RU2179157C1 - Sewage treatment apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: sewage treatment equipment. SUBSTANCE: apparatus has vertical pipe with separation section. Pipe lower part is connected to vessel and pipe upper part is equipped with head. Shell of smaller diameter is arranged above head. Air supply pipeline is communicated with annular space between head and pipe surfaces. Lower part of pipe is formed as cone with smaller base directed downward and is connected to vessel so as to define cavity between cone and vessel wall. Ejector is fixed on pressure pipeline. Sewage water circulation circuit includes pump, suction pipeline and pressure pipeline. Apparatus may be employed for treating domestic, natural and industrial waste water by means of gaseous oxidizing reactants. Construction of apparatus allows power consumption to be reduced by 1.5-2 times. EFFECT: improved quality of treated water by intensified mass exchange mode and enhanced reliability in operation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для обработки жидкостей газовыми реагентами и может быть использовано при обработке бытовых, природных и промышленных сточных вод окислителями (техническим кислородом или кислородом воздуха). The invention relates to installations for treating liquids with gas reagents and can be used in the treatment of domestic, natural and industrial wastewater with oxidizing agents (industrial oxygen or atmospheric oxygen).

Известна установка для насыщения жидкости газом под давлением /1/, содержащая трубопровод нисходящего потока с установленными на нем эжекторами, трубопроводы двух восходящих потоков и трубопровод рециркуляции газа. A known installation for saturating a liquid with gas under pressure / 1 /, comprising a downward flow pipe with ejectors installed on it, two upflow pipes and a gas recirculation pipeline.

Недостаток известной установки /1/ состоит в том, что в нисходящем потоке реализуется малоинтенсивный режим массообмена с низким газосодержанием. A disadvantage of the known installation / 1 / is that in a downward flow a low-intensity mass transfer regime with a low gas content is realized.

Наиболее близким техническим решением к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является установка для обработки воды, очистки природных и сточных вод /2/, включающая вертикальную трубу с сепарационной частью, соединенную в нижней части с емкостью, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, размещенный на нагнетательном трубопроводе эжектор и трубопровод подачи воздуха. The closest technical solution to the claimed technical essence and the achieved result is an installation for water treatment, treatment of natural and wastewater / 2 /, including a vertical pipe with a separation part connected in the lower part to the tank, the circulation circuit of the treated water, containing a pump, suction and discharge piping, an ejector and an air supply piping located on the discharge piping.

Недостаток известной установки /2/ состоит в том, что обработка воды осуществляется в восходящем потоке, менее интенсивном по массообмену по сравнению с нисходящим газожидкостным прямотоком, и в связи с этим не обеспечивающим полное окисление примесей. A disadvantage of the known installation / 2 / is that the treatment of water is carried out in an upward stream, less intensive in mass transfer compared with downward gas-liquid direct flow, and therefore does not provide complete oxidation of impurities.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении качества очистки за счет реализации интенсивного режима массообмена и снижения энергозатрат в 1,5 - 2 раза. The technical result achieved by the invention is to improve the quality of cleaning due to the implementation of the intensive regime of mass transfer and reduce energy consumption by 1.5 - 2 times.

Данный технический результат достигается тем, что в установке для обработки сточных вод, включающей вертикальную трубу с сепарационной частью, соединенную в нижней части с емкостью, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, размещенный на нагнетательном трубопроводе эжектор и подводящий трубопровод, согласно изобретению в верхней части вертикальной трубы размещен насадок с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра, подводящий трубопровод подключен к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы, при этом нижняя часть трубы выполнена в виде конуса с обращенным вниз меньшим основанием и соединена с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости, к которой подключен эжектор, причем конус снабжен цилиндрическим манжетом. This technical result is achieved by the fact that in the wastewater treatment plant, including a vertical pipe with a separation part, connected at the bottom to the tank, the circulation circuit of the treated water, comprising a pump, suction and discharge pipes, an ejector and a supply pipe placed on the discharge pipe, according to the invention, nozzles with a smaller diameter shell mounted above it are placed in the upper part of the vertical pipe, the supply pipe is connected to the annular gap between the surfaces of the nozzle and the pipe, while the lower part of the pipe is made in the form of a cone with the smaller base facing down and connected to the container to form a cavity between the cone and the walls of the tank to which the ejector is connected, and the cone is provided with a cylindrical cuff.

На чертеже приведена схема установки для обработки сточных вод. The drawing shows a diagram of the installation for wastewater treatment.

