RU2081578C1 - Aerator and fermenter with aerating and fermenting apparatus - Google Patents
Aerator and fermenter with aerating and fermenting apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081578C1 RU2081578C1 RU95101123A RU95101123A RU2081578C1 RU 2081578 C1 RU2081578 C1 RU 2081578C1 RU 95101123 A RU95101123 A RU 95101123A RU 95101123 A RU95101123 A RU 95101123A RU 2081578 C1 RU2081578 C1 RU 2081578C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fermenter
- pump
- ejector
- medium
- outlet
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области биологической обработки жидкостных сред, точнее к биологической очистке водоемов и сточных вод, а также к аэробному выращиванию микроорганизмов, и может быть использовано в очистных сооружениях сельскохозяйственного производства, предприятий пищевой промышленности и коммунального хозяйства, для обеспечения кислородом водоемов и в производстве биомассы в ферментерах. The present invention relates to the field of biological treatment of liquid media, more specifically to the biological treatment of ponds and wastewater, as well as aerobic cultivation of microorganisms, and can be used in wastewater treatment plants of agricultural production, food industry and public utilities, to provide oxygen to ponds and in production biomass in fermenters.
Известны устройства для аэрации водоемов и сооружений для биологической очистки сточных вод. Эти устройства можно условно разделить на следующие три группы: пневматические аэраторы и перемешиватели, механические перемешиватели с принудительной подачей аэрирующего воздуха в зону действия аэрирующего устройства и устройства с поверхностной аэрацией и глубинным перемешиванием. Known devices for aeration of reservoirs and structures for biological wastewater treatment. These devices can be conditionally divided into the following three groups: pneumatic aerators and mixers, mechanical mixers with forced supply of aerating air into the zone of action of the aeration device, and devices with surface aeration and deep mixing.
Следует отметить, что установки для биологической очистки разрабатываются с учетом применяемых аэрирующих устройств. It should be noted that biological treatment plants are developed taking into account the aeration devices used.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому аэратору является аэратор по патенту ФРГ N 949696, кл. A 01 K 63/00, опубликованному в 1956 году, представляющий собой заглубленный в водную среду и ориентированный параллельно поверхности воды насос с входным фильтром, приводимый в действие электродвигателем и имеющий на выходе эжекционные насадки, на вход которых через воздуховод подается атмосферный воздух. The closest technical solution to the proposed aerator is an aerator according to the patent of Germany N 949696, class. A 01 K 63/00, published in 1956, which is a pump buried in the aquatic environment and oriented parallel to the surface of the water with an inlet filter, driven by an electric motor and having ejection nozzles at the outlet, to which atmospheric air is supplied through the duct.
Указанный аэратор используется для аэрации воды в рыбоводных прудах и в связи с горизонтальным расположением обеспечивает локальную аэрацию малого объема водной среды, достаточную только для создания ограниченной зоны, насыщенной кислородом, в большом водном объеме. The specified aerator is used for aeration of water in fish ponds and, due to its horizontal position, provides local aeration of a small volume of the aquatic environment, sufficient only to create a limited zone saturated with oxygen in a large water volume.
Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение эффективной аэрационной очистки жидкостных сред в больших объемах при минимальных материалах и энергетических затратах. An object of the present invention is to provide efficient aeration cleaning of liquid media in large volumes with minimal materials and energy costs.
Поставленная задача решается тем, что в аэраторе, содержащем заглубленный в жидкостную среду насос с выходным эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой, согласно изобретению насос установлен в стакане, размещенном перпендикулярно поверхности жидкостной среды, а выход эжектора расположен наклонно к вертикали для обеспечения спирального тангенциального движения газожидкостной струи, выходящей из эжектора. The problem is solved in that in an aerator containing a pump buried in a liquid medium with an outlet ejector, the inlet of which is connected to the air, according to the invention, the pump is installed in a cup placed perpendicular to the surface of the liquid medium, and the outlet of the ejector is inclined to the vertical to provide a spiral tangential the movement of a gas-liquid jet exiting the ejector.
Такое размещение насоса обеспечивает всасывание придонных масс воды с большой площади и их аэрации при небольших энергетических затратах и минимальных габаритах аэратора и обеспечивает очистку больших водоемов за короткое время с восстановлением в них требуемых экологических характеристик. This arrangement of the pump ensures the absorption of bottom masses of water from a large area and their aeration at low energy costs and the minimum dimensions of the aerator and provides the cleaning of large bodies of water in a short time with the restoration of the required environmental characteristics.
