Устройство для аэрации воды Советский патент 1991 года по МПК C02F7/00 C02F7/00 C02F101/30 C02F103/00 

Изобретение относится к устройствам для насыщения воды кислородом атмосферного воздуха и может быть использовано на естественных и искусственных водоемах, например озерах, водохранилищах, каналах, реках, а также на очистных сооружениях и биологических прудах.

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности насыщения воды кислородом воздуха.

На чертеже схематично показано устройство для аэрации воды.

Устройство содержит гидравлический пресс 1, у которого верхняя часть малого цилиндра 2 сообщена с нижней частью большого цилиндра 3. Внутри малого цилиндра 2 и большого цилиндра 3 расположены соответственно поршни 4 и 5. Нижняя часть большого цилиндра 3 заполнена гидросмесью 6. Нижняя часть малого

О 00

ю

CJ CJ

о

цилиндра 2 сообщается напорным патрубком 7 с насосом 8, всасывающий патрубок 9 которого погружен в емкость 10, заполненную гидросмесью 6. Верхняя часть большого цилиндра 3 с трубопроводом 11, водовоздушным эжектором 12 и обратным клапаном 13 сообщена с водоемом для аэрируемой жидкости 14 (очистного сооружения, водоема, биологического пруда и т.д.), а при помощи вертикальной 15 и гори- зонтальной 16 труб, а также регулировочного клапана 17 - с эжекторами 18, расположенными над водоемом для аэрируемой жидкости 14. Для эффективной работы эжекторов 18 они должны располагаться под углом к горизонту 40-45°, а нижняя часть их должна отстоять от уровня воды в водоеме для аэрируемой жидкости 14 на расстоянии 0,15-0,20 м.

Нижняя и верхняя части малого цилин- дрз 2 снабжены контактами 19 и 20, подключенными к блоку 21 управления насосом 8. Большой цилиндр 3 расположен ниже уровня воды в водоеме для аэрируемой жидкости 14 на расстоянии Н. Малый цилиндр 2 и большой цилиндр 3 имеют уплотнения 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

При расположении поршней 4 и 5 в крайнем верхнем положении и заполненной нижней части малого цилиндра гидросмесью 6 из емкости 10 и неработающем насосе 8 в верхнюю часть большого цилиндра 3 под напором Н по трубопроводу 11 через водоаоздушный эжектор 12, захватывающий воздух из атмосферы, и обратный клапан 13 обедненная кислородом вода из водоема для аэрируемой жидкости 14 поступает в верхнюю часть большого цилиндра 3. Под напором Н, передаваемым от поршня 5 гидросмесью 6, находящейся в нижней части большого цилиндра 3, поршню 4, а также под собственным весом поршни 4 и 5 опускаются вниз. При этом гидросмесь 6, находящаяся в нижней части большого цилиндра 3, перетекает в верхнюю часть малого цилиндра 2, а гидросмесь 6, находящаяся в нижней части малого цилиндра 2, по напорному патрубку, неработающе- му насосу 8 и всасывающему патрубку 9 поступает в емкость 10. Одновременно верхняя часть большого цилиндра 3 заполняется водовоздушной смесью. При достижении поршнями 5 и 4 их крайних нижних положений срабатывает контакт 19 и при помощи блока 21 управления включается насос 8, и гидросмесь 6 под давлением Рн, развиваемым насосом 8, из емкости 10 по всасыэающему 9 и напорному 7 патрубкам

поступает в нижнюю часть малого цилиндра 2. При этом поршни 4 и 5 поднимаются вверх и водовоздушная смесь, находящаяся

в верхней части большого цилиндра 3, сжи52мается с усилием Р2, равным Ра PI ,

О1

т.е. большим, чем Pi во столько раз, во сколько площадь Sg поршня 5 больше площади Si поршня 4 гидравлического пресса 1 (а давление, развиваемое насосом 8, равНОРн 5 .

81 82

Усилие г, действующее снизу на поршень 5, должно быть таким, чтобы преодолеть напор Н (т.е. силу давления на поршень 5 сверху, равную у HS2, где у- удельный вес жидкости, кг/м3), весов GI и G2 поршней 4 и 5, а также сил Ti и Т2 трения поршней 4 и 5 о стенки и об уплотнения цилиндров 2 и 3, т.е.

Р2 У HS2 + G1 + G2 + Ti + Т2.

Под действием давления от усилия Ра вода в верхней части большого цилиндра 3 перенасыщается кислородом воздуха до степени, определяемой по выражению

Рат +

Сп -Ct

Р2

S2

ат

где Сп - равновесная концентрация растворенного в воде кислорода при давлении

fc.r/Л

Ct - равновесная концентрация растворенного в воде кислорода при атмосферном давлении Рат, г/м3.

