RU2181343C2

RU2181343C2 - Aerator for liquid

Info

Publication number: RU2181343C2
Application number: RU2000128920/12A
Authority: RU
Inventors: В.К. Шелковский; Ю.Н. Пугачев; Н.И. Россеев; В.Г. Семичастнов; В.И. Чебатарев; Ю.С. Тиханов; В.К. Вишкин; Е.И. Бобкин
Original assignee: ООО "Самаратрансгаз"
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-04-20

Abstract

FIELD: aeration systems of biological purification works in small settlements, aeration systems of aeration chambers of filters-bioreactors for after-cleaning of sewage water and other contaminated waters, chambers-reactors for oxidation of bivalent iron when cleaning natural water by oxygen from air. SUBSTANCE: invention relates to process of saturation of sewage and the like water by oxygen from air. Proposed aerator has central stand pipe conical funnel in upper part, case enclosing central stand pipe and terminating in upper part in mini-reservoir and installed on horizontal blank through which central stand pipe passes. Central stand pipe with case for pressure space limited from bottom by horizontal blank. Branch pipe with flange to let in influent liquid is arranged in lower part of case. Device is furnished additionally with air pipes arranged vertically in pressure space. Lower ends of air pipes get inside central stand pipe at different levels on section from lower cut of conical funnel to horizontal blank. Upper ends of pipes are brought out to level above processed liquid level in minireservoir. For ejection of air into central stand pipe, lower ends of air pipes are fitted in space of central stand pipe through semi- branches, their section cuts being pointed in direction of flow. EFFECT: improved efficiency of operation owing to improved quality and quantity characteristics. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике насыщения кислородом воздуха (аэрации) сточных и близких к ним по составу вод и может найти применение в аэрационных системах очистных сооружений биологической очистки малых населенных пунктов, в аэрационных системах камер аэрации фильтров-биореакторов для доочистки сточных и близких к ним по составу вод, в камерах-реакторах для окисления кислородом воздуха двухвалентного железа при очистке природной воды. The invention relates to techniques for oxygen saturation of air (aeration) of wastewater and waters close to them and can be used in aeration systems of treatment facilities for biological treatment of small settlements, in aeration systems of aeration chambers of filter bioreactors for the purification of wastewater and similar composition water in reactor chambers for the oxidation of bivalent iron by atmospheric oxygen during the purification of natural water.

Известны схемы аэрации аэрируемых объемов очистных сооружений, представляющие собой комплексы, состоящие из воздуходувок, воздухопроводов, раздающих устройств из перфорированных трубчатых и/или пористых трубчатых элементов или иных раздающих сжатый воздух устройств типа насадок - аэраторов. Принцип, положенный в основу данных применяемых схем, - мелкопузырчатая воздушная продувка объема подаваемых на очистные сооружения очищаемых стоков [1]. Такие схемы энергозатратны, сложны и требуют больших эксплуатационных расходов. Known schemes for aeration of the aerated volumes of treatment facilities, which are complexes consisting of blowers, air ducts, dispensing devices from perforated tubular and / or porous tubular elements or other devices distributing compressed air such as nozzles - aerators. The principle underlying the data of the applied schemes is fine bubble air purging of the volume of treated effluents supplied to treatment plants [1]. Such schemes are energy consuming, complex and require large operating costs.

Известно устройство, относящееся к технике для аэрации сточных вод [2], состоящее из циркуляционного насоса, участков всасывающего и напорного трубопроводов, струйного аэратора, состоящего из корпуса-камеры смешения, всасывающего воздушного патрубка и подводящего жидкость патрубка. A device related to the technique for aeration of wastewater [2], consisting of a circulation pump, sections of the suction and pressure pipelines, a jet aerator, consisting of a housing-chamber mixing, a suction air pipe and a fluid supply pipe.

