Способ аэрирования воды и устройство для его осуществления

 

<1ц9?7398

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 2302В1 (21) 3251149/23-26

Р М К з

С 02 F 1/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет(53) УДК 628.356.1, (088.8) Опубликовано 3011В2. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 3CL1182 г.д;

A.Í. Аршинов, В.Е. Гуляев, В.Н. Гурин, О.В. Фомин и Б.С. Бйййлбвсйий ((...;,„„

1 а:.:,":,, „ (72) Авторы изобретения (71)(Заявитель (54) СПОСОБ АЭРИРОВАНИЯ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к аэрированию вод, а именно сточных вод при их обработке в аэротенках или природных вод с малым содержанием кислорода.

Известен способ аэрирования воды воздухом, пропущенным через пористые перегородки (13.

Однако этот способ дает малую поверхность раздела жидкой и газовой фазы, низкую скорость растворения . газа в воде и, вследствие этого, низкий процент растворения подаваемого в воду газа.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемым является способ и устройство для аэрирования стоячих природных вод воздухом или кислородсодержащим газом, диспергированными в трубе Вентури. Насос высокого давления забирает воду и подает ее в сопло с трубой Вентури (смеситель). В трубу Вентури поступает воздух, который диспергируется там. Водовоздушная смесь под давлением подается в аэрируемую зону на желаемой глубине (2).

При механическом дроблении soapyxa в смесителе пррисходит перемешивание жидкой и газовой фазы. Подсосанный и раздробленный воздух на срезе сопла смесителя выделяется из водо-воздушной смеси в виде пузырей

0,05 10 З- 1,5.10 Зм. Пузыри таких размеров достаточно быстро поднимаются на поверхность воды, и.вследствие большой скорости подъема и малой поверхности раздела фаз значительного .растворения воздуха в.воде не происходит. Таким образом, при помощи этого устройства достичь высокой концентрации кислорода в аэрируемой зоне при однократном ее перекачивании не удается.

Для достижения высокой концентра. ции кислорода в воде аэрируемой зоны (например, с 5 мг/л — исходное значение — до 9 мг/л и. выше) при использовании устройства требуется многократное перекачивание всего объема воды, что дает постепенное ее насыщение кислородом. Однако это делает процесс насыщения энергоемким, длительным и потому мало эффек25 тивным.

Цель изобретения — повышение концентрации кислорода в аэрируемой воде при однократном ее перекачивании.

Поставленная цель достигается тем, что часть воды, подаваемой насосом.

977398 распыляют в аэраторе под избыточным давлением в среде кислородсодержащего газа, затем смешивают насыщен- ную кислородом воду с неаэрированной водой и подают ее в аэрируемую зону.

Соотношение воды, подаваемой в аэратор, и неаэрируемой воды, подаваемой в смеситель, составляет

1: 1 2-6.

Устрйоство для аэрирования воды содержит насос для подачи воды и. смеситель, аэратор с форсунками, патрубок для соединения аэратора с источником давления через регулятор давления и патрубок подачи воды.

При распылении воды в аэраторе в среде кислородсодержащего газа при избыточном давлении достигается концентрация кислорода в воде, превышающая равновесную при атмосферном давлении. При последующем смешении насыщенной кислородом воды с неаэрированной водой в смесителе на выходе из смесителя содержание кислорода в воде остается выше равновесного на 50-100%. Струя воды из смесителя несет растворенный кислород с. концентрацией выше равновес.ной. Избыточное (сверхравновесное) количество кислорода выделяется в воде в виде мельчайших пузырьков (размер пузырьков газа меньше, чем размер пузырьков, полученных любым другим способом), а вода с равновесным содержанием кислорода перемешивается с водой водоема или аэротенка, повышая тем самым концентрацию кислорода в аэрируемой зоне. Пузырьки, выделяющиеся в воде, поднимаются вверх. Так как размер пузырьков минимально возможный, то мала и скорость их подъема (по сравнению со скоростью подъема пузырьков, полученных любым другим способом), а поверхность раздела фаз газ-жидкость максимально возможная. При малой скорости подъема пузырьков и при большой поверхности раздела фаз наблюдается интенсивное растворение кислорода в воде аэрируемой зоны, что:также является источнйком насыщения воды кислородом.

При соотношении воды, подаваемой в аэратор, и. неаэрируемой воды, подаваемой в смеситель, ниже 1:1,2, производительность аэрации падает почти в два раза, если же это соотношение превышает 1:6, то резко снижается коэффициент полезного использования кислорода, расходуемого на аэрацию.

