RU2169706C1 - Natural water and sewage aeration system - Google Patents

Natural water and sewage aeration system Download PDF

Info

Publication number
RU2169706C1
RU2169706C1 RU2000127117A RU2000127117A RU2169706C1 RU 2169706 C1 RU2169706 C1 RU 2169706C1 RU 2000127117 A RU2000127117 A RU 2000127117A RU 2000127117 A RU2000127117 A RU 2000127117A RU 2169706 C1 RU2169706 C1 RU 2169706C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
membrane
aeration
layer
ratio
Prior art date
Application number
RU2000127117A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.С. Драчикова
чко И.Л. Кл
И.Л. Клячко
И.В. Караваев
А.В. Абрамов
В.М. Власкин
С.А. Драчиков
Н.В. Карпухин
Original Assignee
Драчикова Евгения Сергеевна
Клячко Ирина Львовна
Караваев Игорь Викторович
Абрамов Андрей Владимирович
Власкин Владимир Михайлович
Драчиков Сергей Александрович
Карпухин Никита Вячеславович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Драчикова Евгения Сергеевна, Клячко Ирина Львовна, Караваев Игорь Викторович, Абрамов Андрей Владимирович, Власкин Владимир Михайлович, Драчиков Сергей Александрович, Карпухин Никита Вячеславович filed Critical Драчикова Евгения Сергеевна
Priority to RU2000127117A priority Critical patent/RU2169706C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2169706C1 publication Critical patent/RU2169706C1/en

Links

Images

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)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: biological treatment of natural water and sewage; aeration system of natural water and sewage. SUBSTANCE: proposed system includes collector for supply of compressed air, air duct communicated with this collector and air distributing pipes aerators mounted on them; each aerator has disk-shaped body with threaded branch pipe in its base, hold-down member and diaphragm laid between them. Multi-layer diaphragm consists of at least two layers having differential porosity. Lower layer of diaphragm is made from loose fibrous polyethylene at sizes of pores ranging from 0.2 to 2mm; upper layer is made from dense fibrous polyethylene at sizes of pores ranging from 0.01 to 0.19 at ratio of height of layers of 1:-/1 to 1:2 or from stainless steel at superfine laser perforation at ratio of thickness of this layer to diameter of perforations ranging from 1:0.5 to 1:4. Bodies of aerators are connected with hold-down members by means of threaded joints. Air distributing pipes are provided with orifices; branch pipes located under them are provided with threads for connection with central branch pipes of aerator bodies at ratio of diameter of hole to inner diameter of branch pipe ranging from 0.1:1 to 1:1; sections of air ducts and air- distributing pipes are connected by means of threaded unions. EFFECT: enhanced efficiency of aeration; reduced coefficient of non-uniformity of aeration in length of system; enhanced operational reliability; ease in mounting. 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области биологической очистки природных и сточных вод, а, более конкретно, к системам аэрации природных и сточных вод. The invention relates to the field of biological treatment of natural and wastewater, and, more particularly, to aeration systems of natural and wastewater.

Известно аэрирующее устройство в составе станции биологической очистки воды, содержащее коллектор сжатого воздуха, соединенный с ним воздуховод и воздухоразводящую систему с аэрационными модулями, оснащенными аэраторами, выполненными в виде пористой мембраны с прижимным элементом; мембрана изготовлена из войлочного материала с неразъемно нанесенным на него со стороны выхода воздуха пористым покрытием, с размером пор менее 100 мкм, препятствующим проникновению бактерий в моменты простоя (см. заявку Германии N 4314766, кл. C 02 F 3/20 с приоритетом 5.05.93 г., опубл. 8.09.94 г.). Known aeration device as part of a biological water treatment plant, comprising a compressed air collector, an air duct connected to it, and an air distribution system with aeration modules equipped with aerators made in the form of a porous membrane with a clamping element; the membrane is made of felt material with a porous coating continuously attached to it from the air outlet side, with a pore size of less than 100 μm that prevents bacteria from entering during downtime (see German application N 4314766, class C 02 F 3/20 with priority 5.05. 93 g., Published on September 8, 94).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность системы аэрации, связанная с неустойчивыми параметрами работы и недолговечностью войлочного материала мембран аэратора. A disadvantage of the known device is the low efficiency of the aeration system associated with unstable operating parameters and the fragility of the felt material of the aerator membranes.

Известно аэрирующее устройство установки биологической очистки воды, представляющей собой вертикальный цилиндрический корпус, заполненный твердым носителем, имеющим развитую поверхность, с иммобилизованными на ней микроорганизмами; аэрирующее устройство выполнено в виде воздушного диффузора с гибкой мультиперфорированной мембраной, установленного в нижней части корпуса, причем мембрана герметично закреплена в диффузоре (см. заявку Великобритании N 2294458, кл. C 02 F 3/06 с приоритетом 18.08.94 г., опубл. 01.05.96 г.). Known aerating device installation of biological water purification, which is a vertical cylindrical body filled with a solid carrier having a developed surface, with microorganisms immobilized on it; the aeration device is made in the form of an air diffuser with a flexible multiperforated membrane installed in the lower part of the housing, the membrane being hermetically fixed in the diffuser (see application UK No. 2294458, class C 02 F 3/06 with a priority of 08/18/94, publ. 05/01/96 g.).

Недостатком известного устройства является низкий эффект очистки сточных вод, связанный со сложностью изготовления мультиперфорированной мембраны и с невозможностью быстрой замены засорившейся мембраны диффузора. A disadvantage of the known device is the low effect of wastewater treatment associated with the complexity of manufacturing a multi-perforated membrane and the inability to quickly replace a clogged diffuser membrane.

