Способ насыщения кислородом воды в каналах и система для его осуществления

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«956436 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.,02.81 (21) 3251927/23-26 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 07.09.82 (51) М.Кл. С 02 F 3/32

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 628.356 (088.8) I

А. В. Ильевский, О. О. Роханский, В. Н. Сотников и Ф. В. Стольберг

«" l

Всесоюзный научно-исследовательский инстит т по охране вод (72) Авторы изобретения

1 1 м йк т

1Нтвп«0.

7E + ®«1Р «т : ., ф ьф«Ц, яву «, и (71) Заявитель (54) СПОСОБ НАСЫЩЕНИЯ

КИСЛОРОДОМ ВОДЫ В КАНАЛАХ

И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ яШ(ф— C,eз) 26 0L(e — 1) 15 где И—

С0

Изобретение касается охраны вод от загрязнения и иредназначено для снижения дефицита кислорода в транспортируемой по каналам воде.

Насыщение воды кислородом в естественных и искусственных водотоках происходит обычно за счет аотлощения его из атмосферного воздуха, над свободной поверхностью воды.

Однако поступление кислорода в воду при этом недостаточно большое, что ухудшает качество воды.

Из известных способов насыщения кислородом воды в каналах наиболее близким к предлагаемому способу является способ обогащения кислородом транспортируемой воды путем периодического контакта перемещаемых слоев воды с атмосфернььм воздухом, тсоторый достигается установкой в русле канала струенаправляющих устройств 11).

I !

Недостатком этого способа является низкая интенсивность насыщения воды кислородом, так как она ограничивается скоростью поступления кисло рода аз армосферного воздуха через поверхность контакта иотока воды с атмосферой, и отсюда малая эффективность насыщения кислородом воды в каналах.

Целью изобретения является повышение эффективности насыщения транспортируемой по каналу воды кислородом.

Цель достигается тем, что ири осуществлении способа, включающего перемещение слоев воды струеналтра вляющими устройствами и периодическии контакт перемещаемых слоев с атмосферным воздухом, в месгах установки струенаправляющих устройств по направлению нисходящих струй подают воздух с интенсивностью, определяемой ао соотношению интенсивность подачи воздуха, M3/ . расход воды в канале, м /с; длина участка установки струенактравляюплих устройств, м; шаг установки струенаправляющих устройств, м; концентрация кислорода в начале участка установки струенаправляющих устройств, г/м Ое, нормируемая концентрация насыщения; г/м Ое, И.

Р = — — безразмерная величина;

956436 (28 Н 11

Ш= (- —; — )ctga, и m) HQ Ш(ф— С,е ) 250L(e — 11

v — средняя скорость течения воды в ка нале, м/с;

lг — коэффициент реаэрации 1/с; е — основание натуральных логарифмов;

25Π— переводной коэффициент размерности rjcO> в м /с воздуха.

Такой способ может быть осуществлен с помощью предложенной системы для насыщения кислородом воды в каналах, включающей установленные в каналах струенаправляющие устройства.

Отличие этой системы состоит в том, что она снабжена размещенными в местах нисходящих струй и параллельно оси канала пневматическими аэраторами, выполненными нз перфорированных снизу труб длиной, ран ной 1,5 — 2,5 длины струенаправляющих устройств, при этом последние установлены с шагом, определяемым по соотношению где  — ширина канала по средней линии живого сечения, м;

Н вЂ” глубина воды в канале, м; и — кратность по ширине потока создаваемой струенаправляющими устройствами поперечной циркуляции;

m. — кратность по глубине потока создаваемой струенаправляющими устройствами поперечной циркуляции; а — угол между осью канала и направлением движения перемещаемого слоя воды.

На фиг. 1 изображен канал, поперечное сечение; на фиг. 2 — участок канала, вид сверху.

Система для насыщения кислородом воды в ка налах включает установленные в канале 1 струенаправляющие устройства 2 и выполненные из перфорированных снизу труб 3 пневматические аэраторы, которые размещены параллельно оси канала в местах нисходящих струй 4. Струенаправляющие устройства перемещают слои 5 воды.

Длина каждой трубы 3 равна 1 5 — 2,5 длины струенаправляющих устройств, которые в канале установлены с шагом, определяемым по отношению

Рею мендуемый шаг установки в этом канале струенацравляющих устройств обеспечивает создание стабильной поперечной циркуляции слоев воды с учетом типа таких устройств и схемы размещения их по сечению потока.

Зо

4О

Расположение труб параллельно оаи канала и выбор длины трубы в 1,5 — 2,5 раза больше длины струенаправляющего устройства позволяют подавать воздух в пределах зоны, нисходящей струи и не допускать нерационального расхода воздуха.

Предложенная система для насыщения кислородом воды в каналах работает следующим образом.

