Устройство для аэрации жидкости Советский патент 1986 года по МПК C02F3/16 C02F7/00 

ванным колпаком 1 , источник сжатого воздуха 13 с трубопроводом его подачи в направляющую камеру перемешивающего приспособления. Перфорированный колпак I1 перемешивающего приспособления обращен в сторону водозаборной камеры 1, которая установлена в нижнем слое водоема против течения окружающей воды. Устройство снабжено аэрационной камерой 22, присоединенной к камере смещения, и камерой сепарации воды и воздуха, выполненной в виде вертикальной трубы, верхний конец которой расположен на границе раздела вода - воздух, средняя часть имеет окна 26, размещенные в нижнем слое водоема на уровне дробителя 24,

отделенного от аэрированной воды воздуха, а нижний конец вертикальной трубы имеет перфорированную трубу 27, расположенную поперек течения окружающей воды в придонном слое водоема. Часть трубопровода подачи сжатого воздуха расположена внутри вертикальной трубы камеры сепарации и имеет теплообменник, а часть трубопровода от теплообменника до источника сжатого воздуха теплоизолирована. Аэрационная камера снабжена соплами 29, установленными по направлению движения смеси воды и воздуха, последнее из которых введено в камеру сепарации воды и воздуха. 2 ил.

Изобретение относится к области очистки воды в естественных и искусственных водоемах и может быть использовано при обработке бытовых и промышленных сточных вод. Для повышения эффективности аэрации устройство содержит водозаборную камеру 1, камеру смешения 2-3, в которой установле-т иа направляющая камера 4 с перемешивающим приспособлением и перфориро /)

Изобретение относится к очистке воды в естественных и искусственных водоемах и может быть использовано при очистке бытовых и промьшленных сточных вод.

Цель изобретения - повьшение эффективности аэрации.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство при его работе в малопроточном стратифицированном водоеме, продольный разрез; на фиг.2 - схема применения устройства в обескислороженном водоеме с использованием ветродвигателя.

