Способ окисления сточных вод и устройство для его осуществления

 

Изо(^етение относится к очистке сточных вод. Целый изобретения явля-^ ется интенсификация "«ФОЦесса окисле- . ния и снижение энергетических затрат. Устройство содержит циркуляционный насос 1, трубопровод 2, конфузор А, арб-"" точную камеру 5, трубопровод 6, лопасти 7 суперкавитирушцего профиля с острой передней кромкой и с каналами» электрозадвижку 9, сопло 10 Лаваля, установленное на расстоянии (29-31)1 от места установки лопастей 7

(3!)3 С 02 Т 3/20 государственный нони кт

NWCII» М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВАРСКОМУ СОЦДЕТИЛ ВУ:

Лю

-(21) 4752881/26 (22) 22.08.89 (46) 30.01 92. Бюп.. 9 4 (71) Киевский политехнический институт им . 50-летия -Великой Октябрьской

Социалистической революции (72) А.С. Мачинский, Н.А. Мхова .

Н.Н. Марутовская и М.И. Киевский (53) 628.356(088.8) (56) Заявка. ФРГ 9 36!0744, xa. C 02 F 3/02, 1987.

1 (54.) СПОСОБ ОИ(САЖЕНКИ:СТОЧНЫХ. ВОД И

УСТРОЯСГВО ДПЯ КГО ОСИЩСтВЛКНИЯ (57) .Изобретенйе: относится к очистке . сточных вод..ЦельЮ изобретения является.интенсйфикация працесса окисления и снижение энергетических затрат.

Устройство содержит циркуляционный.на-.,SU„, 1708775 .А 1

2 сос 1, трубопровод 2, кконфузор 4, про- точную камеру:5, трубопровод .6, лопасти .7 суперкавитирующего профиля с острой передней кромкой и с.каналами, электрозадвижку 9, сопло 10 Лаваля,: установленное.на расстоянии:(29-31)! от места установки лойастей-7 (1длина лопасти), диффузор 11 датчик

-14 давления,- соединенный с блоком: 15 управления и.исйоапительным механизмом 16. В проточной камере 5 при обтекании сточной воды Лопастей 7 обра» эуется каверна, куда через трубопровод 6 и каналй из атмосферы эжектиру-., ется воздух. Обработку проводят при числах кавитации 0,5-1,0. Изобретение позволяет улучшить очистку сточной во-, ® ды. 2 с.н -1 з.п. ф-лы, 2 ил. °

3 табл.

1708775

Изобретение относится к оч.., тке сточных вод путем окисления содержащихся в них органических веществ и может быть использовано s пищевой, химической промышленности и в сельском хозяйстве.

Цель изобретения — интенсификация процесса окисления и снижение удельных энергетических затрат, - 10

Способ окисления аточных вод вклю чает обработку сточной воды на режиме гидродинамической кавитации,которая осуществляется в проточной камере при одновременной эжекции окислительиого- 15

:газа по полому валу и каналам, выполненным в теле лопастей, в полость ка", витационной каверны, образующейся за лопастями. Газовый окислитель подает- ся в каверну пульсацйонно вследствие Ið изменения частоты открытия и закрытия электрозадвижки, установленной:на вхо;де полого вала, по сигналу от датчи»: ка давления, установленного .за лопастяии кавитационной каверны. Образую- 25 щаяся двухфазная пузырьковая смесь.;. подвергается воздействию. ударных волн.

Обработку сточной воды проводят .при числах кавитации 0,5-1,0.

На фиг. 1 изображено устройство для30 реализации способа окисленйя сточных вод; на фиг. 2 - лопасти на трубопроводе, сообщающемся с атмосферой.

Устройство содержит цьФкуляциониый насос 1, трубопроВод 2 с реГУлирую-щим вентилем 3, конфузор 4, проточ-... ную .камеру 5. По центру проточной ка-, меры расположен трубопровод 6, на ко- тором закреплены лопасти 7, в теле ко торых выполнены каналы 8, выходящие 40 на их тыпьную сторону и сообщающиеся посредством трубопровода 6 с атмосферой. Устройство снабжено также элект» розадвижкой 9, соплом 10 Лаваля, установленным на расстоянии (29-31)1 от 45 места установки лопастей 7 (1 - длина лопасти), диффузором 11, вентилями

12 и 13.

Датчик 14 давления установлен за лопастями 7 и соединен с блоком 15 управления и исполнительным механизмом 16. Блок управления состоит из усилителя, устройства сравиения (компаратора) и управляющего задающего

I генератора. 55

Исполнительный механизм представляет собой реверсивный управляющий .дви» гатель, например РД-09.

Лопасти 7 выполнены с суперкавитирующим профилей с острой передней кромкой.

