RU2146659C1

RU2146659C1 - Device for aeration and mixing of sewage effluent

Info

Publication number: RU2146659C1
Application number: RU96109272A
Authority: RU
Inventors: Ш.Т. Даишев; В.И. Штыков; В.И. Панова
Original assignee: Унитарное государственное предприятие Научный центр "Северный НИИ гидротехники и мелиорации"
Priority date: 1996-05-05
Filing date: 1996-05-05
Publication date: 2000-03-20

Abstract

FIELD: biological purification of sewage effluent. SUBSTANCE: device can be used in aeration tanks, aeration ponds for aeration and mixing of effluent. Device has source of compressed air and aerating member. Aerating member is made in the form of floating strip with hole in its geometric center. Used as source of compressed air is fan installed on strip. Pressure pipe union of fan is connected to hole in floating strip. Strip can be made round in configuration, and connected to its lower surface in this case at angle to radius of strip are blades of convexo-concave shape. EFFECT: application of aforesaid embodiment of device ensures more efficient aeration and mixing of sewage effluent together with reduced power input cost; higher efficiency. 1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области биологической очистки сточных вод и может быть использовано, в частности, в аэротенках, аэрируемых прудах для аэрации и перемешивания очищаемых сточных вод. The invention relates to the field of biological wastewater treatment and can be used, in particular, in aeration tanks, aerated ponds for aeration and mixing of treated wastewater.

Известно устройство для аэрирования жидкости, содержащее корпус с аэрирующим элементом в виде диска из волокнисто-пористого полиэтилена и соединенный с ним воздухопровод [1]. A device for aerating a liquid is known, comprising a housing with an aerating element in the form of a disk of fiber-porous polyethylene and an air duct connected to it [1].

В процессе работы этого устройства происходит засорение аэрирующего элемента, что вызывает увеличение потерь давления в нем и снижение эффективности аэрации. Необходимость периодической замены аэрирующего элемента усложняет эксплуатацию устройства. Эффективное перемешивание сточных вод имеет место только в зоне всплывания пузырей, а на периферии сооружения образуются застойные зоны. Для нагнетания воздуха в устройствах данного типа используются воздуходувки, развивающие давление 20 - 30 кПа, что требует больших энергетических затрат. Таким образом, недостатками данного устройства являются низкая эффективность аэрации и перемешивания, сложность эксплуатации и высокие энергозатраты. During operation of this device, the aeration element is clogged, which causes an increase in pressure losses in it and a decrease in the aeration efficiency. The need for periodic replacement of the aeration element complicates the operation of the device. Effective wastewater mixing takes place only in the area of bubbling, and stagnant zones form on the periphery of the structure. For air injection, devices of this type use blowers that develop a pressure of 20-30 kPa, which requires high energy costs. Thus, the disadvantages of this device are the low efficiency of aeration and mixing, the complexity of operation and high energy consumption.

Известно также устройство для аэрации воды, принятое нами за прототип, включающее источник сжатого воздуха и аэрирующий элемент, состоящий из закрепленной на вертикальном валу турбинной мешалки и барботера, расположенного непосредственно под мешалкой [2]. A device for water aeration is also known, which we have adopted as a prototype, including a source of compressed air and an aeration element, consisting of a turbine mixer and a bubbler mounted on a vertical shaft located directly under the mixer [2].

В данном устройстве размеры аэрирующего элемента, как правило, намного меньше размеров бассейна. Высокие скорости течения, которые создаются в непосредственной близости от аэрирующего элемента, по мере удаления от него быстро затухают, что вызывает образование застойных зон на периферии сооружения, снижение эффективности аэрации и перемешивания очищаемых вод. Для подачи воздуха на глубину 2-3 м требуется применение воздуходувок, развивающих давление 20-30 кПа, что связано с большими энергетическими затратами. Таким образом, недостатками данного устройства являются низкая эффективность аэрации и перемешивания очищаемых вод на периферии сооружения, а также высокие энергетические затраты. In this device, the dimensions of the aeration element, as a rule, are much smaller than the size of the pool. High flow rates, which are created in the immediate vicinity of the aeration element, quickly fade away from it, which causes the formation of stagnant zones on the periphery of the structure, reducing the efficiency of aeration and mixing of treated water. To supply air to a depth of 2-3 m requires the use of blowers that develop a pressure of 20-30 kPa, which is associated with high energy costs. Thus, the disadvantages of this device are the low efficiency of aeration and mixing of treated water at the periphery of the structure, as well as high energy costs.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков - повышение эффективности аэрации и перемешивания сточных вод и снижение энергозатрат. The aim of the invention is to remedy these disadvantages - improving the efficiency of aeration and mixing of wastewater and reducing energy consumption.

