Устройство для аэрирования водоемов Советский патент 1990 года по МПК C02F7/00 C02F3/14 C02F103/02 

Изобретение относится к системам обеспечения экологического равновесия в природных и искусственных водоемах, в частности путем регулирования их кислородного режима, может использоваться в тех случаях, когда расход очищенных сточных вод относительно расхода воды в проточном водоеме или объеме непроточного водоема невелик, а также в водоемах с антропогенным понижением средней концентрации растворенного кислорода.

расположенных в климатических поясах с длительным периодом ледостава.

Цель изобретения - повышение технологической эффективности за счет увеличения поверхности газожидкостного контакта при одновременном регулировании количества вводимого кислорода.

На фиг.1 изображено устройство для аэрирования водоемов, план,- на. фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1.

сл л

о

4 СО &

Устройство для аэрирования водоемов содержит перепадной колодец 1 с плоскими боковыми стенками 2 и 3, снабженный водосливом 4 практического профипя с водобойным углублением 5 и трубопроводами 6 и 7 очищенной сточной воды и выпуска. В перепад- ном колодце установлен ротор 8 с горизонтальным валом 9 с возможностью вращения в опорных подшипниках 10 и 11, закрепленных в плоских боковых стенках. Ротор оборудован торцовыми дисками 12 с радиальными лопастями 13, соприкасающимися с потоком жидкости, стекающей по водосливу практического профиля. При этом радиальные лопасти ротора выполнены криволинейного профиля с выпуклой частью 14, направленной противоположно потоку жидкости, стекающей по водосливу практического профиля, и снабжены перфорацией 15.

Перепадной колодец совмещен с насосной станцией 16 рецикла речной воды, оборудованной водозаборным оголовком 17, самотечными трубопровод дами 18 и 19, приемным резервуаром 20, по меньшей мере двумя насосами 2 и 22, например осевого типа, с электродвигателями 23 и 24 напорные трубопроводы 25, 26 которых введены в напорную линию 27, присоединенную к нижней части 28 приямка 29 гашения напора.

Перепадной колодец снабжен генераторной станцией 30, внутри которой вал р отора через установленные последовательно автоматическую муфту 31 сцепления и повысительный редуктор 32 присоединен к генератору 33 тока.

Устройство может быть выполнено в виде круглой в плане цилиндрической шахты 34, центральную часть 35 которой занимает перепадной колодец, отделенный плоскими боковыми стенка - ми от смежных сегментных в плане цо мещений 36 и 37, в которых размешены насосная и генераторная станции.

Устройство работает следующим образом.

Очищенная сточная вода по трубопроводу 6 очищенной сточной воды поступает в перепадной колодец 1, стекает по водосливу 4 практического профиля, попадая в водобойное углубление 5, где в результате гидравлического прыжка происходит высвобож

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дение избыточной энергии и насыщение воды кислородом. Насыщенная кислородом очищенная сточная жидкость по трубопроводу 7 выпуска, например руслового типа, поступает в водоем, что способствует поддержанию в нем кислородного режима на оптимальном уровне.

В процессе истечения через водослив 4 практического профиля поток сточной воды оказывает5 давление на радиальные лопасти 13 ротора 8, прикрепленные к его горизонтальному валу 9, благодаря чему ротор постоянно вращается в опорных подшипниках 10 и 11, закрепленных в плоских боковых стенках 2 и 3 перепадного колодца. В результате этого -происходит раздробление компактного потока стекающей сточной жидкости и ее интенсивное разбрызгивание на мелкие струйки, что интенсифицирует процесс мас- сопередачи кислорода в жидкость за счет увеличения поверхности газожидкостного контакта. Помимо этого, вследствие утилизации значительной части кинетической энергии падающей струи ее негативное динамическое воздействие на нижнюю часть перепадного колодца 1, определяющее в ко- нечном итоге долговечность всего сооружения, сводится к минимуму.

В тех случаях, когда по сезонным условиям количество кислорода, вводимое в водоем потоком очищенной сточной воды, оказывается недостаточным, производят включение одного, а если потребуется, то и двух осевых насосов 21, 22 станции 16 рецикла речной воды. Речная вода через водозаборный оголовок 17 и самотечные трубопроводы 18 и 19 поступает в приемный резервуар 20 насосной станции 16 рецикла .речной воды, откуда насосами 21 и 22 по напорным трубопроводам 25 и 26 и напорной линии 27 ее подают в нижнюю часть 28 приямка 29 гашения напора, расположенного (В месте присоединения трубопровода 6 очищенной сточной воды к перепадному колодцу 1 В результате этого происходит слияние потоков речной и очищенной сточной воды и суммарный поток жидкости сначала соприкасается с радиальными лопастями 13 ротора 8, а затем переходит в состояние гидрав- лического прыжка в водобойном уг- лублении 5, что обеспечивает увеличение количества растворенного кислорода, поступающего в водоем. За счет предварительного разбавления в перепадном колодце 1 сточной жидкости водой водоема обеспечивается более равномерное распределение в водоеме нагрузки по остаточным загрязнениям, что улучшает его экологическое состояние.

Вращение горизонтального вала 9 ротора 8 через установленные последовательно автоматическую муфту 31 сцепления и повысительный редуктор 32 передается генератору 33 элект- рического тока. .Вырабатываемый генератором 33 ток используется в систем питания осевых насосов 21 и 22. насосной станции 16 рецикла речной воды, а когда насосы отключены - расходуется на нужды комплекса очистки сточных вод. Использование муфты

31сцепления позволяет автоматически отключать повыснтельный редуктор

32и генератор 33 от вращающегося ротора 8 при аварии трансмиссии, а также в период профилактики и ремонта. Применение редуктора 32 обеспечивает повышение исходного числа оборотов на валу 9 ротора 8 от 60 - 100 до 1000-1500 об/мин на валу генератора 33 при соответствующем изменении крутящего момента, что соответствует оптимальному режиму генератора по выходу тока.

