RU2201902C2

RU2201902C2 - Waste water aeration system

Info

Publication number: RU2201902C2
Application number: RU2001104703/12A
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Солдатов; С.А. Потехин; Е.П. Курцевич
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2003-04-10

Abstract

FIELD: waste water aeration devices for biological cleaning of waste water; saturation of waste water with oxygen in aerotanks, ponds-aerators, equalizing reservoirs and pressure pipe lines. SUBSTANCE: aeration system includes ejector made in form of Venturi tube with holes found in its neck; said holes are located at angle of 40-45 deg relative to direction of liquid flow. EFFECT: enhanced efficiency of aeration. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для аэрации сточных вод при биологической очистке и может быть использовано для насыщения кислородом сточных вод в аэротенках, прудах-аэраторах, усреднителях, напорных трубопроводах. The invention relates to a device for aeration of wastewater during biological treatment and can be used to saturate wastewater with oxygen in aeration tanks, aeration ponds, averagers, pressure pipelines.

Известна пневматическая система аэрации [1] , где сжатый воздух или (кислород) по подводящему трубопроводу от воздуходувок, компрессоров, напорных трубопроводов подается в аэрационное сооружение через аэраторы, представляющие собой дырчатые или пористые трубы. Known pneumatic aeration system [1], where compressed air or (oxygen) through the inlet pipe from blowers, compressors, pressure pipelines is supplied to the aeration structure through aerators, which are holey or porous pipes.

Недостатком данной системы является низкий коэффициент использования кислорода для окисления загрязнений, содержащихся в воде, и ее насыщения кислородом (низкий коэффициент массопередачи кислорода). The disadvantage of this system is the low oxygen utilization rate for the oxidation of contaminants contained in water and its oxygen saturation (low oxygen mass transfer coefficient).

От указанного недостатка свободна гидромеханическая система аэрации [2]. Она состоит из подводящего напорного трубопровода, по которому подается вода с помощью насоса на эжектор, имеющий резкое сужение. Сужение имеет перфорацию, через которую всасывается атмосферный воздух. Водовоздушная смесь через распределительный трубопровод подается в аэрационную емкость. Но система имеет значительные гидравлические потери и расход электроэнергии. The hydromechanical aeration system is free from this drawback [2]. It consists of a supply pressure pipe through which water is pumped to an ejector having a sharp contraction. The constriction has a perforation through which atmospheric air is absorbed. The water-air mixture through the distribution pipe is fed into the aeration tank. But the system has significant hydraulic losses and power consumption.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения гидравлических потерь и расхода электроэнергии за счет постепенного сужения передней части эжектора (конфузор 8) и изменения направления всасываемого воздуха через отверстия горловины. The present invention solves the problem of reducing hydraulic losses and energy consumption due to the gradual narrowing of the front of the ejector (confuser 8) and changing the direction of the intake air through the opening of the neck.

Для достижения указанного технического результата в пневматической системе, содержащей эжектор, соединенный с подводящим напорным трубопроводом с одной стороны и с распределителем водовоздушной смеси - с другой, эжектор выполнен в виде трубы Вентури, имеющей в горловине отверстия, расположенные под углом 40-45^o к направлению потока жидкости.To achieve the specified technical result in a pneumatic system containing an ejector connected to the inlet pressure pipe on the one hand and to the distributor of the air-water mixture on the other, the ejector is made in the form of a Venturi pipe with holes in the neck located at an angle of 40-45 ^o to the direction fluid flow.

Отличительным признаком предлагаемой системы аэрации сточных вод от известной является наличие эжектора, выполненного в виде трубы Вентури, имеющей в горловине отверстия, расположенные под углом 40-45^o к направлению потока жидкости.A distinctive feature of the proposed wastewater aeration system from the known one is the presence of an ejector made in the form of a Venturi pipe with holes in the neck located at an angle of 40-45 ^o to the direction of fluid flow.

