RU2315653C1 - Vertical swirl mixer - Google Patents
Vertical swirl mixer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315653C1 RU2315653C1 RU2006110906/15A RU2006110906A RU2315653C1 RU 2315653 C1 RU2315653 C1 RU 2315653C1 RU 2006110906/15 A RU2006110906/15 A RU 2006110906/15A RU 2006110906 A RU2006110906 A RU 2006110906A RU 2315653 C1 RU2315653 C1 RU 2315653C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- mixer
- elements
- reagents
- chambers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области коммунального хозяйства, в частности к обработке природных и сточных вод, и служит для равномерного распределения растворов реагентов в массе обрабатываемой воды.The invention relates to the field of public utilities, in particular to the treatment of natural and wastewater, and serves for the uniform distribution of the solutions of reagents in the mass of treated water.
Известен механический смеситель, представляющий собой емкость с размещенной в ней крыльчаткой, соединенной валом с электроприводом. Смеситель оснащен трубопроводом подачи исходной воды, узлом подачи реагентов (коагулянта), имеет переливную камеру с переливной трубой и трубопровод отвода воды, смешанной с реагентами (Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Т.2. Очистка и кондиционирование природных вод. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебн. пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2004, стр.180-181, рис.13.24). Работа смесителя основана на принципе механического перемешивания обрабатываемой воды с реагентами с помощью крыльчатки, закрепленной на валу электродвигателя, что позволяет регулировать интенсивность перемешивания изменением числа оборотов вала и, следовательно, такой смеситель обеспечивает необходимый эффект смешения при изменении температуры или расхода воды, подаваемой в смеситель.A mechanical mixer is known, which is a container with an impeller located in it, connected by an electric drive shaft. The mixer is equipped with a source water supply line, a reagent (coagulant) supply unit, an overflow chamber with an overflow pipe and a water discharge pipe mixed with reagents (Zhurba MG, Sokolov LI, Govorova Zh.M. Water supply. System design and facilities, T.2, Purification and conditioning of natural waters (2nd edition, revised and additional textbook) - M: DIA Publishing House, 2004, pp. 180-181, Fig. 13.24). The operation of the mixer is based on the principle of mechanical mixing of the treated water with reagents using an impeller mounted on the motor shaft, which allows you to adjust the mixing intensity by changing the speed of the shaft and, therefore, such a mixer provides the necessary mixing effect when the temperature or flow rate of the water supplied to the mixer changes.
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- высокая энергоемкость устройства, существенно повышающая себестоимость обработки воды, причем мощность электродвигателя возрастает с увеличением общей производительности очистных сооружений (до 1,5 кВт на 1000 м3), это особенно сказывается на увеличении эксплуатационных затрат и применение таких смесителей в каждом случае требует особого обоснования;- high energy consumption of the device, significantly increasing the cost of water treatment, and the electric motor power increases with an increase in the total productivity of treatment facilities (up to 1.5 kW per 1000 m 3 ), this especially affects the increase in operating costs and the use of such mixers in each case requires special justification ;
- низкая надежность работы смесителя в связи с наличием дополнительных устройств (электродвигателей), эксплуатация которых осуществляется по специфическому регламенту и требует периодического отключения, ремонта или полной замены и, следовательно, плановых и неплановых остановок, при этом обеспечение бесперебойности работы смесителя может быть достигнуто только наличием специального оборудования и запасных частей, необходимых для неотложного ремонта;- low reliability of the mixer due to the presence of additional devices (electric motors), the operation of which is carried out according to specific regulations and requires periodic shutdown, repair or complete replacement and, consequently, scheduled and unplanned stops, while ensuring the uninterrupted operation of the mixer can be achieved only by the presence of special equipment and spare parts necessary for emergency repairs;
- низкая эффективность осветления маломутных цветных вод при отстаивании после смешивания с сернокислым алюминием, наиболее часто применяемым в качестве коагулянта, из-за образования свободной углекислоты, на пузырьках которой сорбируются хлопья взвеси, вызывая ее флотацию - всплывание хлопьев на поверхность, при этом хлопья становятся рыхлыми и менее прочными, со сниженными сорбционными свойствами.- low efficiency of clarification of non-turbid colored waters during settling after mixing with aluminum sulphate, which is most often used as a coagulant, due to the formation of free carbon dioxide, on the bubbles of which suspended flakes of suspension are suspended, causing its flotation - floating of flakes to the surface, while the flakes become loose and less durable, with reduced sorption properties.
Известен механический смеситель, предназначенный для смешения очищаемой воды с реагентами (Патент RU №2149052, МПК 7 В01F 7/18, опубл. 20.05.2000). Смеситель содержит корпус, подводящий и отводящий трубопроводы, вал с лопастями. Корпус разделен на две камеры: верхнюю - смесительную и нижнюю - рабочую. Каждая из камер имеет регулятор подачи воды. По оси корпуса на общем валу установлены в смесительной камере перемешивающие лопасти, а в рабочей - крыльчатка, преобразующая кинетическую энергию жидкости во вращательное движение вала.Known mechanical mixer for mixing purified water with reagents (Patent RU No. 2149052, IPC 7 B01F 7/18, publ. 20.05.2000). The mixer contains a housing, inlet and outlet pipelines, a shaft with blades. The housing is divided into two chambers: the upper one is the mixing chamber and the lower one is the working one. Each of the chambers has a water supply regulator. Mixing blades are installed in the mixing chamber along the housing axis on a common shaft, and an impeller is installed in the mixing chamber, which converts the kinetic energy of the fluid into rotational motion of the shaft.
