RU2046765C1

RU2046765C1 - Hydrocyclone aeration tank and aerating device

Info

Publication number: RU2046765C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Павлович Кондрашов
Original assignee: Юрий Павлович Кондрашов
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: biochemical wastewater treatment. SUBSTANCE: ring-shaped cylindrical aeration tank is provided with an additional cylindrical partition reaching its bottom. The partition divides the aeration tank into an intensive aeration chamber and a settling chamber. Aerators are oppositely- diametrically installed in the cylindrical partition. Suction pipes of the aerators are provided with supply lines for wastewater, mixed silt from the intensive aeration chamber, and active silt from the stabilizer. The supply lines for mixed silt and active silt are mounted level with each other in the diffuser of the suction part of the circulation pipe. These lines are directed tangent with rotation of a propeller. A streamlining apparatus placed behind the propeller is a combination of stationary radial plates. The end-faces of the supply lines inside the circulation pipe are provided with gates. The gates are kinematically engaged with each other, and they have a vertical axle of rotation. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к компактным установкам, производящим биохимическую очистку сточных вод. The invention relates to compact plants producing biochemical wastewater treatment.

Известен гидроциклонный стабилизатор биофильтр со струйной аэрацией, включающий цилиндрический резервуар, разделенный не доходящей до его днища коаксиальной перегородкой на внутреннюю камеру отстаивания с центральной сборной трубой биофильтром и внешнюю камеру стабилизации с тангенциальными подводами исходной жидкости на уровне ввода жидкости в камеру отстаивания и струйных аэраторов в верхней части камеры стабилизации /авт. свид. СССР N 981251, кл. CO2F 3/06, 1982 г./. Known hydrocyclone stabilizer biofilter with jet aeration, including a cylindrical tank, separated by a coaxial baffle not reaching its bottom, into an internal settling chamber with a central prefabricated tube biofilter and an external stabilization chamber with tangential inlets of the initial fluid at the level of fluid entry into the settling chamber and jet aerators in the upper parts of the stabilization chamber / ed. testimonial. USSR N 981251, class CO2F 3/06, 1982 /.

Недостатки прототипа состоят в незавершенности цикла очистки в одном устройстве и повышенных энергозатратах на циркуляцию исходной жидкости. The disadvantages of the prototype are the incompleteness of the cleaning cycle in one device and the increased energy consumption for the circulation of the original liquid.

Известно аэрирующее устройство, включающее циркуляционную трубу, в верхней части которой установлены подвод аэрируемой жидкости с уровня аэротенка и суперкавитирующий гребной винт /авт. свид. СССР N 1535850, кл. CO2F3/16, 1990/. Known aerating device, including a circulation pipe, in the upper part of which there is a supply of aerated fluid from the level of the aeration tank and a super-cavitating propeller / ed. testimonial. USSR N 1535850, class CO2F3 / 16, 1990 /.

Недостатком известного устройства являются повышенные затраты энергии на аэрацию и циркуляцию, поскольку гребной винт работает в суперкавитационном режиме. A disadvantage of the known device is the increased energy consumption for aeration and circulation, since the propeller operates in a super-cavitation mode.

Цель изобретения глубокая биологическая очистка сточных вод и обработка активного ила, снижение энергетических затрат. Достигается цель тем, что аэротенк снабжен цилиндрической перегородкой, доходящей до его дна, разделяющей аэротенк на камеру интенсивной аэрации и камеру отстаивания, в цилиндрической перегородке диаметрально установлены аэраторы, всасывающие трубы которых оборудованы подводами сточных вод и иловой смеси из камеры интенсивной аэрации, активного ила из стабилизатора. Подводы иловой смеси и активного ила регулируются заслонками и расположены с верхней кромкой цилиндрической перегородки ниже уровня сборного лотка, а отвод иловой смеси из аэратора выведен в камеру интенсивной аэрации. The purpose of the invention is a deep biological wastewater treatment and treatment of activated sludge, reducing energy costs. The goal is achieved in that the aeration tank is equipped with a cylindrical partition that reaches to its bottom, dividing the aeration tank into an intensive aeration chamber and a settling chamber, aerators are diametrically installed in the cylindrical partition, the suction pipes of which are equipped with inlets of wastewater and sludge from an intensive aeration chamber, activated sludge from stabilizer. Sludge mixture and activated sludge inlets are regulated by gates and are located with the upper edge of the cylindrical partition below the level of the collecting tray, and the sludge mixture is discharged from the aerator into the intensive aeration chamber.