Одним из вариантов изобретения является такой, в котором стакан снабжен направляющими и газораспределительными средствами, улучшающими эффективность аэрации. One embodiment of the invention is one in which the cup is provided with guides and gas distribution means that improve aeration efficiency.
Предлагаемая конструкция аэратора может быть использована в качестве аэрирующего и перемешивающего устройства ферментера для аэробного выращивания микроорганизмов. The proposed design of the aerator can be used as an aerating and mixing device of the fermenter for aerobic cultivation of microorganisms.
Известны конструкции ферментеров, в которых аэрирование осуществляется за счет ввода механической энергии в объем ферментера (в отличие от ферментеров барботажного и эрлифтного типов, в которых перемешивание и аэрирование осуществляют пневматической энергией компремированного воздуха, и барботажных ферментеров с механическим перемешиванием, в которых аэрирование осуществляют пневматической энергией, а перемешивание механической энергией перемешивающего устройства). There are known designs of fermenters in which aeration is carried out by introducing mechanical energy into the volume of the fermenter (in contrast to the bubbler and airlift types of fermenters, in which mixing and aeration are carried out with compressed air pneumatic energy, and bubbler fermenters with mechanical mixing, in which aeration is carried out with pneumatic energy and mixing by mechanical energy of the mixing device).
К ферментерам этого типа относятся турбоэжекционные ферментеры, наиболее близким из которых к предлагаемому является ферментер по а.с. СССР N 958492, C 12 M 1/06, 1981, в котором аэрирование осуществляется за счет всасывания воздуха при работе перемешивающего устройства. Fermenters of this type include turbojetting fermenters, the closest of which to the proposed one is a fermenter according to as USSR N 958492, C 12 M 1/06, 1981, in which aeration is carried out by suction of air during operation of the mixing device.
К недостаткам этого типа устройств относятся невысокая эффективность использования энергии перемешивающих устройств, сложность изготовления перемешивающих устройств и, как следствие, относительно невысокая эксплуатационная надежность. The disadvantages of this type of device include the low energy efficiency of mixing devices, the complexity of manufacturing mixing devices and, as a result, the relatively low operational reliability.
Основным недостатком указанной конструкции являются высокие затраты энергии на создание необходимого напора жидкой фазы для обеспечения необходимой эжекции газовой фазы. The main disadvantage of this design is the high energy consumption for creating the necessary pressure of the liquid phase to provide the necessary ejection of the gas phase.
Технической задачей настоящего изобретения является создание ферментера с компактным и высокопроизводительным устройством, обеспечивающим перемешивание жидкой фазы ферментера с одновременным эффективным ее газоснабжением. The technical task of the present invention is to provide a fermenter with a compact and high-performance device that provides mixing of the liquid phase of the fermenter with its effective gas supply.
Поставленная задача решается тем, что аэрирующее и перемешивающее устройство ферментера согласно изобретению представляет собой размещенный в жидкостной фазе ферментера насос с эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой. The problem is solved in that the aerating and mixing device of the fermenter according to the invention is a pump with an ejector located in the liquid phase of the fermenter, whose inlet is in communication with the air.
Предлагаемая конструкция с использованием погружного насоса, напорный выход которого снабжен эжектором, также погруженным в объем жидкой фазы ферментера, позволяет снизить энергозатраты на аэрирование и перемешивание из-за того, что при этом не происходит разрыва струи, циркулирующей в объеме жидкостной фазы ферментера. The proposed design using a submersible pump, the pressure output of which is equipped with an ejector, also immersed in the volume of the liquid phase of the fermenter, allows to reduce energy consumption for aeration and mixing due to the fact that this does not break the jet circulating in the volume of the liquid phase of the fermenter.