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- необходимость создания высокого напора, определяющего скорости потока на выходе из подающего трубопровода, достаточные для обеспечения вращения перемешивающих лопастей и крыльчатки, что неизбежно приводит к увеличению потерь напора в смесителе и при самотечной подаче воды - к сложности высотной компоновки смесителя и очистных сооружений;- the need to create a high pressure that determines the flow rate at the outlet of the supply pipe, sufficient to ensure the rotation of the mixing blades and impeller, which inevitably leads to an increase in pressure losses in the mixer and with gravity flow of water - to the complexity of the high-altitude layout of the mixer and treatment facilities;
- низкая эффективность перемешивания обрабатываемой воды с реагентами, что связано с необходимостью перепуска значительной части воды через нижнюю камеру, в которую реагенты не подаются и, следовательно, значительный объем воды поступает на осветлительные сооружения без смешения с реагентами, а это не может не снижать эффективность очистки воды в целом;- low efficiency of mixing the treated water with reagents, which is associated with the need to bypass a significant part of the water through the lower chamber, into which the reagents are not supplied and, therefore, a significant amount of water flows to the clarification plants without mixing with the reagents, and this cannot but reduce the cleaning efficiency water in general;
- низкая эффективность осветления маломутных цветных вод при отстаивании после смешивания с сернокислым алюминием, наиболее часто применяемым в качестве коагулянта, из-за образования свободной углекислоты, на пузырьках которой сорбируются хлопья взвеси, вызывая ее флотацию - всплывание хлопьев на поверхность, при этом хлопья становятся рыхлыми и менее прочными, со сниженными сорбционными свойствами.- low efficiency of clarification of non-turbid colored waters during settling after mixing with aluminum sulphate, which is most often used as a coagulant, due to the formation of free carbon dioxide, on the bubbles of which suspended flakes of suspension are suspended, causing its flotation - floating of flakes to the surface, while the flakes become loose and less durable, with reduced sorption properties.
Известен смеситель дырчатого типа, содержащий лоток с вертикальными перегородками, установленными нормально направлению движения потока воды. Причем перегородки снабжены отверстиями, расположенными в несколько рядов. Смеситель имеет трубопровод подачи исходной воды, узел подачи реагентов (коагулянта), переливную камеру с переливной трубой и трубопровод отвода воды, смешанной с реагентами. Скорость движения воды в отверстиях перегородок принимается в пределах 1 м/с, а для исключения насыщения воды пузырьками воздуха верхний ряд отверстий выполняется затопленным на глубину 0,10-0,15 м (Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Т.2. Очистка и кондиционирование природных вод. Изд.2-е, перераб. и доп. Учебн. пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2004, стр.175-176, рис.13.21). Эффект перемешивания воды с реагентами в смесителе дырчатого типа определяется турбулентной активностью потока при примерно трехкратном местном увеличении его скорости непосредственно за дырчатыми перегородками, и на выходе из отверстий образуется зона резкого расширения.Known mixer type hole containing a tray with vertical partitions installed normally to the direction of flow of water. Moreover, the partitions are equipped with holes located in several rows. The mixer has a feed water supply pipe, a reagent supply unit (coagulant), an overflow chamber with an overflow pipe and a water discharge pipe mixed with the reagents. The speed of water movement in the openings of the partitions is taken within 1 m / s, and to prevent water saturation with air bubbles, the upper row of holes is flooded to a depth of 0.10-0.15 m (Zhurba M.G., Sokolov L.I., Govorova Zh.M. Water supply, Design of systems and structures, T.2, Purification and conditioning of natural waters, 2nd ed., Revised and additional textbook, Moscow: DIA publishing house, 2004, p. 175 -176, fig. 13.21). The effect of mixing water with reagents in a hole-type mixer is determined by the turbulent activity of the stream with an approximately three-fold local increase in its speed directly behind the hole partitions, and a zone of sharp expansion forms at the outlet from the holes.
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- низкая эффективность перемешивания воды с реагентами, ухудшающаяся при снижении температуры обрабатываемой воды, что определяется, прежде всего, изменением ее вязкости и турбулентной активности потока за перегородками при одновременном снижении растворяющей способности воды, что приводит, обычно, к существенному перерасходу реагентов;- low efficiency of mixing water with reagents, worsening when the temperature of the treated water decreases, which is determined, first of all, by a change in its viscosity and turbulent activity of the flow behind the partitions, while at the same time reducing the dissolving ability of water, which usually leads to a significant over-expenditure of reagents;
- высокая чувствительность гидравлических смесителей к изменению расходов и соответствующему изменению скорости протока воды, подаваемой на обработку, при этом достаточная эффективность перемешивания воды с реагентами не обеспечивается, что требует увеличения времени пребывания воды в смесителе, например, за счет использования дублирующих устройств или применения специальных установок для циркуляции воды. Однако время перемешивания реагентов с водой не должно превышать 1-й - 2-х минут и увеличение его недопустимо из-за нарушения процессов коагулирования примесей и хлопьеобразования;- high sensitivity of hydraulic mixers to changes in flow rates and a corresponding change in the flow rate of water supplied to the treatment, while the sufficient efficiency of mixing water with reagents is not ensured, which requires an increase in the residence time of water in the mixer, for example, due to the use of duplicating devices or the use of special installations for water circulation. However, the mixing time of the reagents with water should not exceed 1 - 2 minutes and its increase is unacceptable due to the violation of the processes of coagulation of impurities and flocculation;
- большие габариты устройства при относительно продолжительном процессе перемешивания воды с реагентами (до 2-х минут) с относительно низким коэффициентом объемного использования;- large dimensions of the device with a relatively long process of mixing water with reagents (up to 2 minutes) with a relatively low coefficient of volumetric use;
- отсутствие возможности регулировать интенсивность перемешивания воды с реагентами;- the inability to adjust the intensity of mixing water with reagents;
- сложность эксплуатации, связанная с необходимостью исключения попадания воздуха и обязательного поддержания уровня воды в смесителе относительно верхнего ряда отверстий в пределах 0,10-0,15 м;- the complexity of operation associated with the need to eliminate air ingress and the mandatory maintenance of the water level in the mixer relative to the upper row of holes in the range of 0.10-0.15 m;
- низкая эффективность осветления маломутных цветных вод при отстаивании после смешивания с сернокислым алюминием, наиболее часто применяемым в качестве коагулянта, из-за образования свободной углекислоты, на пузырьках которой сорбируются хлопья взвеси, вызывая ее флотацию - всплывание хлопьев на поверхность, при этом хлопья становятся рыхлыми и менее прочными, со сниженными сорбционными свойствами;- low efficiency of clarification of non-turbid colored waters during settling after mixing with aluminum sulphate, which is most often used as a coagulant, due to the formation of free carbon dioxide, on the bubbles of which suspended flakes of suspension are suspended, causing its flotation - floating of flakes to the surface, while the flakes become loose and less durable, with reduced sorption properties;
- высокий уровень потерь хлора при необходимости, например, предварительного хлорирования обрабатываемой воды, что обусловлено испарением хлора со свободной поверхности за счет разности его парциального давления в воде и атмосфере.- a high level of chlorine loss if necessary, for example, preliminary chlorination of the treated water, due to the evaporation of chlorine from the free surface due to the difference in its partial pressure in water and the atmosphere.