Подводы иловой смеси и активного ила расположены в диффузоре на одном уровне и направлены тангенциально и навстречу вращению гребного винта. Заслонки установлены на торцах подводов внутри циркуляционной трубы, имеют вертикальную ось вращения и кинематически связаны между собой. За гребным винтом установлен спрямляющий аппарат в виде радиальных неподвижных пластин. The inlet of the sludge mixture and activated sludge are located in the diffuser at the same level and are directed tangentially and towards the rotation of the propeller. The dampers are installed at the ends of the inlets inside the circulation pipe, have a vertical axis of rotation and are kinematically connected to each other. A straightening apparatus in the form of radial fixed plates is installed behind the propeller.

Глубокая очистка сточных вод и обработка активного ила достигается за счет периодического вытеснения с помощью аэраторов активного ила из камеры стабилизации в камеру интенсивной аэрации в виде гидроциклона, где происходит центробежное уплотнение и накопление /увеличение концентрации/ активного ила в иловой смеси аэротенка с последующим отделением и фильтрацией сточных вод соответственно в камере отстаивания и камере стабилизации. Deep wastewater treatment and treatment of activated sludge is achieved by periodically displacing activated sludge using aerators from the stabilization chamber into an intensive aeration chamber in the form of a hydrocyclone, where centrifugal compaction and accumulation / increase in concentration / activated sludge in the aeration tank sludge are carried out, followed by separation and filtration sewage respectively in the settling chamber and stabilization chamber.

Снижение энергетических затрат достигается за счет увеличения окружной скорости на входе в гребной винт при закрутке жидкости навстречу вращению гребного винта и установки за гребным винтом спрямляющего аппарата в виде радиальных неподвижных пластин, взаимодействующих с закрученным потоком. Размещение аэраторов в цилиндрической перегородке позволяет получить подводы /отводы/ иловой смеси и активного ила с наименьшей длиной. Reducing energy costs is achieved by increasing the peripheral speed at the inlet of the propeller while twisting the fluid towards the rotation of the propeller and installing a straightener behind the propeller in the form of radial fixed plates interacting with the swirling flow. Placing aerators in a cylindrical partition allows you to get inlets / outlets / sludge mixture and activated sludge with the smallest length.

На фиг. 1 изображено устройство, вид сверху; на фиг. 2 сечение А-А; на фиг. 3 сечение Б-Б; на фиг. 4 сечение В-В. In FIG. 1 shows a device, a top view; in FIG. 2 section AA; in FIG. 3 section BB; in FIG. 4 section BB.

Гидроциклонный аэротенк-вытеснитель содержит цилиндрический резервуар 1 с коническим днищем, разделенный коаксиальной перегородкой 2, не доходящей до его дна, на внутреннюю камеру 3 стабилизации и аэротенк 4 кольцевой формы. В камере 3 сверху установлен конический центральный сборный лоток 5 с выводящей трубой 6 очищенных и осветленных вод, а снизу установлена труба 7 для удаления из устройства избыточного ила и осадков. Аэротенк 4 снабжен цилиндрической перегородкой 8, доходящей до его дна и разделяющей его на камеру 9 интенсивной аэрации и камеру 10 отстаивания. В перегородке 8 диаметрально установлены аэраторы 11, представляющие из себя вертикальную циркулярную трубу, сообщающуюся с атмосферой и нагнетающим отводом 12, выведенным тангенциально в нижнюю часть камеры 9. The hydrocyclone aeration tank-displacer contains a cylindrical tank 1 with a conical bottom, separated by a coaxial baffle 2 not reaching its bottom, into the inner stabilization chamber 3 and the ring aeration tank 4. In the chamber 3, a conical central collecting tray 5 with a discharge pipe 6 of purified and clarified water is installed on top, and a pipe 7 is installed at the bottom to remove excess sludge and sediment from the device. The aeration tank 4 is equipped with a cylindrical partition 8, reaching to its bottom and dividing it into a chamber 9 of intensive aeration and the settling chamber 10. In the partition 8, aerators 11 are diametrically installed, which are a vertical circular pipe communicating with the atmosphere and a discharge outlet 12, which is led out tangentially to the lower part of the chamber 9.

