RU140558U1

RU140558U1 - HYDRO-PNEUMATIC AERATOR

Info

Publication number: RU140558U1
Application number: RU2013155660/03U
Authority: RU
Inventors: Андрей Анатольевич Морозов; Глеб Андреевич Морозов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Аэрационные системы"
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-05-10

Abstract

1. Гидропневматический аэратор, содержащий воздушную камеру, к которой присоединен воздуховод, сообщающийся с вихревой камерой, которая соосно соединена с вертикальной трубой, отличающийся тем, что сверху воздушной камеры расположена вихревая камера, которые вместе объединены в одном корпусе, в верхней части через кольцевое отверстие вихревая камера сообщается с выгрузной камерой, располагающейся вокруг вертикальной трубы и имеющей тангенциально расположенный выходной патрубок, при этом вихревая камера содержит рабочий орган, который выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и содержит как минимум пару генераторов акустических колебаний, выполненных в виде несимметричных газоструйных излучателей высокого давления, расположенных по обеим сторонам щелевидных сопел, причем впускное отверстие воздушной камеры сообщается только с одним излучателем высокого давления, а воздуховод выполнен с возможностью обеспечения наддува воздуха в воздушную камеру.2. Гидропневматический аэратор по п. 1, отличающийся тем, что выгрузная камера имеет диаметр меньше диаметра вихревой камеры.3. Гидропневматический аэратор по п. 1, отличающийся тем, что газоструйные излучатели высокого давления выполнены несимметрично относительно щелевидного сопла.4. Гидропневматический аэратор по п. 1, отличающийся тем, что угол наклона щелевидных сопел относительно соответствующего радиуса обратно пропорционален диаметру вихревой камеры.5. Гидропневматический аэратор по п. 1, отличающийся тем, что воздушная камера сообщается с вихревой камерой через выпускные отверстия, которые располагаются ортогонально относительно1. A hydropneumatic aerator containing an air chamber, to which an air duct is connected, communicating with a vortex chamber, which is coaxially connected to a vertical pipe, characterized in that a vortex chamber is located on top of the air chamber, which are combined in one housing, in the upper part through an annular opening the vortex chamber communicates with the unloading chamber, located around the vertical pipe and having a tangentially located outlet pipe, while the vortex chamber contains a working element that can rotate around a vertical axis and contains at least a pair of acoustic vibration generators made in the form of asymmetric gas-jet emitters of high pressure located on both sides of the slit nozzles, and the inlet of the air chamber communicates with only one high pressure emitter, and the air duct is configured to provide air pressurization into the air chamber. 2. Hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the discharge chamber has a diameter less than the diameter of the vortex chamber. The hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the high-pressure gas-jet emitters are made asymmetrically relative to the slot-like nozzle. A hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the slit nozzles relative to the corresponding radius is inversely proportional to the diameter of the vortex chamber. The hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the air chamber communicates with the vortex chamber through the outlet openings, which are located orthogonal to

Description

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим аэрацию (искусственное насыщение газом) сточной воды для окисления ее составляющих и предназначена для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в аэротенках, насыщения жидкости кислородом, а также для использования в различных технологических массообменных процессах.The utility model relates to devices that provide aeration (artificial gas saturation) of wastewater for the oxidation of its components and is intended for the treatment of domestic wastewater in aerotanks, oxygen saturation of the liquid, and also for use in various technological mass transfer processes.

Известна УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД (патент РФ на ПМ №111850), которая представляет собой емкость. В корпусе емкости размещена приемная камера и камера аэротенка с отводом очищенной воды, при этом обе камеры содержат аэраторы и эрлифты, подвод воздуха к которым осуществляется от двух компрессоров, размещаемых внутри или снаружи корпуса емкости, причем каждая камера снабжена разделительной перегородкой.Known INSTALLATION FOR BIOLOGICAL CLEANING OF HOUSEHOLD WASTE WATER (RF patent on PM No. 111850), which is a container. A receiving chamber and an aeration tank chamber with a purified water outlet are located in the container body, while both chambers contain aerators and airlifts, air supply to which is carried out from two compressors placed inside or outside the container body, and each chamber is equipped with a dividing wall.