Поступление воздуха в обрабатываемую жидкость для ее аэрации через воздушный патрубок обеспечивается за счет разрежения, возникающего на срезе его сопла, расположенного внутри камеры смешения при истечении жидкости из струйного аэратора со скоростью 25 и более м/с. Камера смешения состоит из двух частей, соединенных гофрированным элементом, выполненным из эластичного материала для создания частям камеры возможности дополнительного колебания. The flow of air into the fluid to be treated for aeration through the air pipe is ensured due to the rarefaction occurring at the cut of its nozzle located inside the mixing chamber when the fluid flows from the jet aerator at a speed of 25 or more m / s. The mixing chamber consists of two parts connected by a corrugated element made of an elastic material to create additional vibrations for the parts of the chamber.

Устройство работает по принципу выраженной кинематики струи, проникающей в объем обрабатываемой жидкости. Следовательно, для аэрирования жидкости таким образом требуется большая потребляемая энергия, то есть большая мощность на валу электродвигателя насоса. The device operates on the principle of pronounced kinematics of the jet penetrating into the volume of the processed fluid. Therefore, for aerating the liquid in this way, a large energy consumption is required, i.e. a large power on the shaft of the pump motor.

Известно устройство для аэрации жидкости [3], выбранное авторами в качестве прототипа, состоящее из центрального стояка, в верхней части заканчивающегося конической воронкой, футляра вокруг центрального стояка, расположенного на горизонтальной заглушке, через которую проходит центральный стояк, при этом центральный стояк и футляр образуют напорную полость, внизу ограниченную горизонтальной заглушкой, мини-резервуара, являющегося продолжением футляра в верхней части устройства, патрубка с фланцем, установленного в нижней части футляра для подвода исходной жидкости. A device for aeration of liquid [3] is known, selected by the authors as a prototype, consisting of a central riser, at the top of which ends with a conical funnel, a case around a central riser located on a horizontal plug through which the central riser passes, and the central riser and the case form pressure cavity, bounded below by a horizontal plug, of a mini-reservoir, which is a continuation of the case in the upper part of the device, a pipe with a flange installed in the lower part of the case for supplying the original fluid.

В таком устройстве аэрация обрабатываемой жидкости происходит при изливе ее из напорной полости в мини-резервуар и во время излива жидкости в коническую воронку, расположенную во внутренней части мини-резервуара. Далее жидкость под действием сил гравитации по центральному стояку возвращается в подвергаемый аэрации объем, при этом возвращаемая жидкость равномерно перемешивается в исходном объеме очистного сооружения. In such a device, aeration of the processed fluid occurs when it is poured out of the pressure cavity into the mini-reservoir and during the outflow of the fluid into a conical funnel located in the inner part of the mini-reservoir. Further, the liquid under the influence of gravitational forces along the central riser returns to the volume subjected to aeration, while the return liquid is evenly mixed in the initial volume of the treatment plant.

Однако при работе описанного устройства характерны так называемые "зависания" потока в силу возникновения разреженных зон в центральном стояке, приводящие к разрывам струи, что значительно ухудшает работу устройства. However, the operation of the described device is characterized by the so-called "freezing" of the flow due to the occurrence of rarefied zones in the central riser, leading to jet breaks, which significantly impairs the operation of the device.

Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности работы устройства за счет увеличения его количественных и качественных показателей. The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of the device by increasing its quantitative and qualitative indicators.

Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для аэрации жидкости, состоящее из центрального стояка с конической воронкой в верхней части, футляра, расположенного вокруг центрального стояка, заканчивающегося в верхней части мини-резервуаром и установленного на горизонтальной заглушке, через которую проходит центральный стояк, при этом центральный стояк с футляром образуют напорную полость, внизу ограниченную горизонтальной заглушкой, патрубка с фланцем, расположенным в нижней части футляра, согласно изобретению устройство дополнительно снабжено воздушными трубами, размещенными вертикально в напорной полости, при этом их нижние концы входят на разных горизонтах внутрь центрального стояка на участке от нижнего обреза конической воронки до горизонтальной заглушки, а их верхние концы выведены выше уровня обрабатываемой жидкости в мини-резервуаре. The stated technical problem is solved in that the device for aeration of liquid, consisting of a central riser with a conical funnel in the upper part, a case located around the central riser, ending in the upper part with a mini-tank and mounted on a horizontal plug through which the central riser passes, this central riser with a case form a pressure cavity, bounded below by a horizontal plug, a pipe with a flange located in the lower part of the case, according to the invention ystvo further provided with air tubes, placed vertically in the pressure chamber, while their lower ends are at different depths within the central riser portion to the lower conical hopper crop to horizontal stubs, and their upper ends above the treated withdrawn liquid level in the mini-tank.

