Способ аэрации воды и устройство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2471724:

Таран Анатолий Петрович (RU)

Изобретение относится к обеспечению охраны водной среды и может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, и, в частности, застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах. Способ аэрации включает забор воды из придонных слоев водоема, формирование под действием гидростатического давления в водоеме скоростного потока воды. Воздух из атмосферы эжектируется скоростным потоком воды и смешивается с ним. Водовоздушную смесь поднимают выше уровня воды в водоеме за счет вакуумирования верхнего выхода подъемной трубы и подпора в нижнем входе в подъемную трубу скоростным атмосферным воздушным потоком. Поднятую водовоздушную смесь направляют по сбросной трубе под уровень свободной поверхности воды в водоеме. Устройство содержит заякоренный в водоеме понтон, снабженный водоподъемной, воздушной и сбросной трубами, кольцевым водоприемником и катками в кондукторе. Водоподъемная труба снабжена на нижнем торце соплом, перфорацией выше сопла и конфузором с направляющей трубой на верхнем торце. Воздушная труба соединяет перфорацию с атмосферой, а на ее верхнем торце установлен конфузор. Способ и устройство позволяют производить аэрацию придонных слоев водоема за счет энергии окружающей среды. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обеспечению охраны водной среды и может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, и, в частности, застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах.

Известны аэраторы для сточных вод, в которых смешение воды и воздуха производится с применением механических устройств с приводом от промышленных источников энергии (Б.М.Худенко. Аэраторы для очистки сточных вод. Стройиздат, 1973 г. - 112 стр.). Недостаток известных механических аэраторов заключается в их большой энергоемкости и металлоемкости, так как используется энергия от промышленных источников и ее многократные преобразования прежде чем совершается полезное действие.

Известен и передвижной плавающий аэратор (RU 2082683, опубл. 27.06.1997 г.), в котором используется энергия ветра. Но для совершения полезного действия энергию ветра преобразовывают в механическую энергию дополнительных устройств. Это снижает кпд и делает аэратор энергоемким и металлоемким. Тем более, что при этом аэрируют только поверхностные слои водоема.

Задача изобретения использовать энергию окружающей среды для аэрации воды без дополнительных преобразований в другие виды энергии и аэрировать, в первую очередь, только придонные слои водоема.

Технический результат достигается тем, что в способе аэрации, включающем забор воды из водоема, формирование потока воды, забор воздуха из атмосферы, перемешивание воды и воздуха, сброс насыщенной воздухом воды в водоем, согласно изобретению забор воды производят из придонных слоев водоема, формируют под действием гидростатического давления скоростной поток воды, который эжектирует воздух из атмосферы и смешивается с ним, а водовоздушную смесь поднимают выше уровня воды в водоеме за счет вакуумирования скоростным воздушным потоком верхнего выхода подъемной трубы и подпора скоростным атмосферным воздушным потоком в нижнем входе в водоподъемную трубу, а поднятую водовоздушную смесь направляют по сбросной трубе под уровень свободной поверхности воды в водоеме. Это гарантирует надежность процесса перемещения жидкости и ее аэрации за счет энергии окружающей среды, упрощает и удешевляет процесс аэрации, исключает необходимость прокладки линий электропередач к устройствам аэрации. Это делает процесс аэрации водоемов энергосберегающим.

Пример осуществления способа аэрации водоема

Аэрацию воды производят следующим образом. В водоем заводят понтон и якорем фиксируют его положение в водоеме. На понтоне монтируют с возможностью поворотов относительно продольной оси симметрии водоподъемную трубу с приемным соплом на нижнем ее торце. Водоподъемную трубу опускают до нижних придонных слоев воды. При этом ориентируют конфузоры на верхнем торце подъемной трубы и на входе в радиальную перфорацию подъемной трубы навстречу атмосферному ветру. В дальнейшем ориентация навстречу ветру сохраняется направляющей трубой, в которую поток воздуха направляет верхний конфузор. Труба для сброса аэрированного потока в водоем крепится на понтоне жестко и сопрягается с водоподъемной трубой с помощью кольцевого водоприемника.