На чертеже представлено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство для аэрирования воды включает насос 1 для подачи воды, смеситель 2, аэратор 3, в стенки которого вмонтированы форсунки 4. В аэраторе имеется регулятор 5 уровня воды, установленный на входе аэрированной воды в смеситель. Давление газа в аэраторе поддерживается

5 постоянным с помощью регулятора 6 давления, установленного на газовой

;коммуникации, соединенной с аэратором. Устройство может быть установлено на любой желаемой глубине во10 доема или аэротенка и повернуто в любую сторону.

Устройство работает следующим образом.

Часть воды, подаваемой насосом, распыляют в аэраторе под избыточным давлением в среде кислородсодержащего газа, затем смешивают насыщенную кислородом воду с неаэрированной водой и подают в азрируемую зону.

Пример. Аэратор (объемом

0,07 м ) устанавливают в водоеме на глубине 1,3 м. Насос подает в аэратор воду под давлением 7,7 10 Па.

Концентрация кислорода в воде водоема до аэрации 5 мг/л. Концентрация кислорода в воде внутри аэратора

85 мг/л. Вода из аэратора поступает в смеситель, где смешивается в соотношении 1:3,6 с неаэрированной во-ЗО дой из водоема, в результате чего на выходе из смесителя концентрация кислорода в воде 22-23 мг/л. При температуре 280 К равновесная концентрация растворенного в воде воЗ5 доема кислорода составляет 13-14 мг/л.

Остальное количество кислорода (8-10 мг/л) выделяется в виде пузырьков и дополнительно насыщает кислородом воду за счет растворения

40 газа при подъеме пузырька вверх.

При производительности смесителя

38,6 м /ч через 5 ч работы устройства концентрация кислорода в воде зоны аэрации (площадь, ограниченная окружностью радиусом 9 м, при глубине водоема 2,5 м) достигает

9 2 мг/л.

В таблице представлены сравни-. тельные данные результатов испытаний предлагаемого способа, и способа принятого за прототип.

Для удобства сравнения рассматриваемых способов и устройств условия испытаний приняты одинаковыми в обоих вариантах: аэрируемая эона очерчена радиусом 9,.5 м, глубина водоема 2,5 м, производительность устройства 38,6 м /ч.

Цель — достижение концентрации кислорода в аэрируемой зоне 9,260 9,7 acr/a.

Как следует из приведенных данных, предлагаемые способ и устройство характеризуются высокой эффективностью, время аэрации сокращает65 ñÿ â 12-60 раз, во столько же раз

977398

Известный

Предлагаемый

17-18

1-1,5

5,11

7,25

5,19

3,5

8,61

5,28

9,72 аэрирование закончено

5,94

57-86

4,3-5

3,11-4,69

0,23-0,27 сокращается количество перекачиваемой воды, что снижает затраты на электроэнергию при эксплуатации насосоа v. амортизацию установки.

Главным показателем, обуславливающим повышение эффективности способа и устройства, является обеспечение высокой. выходной конпентрации кислорода в воде на выходе из устройства

Условия и параметры испытаний

Изменение концентрации кислорода в воде после прохождения через установку (на выходе из устройства), мг/л

Концентрация кислорода в воде аэрируемой зоны водоема, мг/л, через, ч:

0 (исходная концентрация) Длительность аэрации, ч

Кратность обмена (отношение объема перекачиваемой воды к объему азрированной зоны водоема) Формула изобретения

1. Способ аэрирования воды, включающий насыщение воды кислородом и подачу ее в аэрируемую зону, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения концентрации кислорода в аэрируемой воде при однократном ее прокачивании, часть воды насыщают кислородом путем распыления ее в аэраторе при избыточном давлении кислородсодержащего газа, затем смешивают насыщенную кислородом воду с неаэрированной водой.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что соотношение воды, подаваемой в аэратор, и неаэ-. рируемой воды, подаваемой в смеситель, составляет Л:1,2-6.

Устройство рекомендуется использовать для повышения концентрации кислорода в водоемах питьевого водоснабжения и рыбоводческих прудах для предотвращения зсамора рыбы и загнивания воды, а также для аэрирования сточных вод при обработке их в аэротенках для интенсификации процессов окисления.

3. Устройство для аэрурования воды, содержащее насос для подачи ® воды и смеситель, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения концентрации кислорода в аэри- руемой воде, устройство снабжено аэратором с форсунками, патрубком для соединения аэратора с источником давления через регулятор давления и патрубком подачи aors .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Перри Дж. Справочник инженерахимика. T. II "Химия", 1969, с. 90.

2. Заявка ФРГ Р 2447337, 4 кл. С 02 В 1/00, опублик. 15.04.76.

977398

Составитель Е. Войцеховская

Техред И.Гайду Корректор В. Бутяга

Редактор С. Юско

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9102/27 Тираж 981 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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