При вращении радиальных лопастей 13 ротора 8, выполненных криволинейного профиля с перфорацией 15 выпуклой части 14, направленной противоположно потоку жидкости и ограничен- ной с боков торцовыми дисками 12, происходит циклическое заполнение атмосферным воздухом замкнутых ковшевых полостей и введение его в контакт с жидкостью. При попадании очередной радиальной лопасти в зону действия потока жидкости захваченный воздух стремится вырваться наружу через перфорацию выпуклой части и, попадая под противоточный удар струи, дробится на мельчайшие пузырьки, что ускоряет массообменный процесс растворения кислорода. Так как воздух в первую очередь выходит через центральную выпуклую часть лопасти, целесообразно для эффектив- ной работы устройства, чтобы каж - дая из лопастей в горизонтальном положении соприкасалась с потоком

JQ

з 0

5 Q

- с 5

0

ЖИДКОСТИ ПОЛОВИНОЙ СВОеЙ ДЛИНЫ. ф

выходе из соприкосновения с потоком жидкости лопасть захватывает определенную часть жидкости и отбрасывает ее к противоположной от водослива 4 стенке, усиливая эффект аэрации за счет дополнительного разбрызгивания жидкости и ослабляя негативное динамическое воздействие жидкости на водобойное углубление 5.

Целесообразной формой предлагаемого устройства является цилиндрическая шахта 34, центральную часть 35 которой занимает перепадной колодец 1, а в боковых смежных сегментных в плане помещениях 36 и 37 размещены насосная станция 16 рецикла речной воды и генераторная станция 30. Подобная компановка эффективна по следующим причинам: минимальный расход строительных материалов, например железобетона; сокращение протяженности взаимных технологических связей между отдельными элементами устройства (трансмиссий, электрических линий) и удобство обслуживания; возможность применения прогрес- сицных методов производства строи- тельньЕх работ.

Таким образок, предлагаемое устройство за счет увеличения поверхности газожидкостного контакта при одновременном регулировании количества вводимого кислорода позволяет интенсифицировать процесс массопере- дачн кислорода в жидкость, улучшает экологическое состояние водоема, рационально использует электроэнергию, увеличивает долговечность сооружения и сокращает расход строительных материалов и протяженность взаимных технологических связей, что обеспечивает снижение приведенных затрат на 30% при соответственном уменьшении энергозатрат на 50- 55% и капитальных затрат на 15-20%.

Формула изобретения

1. Устройство для аэрирования водоемов, включающее трубопровод очищенной сточной воды, перепадной колодец с плоскими боковыми стенками, водосливом практического профиля, приямком гашения напора, водобойным углублением и трубопроводом выпуска, например, руслового типа, о т л иустановленным в перепадном ко- с возможностью вращения в

7

ч д, ю щ е е с я тем, что, с целью повышения технологической эффективно ти за счет увеличения поверхности газожидкостного контакта при одновременном регулировании количества вводимого кислорода, оно снабжено ротором с горизонтальным валом, радиальными лопастями и торцовыми дисками, лодце

опорных подшипниках, закрепленных в Плоских боковых его стенках, устройство также снабжено сообщенной с перепадным колодцем насосной станцией рецикла речной воды, оборудованной водозаборным оголовком, расположенным выше устройства по течению воды в водоеме, самотечными трубопроводами, приемным резервуаром, по меньшей мере двумя насосами, например осевого типа, напорная линия которых присоединена к нижней части приямка гашения напора колодца.

1

8

2.Устройство но п.1, о тли - чающееся тем, что перепад- ной колодец снабжен генераторной станцией с генератором тока, повы- сительным редуктором и автоматической муфтой сцепления, соединенной с валом ротора.

3.Устройство по п.1, о тли - чающееся тем, что радиальные лопасти ротора выполнены криволинейными с выпуклой перфориро- ванной частью, направленной противоположно потоку жидкости,- стекающей по водосливу.

4.Устройство по пп.1 и 2, о т- личающееся тем, что оно снабжено цилиндрической шахтой, в центральной части которой располо0 жен перепадной колодец с плоскими боковыми стенками, а в смежных сегментных в плане отсеках размещены насосная станция рецикла воды и генераторная станция.

5

Изобретение относится к устройствам для обеспечения экологического равновесия в природных и искусственных водоемах. Цель изобретения - повышение технологической эффективности за счет увеличения поверхности газожидкостного контакта при одновременном регулировании количества вводимого кислорода. Указанная цель достигается использованием таких технически взаимосвязанных элементов, как перепадной колодец, в котором с возможностью вращения установлен ротор с радиальными лопастями, совмещенный с насосной станцией речной воды. Станция оборудована водозаборным оголовком, приемным резервуаром и осевыми насосами. Напорная линия насосов введена в приямок гашения напора. Вал ротора через установленные последовательно автоматическую муфту сцепления и повысительный редуктор присоединен к генератору тока. Радиальные лопасти ротора криволинейного профиля с перфорированной выпуклой частью направлены противоположно потоку жидкости. Круглая в плане цилиндрическая шахта, центральную часть которой занимает перепадной колодец, а баковые сегментные в плане помещения занимают насосная и генераторная станция, обеспечивает эффективную компановку. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

J4

i гП

ЛНч

6-6

36 35 37 Фиг.З