Устройство работает следующим образом.

Сточная вода через вентиль 12 заполняет циркуляционный контур. Циркуляционныи насосом 1 по трубопроводу

2 через конфузор 4 сточная. вода пода» ется в проточную, камеру 5. Расход жидкости в .циркуляциониом .контуре регулируется вентилем 3. В:проточной камере 5 при обтекании лопастей 7 образуется кавитационйая каверна. Через тру- . бопровод 6 и каналы 8 as атмосферы s . / каверну эжектируется воздух, расход которого изменяется посредством электрозадвижки 9; расположенной на входной части трубопровода 6. Пульсации эжектируемого воздуха сообщают каверне существенно нестационарный характер.

На выходе проточной части образуется двухфазная пузырьковая смесь, состоящая из кавитационных и газовых пузырьков. Благодаря пульсациям каверны часть.кавитационных пузырьков (25X) схлопываются и возникающие.при этом, кумулятивные струйки оказывают разрушающее воздействие на газовые пузырь-. ки.При этом молекулы воды расщепляют на;, радикалы ОЯ и ОНвОкислительные радикала и кислород воздуха переходят в сточнуюводу и вступают..в реакцию окисления.

Далее двухфазная пузырьковая смесь поступает в сопло Лаваля со скоростью

30 м/с, в результате чего образуют ся ударные волны, представляющие собой систему скачков плотностей, давлений и т.д. Они препятствуют коапесценции мелких. пузырьков и способствуют дальнейшему растворению кавитационных и газовых пузырьков..Сопло 10 Лаваля переходит в диффузрр 11, в котором ско рость потока падает при одновременном повышении давления. В нем происходит окончательное растворение оставшихся кавитационных пузырьков.

Увеличение расхода эжектируемого воздуха вызывает повышение давления в каверне за лопастями. Электрический" сигнал от датчика 14 давления, например ДН-9, поступает на усилитель бло-, ка 15 управления, а затем на устройство сравнения, где сравнивается заданная.частота пульсаций давления (например, 10 Гц) с той, которая реально у существует в проточной камере и изме1708775 . ряется датчиком 14 давления.В соответствии с этим сигнал управления через задающйй управляемый генератор поступает на исполнительный механизм бло5 ка 15 управления, представляющий со.бой реверсивный управляющий двигатель, например РД-09, и изменяет частоту закрытия и открытия задвижки в сторону совпадения с той, которая задана 1О на устройстве. сравнения.

Hp и и е р 1. 8 иэ сточной воды с

ХПК 1060 и температурой 20 С заполняют циркуляционньй контур, где при помощи циркуляционного насоса сооб- 1

1 щают скорость на входе в рабочий участок 25 и/с и совместно с окислительныи газом, эжектируемыи пульсационно из атмосферы в каверну, подвергают кавитации * 0,25, частоте пульсаций и газа 10 Гц в диапазоне изменения относительной длины каверны T=(16. 25)1.

Затем двухфазная пузырьковая смесь, подвергается воздействию ударных волн и через диффузор 10 поступает в трубо-IS . провод циркуляционного контура. Время обработки 5 мин. Затем сточная вода сливается через вентиль 12. Химический анализ показал снижение уровня ХПК íà 28Х. Нри этом удельный рас- 30 .ход энергии составил 0,11 кВт ч/иЗ.

П р и и е р 2. Осуществляют аналогично примеру 1, параметры технологического режииа следующие: U 20 м/с, ЭС 0,5; f = 10 Гц; N 0,.065 кВтч/и ; 35

L (11...15)1, снижение ХПК 30i.

Параметры выполнения способа при .,других условиях приведены в табл. 1.

V = 28Н.10, Данные выполнения способа по прото-4р типу, полученные в результате эксперимента и расчета йо известным формулам, приводятся в примере 7.

П.р и м е р 7. Сравнительные испытания проводили с аэратором роторного 45 типа (прототип), у которого ротор выполнен в виде лопастей, в теле кото:рых имеются отверстия для подсоса воздуха, Ротор заглублен в герметичную емкость объемом 8 м на расстояние

1 м от поверхности жидкости. Диаметр ротора составляет 0,2 м. Начальный уровень XHK 1060 при 20 С. Обработку сточной воды вели в кавитациоином режиме при числе. оборотов ротора п 1500 об/мин и n = 3000 об/мин в теi5 чение 5 мин. Воздух в обласТь кавитационного воздействия подсасывался через полый вал и отверстия в лопастях ротора. Скорость потока жидкой фазы емкости измерялн трубкой Пито. Для

I этого дифференциальным манометром определяли динамический напор Н в мм вод.ст. Скорость потока определя-: лась по формуле: где Ч - скорость потока, м/с, — коэффициент расхода (0,995);

g - ускорение силы тяжестЛ,м/с! .

