RU2816955C1 - Water-containing liquid medium aerator - Google Patents
Water-containing liquid medium aerator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816955C1 RU2816955C1 RU2023125032A RU2023125032A RU2816955C1 RU 2816955 C1 RU2816955 C1 RU 2816955C1 RU 2023125032 A RU2023125032 A RU 2023125032A RU 2023125032 A RU2023125032 A RU 2023125032A RU 2816955 C1 RU2816955 C1 RU 2816955C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- liquid medium
- liquid
- containing liquid
- chamber
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 109
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005276 aerator Methods 0.000 title claims abstract 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005273 aeration Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 5
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 32
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 32
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 16
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 2
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области аэрации жидких сред в любых природных и искусственных пространствах, в частности, к оксигенатору для установки в естественные и искусственные водные объекты (озеро, пруд, бассейн, колодец и т.д.), а также к оксигенатору для установки в системы очистки загрязненного стока (канализационные насосные станции, аэротенки, пруды отстойники и т.д.).The invention relates to the field of aeration of liquid media in any natural and artificial spaces, in particular, to an oxygenator for installation in natural and artificial water bodies (lake, pond, pool, well, etc.), as well as to an oxygenator for installation in systems purification of contaminated wastewater (sewage pumping stations, aeration tanks, settling ponds, etc.).
Уровень техникиState of the art
Известна станция глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод (RU 130603 U1, опубл. 27.07.2013) Известная полезная модель относится к области очистки сточных вод, а именно к станциям глубокой биохимической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и может быть использована для полной биологической очистки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу сточных вод отдельно стоящих зданий, объектов инфраструктуры и прочих автономных (децентрализованных) систем канализации. Согласно полезной модели, станция глубокой биологической очистки хозяйственно бытовых сточных вод дополнительно включает в себя прикрепленный к стенке пластикового корпуса герметичный модуль размещения электротехнических элементов. Крышка корпуса имеет жесткую подвеску для крепления циркуляционного насоса. Достигаемый технический результат - повышение удобства эксплуатации станции глубокой биологической очистки хозяйственно бытовых сточных вод.There is a known station for deep biochemical treatment of household wastewater (RU 130603 U1, published on July 27, 2013). The well-known utility model relates to the field of wastewater treatment, namely to stations for deep biochemical treatment of household wastewater and can be used for complete biological purification of household and similar wastewater from separate buildings, infrastructure facilities and other autonomous (decentralized) sewage systems. According to the utility model, a station for deep biological treatment of domestic wastewater additionally includes a sealed module for housing electrical elements attached to the wall of a plastic housing. The housing cover has a rigid suspension for mounting the circulation pump. The achieved technical result is an increase in the ease of operation of the station for deep biological treatment of domestic wastewater.
Однако в данном решении применяется иная конструкция оксигенатора, которая не обеспечивает достаточную эффективность насыщения воды кислородом.However, this solution uses a different oxygenator design, which does not provide sufficient efficiency in saturating water with oxygen.
Известен выбранный в качестве прототипа модуль для биологической очистки сточных вод (RU 2656025 C1, опубл. 2018.05.30). Известное решение относится к системам очистки сточных вод и может быть использовано для очистки от СПАВ, органических загрязнений, взвешенных веществ и соединений азота. Модуль для биологической очистки сточных вод включает корпус, с расположенными в нем первой и второй отстаивающими камерами, биореактор с материалом-носителем для формирования прикрепленного биоценоза, систему насыщения воды кислородом воздуха - ороситель, трубопровод отвода очищенной воды из второй камеры и трубопровод рециркулируемого потока с циркуляционными насосом, погруженным во вторую отстаивающую камеру. Корпус модуля выполнен с возможностью погружения в канализационный колодец с образованием после установки камеры, образованной пространством между стенками колодца и корпусом модуля, служащей для приема сточных вод и их усреднения. В корпусе модуля выполнено отверстие для перелива в первую отстаивающую камеру, расположенное на внешней стороне корпуса. Изобретение позволяет обеспечить возможность его установки в канализационный колодец при максимальном использовании объема канализационного колодца, а также модернизацию существующих очистных сооружений, выполненных как ряд последовательно соединенных между собой колодцев с переливами.The module for biological wastewater treatment selected as a prototype is known (RU 2656025 C1, publ. 2018.05.30). The known solution relates to wastewater treatment systems and can be used to remove surfactants, organic pollutants, suspended solids and nitrogen compounds. The module for biological wastewater treatment includes a housing with the first and second settling chambers located in it, a bioreactor with a carrier material for the formation of an attached biocenosis, a system for saturating water with air oxygen - a sprinkler, a pipeline for removing purified water from the second chamber and a recirculated flow pipeline with circulation pump immersed in the second settling chamber. The module body is designed to be immersed in a sewer well to form, after installation, a chamber formed by the space between the walls of the well and the module body, which serves to receive wastewater and average it. The module body has a hole for overflow into the first settling chamber, located on the outside of the body. The invention makes it possible to install it in a sewer well with maximum use of the volume of the sewer well, as well as modernize existing treatment facilities designed as a series of wells connected in series with overflows.
