены на присоединенных с заданным шагом к воздухоразводящей трубе 1 с ее нижней, ориентированной к дну части 11 трубчатых воздухораспределительных коллекторах 12, которые могут быть различны по форме, например в виде трубы, крестовины, гребенки, решетки и т.д. При этом на каждом из воздухораспределительных коллекторов 12 устанавливают по меньшей мере два диспергатора воздуха 2. Данную конструкцию перемешивающего устройства целесообразно использовать в аэротенках с большой шириной коридора (9-12 м), когда для создания необходимой интенсивности перемешивания в зонах денитрификации требуется подавать значительное количество воздуха, вследствие чего для сохранения низкой эффективности переноса кислорода необходимо увеличивать количество точек истечения воздуха из воздухоразводящей трубы 1 и расширять аэрируемую зону в аэротенке. Насадки 3 (фиг.1) и воздухораспределительные коллекторы 12 (фиг.3) устанавливают либо за счет термосварки, либо с помощью резьбового соединения. В последнем случае корпус 10 насадки 3 или воздухораспределительный коллектор 12 выполнены за одно целое с патрубком 13 (фиг.4) с резьбой для соединения с воздухоразводящей трубой 1, в которой выполнены отверстия 14 с ответной резьбой. В патрубке 13 имеется сквозное отверстие 15, которое может выполнять роль дросселирующего отверстия 4 или служить для установки в нем дросселирующего устройства 9. На фиг.5 представлено перемешивающее устройство, в котором насадки 3 выполнены с отверстиями 16 или пазами 17 по периферии корпуса 10 насадки 3, что обусловлено необходимостью создания направленных потоков воздуха в зонах его истечения из насадок 3. На фиг.6, 7 представлено перемешивающее устройство, в котором в качестве насадок 3 (фиг.1) используют дисковые аэраторы 18 (фиг.6, 7), состоящие из корпуса 19 и мембраны 20, в которой имеется ряд радиальных отверстий 21, различных по форме и размерам, например круглых 22 (фиг.7) или щелевых 23.

Данное перемешивающее устройство работает следующим образом. Воздух из магистрального воздуховода подается в воздухоразводящую трубу 1 (фиг.1) и установленные на ней диспергаторы воздуха 2, проходя при этом через дросселирующие отверстия 4, сформированные тем или иным образом, и попадает в область 5, ограниченную насадкой 3, где происходит его аккумулирование с последующим истечением в режиме крупнопузырчатой аэрации. В результате этого достигается требуемая интенсивность перемешивания водно-иловой смеси при минимальном ее насыщении кислородом воздуха. При прекращении подачи воздуха водно-иловая смесь заполняет всю воздухоразводящую трубу 1. Для удаления водно-иловой смеси из перемешивающего устройства не требуется дополнительных устройств или вмешательства оператора, так как при повторном включении подачи воздуха водно-иловая смесь под действием сжатого воздуха автоматически выдавливается из воздухоразводящей трубы 1 через дросселирующие отверстия 4, расположенные с нижней стороны 11 воздухоразводящей трубы 1. После удаления водно-иловой смеси перемешивающее устройство работает в своем обычном рабочем режиме, описанном выше.

Таким образом данное перемешивающее устройство за счет нового конструктивного исполнения позволяет обеспечить требуемую интенсивность перемешивания водно-иловой смеси при минимальном ее насыщении кислородом воздуха, обеспечивая тем самым условия, необходимые для протекания процессов денитрификации и дефосфотации при биологической очистке сточных вод.

Изобретение относится к устройствам для пневматической аэрации и может использоваться в биологической очистке сточных вод. Устройство содержит воздухоразводящую трубу и установленные на ней с заданным шагом диспергаторы воздуха, каждый из которых расположен с нижней стороны воздухоразводящей трубы под углом к горизонту от 0 до 90 градусов и представляет собой совокупность расположенной на воздухоразводящей трубе насадки и по меньшей мере одного дросселирующего отверстия, выполненного в области, ограниченной насадкой. Технический результат состоит в повышении интенсивности перемешивания водно-иловой смеси при минимальном ее насыщении кислородом воздуха. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Перемешивающее устройство, состоящее из воздухоразводящей трубы и установленных на ней с заданным шагом диспергаторов воздуха, отличающееся тем, что каждый из диспергаторов воздуха расположен с нижней стороны воздухоразводящей трубы под углом к горизонту от 0 до 90° и представляет собой совокупность расположенной на воздухоразводящей трубе насадки и по меньшей мере одного дросселирующего отверстия, выполненного в области, ограниченной насадкой, при этом дросселирующее отверстие может быть сформировано либо непосредственно в стенке воздухоразводящей трубы, либо за счет сочетания отверстия в воздухоразводящей трубе и сменного дросселирующего устройства, которое может быть установлено как в стенке воздухоразводящей трубы, так и внутри корпуса насадки.2. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что диспергаторы воздуха установлены на присоединенных с заданным шагом к воздухоразводящей трубе с ее нижней, ориентированной к дну, стороны трубчатых воздухораспределительных коллекторах, причем на каждом из воздухораспределительных коллекторов установлено по меньшей мере два диспергатора воздуха.3. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что эквивалентный диаметр дросселирующего отверстия составляет 3-10 мм.4. Перемешивающее устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что насадки и воздухораспределительные коллектора установлены с помощью термосварки или резьбового соединения.5. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что в стенках насадки по периферии выполнены отверстия или пазы.6. Перемешивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве насадки используют дисковый аэратор, состоящий из корпуса и мембраны, в которой выполнен ряд отверстий.