Средствами, улучшающими эффективность газоснабжения жидкостной фазы ферментера, являются
сообщение входа эжектора с газовой фазой ферментера;
размещение выхода эжектора наклонно к вертикали;
размещение насоса в стакане;
снабжение заборника воздушной среды эжектора перфорированным раструбом;
установка насоса во внешнем контуре циркуляции жидкостной фазы ферментера.Means that improve the efficiency of gas supply to the liquid phase of the fermenter are
communication of the input of the ejector with the gas phase of the fermenter;
placement of the ejector exit obliquely to the vertical;
placing the pump in a glass;
supplying an air intake to the ejector with a perforated bell;
installation of the pump in the external circuit of the liquid phase of the fermenter.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее изобретение, примеров выполнения предлагаемых устройств. The invention is further explained in the description of specific, but not limiting the present invention, examples of the proposed devices.
На фиг. 1 представлены аэрирующее устройство применительно для систем биологической очистки сточных вод и ферментер с его использованием. In FIG. 1 shows an aerating device for biological wastewater treatment systems and a fermenter using it.
На фиг. 1 изображен аэратор, состоящий из центробежного насоса 1 в кожухе с электродвигателем эжектора 2, сопла 3, магистрали 4 воздушной среды, циркуляционного стакана 5. Выход эжектора 2 расположен наклонно к вертикали, а стакан 5 установлен перпендикулярно поверхности жидкостной среды. In FIG. 1 shows an aerator consisting of a centrifugal pump 1 in a casing with an ejector motor 2, a nozzle 3, an air line 4, a circulation cup 5. The outlet of the ejector 2 is inclined to the vertical, and the cup 5 is installed perpendicular to the surface of the liquid medium.
Целесообразно стакан 5 снабдить направляющими и газораспределительными средствами (не показаны). It is advisable to provide the glass 5 with guides and gas distribution means (not shown).
К нижней части центробежного насоса 1 присоединен раструб 6, обеспечивающий всасывание жидкости с широкого пространства. A bell 6 is attached to the bottom of the centrifugal pump 1, which sucks the liquid from a wide space.
Стакан 5 представляет собой отрезок трубы с диаметром, превышающим диаметр насоса в 5 10 раз, и предназначен для направленной циркуляции жидкостной среды за счет эрлифта во внешней для центробежного насоса части пространства, занимаемого этой средой. Cup 5 is a pipe segment with a diameter that is 5 10 times greater than the diameter of the pump, and is designed for directional circulation of a liquid medium due to airlift in the part of the space occupied by this medium external to the centrifugal pump.
Аэратор работает следующим образом. The aerator works as follows.
Центробежный насос 1 устанавливают ниже уровня воды на глубину от дна 0,1 0,5 от общей глубины водоема или установки для очистки воды. A centrifugal pump 1 is installed below the water level to a depth from the bottom of 0.1 to 0.5 of the total depth of the reservoir or installation for water purification.
Вода или вода совместно с активным илом поднимается по раструбу 6 через входной патрубок в центробежный насос 1 и выходит через выходной патрубок в эжектор 2. За счет эжекции вода, проходящая через эжектор 2, захватывает воздух, поступающий по магистрали 4, который при движении жидкости диспергируется и вместе с жидкостью выбрасывается в объем монолита водоема или установки. Движение воздуха в магистрали 4 обеспечивается напором, создаваемым центробежным насосом 1. Water or water together with activated sludge rises through the socket 6 through the inlet pipe to the centrifugal pump 1 and exits through the outlet pipe into the ejector 2. Due to ejection, the water passing through the ejector 2 captures the air entering the line 4, which disperses when the liquid moves and together with the liquid it is thrown into the volume of the monolith of a reservoir or installation. The movement of air in line 4 is provided by the pressure created by the centrifugal pump 1.
Диспергированный в монолите жидкости воздух поднимается к ее поверхности и обеспечивает дополнительное перемешивание за счет эрлифта. Для обеспечения направленной циркуляции за счет эрлифта. Для обеспечения направленной циркуляции за счет эрлифта устройство дополнительно снабжено циркуляционным стаканом 5. The air dispersed in the liquid monolith rises to its surface and provides additional mixing due to airlift. To ensure directional circulation due to airlift. To ensure directional circulation due to airlift, the device is additionally equipped with a circulation cup 5.
Технический результат применения предлагаемого аэратора виден при сравнении с импеллерным аэратором типа МВ 22-0,9, имеющим массу 4,8 т и обеспечивающим производительность по кислороду 43 кг/ч при потребляемой мощности 22 кВт. The technical result of the application of the proposed aerator is visible when compared with an impeller aerator type MV 22-0.9, having a mass of 4.8 tons and providing an oxygen capacity of 43 kg / h with a power consumption of 22 kW.