Однако в данном решении применяется иная конструкция оксигенатора, которая не обеспечивает достаточную эффективность насыщения воды кислородом.However, this solution uses a different oxygenator design, which does not provide sufficient efficiency in saturating water with oxygen.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
В одном аспекте изобретения раскрыт оксигенатор, содержащий:In one aspect of the invention, an oxygenator is disclosed comprising:
- корпус в виде трубы, расположенной вертикально в объекте, заполненном жидкой средой;- a housing in the form of a pipe located vertically in an object filled with a liquid medium;
- нижнюю камеру, установленную на верхнем конце трубы с возможностью направления жидкости из нее в трубу с формированием водопада и турбулентного потока жидкости;- a lower chamber installed at the upper end of the pipe with the ability to direct liquid from it into the pipe with the formation of a waterfall and turbulent flow of liquid;
- верхнюю камеру, установленную над нижней камерой с возможностью направления жидкости из нее в нижнюю камеру через множество отверстий на дне верхней камеры;- an upper chamber mounted above the lower chamber with the ability to direct liquid from it into the lower chamber through a plurality of holes at the bottom of the upper chamber;
- первый насос, выполненный с возможностью наполнения нижней камеры жидкостью из объекта, заполненного жидкой средой;- a first pump configured to fill the lower chamber with liquid from an object filled with a liquid medium;
- второй насос, выполненный с возможностью наполнения верхней камеры жидкостью из объекта, заполненного жидкой средой.- a second pump configured to fill the upper chamber with liquid from an object filled with a liquid medium.
В дополнительных аспектах раскрыто, что нижняя камера выполнена овальной; компоненты оксигенаторы выполнены из материала, устойчивого к воздействию агрессивной среды; содержится система управления и датчик уровня жидкости в нижней камере, выполненные с возможностью управлять работой первого насоса так, чтобы обеспечивать заданный уровень жидкости в нижней камере; содержится система управления и датчик уровня жидкости в верхней камере, выполненные с возможностью управлять работой второго насоса так, чтобы обеспечивать заданный уровень жидкости в верхней камере.In additional aspects, it is disclosed that the lower chamber is oval; oxygenator components are made of material resistant to aggressive environments; contains a control system and a liquid level sensor in the lower chamber, configured to control the operation of the first pump so as to ensure a given liquid level in the lower chamber; contains a control system and a liquid level sensor in the upper chamber, configured to control the operation of the second pump so as to ensure a given liquid level in the upper chamber.
Основной задачей, решаемой заявленным изобретением, является обеспечение насыщения жидкости (воды, стоков животноводческой деятельности, промышленных стоков, хозяйственно-бытовых стоков) кислородом, достижение регулируемого уровня растворенного кислорода в жидкости обрабатываемого кислородом объекта (озеро, пруд, бассейн, колодец, канализационные насосные станции, аэротенки, пруды отстойники и т.д.).The main problem solved by the claimed invention is to ensure the saturation of liquids (water, livestock wastewater, industrial wastewater, household wastewater) with oxygen, achieving a controlled level of dissolved oxygen in the liquid of an object treated with oxygen (lake, pond, swimming pool, well, sewage pumping stations , aeration tanks, settling ponds, etc.).
Сущность изобретения заключается в том, что оксигенатор представляет собой вертикальную трубу, верхний конец которой возвышается над уровнем жидкости в обрабатываемом кислородом объекте, а нижний конец установлен вблизи дна упомянутого объекта. Первый насос закачивает жидкость из обрабатываемого кислородом объекта в нижнюю камеру, находящуюся в верхней части трубы, обеспечивая ее уровень выше уровня жидкости в упомянутом объекте. Второй насос закачивает жидкость из обрабатываемого кислородом объекта в верхнюю камеру, расположенную над нижней камерой, при этом жидкость из верхней камеры постоянно сливается в нижнюю камеру через множество отверстий, формируя водопад. Этот поток падающей жидкости обеспечивает насыщение жидкости внутри оксигенатора кислородом. Жидкость из нижней камеры постоянно движется вниз за счет разницы уровней жидкости в трубе и упомянутом объекте, что обеспечивает непрерывную циркуляцию жидкости и постепенное насыщение кислородом всего объема жидкости в обрабатываемом кислородом объекте.The essence of the invention is that the oxygenator is a vertical pipe, the upper end of which rises above the liquid level in the object being treated with oxygen, and the lower end is installed near the bottom of the said object. The first pump pumps liquid from the object being treated with oxygen into a lower chamber located at the top of the pipe, ensuring its level is higher than the liquid level in the said object. A second pump pumps liquid from the object being oxygenated into an upper chamber located above the lower chamber, with liquid from the upper chamber continually draining into the lower chamber through a variety of holes, forming a waterfall. This flow of falling liquid ensures that the liquid inside the oxygenator is saturated with oxygen. The liquid from the lower chamber constantly moves downwards due to the difference in liquid levels in the pipe and the said object, which ensures continuous circulation of the liquid and gradual saturation with oxygen of the entire volume of liquid in the object being treated with oxygen.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении эффективности насыщения кислородом жидкости в объекте, заполненном жидкой средой.The technical result achieved by the solution is to increase the efficiency of oxygen saturation of liquid in an object filled with a liquid medium.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Фиг. 1. показывает схему оксигенатора вертикального.Fig. 1. shows a diagram of a vertical oxygenator.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Предложенное решение предназначено для насыщения прокачиваемой насосами жидкости кислородом из атмосферного воздуха с процентом обогащения до 18 мг/л.The proposed solution is intended to saturate the liquid pumped with oxygen from atmospheric air with an enrichment percentage of up to 18 mg/l.