Известна система аэрации сточных вод, состоящая из коллектора сжатого воздуха, подсоединенных к нему воздуховода и воздухоразводящих труб, на которых установлены мембранные дисковые аэраторы; аэраторы состоят из цельнолитого корпуса с верхними консолями, обратного клапана, опоры уплотнительной, резинового уплотнения, опорного диска, резиновой перфорированной мембраны, прижимного элемента и резиновой прокладки (Рекламный проспект фирмы "NOPON OY", Turvekvij 6 FIN-00700, Хельсинки, Финляндия, 1994 г.). Known wastewater aeration system, consisting of a compressed air collector, air ducts and air pipes connected to it, on which membrane disk aerators are installed; aerators consist of a one-piece body with upper consoles, a check valve, a sealing support, a rubber seal, a support disk, a rubber perforated membrane, a clamping element and a rubber gasket (NOPON OY brochure, Turvekvij 6 FIN-00700, Helsinki, Finland, 1994, g.).

Недостатком известной системы является сложность конструкции аэраторов, обусловленная как использованием уплотнительных опор и резиновых прокладок для обеспечения герметичности соединений, так и наличием цельнолитых корпусов, соединенных напрямую с воздухоразводящими трубами; последнее обуславливает сложность монтажа и демонтажа самой системы. A disadvantage of the known system is the complexity of the design of the aerators, due to both the use of sealing supports and rubber gaskets to ensure the tightness of the joints, and the presence of solid cast shells connected directly to the air pipes; the latter makes the installation and dismantling of the system itself difficult.

Известна система аэрации природных и сточных вод, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоящая из коллектора сжатого воздуха, сообщенных с ним воздуховода и воздухоразводящей системы, смонтированной из аэрирующих модулей, содержащих аэраторы, каждый из которых имеет дискообразный корпус, расположенную на опорной поверхности корпуса перфорированную мембрану из профильной резины с толщиной, изменяющейся от центра к периферии, и буртиком на конце, и прижимного элемента, при этом прижимной элемент установлен с нижней стороны корпуса и имеет сквозные отверстия, соосные с несквозными отверстиями, выполненными в корпусе, а патрубок, расположенный центрально и выполненный с корпусом как одно целое, в нижней своей части оснащен резьбой для соединения с воздухоразводящими трубами; трубчатые элементы системы соединены при помощи сварки (см. патент России N 2118298, кл. C 02 F 3/20, с приоритетом 3.07.97 г., опубл. 27.08.98 г.). A known system of aeration of natural and wastewater, the closest in purpose and technical essence to the claimed one, consisting of a compressed air collector, an air duct connected to it and an air distribution system mounted from aeration modules containing aerators, each of which has a disk-shaped housing located on the supporting the surface of the casing is a perforated membrane made of rubber profile with a thickness varying from the center to the periphery, and a shoulder at the end, and the clamping element, while the clamping element is installed ene with the bottom side of the housing and has through-holes coaxial with the blind bore made in the housing and the pipe, centrally positioned and configured with the housing as one piece, in its lower part equipped with a thread for connection to pipes vozduhorazvodyaschimi; the tubular elements of the system are connected by welding (see Russian patent N 2118298, class C 02 F 3/20, with priority 3.07.97, publ. 27.08.98).

Недостатком известной системы аэрации природных и сточных вод является:
недостаточно высокая эффективность аэрации - 1,9 кгO2/кВт•час в результате быстрого засорения отверстий перфорации частицами пыли и окалины, присутствующими в подаваемом на аэрацию воздухе;
неравномерность распределения воздуха по длине системы аэрации, связанная с высоким значением коэффициента неравномерности - 15-20;
невысокая надежность эксплуатации системы, как результат недолговечности материала мембраны (резины) и сложности монтажа системы аэрации, обусловленной необходимостью сварки элементов труб в полевых условиях;
высокая стоимость системы аэрации, обусловленная сложностью выполнения мембраны из перфорированной профильной резины, с толщиной, изменяющейся от центра к периферии и имеющей на конце буртик для герметизации.A disadvantage of the known aeration system of natural and wastewater is:
insufficiently high aeration efficiency - 1.9 kg O 2 / kW • hour as a result of fast clogging of perforation holes with dust and scale particles present in the air supplied to aeration;
uneven distribution of air along the length of the aeration system, associated with a high value of the coefficient of unevenness - 15-20;
low reliability of the system, as a result of the fragility of the membrane material (rubber) and the complexity of the installation of the aeration system, due to the need to weld pipe elements in the field;
the high cost of the aeration system, due to the complexity of the membrane made of perforated profile rubber, with a thickness varying from the center to the periphery and having a shoulder at the end for sealing.

Техническим результатом заявляемой системы является повышение эффективности аэрации, снижение коэффициента неравномерности аэрации по длине системы, повышение надежности эксплуатации, упрощение монтажа системы аэрации и удешевление системы аэрации. The technical result of the claimed system is to increase the efficiency of aeration, reduce the coefficient of uneven aeration along the length of the system, increase the reliability of operation, simplify the installation of the aeration system and reduce the cost of the aeration system.

