Устройство для аэрации жидкости Советский патент 1984 года по МПК C02F3/16 C02F103/20 C02F103/32 

Изобретение относится к технике аэрации жидкости и может быть испол зовано при очистке высококонцентрир ванньк по органическим загрязнениям сточных вод, например сточных вод мясокомбинатов, навозсодержащих сто ков, для стабилизации активного ила для аэрации стоков с повышенным содержанием растворенных солей. Известен механический аэратор, состояний из лопастного винта, наса женного на вертикальный вал и размещенного в верхней части центральной трубы. Подача воздуха осуществл ется за счет пониженного давления в надлопастном пространстве через воздухоподБодящие трубы . Невысокая окислительная способность данной конструкции аэратора не позволяет применять его при очистке высококонцентрированных стоков. Наиболее близким к предлагаемому по Технической сущности явлцется пи момеханический аэратор АПН-24, пред ставляющий собой лопастной винт, на саженный на вертикальный вал и расположенный в верхней частя централь ной трубы. Подача воздуха осуществляется компрессором через распреде литель, расположенньй под винтом и выполненный из перфорированных труб {Y). Недостатком данной конструкции является низкая надежность распреде лителя воздуха, так как перфорированные трубы со временем зарастают растворенньми в воде солями, что выводит аэратор из строя. Нарушение.нормальной работы аэра тора происходит и при расходе возд ха выше критический величины, составляющей 20% от насосной производительности аэратора . Это связано с тем, что при определенной подаче воздуха возле воздухоподающего устройства образуется воздушная подушка которая за счет Архимедовой сил поднимается по центральной трубе вверх, вьщавливая столб жидкости и нарушая тем самым нормальный режим работы азратора. Ограниченность вводимого объема воздуха, т.е. огра ниченность производительности по кислороду, не позволяет использоват аэратор для перемешивания больших объемов жидкое™. В противном случае нормальный ход биологической очистки будет лимитироваться массообменными показателями. При максимальной возможной подаче воздуха, что является необходимым условием эффективного использования любого пневмомеханического аэратора, на 50-60% снижается насосная производительность аэратора, т.е. секундный расход жидкости, проходящей через центральную трубу. Снижение насосного эффекта сопряжено с пропорциональным уменьшением донных скоростей и окислитель- . ной способности, что значительно (в 1,5-1,6 раз) снижает эффективность использования аэратора. Кроме того, введение воздуха в центральную трубу и связанная с этим необходимость преодоления Архимедовой силы, действующей на пузырьки воздуха, вызывает увеличение полезной мощности аэратора На 15-20%. Это также отрицательно сказывается на эффективности работы аэратора. Цель изобретения - повьшгение эффективности работы устройства за счет увеличения подачи воздуха и снижения знергозатрат. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем вертикальный вал с лопастным винтом, расположенные в направляющей трубе по ее оси в верхней части, распределитель воздуха и отражательный конус, распределитель воздуха выполнен из эластичных мелкопористых трубок, раз мещенных вокруг направлякяцей трубы в нижней ее части. Для лучшего диспергирования воздуха и распределения его в аэрируемой жидкости распределитель воздуха выполнен в форме цилиндра, не превышающего по высоте отражательный конус, и радиусом, не менее диаметра направ-: ляющей трубы. На фиг. t изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид в плане. Устройство имеет вертикальный вал 1, в нижней части которого крепится лопастной винт 2, расположенный в верхней части направляющей трубы 3. Подача воздуха осуществляется по трубопроводам 4 к распределителю 5, состоящему из мелкопористых эластичных трубок 6, из солекислото-щелочно-маслобензостойкойрезины. Для плавного изменения направления потока жидкости при выход из центральной трубы в нижней части служит, отражательный конус 7. В предлагаемой конструкции устро ства распределитель вьлолнен в форм цилиндра, не превышающего по высоте отражательный конус, и радиусом, не менее диаметра центральной трубы. Указанная форма диффузора обеспе . чивает наиболее эффективное исполь вание диспергируемого воздуха, поскольку пузырьки воздуха рассредота чиваются равномерно по всему сечени потока жидкости, создаваемого лопас ным винтом. При уменьшении высоты распределителя воздух будет распрос раняться лишь частью потока, при этом оставшаяся неаэрируемая часть потока будет перемещаться по аэроте ку непроизводительно, а выходящий воздух будет образовывать зоны с бо шой насьщенностью пузырьками, что сопровождается интенсивным их укрупнением и, соответственно, снижением эффективности аэрации. Увеличение вьюоты распределит еля сопровождается нерациональным использованием воздуха, так как часть его неомывается скоростньш потоком от лопастного винта, вследствие чего пузырек воздуха, вьпсодящий из отверстия мелкопористых трубок, очень крупный , (по экспериментальйым данным 3-4 мм) и движется к поверх.ности по вертикальной линии, уменьшая общую продолжительность контакта воздуха с жидкостью и коэффициент использования воздуха. Зависимость коэффициента использования воздуха от распределения представлена в таблице. Радиус диффузора подобран экспериментально и объясняется тем, что при его уменьшении срываемые с мелкопористых трубок пузырьки воздуха увлекаются в начале ко дну аэротенка, где поток от лопастного винта имеет минимальное сечение и изменяет свое направление. Вследствие этого плотность пузырьков возрастает, происходит их укрупнение и уменьшение коэффициента использования воздуха. Экспериментальные исследования устройства показывают, что коэффициент использования воздуха при его подаче через распределитель радиусом 0,7, 0,9, 1,0 составляет 8,9, 10,0, lOjB г/м соответственно. Выполнение распределителя из перфорированныЕХ эластичных трубок разрешает проблему зарастания отверстий солями, так как при отсутствии подачи воздуха они плотно сжимаются, предотвращая проникновение иловых частиц во внутрь трубок, а при подаче воздуха расширяются. В то же время указанный распределитель обеспечивает очень тонкое диспергирование воздуха. Диаметр пузырьков составляет 1-1,5 мм (данные получены в результате эксп.фиментальных исследований), что в 3-3,5 раза меньше диаметра пузырьков воздуха, образующихся при использовании диффузора из дырчатых труб (4-8 мм). Это позволяет в несколько раз уменьшить расход потребного воздуха, что существенно отражается на эксплуатационных расходах. Предлагаемая конструкция аэрационного устройства позволяет вводить в аэротенк любой заданный обЪ1ем воэдуха, т.е. получать любую производи.тельность по кислороду, что дает возможность использовать устройство для аэрации больошх объемов жидкости. При этом не происходит нарушения нормальной работы устройства. . Подача любого заданного количества воздуха не сопровождается снижением насосного эффе{ста, от которого в прямой зависимости находятся данные скорости и массообменные показатели работы устройства. Так, например, при расходе воздуха 2,4 и 8 м /мин насосный эффект составляет 25,25 и 25 соответственно, в то время как расположение распределителя в центральной трубе

