SU1390195A1 - Устройство дл аэрировани воды - Google Patents

Description

(21)4003404/23-26

(22)07.01.86

(46) 23.04.88. Бюл. № 15

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод

(72)Г.Г.Черн вский и И.Г.Нетюхайло

(53)628.356(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 977398, кл. С 02 F 1/00, 1981.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРИРОВАНИЯ ВОДЫ

(57)Изобретение относитс  к обработке природных и сточных вод и позвол ет повысить эффективность и экономичность аэрировани  путем интенсификации перемешивани  газа с водой и перенасыщени  воды кислородом. Устройство содержит напорную установку 1

с трубопроводом 2 впуска воды в аэратор , который выполнен из гидравлического тарана и водовоздушного эжектора . Гидравлический таран состоит из сбросного клапана 7 и воздушного колпака 6, Водожидкостньй эжектор 4, имеющий обратньй клапан 8, установлен между сбросным клапаном 7 и воздушным колпаком 6. Из напорной установки 1 вода под напором поступает по подающему трубопроводу 2 в камеру 5 тарана и через сбросной клапан 7 изливаетс  в приемную емкость 12. Под действием изливающейс  струи (гидродинамического напора) сбросной клапан 7 закрываетс , происходит мгновенна  остановка движени  воды, а давление повышаетс  в 1-5-20 раз по сравнению с давлением, создаваемым напорной установкой 1, т.е. npd- исходит  вление, назьшаемое гидравлическим ударом. 3 ил.

с (Q

(Л

У

/7

00

со

/ Ш/5

ел

/

Изобретение относитс  к биологической очистке воды, к технике аэрировани  природной вбды с малым содержанием кислорода и сточных вод в аэротенках.

Цель изобретени  г повышение .эффективности и экономичности путем интенсификации перемешивани  газа с водой и перенасыщени  воды кислородом .

На фиг. 1 изображено устройство дл  аэрировани  воды, продольный разрез; на фиг, 2 - устройство с па- раллельньм соединением аэраторов, вид в плане; на фиг. 3 - то же, с последовательным соединением аэраторов , продольный разрез.

Устройство дл  аэрировани  воды содержит напорную установку 1 (например , насос, напорную емкость и т.д.) с подающим трубопроводом 2, к которому присоединен аэратор со сбросным трубопроводом 3 подачи воды в аэрируемую зону. Аэратор выполнен в. виде соединенных между собой гидравлического тарана и водовоздушного эжектора 4 Гидравлический таран состоит из камеры 5 и воздушного колпака 6.- При этом подающий трубопровод 2 присоединен к камере 5 тарана с одной стороны, а водовоздушный эжектор 4, воздушный колпак 6 и сбросной трубопровод 3 подачи воды в аэрируемую зону - последовательно с другой стороны . Камера 5 тарана снабжена сбросным клапаном 7, водовоздушньш эжектор 4 - обратным клапаном 8, расположенным на воздушной трубке 9, воз- душны л колпак 6 - напорным 10 и воздушным 11.клапанами. Под камерой 5 тарана расположена приемна  емкость 1.2.

К подающему трубопроводу 2 могут быть присоединены два и более аэратора , которые между собой могут быть соединены параллельно (фиг. 2) или последовательно (фиг. 3). Может быть использовано одновременно соединение аэраторов последовательно-параллельное .

Устройство дл  аэрировани  воды работает следующим образом.

Исходное положение клапанов следующее: сбросной 7 и воздушньй 11 клапаны открыты, обратный 8 и напюр- ньш 10 закрыты.

Из напорной установки 1 вода под напором Н поступает по подающему трубопроводу 2 в камеру 5 тарана и через сбросной клапан 7 изливаетс  в приемную емкость 12. Под действием

изливающейс  струи (гидродинамического напора) сбросной клапан 7 закрываетс , отчего происходит мгновенна  остановка движени  воды, при этом давление повышаетс  в 15-20 раз по

сравнению с давлением, создаваемым напорной установкой 1, т.е. происходит  вление, называемое гидравлическим ударом.

При истечении струи через сбросной

клапан-7 в приемную емкость 12 напора Н напорной установки 1 недостаточно -дл  открыти  напорного клапана 10 и работы водовоздушного эжектора 4, а обратный клапан 8 предотвращает

выход воды через воздушную трубку 9 в атмосферу, что и дает возможность работы гидравлического тарана при закрытии сбросного клапана 7, и только при давлении, развиваемом гидравлическим тараном (до 1 МПА), в суженной части водовоздушного эжектора 4 скорость течени  воды становитс  настолько велика, что давление в во- довоздушном эжекторе 4 падает ниже

атмосферного, обратньй клапан 8 от- крываетс  и воздух по воздушной трубке 9 засасьшаетс  из атмосферы в водоБОздушный эжектор 4, насьш5а  воду и интенсивно с нею перемешива сь . За водовоздушным эжектором 4 давление снова становитс  значительно вьш1е атмосферного, за счет чего одновременно открываетс  напорный клапан 10 и закрываетс  воздушньш

клапан 11. Воздух, наход щийс  в воздушном колпаке 6, сжимаетс  поступающей через напорньй клапан 10 Ьодовоздушной смесью под большим давлением, развиваемым гидравличесКИМ тараном, и перенасыщенна  кислородом воздуха вода из воздушного колпака 6 по сбросному трубопроводу 3 выталкиваетс  в аэрируемую зону.

В св зи с этим давление в воздушном колпаке 6 падает, при этом воздушный клапан 11 открываетс , напорный 10 и обратньй 8 клапаны закрываютс . Под собственным весом, превышающим напор Н, сбросной клапан 7 открываетс , и цикл повтор етс .