Известен вертикальный вихревой смеситель, содержащий корпус прямоугольного или круглого в плане сечения, с пирамидальной (или конусной) нижней частью, трубопровод подачи исходной воды в нижнюю часть смесителя, узел подачи реагентов и сборный желоб с трубопроводом отвода воды, смешанной с реагентами. В пределах пирамидальной (или конусной) части смесителя установлен трубчатый перфорированный аэратор барботажного типа, представляющий собой дырчатую кольцевую трубу диаметром 150 мм, смонтированную по периметру нижней конусной части смесителя и соединенную магистральным воздухопроводом с воздухонагнетательными устройствами (Блувштейн М.М. Повышение эффективности работы очистных сооружений водопровода. Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1977, стр.53-55, рис.15). Отверстия в дырчатом воздухораспределителе расположены в два ряда под углом 45° к вертикальной оси в сторону днища смесителя. Применение аэрирования обрабатываемой воды обеспечивает интенсификацию процесса смешения ее с реагентами и улучшения процесса осаждения коагулированной взвеси. Длительность аэрирования должна соответствовать расчетному времени пребывания воды в смесителе и не превышать 2-х минут. Расход воздуха не должен превышать 20% производительности смесителя при потерях напора в системе подачи воздуха до 6 м. Аэрирование обрабатываемой воды при смешивании ее с сернокислым алюминием ускоряет процесс удаления углекислоты с более полной десорбцией. При этом улучшается структура хлопьев, они становятся плотными и менее газонаполненными, что обеспечивает более быстрое осаждение взвеси в отстойных сооружениях. Кроме того, хаотичное перемещение пузырьков воздуха в восходящем потоке обрабатываемой воды способствует повышению эффективности перемешивания ее с реагентами. Производительность смесителя за счет аэрирования может быть увеличена на 80-100%.A vertical vortex mixer is known, comprising a rectangular or circular cross-sectional casing with a pyramidal (or conical) lower part, a source water supply pipe to the lower part of the mixer, a reagent supply unit and a collection chute with a water outlet pipe mixed with reagents. Within the pyramidal (or conical) part of the mixer, a bubble-type perforated tubular aerator is installed, which is a hole-type annular pipe with a diameter of 150 mm mounted around the perimeter of the lower conical part of the mixer and connected by a main air duct with air discharge devices (MM Bluvshtein. Improving the efficiency of treatment facilities Water Pipeline, Vol. 2, revised and enlarged, Moscow: Stroyizdat, 1977, pp. 53-55, Fig. 15). The holes in the perforated air distributor are arranged in two rows at an angle of 45 ° to the vertical axis towards the bottom of the mixer. The use of aeration of the treated water provides an intensification of the process of mixing it with reagents and improves the deposition of coagulated suspensions. The duration of aeration should correspond to the estimated residence time of water in the mixer and should not exceed 2 minutes. Air consumption should not exceed 20% of the mixer performance when the pressure loss in the air supply system is up to 6 m. Aeration of the treated water when mixing it with aluminum sulfate accelerates the process of carbon dioxide removal with more complete desorption. At the same time, the structure of the flakes improves, they become dense and less gas-filled, which ensures faster sedimentation of suspended matter in settling facilities. In addition, the chaotic movement of air bubbles in the upstream of the treated water helps to increase the efficiency of mixing it with reagents. The performance of the mixer due to aeration can be increased by 80-100%.