Циркуляционная труба аэратора 11 /всасывающая ее часть расположенная выше гребного винта/ оборудована подводом 13 сточных вод, подводом 14 иловой смеси из камеры 9, подводом 15 активного ила из камеры 3. Подводы 14 и 15 регулируются заслонками. Верхняя кромка перегородки 8, подводы 14 и 15 расположены ниже уровня центрального сборного лотка 5 /находится ниже уровня свободной поверхности жидкости в устройстве. The aerator circulation pipe 11 / its suction part located above the propeller / is equipped with a wastewater inlet 13, a sludge mixture inlet 14 from a chamber 9, activated sludge inlet 15 from a chamber 3. The inlets 14 and 15 are regulated by shutters. The upper edge of the partition 8, the inlets 14 and 15 are located below the level of the Central collecting tray 5 / is below the level of the free surface of the liquid in the device.

Аэрирующее устройство аэратор 11 содержит циркуляционную трубу 16, сообщающуюся с атмосферой и состоящую из двух цилиндрических частей, соединенных между собой диффузором 17. Внутри трубы 16 в нижней ее цилиндрической части расположен гребной винт 18. За гребным винтом установлен спрямляющий аппарат 19 в виде радиальных неподвижных пластин, расположенных под углом к набегающему потоку закрученной жидкости. В диффузоре 17 на одном уровне тангенциально расположены подводы 14 и 15, направленные навстречу вращению гребного винта 18. На торцах подводов 14, 15 внутри циркуляционной трубы 16 установлены заслонки 20, имеющие вертикальную ось вращения и кинематически связанные между собой рычагом 21. Когда подвод 14 открыт подвод 15 закрыт и наоборот. The aerating device aerator 11 contains a circulation pipe 16 communicating with the atmosphere and consisting of two cylindrical parts interconnected by a diffuser 17. A propeller 18 is located inside the pipe 16 in its lower cylindrical part. A straightening device 19 is installed behind the propeller in the form of radial fixed plates located at an angle to the oncoming flow of swirling fluid. In the diffuser 17 at one level tangentially located inlets 14 and 15, directed towards the rotation of the propeller 18. At the ends of the inlets 14, 15 inside the circulation pipe 16 are installed dampers 20 having a vertical axis of rotation and kinematically connected by a lever 21. When the inlet 14 is open supply 15 is closed and vice versa.