Технический результат достигается тем, что в системе аэрации природных и сточных вод, содержащей коллектор для подачи сжатого воздуха, сообщенный с ним воздуховод и воздухоразводящие трубы с установленными на них аэраторами, каждый из которых состоит из дискообразного корпуса с центральным патрубком в его основании, оснащенным резьбой, прижимного элемента с расположенной между ними мембраной, многослойная мембрана аэратора, выполненная как минимум из двух слоев, имеет дифференцированную пористость, нижний слой мембраны выполнен из рыхлого волокнистого полиэтилена с размерами пор 0,2-2 мм, а верхний - либо из плотного волокнистого полиэтилена с размерами пор 0,01-0,19 мм, при соотношении высоты слоев от 1:0,1 до 1:2, либо из нержавеющей стали, со сверхтонкой лазерной перфорацией, при соотношении толщины этого слоя к диаметру отверстий перфорации от 1:0,5 до 1:4; при этом корпуса аэраторов соединены с прижимными элементами резьбовыми соединениями; отверстия в воздухоразводящих трубах выполнены калиброванными, а расположенные над ними патрубки оснащены резьбой для соединения с центральными патрубками корпусов аэраторов при соотношении диаметра отверстия к внутреннему диаметру патрубка от 0,1: 1 до 1:1, а отрезки воздуховодов и воздухоразводящих труб соединены посредством муфт-сгонов, оснащенных резьбой. The technical result is achieved by the fact that in the aeration system of natural and wastewater containing a collector for supplying compressed air, an air duct communicated with it and air exhaust pipes with aerators installed on them, each of which consists of a disk-shaped body with a central nozzle in its base equipped with a thread of the pressing element with a membrane located between them, a multilayer aerator membrane made of at least two layers has differentiated porosity, the lower membrane layer is made of ry fibrous polyethylene with pore sizes of 0.2-2 mm, and the upper one is made of dense fibrous polyethylene with pore sizes of 0.01-0.19 mm, with a layer height ratio of 1: 0.1 to 1: 2, or stainless steel, with ultra-thin laser perforation, with a ratio of the thickness of this layer to the diameter of the perforation holes from 1: 0.5 to 1: 4; wherein the aerator bodies are connected to the clamping elements by threaded connections; the holes in the exhaust pipes are calibrated, and the nozzles located above them are threaded to connect with the central nozzles of the aerator housings when the ratio of the diameter of the hole to the inner diameter of the nozzle is from 0.1: 1 to 1: 1, and the sections of the air ducts and air pipes are connected by means of threaded seams.

На фиг. 1 представлена система аэрации природных и сточных вод. In FIG. 1 presents a system of aeration of natural and wastewater.

На фиг. 2 представлен дисковый аэратор в разрезе. In FIG. 2 shows a sectional aerator.

Система аэрации природных и сточных вод состоит из коллектора сжатого воздуха 1, сообщенного с ним воздуховода 2 и сети воздухоразводящих труб 3 с установленными на них аэраторами 4, состоящими, в свою очередь, из дискообразного корпуса 5, с центральным патрубком в его основании 6, оснащенным резьбой 7 (для соединения с воздухоразводящими трубами 3), прижимного элемента 8 с расположенной между ними многослойной мембраной 9 (выполненной как минимум из двух слоев), с дифференцированной пористостью, нижний слой 10 мембраны 9 выполнен из рыхлого волокнистого полиэтилена с размерами пор 0,2-2 мм, а верхний слой 11 мембраны 9 - либо из плотного волокнистого полиэтилена с размерами пор 0,01-0,19 мм, при соотношении высоты слоя 10 к высоте слоя 11 от 1:0,1 до 1:2, либо из нержавеющей стали со сверхтонкой лазерной перфорацией при соотношении толщины слоя 11 к диаметру отверстий перфорации 12 этого слоя, равном от 1:0,5 до 1:4; при этом корпус 5 аэратора 4 и прижимной элемент 8 соединены посредством резьбового соединения 13. The aeration system of natural and wastewater consists of a compressed air collector 1, an air duct 2 connected to it, and a network of air exhaust pipes 3 with aerators 4 installed on them, consisting, in turn, of a disk-shaped body 5, with a central nozzle in its base 6, equipped thread 7 (for connection with air exhaust pipes 3), the clamping element 8 with a multilayer membrane 9 located between them (made of at least two layers), with differentiated porosity, the lower layer 10 of the membrane 9 is made of loose fiber polyethylene with a pore size of 0.2-2 mm, and the top layer 11 of the membrane 9 is either made of dense fibrous polyethylene with a pore size of 0.01-0.19 mm, with a ratio of the height of the layer 10 to the height of the layer 11 from 1: 0, 1 to 1: 2, or stainless steel with ultra-thin laser perforation with a ratio of the thickness of the layer 11 to the diameter of the holes of the perforation 12 of this layer, equal to from 1: 0.5 to 1: 4; wherein the body 5 of the aerator 4 and the clamping element 8 are connected by means of a threaded connection 13.

Корпус 5 аэратора 4 соединен с воздухоразводящими трубами 3 при помощи патрубка 14, снабженного на его верхних концах резьбой 15, причем с верхним концом патрубка 14 соединен центральный патрубок 6 корпуса 5 аэратора 4, также снабженный резьбой 7 (резьбовое соединение 7 - 15), а с нижним - воздухоразводящие трубы 3, оснащенные под патрубком 14 калиброванным отверстием 16, при соотношении диаметра отверстия к внутреннему диаметру патрубка от 0,1:1 до 1:1. The body 5 of the aerator 4 is connected to the air exhaust pipes 3 by means of a pipe 14 provided with a thread 15 at its upper ends, and the central pipe 6 of the body 5 of the aerator 4, also equipped with a thread 7 (threaded connection 7 - 15), is connected to the upper end of the pipe 14, and with the bottom - air exhaust pipes 3, equipped under the nozzle 14 with a calibrated hole 16, with a ratio of the diameter of the hole to the inner diameter of the nozzle from 0.1: 1 to 1: 1.

Отрезки воздуховодов 2 и воздухоразводящих труб 3 объединены с помощью муфт-сгонов 17 с резьбой 18 в систему аэрации. The segments of the air ducts 2 and the air exhaust pipes 3 are combined by means of clutch-couplings 17 with a thread 18 into an aeration system.

Система аэрации природных и сточных вод работает следующим образом. The aeration system of natural and waste water works as follows.

