Керамический аэратор Российский патент 2018 года по МПК C02F1/74 C02F3/16 B01F3/04 

Изобретение относится к обработке промышленных и бытовых сточных вод с использованием керамических аэраторов воздуха и может быть использовано в аэрационных бассейнах при очистке сточных вод, в том числе и в аэротенках очистных сооружений при биологической очистке сточных вод.

Согласно эксплуатационным данным в аэрационных сооружениях, в т.ч. и биологической очистки (в аэротенках), довольно значительная часть оседающих веществ (в т.ч. и активного ила) скапливается в придонном пространстве. Слой таких отложений составляет 0,2-0,4 м при глубине аэротенка 5 м, причем фактически зона у дна не участвует в процессе очистке, а напротив, создает анаэробные условия, уменьшая тем самым полезный объем резервуара.

Известно устройство для аэрации жидкостей, состоящее из кольцевого аэратора типа АКВА-ТОР с воздуховодом. Аэратор типа АКВА-ТОР содержит кольцевой аэратор с центральным отверстием для подсоса воды и ила и расположенный под ним внешний воздуховод в виде составных отрезков пластмассовой трубы, которые сообщены между собой через полость соединительного патрубка. Диспергирующее покрытие аэратора выполнено в виде горизонтального кольца из пористого материала (Аэраторы АКВА-ТОР и комбинированные системы аэрации. Водоснабжение и санитарная техника, 2000, 12, часть 2, с. 11-13).

Наиболее близким техническим решением является система аэрации с керамическими диспергаторами, установленная в аэротенке, расположенная выше рабочего уровня аэрируемой водно-иловой смеси и соединенная гибким трубопроводом с керамическими диспергаторами, выполненными в виде цельнокерамического пустотелого корпуса, стенки которого сформированы мелкозернистыми или крупнозернистыми монофракциями керамических материалов. В корпусе керамического диспергатора выполнено отверстие с винтовой нарезкой для крепления входного штуцера, соединенного с гибким трубопроводом (RU 2438996, C02F 3/20, B01F 3/04, опубл. 10.01.2012).

К недостаткам данного изобретения относится образование застойных зон в придонном пространстве аэротенка, что приводит к снижению полезного объема аэрационного резервуара и, соответственно, к увеличению эксплуатационных затрат.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение использования объема аэрационного резервуара, массообменных характеристик процесса аэрации и снижение эксплуатационных затрат.

Сущность изобретения заключается в том, что в керамическом аэраторе, содержащем цельнокерамический пустотелый корпус со стенками из монофракций керамических порошков с центральным отверстием и винтовой нарезкой в корпусе, входной штуцер, подводящий трубопровод воздуха, согласно изобретению корпус керамического аэратора снабжен минимум одним или более вертикальным сквозным цилиндрическим отверстием с непроницаемыми стенками;

- при двух и более вертикальных сквозных цилиндрических отверстиях с непроницаемыми стенками они располагаются на противоположных сторонах симметрично относительно центрального отверстия;

- в сквозном вертикальном цилиндрическом отверстии с непроницаемыми стенками по внутренней образующей цилиндрического отверстия выполнены минимум два спиралевидных направляющих потока;

- корпус может быть выполнен с опорами на дно аэрационного бассейна или без них, при этом опоры корпуса имеют отверстия.

Технический результат получаем за счет увеличения массообменных характеристик процесса аэрации вследствие подсоса и перемешивания донных отложений эрлифтным воздействием и уменьшения сжатия восходящего потока иловоздушной смеси предотвращением коалесценции в ней пузырьков воздуха вследствие дополнительных потоков из отверстий. Также на 3-5% увеличивается полезное использование объема резервуара, что снижает в итоге эксплуатационные затраты.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на

фиг. 1 - вид сверху керамического аэратора;

фиг. 2 - разрез устройства;

фиг. 3 - вид сверху цилиндрического вертикального отверстия;

фиг. 4 - разрез цилиндрического вертикального отверстия.

В корпусе 1 керамического аэратора для подачи воздуха предусмотрено центральное отверстие 2, к которому посредством винтовой нарезки в корпусе 3 и входного штуцера 4 прикреплен подводящий трубопровод воздуха 5. Для обеспечения циркуляции иловой смеси в придонном пространстве в корпусе 1 устроены вертикальные сквозные цилиндрические отверстия 7 в количестве от двух до четырех штук. Данные отверстия 7 оснащены спиралевидными направляющими потока 8 для усиления эффекта турбулизации потока. Корпус 1 керамического аэратора установлен на опоры 9 на дно аэрационного бассейна 9, в которых в свою очередь имеются отверстия 10 для предотвращения образования застойных зон вблизи данных опор.

Устройство работает следующим образом. Воздух подается по подводящему трубопроводу воздуха 5 в корпус 1 керамического аэратора. При выходе пузырьков воздуха через поверхность корпуса 1 благодаря наличию вертикальных сквозных цилиндрических отверстий 7, а также опор 9 с отверстиями 10 создается эффект «подсоса», т.е. иловая смесь захватывается с придонного пространства и через отверстия 7 выбрасывается в слой вверх очищаемой воды.

Экспериментальная проверка работоспособности предлагаемого устройства для аэрации сточных вод показала повышение процесса массопереноса на 7%, сокращение удельных энергозатрат на перенос одного килограмма кислорода на 5,4%.

Изобретение относится к обработке природных и сточных вод воздухом. Керамический аэратор содержит цельнокерамический пустотелый корпус 1 со стенками из монофракций керамических порошков с центральным отверстием 2 и винтовой нарезкой 3 в корпусе 1, входной штуцер 4 и подводящий трубопровод 5 воздуха. Корпус 1 керамического аэратора снабжен одним или более вертикальным сквозным цилиндрическим отверстием 1 с непроницаемыми стенками. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного объема аэрационного бассейна, интенсивность и КПД процесса аэрации, снизить расход воздуха, металлоемкость, капитальные и эксплуатационные затраты. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Керамический аэратор для подачи воздуха в аэрационные бассейны, содержащий цельнокерамический пустотелый корпус со стенками из монофракций керамических порошков с центральным отверстием и винтовой нарезкой в корпусе, входной штуцер, подводящий трубопровод воздуха, отличающийся тем, что корпус снабжен одним или более вертикальным сквозным цилиндрическим отверстием с непроницаемыми стенками.

2. Керамический аэратор по п. 1, отличающийся тем, что при двух или более вертикальных сквозных цилиндрических отверстиях с непроницаемыми стенками они располагаются на противоположных сторонах симметрично относительно центрального отверстия.

3. Керамический аэратор по п. 1, отличающийся тем, что в сквозном вертикальном цилиндрическом отверстии с непроницаемыми стенками по внутренней образующей цилиндрического отверстия имеются минимум два спиралевидных направляющих потока.

4. Керамический аэратор по п. 1, отличающийся тем, что корпус может быть выполнен с опорами на дно аэрационного бассейна или без них, при этом опоры имеют отверстия.