На фиг. 1 показаны:In fig. 1 shown:
100 - реактор оксигенатора;100 - oxygenator reactor;
101 - опора оксигенатора;101 - oxygenator support;
102 - верхняя камера;102 - upper chamber;
103 - нижняя камера;103 - lower chamber;
104 - второй насос;104 - second pump;
105 - первый насос;105 - first pump;
106 - датчики уровня воды;106 - water level sensors;
107 - область насыщения воды кислородом,107 - area of water saturation with oxygen,
108 - датчик кислорода.108 - oxygen sensor.
Реактор 100 предпочтительно выполнен из металла, еще предпочтительнее из металла устойчивого к агрессивным веществам, растворенным в жидкости. Возможно изготовление реактора 100 из пластика при соблюдении условий к достаточной механической прочности. Реактор 100 предпочтительно представляет собой трубу круглого сечения, но его форма не является существенной.The reactor 100 is preferably made of metal, even more preferably of a metal that is resistant to aggressive substances dissolved in the liquid. It is possible to manufacture the reactor 100 from plastic, subject to conditions of sufficient mechanical strength. The reactor 100 is preferably a circular tube, but its shape is not critical.
Опора 101 предпочтительно применяется в варианте осуществления, в котором оксигенатор устанавливается на дно объекта, заполненного жидкой средой (бассейн, канализационные насосные станции, аэротенки, отстойники и т.п.). В варианте плавучего оксигенатора, который используется в природных и искусственных водоемах, вместо опоры 101 используется заглушка с отверстиями для выхода жидкости.The support 101 is preferably used in an embodiment in which the oxygenator is installed at the bottom of an object filled with a liquid medium (swimming pool, sewage pumping stations, aeration tanks, settling tanks, etc.). In the version of the floating oxygenator, which is used in natural and artificial reservoirs, instead of the support 101, a plug with holes for the outlet of liquid is used.
Верхняя камера 102 представляет собой емкость, в которую накачивается жидкость вторым насосом 104, эта вода через множество отверстий на дне камеры 102 поступает в нижнюю камеру 103. Верхняя камера 102 может быть частью конструкции реактора 100 или может устанавливаться на него.The upper chamber 102 is a container into which liquid is pumped by a second pump 104, this water flows through a plurality of holes in the bottom of the chamber 102 into the lower chamber 103. The upper chamber 102 may be part of the structure of the reactor 100 or may be installed thereon.
Нижняя камера 103 представляет собой емкость, в которую поступает жидкость из верхней емкости 102 и от первого насоса 105. Поскольку реактор 100 и камеры 102, 103 сообщаются с объектом, заполненным жидкой средой, то вся насыщенная кислородом жидкость из камеры 103 утекает в объект, заполненный жидкой средой через реактор 100. Нижняя камера 103 может быть частью конструкции реактора 100 или может устанавливаться на него.The lower chamber 103 is a container into which liquid flows from the upper container 102 and from the first pump 105. Since the reactor 100 and chambers 102, 103 communicate with an object filled with a liquid medium, all oxygen-saturated liquid from chamber 103 flows into the object filled liquid medium through the reactor 100. The lower chamber 103 may be part of the structure of the reactor 100 or may be mounted thereon.
