Струйно-эрлифтный аэратор

 

Изобретение относится к струйным аэраторам, использующим энергию движущейся жидкости для создания развитой поверхности газожидкостного контакта, и может быть применено в очистке сточных вод, например, в аэротенках. Струйно-эрлифтный аэратор содержит аэрационный резервуар, подводящий трубопровод, эрлифтную аэрационную колонну, дополнительно эрлифтная колонна снабжена аэрационной трубой, верхний конец которой расположен в распределительной камере, а нижний - в первой трети высоты колонны эрлифта. В устройстве достигается интенсивное перемешивание отрабатываемой жидкости в аэрационном резервуаре без дополнительных на то энергозатрат, повышает степень использования кислорода воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к струйным аэраторам, использующим энергию движущейся жидкости для создания развитой поверхности газожидкостного контакта, и может быть применено в очистке сточных вод, например в аэротенках.

Известно устройство для аэрирования жидкости - аэратор шахтного типа (Попкович Г. С. , Репин Б.И. Системы аэрации сточных вод. М.:, Стройиздат, 1986 г.). Для аэрации сточных вод этим устройством применяются низконапорные циркуляционные насосы, где диспергирование атмосферного воздуха обеспечивается за счет эжектирования его свободнопадающей струей аэрируемой жидкости.

Устройство содержит резервуар, циркуляционный насос, аэрационные трубы, заглубленные до дна аэротенка. В верхней части аэрационных труб установлено сопло. Циркулирующая обрабатываемая сточная жидкость, попадая в аэрационную трубу в верхней ее части и стекая вниз, захватывает два потока воздуха. Первый поток захватывается в приемной камере, а второй - через кольцевую щель, образованную соплом и стенкой аэрационной трубы.

Недостатком данного устройства является то, что эжектирующая способность жидкости зависит от скорости ее движения, которая достигает наибольшего значения на участке аэрационной трубы (незаглубленной), равной 90 d_тр от места входа в нее жидкости. Для того, чтобы максимально увеличить объемный коэффициент эжекции воздуха данного устройства, необходимо значительно увеличивать высоту незаглубленной части аэрационных труб, что значительно усложняет конструкцию устройства, приводит к дополнительным затратам энергии на подъем жидкости, а также увеличивает расход материалов.

Наиболее близким по технической сущности является эрлифтный аэратор (Справочное пособие к СНиП. -М; Стройиздат. 1990 г., с. 44, 61).

В эрлифтных аэраторах воздух через систему дырчатых труб подается в расширяющуюся нижнюю часть цилиндрического корпуса. Выходящий воздух поднимается и в результате эрлифтного эффекта увлекает за собой большую массу жидкости, которая через кольцевой направляющий конус переливается на периферию резервуара. В результате создается кольцевой гидравлический прыжок, расширяющийся книзу поток жидкости захватывает мелкие пузырьки газа и увлекает их в нижнюю часть резервуара. Одновременно этот поток подсасывается в цилиндрический корпус, что способствует хорошему перемешиванию жидкости и обогащению ее кислородом. Таким образом, происходит интенсивный массообмен.

Для захвата воздуха служат специально ориентированные вертикальные обтекаемые лопасти вогнуто-выпуклой формы, расположенные на поверхности кольцевого направляющего конуса под углом 30-60^o к радиусу конуса.

Однако эрлифтные аэраторы так же, как и пневматические требуют установки воздуходувных устройств. Это вызывает повышенный расход электроэнергии на аэрацию по сравнению со струйной.

Сущность изобретения заключается в том, что струйно-эрлифтный аэратор содержит аэрационный резервуар, подводящий трубопровод, эрлифтную аэрационную колонну, дополнительно эрлифтная колонна снабжена аэрационной трубой, верхний конец которой расположен в распределительной камере, а нижний - в первой трети высоты колонны эрлифта.