Расположение подводов 14, 15 на одном уровне и кинематическая связь заслонок 20 необходимы для того, чтобы обеспечить постоянство расхода аэрируемой жидкости через гребной винт при изменении положения заслонок 20. Размещение подводов 14, 15 в диффузоре 17 /во всасывающей части циркуляционной трубы/ и применение заслонок 20 с вертикальной осью вращения на торцах подводов 14, 15 формируют глубокую вращающуюся воронку жидкости в диффузоре 17, засасывающую воздух из атмосферы в аэратор 11. Предлагаемый аэратор является механическим всасывающим низконапорным аэратором и обеспечивает гидравлический перепад уровня жидкости в трубе 16 с уровнем свободной жидкости в устройстве порядка 0,8-1,0 м. вод. ст. под действием которого происходит интенсивное истечение жидкости из подводов 14, 15 /со скоростью более 3 м/сек/ с эжекцией и засасыванием воздуха водяной воронкой, и последующим диспергированием водовоздушной смеси лопастями гребного винта 18. The location of the inlets 14, 15 at the same level and the kinematic connection of the shutters 20 are necessary in order to ensure a constant flow of the aerated fluid through the propeller when changing the position of the shutters 20. The placement of the inlets 14, 15 in the diffuser 17 / in the suction part of the circulation pipe / and the use of shutters 20 with a vertical axis of rotation at the ends of the inlets 14, 15 form a deep rotating liquid funnel in the diffuser 17, sucking air from the atmosphere into the aerator 11. The proposed aerator is a mechanical low-pressure suction ornym aerator and provides differential hydraulic fluid level in the tube 16 with the free liquid level in the unit of the order of 0.8-1.0 m. waters. Art. under the action of which there is an intensive outflow of fluid from the inlets 14, 15 / with a speed of more than 3 m / s / s with ejection and suction of air by a water funnel, and the subsequent dispersion of the water-air mixture by the propeller blades 18.

В режиме очистки сточных вод сооружение работает следующим образом. In wastewater treatment mode, the construction works as follows.

Включаются аэраторы 11, при этом уровень жидкости во всасывающей части циркуляционной трубы 16 падает на 0,8-1,0 м и под действием гидростатического перепада давлений аэратор 11 проходят перемешиваясь между собою сточная вода из подвода 13, иловая смесь из камеры 9 через подвод 14 /открыт на максимум/ и активный ил из камеры стабилизации 3 через подвод 15/ прикрыт до минимума и обеспечивает нормальную для процесса очистки кратность рециркуляции активного ила/. Далее иловая смесь выбрасывается аэратором 11 через отвод 12 тангенциально в нижнюю часть кольцевой камеры 9, откуда движется спиралеобразно к подводу 14. Таким образом, часть иловой смеси из нижней части камеры 9 снова попадает в аэратор 11 /через подвод 14/, а другая часть продолжает движение вверх, фильтруясь через толщу активного ила, находящуюся в верхней части аэротенка 4 /от подвода 14 до свободной поверхности жидкости/ и, переливаясь через перегородку 8, попадает в камеру отстаивания 10 аэротенка 4. Освободившись от загрязнений в камере 10, очищенные воды проходят под перегородкой 2 и попадают в камеру 3 стабилизации, где фильтруются через толщу активного ила к сборному лотку 5, подвергаясь при этом более глубокой очистке. The aerators 11 are turned on, while the liquid level in the suction part of the circulation pipe 16 drops by 0.8-1.0 m and under the influence of a hydrostatic pressure drop, the aerator 11 passes through the wastewater mixing from one inlet 13, the sludge mixture from the chamber 9 through one inlet 14 / is open to maximum / and activated sludge from stabilization chamber 3 through inlet 15 / is covered to a minimum and ensures a normal rate of recirculation of activated sludge normal for the cleaning process /. Next, the sludge mixture is ejected by the aerator 11 through the outlet 12 tangentially to the lower part of the annular chamber 9, from where it moves in a spiral fashion to the inlet 14. Thus, part of the sludge mixture from the lower part of the chamber 9 again enters the aerator 11 / through the inlet 14 /, and the other part continues upward movement, filtered through the thickness of activated sludge located in the upper part of the aeration tank 4 / from the inlet 14 to the free surface of the liquid / and, overflowing through the baffle 8, enters the sedimentation chamber 10 of the aeration tank 4. Freeing of impurities in the chamber 10, eyes ennye water tested under the partition 2 and fall into the stabilization chamber 3, where it is filtered through the thickness of the activated sludge to a collection tray 5, being subjected to a deeper cleaning.

Очищенные воды собираются центральным сборным лотком 5 и удаляются из сооружения по трубопроводу 6. Treated water is collected by the central collecting tray 5 and removed from the structure through pipeline 6.