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- недостаточная эффективность перемешивания воды с реагентами, ухудшающаяся при снижении температуры обрабатываемой воды, что определяется, прежде всего, изменением ее вязкости и турбулентной активности потока в нижней части смесителя при одновременном снижении растворяющей способности воды, что приводит, обычно, к существенному перерасходу реагентов;- insufficient efficiency of mixing water with reagents, worsening with decreasing temperature of the treated water, which is determined, first of all, by a change in its viscosity and turbulent activity of the flow in the lower part of the mixer while reducing the solubility of water, which usually leads to a significant over-expenditure of reagents;
- сложность эксплуатации, связанная, в частности, с необходимостью обеспечения бесперебойности работы смесителя при наличии дополнительных устройств (воздуходувок или компрессоров), работа которых осуществляется по специфическому регламенту и требует периодического отключения, ремонта или полной замены отдельных узлов и, следовательно, плановых и неплановых остановок, при этом обеспечение необходимой степени надежности работы смесителя может быть достигнуто только наличием специального оборудования и запасных частей, необходимых для неотложного ремонта;- the complexity of operation, associated, in particular, with the need to ensure uninterrupted operation of the mixer in the presence of additional devices (blowers or compressors), the work of which is carried out according to specific regulations and requires periodic shutdown, repair or complete replacement of individual nodes and, therefore, scheduled and unplanned stops while ensuring the necessary degree of reliability of the mixer can be achieved only by the presence of special equipment and spare parts necessary for For emergency repairs;
- большие габариты устройства при относительно продолжительном процессе перемешивания воды с реагентами (до 1-й - 2-х минут) с относительно низким коэффициентом объемного использования;- large dimensions of the device with a relatively long process of mixing water with reagents (up to 1 - 2 minutes) with a relatively low volumetric utilization factor;
- отсутствие возможности регулировать интенсивность перемешивания воды с реагентами при ограниченности расхода воздуха, подаваемого в смеситель, тем более что при увеличении подачи воздуха происходит хаотичное перемещение пузырьков в верхней части смесителя, где необходимо обеспечить равномерность структуры восходящего потока, может происходить дробление уже сформировавшихся хлопьев;- the inability to control the intensity of mixing water with reagents with limited air flow supplied to the mixer, especially since with an increase in air supply there is a random movement of bubbles in the upper part of the mixer, where it is necessary to ensure uniform structure of the upward flow, crushing of already formed flakes may occur;
- высокий уровень потерь хлора при необходимости, например, предварительного хлорирования обрабатываемой воды, что обусловлено испарением хлора со свободной поверхности за счет разности его парциального давления в воде и атмосфере, причем наличие воздушных пузырьков непосредственно в потоке воды еще более увеличивает потери хлора.- a high level of chlorine loss if necessary, for example, preliminary chlorination of the treated water, due to the evaporation of chlorine from the free surface due to the difference in its partial pressure in water and the atmosphere, and the presence of air bubbles directly in the water stream further increases the loss of chlorine.
Известен вихревой смеситель, содержащий корпус прямоугольного в плане сечения с пирамидальной нижней частью, трубопровод подачи исходной воды в нижнюю часть смесителя, узел подачи реагентов и сборный желоб с трубопроводом отвода воды, смешанной с реагентами. В пределах пирамидальной части смесителя установлено дополнительное смешивающее устройство в виде вертикальных перегородок - перегородчатый смеситель при скорости воды в проходах перегородчатой части 1 м/с (Блувштейн М.М. Повышение эффективности работы очистных сооружений водопровода. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1977, стр.51-54, рис.14). При очистке маломутных цветных вод, особенно зимой при низкой температуре обрабатываемой воды, вихревой смеситель с дополнительным смешивающим устройством обеспечивает требуемое качество смешения с реагентами и существенное повышение эффективности его работы.Known vortex mixer, comprising a rectangular housing in cross section with a pyramidal lower part, a source water supply pipe to the lower part of the mixer, a reagent supply unit and a collection chute with a water outlet pipe mixed with the reagents. Within the pyramidal part of the mixer, an additional mixing device in the form of vertical partitions is installed - a cloisonne mixer at a water speed in the passages of the cloisonné part 1 m / s (MM Bluvshtein. Increasing the efficiency of water treatment plants. Publish. 2nd, revised and additional . - M.: Stroyizdat, 1977, pp. 51-54, Fig. 14). When treating low turbid colored waters, especially in winter at low temperature of the treated water, a vortex mixer with an additional mixing device provides the required quality of mixing with reagents and a significant increase in its efficiency.
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- высокая чувствительность гидравлических смесителей к изменению расходов и соответствующему изменению скорости протока воды, подаваемой на обработку, при этом достаточная эффективность перемешивания воды с реагентами не обеспечивается, что требует увеличения времени пребывания воды в смесителе, например, за счет использования дублирующих устройств или применения специальных установок для циркуляции воды;- high sensitivity of hydraulic mixers to changes in flow rates and a corresponding change in the flow rate of water supplied to the treatment, while the sufficient efficiency of mixing water with reagents is not ensured, which requires an increase in the residence time of water in the mixer, for example, due to the use of duplicating devices or the use of special installations for water circulation;
- большие габариты устройства при относительно продолжительном процессе перемешивания воды с реагентами (до 3-х минут) с относительно низким коэффициентом объемного использования;- large dimensions of the device with a relatively long process of mixing water with reagents (up to 3 minutes) with a relatively low volume utilization coefficient;
- отсутствие возможности регулировать интенсивность перемешивания воды с реагентами;- the inability to adjust the intensity of mixing water with reagents;
- низкая эффективность осветления маломутных цветных вод при отстаивании после смешивания с сернокислым алюминием, наиболее часто применяемым в качестве коагулянта, из-за образования свободной углекислоты, на пузырьках которой сорбируются хлопья взвеси, вызывая ее флотацию - всплывание хлопьев на поверхность, при этом хлопья становятся рыхлыми и менее прочными, со сниженными сорбционными свойствами;- low efficiency of clarification of non-turbid colored waters during settling after mixing with aluminum sulphate, which is most often used as a coagulant, due to the formation of free carbon dioxide, on the bubbles of which suspended flakes of suspension are suspended, causing its flotation - floating of flakes to the surface, while the flakes become loose and less durable, with reduced sorption properties;
- высокий уровень потерь хлора при необходимости, например, предварительного хлорирования обрабатываемой воды, что обусловлено испарением хлора со свободной поверхности за счет разности его парциального давления в воде и атмосфере.- a high level of chlorine loss if necessary, for example, preliminary chlorination of the treated water, due to the evaporation of chlorine from the free surface due to the difference in its partial pressure in water and the atmosphere.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является вертикальный вихревой смеситель, содержащий корпус квадратного или круглого в плане сечения с пирамидальной или конической нижней частью, трубопровод подачи исходной воды в нижнюю часть смесителя, узел подачи реагентов и сборный желоб с трубопроводом отвода воды, смешанной с реагентами. Центральный угол между наклонными стенками смесителя составляет 30-45° (Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Т.2. Очистка и кондиционирование природных вод. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебн. пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2004, стр.173, рис.13.20). Принцип работы вертикального смесителя определяется тем, что в нижней части за счет переменных, уменьшающихся по ходу движения скоростей потока жидкости возникает зона повышенной турбулентности. В этой зоне при соударении струй происходит активное перемешивание растворов реагентов с обрабатываемой водой. Основным достоинством вертикального смесителя является простота конструкции, поскольку в нем отсутствуют вращающиеся элементы, высокая надежность и, следовательно, простота эксплуатации при низкой энергоемкости процесса.The closest to the invention in technical essence and the achieved technical effect is a vertical vortex mixer containing a square or round casing with a pyramidal or conical lower part, a source water supply pipe to the lower part of the mixer, a reagent supply unit and a collection chute with a water discharge pipe mixed with reagents. The central angle between the inclined walls of the mixer is 30-45 ° (Zhurba M.G., Sokolov L.I., Govorova Zh.M. Water supply. Design of systems and structures. T.2. Purification and conditioning of natural waters. Ed. 2- e, revised and additional textbook.- M .: Publishing house ASV, 2004, p. 173, Fig. 13.20). The principle of operation of the vertical mixer is determined by the fact that in the lower part due to variables decreasing along the direction of flow of the liquid flow there is a zone of increased turbulence. In this zone, upon the impact of jets, active mixing of the reagent solutions with the treated water takes place. The main advantage of the vertical mixer is the simplicity of design, since it lacks rotating elements, high reliability and, therefore, ease of operation with low energy consumption of the process.