Устройство состоит из установленной в водоеме водозаборной камеры 1, камеры смещения 2-3, в которой размещена направляющая камера 4 с перемешивающим приспособлением включающим вал 5 с подшипниками 6, диск 7, лопатки 8 воздушной турбины, венец 9 лопаток, лопасти 50 осевого суперкавитирующего насоса, перфорированный колпак 1, приводимого в движение двигателем 12 источника 13 сжатого воздуха с трубопроводом его подачи в направляющую Камеру перемещйванлцего приспособления. Вал 5 с подшипниками 6 размещен в стакане 17, который одной .стороной крепится к диску 18 с соплами 19, а другой при помощи стойки 20 - к направлякицей камере 4. Камера 4, в свою очередь, крепится к камере смешения при помощи стоек 21. Перфорированный колпак 11 перемешивающего приспособления обращен в сторону водозаборной камеры 1, которая установлена в нижнем А. слое водоема против течения окружающей воды. Устройство также включает аэрационную камеру 22, присоединенную к камере смешения, и камеру сепарации воды и воздуха, включающую гидроциклон 23, дробитель 24 воздуха, трубу 25 с окнами 26. Камера сепарации выполнена в виде вертикальной трубы, верхний конец которой расположен в верхнем А,, слое на границе раз.дела вода -, воздух, средняя часть имеет окна 26, размещенные в нижнем АЗ слое водоема на уровне дробителя 24 воздуха, а нижний конец имеет перфорированную трубу 27, расположенную поперек течения воды в придонном А. слое водоема. Труба 27 защищена предохранительной сеткой 28. Часть трубопровода 15 подачи сжатого воздуха от источника к направлякядей камере расположена внутри трубы 25 и выполнена в виде теплообменника, а часть трубопровода 14 от теплообменника до источника 13 теплоизолирована. Аэра. ционная камера 22 снабжена соплами 29, направленными по движению водовоздущной смеси. Расстояние между соплами равно 4-5 диаметрам трубопровода камеры аэрации D. Последнее сопло введено в гидроциклон 23 камеры сепарации воды и воздуха. Слой смеше ния Aj находится между верхним А. и нижним А слоями водоема. Устройство работает следующим образом. Сжатый воздух от источника 13 по трубопроводу 14 с минимальными потерями тепла поступает к тештообменниКУ, где тепло воздуха передается воде. При этом подогретая вода, как бо лее легкая, всплывает в верхний слой водоема через трубу 25 и аэрируется на границе раздели естественным способом. Теплообменник устанавливается внутри трубы 25 для усиления отбора тепла от воздуха через твердую стенку, так как коэффициент теплопередачи к двухфазному потоку вьпие, чем к однофазному. Охлажденный воздух чере трубопровод 16, внутреннкяо полость камеры 4 и сопла 19 поступает на лопатки 8 воздушной турбины и вращает ее вместе с диском 7. При этом лопас ти 10 суперкавитирующего насоса также вращаются и засасывают через водо заборную камеру 1 окружающую воду слоя AJ в камеру 2-3 смешения, куда поступает отработанный после турбины воздух через отверстия перфорированного колпака 11. При соприкосновении в камере 2 смешения воды и воздуха образуефся водовоздушная смесь, и кислород из воздуха диффундирует в воду. Затем смесь сжимается лопатками суперкавитирующего насоса в камере 3 смешения и поступает в аэрацион ную камеру 22, где под повьппенным давлением основная часть кислорода поступает в воду. Пузырьки воздуха, попадая в камеру 2 смешения, где дав ление ниже, чем на глубине погружения водозаборной камеры, дробятся на большое количество обычных по размеру (диаметром .4-6 мм), но при сжатии их в насосе они существенно уменьша ются. Эти пузырьки, проходя через насос и каверну за ним, дробятся дополнительно (участок камеры 3 смешения) Таким образом, фиксированный расход воздуха разбивается на мельчайшие . частицы с большой площадью контакта, что является одним из факторов усиления диффузии кислорода из воздуха в воду. Кроме того, пониженное давление в камере 2 смешения ускоряет переход насоса в режим суперкавитации, а также способствует более сильному охлаждению воздуха после турбины. Первое приводит к усилению активации воды, а значит, и к более существен- ной диффузии кислорода в камере аэрации и сепараторе, а последнее способствует более сильному охлаждению воды (в основном в тонком слое вокруг пузырьков), увеличивая тем самым диффузию из воздуха в воду. Средняя температура смеси уменьшается незначительно по сравнению с температурой воды в слое А, поэтому после выхода из устройства эта вода не подымается, а как более тяжелая опускается и, таким, образом, вносит кислород в пригдонный слой А . Для предотвращения слипания пузырьков и их отделения от воды в результате всплытия при движении смеси в камере аэрации через каждые 4-5 диаметров камеры аэрации установлены сопла 29, ориентированные по движению смеси. В соплах смесь разгоняется, перемешивается, и газовая фаза ввиду скольжения дробится на мельчайшие частицы, увеличивая, таким образом, поверхность контакта и, соответственно, диффузию кислорода из воздуха в воду. В последнем сопле водовоздушная смесь разгоняется до такой скорости, чтобы в гидроциклоне 23 можно бьшо отделить аэрированную воду от обескислороженного воздуха. После этого насьш1енная кислородом и охлажденная в устройстве вода через перфорации трубы 27 и сетку 28 поступает в верхнюю часть слоя Aij. Так как труба 27 размещается поперек течения в водоеме, то насьщ1енная в устройстве кислородом вода перемещается по всей площади донной части водоема. Двигаясь в слое А., аэрированная и охлажденная вода вытесняет более теплую воду и вносит кислород в этот слой. Обескислороженный воздух через дробитель 24 в виде узьфьков направляется в трубку 25, де, всплывая, засасывает через окна 6 окружающую воду нижнего слоя вооема и поднимает ее в верхний слой, де она аэрируется естественным спообом. Размещение водозаборной камеы 1 против течения потока приводит использованию в процессе аэрации инетической энергии воды и гарантиует поступление в устройство обесислороженной воды слоя А.. В резульате того, что воздух всплывает в амкнутом пространстве трубопровода 5, исключается гибель рыбы.