PL161756B1

PL161756B1 - Surface aerator

Info

Publication number: PL161756B1
Application number: PL90286344A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Sierzputowski; Stanislaw Rog; Zbigniew Fokcinski; Eugeniusz Szczepanik
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1993-07-30
Also published as: PL286344A1

Abstract

Aerator powierzchniowy, do nagazowywania cieczy, zwłaszcza ścieków, mających kształt ściętego stożka, znamienny tym, że na wewnętrznej powierzchni stożka (1) są umieszczone łopatki (2).Surface aerator for carbonation liquids, especially waste water, truncated cone shape, characteristic on the inside of the cone (1) the vanes (2) are located.

Description

Przedmiotem wynalazku jest aerator powierzchniowy do nagazowywania cieczy, zwłaszcza ścieków, mający kształt ściętego stożka.The present invention relates to a truncated-conical surface aerator for the gasification of liquids, in particular waste water.

Aeratory są urządzeniami stosowanymi do wprowadzania gazów, zwłaszcza powietrza, do cieczy znajdujących się w zbiornikach sztucznych lub naturalnych (stawy, jeziora), a także do wody bieżącej (rzeki). Spełniają one podwójną rolę, to jest urządzenia wtłaczającego gaz do cieczy oraz urządzenia zapewniającego właściwe wymieszanie nagazowanej cieczy przy odpowiedniej burzliwości. Aeratory różnią się między sobą budową i sposobem pracy. Aeratory powierzchniowe zasysają gaz, np. powietrze, znad powierzchni nagazowanej cieczy, w odróżnieniu od aeratorów zanurzeniowych, które wprowadzają do cieczy gaz dostarczany pod jej powierzchnię dodatkowymi urządzeniami, np. bełkotkami.Aerators are devices used to introduce gases, especially air, to liquids in artificial or natural reservoirs (ponds, lakes), and also to running water (rivers). They play a double role, i.e. the device forcing gas into the liquid and the device ensuring proper mixing of the gassed liquid with appropriate turbulence. Aerators differ in terms of construction and method of operation. Surface aerators suck gas, e.g. air, from the surface of the gassed liquid, unlike submersible aerators, which introduce into the liquid gas supplied under its surface with additional devices, e.g. bubblers.

Istotne znaczenie w pracy aeratorów ma ilość gazu wprowadzanego do cieczy, przy czym dodatkowo aerator musi zapewniać właściwe rozprowadzenie tego gazu. Przykładowo w komorach napowietrzania w oczyszczalniach ścieków aeratory powinny zapewnić dostateczną burzliwość dla zmniejszenia współczynnika oporu dyfuzji tlenu do ścieków lub bezpośrednio do kłaczków osadu czynnego, a jednocześnie wtłaczać do wody jak największą ilość tlenu. Zbyt mała burzliwość i niedostateczna ilość tlenu powodują obumieranie osadu czynnego w wyniku procesów gnilnych, a wówczas sprawność oczyszczania gwałtownie spada.The amount of gas introduced into the liquid is of significant importance in the operation of aerators, and the aerator must additionally ensure proper distribution of this gas. For example, in aeration chambers in wastewater treatment plants, aerators should ensure sufficient turbulence to reduce the resistance to oxygen diffusion into the wastewater or directly into the activated sludge flocs, and at the same time forcing as much oxygen into the water as possible. Too little turbulence and insufficient amount of oxygen cause the death of the activated sludge as a result of putrefactive processes, and then the treatment efficiency drops rapidly.

Istotną wadą wielu znanych aeratorów powierzchniowych jest tworzenie się podczas ich pracy w komorach napowietrzania tak zwanego wału wodnego, to jest wznoszącej się wokół aeratora burzliwiej warstwy wodno-gazowej. Rozbijane w tej warstwie krople cieczy tworzą unoszone z wiatrem aerozole, przenoszące cząstki toksycznych, często cuchnących substancji, na odległość nawet kilkunastu kilometrów. W niektórych krajach stosowanie aeratorów powierzchniowych zostało z tego powodu zabronione.A significant disadvantage of many known surface aerators is the formation of a so-called water bank, i.e. a turbulent water-gas layer surrounding the aerator during their operation in the aeration chambers. Droplets of liquid crushed in this layer create aerosols carried with the wind, carrying particles of toxic, often foul-smelling substances, even over a dozen kilometers. In some countries, the use of surface aerators has therefore been banned.

Z artykułu F. Nestmanna pt. Development of a Mechanical Bubble Aeration System and the Scale-up of the Results to the Prototype (Symposium on Scalę Effects in Modelling Hydraulic Structures, Technische Akademie, Esslingen, RFN, 3 - 6.09.1984 r.) znany jest aerator w postaci pojedynczego ściętego stożka, całkowicie zamknięty od góry i od dołu, mającego na powierzchni zewnętrznej łopatki o wysokości równej wysokości stożka. Ten aerator nie powoduje powstawania wału wodnego, jednak ilość wytłaczanego przezeń gazu jest zbyt mała. W praktycznych zastosowaniach tego aeratora jest konieczne stosowanie przekładni między aeratorem i silnikiem napędowym.From F. Nestmann's article Development of a Mechanical Bubble Aeration System and the Scale-up of the Results to the Prototype (Symposium on Scala Effects in Modeling Hydraulic Structures, Technische Akademie, Esslingen, RFN, 3 - September 6, 1984) is known as a single truncated aerator a cone, completely closed at the top and bottom, having on the outside surface blades of a height equal to the height of the cone. This aerator does not create a water ridge, but the amount of gas it discharges is too small. In practical applications of this aerator, it is necessary to provide a transmission between the aerator and the drive motor.

