RU2140883C1

RU2140883C1 - Plant for liquid aeration

Info

Publication number: RU2140883C1
Application number: RU97121322A
Authority: RU
Inventors: В.Ю. Лобов; А.В. Сугак; Г.М. Гончаров; А.И. Зайцев; Д.О. Бытев
Original assignee: Ярославский государственный технический университет
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-11-10

Abstract

FIELD: chemical, microbiological industries, purification of sewage. SUBSTANCE: plant for liquid aeration includes tank for aerated liquid, pump, feeding tube with aeration extension piece and ring put uniaxially to extension piece which inner surface carries blades positioned at angle with respect to it and which outer surface has radial vanes. Free edges of inner inclined blades are connected with the aid of additional ring to bushing put on vertical axis for movement. Rings are located in tank with aerated liquid at depth determined by formula h=2.28.dk, where h is depth, m; dk is diameter of outer ring, m. EFFECT: increased efficiency of mass transfer. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для аэрирования жидкости, а также для проведения массообменных процессов, и может быть использовано в химической, микробиологической промышленности, при очистке сточных вод. The invention relates to a device for aerating a liquid, as well as for carrying out mass transfer processes, and can be used in the chemical, microbiological industry, in wastewater treatment.

Известно устройство для аэрирования жидкости в виде насадка для формирования струи, расположенного над поверхностью жидкости и соединенного с напорной линией насоса. (А.с. СССР N 1500628, 15.08.89. Бюл. N30). Жидкость, истекающая из насадка, образует струю, которая падает на поверхность жидкости, при этом захватывает воздух в виде каверн и пузырей, увлекает их в толщу жидкости и насыщает ее атмосферным воздухом. Аэрацию производят струями с развитой поверхностью, которую обеспечивают за счет определенной длины струи. A device for aerating a liquid in the form of a nozzle for forming a jet located above the surface of the liquid and connected to the pressure line of the pump is known. (A.S. USSR N 1500628, 08/15/89. Bull. N30). The liquid flowing out of the nozzle forms a stream that falls onto the surface of the liquid, while capturing air in the form of caverns and bubbles, carries them into the thickness of the liquid and saturates it with atmospheric air. Aeration is produced by jets with a developed surface, which is provided due to the specific length of the jet.

В качестве недостатков работы указанного устройства можно отметить следующие:
- при расстоянии от насадка до поверхности жидкости, большем критической длины струи, происходит ее распад, что значительно уменьшает глубину проникновения струи в объем жидкости;
- при насыщении жидкости кислородом воздуха уменьшается эффективность использования газа вследствие незначительного его смешения с водой.As the disadvantages of the specified device, the following can be noted:
- when the distance from the nozzle to the surface of the liquid is greater than the critical length of the jet, its disintegration occurs, which significantly reduces the depth of penetration of the jet into the volume of the liquid;
- when the liquid is saturated with atmospheric oxygen, the gas use efficiency decreases due to its insignificant mixing with water.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для аэрирования сточных вод, содержащая емкость для аэрируемой жидкости, насос, подающую трубу с аэрационным насадком, установленное соосно насадку кольцо, на внутренней поверхности которого под углом к ней расположены лопатки, а на наружной - радиальные стержни. (А.с. СССР N1284949, 23.01.87. Бюл.N3). В этой установке жидкость из емкости насосом по подающей трубе направляется к аэрационному насадку, из которого ниспадающей струей, обогащенной кислородом воздуха, поступает в толщу аэрируемой жидкости. При этом периферийная часть ниспадающей струи взаимодействует со свободными кромками лопаток, внутри кольца, которое помещают на поверхности аэрируемой жидкости под насадком. Кольцо приводится во вращательное движение, а радиально отходящие от него стержни при своем вращении подрезают пену. Closest to the proposed one is a wastewater aeration unit containing a container for aerated liquid, a pump, a supply pipe with an aeration nozzle, a ring mounted coaxially to the nozzle, on the inner surface of which there are blades and radial rods on the outer surface. (A.S. USSR N1284949, 01/23/87. Bull. N3). In this installation, the liquid from the tank is pumped through the feed pipe to the aeration nozzle, from which a flowing stream enriched with oxygen from the air enters the thickness of the aerated liquid. In this case, the peripheral part of the falling jet interacts with the free edges of the blades, inside the ring, which is placed on the surface of the aerated liquid under the nozzle. The ring is rotationally driven, and the rods radially extending from it during their rotation cut the foam.