В период пониженного содержания кислорода в транспортируемой воде, например во время «цветения» водоисточника (водохранилища или реки) диатомовыми (весна и осень) IH аинезелеными (лето) водорослями, в канале устанавливают струенаправляющие устройства, которые осуществляют перемещение слоев воды и периодический контакт их с атмосферным воздухом. Естественный контакт перемещаемых слоев воды с атмосферным воздухом недостаточен для насыщения потока кислородом, поэтому на участках канала,. где установлены струенапра вляющие устройства, параллельно оси этого канала в .местах нисходящих струй размеща|от пневматические аэраторы, выполненные из перфорированных снизу труб, с помощью которых в воду канала подают воздух (от компрессора) с интенсивностью, определяемой по соотношению

Так как перфорации в трубах расположены снизу, то воздух вводится в перемещаемые слои воды по направлению,нисходящих струй, которые захватывают пузырьки введенного воздуха и, удерживая их, вовлекают внутрь потока.

Таким образом, насыщение транспортируемой воды кислородом производят периодическим контактом перемещаемых струенаправляющими устройствами слоев воды с атмосферным воздухом и дополнительно вводимым посредством труб воздухом. Выполненные снизу труб отверстия обеспечивают подачу воздуха по направлению нисходящих струй без нарушения винтообразного движения потока, способствуя вовлечению в поток пузырьков воздуха. Нисходящие струи захватывают их и, удерживая пузырьки воздуха в потоке, препятствуют быстрому подъему их к поверхности воды. Благодаря увеличению пути движения и времени пребывания вовлеченных в поток пузырьков воздуха доститают более глубокого извлечения кислорода из пузырьков воздуха, а создаваемая струенаправляющими устройствами циркуляция воды в канале обеспечивает насыщение кислородом всего потока, в результате . чего улучшаются, качественные показатели транспортируемой воды.

956436

Использование предложенных способа и системы позволяет повысить эффективность насыщения воды кислородом в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения, используя энергию потока; 5 рационально расходовать подаваемый для насыщения воды кислородом воздух; исключить дефицит кислорода в транспортируемой воде по трассе переброски; улучшить качественвые показатели подаваемой 10 в зону потребления воды и уменьшить нагрузку на станции водоподготовки.

Годовая экономия от применения изобретения на канале производительностью 15

30 — 50 м /с составляет до 130 тыс. руб.

Ф ор мул а и з об р ет ения

И = ЯШ(ф— С„е )

25OL(e" — 1) где И— интенсивность подачи воздуха, MO/c; расход воды в канале, мз/с; длина участка установки струенаправляющих устройств, м; шаг установки струенапр,авляющих устройств, м; концентрация кислорода в начале участка установки струенапра вляющих устройств, г/м О, 45 нормируемая концентрация насыщения, г/м О, Q—

L—

С0

1. Способ насыщения кислородом воды 20 в каналах, включающий перемещение слоев воды струенаправляющими устройствами и периодический контакт леремещаемых слоев с атмосферным воздухом, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения эффективности насыщения транспортируемои воды кислородом, в местах установки струенаправляющих устройств по направлению нисходящих струй подают воздух с интенсивностью, определяемой ло M соотношению

kL о = — — безразмерная величина;

v — средняя скорость течения воды в канале, м/с;

k — коэффициент реаэрации, 1/с; е — основание натуральных логарифмов; .250 — переводной коэффициент размерности г/сО2 в м /с воздуха.

2. Система для насыщения кислородом воды в каналах, включающая установленные в каналах струенаправляющие устройства, отлич а юща яся тем, что, с целью повьпления эффективности использования путем увеличения времени контакта вводимого воздуха с транспортируемой водой, она снабжена размещенными в местах нисходящих струй и параллельно оси канала пневматическими аэраторами, выполненными из перфорированных снизу труб длиной, .равной 1,5 2,5 длины струенаправляющих устройств.

3. Система ло п. 2, отличающаяся тем, что струенаправляющие устройства установлены с шагом, определяемымпосоотношению

Ш = — + — ctga, где  — ширина канала по средней линии живого сечения, м;

Н вЂ” глубина воды в канале, м;

n — кратность по ширине потока создаваемой струенаправляющими устройствами поперечной циркуляции; I т — кратность по глубине потока создаваемой струенаправляюш и. ми устройствами поперечной циркуляции; а — угол;между осью канала и направлением движения перемещаемого слоя воды.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 716984, кл. С 02 В 1/18, 1977.

956436

Г г ыг. 1

1

) Составитель В. Затыльников

Редок оэ 3. Бородкина

Гехред О. Павлова Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 876/680 Изд. № 212 Тираж 980 Подписное

1-11Ю «Поиск» Госудаоствепного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5