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- низкая эффективность перемешивания воды с реагентами, ухудшающаяся при снижении температуры обрабатываемой воды, что определяется, прежде всего, изменением ее вязкости и турбулентной активности потока в нижней части смесителя, при одновременном снижении растворяющей способности воды, что приводит, обычно, к существенному перерасходу реагентов;- low efficiency of mixing water with reagents, worsening when the temperature of the treated water decreases, which is determined, first of all, by a change in its viscosity and turbulent activity of the flow in the lower part of the mixer, while at the same time reducing the dissolving ability of water, which usually leads to a significant over-expenditure of reagents;
- высокая чувствительность гидравлических смесителей к изменению расходов и соответствующему изменению скорости протока воды, подаваемой на обработку, при этом достаточная эффективность перемешивания воды с реагентами не обеспечивается, что требует увеличения времени пребывания воды в смесителе, например, за счет использования дублирующих устройств или применения специальных установок для циркуляции воды;- high sensitivity of hydraulic mixers to changes in flow rates and a corresponding change in the flow rate of water supplied to the treatment, while the sufficient efficiency of mixing water with reagents is not ensured, which requires an increase in the residence time of water in the mixer, for example, due to the use of duplicating devices or the use of special installations for water circulation;
- большие габариты устройства при относительно продолжительном процессе перемешивания воды с реагентами (до 2-х минут) с относительно низким коэффициентом объемного использования;- large dimensions of the device with a relatively long process of mixing water with reagents (up to 2 minutes) with a relatively low coefficient of volumetric use;
- отсутствие возможности регулировать интенсивность перемешивания воды с реагентами;- the inability to adjust the intensity of mixing water with reagents;
- низкая эффективность осветления маломутных цветных вод при отстаивании после смешивания с сернокислым алюминием, наиболее часто применяемым в качестве коагулянта, из-за образования свободной углекислоты, на пузырьках которой сорбируются хлопья взвеси, вызывая ее флотацию - всплывание хлопьев на поверхность, при этом хлопья становятся рыхлыми и менее прочными, со сниженными сорбционными свойствами;- low efficiency of clarification of non-turbid colored waters during settling after mixing with aluminum sulphate, which is most often used as a coagulant, due to the formation of free carbon dioxide, on the bubbles of which suspended flakes of suspension are suspended, causing its flotation - floating of flakes to the surface, while the flakes become loose and less durable, with reduced sorption properties;
- высокий уровень потерь хлора при необходимости, например, предварительного хлорирования обрабатываемой воды, что обусловлено испарением хлора со свободной поверхности за счет разности его парциального давления в воде и атмосфере.- a high level of chlorine loss if necessary, for example, preliminary chlorination of the treated water, due to the evaporation of chlorine from the free surface due to the difference in its partial pressure in water and the atmosphere.
Задачей изобретения является создание нового смесителя, в котором повышение производительности и эффективности работы при сокращении времени перемешивания растворов компонентов с обрабатываемой водой, повышении коэффициента объемного использования, а также при исключении перерасхода реагентов в связи с изменением ее температуры и расхода, достигается за счет использования эффекта активного гидродинамического взаимодействия восходящего потока обрабатываемой воды с элементами, свободно перемещающимися в пределах камер, расположенных в нижней части смесителя.The objective of the invention is the creation of a new mixer, in which increasing productivity and operating efficiency while reducing the mixing time of component solutions with treated water, increasing the volumetric utilization coefficient, as well as eliminating reagent overruns due to changes in its temperature and flow rate, is achieved by using the active effect hydrodynamic interaction of the upward flow of treated water with elements freely moving within the chambers, located GOVERNMENTAL the bottom of the mixer.
Указанная задача решается следующим образом.The specified problem is solved as follows.