Второй насос 104 выполнен с возможностью перекачивания жидкости из объекта, заполненного жидкой средой, в верхнюю камеру 102. Насос 104 может быть закреплен на камере 102, камере 103 или реакторе 100, забор жидкости осуществляется с помощью шланга или патрубка, погруженного в объект, заполненный жидкой средой, предпочтительно в верхней его части, чтобы обеспечить циркуляцию большего объема жидкости в объекте, заполненным жидкой средой и, как следствие, повышение эффективности работы оксигенатора.The second pump 104 is configured to pump liquid from an object filled with a liquid medium into the upper chamber 102. The pump 104 can be attached to a chamber 102, chamber 103 or reactor 100, the liquid is drawn using a hose or pipe immersed in an object filled with liquid medium, preferably in its upper part, to ensure the circulation of a larger volume of liquid in an object filled with a liquid medium and, as a result, increasing the efficiency of the oxygenator.
Первый насос 105 выполнен с возможностью перекачивания жидкости из объекта, заполненного жидкой средой, в нижнюю камеру 103. Насос 105 может быть закреплен на камере 102, камере 103 или реакторе 100, забор жидкости осуществляется по шлангу или патрубку, погруженному в объект, заполненный жидкой средой, предпочтительно в верхней его части, чтобы обеспечить циркуляцию большего объема жидкости в упомянутом объекте и, как следствие, повышение эффективности работы оксигенатора.The first pump 105 is configured to pump liquid from an object filled with a liquid medium into the lower chamber 103. Pump 105 can be mounted on a chamber 102, chamber 103 or reactor 100, the liquid is drawn through a hose or pipe immersed in an object filled with a liquid medium , preferably in its upper part, in order to circulate a larger volume of liquid in the said object and, as a result, increase the efficiency of the oxygenator.
Датчики 106 уровня установлены в камере 102 или камере 103, они выполнены с возможностью контроля уровня жидкости в камерах 102, 103. Сигналы с датчиков служат для управления работой насосов 104 и 105, чтобы поддерживать заданный уровень жидкости.Level sensors 106 are installed in chamber 102 or chamber 103, they are configured to monitor the liquid level in chambers 102, 103. Signals from the sensors are used to control the operation of pumps 104 and 105 to maintain a given liquid level.
Система управления не показана на чертежах, она может быть установлена на корпусе оксигенатора в водозащищенном кожухе. Настройка системы управления не описывается здесь подробно, так как представляет собой типовую задачу, которую стандартными методами без приложения творческих усилий решит специалист в данной области техники.The control system is not shown in the drawings; it can be installed on the body of the oxygenator in a waterproof casing. Setting up the control system is not described in detail here, since it is a typical task that can be solved by a specialist in the field using standard methods without any creative effort.
Оксигенатор должен работать так, чтобы не допускать перелива жидкости из камеры 102 и камеры 103, так как такой перелив свидетельствует о чрезмерном количестве подаваемой в упомянутые камеры жидкости, чрезмерной интенсивности работы насоса 104 и/или насоса 105, которая не улучшает насыщение жидкости кислородом, но приводит к повышенному расходу электроэнергии. Слишком слабая работа насоса 104 и насоса 105 приводят к низкой скорости насыщения жидкости кислородом.The oxygenator must operate in such a way as to prevent overflow of liquid from chamber 102 and chamber 103, since such overflow indicates an excessive amount of liquid supplied to the said chambers, excessive intensity of pump 104 and/or pump 105, which does not improve the saturation of the liquid with oxygen, but leads to increased energy consumption. Too weak operation of pump 104 and pump 105 leads to a low rate of oxygen saturation of the liquid.
Оптимальным режимом работы оксигенатора является режим, при котором жидкость в камере 102 и камере 103 находится на уровне, контролируемом датчиками 106.The optimal operating mode of the oxygenator is the mode in which the liquid in chamber 102 and chamber 103 is at a level controlled by sensors 106.
На фиг. 1 позиционным обозначением 107 показана область насыщения жидкости кислородом. Эта область возникает в результате того, что множество нисходящих потоков воды из камеры 102 падают на поверхность жидкости в камере 103 и захватывают кислород, при этом в камере 103 благодаря насосу 105 имеет место формирование водопада и турбулентного движения жидкости.In fig. 1 reference designation 107 shows the region of liquid saturation with oxygen. This area occurs as a result of multiple downward flows of water from chamber 102 falling onto the surface of the liquid in chamber 103 and entraining oxygen, while a waterfall and turbulent movement of the liquid occurs in chamber 103 due to the pump 105.
Все элементы оксигенатора соединены вместе на заводе-изготовителе посредством сборочных операций (сварка, пайка, склейка, резьбовое соединение и т.п.), так чтобы осуществлять единое функциональное назначение - насыщение жидкости кислородом. Корпус оксигенатора может представлять собой, по существу, трубу, с двумя камерами. Эта труба дополнительно содержит по меньшей мере отверстия для труб насосов, отверстия для подвода воздуха из окружающей среды, дверцы для осмотра и обслуживания. Насос 104, насос 105 и их патрубки могут быть закреплены на трубе посредством резьбовых соединений и/или сварки.All elements of the oxygenator are connected together at the manufacturer through assembly operations (welding, soldering, gluing, threaded connections, etc.) so as to carry out a single functional purpose - saturating the liquid with oxygen. The body of the oxygenator may be essentially a pipe with two chambers. This pipe additionally contains at least openings for pump pipes, openings for supplying air from the environment, and doors for inspection and maintenance. Pump 104, pump 105 and their nozzles can be secured to the pipe by threaded connections and/or welding.