Для достижения этой цели в устройстве для аэрации и перемешивания сточных вод, включающем источник сжатого воздуха и аэрирующий элемент, согласно изобретению аэрирующий элемент выполнен в виде обладающей плавучестью пластины с отверстием в ее геометрическом центре, в качестве источника сжатого воздуха используется вентилятор, установленный на пластине, а нагнетательный патрубок вентилятора присоединен к отверстию пластины. To achieve this, in the device for aeration and mixing of wastewater, comprising a source of compressed air and an aeration element, according to the invention, the aeration element is made in the form of a buoyancy plate with a hole in its geometric center, a fan mounted on the plate is used as a source of compressed air, and the discharge pipe of the fan is connected to the hole of the plate.

При этом пластина может быть выполнена в форме круга, а к ее нижней поверхности прикреплены лопасти выпукло-вогнутой формы под углом к радиусу пластины. In this case, the plate can be made in the form of a circle, and blades of a convex-concave shape are attached to its lower surface at an angle to the radius of the plate.

Устройство для аэрации и перемешивания сточных вод изображено схематически на фиг. 1 - общий вид на устройство сверху в варианте резервуара нецилиндрической формы, фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 в нерабочем положении, фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1 во время работы устройства, фиг. 4 - общий вид на устройство сверху в варианте резервуара цилиндрической формы, фиг. 5 - разрез по Б-Б на фиг. 4 в нерабочем положении, фиг. 6 - разрез по Б-Б на фиг. 4 во время работы устройства, фиг. 7 - разрез по В-В на фиг. 5. A device for aerating and mixing wastewater is shown schematically in FIG. 1 is a general view of the device from above in an embodiment of a non-cylindrical tank shape, FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1 in the idle position, FIG. 3 is a section along AA in FIG. 1 during operation of the device, FIG. 4 is a general view of the device from above in an embodiment of a tank of cylindrical shape, FIG. 5 is a section along BB in FIG. 4 in the idle position, FIG. 6 is a section along BB in FIG. 4 during operation of the device, FIG. 7 is a section along BB in FIG. 5.

Устройство для аэрации и перемешивания сточных вод содержит заполненный очищаемыми сточными водами резервуар 1, который может иметь произвольную форму (в частности, цилиндрическую). На поверхности жидкости в резервуаре 1 в нерабочем положении свободно плавает пластина 2, обладающая положительной плавучестью, контур пластины 2 подобен линии уреза воды в резервуаре 1, в геометрическом центре пластины 2 расположено отверстие 3. The device for aeration and mixing of wastewater contains a reservoir 1 filled with treated wastewater, which may have an arbitrary shape (in particular, cylindrical). On the surface of the liquid in the reservoir 1 in the idle position, the plate 2 freely floating with positive buoyancy, the contour of the plate 2 is similar to the water line in the tank 1, an opening 3 is located in the geometric center of the plate 2.

На поверхности пластины 2 установлен вентилятор 4. В качестве источника сжатого воздуха могут быть использованы широко распространенные вентиляторы низкого и среднего давления (0,5 - 1,5 кПа). Нагнетательный патрубок 5 вентилятора 4 присоединен к отверстию 3 пластины 2. A fan 4 is installed on the surface of the plate 2. Widely used low and medium pressure fans (0.5 - 1.5 kPa) can be used as a source of compressed air. The discharge pipe 5 of the fan 4 is connected to the hole 3 of the plate 2.

К нижней поверхности пластины 2 прикреплены лопасти 6 выпукло-вогнутой формы, размещенные под углом α = 30 - 40^o к радиусу пластины.To the lower surface of the plate 2 are attached blades 6 of a convex-concave shape, placed at an angle α = 30 - 40 ^o to the radius of the plate.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В нерабочем положении обладающая плавучестью пластина 2 плавает на поверхности очищаемых сточных вод в резервуаре 1. При включении вентилятора 4 подаваемый им воздух через нагнетательный патрубок 5 и отверстие 3 попадает под пластину 2. Под действием избыточного давления пластина 2 приподнимается, и нагнетаемый воздух растекается к ее краям. In the idle position, the buoyant plate 2 floats on the surface of the treated wastewater in the tank 1. When the fan 4 is turned on, the air supplied by it through the discharge pipe 5 and the hole 3 falls under the plate 2. Under the action of the overpressure, the plate 2 rises and the pumped air flows to it to the edges.