В известном вертикальном вихревом смесителе, содержащем корпус квадратного или круглого в плане сечения с пирамидальной или конической нижней частью, с центральным углом между наклонными стенками 30-45°, трубопровод подачи исходной воды в нижнюю часть смесителя, узел подачи реагентов и сборный желоб с трубопроводом отвода воды, смешанной с реагентами, в нижней части корпуса установлены камеры, отделенные друг от друга вертикальными стенками, в камерах размещены хаотично перемещающиеся элементы, снизу и сверху камер горизонтально закреплены решетки, ограничивающие высоту перемещения этих элементов, при этом элементы имеют неправильную форму со смещенным относительно оси вращения центром тяжести и выполнены из инертного материала с плотностью 1,10-1,25 кг/дм3.In a known vertical vortex mixer, comprising a square or circular cross-sectional body with a pyramidal or conical lower part, with a central angle between the inclined walls of 30-45 °, a feed water supply pipe to the lower part of the mixer, a reagent supply unit and a collection chute with a discharge pipe water mixed with reagents, chambers are installed in the lower part of the casing, separated from each other by vertical walls, randomly moving elements are placed in the chambers, horizontally fixed below and above the chambers There are lattices limiting the height of movement of these elements, while the elements have an irregular shape with a center of gravity displaced relative to the axis of rotation and are made of an inert material with a density of 1.10-1.25 kg / dm 3 .
Отличительными от прототипа признаками являются:Distinctive features of the prototype are:
- в нижней части корпуса установлены камеры, отделенные друг от друга вертикальными стенками;- cameras are installed in the lower part of the body, separated from each other by vertical walls;
- в камерах размещены хаотично перемещающиеся элементы;- randomly moving elements are placed in the chambers;
- снизу и сверху камер горизонтально закреплены решетки, ограничивающие высоту перемещения этих элементов;- gratings are horizontally fixed below and above the chambers, limiting the height of movement of these elements;
- элементы имеют неправильную форму со смещенным относительно оси вращения центром тяжести;- elements have an irregular shape with a center of gravity displaced relative to the axis of rotation;
- элементы выполнены из инертного материала с плотностью 1,10-1,25 кг/дм.- the elements are made of an inert material with a density of 1.10-1.25 kg / dm.
В нижней части корпуса установлены камеры, отделенные друг от друга вертикальными стенками, что позволяет относительно равномерно по площади поперечного сечения и объему камер распределить элементы, которые обеспечивают перемешивание обрабатываемой воды с реагентами.In the lower part of the casing there are chambers separated from each other by vertical walls, which makes it possible to distribute elements that provide mixing of the treated water with reagents relatively evenly over the cross-sectional area and the volume of chambers.
В камерах размещены хаотично перемещающиеся элементы, что способствует интенсивному перемешиванию воды с реагентами не только за счет изменения гидравлических характеристик потока и образования вихрей при его расширении, но и за счет хаотичного перемещения вращающихся элементов внутри потока при соударении струй с этими элементами, причем интенсивное перемешивание обрабатываемой воды с реагентами обеспечивается только в определенной зоне - в нижней части смесителя, в то время как в верхней зоне должен проходить процесс агломерации хлопьев, что возможно только при относительно равномерной структуре восходящего потока.Randomly moving elements are placed in the chambers, which contributes to intensive mixing of water with reagents, not only by changing the hydraulic characteristics of the stream and the formation of vortices during its expansion, but also due to the random movement of rotating elements inside the stream when the jets collide with these elements, and intensive mixing of the processed water with reagents is provided only in a certain zone - in the lower part of the mixer, while in the upper zone the sintering process x blades, which is possible only with a relatively uniform structure of the upward flow.
Снизу и сверху камер горизонтально закреплены решетки, ограничивающие высоту перемещения этих элементов, ограничивающие высоту перемещения элементов, что при размерах прозоров решетки, меньших размеров элементов, размещенных в камерах, исключает неконтролируемое перемещение этих элементов в другие зоны смесителя.Lattices are horizontally fixed below and above the chambers, limiting the height of movement of these elements, limiting the height of movement of the elements, which, when the dimensions of the grating are smaller than the dimensions of the elements placed in the chambers, excludes the uncontrolled movement of these elements to other areas of the mixer.
Элементы имеют неправильную форму со смещенным относительно оси вращения центром тяжести, что исключает возникновение устойчивого равновесия и обеспечивает постоянное вращение этих элементов при гидродинамическом взаимодействии с восходящим потоком обрабатываемой воды.Elements have an irregular shape with a center of gravity displaced relative to the axis of rotation, which eliminates the occurrence of stable equilibrium and ensures constant rotation of these elements during hydrodynamic interaction with the upward flow of treated water.
Элементы выполнены из инертного материала с плотностью 1,10-1,25 кг/дм3, что, наряду с трением поверхностей этих элементов друг о друга, исключает существенное налипание загрязнений и изменение массы этих элементов. Плотность материала в пределах указанного диапазона позволяет удерживать вращающиеся и хаотично перемещающиеся элементы в средней части камер за счет воздействия на них скоростного напора при скорости потока на входе в камеры 1,5-2,0 м/с. При плотности материала меньшей 1,1 плотности воды, смешанной с вводимыми в нее компонентами, элементы будут концентрироваться в основном в верхней части камер и прижиматься к верхней решетке за счет воздействия на них скоростного напора потока воды, поступающей в смеситель. А при плотности материала большей 1,25 плотности воды, смешанной с вводимыми в нее компонентами, элементы будут находиться в основном в нижней части камер, поскольку скоростного напора будет недостаточно для взвешивания их в потоке воды.The elements are made of an inert material with a density of 1.10-1.25 kg / dm 3 , which, along with the friction of the surfaces of these elements against each other, eliminates significant sticking of contaminants and a change in the mass of these elements. The density of the material within the specified range allows you to keep rotating and randomly moving elements in the middle part of the chambers due to the impact of high-speed pressure at a flow velocity at the inlet of the chambers of 1.5-2.0 m / s. When the material density is less than 1.1, the density of water mixed with the components introduced into it, the elements will concentrate mainly in the upper part of the chambers and press against the upper grate due to the impact of the high-speed pressure of the water flow entering the mixer. And when the density of the material is greater than 1.25 of the density of water mixed with the components introduced into it, the elements will be located mainly in the lower part of the chambers, since the pressure head will not be enough to weigh them in a stream of water.
Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: повышение эффективности работы за счет сокращения времени перемешивания растворов компонентов с обрабатываемой водой, за счет повышения коэффициента объемного использования, а также за счет исключения перерасхода реагентов в связи с изменением температуры и расхода воды, что достигается повышением турбулентной активности потока в зоне расположения хаотично перемещающихся элементов.Thus, a causal relationship is ensured between the totality of the features of the claimed invention and the technical result achieved: increasing work efficiency by reducing the mixing time of component solutions with treated water, by increasing the volume utilization coefficient, and also by eliminating reagent overruns due to temperature changes and water flow, which is achieved by increasing the turbulent activity of the flow in the area of randomly moving elements.
Пример промышленной применимости изобретения.An example of industrial applicability of the invention.
На фиг.1 схематически изображен вертикальный вихревой смеситель, на фиг.2 - фрагмент камеры, установленной в нижней части с размещенными в ней свободно перемещающимися элементами. Смеситель имеет корпус 1 квадратного или круглого в плане сечения с пирамидальной или конической нижней частью 2, с центральным углом между наклонными стенками 30-45°, трубопровод 3 подачи исходной воды в нижнюю часть 2 смесителя, узел 4 подачи реагентов и сборный желоб 5 с трубопроводом 6 отвода воды, смешанной с реагентами. В нижней пирамидальной части 2 корпуса 1 установлены камеры 7, отделенные друг от друга вертикальными стенками 8, в камерах 7 размещены свободно перемещающиеся элементы 9, снизу и сверху камер 7 закреплены горизонтальные решетки 10, ограничивающие высоту перемещения элементов 9. Стрелками 11 показано направление восходящего постепенно расширяющегося потока 11, проходящего через нижнюю горизонтальную решетку 10 в камеры 7 и за счет скоростного напора, обеспечивающего взвешивание свободно перемещающихся элементов 9 и их вращательное (показано стрелками 12) и поступательное перемещение в пределах камер 7.Figure 1 schematically depicts a vertical vortex mixer, figure 2 is a fragment of a camera installed in the lower part with freely moving elements placed in it. The mixer has a
Вертикальный вихревой смеситель работает следующим образом. При подаче обрабатываемой воды через трубопровод 3 образуется восходящий постепенно расширяющийся поток 11. Одновременно через узел 4 подачи реагентов в смеситель с помощью дозирующих устройств вводят, например, известковое молоко и раствор сернокислого алюминия. В нижней пирамидальной части 2 корпуса 1 установлены камеры 7, отделенные друг от друга вертикальными стенками 8. В камерах 7 помещены хаотично перемещающиеся элементы 9. Поток 11 воды и реагентов при скорости на входе в камеры 7 1,5-2,0 м/с, проходя через нижнюю горизонтальную решетку 10 в камеры 7, за счет скоростного напора взвешивает свободно перемещающиеся элементы 9 и обеспечивает их вращательное (показано стрелками 12) и поступательное перемещение в пределах камер 7. Причем элементы 9 должны иметь неправильную форму, например форму тетраэдра с неравными ребрами. Такая форма имеет смещенный центр тяжести относительно оси вращения элементов 9 и определяет их неустойчивое равновесие в любой момент времени. При постоянно изменяющейся площади элементов 9 по отношению к восходящему потоку 11 соответственно изменяется и величина активного давления на плоскости (грани тетраэдра) этих элементов 9, что обеспечивает интенсивное вращение элементов 9. При перемещении элементов 9 в верхнюю часть камер 7 скоростной напор, воздействующий на элементы 9, будет уменьшаться, поскольку снижается скорость восходящего, постепенно расширяющегося потока 11. В связи с этим элементы 9 будут стремиться вниз, где скорости выше, что обусловит изменение направленности их перемещения снова в верхнюю часть камер 7. Это, наряду с вращением элементов 9, обеспечивает и хаотичное возвратно-поступательное перемещение и, следовательно, повышение турбулентной активности потока, а значит и соответствующее повышение эффективности перемешивания воды с реагентами. Причем при увеличении расхода воды, подаваемой через трубопровод 3, и соответствующем увеличении скорости восходящего потока 11 повышается и интенсивность вращения элементов 9 и, следовательно, эффективность перемешивания воды с реагентами не снижается. Поэтому вертикальный вихревой смеситель со свободно перемещающимися элементами 9 в нижней пирамидальной части 2 является более устойчивым к изменениям расхода воды, подаваемой на обработку. В связи с этим и качество смешения в таком смесителе может существенно улучшаться, в том числе при низкой температуре воды и при существенном увеличении производительности.Vertical swirl mixer works as follows. When the treated water is supplied through the pipe 3, an ascending gradually expanding
Размещение камер 7 в нижней пирамидальной части 2 смесителя обеспечивает интенсивное перемешивание обрабатываемой воды с реагентами только в определенной рабочей зоне, в то время как в верхней зоне корпуса 1 должен обеспечиваться процесс агломерации хлопьев, что возможно только при относительно равномерной структуре восходящего потока. Разделение камер 7 вертикальными стенками 8 позволяет относительно равномерно по площади поперечного сечения и объему этих камер 7 распределить элементы 9, которые обеспечивают перемешивание обрабатываемой воды с реагентами. Снизу и сверху камер 7 горизонтально закреплены решетки 10, ограничивающие высоту перемещения элементов 9. При этом размеры прозоров решеток 10 должны быть меньше размеров элементов 9, размещенных в камерах 7, что позволяет исключить неконтролируемое перемещение этих элементов 9 в другие зоны смесителя.The placement of the chambers 7 in the lower pyramidal part 2 of the mixer provides intensive mixing of the treated water with reagents only in a certain working area, while in the upper zone of the