Сжатый воздух из коллектора сжатого воздуха 1 подают в воздуховод 2 и далее в воздухоразводящие трубы 3, оснащенные патрубками 14 с резьбой 15 на их верхних концах. Далее воздух проходит через калиброванные отверстия 16 под патрубками 14, и через эти патрубки, соединенные резьбой 15 с резьбой 7 центральных патрубков 6 корпусов 5 аэраторов 4, попадает в корпус 5 аэратора 4, под многослойную мембрану 9. Мембрана 9 зафиксирована в корпусе 5 аэратора 4 при помощи прижимного элемента 8. Compressed air from the compressed air manifold 1 is fed into the duct 2 and then into the air exhaust pipes 3, equipped with nozzles 14 with a thread 15 at their upper ends. Further, the air passes through calibrated holes 16 under the nozzles 14, and through these nozzles connected by a thread 15 to a thread 7 of the central nozzles 6 of the bodies 5 of the aerators 4, it enters the body 5 of the aerator 4, under the multilayer membrane 9. The membrane 9 is fixed in the body 5 of the aerator 4 using the clamping element 8.

Многослойная мембрана 9 выполнена по меньшей мере двухслойной с дифференцированной пористостью. The multilayer membrane 9 is made of at least two layers with differentiated porosity.

Нижний опорный слой 10 мембраны 9 выполнен из рыхлого волокнистого полиэтилена с размерами пор 0,2-2 мм. Сжатый воздух, проходя через последний, очищается от пыли и окалины, присутствующих в подаваемом на аэрацию воздухе, и равномерно распределяется по всей поверхности мембраны 9, чему способствует структура нижнего слоя 10. The lower supporting layer 10 of the membrane 9 is made of loose fibrous polyethylene with a pore size of 0.2-2 mm Compressed air passing through the latter is cleaned of dust and scale present in the air supplied to aeration and is evenly distributed over the entire surface of the membrane 9, which is facilitated by the structure of the lower layer 10.

Верхний слой 11 мембраны 9 может быть выполнен из плотного волокнистого полиэтилена с размерами пор 0,01-0,19 мм; при этом соотношение высот нижнего опорного слоя 10 к верхнему слою 11 составляет от 1:0,1 до 1:2. The top layer 11 of the membrane 9 can be made of dense fibrous polyethylene with pore sizes of 0.01-0.19 mm; wherein the ratio of the heights of the lower support layer 10 to the upper layer 11 is from 1: 0.1 to 1: 2.

Верхний слой 11 мембраны 9 может быть выполнен из нержавеющей стали со сверхтонкой лазерной перфорацией при соотношении толщины верхнего слоя 11 к диаметру отверстий перфорации 12, равном от 1:0,5 до 1:4. The upper layer 11 of the membrane 9 can be made of stainless steel with ultra-thin laser perforation with a ratio of the thickness of the upper layer 11 to the diameter of the holes of the perforation 12, equal to from 1: 0.5 to 1: 4.

Сжатый воздух диспергируется, проходя через верхний слой 11 мембраны 9, с образованием пузырьков воздуха оптимального размера - 1-3 мм. Compressed air is dispersed, passing through the upper layer 11 of the membrane 9, with the formation of air bubbles of optimal size - 1-3 mm

Основным параметром, определяющим эффективность работы аэраторов, является эффективность аэрации - количество кислорода на единицу электроэнергии (кгO2/кВт•час), которая, при прочих равных условиях, зависит от двух основных показателей - размера пузырьков воздуха и потерь напора.The main parameter that determines the efficiency of the aerators is the aeration efficiency - the amount of oxygen per unit of electricity (kgO 2 / kW • h), which, ceteris paribus, depends on two main indicators - the size of air bubbles and pressure losses.

Размер пузырьков воздуха - 1-3 мм является оптимальным, т.к. обеспечивает достаточную подъемную силу при значительной площади поверхности контакта фаз - суммарной площади поверхности пузырьков. Отклонение размера пузырьков от оптимального сопровождается увеличением энергозатрат на аэрацию. Уменьшение размера пузырьков воздуха достигается уменьшением диаметра отверстий перфорации либо размера пор мембраны, что ведет к ее быстрой кольматации (засорению) и повышению потерь напора. Увеличение размера пузырьков сверх оптимального сокращает площадь поверхности контакта фаз и, как следствие, требует непроизводительного увеличения расхода воздуха. The size of air bubbles - 1-3 mm is optimal, because provides sufficient lifting force with a significant area of the contact surface of the phases - the total surface area of the bubbles. Deviation of the size of the bubbles from the optimal is accompanied by an increase in energy consumption for aeration. The reduction in the size of air bubbles is achieved by reducing the diameter of the perforation holes or the pore size of the membrane, which leads to its rapid colmatization (clogging) and increased pressure losses. An increase in the size of the bubbles above the optimum reduces the surface area of the contact of the phases and, as a result, requires an unproductive increase in air flow.

Потери напора в аэраторе в диапазоне 0,15-0,25 мм водяного столба являются оптимальными, обеспечивающими равномерную и эффективную работу всех аэраторов в системе при низких энергозатратах. Уменьшение потерь напора снижает стабильность работы системы, т.к. при этом аэраторы вблизи воздуховода 2 пропускают излишне высокий расход воздуха, в то время как аэраторы на периферии практически не работают. Повышение потерь напора сопровождается повышением энергозатрат на аэрацию. Losses of pressure in the aerator in the range of 0.15-0.25 mm of water column are optimal, providing uniform and efficient operation of all aerators in the system at low energy consumption. Reducing pressure losses reduces the stability of the system, because while aerators near the duct 2 allow excessively high air flow, while aerators on the periphery practically do not work. An increase in pressure loss is accompanied by an increase in energy consumption for aeration.

