Устройство для аэрации жидкости
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
союз соВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sIls С 02 F 3/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4746768/26 (22) 29.08.89 (46) 23.11,91. Бюл, № 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт микробиологических производств (72) В.M Äîðîãóø, В.В,Волосатов, В,Н.Павлечко, А.В.Габрусев и А.С.Чехольский . (53) 628,356 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 695969, кл. С 02 F 1/20, 1973.
„„. )Ц „„1692950 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ЖИДКОСТИ (57) 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
1692950
20
30 зоне контакта жидкости и газа. 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, рассекатель 5 с перфорациями 6, патрубок
7 для подвода воздуха и конический отража: тель 8 с перфорациями 9. Образующая 10 внутренней поверхности диспергатора 4 выполнена в виде части лемнискаты Бернулли. Жидкость в устройство поступает двумя г1отоками: по оси диспергатора 4 и через зазор между торцом нижней части 1 вертиИзобретение 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
I 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
5 в 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 Бернулли, Устройство работает следук>щим 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
6изазор ме:жду торцом нижней части 1 вертикальной направлякищей трубы и рассекателем 5 поступает в нижнюю часть ", вертикальной направляющей трубы, создавая кольцевую зону аэрации. За счет того, что Диаметр нижней части 1 направляющей трубы больше диаметра верхней части 2 направляющей, рубы. скорость движения газожидкостной смеси в нижней части 1 кальной направляющей трубы и рассекателем 5, Через патрубок 7 в диспергатор 4 подают воздух, который через перфорацию
6 и зазор между торцом нижней части 1 вертикальной направляющей трубы и рассека гелем 5 поступает в нижнюю часть 1 вертикальной направляющей трубы, создавая кольцевую зону аэрации, Насыщенная воздухом жидкость через торец верхней части
2 вертикальной направляющей трубы переливается наружу. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить количество воздуха, подаваемого на аэрацию. 1 з.п.ф-лы, 1 ил, аэратора меньше, чем в верхней части 2. что увеличивает время пребывания газовых пузырьков в нижней придонной части аэрируемого объема. Основной механизм массоотдачи кислорода на этом участке движения диффузионный, чему способствует высокая межфазная поверхность и повышенное давление за счет гидравлического столба жидкости, 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 часть 2 вертикальной направляющей трубы через переходной конус
3 скорость его движения возрастает пропорционально уменьшению площади поперечного сечения и определяющим становится массообмен за счет интенсив-. ных турбулентных пульсаций, В результате этого происходит дробление газовых пузырьков и перераспределение их г1о всему объему, благодаря чему окислительная реакция интенсифицируется. Насыщенная воздухом жидкость через торец верхней части 2 вертикальной направляющей трубы
35 переливается наружу. Благодаря наличию конического отражателя 8 с перфорацией 9 ограничивается перемещение потока в вертикальном направлении и осуществляется дополнительное дробление газовых пу40 зырьков на выходе из устройства.
Благодаря тому, что образующая 10 внутренней поверхности диспергатора 4
1692950
50 Формула изобретения
Составител ь В. Куле мин
Редактор Н.Тупица Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова
Заказ 4046 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 выполнена в виде части лемнискаты Бернулли, значительно уменьшается гидравлическое 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 жид з кости при этом равнялся 600 — 700 м /ч. Объз ем обрабатываемой жидкости равен 150 м, з 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, образующая 10 внутренней поверхности которого . была выполнена в виде прямой линии.
Энергетические затраты в этом случае возрастают на 15 — 20% по сравнению с диспергатором, у которого образующая 10 внутренней его поверхности выполнена в
45 виде части лемнискаты Бернулли.
Предлагаемое устройство позволяет уменьшить количество воздуха. подаваемого на аэрацию.
1 ..Устройство для аэрации жидкости, содержащее вертикальную направляющую трубу, диспергатор с патрубком подачи воз55 духа, установленный на нижнем конце вертикальной направляющей трубы, а также конический отражатель в виде обратного конуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности аэрации за счет снижения скорости прохождения и равномерного расп ределения пузырьков воздуха, а также уменьшения коалесценции в зоне контакта жидкости и газа, вертикальная направляющая труба выполнена иэ двух
5 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 вы10 полнен 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
15 верхнем конце вертикальной направляющей трубы.
2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что образующая внутренней поверхности вертикальной кольцевой камеры вы20 полнена в виде части лемнискаты Бернулли.