При появлении в приземном слое воздуха перемещений воздушных масс через конфузоры скорости движения воздуха усиливаются и за счет скоростного давления обеспечивается удаление воды из зоны радиальной перфорации, через которую воздух прорывается в подъемную трубу и уносит вверх выше уровня воды в водоеме под действием вакуума воду в смеси с воздухом и выдает ее в сбросную трубу. Таким образом, вода, взятая в придонном слое, смешивается с воздухом и после аэрации возвращается в водоем. При постоянном ветре перфорация водоподъемной трубы полностью обнажается от воды и производительность водоподъема достигает максимума, равного проходу воды через приемное сопло под действием гидростатического давления, действующего в водоеме.

Устройство для аэрации водоемов

Известны механические аэраторы (Б.М.Худенко. Аэраторы для очистки сточных вод. Стройиздат, 1973 г. - 112 стр.). Недостаток известных механических аэраторов заключается в их большой энергоемкости и металлоемкости, так как используется энергия от промышленных источников и ее многократные преобразования, прежде чем совершается полезное действие.

Известен передвижной плавающий аэратор (RU 2082683, опубл. 27.06.1997 г.), в котором используется энергия ветра. Но для совершения полезного действия энергию ветра преобразовывают в механическую энергию дополнительных устройств. Это делает аэратор металлоемким и энергоемким. При этом аэрируют только поверхностные слои воды.

Задача изобретения использовать для аэрации воды энергию окружающей среды без дополнительных преобразований ее в другие виды энергии, при которых снижается кпд, и аэрировать придонные слои водоема

Технический результат достигается тем, что водоподъемная труба, забирающая воду из водоема, согласно изобретению снабжена приемным соплом на нижнем торце и боковой перфорацией выше сопла, а перфорация соединена с атмосферой воздушной трубой. На верхнем торце воздушной и водоподъемной труб размещены конфузоры, ориентированные навстречу ветру, причем на воздушной трубе конфузор направляет воздух в перфорацию водоподъемной трубы, а на водоподъемной трубе конфузор направляет воздух в направляющую трубу, которая вмещает в себя выход из водоподъемной трубы. Водоподъемная труба размещена на понтоне с возможностью кругового поворота вокруг вертикальной оси симметрии за счет использования катков в кондукторе. Направляющая труба сопряжена со сбросной трубой, установленной жестко на понтоне, кольцевым водоприемником.

Устройство для аэрации воды в водоеме изображено на прилагаемом к описанию чертеже.

Устройство смонтировано на заякоренном понтоне и содержит водоподъемную трубу 1, воздушную трубу 2, сбросную трубу 3. Водоподъемная труба 1 на нижнем торце имеет водоприемное сопло 4, радиальную перфорацию 5 выше сопла 4 и конфузор 6 с направляющей трубой 7 на верхнем торце. Воздушная труба 2 соединяет перфорацию 5 с атмосферой. На верхнем торце воздушной трубы 2 установлен конфузор 11. Конфузоры 6 и 11 ориентированы в одном направлении. Сбросная труба 3 сопряжена с направляющей трубой 7 кольцевым водоприемником 8. Водоподъемная труба 1 и воздушная труба 2 смонтированы в понтоне на катках 9 в кондукторе 10. При этом труба 2 фланцем 12 опирается на катки 9.

Устройство для аэрации воды работает следующим образом. Понтон со смонтированным на нем устройством для аэрации воды выводят в акваторию водоема и в нужном месте заякоривают. На этом подготовка устройства для аэрации воды заканчивается.

Устройство вступает в работу при появлении малейших дуновений ветра. Скорость движения атмосферного ветра усиливается конфузорами. Силовое воздействие ветра осуществляется одновременно на нижнюю и верхнюю части водоподъемной трубы. В нижней части подъемной трубы создается избыточное давление, а в верхней части подъемной трубы-вакуум. Избыточное давление внизу и вакуум в верху подъемной трубы суммируются и производят работу по подъему воды. В процессе подъема вода, поступившая через сопло 4, смешивается с воздухом, поступающим через перфорацию 5. В процессе перемешивания воды и воздуха происходит обогащение воды кислородом. Аэрированная вода из направляющей трубы 7 сливается в сбросную трубу 3 через кольцевой водоприемник 8 в водоем. Это позволяет насыщать воду водоема кислородом. Так как устройство работает круглосуточно в автономном режиме, то аэрируются большие объемы воды в водоеме.