В предпочтительном варианте осуществления нижняя камера 103 выполнена овальной формы в сечении, что повышает производительность и эффективность турбулентного потока. При заходе потока от второго насоса 104, он на обороте 360 градусов всегда проседает, при таком варианте в трубу реактора 100 заходит максимальное количество воздушно- пузырьковой смеси.In a preferred embodiment, the lower chamber 103 is oval in cross-section, which improves the performance and efficiency of turbulent flow. When the flow enters from the second pump 104, it always sags at a 360-degree turn; with this option, the maximum amount of air-bubble mixture enters the reactor pipe 100.
Описание работы устройстваDescription of the device operation
В рабочем цикле насос 105 постоянно подает жидкость из объекта, заполненного жидкой средой, в нижнюю камеру 103 оксигенатора. В камере 103 всегда поддерживается заданный датчиком 106 уровень жидкости. Система управления регулирует уровень жидкости в камере 103, предотвращая возможный перелив или недолив. Перелив говорит об излишнем расходе электроэнергии, недолив приводит к снижению производительности оксигенатора.In the operating cycle, the pump 105 continuously supplies fluid from the fluid-filled object to the lower chamber 103 of the oxygenator. In chamber 103 the liquid level specified by sensor 106 is always maintained. The control system regulates the liquid level in chamber 103, preventing possible overfilling or underfilling. Overfilling indicates excessive energy consumption; underfilling leads to a decrease in the performance of the oxygenator.
В корпусе реактора 100 поступающий от насоса 105 и насоса 104 объем жидкости формируется в нисходящий турбулентный поток. Турбулентный поток формируется за счет напряженного потока от первого насоса 105, выходящего так, чтобы обеспечивать закручивание водно-пузырькового потока, одновременно с закручиванием происходит перемещение жидкости вниз по реактору 100 под действием силы тяжести.In the reactor vessel 100, the volume of liquid supplied from the pump 105 and pump 104 is formed into a downward turbulent flow. The turbulent flow is formed due to the intense flow from the first pump 105, which exits so as to provide swirling of the water-bubble flow, while simultaneously with the swirling, liquid moves down the reactor 100 under the influence of gravity.
Оксигенация достигается путем формирования большого количества мелких воздушных пузырьков в жидкости, благодаря создаваемой насосами турбулентной среде в реакторе 100 и формированию нисходящего потока воздушно-пузырьковой смеси, полученного в результате «захвата» воздуха из нижней камеры 103 реактора - эффект водопада, возникающего при падении воды из выхода насоса 105 в камеру 103. При нисходящем движении водно-пузырьковой смеси внутри реактора 100 происходит «дробление» пузырьков на более мелкие, что дает возможность обеспечить быстрое насыщение жидкости кислородом. Уровень растворенного кислорода измеряется установленным датчиком 108. Заявленное устройство может содержать и другие датчики, в частности могут быть установлены датчики температуры, содержания фосфора, аммонийного азота, нитритов, нитратов, растворенного углекислого газа, карбонатной жесткости, углекислого газа, метана, аммиака, сероводорода, температуры. Сигналы от датчиков собираются системой управления для управления работой оксигенатора и/или сбора аналитики.Oxygenation is achieved by the formation of a large number of small air bubbles in the liquid, thanks to the turbulent environment created by pumps in the reactor 100 and the formation of a downward flow of air-bubble mixture resulting from the “capture” of air from the lower chamber 103 of the reactor - the effect of a waterfall that occurs when water falls from the outlet of pump 105 into chamber 103. With the downward movement of the water-bubble mixture inside the reactor 100, the bubbles are “crushed” into smaller ones, which makes it possible to quickly saturate the liquid with oxygen. The level of dissolved oxygen is measured by an installed sensor 108. The claimed device may contain other sensors, in particular, sensors for temperature, phosphorus content, ammonia nitrogen, nitrites, nitrates, dissolved carbon dioxide, carbonate hardness, carbon dioxide, methane, ammonia, hydrogen sulfide, temperature. Signals from sensors are collected by a control system to control the operation of the oxygenator and/or collect analytics.
При определенных условиях (температуре, составе жидкости, уровне pH и т.д.), может потребоваться увеличение количества растворенного кислорода.Under certain conditions (temperature, fluid composition, pH level, etc.), an increase in the amount of dissolved oxygen may be required.
