RU2522336C1 - Effluents aerator-mixer - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to treatment of effluents and can be used in aeration tanks, local treatment works, pools for aeration and mixing of effluents. Invention consists of compressed air source composed by blower, two outer and inner cones secured by shins at floating disc. Disc centre has opening for water intake flexible hose to be secured thereat. Said blower secured at outer cone forced air between two cones. Air flows uniformly between two cones to vary its direction from vertical to horizontal. It exits via slot composed by outer cone and water surface to entrap water surface plies and to carry them out from the device at intensive aeration. Water flow formed at pool surface mixes it while, through water intake hose, it lifts deoxygenated water plies from the depth. Thus, the entire water volume in the pools is mixed and aerated.

EFFECT: uniform mixing and aeration ay low power consumption.

2 cl, 1 dwg

Description

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

Известен аэротенк для биологической очистки сточных вод, в котором аэрирование и перемешивание воды осуществляется за счет вдувания воздуха в ее поверхностные слои и создания с помощью эрлифта вертикального потока воды (патент РФ 2226182, МПК C02F 3/02 - аналог), ее аэрирование и перемешивание.Known aeration tank for biological wastewater treatment, in which aeration and mixing of water is carried out by blowing air into its surface layers and creating a vertical flow of water using airlift (RF patent 2226182, IPC C02F 3/02 - analogue), its aeration and mixing.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для аэрации и перемешивания сточных вод(патент РФ 2146659, МПК C02F 3/02 - прототип). Устройство для аэрации выполнено в виде пластины с отверстием в геометрическом центре. В отверстие нагнетается воздух средненапорным (0,5 - 1,5 кПа) вентилятором. Воздух, проходя под нижней поверхностью воды, перемешивается с ней, аэрируя ее. Данное устройство имеет следующие недостатки - необходимость развивать вентилятором довольно большое давление, до 1,5 кПа. Воздух проходит под пластиной в виде больших пузырьков, что неизбежно ограничивает скорость его растворения в воде. Пульсации пузырьков приводят к неустановившимся колебаниям всего устройства, что неизбежно отрицательно скажется на его работе. Насыщение кислородом воздуха осуществляется только в отношении тех слоев воды, которые непосредственно соприкасаются с пузырьками воздуха под пластиной.Closest to the proposed is a device for aeration and mixing of wastewater (RF patent 2146659, IPC C02F 3/02 - prototype). The aeration device is made in the form of a plate with a hole in the geometric center. Air is pumped into the hole by a medium-pressure (0.5 - 1.5 kPa) fan. Air passing under the lower surface of the water mixes with it, aerating it. This device has the following disadvantages - the need to develop a fairly high pressure with a fan, up to 1.5 kPa. Air passes under the plate in the form of large bubbles, which inevitably limits its dissolution rate in water. Pulsations of the bubbles lead to unsteady vibrations of the entire device, which will inevitably adversely affect its operation. The oxygen saturation of the air is carried out only in relation to those layers of water that are in direct contact with air bubbles under the plate.

Движение воды и, следовательно, перемешивание ее слоев пульсирующее и к тому же задействованы только поверхностные слои.The movement of water and, therefore, the mixing of its layers is pulsating and, moreover, only surface layers are involved.

Задача предлагаемого изобретения - устранение указанных недостатков. Технический результат - повышение эффективности аэрации и перемешивания сточных вод, а также снижение энергозатрат.The task of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result is an increase in the efficiency of aeration and mixing of wastewater, as well as a reduction in energy consumption.