Запуск устройства происходит в автоматическом режиме. При изменении направления движения ветра направляющая труба 7 корректирует ориентировку конфузоров 6 и 11 навстречу атмосферному ветру. При этом спаренные трубы 1 и 2 поворачиваются вокруг своей вертикальной оси симметрии на катках 9 по верхней торцевой поверхности кондуктора 10.

Таким образом, происходит аэрация воды в водоеме за счет энергии окружающей среды, а именно за счет гидростатического давления воды в водоеме и атмосферного ветра.

1. Способ аэрации воды воздухом, включающий забор воды из водоема, формирование потока воды, забор воздуха из атмосферы, перемешивание воды и воздуха, сброс насыщенной воздухом воды в водоем, отличающийся тем, что забор воды производят из придонных слоев водоема, формируют под действием гидростатического давления в водоеме скоростной поток воды, который эжектирует воздух из атмосферы и смешивается с ним, а водовоздушную смесь поднимают выше уровня воды в водоеме за счет вакуумирования скоростным атмосферным воздушным потоком верхнего выхода подъемной трубы и подпора скоростным атмосферным воздушным потоком в нижнем входе в подъемную трубу, а поднятую водовоздушную смесь направляют по сбросной трубе под уровень свободной поверхности воды в водоеме.

2. Устройство для аэрации воды по способу, изложенному в п.1, содержащее заякоренный в водоеме понтон, отличающееся тем, что понтон снабжен водоподъемной трубой, опущенной в придонные слои водоема, и сбросной трубой, причем подъемная труба имеет на нижнем торце приемное сопло для входа воды, а боковые стенки ее выше сопла имеют перфорацию, которая соединена с атмосферой воздушной трубой, оборудованной конфузором навстречу атмосферному ветру, верхний торец водоподъемной трубы также оборудован конфузором с возможностью за счет использования катков в кондукторе ориентации его навстречу атмосферному ветру, переходящим в направляющую трубу снаружи выхода из водоподъемной трубы, которая сопряжена со сбросной трубой посредством кольцевого водоприемника.



 

Похожие патенты:

Аэратор // 2452695
Изобретение относится к смесительной технике. .

Изобретение относится к насыщению различных газовых, жидких, гелеобразных, твердых, в том числе порошкообразных, и смешанных сред ингредиентами, выделяемыми вегетирующими растениями, и может быть использовано для улучшения экологии офисов, жилищ, водоемов, а также в пищевой промышленности, фармацевтике, рыбном и сельском хозяйстве, в том числе для улучшения качества воздуха в помещениях, для приготовления напитков, пищевых продуктов и добавок, лекарств, парфюмерно-косметических продуктов, для ингаляций, приема ванн, повышения устойчивости и продуктивности рыб, других полезных животных и микроорганизмов, а также для приготовления средств обработки растений.

Изобретение относится к охране водной среды. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к двигателям, использующим нетрадиционные виды энергии, и может быть применено для аэрации прудов охлаждения атомных станций с целью улучшения экологической обстановки и увеличения в них рыбных запасов.

Изобретение относится к комбинированным саморегулирующимся системам, включающим способ и устройство для глубокой биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых как в отдельно стоящих коттеджах, приусадебных домах, так и в гостиничных комплексах, школах, спортивных клубах, поселках, предприятиях общественного питания и т.д.

Изобретение относится к устройствам для аэрации сточных вод в аэротенках-отстойниках и может быть использовано в области обогащения полезных ископаемых, в частности в устройствах для аэрации пульпы, при переработке рудного и нерудного сырья, а также в ферментационных установках пищевой промышленности, при флотационной очистке сточных вод, в целлюлозно-бумажной промышленности и др.

Аэратор // 2299180
Изобретение относится к оборудованию для аэрации и может быть использовано для насыщения жидкости газом, преимущественно кислородом различных химических, массообразных процесах, в том числе при биологической очистке воды или сточных вод.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для насыщения чистой и сточной воды кислородом с одновременным перемешиванием. .