Известна УСТАНОВКА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД (патент РФ на полезную модель №120643), содержащая емкость, разделенную перегородкой на отсеки, которые выполняют функцию приемного резервуара и активационного резервуара, снабженного средствами для подвода воздуха, подключенными к компрессору, и отвода очищенной воды. Средство для подвода воздуха в активационный резервуар выполнено в виде сдвоенного аэратора, расположенного в придонной части активационного резервуара, подключенный к компрессору, соединенному с микропроцессорным блоком управления выполненного с возможностью включения электромагнитных клапанов в соответствии с заданной программой подачи сжатого воздуха в активационный резервуар.Known INSTALLATION FOR BIOLOGICAL WASTE WATER TREATMENT (RF patent for utility model No. 120643), containing a tank divided by a partition into compartments, which serve as a receiving tank and an activation tank equipped with means for supplying air connected to the compressor, and drainage of purified water. The means for supplying air to the activation tank is made in the form of a double aerator located in the bottom part of the activation tank, connected to a compressor connected to a microprocessor control unit configured to turn on electromagnetic valves in accordance with a predetermined program for supplying compressed air to the activation tank.

Недостатками аналогов является низкая степень диспергирования пузырьков воздуха и как следствие низкая эффективность насыщения сточной воды газом.The disadvantages of the analogues are the low degree of dispersion of air bubbles and, as a consequence, the low efficiency of saturation of waste water with gas.

Наиболее близким к заявленному решению по технической сущности является УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ЖИДКОСТИ (патент РФ №2189365) которое содержит воздушную камеру, к которой присоединен воздуховод, вихревую камеру соосно соединенную с вертикальной трубой. Воздушная камера расположена на перфорированном участке трубы, а вихревая камера располагается ниже воздушной камеры и имеющей диаметр в 3-5 раз больше диаметра трубы, к вихревой камере тангенциально подсоединен патрубок для подвода жидкости.Closest to the claimed solution for the technical essence is a DEVICE FOR AERATION OF LIQUID (RF patent No. 2189365) which contains an air chamber to which an air duct is connected, a vortex chamber coaxially connected to a vertical pipe. The air chamber is located on the perforated section of the pipe, and the vortex chamber is located below the air chamber and having a diameter of 3-5 times the diameter of the pipe, a nozzle for fluid supply is tangentially connected to the vortex chamber.

Недостатком прототипа также является низкая степень первоначального диспергирования пузырьков воздуха и малое дальнейшее истирание пузырьков газо-водяной смеси за счет низкой скорости ее течения, которая обусловлена естественной циркуляцией воды в результате разности давления в трубе и вихревой камере.The disadvantage of the prototype is also a low degree of initial dispersion of air bubbles and a small further abrasion of the bubbles of the gas-water mixture due to the low speed of its flow, which is due to the natural circulation of water as a result of the pressure difference in the pipe and the vortex chamber.

Целью полезной модели является повышение эффективности насыщения жидкости газом.The purpose of the utility model is to increase the efficiency of liquid saturation with gas.

Достигаемый технический результат состоит в обеспечении высокой степени диспергирования воздуха и эффективного смешивания его с водой.Achievable technical result consists in providing a high degree of dispersion of air and its effective mixing with water.

Технический результат достигается за счет того, что гидропневматический аэратор, содержащий воздушную камеру, к которой присоединен воздуховод, сообщающийся с вихревой камерой, которая соосно соединена с вертикальной трубой, отличающийся тем, что сверху воздушной камеры расположена вихревая камера, которые вместе объединены в одном корпусе, в верхней части через кольцевое отверстие вихревая камера сообщается с выгрузной камерой, располагающейся вокруг вертикальной трубы и имеющей тангенциально расположенный выходной патрубок, при этом вихревая камера содержит рабочий орган, который выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и содержит как минимум пару генераторов акустических колебаний выполненных в виде несимметричных газоструйных излучателей высокого давления расположенных по обеим сторонам щелевидных сопел, причем впускное отверстие воздушной камеры сообщается только с одним излучателем высокого давления, а воздуховод выполнен с возможностью обеспечения наддува воздуха в воздушную камеру.The technical result is achieved due to the fact that the hydropneumatic aerator containing an air chamber, to which an air duct is connected, communicating with the vortex chamber, which is coaxially connected to the vertical pipe, characterized in that the vortex chamber is located on top of the air chamber, which are combined in one housing, in the upper part, through the annular hole, the vortex chamber communicates with the unloading chamber located around the vertical pipe and having a tangentially located outlet pipe, when Ohm, the vortex chamber contains a working body that is rotatable around the vertical axis and contains at least a pair of acoustic oscillation generators made in the form of asymmetric high-pressure gas-jet emitters located on both sides of slit-like nozzles, the air chamber inlet opening communicating with only one high-pressure emitter , and the duct is configured to provide pressurization of the air into the air chamber.