Istnieje zatem zapotrzebowanie na opracowanie aeratorów, które nie powodując tworzenia się wału wodnego zapewniałyby wprowadzenie gazu do cieczy w ilości większej niż w przypadku aeratorów znanych, przy odpowiedniej burzliwości, a zatem miałyby lepszą zdolność nagazowywania.There is therefore a need to develop aerators which, without creating a water bank, would introduce more gas into the liquid than the known aerators with adequate turbulence and thus have better gassing capacity.

Celem wynalazku było opracowanie aeratora spełniającego to zapotrzebowanie.The object of the invention was to provide an aerator meeting this need.

Zostało to rozwiązane, zgodnie z wynalazkiem, w ten sposób, że na wewnętrznej powierzchni stożka są umieszczone łopatki.This has been solved according to the invention in that the blades are arranged on the inner surface of the cone.

161 756161 756

Stożek tworzący korpus aeratora może być otwarty lub zamknięty od góry, przy czym gdy jest on zamknięty, to wówczas na powierzchni stożka muszą znajdować się szczeliny do zasysania powietrza. Ewentualnie korpus może się składać z kilku współosiowych stożków przedzielonych szczelinami, usytuowanych w ten sposób, że średnica stożka znajdującego się powyżej jest mniejsza lub większa od średnicy stożka znajdującego się poniżej.The cone forming the body of the aerator can be open or closed at the top, and when it is closed, there must be air suction slots on the cone surface. Alternatively, the body may consist of several coaxial cones separated by slots, positioned such that the diameter of the cone above is smaller or greater than that of the cone below.

Łopatki na wewnętrznej powierzchni stożka mogą mieć różną długość oraz różny kształt i profil, przy czym korzystnie ze względu na charakterystkę pracy aeratora są one proste, zagięte lub biegną wzdłuż linii śrubowej.The vanes on the inner surface of the cone may have different lengths and a different shape and profile, preferably straight, bent or helical due to the aerator's operating characteristics.

Nieoczekiwanie okazało się, że obecność łopatek na wewnętrznej powierzchni stożka kilkukrotnie zwiększa ilość zasysanego gazu w stosunku do ilości gazu zasysanej przy tej samej prędkości obrotowej przez taki sam aerator nie zawierający łopatek na wewnętrznej powierzchni korpusu. Z kolei porównanie aeratora według wynalazku z‘ aeratorem omówionym w opisie stanu techniki wykazało, że aerator według wynalazku charakteryzuje znacznie wyższa ekonomia natleniania. Ma to szczególne znaczenie w oczyszczalniach ścieków, zwłaszcza pracujących w oparciu o metodę osadu czynnego, w których dobowe wahania poziomu zanieczyszczenia ścieków są znaczne, co wymaga stosowania aeratorów o polepszanej zdolności natleniania.Surprisingly, it was found that the presence of the blades on the inner surface of the cone increases the amount of gas drawn in several times in relation to the amount of gas sucked in at the same rotational speed by the same aerator without blades on the inner surface of the body. In turn, a comparison of the inventive aerator with the 'aerator discussed in the description of the prior art shows that the inventive aerator has a much higher oxygenation economy. This is of particular importance in wastewater treatment plants, especially those operating on the basis of the activated sludge method, where the daily fluctuations in the level of wastewater contamination are significant, which requires the use of aerators with improved oxygenation capacity.

Podczas pracy aeratora według wynalazku nie tworzy się wał wodny, a więc spełnia on najostrzejsze normy ochrony środowiska.During the operation of the aerator according to the invention, a water bank does not form, and therefore it meets the strictest environmental protection standards.

Gdy wymiary aeratora według wynalazku są dostosowane do małych komór napowietrzania, zużywa on przy takiej samej prędkości obrotowej znacznie mniej mocy niż znany aerator stożkowy. Oznacza to, że aerator według wynalazku, zużywając tę samą ilość mocy, może faktycznie pracować ze znacznie większą prędkością obrotową, np. prędkością znamionową zastosowanego silnika napędowego. Tak więc aerator według wynalazku można stosować bez przekładni, to znaczy bezpośrednio sprzęgnąć wał aeratora z wałem silnika napędowego. Ma to szczególne znaczenie w przypadku np. oczyszczalni wiejskich, które wymagają jak najprostszego wyposażenia. Wyeliminowanie przekładni zmniejsza awaryjność układu i poważnie obniża koszty inwestycyjne.When the dimensions of the aerator according to the invention are adapted to small aeration chambers, it consumes much less power at the same rotational speed than the known cone aerator. This means that the aerator according to the invention, while consuming the same amount of power, can actually run at a much higher rotational speed, e.g. the rated speed of the drive motor used. Thus, the aerator according to the invention can be used without a gear, that is to say directly couple the shaft of the aerator to the shaft of the drive motor. This is particularly important in the case of, for example, rural sewage treatment plants, which require the simplest possible equipment. Eliminating the transmission reduces the failure rate of the system and significantly lowers investment costs.

Wielką zaletą aeratora według wynalazku jest prostota jego budowy.The great advantage of the aerator according to the invention is its simplicity of construction.

Areator powierzchniowy według wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój osiowy aeratora.The surface hydrator according to the invention is shown in an embodiment in the drawing which shows an axial section of the aerator.

Na wewnętrznej powierzchni stożka 1 znajdują się łopatki 2. Stożek 1 jest otwarty od góry i od dołu.On the inner surface of the cone 1 there are blades 2. The cone 1 is open at the top and bottom.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price: PLN 10,000

Claims

Patent claims

A surface aerator for gassing liquids, in particular waste water, having the shape of a truncated cone, characterized in that blades (2) are provided on the inner surface of the cone (1).

2. An aerator according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the blades (2) are straight, curved or run along a helix.