Недостатками данной установки являются:
- при падении на поверхность аэрируемой жидкости струя встречает преграду в виде кольца с наклонными лопатками, что приводит к частичному распаду струи, а вследствие этого к уменьшению глубины проникновения газожидкостного факела;
- со свободными кромками лопаток, установленных под углом, взаимодействует периферийная часть струи, что приводит к срыву спутного газа, а это в свою очередь уменьшает эффективность аэрации жидкости;
- недостаточная эффективность использования кислорода воздуха вследствие отсутствия смешения кислорода с жидкостью.The disadvantages of this installation are:
- when falling onto the surface of the aerated liquid, the jet encounters a barrier in the form of a ring with inclined blades, which leads to partial decay of the jet, and as a result to a decrease in the depth of penetration of the gas-liquid torch;
- with the free edges of the blades mounted at an angle, the peripheral part of the jet interacts, which leads to the stall of a gas, and this in turn reduces the efficiency of aeration of the liquid;
- lack of efficiency in the use of oxygen due to the lack of mixing of oxygen with liquid.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение эффективности аэрации жидкости за счет интенсификации смешения газа с жидкостью, увеличения эффективности использования газа и повышения эффективности массопереноса между жидкостью и газом. The problem solved by the present invention is to increase the efficiency of aeration of the liquid by intensifying the mixing of gas with liquid, increasing the efficiency of gas use and increasing the efficiency of mass transfer between liquid and gas.

Предлагается установка для аэрирования жидкости, включающая емкость для аэрируемой жидкости, насос, подающую трубу с аэрационным насадком. Соосно насадку установлено кольцо, на внутренней поверхности которого под углом к ней расположены лопатки, а на наружной - радиальные направляющие в виде лопаток. Свободные кромки внутренних лопаток соединены дополнительным кольцом с втулкой, установленной на вертикальной оси с возможностью перемещения. При этом кольца расположены в аэрируемой жидкости на глубине h=2,28•d_k, где d_k - диаметр внешнего кольца, м.A plant for aerating a liquid is proposed, including a container for aerated liquid, a pump, a supply pipe with an aeration nozzle. A ring is installed coaxially with the nozzle, on the inner surface of which there are blades located at an angle to it, and on the outside - radial guides in the form of blades. The free edges of the inner blades are connected by an additional ring with a sleeve mounted on a vertical axis with the possibility of movement. Moreover, the rings are located in the aerated liquid at a depth of h = 2.28 • d _k , where d _k is the diameter of the outer ring, m.

Отличиями предлагаемой установки от известной являются: расположение внутреннего дополнительного кольца с втулкой, установленной на вертикальной оси с возможностью перемещения, выполнение радиальных направляющих внешнего кольца в виде лопаток, а также размещение колец в слое аэрируемой жидкости на глубину h. The differences of the proposed installation from the known one are: the location of the inner additional ring with a sleeve mounted on a vertical axis with the ability to move, the radial guides of the outer ring in the form of blades, as well as the placement of the rings in the layer of aerated liquid to a depth of h.

С целью размещения колец на вертикальной оси в слое аэрируемой жидкости необходимо внутреннее кольцо с втулкой. Для перемешивания дисперсии и дополнительного дробления газовых пузырей служат установленные на внешнем кольце радиальные направляющие, выполненные в виде лопаток. С целью полного использования энергии струи необходимо, чтобы газожидкостной факел по всему периметру накрывал устройство из колец, для этого необходимо знать глубину погружения h устройства. In order to place the rings on the vertical axis in the layer of aerated liquid, an inner ring with a sleeve is necessary. To mix the dispersion and additional crushing of gas bubbles, radial guides mounted on the outer ring are made in the form of blades. In order to make full use of the jet energy, it is necessary that a gas-liquid torch cover the device from the rings around the entire perimeter, for this it is necessary to know the immersion depth h of the device.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой установки, на фиг. 2 - перемешивающее устройство, а на фиг. 3 - то же, вид сверху. In FIG. 1 shows a General view of the proposed installation, in FIG. 2 - mixing device, and in FIG. 3 - the same, top view.