Загрязнения, минеральный осадок, избыточный активный ил, осаждающиеся в камерах 10 и 3, периодически удаляются из сооружения по трубопроводу 7. Pollution, mineral sediment, excess activated sludge deposited in chambers 10 and 3 are periodically removed from the structure through pipeline 7.

В режиме вытеснения /стабилизации/ активного ила сооружение работает следующим образом. In the mode of displacement / stabilization / activated sludge, the structure works as follows.

При работающих аэраторах 11 открывается на максимум заслонка 20 подвода 15, а заслонка 20 подвода 14 прикрывается. Аэраторы 11 в этот момент перекачивают активный ил из камеры 3 в камеру 9, при этом происходит вытеснение из камеры интенсивной аэрации 9 загрязнений и стабилизированного ила в камеру отстаивания 10, где они осаждаются и сползают по коническому днищу резервуара 1 к трубопроводу 7. Поскольку режим гидроциклона в камере 9 интенсивной аэрации не нарушается /расход жидкости через аэраторы 11 постоянен/, то значительного выноса активного ила из камеры 9 происходить не будет. После того, как произошло полное вытеснение /по объему/ активного ила из камеры 3 в камеру 9, заслонка 20 подвода 14 открывается на максимум, а заслонка 20 подвода прикрывается /сооружение возвращается в режим очистки сточных вод с интенсивной аэрацией обновленной иловой смеси в камере 3/. Режим вытеснения производят периодически поддерживая активный ил в камере во взвешенном состоянии. When the aerators 11 are operating, the flap 20 of the supply 15 opens to a maximum, and the flap 20 of the supply 14 is covered. Aerators 11 at this moment pump the activated sludge from chamber 3 to chamber 9, at the same time contaminants and stabilized sludge are displaced from the intensive aeration chamber 9 into the settling chamber 10, where they settle and slide along the conical bottom of tank 1 to pipeline 7. Since the hydrocyclone mode in the chamber 9 of intensive aeration is not disturbed / the fluid flow through the aerators 11 is constant /, then a significant removal of activated sludge from the chamber 9 will not occur. After the complete displacement of (by volume) activated sludge from chamber 3 to chamber 9 has occurred, inlet flap 20 opens to maximum, and inlet flap 20 is closed / the structure returns to wastewater treatment mode with intensive aeration of the renewed sludge mixture in chamber 3 /. The displacement mode is produced periodically by maintaining activated sludge in the chamber in suspension.

Толща жидкости между уровнем лотка 5 и подводом 15 образует защитную зону фильтрации, предотвращающую вынос активного ила во время режимов вытеснения в камере 3. The thickness of the liquid between the level of the tray 5 and the inlet 15 forms a protective filtration zone that prevents the removal of activated sludge during the modes of displacement in the chamber 3.

Claims

1. Hydrocyclone aeration tank-propellant containing a cylindrical tank, separated by a coaxial baffle, not reaching its bottom, on the inner stabilization chamber with a central collecting tray and aeration tank having aerators with a tangential outlet of the aerated sludge mixture, characterized in that the aeration tank is equipped with a cylindrical partition reaching its bottom, dividing the aeration tank into the intensive aeration chamber and the settling chamber, aerators are diametrically installed in the cylindrical partition, which are equipped with suction pipes with wastewater and sludge inlets from the intensive aeration chamber and activated sludge from the stabilization chamber, sludge mixture and activated sludge inlets are equipped with control flaps and are located with the upper part of the cylindrical partition below the collecting tray, and the sludge mixture is discharged from the aerator into the intensive chamber aeration.

2. Aeration device containing a circulation pipe of two cylindrical parts interconnected by a diffuser, a propeller located in its lower cylindrical part, sludge mixture and activated sludge inlets, characterized in that the sludge mixture and activated sludge inlets are located at the same level in the diffuser and directed tangentially and towards the rotation of the propeller, the device is equipped with dampers mounted on the ends of the inlets inside the circulation pipe, with a vertical axis of rotation and a kinematic connection between themselves, as well as established for the propeller flow straightener in a radial fixed plates.