При этом элементы 9 должны быть выполнены из материала с плотностью, близкой к плотности перемешиваемого раствора (воды и реагентов), например из полистирола марки ПСС (ГОСТ 20282-74), плотность которого составляет 1,10 кг/дм3. Элементы 9 могут выполняться и из полиуретана, имеющего плотность 1,21 кг/дм3. Полистиролы и полиуретаны не влияют на органолептические и другие свойства воды, их допустимо использовать в системах водоснабжения (Шефтель В.О. Санитарно-гигиеническая характеристика синтетических материалов, применяемых в системах водоснабжения // Обзорная информация №2, - М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, стр.22-26, 68-69). Эти материалы можно считать инертными по отношению к загрязнениям, содержащимся в воде. Это, наряду с трением поверхностей элементов 9 друг о друга, исключает существенное налипание загрязнений и изменение массы этих элементов 9. Плотность материала, из которого выполнены элементы 9, в пределах указанного диапазона (1,10-1,25 кг/дм3) обеспечивает возможность удерживать их в средней части камер 7 за счет воздействия на элементы 9 скоростного напора при скорости потока воды на входе в камеры 1,5-2,0 м/с. При меньшей плотности материала элементы 9 будут концентрироваться в основном в верхней части камер 7 и прижиматься к верхней решетке 10 за счет воздействия на них скоростного напора потока воды, поступающей в смеситель. А при плотности материала большей 1,25 кг/дм3 элементы 9 будут находиться в основном в нижней части камер 7, поскольку скоростного напора будет недостаточно для взвешивания их в потоке воды.In this case, the
Таким образом, в камерах 7 перемешивание реагентов с обрабатываемой водой обусловливается не только за счет гидравлической структуры постепенно расширяющегося потока 11 в нижней пирамидальной части 2 смесителя, но и за счет эффекта активного гидродинамического взаимодействия восходящего потока 11 обрабатываемой воды с элементами 9, свободно перемещающимися в пределах камер 7. При этом интенсивность вращения элементов 9 увеличивается при повышении скорости восходящего потока, за счет этого эффекта обеспечивается требуемое качество смешения растворов компонентов с обрабатываемой водой как при повышении производительности смесителя, так и при сокращении времени перемешивания. Эффективность работы смесителя будет оставаться достаточно высокой и при снижении температуры обрабатываемой воды, что исключает перерасход реагентов. Эксплуатация смесителя, в котором для перемешивания используются произвольно и хаотично перемещающиеся элементы 9, не требующие дополнительных энергозатрат, упрощается, при этом отпадает необходимость частых ремонтов и перерывов в работе, что определяет высокую надежность устройства.Thus, in the chambers 7, the mixing of the reactants with the treated water is determined not only due to the hydraulic structure of the gradually expanding
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006110906/15A RU2315653C1 (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Vertical swirl mixer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006110906/15A RU2315653C1 (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Vertical swirl mixer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006110906A RU2006110906A (en) | 2007-10-10 |
| RU2315653C1 true RU2315653C1 (en) | 2008-01-27 |
Family
ID=38952657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006110906/15A RU2315653C1 (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Vertical swirl mixer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315653C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486961C1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Коралайна Инжиниринг" | Device for mixing coal with magnetite suspension before feeding into concentration device |
| RU174132U1 (en) * | 2016-12-05 | 2017-10-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" | DEVICE FOR PREPARING A COAGULANT SOLUTION USING COMPRESSED AIR |
-
2006
- 2006-04-04 RU RU2006110906/15A patent/RU2315653C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Журба М.Г. и др. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений М.: Издательство АСВ, 2004, с.173, рис.13.20. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486961C1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-07-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Коралайна Инжиниринг" | Device for mixing coal with magnetite suspension before feeding into concentration device |
| RU174132U1 (en) * | 2016-12-05 | 2017-10-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" | DEVICE FOR PREPARING A COAGULANT SOLUTION USING COMPRESSED AIR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006110906A (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101692162B1 (en) | High-rate sedimentation tank and water treatment apparatus comprising the same | |
| US3879285A (en) | Aerobic sewage treatment system | |
| DK0971856T3 (en) | Three zone clear air dissolved floattion tank with improved efficiency | |
| KR101012273B1 (en) | The highly efficient rotary eddy flow typed surface aerator and the wastewater treatment method with thereof | |
| SE535787C2 (en) | Water purifier and method for purifying water | |
| RU2315653C1 (en) | Vertical swirl mixer | |
| US5344563A (en) | Wastewater treatment system | |
| KR100530772B1 (en) | Second sewage treatment apparatus and treatment method thereof | |
| CN109928539A (en) | Air floating sewage treatment plant and method based on super oxygen nanometer microbubble | |
| CN110228840B (en) | Electric flotation wastewater treatment system and electric flotation wastewater treatment method | |
| JP2016083630A (en) | Odor suppressing system | |
| US2715099A (en) | Walking beam flocculator-aerator | |
| CN107651753B (en) | Sewage denitrification and dephosphorization device | |
| CN108793599B (en) | Low-concentration organic sewage treatment system | |
| JP2000126570A (en) | Instantaneous chemical mixing device utilizing hydraulic vortex flow and its method | |
| Dyagelev et al. | The review of aeration systems for biological wastewater treatment | |
| JP7144999B2 (en) | Water treatment method and water treatment equipment | |
| RU183322U1 (en) | PLANT FOR FLOTATION WASTE WATER TREATMENT | |
| JP2020022957A (en) | Water treatment method and water treatment apparatus | |
| CN214936196U (en) | Circular efficient air floatation equipment capable of automatically controlling operation | |
| RU2118293C1 (en) | Method and installation for flotation treatment of liquids | |
| RU2701023C1 (en) | Oil-containing wastewater treatment plant | |
| JP2564228B2 (en) | Biological sewage treatment equipment | |
| CN220597165U (en) | Fluorine-containing wastewater treatment device and treatment system | |
| KR200494191Y1 (en) | Bubble Generator for Water Treatment System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090405 |