Эффективность работы всей системы аэрации в целом определяется равномерностью распределения воздуха по длине системы, при этом коэффициент неравномерности, исчисляемый как отклонение от работы идеальной системы, не должен превышать 5-7%. The overall performance of the aeration system as a whole is determined by the uniform distribution of air along the length of the system, while the coefficient of unevenness, calculated as the deviation from the operation of an ideal system, should not exceed 5-7%.

Только совокупность таких отличительных признаков, как особенности выполнения многослойной мембраны, изготовленной как минимум из двух слоев, с дифференцированной пористостью и заявляемыми характеристиками, материал ее и конструктивные особенности как аэратора (резьбовое соединение корпуса последнего с прижимным элементом), так и выполнения системы в целом (соединение аэраторов с воздухоразводящими трубами с помощью патрубков и отрезков воздуховодов и воздухоразводящих труб при помощи муфт-сгонов), обеспечивает повышение эффективности аэрации при снижении коэффициента неравномерности, сокращении стоимости и трудозатрат на монтаж и ремонт системы, а также повышение ее надежности. Only a combination of such distinguishing features as the features of the implementation of a multilayer membrane made of at least two layers with differentiated porosity and the claimed characteristics, its material and design features of both an aerator (threaded connection of the latter body with the clamping element), and the implementation of the system as a whole ( the connection of aerators with air pipes using pipes and pieces of ducts and air pipes using couplings), provides an increase in effective aeration with a decrease in the coefficient of unevenness, a reduction in cost and labor for installation and repair of the system, as well as an increase in its reliability.

Изготовление мембраны 9 аэратора 4 из полиэтилена - инертного и долговечного материала, обуславливает высокую устойчивость вышеуказанного аэратора к воздействию растворов кислот, щелочей, нефтепродуктов и других загрязнений, присутствующих в воде. The manufacture of the membrane 9 of the aerator 4 from polyethylene - an inert and durable material, determines the high resistance of the above aerator to the effects of solutions of acids, alkalis, oil products and other contaminants present in the water.

Волокнистая структура полиэтилена определяет наличие развитой системы извилистых пор, обеспечивающих закручивание воздушных потоков, равномерное распределение воздуха по всей рабочей поверхности аэратора 4, и, самое главное, эффективное дробление пузырьков воздуха. Такая структура способствует также задержанию пыли, окалины и других присутствующих в воздухе загрязнений. The fibrous structure of polyethylene determines the presence of a developed system of tortuous pores that ensure swirling of air flows, uniform distribution of air over the entire working surface of the aerator 4, and, most importantly, effective crushing of air bubbles. This structure also contributes to the retention of dust, scale and other contaminants present in the air.

Дифференцированная пористость мембран 9 аэраторов 4 обеспечивает высокую эффективность аэрации: нижний рыхлый слой 10 служит для очистки подаваемого в аэраторы 4 воздуха от пыли, окалины и пр. загрязнений, предотвращая засорение верхнего плотного слоя 11 мембраны 9, предназначенного для тонкого диспергирования воздушных пузырьков. Кроме того, нижний слой 10 обеспечивает распределение воздуха по площади мембраны 9, обеспечивая, тем самым, равномерную работу всей ее поверхности. The differentiated porosity of the membranes 9 of the aerators 4 ensures high aeration efficiency: the lower loose layer 10 serves to clean the air supplied to the aerators 4 from dust, scale and other contaminants, preventing clogging of the upper dense layer 11 of the membrane 9, designed for fine dispersion of air bubbles. In addition, the lower layer 10 provides air distribution over the area of the membrane 9, thereby ensuring uniform operation of its entire surface.

Нижний рыхлый слой 10 мембраны 9 имеет размер пор 0,2-2 мм, что обеспечивает глубокое удаление загрязнений из воздуха. Размер пор менее 0,2 мм приводит к быстрому засорению нижнего слоя, повышению сопротивления и снижению эффективности его работы; размер пор более 2 мм не обеспечивает необходимую глубину очистки воздуха и, как следствие, приводит к быстрому засорению верхнего слоя 11 мембраны 9. The lower loose layer 10 of the membrane 9 has a pore size of 0.2-2 mm, which provides a deep removal of contaminants from the air. A pore size of less than 0.2 mm leads to a rapid clogging of the lower layer, an increase in resistance, and a decrease in its efficiency; a pore size of more than 2 mm does not provide the necessary depth of air purification and, as a result, leads to rapid clogging of the upper layer 11 of the membrane 9.

Верхний плотный слой 11 мембраны 9 с размерами пор 0,01-0,19 мм обеспечивает тонкое диспергирование воздушных пузырьков. При размере пор менее 0,01 мм мембрана 9 имеет излишне высокое сопротивление, что приводит к повышению потерь напора и увеличению энергозатрат на аэрацию; при размере пор более 0,19 мм снижается эффективность использования кислорода в результате увеличения размера пузырьков воздуха свыше оптимального. The upper dense layer 11 of the membrane 9 with pore sizes of 0.01-0.19 mm provides a fine dispersion of air bubbles. When the pore size is less than 0.01 mm, the membrane 9 has an excessively high resistance, which leads to an increase in pressure losses and an increase in energy consumption for aeration; when the pore size is more than 0.19 mm, the efficiency of using oxygen decreases as a result of an increase in the size of air bubbles above the optimum.