Изобретение относится к обеспечению охраны водной среды и может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, и, в частности, застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах

Изобретение относится к обеспечению охраны водной среды и может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, в частности, застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и нефтедобывающей, пищевой и легкой промышленности, на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительных заводах. Флотационный аэратор содержит корпус, содержащий перегородку 10 с центральным отверстием, делящую его пространство на верхнюю 2 и нижнюю 3 зоны; ввод воды, расположенный в нижней части нижней зоны 3; воздуховод 7; вывод водовоздушной смеси; электродвигатель 1 с закрепленными на его валу 4 рабочими колесами 5 и 6, размещенными в различных зонах корпуса. Перегородка 10 выполнена в виде диафрагмы. Воздуховод 7 соединен с верхней зоной 2. Вывод водовоздушной смеси выполнен в виде перфорации в боковых стенках нижней зоны 3 корпуса. Рабочее колесо 6, расположенное в нижней зоне 3, выполнено в виде ротора с вертикальными сменными лопатками. Лопатки выполнены перфорированными и/или с зубчатыми краями. Вывод воды в нижнюю зону выполнен с возможностью ее поступления через съемную регулирующую диафрагму 12 с центральным отверстием и насадок 11. Электродвигатель 1 расположен в объеме аэрируемой воды. Изобретение позволяет повысить эффективность приготовления мелкодисперсной водовоздушной смеси, а также повысить надежность работы аэратора. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формирователь водовоздушной смеси устанавливается на водяном коллекторе и содержит патрубок подачи воды, струеформирующий элемент в виде сопла трапециевидной формы, камеру формирования ядра струи, камеру смешения и канал (каналы) подачи воздуха. Формирование водовоздушной смеси происходит непосредственно в насадке. Подвод воздуха может быть боковым или центральным. При боковом подводе воздух через канал подачи воздуха подается в камеру формирования ядра струи или в камеру смешения, или в обе камеры одновременно. При центральном подводе воздух поступает в центр камеры формирования ядра струи или на границу струеформирующего элемента в виде сопла трапециевидной формы и камеры формирования ядра струи. Изобретение позволяет повысить эффективность функционирования устройства за счет создания более устойчивой и сформированной струи водовоздушной смеси и снижения потерь напора. Устройство может быть использовано для направленного перемещения рыб, преимущественно для ограждения зон скопления рыб или трасс их перемещения от попадания рыбы в водозабор, а также для очистки рыбозащитных устройств от мусора, поднятия взвесей, промывки фильтрующих элементов (сетчатых поверхностей, песчано-гравийных фильтров и т.п.). 4 ил.

Изобретение может быть использовано при обогащении кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов, в частности застойных зон при очистке бытовых и производственных сточных вод в биологических прудах, а также в помещениях на очистных сооружениях водоснабжения. Способ аэрации включает забор из водоема ограниченной порции воды, изоляцию ее от водоема, создание на поверхности этой порции избыточного давления весом физического тела, формирование истечения скоростной струи воды в камеру смешения, эжектирование этой струей воздуха из атмосферы, смешение воды и воздуха, сброс водовоздушной смеси в водоем, возвращение физического тела - вытеснителя в исходное верхнее положение. Устройство содержит водоприемную трубу с всасывающим клапаном, размещенную на понтоне, физическое тело - вытеснитель с водоподъемной трубой, расположенной внутри водоприемной трубы с возможностью возвратно-поступательного движения, подвешенное на коротком плече неравноплечего коромысла, имеющего на каждом плече промежуточные водосборные емкости, оснащенные сифонными сливными трубами. Изобретение позволяет производить аэрацию воды за счет энергии поля гравитации Земли как в открытых водоемах, так и в помещениях. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство соединения аэраторов относится к области биологической очистки сточных вод и может быть использовано для соединения труб воздуховодов аэраторов в плеть. Устройство соединения аэраторов содержит последовательно сообщенные соосно стыкующиеся торцами смежные отрезки труб воздуховода и уплотнение между их торцами. Также оно включает устройство герметизации стыка соосно стыкующихся смежных отрезков труб воздуховода, имеющее возможность герметично зажимать уплотнение между их торцами с помощью хомутов или полухомутов. На каждом концевом участке смежных отрезков труб воздуховода выполнена наружная кольцевая канавка, а отрезки труб воздуховода имеют продольные ребра жесткости. При этом глубина проточки наружных кольцевых канавок больше высоты продольных ребер жесткости. Боковые стенки кольцевых канавок со стороны торцов смежных отрезков труб скошены от дна канавок к вершинам продольных ребер под углом от 15 до 20 градусов к вертикальной плоскости поперечного сечения отрезков труб воздуховода аэратора. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении помимо герметизации данного устройства, также и юстировку элементов аэратора. 4 ил.