Изобретение направлено на повышение эффективности путем снижения затрат за счет увеличения поглощения воздуха рабочей жидкостью без увеличения затрат энергии на перекачку жидкости в струйных аэраторах, а также дополнительное насыщение жидкости воздухом в колонне эрлифта и при изливе ее через кромку водослива.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на чертеже представлен разрез струйно-эрлифтного аэратора в момент удаления жидкости из распределительной камеры.

Струйно-эрлифтный аэратор состоит из аэрационного резервуара 1, циркуляционного насоса 2 с трубопроводом 3 подачи обрабатываемой жидкости, распределительной камеры 4, отводной трубы с соплом 5, кольцевой щели подсоса атмосферного воздуха 7, аэрационной трубы 6, эрлифтной аэрационной колонны 8.

Аккумулирование обрабатываемой жидкости в распределительной камере 4, а затем подача через сопло отводной трубы 5 в аэрационную трубу 6 - наиболее эффективный метод, т.к. не требует никаких энергозатрат на создание условий напорного истечения рабочей жидкости. Скорость движения обрабатываемой жидкости в отводной трубе превышает 1 м/с, а истечение из сопла 5 отводной трубы в аэрационную трубу 6 еще с большей скоростью создает интенсивный подсос воздуха.

При правильном подборе диаметра аэрацинной трубы эжектирующая способность движущейся в ней водовоздушной смеси возрастает на сравнительно коротком расстоянии (~10 d_тр) от входа в аэрационную трубу. Высота аэрационной трубы 6, расположенной над уровнем аэрируемой жидкости, зависит в большей степени от глубины погружения ее нижнего конца под уровень аэрируемой жидкости (т.к. необходим подпор обрабатываемой жидкости в аэрационной трубе для преодоления гидравлических сопротивлений в погруженной части аэрационной трубы).

Геометрические размеры эрлифтной аэрационной колонны 8 подбираются в зависимости от расхода газожидкостного потока, объема и уровня воды в аэрационном резервуаре. Длина и диаметр отводной трубы 5 назначаются, исходя из расхода циркуляционной обрабатываемой жидкости.

Для распределения водовоздушной смеси в аэрационном резервуаре 1 необходимо, чтобы объем распределительной камеры 4 составлял не менее трех объемов аэрационной трубы.

Струйно-эрлифтный аэратор работает следующим образом. Циркуляционный насос 2 непрерывно по напорному трубопроводу 3 подает обрабатываемую жидкость в распределительную камеру 4.

Из распределительной камеры 4 происходит интенсивное удаление жидкости с поглощением атмосферного воздуха с помощью образующейся воронки. Затем через сопло 5 жидкость поступает в аэрационную трубу 6. Сопло 5 отводной трубы соосно введено в конусную насадку, образуя кольцевую щель 7, через которую интенсивно поступает атмосферный воздух в аэрационную трубу, диспергируется и в виде водовоздушной смеси поступает в эрлифтную аэрационную колонну 8. В эрлифтной аэрационной колонне 8 происходит диспергирование пузырьков газа, а также аэрирование в гидравлическом прыжке.

Струйно-эрлифтный аэратор способствует интенсивному перемешиванию обрабатываемой жидкости в аэрационном резервуаре без дополнительных на то энергозатрат, повышает степень использования кислорода воздуха.

Удельная мощность струйных аэраторов составляет 0,5-0,8 кВт·/ч/кг O₂, а у эрлифтных -0,7-1,0 кВт·ч/кг O₂. Эффективность действия струйно-эрлифтных аэраторов по производительности кислорода на 1 кВт·ч затраченной энергии на 0,2-0,3 кВт·ч/кг O₂ меньше удельной мощности эрлифтных аэраторов и составляет 0,5-0,7 кВт·ч/кг O₂.

Формула изобретения

Струйно-эрлифтный аэратор, содержащий аэрационный резервуар, подводящий трубопровод, эрлифтную аэрационную колонну, отличающийся тем, что эрлифтная колонна снабжена аэрационной трубой, верхний конец которой расположен в распределительной камере, а нижний - в первой трети высоты колонны эрлифта.

РИСУНКИ

Рисунок 1