Одним из основных параметров, определяющих эффективность аэрации, является оптимальное количество и соотношение высоты слоев мембраны 9, которое определяется, исходя из загрязненности воздуха и необходимых параметров аэрации. Количество слоев мембраны 9 определяется загрязненностью воздуха, подаваемого на аэрацию: при его малой загрязненности достаточно двух слоев - нижнего 10 и верхнего 11, при наличии в воздухе большого количества частиц пыли и окалины дополнительно выполняется несколько слоев мембраны дифференцированной плотности, повышающейся от нижнего слоя к верхнему, проходя через которые воздух последовательно очищается от все более мелких частиц, обеспечивая этим длительную работоспособность мембраны. Соотношение высот нижнего опорного слоя 10 к верхнему слою 11 мембраны 9 от 1:0,1 до 1:2 обеспечивает оптимальные параметры - продолжительность пребывания воздуха в мембране 9, необходимую для глубокой очистки воздуха, его равномерного распределения по всей площади мембраны 9 и тонкого диспергирования. Отклонение от оптимальных соотношений снижает эффективность и экономичность аэрации. Уменьшение высоты нижнего слоя 10 ведет к снижению глубины очистки воздуха и, как следствие, к быстрому засорению верхнего слоя 11 и снижению срока службы мембраны 9. Увеличение высоты верхнего слоя 11 повышает сопротивление мембраны 9, что приводит к увеличению потерь напора и энергозатрат на аэрацию. One of the main parameters determining the effectiveness of aeration is the optimal amount and ratio of the height of the layers of the membrane 9, which is determined based on air pollution and the necessary parameters of aeration. The number of layers of the membrane 9 is determined by the pollution of the air supplied to aeration: with its low pollution two layers are enough - the lower 10 and the upper 11, in the presence of a large number of dust and scale particles in the air, several layers of differentiated density membrane are additionally increased, increasing from the lower layer to the upper passing through which air is sequentially cleaned of increasingly smaller particles, thereby ensuring long-term membrane performance. The ratio of the heights of the lower supporting layer 10 to the upper layer 11 of the membrane 9 from 1: 0.1 to 1: 2 provides the optimal parameters - the duration of air in the membrane 9, necessary for deep air purification, its uniform distribution over the entire area of the membrane 9 and fine dispersion . Deviation from optimal ratios reduces the efficiency and economy of aeration. A decrease in the height of the lower layer 10 leads to a decrease in the depth of air purification and, as a consequence, to a quick clogging of the upper layer 11 and a decrease in the life of the membrane 9. An increase in the height of the upper layer 11 increases the resistance of the membrane 9, which leads to an increase in pressure losses and energy consumption for aeration.

Выполнение верхнего слоя 11 мембраны 9 из нержавеющей стали обеспечивает надежную аэрацию при работе аэраторов 4 в самых неблагоприятных условиях - высокая температура, наличие в воде растворителей, окислителей и пр., которые могут привести к спеканию пор или разрушению мембран, выполненных из менее надежных материалов. The implementation of the upper layer 11 of the stainless steel membrane 9 provides reliable aeration during operation of the aerators 4 under the most adverse conditions - high temperature, the presence of water, solvents, oxidizing agents, etc., which can lead to sintering of pores or destruction of membranes made of less reliable materials.

Соотношение толщины слоя из нержавеющей стали к диаметру отверстий перфорации 12 от 1:0,5 до 1:4 обеспечивает высокую эффективность диспергирования воздуха при низкой засоряемости отверстий. Уменьшение диаметра отверстий перфорации 12 увеличивает потери напора в мембране 9 и, соответственно, затраты электроэнергии на аэрацию; увеличение диаметра снижает эффективность диспергирования воздуха в результате увеличения размера пузырьков. The ratio of the thickness of the stainless steel layer to the diameter of the perforation holes 12 from 1: 0.5 to 1: 4 provides high dispersion efficiency of air with low clogging of the holes. Reducing the diameter of the perforation holes 12 increases the pressure loss in the membrane 9 and, accordingly, the cost of electricity for aeration; an increase in diameter reduces the dispersion efficiency of air as a result of an increase in bubble size.

Резьбовые соединения 7-15 центральных патрубков 6 корпусов 5 аэраторов 4 с патрубками 14, установленными на воздухоразводящих трубах 3 позволяют регулировать высоту установки аэраторов 4, выставляя их при помощи вышеуказанных резьбовых соединений на оптимальном уровне, обеспечивающем равномерность работы всей системы аэрации в целом. Кроме того, наличие патрубков 14 на воздухоразводящих трубах 3 позволяет сократить срок монтажных и ремонтных работ при замене аэраторов 4. The threaded connections of the 7-15 central nozzles 6 of the bodies 5 of the aerators 4 with the nozzles 14 mounted on the air exhaust pipes 3 allow you to adjust the installation height of the aerators 4, exposing them using the above threaded connections to the optimum level, ensuring uniform operation of the entire aeration system as a whole. In addition, the presence of nozzles 14 on the air exhaust pipes 3 can reduce the period of installation and repair work when replacing aerators 4.

Оснащение воздухоразводящих труб 3 калиброванными отверстиями 16 и расположение над ними патрубков 14, оснащенных резьбой 15 для соединения с центральными патрубками 6 корпусов 5 аэраторов 4, при соотношении диаметра этого отверстия к внутреннему диаметру патрубка 14 от 0,1:1 до 1:1 позволяет подать на каждый аэратор 4 оптимальный расход воздуха с учетом технологических, биологических, химических и др. факторов на каждом участке, например местах ввода сточной воды, ила и пр. The equipment of the air exhaust pipes with 3 calibrated holes 16 and the location of the nozzles 14 equipped with a thread 15 for connecting to the central nozzles 6 of the bodies 5 of the aerators 4, with a ratio of the diameter of this hole to the inner diameter of the nozzle 14 from 0.1: 1 to 1: 1 allows for each aerator 4, the optimal air flow, taking into account technological, biological, chemical and other factors in each area, for example, places where sewage, sludge, etc.

Указанное соотношение может изменяться по длине системы аэрации с таким расчетом, чтобы каждый аэратор работал в оптимальном режиме и коэффициент неравномерности работы системы аэрации по длине не превышал 5-7%. The indicated ratio can vary along the length of the aeration system so that each aerator operates in the optimal mode and the coefficient of uneven operation of the aeration system does not exceed 5-7% in length.