При п4 = 1500 об/мнн, Ч 1 и/с,: при-. п = 3000 об/мин, U 5 и/с.

Удельный расход энергии определяли как мощность, затраченная на перемешивание, отнесенная к подаче лопастей системы.Он составил нри п11500 об/мин, :N=0,0796 кВт ч/м, «pH,". п =3000 об/иин, Я 0,39 кВт ч/м .

Снижение уровня XHK за 5 иин обра- ботки составляет прн п1=1500 об/мин, ХПК 7Ж при по= 3000 об/мин, ХПК 152.

Данйые сравнения «рототипа и «редлагаеиого способа сведены в табл. 2.

Анализ результатов позволяет сделать вывод о преимуществе предлагаемого способа ио сравнейию с прототипом. Энергетические «отери в прототипе выше в 1,7-6 раза, а качественные показатели ниже в 2 раза.

В табл. 3 приведены данные выполнения способа при различных расстояниях

Ь между проточной камерой 5 и соплом

9 Лаваля.

Из табл. 3 видно, что оптимальное значение L находится в интервале от

29 до 311.

Изобретение позволяет улучшить очистку сточной воды.

Формула изобретения

1. Способ окисления сточных вод, включающий обработку сточной воды иутем гидродинамической кавитации при одновременной эжекции окислительного

I газа в каверну, о т л и ч а ю щ и й— с я теи, что, с целью интенсификации процесса окисления и снижения удельных энергетических затрат, окислительный гаэ подают в каверну пульсационно, смесь сточнои воды с окислительным газом подвергают воздействию ударных . волн, а обработку сточной воды проводят «ри числах кавитации 0,5-1,0.

1708775 . 6

2. Устройство для окисления сточных вод, содержащее трубопровод с закрепленными íà нем лопастями, в теле которых выполнены каналы, выходящие на; их тыльную сторону и сообщающиеоя через трубопровод с атмосферой, о Ф л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса окисления и снижения удельных энергетических затрат, О оно снабжено конфуэором, проточной ка" мерой, соплом Лаваля, датчиком давления, усилителем с блоком управления,. исполнительным механизмом и задвижкой, при этом трубопровод с закреп- 15 ленными на нем лопастями расположен в !

Таблица 1

Иример

Параметр

> (3 4

25 20

0,25 . 0»5

2,1

1,5

1.15

0,8

16. 25 11 ° ..15 9...12 6...10, 4...8 1...2,0

5 . 5

28 30

15

22

2,3 2 .

0,35

0,8

1,3

10

10

О» 11 О» 065 . О ° 054 . О» 046 0,04 . 0,15

Таблица 2 °

Способ.

Время об работки, ми н

Температуpa,OC .

Число б ьем очной ды,м кавитации

М.,:Прототип

0,S О,39

1 0,0796

1500

Предлагаемый 5, 0,5 0,065

1 0,046

Скорость потока, м/с (V)

Число кавитации,(Ж)

Диапазон изменений относительной длины каверны (L)

Время обработки, Снижение ХПК» %Коэффициент эжекции

Частота пульсаций,.

Гц

Удельный расход энергии, кВт»ч!иэ (N) проточной камере соосно, сопло Лаваля соединено с проточной камерой и размещено после нее на расстоянии (29-31)1 (1 — длина лопасти) от ло-, пастей, конфуэор присоединен к проточной камере перед лопастями, датчик давления установлен за лопастями и соединен через усилитель с блоком управления, исполнительным механизмом и задвижкой, а задвижка расположена на входной части трубопровода..

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я . тем, что лопасти вы полнены с суперкавитирующим профилем и острой передней кромкой.

1 дельный Сникение Число обоасход уровня ротов ротонергии, XIIK» % ра, Вт. ч/м в оф/мин, и

170b 775

Та бли ца 3

V, и/с 20 20 20 15 15 15 !О, 10 10 8 8 8

Снижение ХИК, Х 28 30 27 21 22 20 14 15 11 8 9 5 ,U 2,3. 2. 1,Ь 1,б: 1,$ 1,0 1,2 0,9 0,3 1 0,8 0,2 .L,, . 311 293. 271 311 291 . 271 311 291 271 311 291 271, C

U - коэффициент жекции.

Составитель В. Кулемин

Техред К.Дндык Корректор.М. Самборская

Редактор А. Кищтулинец

;. Заказ 900 Тиран Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ао изобретениям и открытиям ври ГЕНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раужская наб., д. 4/5

ЮЮФНВФВ ЭВ Ю ВИМОМ à1 ю ВЮ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.уагород, ул. Гагарина, 101