Положени , когда сбросной клапан 7 не полностью закрыт, а напорный 10 уже открыт, не может быть, так как сбросной клапан 7 закрываетс  под

действием изливающейс  струи (гидро динамического напора), поступающей из напорной емкости 1 под напором а напорный клапан 10 отрегулирован так, что открываетс  только после со вершени  гидравлического удара, т.е. при давлении, возросшем до 15 Н и более.

При необходимости повьшени  степе ни насьш1ени  кислородом воды, вводимой в аэрирующую зону, аэраторы, сое то щие из гидравлического тарана и газожидкостного эжектора А, соедин ют последовательно (фиг. 2). При необходимости расширени  зоны аэрации и увеличени  объема вводимой насьпцен ной ВОДЬ при наличии одной напорной установки достаточной мощности аэраторы соедин ют параллельно (фиг. 3). Если требуетс  расширить зону аэрации , ввести большее количество насыщенной воды и при этом повысить степень насыщени  кислородом воды, то аэраторы соедин ют последовательно- параллельно.

С целью наиболее эффективного использовани  гидравлического тарана при насыщении воды в аэрируемой зоне кислородом необходимо знать минимальное количество, подаваемой из гидравлического тарана в аэрируемую зону перенасыщенной кислородом воды дл  насыщени  ее в аэрируемой зоне до заданной концентрации. Расход во- , подаваемой в гидравлический таран , определ етс  по формуле

(Ci - С,)

Q.

(- - 1)-с,

а.ъ )

(1).

a.з

где QI

расход воды, подаваемой в гидравлический таран.

м/

С;

а.З

т.

- расход воды аэрируемой

W зоны, M.VC, Qa.3 -

объем аэрируемой зоны, врем  аэрации, ч; концентраци  растворенного в аэрируемой зоне кислорода до аэрации, заданна  концентраци  растворенного, в аэрируемой зоне кислорода, получаема  в процессе аэрации , г/м ;

давление, развиваемое гидравлическим тараном, м вод. ст.;

- плотность воды, кг/м ;

-скорость течени  воды в подающем трубопроводе; м/с-,

-скорость распространени  ударной волны, дл  стальных трубопроводов

-10

С„ -

1425

15

20

25

30

35

40

45

$ а .г.

где 1) - диаметр подающего трубопровода , м;

толщина стенки подающего трубопровода, м, давление в аэрируемой зоне на глубине выпуска воды из перфорированного трубопровода , м.

Количество воды, подаваемой в гидравлический таран и рассчитанной по . формуле (1), минимальное дл  насыще- ПИЯ воды в аэрируемой зоне от концентрации С до заданной концентрации С. В св зи с тем, что заранее известен минимальньй расход воды на подачу ее в гидравлический таран, необходимо соответственно затратить минимальное количество энергии, а это, в свою очередь, приводит к повьш1ению эффективности и экономичности насьш е- ни  воды кислородом.

Пример. Рассчитывают необходимое количество воды, которое необходимо подать в короб, и затраты энергии дл  условий известного примера , т.е. врем  аэрации составл ет t 5 ч, зона аэрации: диаметр Dg 9 м, глубина аэрации Н 2,5 м, концентраци  кислорода в воде водоема до аэрации Ci 5 г/м- , после аэрации С 9,2 избыточное давление воды в аэраторе Р.. 7,7 х X 10 Па (77 м вод. ст.), аэратор погружен на глубину 1,3 м, т.е. на глубине погружени  аэратора давление составл ет Pa.i,. 41,63 м вод. ст. Тогда расход воды через аэратор

50

1 2

В то же врем  в известном устройстве вода из аэратора в смесителе смешиваетс  с неазрируемой водой водоема в соотношении 1:3,6 при производительности смесител  по воде 38,6 , т.е. расход воды через

аэратор Q, 10,7 , что в 4 раза больше рассчитанного по формуле (1), а это означает, что бьшн излишки расхода воздуха в водовоздушной смеси, которьй вышел из аэратора неиспользованным водой водоема. Так как при расчете затрачиваемой насосо энергии дл  подачи воды и компрессором - дл  воздуха она пропорциональна расходу, то в данном случае бьш перерасход энергии, на исключение чего и направлен предлагаемый способ аэрации воды. Таким образом, предлагаемое устройство значительно проще по конструкции и в эксплуатации, может аэрировать большие объемы воды при минимальных затратах энергии.

Использование предлагаемого изобретени  обеспечивает повьшение эффек тивности аэрировани , расширение области применени , так как может быть эффективно использовано дл  аэрации как аэротенков, так и любых водных объектов, снижение энергетических затрат, повьш1ение надежности работы и упрощение эксплуатационного обслуживани .

Предлагаемое устройство может быть успешно использовано дл  аэрации водных объектов в любое врем  года в аэротенках, а также в системах очистки и обработки воды, системах подготовки воды дл  питьевого, хоз йственного и технического водоснабжени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  аэрировани  воды, содержащее напорную установку с трубопроводом впуска воды в аэратор и трубопроводом выпуска насыщенной воды, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  эффективности и экономичности путем интенсификации перемешивани  газа с водой и перена- воды кислородом, аэратор выполнен из гидравлического тарана, состо щего из сбросного клапана и воздушного колпака, и газожидкостного эжектора с обратным клапаном, при этом газожидкостньм эжектор установлен между сбросным клапаном и воздушным колпаком гидравлического тарана.

   V Л9

   Фиг. 2

   11 (.ff

   Фиг.З