Выполнение калиброванных отверстий 16 с диаметром меньше оптимального приводит к увеличению коэффициента неравномерности в результате увеличения возможности засорения отверстий и нарушения равномерности работы системы, увеличение же диаметра калиброванных отверстий 16 технически недостижимо. The implementation of calibrated holes 16 with a diameter less than optimal leads to an increase in the coefficient of unevenness as a result of an increase in the possibility of clogging of holes and a violation of the uniformity of the system, an increase in the diameter of calibrated holes 16 is technically unattainable.

Применение муфт-сгонов 17 с резьбой 18 для соединения отрезков воздуховодов 2 и воздухоразводящих труб 3 повышает надежность и долговечность системы аэрации за счет использования элементов системы, изготовленных в заводских условиях и исключения применения сварочных работ в полевых условиях; сокращает сроки проведения монтажных работ, повышает их безопасность, увеличивает стабильность работы системы и срок ее службы, сокращает стоимость. Кроме того, муфты-сгоны 17, за счет резьбовых соединений, позволяют отрегулировать длину трубчатых элементов по месту, обеспечивая наибольшую надежность монтажа системы аэрации. The use of coupling sleeves 17 with a thread 18 for connecting segments of air ducts 2 and air exhaust pipes 3 increases the reliability and durability of the aeration system through the use of system elements manufactured in the factory and eliminating the use of welding in the field; reduces the time of installation, increases their safety, increases the stability of the system and its service life, reduces the cost. In addition, the clutch-sgon 17, due to threaded connections, allow you to adjust the length of the tubular elements in place, providing the greatest reliability of the installation of the aeration system.

Резьбовое соединение 7 корпуса 5 аэратора 4 с прижимным элементом 8 обеспечивает надежность и герметичность крепления мембраны 9, чему способствует также сжимаемая структура ее нижнего рыхлого слоя, исключающая необходимость использования дополнительных герметизирующих элементов. Кроме того, вышеуказанное резьбовое соединение 7 позволяет, при необходимости, произвести быструю замену мембран 9, сокращая продолжительность и стоимость ремонтных работ. The threaded connection 7 of the housing 5 of the aerator 4 with the clamping element 8 provides reliability and tightness of the mounting of the membrane 9, which is also facilitated by the compressible structure of its lower loose layer, eliminating the need for additional sealing elements. In addition, the above threaded connection 7 allows, if necessary, to quickly replace the membranes 9, reducing the duration and cost of repair work.

Сравнительные данные, свидетельствующие об оптимальности предложенных параметров мембраны представлены в таблице N 1. Comparative data indicating the optimality of the proposed membrane parameters are presented in table No. 1.

Сравнительные данные, свидетельствующие о преимуществе предложенного соотношения диаметра калиброванного отверстия к внутреннему диаметру патрубка, представлены в таблице N 2. Comparative data indicating the advantage of the proposed ratio of the diameter of the calibrated hole to the inner diameter of the nozzle are presented in table No. 2.

Предложенная система аэрации сточных вод по сравнению с известной обеспечивает:
повышение эффективности аэрации с 1,9 кгO2/кВт•час до 2,5 кгO2/кВт•час за счет тонкого диспергирования воздуха верхним слоем мембраны до пузырьков оптимальных размеров (1-3 мм) при оптимальных потерях напора (0,1-0,25 мм водяного столба) за счет очистки воздуха от частиц пыли и окалины нижним слоем мембраны и предотвращения, тем самым, быстрого засорения пор мембраны и (или) отверстий перфорации; указанный эффект достигается при оптимальных параметрах мембраны (количестве слоев, размере пор, соотношении толщины слоя к диаметру отверстий перфорации соотношении высот слоев мембраны);
увеличение равномерности работы всех аэраторов в системе за счет снижения коэффициента неравномерности распределения воздуха по длине системы аэрации с 15-20% до 5-7%, что является следствием оснащения воздухоразводящих труб калиброванными отверстиями, обеспечивающими подачу на каждый аэратор оптимального расхода воздуха; указанный эффект достигается за счет изменения соотношения диаметра отверстия к внутреннему диаметру патрубка по длине системы аэрации;
повышение надежности системы аэрации, обусловленное долговечностью мембраны, выполненной из полиэтилена и/или нержавеющей стали, а также выполнением системы из конструктивных элементов заводского изготовления при помощи муфт-сгонов, оснащенных резьбой;
понижение стоимости эксплуатации системы за счет быстроты монтажа всей системы аэрации, а также монтажа и замены мембран аэраторов и самих аэраторов; указанный эффект достигается за счет использования резьбовых соединений: корпус аэратора - прижимной элемент, патрубок аэратора - патрубок воздухоразводящих труб, трубчатые элементы системы труб - муфты-сгоны.The proposed wastewater aeration system in comparison with the known one provides:
increasing aeration efficiency from 1.9 kg O 2 / kW • hour to 2.5 kg O 2 / kW • hour due to thin dispersion of air by the upper layer of the membrane to bubbles of optimal size (1-3 mm) with optimal pressure loss (0.1- 0.25 mm of water column) by cleaning the air from dust and scale particles by the lower layer of the membrane and preventing, thereby, rapid clogging of the pores of the membrane and (or) perforation holes; this effect is achieved with optimal membrane parameters (number of layers, pore size, ratio of layer thickness to diameter of perforation holes, ratio of membrane layer heights);
an increase in the uniformity of operation of all aerators in the system by reducing the coefficient of uneven distribution of air along the length of the aeration system from 15-20% to 5-7%, which is a consequence of equipping the air outlets with calibrated holes that provide an optimal air flow rate to each aerator; this effect is achieved by changing the ratio of the diameter of the hole to the inner diameter of the pipe along the length of the aeration system;
improving the reliability of the aeration system, due to the durability of the membrane made of polyethylene and / or stainless steel, as well as the implementation of the system of structural elements of factory production using clutch-drives, equipped with thread;
reducing the cost of operating the system due to the speed of installation of the entire aeration system, as well as the installation and replacement of aerator membranes and the aerators themselves; this effect is achieved through the use of threaded connections: the aerator body - the clamping element, the aerator pipe - the pipe of the air exhaust pipes, the tubular elements of the pipe system - couplings-drives.