Кроме того, для предотвращения осаждения активного ила эти аэраторы обычно работают совместно с механическими перемешивающими устройствами типа МПУ-37-3.3, имеющими массу 6,3 т при потребляемой мощности 37 кВт. In addition, to prevent the deposition of activated sludge, these aerators usually work together with mechanical mixing devices of the MPU-37-3.3 type, which have a mass of 6.3 tons and a power consumption of 37 kW.
Для обеспечения той же производительности по кислороду предлагаемая конструкция аэратора имеет значительно меньшую массу при низкой потребляемой мощности и обеспечивает стабильную работу при погружении центробежного насоса в водную среду от глубины 0,1 м и от поверхности воды до глубины по меньшей мере 6 м. To ensure the same oxygen performance, the proposed aerator design has a significantly lower mass at low power consumption and ensures stable operation when the centrifugal pump is immersed in an aqueous medium from a depth of 0.1 m and from a water surface to a depth of at least 6 m.
При этом снижаются материальные и энергетические затраты на подачу воздуха в аэратор, обеспечивается стабильность его энергетического режима работы, а также обеспечиваются перемешивание глубинных слоев воды и предотвращение осаждения активного ила. At the same time, material and energy costs for supplying air to the aerator are reduced, stability of its energy mode of operation is ensured, and mixing of the deep layers of water and prevention of deposition of activated sludge are ensured.
В представленном на фиг. 1 варианте конструкции ферментера с использованием описанного аэрирующего и перемешивающего устройства указанное устройство размещено в корпусе 7, снабженном необходимыми штуцерами для подвода источников питания и отвода газовой и жидкой фаз, для обеспечения регулирования технологического процесса, а также теплообменниками (не показаны). In the embodiment of FIG. 1, the design of the fermenter using the described aeration and mixing device, the specified device is placed in the housing 7, equipped with the necessary fittings for supplying power sources and removal of gas and liquid phases, to ensure the regulation of the process, as well as heat exchangers (not shown).
Забор газовой фазы для работы эжектора 2 осуществляют из газовой среды ферментера, а ввод свежей газовой фазы производят непосредственно в газовую среду ферментера, в магистраль 4 или в нижнюю часть ферментера через барботеры. Вывод отработанной газовой фазы производят из газовой среды ферментера. The sampling of the gas phase for the operation of the ejector 2 is carried out from the gaseous medium of the fermenter, and the introduction of the fresh gas phase is carried out directly into the gaseous medium of the fermenter, in line 4 or in the lower part of the fermenter through bubblers. The conclusion of the exhaust gas phase is produced from the gaseous medium of the fermenter.
Это позволяет обеспечить рециркуляцию газовой фазы в объеме ферментера, повышая степень использования источников газового питания, а также осуществлять процессы культивирования микроорганизмов при давлениях выше атмосферного без дополнительных энергозатрат на механическое перемешивание. This allows for the recirculation of the gas phase in the volume of the fermenter, increasing the degree of use of gas supply sources, as well as the cultivation of microorganisms at pressures above atmospheric without additional energy consumption for mechanical mixing.
Для обеспечения эффективного пеногашения в процессе аэробного выращивания микроорганизмов верхняя часть трубопровода 4, соединяющего газовую среду ферментера с воздушным входом эжектора, снабжена перфорированным раструбом 8, обеспечивающим всасывание осушенной при стекании по раструбу пены в эжектор. To ensure effective anti-foaming during the aerobic growth of microorganisms, the upper part of the pipeline 4, connecting the fermenter gas medium with the air inlet of the ejector, is equipped with a perforated socket 8, which ensures suction of the foam dried during the flowing through the socket into the ejector.
Выход эжектора 2 целесообразно расчистить наклонно к вертикали. The output of the ejector 2 is advisable to clear obliquely to the vertical.
Ферментер работает аналогично описанному выше аэратору. The fermenter works similarly to the aerator described above.
Конструктивное решение ферментера определяется технологическим процессом культивирования микроорганизмов, осуществляемым в нем. The constructive solution of the fermenter is determined by the technological process of cultivation of microorganisms carried out in it.