Пульсации давления в турбулентном потоке воздуха под пластиной 2 деформируют поверхность жидкости, а силы тяжести стремятся вернуть ее в исходное положение, в результате чего на поверхности жидкости возникают гравитационные волны. Скорость течения воздуха над поверхностью жидкости будет больше над гребнями волн и меньше над впадинами волны. Следовательно, на основании уравнения Бернулли над впадиной волны давление воздуха будет больше, чем над гребнем, что будет способствовать увеличению амплитуды волн, омыванию нижней поверхности пластины и образованию концентрических воздушных пробок, перемещающихся от центра пластины 2 к ее краям. Такой режим течения воздуха характеризуется высокими значениями пульсаций скоростей и давлений, обильным пенообразованием, интенсивным обновлением поверхности раздела жидкости и воздуха, а следовательно, высокой эффективностью диффузионного переноса кислорода из воздуха в воду и аэрации. Pressure pulsations in the turbulent air flow under the plate 2 deform the surface of the liquid, and gravity tends to return it to its original position, as a result of which gravitational waves appear on the surface of the liquid. The speed of air flow above the surface of the liquid will be greater than the crests of the waves and less than the troughs of the waves. Therefore, based on the Bernoulli equation, the air pressure will be greater than the crest, which will increase the wave amplitude, wash the bottom surface of the plate and form concentric air plugs moving from the center of the plate 2 to its edges. Such a regime of air flow is characterized by high values of pulsations of velocities and pressures, abundant foaming, intensive renewal of the interface between liquid and air, and therefore, high efficiency of diffusion transfer of oxygen from air to water and aeration.

Под воздействием потока воздуха и воздушных пробок, перемещающихся от отверстия 3 к краям пластины 2, возникает циркуляция жидкости в резервуаре 1, а следовательно, эффективное перемешивание. Under the influence of air flow and air jams moving from the hole 3 to the edges of the plate 2, there is a circulation of liquid in the tank 1, and therefore, effective mixing.

В случае выполнения пластины 2 круглой формы с лопастями 6 на ее нижней поверхности потоки воздуха, воздушные пробки и волны, обтекая лопасти 6, прикрепленные под углом α к радиусу пластины 2, вызывают образование реактивных сил, вращающих пластину 2, что создает дополнительное течение и повышает эффективность перемешивания жидкости. If the plate 2 is round in shape with blades 6 on its lower surface, air flows, air plugs and waves flowing around the blades 6 attached at an angle α to the radius of the plate 2 cause the formation of reactive forces that rotate the plate 2, which creates an additional flow and increases fluid mixing efficiency.

Устройство для аэрации и перемешивания сточных вод эффективно в работе, так как перемешивает и аэрирует жидкость по всему объему резервуара, а использование вместо воздуходувок высокого давления вентилятора низкого или среднего давления позволяет значительно снизить энергозатраты. The device for aeration and mixing of wastewater is effective in operation, as it mixes and aerates the liquid throughout the tank, and the use of a low or medium pressure fan instead of high-pressure blowers can significantly reduce energy costs.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1463722, C 02 F 3/02, 1989.Sources of information
1. USSR author's certificate N 1463722, C 02 F 3/02, 1989.

2. Брагинский Л.Н., Евилевич М.А., Бегачев В.И. и др. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод. - Л.: Химия, 1980, с. 33, рис. 1.12. 2. Braginsky L.N., Evilevich M.A., Begachev V.I. and other modeling of aeration facilities for wastewater treatment. - L .: Chemistry, 1980, p. 33, fig. 1.12.

Claims

1. A device for aeration and mixing of wastewater, including a source of compressed air and an aeration element, characterized in that the aeration element is made in the form of a buoyancy plate with a hole in the geometric center, and a fan mounted on the plate, a discharge pipe is used as a source of compressed air which is attached to the hole of the plate.

2. The device according to claim 1, characterized in that the plate has the shape of a circle, and blades of a convex-concave shape are attached to its lower surface at an angle to the radius of the plate.