Благодаря расположению отверстий в горловине под углом 40-45^o к направлению потока жидкости, а также устройству эжектора в виде трубы Вентури максимально снижаются потери напора, расхода сточной воды (гидравлические потери) и расхода электроэнергии за счет постепенного сужения движущегося потока жидкости и изменения направления движения всасываемого воздуха.Due to the location of the holes in the neck at an angle of 40-45 ^o to the direction of the fluid flow, as well as the design of the ejector in the form of a Venturi pipe, the pressure, flow rate (hydraulic losses) and power consumption are minimized due to the gradual narrowing of the moving fluid flow and change of direction intake air.

В известной гидромеханической системе аэрации резкое сужение напорного трубопровода приводит к тому, что поток жидкости не обтекает входной угол, а срывается с него и сужается до площади поперечного сечения ω_c (фиг.1), причем вокруг суженой части образуется вихревая кольцевая зона, что приводит к потерям напора на участках вихревой зоны. Дополнительное сопротивление движущемуся потоку жидкости оказывает воздух, всасываемый из атмосферы через отверстия диффузора перпендикулярно направлению движения жидкости.In the known hydromechanical aeration system, a sharp narrowing of the pressure pipe leads to the fact that the fluid flow does not flow around the input angle, but breaks off from it and narrows to the cross-sectional area ω _c (Fig. 1), and a vortex annular zone is formed around the narrowed part, which leads to to pressure losses in areas of the vortex zone. An additional resistance to the moving fluid flow is provided by air drawn in from the atmosphere through the diffuser openings perpendicular to the direction of fluid motion.

Движение жидкости в конфузоре (постепенно сужающейся трубе) сопровождается увеличением скорости и падением давления вдоль конфузора до снижения его ниже атмосферного в горловине. В диффузоре давление жидкости увеличивается, а скорость ее движения постепенно падает. При этом не происходит отрыва жидкости от стенок и вихреобразования. Поэтому сопротивление потери напора и эжектора, выполненного в виде трубы Вентури, значительно меньше. Отверстия горловины, выполненные под углом 40-45^o к направлению движения жидкости, также способствуют снижению потерь.The movement of fluid in the confuser (gradually tapering pipe) is accompanied by an increase in speed and a drop in pressure along the confuser until it drops below atmospheric in the neck. In the diffuser, the fluid pressure increases, and its speed gradually decreases. In this case, there is no separation of the liquid from the walls and vortex formation. Therefore, the resistance to loss of pressure and ejector made in the form of a venturi is much less. Throat openings made at an angle of 40-45 ^o to the direction of fluid movement also contribute to reducing losses.

Предлагаемая система аэрации сточных вод иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3. The proposed wastewater aeration system is illustrated by the drawings shown in figures 1-3.

На фиг. 1 представлен разрез устройства для инжектирования атмосферного воздуха (аналог);
на фиг.2 - схема системы аэрации сточных вод;
на фиг. 3 - разрез устройства для инжектирования атмосферного воздуха и его диспергирования в сточной воде (предлагаемое изобретение).In FIG. 1 shows a section of a device for injecting atmospheric air (analogue);
figure 2 - diagram of the aeration system of wastewater;
in FIG. 3 is a sectional view of a device for injecting atmospheric air and dispersing it in wastewater (the present invention).

Система аэрации сточных вод включает подводящий напорный трубопровод 1, эжектор 2, выполненный в виде трубы Вентури, имеющий в сужении (горловина) 4 отверстия, воздушную рубашку 5, соединенную с воздушной трубой 6, диффузор 9, конфузор 8, воздушный фильтр 10, распределитель водовоздушной смеси 3. Распределитель располагается на дне аэрационной емкости 7 и имеет перфорацию для выхода водовоздушной смеси. The wastewater aeration system includes an inlet pressure pipe 1, an ejector 2, made in the form of a venturi, having 4 openings in the neck (neck), an air jacket 5 connected to the air pipe 6, a diffuser 9, a confuser 8, an air filter 10, a water-air distributor mixture 3. The distributor is located at the bottom of the aeration tank 7 and has a perforation for the exit of the water-air mixture.