В частности, выгрузная камера имеет диаметр меньше диаметра вихревой камеры.In particular, the discharge chamber has a diameter smaller than the diameter of the vortex chamber.

В частности, газоструйные излучатели высокого давления выполнены несимметрично относительно щелевидного сопла.In particular, high-pressure gas-jet emitters are made asymmetrically with respect to the slit-like nozzle.

В частности, угол наклона щелевидных сопел относительно соответствующего радиуса обратно пропорционален диаметру вихревой камеры.In particular, the angle of inclination of the slit-shaped nozzles with respect to the corresponding radius is inversely proportional to the diameter of the vortex chamber.

В частности, воздушная камера сообщается с вихревой камерой через выпускные отверстия, которые располагаются ортогонально относительно щелевидных сопел.In particular, the air chamber communicates with the vortex chamber through the outlet openings, which are arranged orthogonally relative to the slit-like nozzles.

В частности, вход воздуховода соединен с ресивером или компрессором.In particular, the air inlet is connected to a receiver or compressor.

Новизной полезной модели является то, что технический результат обеспечивает аэрацию сточных вод с использованием вихревого движения газожидкостного потока с генерацией в нем акустических колебаний, что обеспечивает совместную диспергацию газа и жидкости, увеличивает степень перемешивания двухфазной среды, интенсивно обновляет межфазную поверхность. За счет этого обеспечивается гомогенный дисперсный состав газожидкостной струи, увеличивается поверхность контакта «газ-жидкость» и как следствие - отдача кислорода пузырьками воздуха; увеличивается время пребывания аэрационного факела в жидкости, благодаря чему повышается объемный коэффициент массопередачи кислорода в жидкость.The novelty of the useful model is that the technical result provides aeration of wastewater using the swirling movement of a gas-liquid flow with the generation of acoustic vibrations in it, which provides joint dispersion of gas and liquid, increases the degree of mixing of the two-phase medium, and intensively updates the interphase surface. Due to this, a homogeneous dispersed composition of the gas-liquid jet is ensured, the gas-liquid contact surface increases and, as a result, oxygen is released by air bubbles; the residence time of the aeration plume in the liquid increases, due to which the volumetric coefficient of mass transfer of oxygen to the liquid increases.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено: фиг. 1 - общий вид гидропневматического аэратора; фиг. 2 - разрез А-А гидропневматического аэратора.The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict: FIG. 1 is a general view of a hydropneumatic aerator; FIG. 2 - section AA hydro-pneumatic aerator.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Гидропневматический аэратор состоит из корпуса 1 включающего воздушную камеру 2 с выпускными отверстиями 3, вихревую камеру 4 с расположенным в ней рабочим органом 5. Рабочий орган 5 имеет генераторы акустических колебаний 6, которые выполнены в виде несимметричных газоструйных излучателей высокого давления 7 и 8, расположенные по обеим сторонам сверхзвуковых щелевидных сопел 9. Впускное отверстие воздушной камеры 3 сообщается только с одним излучателем 8. Вихревая камера 4 сообщается с выгрузной камерой 10, которая имеет меньший диаметр и через отверстие 11 выполненное с кольцевым зазором относительно закрепленной на торцевой крышке 12 вертикальной трубы 13. Кроме того, выгрузная камера 10 имеет тангенциально расположенный выходной патрубок 14.A hydropneumatic aerator consists of a housing 1 including an air chamber 2 with exhaust holes 3, a vortex chamber 4 with a working body located in it 5. The working body 5 has acoustic oscillators 6, which are made in the form of asymmetric high-pressure gas-jet emitters 7 and 8, located at both sides of the supersonic slotted nozzles 9. The inlet of the air chamber 3 communicates with only one emitter 8. The vortex chamber 4 communicates with the discharge chamber 10, which has a smaller diameter and black Without a hole 11 made with an annular gap relative to the vertical pipe 13 fixed to the end cover 12. In addition, the discharge chamber 10 has a tangentially located outlet pipe 14.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Энергоноситель (воздух) под давлением подается в воздушную камеру 2, в качестве источников наддува можно использовать компрессор или ресивер (на чертежах не указаны).The energy carrier (air) is supplied under pressure to the air chamber 2, as a source of boost you can use a compressor or receiver (not shown in the drawings).