Для эжекции воздуха внутрь центрального стояка и минимального гидравлического сопротивления при их обтекании обрабатываемым потоком воздушные трубы своими нижними концами входят в полость центрального стояка посредством полуотводов, при этом обрезы их сечений обращены по направлению потока. For ejection of air into the central riser and minimal hydraulic resistance when they flow around the treated stream, the air pipes with their lower ends enter the cavity of the central riser by means of half-bends, while the cut-offs of their sections are turned in the direction of flow.

Данная конструкция, оборудованная воздушными трубами, имеет большую производительность по отношению к прототипу и обеспечивает более высокую глубину аэрации обрабатываемой жидкости. В ней наиболее полно используются силы гравитации, при этом исключаются дополнительные энергозатраты. This design, equipped with air pipes, has greater productivity in relation to the prototype and provides a higher depth of aeration of the processed fluid. It most fully uses the forces of gravity, while eliminating additional energy costs.

На чертеже изображена конструкция устройства для аэрации жидкости, которое состоит из центрального стояка 1, в верхней части имеющего воронку 2, футляра 3, установленного на горизонтальную заглушку 4, при этом центральный стояк 1 и футляр 3 образуют напорную полость, внизу ограниченную горизонтальной заглушкой 4; мини-резурвуара, состоящего из расширяющегося конуса 5, являющегося в верхней части продолжением футляра 3, по наружному краю которого установлен кольцевой элемент 6, совместно элементы 5 и 6 образуют мини-резервуар, патрубка с фланцем 7, установленного в нижней части футляра 3, воздушных труб 8, вертикально размещенных в напорной полости устройства, верхние концы которых выведены выше кольцевого элемента 6 под зонт 10, установленный с видимым зазором над кольцевым элементом 6. Нижние концы воздушных труб 8 на разных горизонтах введены в полость центрального стояка 1 посредством полуотводов 9, которые установлены своими обрезами по направлению потока жидкости. The drawing shows the design of a device for aeration of a liquid, which consists of a central riser 1, in the upper part having a funnel 2, a case 3 mounted on a horizontal plug 4, while the central riser 1 and case 3 form a pressure cavity, bounded below by a horizontal plug 4; mini-reservoir, consisting of an expanding cone 5, which is in the upper part a continuation of the case 3, on the outer edge of which an annular element 6 is installed, together elements 5 and 6 form a mini-reservoir, a pipe with a flange 7 installed in the lower part of the case 3, pipes 8, vertically placed in the pressure cavity of the device, the upper ends of which are brought out above the annular element 6 under an umbrella 10 mounted with a visible gap above the annular element 6. The lower ends of the air pipes 8 are inserted into the cavity at different horizons the central riser 1 by means of semi-taps 9, which are installed with their cuts in the direction of fluid flow.

Устройство для аэрации жидкости работает следующим образом. Подвергаемая аэрации исходная жидкость поступает под избыточным давлением через патрубок с фланцем 7 в напорную полость, образованную наружной поверхностью центрального стояка 1 и внутренней поверхности футляра 3. Из напорной полости жидкость попадает в мини-резервуар. При достижении в мини-резервуаре уровня выше верхнего обреза воронки 2 жидкость попадает в центральный стояк 1, по которому она отводится в аэрируемый объем очистного сооружения. В момент излива из напорной полости в мини-резевуар и перелива в воронку 3, установленную в мини-резервуаре, жидкость интенсивно обогащается кислородом воздуха. Далее жидкость, обтекая полуотводы 9 воздушных труб внутри центрального стояка 1, дополнительно активно аэрируется за счет эжекции воздуха внутрь стояка, при этом полностью исключаются "зависания" потока при работе, что приводит к значительному повышению производительности устройства. A device for aeration of a liquid works as follows. Subjected to aeration, the initial liquid enters under pressure through a pipe with a flange 7 into the pressure cavity formed by the outer surface of the central riser 1 and the inner surface of the case 3. From the pressure cavity, the liquid enters the mini-reservoir. When the mini-tank reaches a level above the upper edge of the funnel 2, the liquid enters the central riser 1, through which it is discharged into the aerated volume of the treatment plant. At the time of discharge from the pressure cavity into the mini-tank and overflow into the funnel 3 installed in the mini-tank, the liquid is intensively enriched with atmospheric oxygen. Further, the liquid flowing around the half-bends 9 of the air pipes inside the central riser 1 is additionally actively aerated by ejection of air into the riser, while the “hang-up” of the flow during operation is completely eliminated, which leads to a significant increase in the productivity of the device.