Для этих целей используется верхняя камера 102 оксигенатора. В этом случае, насос 104 подает жидкость в верхнюю камеру 102. Дно верхней камеры 102 имеет множество отверстий диаметром от 5 до 70 мм, что определяется диаметром реактора 100. Под имеющиеся конструктивные особенности и желаемый уровень насыщения жидкости кислородом подбираются насосы, которые смогут закачивать достаточно жидкости в камеру 102 и камеру 103.For these purposes, the upper chamber 102 of the oxygenator is used. In this case, pump 104 supplies liquid to the upper chamber 102. The bottom of the upper chamber 102 has many holes with a diameter from 5 to 70 mm, which is determined by the diameter of the reactor 100. Pumps that can pump enough liquid into chamber 102 and chamber 103.
Через отверстия камеры 102 жидкость стекает в нижнюю камеру 103, создавая эффект «водопада». Скорость вытекания жидкости из верхней камеры 102 зависит от количества и диаметра отверстий.Through the openings of chamber 102, liquid flows into the lower chamber 103, creating a “waterfall” effect. The rate at which liquid flows out of the upper chamber 102 depends on the number and diameter of the holes.
Между дном верхней камеры 102 и поверхностью жидкости в нижней камере 103 поддерживается зазор, необходимый для слива жидкости через отверстия верхней камеры 102, высота зазора составляет по меньшей мере несколько сантиметров, высота зазора ограничена соображениями экономии материалов.Between the bottom of the upper chamber 102 and the surface of the liquid in the lower chamber 103, a gap is maintained to allow liquid to drain through the openings of the upper chamber 102, the height of the gap being at least several centimeters, the height of the gap being limited by considerations of material economy.
Создаваемый таким образом эффект «водопада» увеличивает содержание атмосферного кислорода в попадающей в турбулентный поток жидкости, которая под действием силы тяжести продавливается через реактор 100 и попадает в объект, заполненный жидкой средой, обогащенная дополнительным количеством растворенного кислорода.The “waterfall” effect thus created increases the content of atmospheric oxygen in the liquid entering the turbulent flow, which, under the influence of gravity, is forced through the reactor 100 and enters an object filled with a liquid medium, enriched with an additional amount of dissolved oxygen.
Использование эффекта падающего водяного потока, насыщенного большим количеством мелких воздушных пузырьков, позволяет исключить образование «придонного» осадка в районе выхода жидкостной пузырьковой смеси. Данный эффект достигается окислением придонного осадка, также придонный осадок «разбивается» (размывается) турбулентностью самого потока.Using the effect of a falling water flow, saturated with a large number of small air bubbles, eliminates the formation of “bottom” sediment in the area where the liquid bubble mixture exits. This effect is achieved by oxidation of the bottom sediment, and the bottom sediment is also “broken” (eroded) by the turbulence of the flow itself.
Баланс входящего в реактор 100 объема жидкости и выходящего из него объема жидкости определяется производительностью насоса 104 и насоса 105, общей площадью отверстий в верхней камере 102, площадью выходных отверстий в нижней части реактора 100.The balance of the volume of liquid entering the reactor 100 and the volume of liquid leaving it is determined by the performance of the pump 104 and pump 105, the total area of the openings in the upper chamber 102, and the area of the outlet openings in the lower part of the reactor 100.
Объем прокачиваемой в единицу времени жидкости определяет то, в каком объекте, заполненным водной средой, целесообразно устанавливать заявляемый оксигенатор. Конкретные расчеты являются типовой инженерной задачей и не приводятся здесь.The volume of liquid pumped per unit time determines in which object filled with an aqueous medium it is advisable to install the inventive oxygenator. Specific calculations are a typical engineering problem and are not presented here.
Например, второй насос 104 может закачивать 100 литров жидкости в час, верхняя камера 102 может содержать отверстия, которые позволяют проходить через них 100 литрам жидкости в час, первый насос 105 может закачивать 150 литров жидкости в час, тогда выходные отверстия/прорези реактора 100 должны пропускать не меньше 250 литров жидкости в час.For example, the second pump 104 may pump 100 liters of liquid per hour, the upper chamber 102 may contain openings that allow 100 liters of liquid per hour to pass through, the first pump 105 can pump 150 liters of liquid per hour, then the outlets/slots of the reactor 100 should pass at least 250 liters of liquid per hour.
Высота оксигенатора может быть любой, например, 3 метра, диаметр реактора может составлять, например, 70 см. Овал нижней камеры 103 может быть 70 и 100 см по короткой и длинной диагоналям, диаметр верхней камеры 102 может быть 50 см.The height of the oxygenator can be any, for example, 3 meters, the diameter of the reactor can be, for example, 70 cm. The oval of the lower chamber 103 can be 70 and 100 cm along the short and long diagonals, the diameter of the upper chamber 102 can be 50 cm.