Для решения указной задачи в устройстве для аэрации и перемешивания сточных вод, включающем источник сжатого воздуха и аэрирующий элемент, с целью повышения интенсивности и равномерности аэрации без пульсаций, улучшения качества перемешивания слоев воды в вертикальной плоскости и снижения энергозатрат аэрирующий элемент содержит наружный конус, внутренний конус, плавающий диск, скрепленные между собой регулировочными шайбами, и гибкий водозаборный рукав с утяжеленным нижним концом. Кроме того, плавающий диск выполнен в виде слабо выраженного обратного конуса и несет на себе все устройство. В центре диска имеется отверстие, в котором закреплен гибкий водозаборный рукав.To solve this problem in a device for aeration and mixing of wastewater, including a source of compressed air and an aeration element, in order to increase the intensity and uniformity of aeration without pulsations, improve the quality of mixing water layers in a vertical plane and reduce energy consumption, the aeration element contains an outer cone, an inner cone , a floating disk, fastened together by adjusting washers, and a flexible water intake sleeve with a weighted lower end. In addition, the floating disk is made in the form of a weakly pronounced inverse cone and carries the entire device. In the center of the disk there is an opening in which a flexible water intake sleeve is fixed.

Сущность изобретения: способ аэрирования воды в результате скоростного прохождения организованных воздушных масс над водной поверхностью в стесненных условиях, турбулизации водного и воздушного потока в месте их соприкосновения, создание водновоздушной среды в данной области и как следствие интенсивная аэрация воды, выброс ее в окружающее пространство и создание водных потоков, приводящих к перемешиванию водных масс в водоеме.The inventive method of aeration of water as a result of the rapid passage of organized air masses over the water surface in cramped conditions, turbulization of the water and air flow at the place of their contact, the creation of a water-air environment in this area and, as a result, intensive aeration of water, its discharge into the surrounding space and creation water flows leading to the mixing of water masses in a pond.

Предлагаемое устройство содержит источник сжатого воздуха, аэрирующий элемент, водозаборный рукав и плавающий диск.The proposed device contains a source of compressed air, an aeration element, a water intake hose and a floating disk.

Особенность изобретения - использование в качестве источника сжатого воздуха низконапорного вентилятора и снижение энергозатрат на аэрирование воды.A feature of the invention is the use of a low-pressure fan as a source of compressed air and a reduction in energy consumption for aeration of water.

Устройство изображено схематически на фиг.1. Оно состоит из низконапорного (200 - 400 Па) вентилятора 1, наружного конуса 2, внутреннего конуса 3, регулировочных шайб 4, плавающего диска 5 и водозаборного рукава 6. Нижний конец водозаборного рукава утяжелен. Длина его зависит от глубины водоема и от задач выполняемых устройством в каждом конкретном случае (биологическая очистка воды в локальных очистных сооружениях, аэрирование воды в аэротенках, биологических прудах и т.д.).The device is shown schematically in figure 1. It consists of a low-pressure (200 - 400 Pa) fan 1, an outer cone 2, an inner cone 3, shims 4, a floating disc 5 and a water intake hose 6. The lower end of the water intake sleeve is heavier. Its length depends on the depth of the reservoir and on the tasks performed by the device in each case (biological treatment of water in local treatment facilities, aeration of water in aeration tanks, biological ponds, etc.).

Груз, размещаемый на нижнем конце водозаборного рукава, снижает центр тяжести всего устройства, что повышает его остойчивость на воде и гасит возникающие при работе колебания. Это приводит к устойчивой работе устройства, равномерному аэрированию воды и ее перемешиванию.The load placed at the lower end of the intake hose reduces the center of gravity of the entire device, which increases its stability on water and dampens vibrations that occur during operation. This leads to the stable operation of the device, uniform aeration of the water and its mixing.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство размещается в водоеме (очистное сооружение, аэротенк, аэрируемый пруд и т.п.) и закрепляется на месте. К нему подводится электрический кабель. Устройство плавает на воде, уровень воды проходит ниже наружного конуса, но выше плавающего диска. Работающий вентилятор создает равномерный воздушный поток между коническими поверхностями - наружным и внутренним конусами. Поверхности подобраны таким образом, что изменяют направление воздушного потока из вертикального в горизонтальное и обеспечивают равномерное истечение воздуха по всему периметру через щелевое отверстие между конусами. За краем внутреннего конуса щель образуется наружным конусом и водной поверхностью. Воздушный поток, проходя над водой, увлекает за собой поверхностный слой воды.The device is located in a reservoir (treatment plant, aeration tank, aerated pond, etc.) and fixed in place. An electric cable is supplied to it. The device floats on water, the water level passes below the outer cone, but above the floating disk. The working fan creates a uniform air flow between the conical surfaces - the outer and inner cones. The surfaces are selected in such a way that they change the direction of the air flow from vertical to horizontal and ensure uniform airflow around the entire perimeter through the slit hole between the cones. Beyond the edge of the inner cone, a gap is formed by the outer cone and the water surface. Air flow, passing over the water, carries with it the surface layer of water.