Система приходит в динамическое равновесие, когда объем удаляемой из мини-резервуара жидкости через коническую воронку 2 и центральный стояк 1 уравнивается объемом жидкости, поступающей в мини-резервуар. В процессе эксплуатации преимущественно подбирается такое динамическое равновесие в работе устройства, когда оно выходит на свой максимум производительности, то есть количество максимально отводимой жидкости через воронку в мини-резервуаре равно количеству жидкости, поступающей в мини-резервуар из напорной полости. The system comes into dynamic equilibrium when the volume of liquid removed from the mini-tank through the conical funnel 2 and the central riser 1 is equalized by the volume of liquid entering the mini-tank. During operation, such dynamic equilibrium in the operation of the device is predominantly selected when it reaches its maximum productivity, that is, the amount of maximum fluid discharged through the funnel in the mini-reservoir is equal to the amount of fluid entering the mini-reservoir from the pressure cavity.

Высота устройства над уровнем обрабатываемой в очистном сооружении жидкости оптимально составляет 4,5-6,5 м. The height of the device above the level of the liquid being treated in the treatment plant is optimally 4.5-6.5 m.

Устройство для аэрации жидкости, оборудованное воздушными трубами, размещенными в напорной полости, компактно и предельно просто. В нем отсутствуют подвижные механические части. Устройство малозатратно в силу того, что механическая энергия насоса используется только для создания условий его работы, т.к. основная требуемая работа по аэрации выполняется силами гравитации. The device for fluid aeration, equipped with air pipes placed in the pressure cavity, is compact and extremely simple. It lacks movable mechanical parts. The device is low cost due to the fact that the mechanical energy of the pump is used only to create conditions for its operation, because The main required aeration work is carried out by gravity.

Все эти факторы обеспечивают достижение поставленных технических результатов. All these factors ensure the achievement of the set technical results.

Источники информации
1. Яковлев С. В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Очистка производственных сточных вод. М., Стройиздат, 1979 г.Sources of information
1. Yakovlev S.V., Karelin Y.A., Laskov Yu.M., Voronov Yu.V. Industrial wastewater treatment. M., Stroyizdat, 1979

2. Авторское свидетельство 1527190 "Струйный аэратор", МПК C 02 F 3/20. 2. Copyright certificate 1527190 "Inkjet aerator", IPC C 02 F 3/20.

3. Жданов Г. С. Переоборудование станции биологической очистки сточных вод. - Водоснабжение и санитарная техника. 1998, 7, с.26. 3. Zhdanov G. S. Re-equipment of the biological wastewater treatment plant. - Water supply and sanitary equipment. 1998, 7, p. 26.

Claims

1. A device for aeration of liquid, consisting of a central riser with a conical funnel in the upper part, a case located around the central riser, ending in the upper part with a mini-tank and mounted on a horizontal plug through which the central riser passes, while the central riser with a case form a pressure cavity below bounded by a horizontal plug, a pipe with a flange located in the lower part of the case, characterized in that the device is additionally equipped with air pipes Arranged vertically in the pressure chamber, while their lower ends are at different depths within the central riser portion to the lower conical hopper crop to horizontal stubs, and their upper ends above the treated withdrawn liquid level in the mini-tank.

2. A device for aeration of a liquid according to claim 1, characterized in that the air pipes with their lower ends enter the central riser by means of half-bends, while the cutoffs of their sections are turned in the direction of flow.