Устройство для аэрации жидкости Советский патент 1991 года по МПК C02F3/20 

Изобретение относится к устройствам для биологической обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод аэробным способом, в частности эрлифтным аэратором жидкости.

.Цель изобретения - повышение эффективности аэрации за счет снижения скорости прохождения и равномерного распределения пузырьков воздуха, а также уменьшения коалесценции в зоне контакта жидкости и газа,

На чертеже приведено устройство для аэрации жидкости, продольный разрез.

Устройство содержит вертикальную направляющую трубу, диаметр нижней части 1 которой превышает в 1,5-2 раза диаметр верхней ее части 2, переходной конус 3, диспергатор 4 в виде вертикальной кольцевой камеры с открытым верхом, рассекатель

5в виде шайбы с перфорациями 6, патрубок 7 для подвода воздуха, конический отражатель 8 с перфорациями 9, Образующая 10 внутренней поверхности диспергатора 4 выполнена в виде части лемнискаты Бер- нулли.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость в устройство поступает двумя потоками: по оси диспергатора 4 и через зазор между торцом нижней части 1 вертикальной направляющей трубы и рассекателем 5. Через патрубок 7 в диспергатор 4 подают воздух, который через перфорацию

6и зазор между торцом нижней части 1 вертикальной направляющей трубы и рассекателем 5 поступает в нижнюю часть 1 вертикальной направляющей трубы, создавая кольцевую зону аэрации. За счет того, что Диаметр нижней части 1 направляющей трубы больше диаметра верхней части 2 направляющей трубы, скорость движения газожидкостной смеси в нижней части 1

аэратора меньше, чем в верхней части 2 что увеличивает время пребывания газовых пузырьков в нижней придонной части аэрируемого обьема. Основной механизм

массоотдачи кислорода на этом участке движения диффузионный, чему способствует высокая межфазная поверхность и повышенное давление за счет гидравлического стол- баГжид кости.

По мере движения вверх пузырьки воздуха коалесцируют и смещаются к центру вертикальной направляющей трубы. Этот процесс замедляется благодаря поступлению части жидкости по оси диспергатора 4,

так как поток, проходящий по центру нижней части 1 вертикальной направляющей трубы, препятствует концентрации пузырьков по оси, что способствует увеличению времени пребывания газовых пузырьков в

нижней части 1 вертикальной направляющей трубы. После входа газожидкостного потока в верхнюю ча сть 2 вертикальной направляющей трубы через переходной конус 3 скорость его движения возрастает пропорционально уменьшению площади поперечного сечения и определяющим становится массообмен за счет интенсивных турбулентных пульсаций. В результате этого происходит дробление газовых пузырьков и перераспределение их rto всему объему, благодаря чему окислительная реакция интенсифицируется. Насыщенная воздухом жидкость через торец верхней части 2 вертикальной направляющей трубы

переливается наружу. Благодаря наличию конического отражателя 8 с перфорацией 9 ограничивается перемещение потока в вертикальном направлении и осуществляется дополнительное дробление газовых пузырьков на выходе из устройства.

Благодаря тому, что образующая 10 внутренней поверхности диспергатора 4

выполнена в виде части лемнискаты Бер- нулли, значительно уменьшается гидравли- ческое сопротивление по оси диспергатора 4 и тем самым снижаются энергетические затраты на эрлифт жидкости.

Устройство проверено на экспериментальных установках. Диаметр нижней части 1 составлял 500 мм. Испытания проводились при диаметрах верхней части 2, равных 400, 300, 200 мм. Высота вертикальной направляющей трубы составляла 5 м. Соотношение высот нижней 1 и верхней 2 частей выбиралось произвольно. Расход воздуха на аэрацию составлял 300 м /ч, расход жидкости при этом равнялся 600-700 м3/ч. Объем обрабатываемой жидкости равен 150 м , кратность циркуляции 4-5. При работе устройства производился замер концентрации кислорода в объеме. При соотношении диаметров нижней 1 и верхней 2 частей, равном 1,25, концентрация кислорода составляла 1,5-1,8 мг/л, при соотношении диаметров 1,67-2,5 мг/л, а при соотношении диаметров, равном 2,5, конденцентрация кислорода 2,0-2,2 мг/л. Однако энергетические затраты в последнем случае были в 1,6 раза выше, чем в первом случае и в 1,3 раза выше, чем во втором случае. На устройстве с отношением диаметров нижней части 1 и верхней части 2, равным 1,67, произведены также испытания по аэрации жидкости с использованием диспергатора 4, образую- щая 10 внутренней поверхности которого была выполнена в виде прямой линии. Энергетические затраты в этом случае возрастают на 15-20% по сравнению с диспер- гатором, у которого образующая 10

внутренней его поверхности выполнена в виде части лемнискаты Бернулли.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить количество воздуха, подаваемого на аэрацию.

Формула изобретения

1.Устройство для аэрации жидкости, содержащее вертикальную направляющую трубу, диспергатор с патрубком подачи воздуха, установленный на нижнем конце вертикальной направляющей трубы, а также конический отражатель в виде обратного конуса, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности аэрации за счет снижения скорости прохождения и равномерного распределения пузырьков воздуха, а также уменьшения коалесценции в зоне контакта жидкости и газа, вертикальная направляющая труба выполнена из двух частей - верхней и нижней и снабжена переходным конусом, соединяющим эти части, нижняя часть этой трубы выполнена с диаметром, в 1,5-2,0 раза превышающим диаметр ее верхней части, диспергатор выполнен в виде вертикальной кольцевой камеры и снабжен рассекателем в виде перфорированной шайбы, размещенной над ним с зазором, а конический отражатель выполнен с перфорациями и установлен на верхнем конце вертикальной направляющей трубы.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что образующая внутренней поверхности вертикальной кольцевой камеры выполнена в виде части лемнискаты Бернулли.

Изобретение относится к устройствам для биологической обработки воды и промышленных и бытовых сточных вод аэробным способом. Целью изобретения является повышение эффективности аэрации за счет снижения скорости прохождения и равномерного распределения пузырьков воздуха, а также уменьшения коалесценции в