Из воздушной камеры 2 воздух поступает в вихревую камеру 4 через выпускные отверстия 3 к рабочему органу 5 в расположенные в нем генераторы акустических колебаний 6. Проходя, через несимметричные газоструйные излучатели 7 и 8 воздух попадает в щелевидное сопло 9, разгоняясь до скорости превышающей скорость звука. В связи с тем, лишь в одном газоструйном излучателе 8 расположено впускное отверстие коллектора 3, через которое проходит воздух под высоким давлением, а во второй газоструйный 7 воздух попадает одновременно с прохождением сквозь щелевидное сопло 9, обеспечивается получение пульсирующего режима истечения воздушного сверхзвукового потока.From the air chamber 2, air enters the vortex chamber 4 through the exhaust openings 3 to the working body 5 into the acoustic oscillation generators 6 located therein. Passing through the unbalanced gas-jet emitters 7 and 8, air enters the slot-like nozzle 9, accelerating to a speed exceeding the speed of sound. In this regard, only one gas-jet emitter 8 has an inlet of the manifold 3 through which air passes under high pressure, and air enters the second gas-jet 7 at the same time as it passes through the slit-like nozzle 9, and a pulsating mode of supersonic air flow is obtained.

Кроме того, реализация возможности вращения рабочего органа 5 вокруг своей вертикальной оси позволяет изменять частотные характеристики сверхзвукового потока (струи) за счет изменения геометрических параметров газоструйных излучателей 7 и 8, что обеспечивает реализацию эффекта резонанса при диспергации жидкости поступающей в вихревую камеру 4.In addition, the implementation of the possibility of rotation of the working body 5 around its vertical axis allows you to change the frequency characteristics of a supersonic flow (jet) by changing the geometric parameters of gas-jet emitters 7 and 8, which ensures the implementation of the resonance effect when the liquid disperses into the vortex chamber 4.

Воздух, проходя через щелевое сопло 9, разгоняется до сверхзвуковой скорости, создавая вихрь, в центре которого образуется область пониженного давления, в которую через вертикальную трубу 13 всасывается аэрируемая жидкость, образуя в вихревой камере 4 газо-жидкостную смесь, которая через кольцевой зазор 11 выносится в выгрузочную камеру 10 и через тангенциально расположенный выходной патрубок 14 удаляется в окружающую среду.Air passing through the slot nozzle 9 is accelerated to supersonic speed, creating a vortex in the center of which a low pressure region is formed, into which an aerated liquid is sucked through the vertical pipe 13, forming a gas-liquid mixture in the vortex chamber 4, which is carried out through the annular gap 11 into the discharge chamber 10 and through a tangentially located outlet pipe 14 is removed into the environment.

Заявленное устройство позволяет создавать пузырьки размером не более 20 мк, что повышает эффективное использование воздуха до 90-95% в системах биологической очистки сточных вод. Кроме того, в 3-5 раз возрастает срок эксплуатации системы аэрации при снижении энергопотребления от 4 до 10 раз.The claimed device allows you to create bubbles no larger than 20 microns, which increases the efficient use of air up to 90-95% in biological wastewater treatment systems. In addition, the life of the aeration system increases by 3-5 times while reducing energy consumption from 4 to 10 times.

Claims

1. Hydropneumatic aerator containing an air chamber to which an air duct is connected, communicating with a vortex chamber, which is coaxially connected to a vertical pipe, characterized in that a vortex chamber is located on top of the air chamber, which are combined in one housing in the upper part through an annular hole the vortex chamber communicates with an unloading chamber located around a vertical pipe and having a tangentially located outlet pipe, while the vortex chamber contains a working body, which made with the possibility of rotation around the vertical axis and contains at least a pair of generators of acoustic vibrations made in the form of asymmetric gas-jet emitters of high pressure located on both sides of the slit-like nozzles, and the inlet of the air chamber communicates with only one emitter of high pressure, and the duct is made with the possibility providing boost air into the air chamber.

2. Hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the discharge chamber has a diameter less than the diameter of the vortex chamber.

3. Hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the high-pressure gas-jet emitters are made asymmetrically with respect to the slit-like nozzle.

4. Hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the slit-shaped nozzles relative to the corresponding radius is inversely proportional to the diameter of the vortex chamber.

5. Hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the air chamber communicates with the vortex chamber through the outlet openings, which are located orthogonally relative to the slit-like nozzles.

6. Hydropneumatic aerator according to claim 1, characterized in that the inlet of the duct is connected to the receiver or compressor.