С целью обеспечения более эффективного газораспределения в ферментере могут быть размещены несколько аэраторов. При этом они могут быть расположены на одном уровне, на различной глубине, а также в комбинированном варианте. In order to provide more efficient gas distribution, several aerators can be placed in the fermenter. Moreover, they can be located at the same level, at different depths, as well as in a combined version.
Для интенсивных процессов с высоким уровнем тепловыделения, ферментер может быть выполнен с внешним контуром циркуляции жидкостного потока. В этом случае корпус ферментера 6 выполняет функции циркуляционного стакана, а во внешнем контуре проходит нисходящий поток. На внешнем контуре циркуляции жидкостного потока может быть расположен теплообменник. При этом вход центробежного насоса может быть также расположен на этом контуре, а выход насоса с размещенным на нем эжектором располагается, как в описанных вариантах конструкции ферментера. For intensive processes with a high level of heat release, the fermenter can be performed with an external circuit of the fluid flow. In this case, the case of the fermenter 6 performs the functions of a circulation cup, and a downward flow passes in the external circuit. A heat exchanger may be located on the external circuit of the fluid flow. In this case, the inlet of the centrifugal pump can also be located on this circuit, and the outlet of the pump with an ejector located on it is located, as in the described fermenter design variants.
Технический результат применения описанной конструкции ферментера заключается в снижении энергозатрат на перемешивание и аэрирование за счет общего повышения использования введенной энергии. The technical result of the application of the described design of the fermenter is to reduce energy consumption for mixing and aeration due to the overall increase in the use of introduced energy.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95101123A RU2081578C1 (en) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | Aerator and fermenter with aerating and fermenting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95101123A RU2081578C1 (en) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | Aerator and fermenter with aerating and fermenting apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95101123A RU95101123A (en) | 1996-08-10 |
| RU2081578C1 true RU2081578C1 (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=20164278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95101123A RU2081578C1 (en) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | Aerator and fermenter with aerating and fermenting apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2081578C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103004678A (en) * | 2012-12-04 | 2013-04-03 | 江苏大学 | Water pump circulating device for improving water quality |
-
1995
- 1995-01-25 RU RU95101123A patent/RU2081578C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент ФРГ N 949696, кл. A 01K 63/00, 1956. 2. Авторское свидетельство СССР N 958492, кл. C 12M 1/06, 1981. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103004678A (en) * | 2012-12-04 | 2013-04-03 | 江苏大学 | Water pump circulating device for improving water quality |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95101123A (en) | 1996-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4645603A (en) | Liquid aeration device and method | |
| KR100512089B1 (en) | High speed and high efficiency aerator | |
| US4618426A (en) | Retrievable jet mixing systems | |
| US7661660B2 (en) | Method and apparatus for aeration of a fluid | |
| JP5652758B2 (en) | Pump aeration device | |
| JP2012005947A5 (en) | ||
| JPH10156159A (en) | Mixing and aerating device | |
| GB2451870A (en) | Method and Apparatus for Aeration | |
| RU2081578C1 (en) | Aerator and fermenter with aerating and fermenting apparatus | |
| RU2003122732A (en) | DEVICE FOR AEROBIC LIQUID PHASE ENZYMING | |
| CN103641239A (en) | Novel jet aerator as well as novel jet aeration process | |
| US4734197A (en) | Jet aerator header assemblies and methods for use thereof in total, partial, and non-barriered oxidation ditches | |
| US10683221B2 (en) | Gas injection and recycling apparatus and methods | |
| RU2768703C1 (en) | Device and method for aeration of waste water | |
| PL188171B1 (en) | Reactor for treating polluted waste waters | |
| RU2819491C1 (en) | Domestic waste water biological treatment plant recirculation unit | |
| JP3894606B2 (en) | Aeration apparatus for sewage aerobic treatment tank and aerobic treatment tank of sewage equipped with the aeration apparatus | |
| CN111362500B (en) | Integrated equipment for controlling and utilizing water pollution | |
| US11406943B1 (en) | Apparatus for treating fluids having improved aeration efficiency and dual function operation | |
| RU2179157C1 (en) | Sewage treatment apparatus | |
| RU2026716C1 (en) | Device for biological gas cleaning | |
| RU2181343C2 (en) | Aerator for liquid | |
| SU592841A1 (en) | Apparatus for growing microorganisms | |
| CN2471772Y (en) | Forced aeration apparatus | |
| JP3005939B2 (en) | Garbage extinction device by fluid system |