Устройство для аэрации жидкости

 

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 / )

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

PECflVSЛИН (19) (11) 5 А1 (51) 4 С 02 F 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHCWIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM (21) 3866210/23-26 (22) 29.12,84 (46) 15.10.86. Бюл. 11 38 (71) Институт гидромеханики АН УССР (72) Н,А.Приходько, Е.И.Никифорович и В.С.Сирый (53) 628.356(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1065353, кл, С 02 У 3/16, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к области очистки воды в естественных и искусственных водоемах и может быть использовано при обработке бытовых и промышленных сточных вод. Для повыше" ния эффективности аэрации устройство содержит водозаборную камеру 1, камеру смешения 2-3, в которой установле- на направляющая камера 4 с перемешивающим приспособлением и перфориро12 ванным колпаком 11, источник сжатого воздуха 13 с трубопроводом его подачи в направляющую камеру перемешивающего приспособления. Перфорированный колпак 11 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 смешения, 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, 63653 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.

4

Изобретение относится к очистке воды в естественных и искусственных водоемах и может быть использовано при очистке бытовых и промышленных сточных вод. 5

Цель изобретения — повышение эффективности аэрации.

На фиг,l изображено предлагаемое устройство при его работе в малопроточном стратифицированном водоеме, )0 ( продольный разрез, на фиг.2 — схема применения устройства в обескислороженном водоеме с использованием ветродвигателя.

Устройство состоит из установленной в водоеме водозаборной камеры 1, камеры смешения 2-3, в которой размещена направляющая камера 4 с перемешивающим приспособлением, включающим вал 5 с подшипниками 6, диск 7, ло- 20 латки 8 воздушной турбины, венец 9 лопаток, лопасти 10 осевого суперкавитирующего насоса, перфорированный, колпак 11 приводимого в движение двигателем 12 источника 13 сжатого 25 воздуха с трубопроводом 14-16 его подачи в направляющую камеру перемешивающего приспособления. Вал 5 с подшипниками 6 размещен в стакане 17, который одной .стороной крепится к диску 18 с соплами l9, а другой при помощи стойки 20 — к направляющей камере 4. Камера 4, в свою очередь, крепится к камере смешения при помо2 щи стоек 21. Перфорированный колпак

l1 перемешивающего приспособления обращен в сторону водозаборной камеры

1, которая установлена в нижнем А

3 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 раздела вода †.воздух, средняя часть имеет окна 26, размещенные в нижнем

А> слое водоема на уровне дробителя

24 воздуха, а нижний конец имеет перфорированную трубу 27, расположенную поперек теченйя воды в придонном А„ слое водоема. Труба 27 защищена предохранительной сеткой 28. Часть трубопровода 15 подачи сжатого воздуха от источника к направляющей камере расположена внутри трубы 25 и выполнена в виде теплообменника, а часть трубопровода 14 от теплообменника до источника 13 теплоизолироваиа. Аэра ционная камера ?2 снабжена соплами

29, направленными по движению водовоздушной смеси, Расстояние Х между соплами равно 4-5 диаметрам трубопровода камеры аэрации D. Последнее сопло введено в гидроциклон 23 камеры

3653

3 126 сепарации воды и воздуха, Слой смешения А находится между верхним А,, и нижним А 1 слоями водоема °

Устройство работает следующим об- .

5 разом.

Сжатый воздух от источника 13 по трубопроводу 14 с минимальными потерями тепла поступает к теплообменни-. ку, где тепло воздуха передается воде. При этом подогретая вода, как более легкая, всплывает в верхний слой водоема через трубу 25 и аэрируется на границе раздела естественным способом. Теплообменник устанавливается внутри трубы 25 для усиления отбора тепла от воздуха через твердую стенку, так как коэффициент теплопередачи к двухфазному потоку выше, чем к однофазному. Охлажденный воздух через трубопровод 16, внутреннюю полость камеры 4 и сопла 19 поступает на лопатки 8 воздушной турбины и вращает ее вместе с диском 7. При этом лопасти 10 суперкавитируищего насоса также вращаются и засасывают через водозаборную камеру 1 окружающую воду слоя А в камеру 2-3 смешения, куда поступает отработанный после турбины воздух через отверстия перфорирован30 ного колпака 11, При соприкосновении в камере 2 смешения воды и воздуха образуется водовоздушная смесь, и кислород из воздуха диффундирует в воду. Затем смесь сжимается лопатками суперкавитируищего насоса в каме- З5 ре 3 смешения и поступает в аэрационную камеру 22, где под повьппенным давлением основная часть кислорода поступает в воду. Пузырьки воздуха, попадая в камеру 2 смешения, где дав-40 ление ниже, чем на глубине погружения водозаборной камеры, дробятся на больное количество обычных по размеру (диаметром 4-6 мм), но прн сжатии их в насосе они существенно уменьша- 4 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 пе- >> реход насоса в режим суперкавитацин, а также способствует более сильному охлаждении 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 иэ 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 при-. донный 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 было отделить аэрированнуи воду от обескислороженного воздуха. После этого насыщенная кислородом и охлажденная в устройстве вода через перфорации трубы 27 и сетку 28 поступает в верхнюю часть слоя

Аь. Так как труба 27 размещается поперек течения s водоеме, то насыщен-, ная в устройстве кислородом вода перемещается по всей площади донной части водоема. Двигаясь в слое А4, аэрированная и охлажденная вода вытесняет более теплую воду и вносит кислород в этот слой. Обескислороженный воздух через дробитель 24 в виде пузырьков направляется в трубку 25, где, всплывая, засасывает через окна

26 окружающую воду нижнего слоя водоема и поднимает ее в верхний слой, где она азрируется естественным способом. Размещение водозаборной камеры 1 против течения потока приводит к использованию в процессе аэрации кинетической энергии воды и гарантирует поступление в устройство обескислороженной воды слоя Аз. В результате того, что воздух всплывает в замкнутом пространстве трубопровода

25, исключается гибель рыбы.

BHHKGt Заказ S491/23 Тираж 864

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 12636

Таким образом, переливая воду при помощи эрлифтного эффекта и тепла сжатого воздуха из нижнего слоя в верхний на границу раздела вода— воздух, где она азрируется естественным способом, а также, подавая охлажденную и насыщенную кислородом внутри устройства воду в придонный слой, осуществляют аэрацию всего водоема.

Формула изобретения

Устройство для аэрации жидкости, содержащее установленные в водоеме водозаборную камеру, камеру смешения, в которой установлена направляющая 15 камера с перемешивающим приспособлением н перфорированным колпаком, источник сжатого воздуха с трубопроводом его подачи в направляющую камеру перемешивающего приспособления, о т- 2О л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности аэрации, перемешивающее приспособление всасываю- щей частью и перфорированным колпаком обращено в сторону водозаборной 25

53 Ь камеры, которая установлена в нижнем слое водоема против течения окружающей воды, устройство снабжено аэрационной камерой, присоединенной к камере смешения, и камерой сепарации воды и воздуха, выполненной в виде вертикальной трубы, верхний конец которой расположен на границе раздела вода — воздух, в средней части трубы на уровне нижнего слоя водоема выполнены окна, а нижний конец вертикальной трубы имеет перфорированную трубу, расположенную поперек течения окружаищей воды в приданном слое водоема, при этом 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, установленными по направлению движения смеси воды с воздухом, последнее из которых введено в камеру сепарации воды и воздуха.