При этом происходит турбулизация воздушного потока, воздушные вихри срывают частички воды от поверхности, разбивают их на капли, резко увеличивая поверхность соприкосновения между воздухом и водой. Происходит интенсивное проникновение воздуха в водную массу. Проаэрированные частички воды падают обратно на водную поверхность и через щелевое отверстие выносятся из устройства. При этом образуется течение воды, выходящее из устройства в общий объем водоема - так называемое и часто встречающееся природное явление - «ветровой нагон». Например, западные ветра в Финском заливе поднимают уровень воды в устье Невы более чем на 2 метра.At the same time, airflow is turbulized, air vortices tear particles of water from the surface, break them into drops, dramatically increasing the contact surface between air and water. Intensive penetration of air into the water mass occurs. The aerated particles of water fall back onto the water surface and are removed from the device through the slot hole. In this case, a flow of water forms, leaving the device in the total volume of the reservoir - the so-called and often occurring natural phenomenon - "wind surge". For example, the western winds in the Gulf of Finland raise the water level at the mouth of the Neva by more than 2 meters.

Выходящий поток снижает уровень воды внутри устройства, понижается гидростатическое давление в центре и для его выравнивания образуется другое, вертикальное течение в водозаборном рукаве - водозамещение. Образовавшееся течение проходит по водозаборному рукаву и приносит с собой воду из глубинных слоев водоема.The effluent reduces the water level inside the device, the hydrostatic pressure in the center decreases and another, vertical flow in the intake hose is formed to equalize it - water substitution. The resulting flow passes along the intake hose and brings water from the deep layers of the reservoir.

Таким образом, в водоеме образуется круговой поток в вертикальной плоскости, который постоянно перемешивает накислороженные верхние слои воды с глубинными, в которых кислород уже израсходован на различные химические и биологические процессы, проходящие в водном объеме.Thus, a circular flow in the vertical plane is formed in the reservoir, which constantly mixes the oxygenated upper layers of the water with the deep, in which oxygen has already been used up for various chemical and biological processes taking place in the water volume.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает хорошее насыщение кислородом воздуха аэрируемых вод и их перемешивание с небольшими энергетическими затратами.Thus, the proposed device provides a good saturation with oxygen of air of the aerated waters and their mixing with low energy costs.

Claims (2)

1. Устройство для аэрации и перемешивания сточных вод, содержащее источник сжатого воздуха и аэрирующий элемент, отличающееся тем, что аэрирующий элемент содержит наружный конус, внутренний конус, плавающий диск, скрепленные между собой регулировочными шайбами, и гибкий водозаборный рукав с утяжеленным нижним концом.1. A device for aeration and mixing of wastewater, containing a source of compressed air and an aeration element, characterized in that the aeration element contains an outer cone, an inner cone, a floating disc, fastened together by adjusting washers, and a flexible water intake sleeve with a weighted lower end. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плавающий диск выполнен в виде слабо выраженного обратного конуса. 2. The device according to claim 1, characterized in that the floating disk is made in the form of a weakly expressed inverse cone.