Предлагаемый метод позволяет восстановить биологический потенциал, улучшить экологическое состояние объекта, заполненного жидкой средой, методом оксигенации и детоксикации жидкости, и создает условия для формирования биотопа, основанного на полноценной биогенной эмиссии.The proposed method allows you to restore the biological potential, improve the ecological condition of an object filled with a liquid medium, using the method of oxygenation and detoxification of the liquid, and creates conditions for the formation of a biotope based on full biogenic emissions.
Данный метод относится к видам обработки различных жидких сред - использование системы оксигенации при обработке жидкости, осадка донных отложений, а также возможность параллельного формирования симбиотических микробных комплексов на базе окисленных на придонном и поверхностном этапах, биогенов и микроэлементов, включая оксиды металлов.This method refers to the types of processing of various liquid media - the use of an oxygenation system when processing liquid, bottom sediments, as well as the possibility of parallel formation of symbiotic microbial complexes based on biogens and microelements oxidized at the bottom and surface stages, including metal oxides.
Основной подход, который применяется в работе - это детоксикация объектов, заполненных жидкой средой, путем окисления основным биологическим окислителем (кислородом) всех химических элементов, содержащихся в жидкости, с одновременным повышением уровня растворенного кислорода до необходимых уровней.The main approach used in the work is the detoxification of objects filled with a liquid medium by oxidizing with a main biological oxidizer (oxygen) all chemical elements contained in the liquid, while simultaneously increasing the level of dissolved oxygen to the required levels.
Даже сам по себе первый насос 105 с нижней камерой 103 обеспечивают насыщение кислородом, так как создается эффект водопада и формируется турбулентный поток. Также и второй насос 104 с верхней камерой 102 обеспечивают насыщение кислородом за счет эффекта водопада и обеспечения захвата кислорода из воздуха. Совместное использование двух насосов и камер, реализованное, как описано выше, обеспечивает сверхсуммарный эффект и приводит к повышению эффективности насыщения жидкости кислородом.Even by itself, the first pump 105 with the lower chamber 103 provides oxygen saturation, since a waterfall effect is created and a turbulent flow is formed. Also, the second pump 104 with the upper chamber 102 provides oxygen saturation due to the waterfall effect and the capture of oxygen from the air. The combined use of two pumps and chambers, implemented as described above, provides a super-total effect and leads to an increase in the efficiency of oxygen saturation of the liquid.
Основные преимущества предложенного оксигенатора вертикального типа:The main advantages of the proposed vertical type oxygenator:
1. Высокая скорость передачи кислорода.1. High oxygen transfer rate.
2. Низкие энергозатраты (расход электроэнергии значительно меньше по сравнению с классическими технологиями).2. Low energy consumption (electricity consumption is significantly less compared to classical technologies).
3. Низкие затраты на техническое обслуживание (возможность проведения обслуживания без демонтажа оборудования).3. Low maintenance costs (the ability to carry out maintenance without dismantling the equipment).
Возможность перемещения по всей площади объекта, заполненного жидкой средой.The ability to move across the entire area of an object filled with a liquid medium.
Возможность программной настройки и удаленного управления.Possibility of software configuration and remote control.
Сохранение эффективности работы оксигенатора на протяжении всего срока его службы.Maintaining the efficiency of the oxygenator throughout its entire service life.
В изготовлении используется материал, устойчивый к воздействию агрессивной среды.The material used in production is resistant to aggressive environments.
Возможность установки в канализационные насосные станции, аэротенки, отстойники (оксигенатор вертикальный) и в природные и искусственные водоемы (плавучая станция - оксигенатор).Possibility of installation in sewage pumping stations, aeration tanks, settling tanks (vertical oxygenator) and in natural and artificial reservoirs (floating oxygenator station).
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.The embodiments are not limited to the embodiments described herein, but other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention will become apparent to one skilled in the art based on the information set forth in the specification and knowledge of the prior art.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.Elements referred to in the singular do not exclude the plurality of elements unless specifically stated otherwise.
Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.The functional connection of elements should be understood as a connection that ensures the correct interaction of these elements with each other and the implementation of one or another functionality of the elements. Particular examples of functional communication may be communication with the ability to exchange information, communication with the ability to transmit electric current, communication with the ability to transmit mechanical motion, communication with the ability to transmit light, sound, electromagnetic or mechanical vibrations, etc. The specific type of functional connection is determined by the nature of the interaction of the mentioned elements, and, unless otherwise indicated, is provided by widely known means, using principles widely known in the art.
Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов, или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.The methods disclosed herein comprise one or more steps or acts to achieve the described method. The steps and/or actions of the method can replace each other without going beyond the scope of the claims. In other words, unless a specific order of steps or acts is specified, the order and/or use of specific steps and/or acts may be varied without departing from the scope of the claims.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.While exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it is to be understood that such embodiments are illustrative only and are not intended to limit the broader invention, and that the invention is not intended to be limited to the specific arrangements and structures shown and described. since various other modifications may be apparent to those skilled in the art.
Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.The features mentioned in the various dependent claims, as well as the implementations disclosed in various parts of the description, can be combined to achieve beneficial effects, even if the possibility of such combination is not explicitly disclosed.
Claims (10)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816955C1 true RU2816955C1 (en) | 2024-04-08 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1928730A1 (en) * | 1968-07-05 | 1970-01-29 | Inst Wasserwirtschaft | Charging of water with oxygen and chemicals without - disturbance of the natural stratification |
| SU997813A1 (en) * | 1981-03-16 | 1983-02-23 | Украинский Государственный Головной Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Укрниигипросельхоз" | Unit for biological purifying of waste waters |
| US4564480A (en) * | 1978-12-20 | 1986-01-14 | Eduard Kamelmacher | Aeration system and method |
| US4780217A (en) * | 1985-05-07 | 1988-10-25 | Fred Petersen | Method for introducing oxygen into water and an apparatus for implementing the said method |
| DE4404024A1 (en) * | 1993-02-13 | 1994-09-01 | Hermann Schneider | Apparatus for introducing oxygen into water bodies |
| RU2038332C1 (en) * | 1991-02-11 | 1995-06-27 | Ростовский научно-исследовательский институт Академии коммунального хозяйства им.К.Д.Памфилова | Liquid aerating equipment |
| US20170239628A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | John Paul Archibald | Low Energy Aeration |
| RU217322U1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "САБ-Сервис" | Liquid aeration device |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1928730A1 (en) * | 1968-07-05 | 1970-01-29 | Inst Wasserwirtschaft | Charging of water with oxygen and chemicals without - disturbance of the natural stratification |
| US4564480A (en) * | 1978-12-20 | 1986-01-14 | Eduard Kamelmacher | Aeration system and method |
| SU997813A1 (en) * | 1981-03-16 | 1983-02-23 | Украинский Государственный Головной Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Укрниигипросельхоз" | Unit for biological purifying of waste waters |
| US4780217A (en) * | 1985-05-07 | 1988-10-25 | Fred Petersen | Method for introducing oxygen into water and an apparatus for implementing the said method |
| RU2038332C1 (en) * | 1991-02-11 | 1995-06-27 | Ростовский научно-исследовательский институт Академии коммунального хозяйства им.К.Д.Памфилова | Liquid aerating equipment |
| DE4404024A1 (en) * | 1993-02-13 | 1994-09-01 | Hermann Schneider | Apparatus for introducing oxygen into water bodies |
| US20170239628A1 (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | John Paul Archibald | Low Energy Aeration |
| RU217322U1 (en) * | 2022-12-27 | 2023-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "САБ-Сервис" | Liquid aeration device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100512089B1 (en) | High speed and high efficiency aerator | |
| CN108773970B (en) | Floating type comprehensive water treatment equipment, water treatment method and backwashing method of equipment | |
| JP2009202038A (en) | Floating body type water purifier by water circulation, filtration, and aeration using photovoltaic power generation | |
| CN102633411B (en) | Integrated recycled water treatment device | |
| CN204211537U (en) | The double oxygen MBR membrane bioreactor of integration | |
| KR100762885B1 (en) | High speed aerator of slim type having multiple mixing stages | |
| CN202766353U (en) | Aerating device | |
| RU2816955C1 (en) | Water-containing liquid medium aerator | |
| CN106865821B (en) | Domestic sewage purification unit based on solar energy | |
| CN201529494U (en) | Submerged flat membrane component | |
| KR101334446B1 (en) | The dissolved oxygen supply of a lake and dam and algae growth control unit | |
| KR100882818B1 (en) | An aeration apparatus | |
| CN110127943A (en) | A kind of novel waste water treatment device | |
| KR101779487B1 (en) | Biological apparatus for treating waste water | |
| CN212403844U (en) | Sewage treatment system | |
| CN209861999U (en) | A oxygenation device for aquaculture | |
| CN103011374A (en) | Sewage treatment method by using submersible relaying type liquid membrane catalysis oxidation small unit | |
| KR102017548B1 (en) | Water Purification Device | |
| US20230020881A1 (en) | High-precision, high-efficiency recirculation system for preserving multiple-density biomass and attached biofilm in wastewater treatment bioreactors | |
| KR101155963B1 (en) | Floating type water treatment system using solar energy | |
| CN201722260U (en) | Ecological integrated aerobic-undercurrent type wet land combined sewage treatment system | |
| CN104692495A (en) | Iron-carbon micro-electrolysis device and use method thereof | |
| CN203159313U (en) | Alternating-flow micro-nano bubble sewage treatment device | |
| CN219174325U (en) | Large-depth membrane oxygen integrated reaction tower | |
| CN205442952U (en) | Medicine midbody wastewater treatment process equipment |