Сточная вода, подающаяся в напорный трубопровод 1 насосом или за счет перепада высот начала и конца напорного трубопровода, поступает в эжектор 2 в виде трубы Вентури, имеющей сужение - горловину, в котором за счет сжатия струи образуется вакуум. Горловина 4 имеет отверстия, через которые всасывается атмосферный воздух, проходящий через воздушную трубу 6, соединенную с воздушной рубашкой 5. Образующаяся водовоздушная смесь распределяется в сточной воде аэрационной емкости 7 посредством распределителя водовоздушной смеси 3, имеющего перфорацию. Wastewater supplied to the pressure pipe 1 by a pump or due to a difference in the heights of the beginning and end of the pressure pipe enters the ejector 2 in the form of a Venturi pipe with a constriction - neck, in which a vacuum is formed due to the compression of the jet. The neck 4 has openings through which atmospheric air is drawn in through the air pipe 6 connected to the air jacket 5. The resulting air-water mixture is distributed in the wastewater of the aeration tank 7 by means of a perforated air-water mixture distributor 3.

Система аэрации сточных вод работает следующим образом: сточная вода по напорному трубопроводу 1 подается насосом (или самотечно с напором, равным разности высот от места истечения до эжектора) на эжектор 2. В горловине 4 за счет сжатия потока и увеличения скоростного напора возникает вакуум, под действием которого происходит всасывание атмосферного воздуха через воздушную трубу 6, воздушную рубашку 5 и затем через отверстия горловины 4. Высокая скорость всасываемого воздуха и увеличение давления на выходе из конфузора 8 аэратора позволяют достичь высокой степени диспергирования всасываемого воздуха. Водовоздушная смесь после эжектора через отверстия распределителя 3 поступает в аэрационную емкость 7 (коридор аэротенка или усреднителя, пруд аэратора, водоем) струями, направленными горизонтально. The wastewater aeration system works as follows: the wastewater through the pressure pipe 1 is pumped (or by gravity with a pressure equal to the difference in height from the place of discharge to the ejector) to the ejector 2. In the neck 4 due to compression of the flow and increase in the pressure head, a vacuum occurs, under the action of which is the absorption of atmospheric air through the air pipe 6, the air jacket 5 and then through the holes of the neck 4. The high speed of the intake air and the increase in pressure at the outlet of the aerator confuser 8 allow achieve a high degree of dispersion of the intake air. The water-air mixture after the ejector through the openings of the distributor 3 enters the aeration tank 7 (aeration tank or averager corridor, aerator pond, pond) with jets directed horizontally.

В таблице приведены сравнительные характеристики гидромеханической и предлагаемой систем аэрации сточных вод. The table shows the comparative characteristics of the hydromechanical and proposed wastewater aeration systems.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность аэрации путем получения тонкодиспергированной водовоздушной смеси и улучшить массообмен жидкости с воздухом, вследствие чего снижаются затраты электроэнергии, сокращается расход воздуха на аэрацию, улучшается качество сточной воды, повышается окислительная мощность очистных сооружений. The present invention improves the aeration efficiency by obtaining a finely dispersed water-air mixture and improves the mass transfer of liquid with air, which reduces energy costs, reduces air consumption for aeration, improves the quality of wastewater, increases the oxidative power of treatment facilities.

Источники информации
1. Сивак В.М., Янушевский Н.Е. "Аэраторы для очистки природных и сточных вод", Львов, 1984 г., стр.22-26.Sources of information
1. Sivak V.M., Yanushevsky N.E. "Aerators for the treatment of natural and waste water", Lviv, 1984, pp. 22-26.

2. Сивак В.М., Янушевский Н.Е. "Аэраторы для очистки природных и сточных вод", Львов, 1984 г., стр.76-78. 2. Sivak V.M., Yanushevsky N.E. "Aerators for the treatment of natural and waste waters", Lviv, 1984, pp. 76-78.

Claims

A wastewater aeration system containing an ejector connected to the inlet pressure pipe on the one hand and to the distributor of the air-water mixture, on the other, characterized in that the ejector is made in the form of a venturi with openings in the neck located at an angle of 40-45 ^o to the direction fluid flow.