дает насосный эффект при этих же значениях расхода воздуха 24 и 19 м/мин, а при подаче воздуха 8 работа устройства нарушается. Увеличение эффективности аэрации лишь за счет повышения насосного эффекта составляет . Кроме того, значительное повышение данных скоростей позволяет увеличить объем зоны аэрации, что положительно сказывается на капитальных и эксплуатационных затратах.

Размещение воздухоподшощего устройства с внешней CTOpoJM яаправляющей трубы позволяет сэкономить 20% электроэнергии, необходимой дпя преодоления подъемных сил пузьфьков воздуха при их подаче в трубу и увеличения на соответствующую величину эффективности аэрацНи.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность аэрации жидкости в 2,5 - 2,8 раза (по данным сравнительных исследований) .

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРМЩИ ЖИДКОСТИ, ссщержащее направлякяогю трубу, установленный по ее оси в верхней части трубы вертикальный вал с Лопастным винтом, распределитель воздуха и отражательный конус, о тличающеесл тем, что, с цель повьявення эффективности работы устройства за счет увеличения подачи воздуха и снижения энергозатрат, распределитель воздуха выполнен из эластичных мелкопористых трубок, размещенных вокруг направляющей трубы в ее нижней части. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что распределитель воздуха вьтолнен в форме цилиндра с высотой.не более высоты отражательного конуса, и радиусом, не менее диаметра направляющей трубы. 1980, сточных вод

в О

о в

Фи.2

о о