Установка для обработки сточных вод включает вертикальную трубу 1 с сепарационной камерой 2, емкость 3, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос 4, всасывающий трубопровод 5, нагнетательный трубопровод 6, на котором размещен эжектор 7, подводящий трубопровод 8. В верхней части вертикальной трубы 1 размещен насадок 9 с закрепленной над ним обечайкой 10 меньшего диаметра. Подводящий трубопровод 8 подключен к кольцевому зазору 11 между поверхностями насадка 9 и трубы 1. Нижняя часть трубы 1 выполнена в виде конуса 12 с обращенным вниз меньшим основанием и соединена с емкостью 3 с образованием между конусом и стенками емкости полости 13, к которой подключен эжектор 7. Конус 12 снабжен цилиндрическим манжетом 14. The wastewater treatment plant includes a vertical pipe 1 with a separation chamber 2, a container 3, a circulation circuit of the treated water, comprising a pump 4, a suction pipe 5, a discharge pipe 6, on which an ejector 7, a supply pipe 8 is placed. In the upper part of the vertical pipe 1 nozzles 9 are placed with a shell 10 of a smaller diameter fixed above it. The inlet pipe 8 is connected to the annular gap 11 between the surfaces of the nozzle 9 and the pipe 1. The lower part of the pipe 1 is made in the form of a cone 12 with a smaller base facing down and connected to the tank 3 with the formation of a cavity 13 to which the ejector 7 is connected between the cone and the walls The cone 12 is provided with a cylindrical cuff 14.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Воздух из атмосферы (технический кислород или газовые реагенты) по подводящему трубопроводу 8 поступает в кольцевой зазор 11 между поверхностями насадка 9 и трубы 1. Благодаря локальному увеличению скорости жидкости, создаваемому насадком 9, пузырьки воздуха увлекаются жидкостью в нисходящее прямоточное движение со скоростью, превышающей скорость свободного всплытия пузырька (0,4 м/с), образуя однородный по структуре барботажный слой с высоким газосодержанием, равным 0,45 - 0,5. Размещение обечайки 10 меньшего диаметра над насадком 9 создает напор жидкости, препятствующий образованию воронки и попаданию воздуха в насадок. При движении нисходящего газожидкостного потока по вертикальной трубе 1 осуществляется интенсивный массообмен и окисление примесей кислородом воздуха. В нижней части вертикальной трубы 1 в конусе 12, который заканчивается цилиндрическим манжетом 14, происходит ускорение газожидкостного потока для предотвращения обратных потоков и его разделение в верхней части емкости 3 на поток воздуха и жидкость. Выделенный таким образом воздух скапливается в воздушной полости 13, откуда воздух подается эжектором 7 для повторного использования и насыщения обрабатываемой воды в восходящем потоке. Вода подается из нижней части емкости 3 насосом 4 по нагнетательному трубопроводу 6 и смешивается с эжектируемым воздухом. Таким образом осуществляется многократная циркуляция газожидкостного потока с высоким газосодержанием в замкнутом контуре, при которой происходит полное окисление примесных компонентов. Обработанный воздух выводится из установки через сепарационную часть 2. Подача исходной воды и вывод очищенной осуществляется насосом 4. Air from the atmosphere (technical oxygen or gas reagents) through the inlet pipe 8 enters the annular gap 11 between the surfaces of the nozzle 9 and the pipe 1. Due to the local increase in the velocity of the fluid created by the nozzle 9, air bubbles are carried away by the fluid in a downward flow with a speed exceeding the speed free bubbling of the bubble (0.4 m / s), forming a bubble structure uniform in structure with a high gas content of 0.45 - 0.5. The placement of the shell 10 of a smaller diameter above the nozzle 9 creates a pressure head that prevents the formation of a funnel and air entering the nozzles. When the downward gas-liquid flow moves along the vertical pipe 1, intensive mass transfer and oxidation of impurities by atmospheric oxygen are carried out. In the lower part of the vertical pipe 1 in the cone 12, which ends with a cylindrical cuff 14, there is an acceleration of the gas-liquid flow to prevent reverse flows and its separation in the upper part of the tank 3 into air and liquid flow. The air thus extracted accumulates in the air cavity 13, from where the air is supplied by the ejector 7 for reuse and saturation of the treated water in the upward flow. Water is supplied from the bottom of the tank 3 by a pump 4 via a discharge pipe 6 and is mixed with the ejected air. Thus, multiple circulation of a gas-liquid stream with a high gas content in a closed loop is carried out, at which the complete oxidation of impurity components occurs. The treated air is discharged from the installation through the separation part 2. The feed water and the cleaned outlet are carried out by the pump 4.