Установка включает емкость 1, центробежный насос 2, обеспечивающий рециркуляцию жидкости по циркуляционному трубопроводу 3 с аэрационным насадком 4 для формирования струи. В объеме аэрируемой жидкости соосно насадку 4 установлено устройство 5 (погруженный импеллер), которое состоит из внутреннего кольца 6 и внешнего кольца 7, внутренних наклонных лопаток 8, наружных радиально расположенных лопаток 9, втулки 10. Втулка устанавливается на неподвижную ось 11, которая в свою очередь монтируется на неподвижный шток 12. С целью изменения глубины погружения колец вследствие возможного изменения расхода, а, следовательно, и скорости струи в насадке, шток 12 имеет резьбу, и может перемещаться с помощью передачи винт-гайка. Гайка 13 устанавливается на некотором расстоянии от сальникового уплотнения 14 и удерживается шпильками 15. The installation includes a tank 1, a centrifugal pump 2, which provides recirculation of the liquid through a circulation pipe 3 with an aeration nozzle 4 for forming a jet. In the volume of the aerated liquid, a device 5 (immersed impeller) is installed coaxially with the nozzle 4, which consists of an inner ring 6 and an outer ring 7, internal inclined blades 8, outer radially located blades 9, bush 10. The bush is mounted on a fixed axis 11, which in its the turn is mounted on a fixed rod 12. In order to change the immersion depth of the rings due to a possible change in flow rate, and, consequently, the speed of the jet in the nozzle, the rod 12 is threaded and can be moved using a screw-nut gear. The nut 13 is installed at a certain distance from the stuffing box seal 14 and is held by the studs 15.

Установка работает следующим образом:
Жидкость из емкости 1 насосом 2 по циркуляционному трубопроводу 3 направляется к формирующему насадку 4. При падении из насадка турбулентной струи жидкости происходит захват воздуха. На некотором расстоянии от поверхности происходит разрушение окружающего струю газового шлейфа с образованием пузырей, движущихся вниз в виде компактного факела-конуса. По мере движения образовавшегося газожидкостного факела последний по всему периметру накрывает устройство из колец. Под действием энергии струи устройство начинает вращаться, что приводит к механическому перемешиванию дисперсии. Вследствие этого происходит смешение газа с жидкостью и увеличение эффективности использования газа. Также наблюдается дополнительное дробление пузырьков газа, что позволяет повысить эффективность массопереноса.Installation works as follows:
The liquid from the tank 1 by the pump 2 through the circulation pipe 3 is directed to the forming nozzle 4. When a turbulent stream of liquid falls from the nozzle, air is captured. At a certain distance from the surface, the gas loop surrounding the jet is destroyed, with the formation of bubbles moving downward in the form of a compact torch-cone. As the resulting gas-liquid torch moves, the latter covers the device from the rings around the entire perimeter. Under the influence of the energy of the jet, the device begins to rotate, which leads to mechanical mixing of the dispersion. As a result of this, gas and liquid are mixed and gas utilization is increased. An additional crushing of gas bubbles is also observed, which makes it possible to increase the mass transfer efficiency.

Claims

Installation for aeration of a liquid, including a container for aerated liquid, a pump, a supply pipe with an aeration nozzle and a ring mounted coaxially with the nozzle, on the inner surface of which there are vanes and radial guides on the outer surface, characterized in that the radial guides are made in the form of blades, the free edges of the internal inclined blades are connected by an additional ring with a sleeve mounted on the vertical axis with the possibility of movement, while the rings are located in the aero the liquid to a depth h = 2,28 • d _k, where d _k - diameter of the outer ring, m.