Под действием давления

± S2

закрывается обратный клапан 13 и открывается регулировочный S2 клапан 17 и по вертикальной 15 и горизонтальной 16 трубам вода, перенасыщенная кислородом воздуха, поступает в эжекторы 18, в которых захватывается воздух из атмосферы. Из эжекторов 18 вода, перенасыщенная кислородом, в смеси с воздухом, захваченным эжекторами 18, с большой скоростью (8-12 м/с) поступает в водоем для аэрируемой жидкости 14. При этом вода дополнительно насыщается кислородом за счет захвата ею воздуха из атмосферы свободнопадаю- щей струей.

Концентрация кислорода воздуха в воде, находящейся в водоеме для аэрируемой жидкости 14, после обработки определяется по зависимости

г - Qn Cn + Оз Сз Qn+Qs

где С - концентрация кислорода в аоде, находящейся в водоеме для аэрируемой жидкости 14 после обработки, г/м3;

Qn - расход поступающей через эжекторы 18 в водоем для аэрируемой жидкости 14 перенасыщенной кислородом воды, м3/с;

Сп - концентрация кислорода в перенасыщенной им воде, г/м3;

Оз количество вовлекаемой в аэрацию воды, находящейся в водоеме для аэрируемой жидкости 14, м3/с;

Сз концентрация растворенного в воде, находящейся в водоеме для аэрируемой жидкости 14, кислорода до аэрации, г/м3.

Когда поршни 4 и 5 достигают крайнего верхнего положения, срабатывает контакт 20 и блоком 21 управления насос 8 отключается, прекращая свою работу. При этом регулировочный клапан 17 закрывается, открывается обратный клапан 13, вода из водоема для аэрируемой жидкости 14 поступает в верхнюю часть большого цилиндра 3, поршни 5 и 4 движутся вниз и повторяется описанный цикл.

Изобретение позволяет повысить надежность аэрации.

Формула изобретения 1. Устройство для аэрации воды, содержащее водоем для аэрируемой жидкости и аппарат для насыщения воды воздухом под повышенным давлением, отличающее- с я тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности насыщения воды кислородом воздуха, оно снабжено водовоздушными эжекторами, регулировочным клапаном избыточного давления, обратным клапаном, а также механизмом возвратно- поступательного движения, при этом аппа- рат для насыщения воды воздухом под повышенным давлением выполнен в виде цилиндра с поршнем и уплотнением, закрытого крышкой с двумя трубопроводами, один из которых соединен с обратным клапаном, а другой - с регулировочным клапаном избыточного давления, поршень соединен с механизмом возвратно-поступательного движения, обратный клапан соединен с выходным концом одного из

водовоздушных эжекторов, входной конец которого сообщен с водоемом для аэрируемой жидкости, остальные водовоздушные эжекторы выполнены с открытыми выходными концами, а входными концами соединены с регулировочным клапаном избыточного давления.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено насосом и емкостью для гидросмеси, при этом механизм

возвратно-поступательного движения выполнен в виде цилиндра со свободноплавающим поршнем и уплотнением, цилиндр заполнен гидросмесью, одним своим концом соединен с концом цилиндра аппарата для насыщения воды воздухом под повышенным давлением, противоположным крышке с двумя трубопроводами, а другим - с насосом, насос сообщен с емкостью для гидросмеси, а цилиндр аппарата для насыщения воды воздухом под повышенным давлением расположен ниже уровня воды в водоеме для аэрируемой жидкости.

Изобретение относится к устройствам для насыщения воды кислородом воздуха. Целью изобретения является повышение эффективности и экономичности насыщения воды кислородом воздуха. Устройство содержит гидравлический пресс (ГП), у которого в большом цилиндре расположен поршень. Верхняя часть большого цилиндра с трубопроводом, водовоздушным эжектором и обратным клапаном сообщена с водоемом для аэрируемой жидкости, а при помощи вертикальной и горизонтальной труб, в также регулировочного клапана - с эжекторами, расположенными над водоемом для аэрируемой жидкости. Малый и большой цилиндры ГП имеют уплотнения. При опускании поршня вода из водоема для аэрируемой жидкости по трубопроводу большого цилиндра через водовоздушный эжектор, захватывающий воздух из атмосферы, и обратный клапан поступает в верхнюю часть большого цилиндра. Это приводит к тому, что верхняя часть указанного цилиндра заполняется водовоздушной смесью. При подъеме поршня закрывается обратный клапан и открывается регулировочный клапан и по вертикальной и горизонтальной трубам вода, перенасыщенная кислородом воздуха, под действием давления, развиваемого поршнем, поступает в эжекторы, откуда она в смеси с воздухом, захваченным эжекторами, поступает в водоем для аэрируемой жидкости. При этом вода дополнительно насыщается кислородом за счет захвата ею воздуха из атмосферы сво- боднопадающей струей. Изобретение позволяет повысить надежность аэрации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СП с