Claims (1)

Система аэрации природных и сточных вод, содержащая коллектор для подачи сжатого воздуха, сообщенный с ним воздуховод и воздухоразводящие трубы с установленными на них аэраторами, каждый из которых состоит из дискообразного корпуса с центральным патрубком в его основании, оснащенным резьбой, и прижимного элемента с расположенной между ними мембраной, отличающаяся тем, что многослойная мембрана аэратора, выполненная, как минимум, из двух слоев, имеет дифференцированную пористость, нижний слой мембраны выполнен из рыхлого волокнистого полиэтилена с размером пор 0,2 - 2 мм, а верхний - либо из плотного волокнистого полиэтилена с размерами пор 0,01 - 0,19 мм при соотношении высоты слоев от 1:0,1 до 1:2, либо из нержавеющей стали со сверхтонкой лазерной перфорацией при соотношении толщины этого слоя к диаметру отверстий перфорации от 1:0,5 до 1:4, при этом корпуса аэраторов соединены с прижимными элементами резьбовыми соединениями, отверстия в воздухоразводящих трубах выполнены калиброванными, расположенные над ними патрубки оснащены резьбой для соединения с центральными патрубками корпусов аэраторов при соотношении диаметра отверстия к внутреннему диаметру патрубка от 0,1:1 до 1:1, а отрезки воздуховодов и воздухоразводящих труб соединены посредством муфт - сгонов, оснащенных резьбой. A natural and waste water aeration system containing a manifold for supplying compressed air, an air duct connected to it and air exhaust pipes with aerators installed on them, each of which consists of a disk-shaped body with a central nozzle in its base equipped with a thread and a clamping element located between a membrane, characterized in that the multilayer aerator membrane made of at least two layers has differentiated porosity, the lower membrane layer is made of loose fibrous polyethylene with a pore size of 0.2 - 2 mm, and the upper one is either made of dense fibrous polyethylene with a pore size of 0.01 - 0.19 mm with a layer height ratio of 1: 0.1 to 1: 2, or stainless steel with ultra-thin laser perforation with a ratio of the thickness of this layer to the diameter of the perforation holes from 1: 0.5 to 1: 4, while the aerator bodies are connected to the clamping elements by threaded connections, the holes in the air outlets are calibrated, the nozzles located above them are equipped with threads for connecting with central branch pipes aerators mustache when the ratio of the diameter of the hole to the inner diameter of the nozzle is from 0.1: 1 to 1: 1, and the segments of the air ducts and air exhaust pipes are connected by means of couplings - bends equipped with threads.
RU2000127117A 2000-10-31 2000-10-31 Natural water and sewage aeration system RU2169706C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127117A RU2169706C1 (en) 2000-10-31 2000-10-31 Natural water and sewage aeration system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000127117A RU2169706C1 (en) 2000-10-31 2000-10-31 Natural water and sewage aeration system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2169706C1 true RU2169706C1 (en) 2001-06-27

Family

ID=20241511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000127117A RU2169706C1 (en) 2000-10-31 2000-10-31 Natural water and sewage aeration system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2169706C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003091169A1 (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Pfleiderer Infrastrukturtechnik Gmbh & Co. Kg Aerator
EA008459B1 (en) * 2005-03-18 2007-06-29 Лентьес Гмбх Flue gas purification device having an improved oxidation device in the scrubbing liqyid sump

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003091169A1 (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Pfleiderer Infrastrukturtechnik Gmbh & Co. Kg Aerator
US7195233B2 (en) 2002-04-23 2007-03-27 Pfleiderer Water Systems Gmbh Aerator
EA008459B1 (en) * 2005-03-18 2007-06-29 Лентьес Гмбх Flue gas purification device having an improved oxidation device in the scrubbing liqyid sump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2886445C (en) A gas distribution assembly
US6464211B1 (en) Diffuser assembly
CA1172780A (en) In place gas cleaning of diffusion elements
CA2796320A1 (en) Membrane separation apparatus with air bubble plates
JP2008194680A (en) Membrane separation unit
JP2007136389A (en) Aeration device
CA1197632A (en) Air diffuser for waste water treatment
WO2013146613A1 (en) Dipping-type membrane separation device
US6244574B1 (en) Dual diffuser assembly
RU2169706C1 (en) Natural water and sewage aeration system
CA2222394A1 (en) A mixing and aeration unit
CN101254977B (en) Hollow fiber film assembly, film bioreactor and water treatment device
JPH09253685A (en) Aeration apparatus
JPH0513439Y2 (en)
CN101250003A (en) Hollow fiber film assembly
US6194198B1 (en) Device for purifying gases, such as air in particular, or liquids, such as water in particular, and method for use with the device
RU2438996C1 (en) Aerotank
JPH0347918B2 (en)
WO2001028668A1 (en) Aeration diffuser
JP3299898B2 (en) Air dispersion tube for air washing type filtration device
JP2007098360A (en) Water purifier
JP2006263585A (en) Method for preventing clogging of air diffuser and method for operating air diffuser using this method
JP2771940B2 (en) Water distribution device for biofilm filtration equipment
RU2071955C1 (en) Pneumatic aerator
RU2070547C1 (en) Pneumatic aerator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031101