Реализация режима нисходящего барботажного прямотока, который характеризуется высокими значениями объемного коэффициента массоотдачи β $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{нисх.}}{\text{LV}}$ , в несколько раз превышающими β $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{восх.}}{\text{LV}}$ для восходящего потока, позволяет повысить степень насыщения воды кислородом воздуха, а следовательно, достигнуть более глубокого окисления примесных компонентов и повысить качество очистки.The implementation of the regime of downward bubbling direct flow, which is characterized by high values of the volumetric coefficient of mass transfer β $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{niskh.}}{\text{LV}}$ several times greater than β $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{admiration}}{\text{LV}}$ for an upward flow, it allows to increase the degree of saturation of water with atmospheric oxygen, and therefore, to achieve a deeper oxidation of impurity components and to improve the quality of treatment.

Размещение в верхней части вертикальной трубы насадка с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра позволяет осуществить ввод воздуха под малый гидростатический слой жидкости в верхней части нисходящего потока и тем самым снизить затраты энергии на растворение и транспорт кислорода в циркуляционном контуре. Placing a nozzle in the upper part of the vertical pipe with a smaller diameter shell mounted above it allows air to be introduced under a small hydrostatic layer of liquid in the upper part of the downward flow and thereby reduce the energy consumption for dissolving and transporting oxygen in the circulation circuit.

Подключение подводящего трубопровода к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы при одновременном локальном увеличении скорости жидкости позволяет диспергировать воздух на пузырьки одинакового диаметра (4 - 5 мм) и организовать барботажный слой однородной структуры с плоским профилем скорости жидкости. Connecting the supply pipe to the annular gap between the surfaces of the nozzle and the pipe while simultaneously increasing the fluid velocity locally allows air to disperse into bubbles of the same diameter (4 - 5 mm) and organize a bubble layer of a homogeneous structure with a flat fluid velocity profile.

Выполнение вертикальной трубы с конусом в нижней части, обращенным меньшим основанием вниз, и снабжение конуса цилиндрическим манжетом способствует устойчивости нисходящего газожидкостного потока. The implementation of a vertical pipe with a cone in the lower part, facing a smaller base down, and supplying the cone with a cylindrical cuff contributes to the stability of the downward gas-liquid flow.

Соединение вертикальной трубы с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости, к которой подключен эжектор, позволяет повторно рециркулировать кислород воздуха, повысить степень его использования. The connection of the vertical pipe with the tank with the formation between the cone and the walls of the tank cavity, which is connected to the ejector, allows you to re-recycle air oxygen, to increase the degree of its use.

Конструктивные особенности установки для обработки сточных вод, сопоставление ее с известными установками, использующими эжекторы в циркуляционных контурах, взаимное расположение узла ввода и дегазации воздуха, а также насыщение обрабатываемой воды кислородом воздуха при наиболее интенсивном режиме массообмена в нисходящем газожидкостном прямотоке позволяют повысить качество очистки сточных вод при снижении энергозатрат в 1,5 - 2 раза. The design features of the wastewater treatment plant, its comparison with the known plants using ejectors in the circulation circuits, the relative position of the air inlet and degassing unit, and also the saturation of the treated water with atmospheric oxygen during the most intensive mass transfer regime in the downward gas-liquid direct flow make it possible to improve the quality of wastewater treatment with a decrease in energy consumption of 1.5 - 2 times.

Источники информации
1. Патент РФ N 2046759, C 02 F 1/24, 1995.Sources of information
1. RF patent N 2046759, C 02 F 1/24, 1995.

2. Патент РФ N 2006486, C 02 F 1/78, 1994 (прототип). 2. RF patent N 2006486, C 02 F 1/78, 1994 (prototype).

Claims (1)

Установка для обработки сточных вод, включающая вертикальную трубу с сепарационной частью, соединенную в нижней части с емкостью, контур циркуляции обрабатываемой воды, содержащий насос, всасывающий и нагнетательный трубопроводы, размещенный на нагнетательном трубопроводе эжектор, и подводящий трубопровод, отличающаяся тем, что в верхней части вертикальной трубы размещен насадок с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра, подводящий трубопровод подключен к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы, при этом нижняя часть трубы выполнена в виде конуса, с обращенным вниз меньшим основанием, и соединена с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости, к которой подключен эжектор, причем конус снабжен цилиндрическим манжетом. Wastewater treatment plant, including a vertical pipe with a separation part connected to the bottom of the tank, a circulation circuit of the treated water, containing a pump, suction and discharge pipes, an ejector located on the discharge pipe, and a supply pipe, characterized in that in the upper part the vertical pipe has nozzles with a smaller diameter shell fixed over it, the inlet pipe is connected to the annular gap between the surfaces of the nozzle and the pipe, while the lower I part of the pipe is made in the form of a cone, with a smaller base facing down, and connected to the vessel to form a cavity between the cone and the walls of the vessel to which the ejector is connected, and the cone is equipped with a cylindrical cuff.