Изобретение относится к области биологической очистки сточных вод и может использоваться для аэрации в аэротенках, а также при флотационной очистке, обогащении полезных ископаемых, в частности в устройствах для аэрации пульпы. Аэратор включает корпус, внутреннюю перегородку, вставляемую в перегородку насадку с расположенными соосно и с зазором друг к другу каналами прямоугольного сечения для подачи жидкости и выхода газожидкостного факела, патрубок для ввода воздуха, патрубок для ввода жидкости. Отношение высоты входного канала а насадки к его ширине d составляет от 1,5:12 до 6:12, аналогичное соотношение для высоты выходного канала b и ширины d. Отношение длины входного канала L к его высоте а составляет от 22:1,5 до 22:6, аналогичное соотношение для длины выходного канала L и высоты b. Отношение длины воздушного зазора l к общей длине канала Н составляет 16:60. Технический результат - повышение окислительной способности аэратора при сохранении мелкодисперсности пузырьков воздуха, а также снижение затрат энергии на подачу единицы объема воздуха и повышение степени насыщения жидкости кислородом воздуха. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способам аэрации водоемов в условиях длительного морозного периода. Способ аэрации водоемов включает устройство лунок для поступления к поверхности воды атмосферного воздуха. Лунки выполняют на участке ледового покрытия, который затем вывешивают на расстоянии 5-20 см от водной поверхности путем откачивания воды из водоема на берег или сброса части воды через водопропускное устройство. Обеспечение вентиляции образованной воздушной подушки и отсутствие прямого контакта лунок с поверхностью воды позволяет снизить трудоемкость и повысить надежность аэрации в сильные морозы. 2 пр.

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано, в частности, в аэротенках, локальных очистных сооружениях, аэрируемых прудах для аэрации и перемешивания очищаемых сточных вод. Изобретение состоит из источника сжатого воздуха - вентилятора, двух конусов - наружного и внутреннего, закрепленных с помощью регулировочных шайб на плавающем диске. В центре диска имеется отверстие, в котором закрепляется гибкий водозаборный рукав. Вентилятор, закрепленный на наружном конусе, нагнетает воздух между двумя конусами. Воздух равномерно протекает в пространстве между конусами, изменяя направление с вертикального на горизонтальное. Выходя через щель, образованную наружным конусом и водной поверхностью, он захватывает поверхностные слои воды и выносит их из устройства, интенсивно аэрируя их. Образовавшийся на поверхности водоема поток воды перемешивает ее, а через водозаборный рукав поднимает из глубины обескислороженные слои воды. Таким образом, происходит перемешивание и аэрация всего объема воды в водоеме. Техническим результатом изобретения является обеспечение равномерной аэрации и перемешивания воды при низких энергозатратах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство содержит плавучую платформу, удерживаемую якорем, с возможностью регулирования её положения относительно солнца. На платформе расположен паровой двигатель, оснащенный светоотражающей параболой с установленным в её фокусе парогенератором со сбросным клапаном и пароподводящей и отводящей магистралями. Кроме того, установлены водяной расходный резервуар, водяное гребное колесо с лопастями, соединенное с шатуном, передающим ему возвратно-поступательное движение от парового двигателя, преобразующееся во вращательное движение колеса. Парабола механически соединена с солнечной батареей. Солнечная батарея соединена с аккумуляторной батареей, блоком определения положения солнца и управляющим электродвигателем с редукторным устройством, приводящим в движение параболу. Гребное колесо установлено в металлический обод, снабженный грузом в виде эксцентрика. Изобретение обеспечивает аэрацию пруда с использованием солнечной энергии. 1 ил.
Наверх