СПОСОБ АЭРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ

СПОСОБ АЭРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ


RU (11) 2036853 (13) C1

(51) 6 C02F3/22, B01F3/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4942886/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.05 
(45) Опубликовано: 1995.06.09 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Худенко Б.М. Шпирт Е.А. Аэраторы для очистки сточных вод. М.: Стройиздат, 1973, с.33-44, 62. 
(71) Заявитель(и): Санкт-Петербургский технологический институт 
(72) Автор(ы): Соколов В.Н.; Яблокова М.А.; Петров С.И. 
(73) Патентообладатель(и): Санкт-Петербургский технологический институт 

(54) СПОСОБ АЭРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ 

Использование: при аэрировании оборотных и сточных вод в процессах их микробиологической очистки или дегазации/отдувки растворенных газов. Сущность изобретения: диспергирование струи подаваемого под слой жидкости воздуха осуществляется охватывающими ее сверху и снизу, затопленными струями жидкости, создаваемыми выносным циркуляционным насосом, при этом верхняя и нижняя струи жидкости наклонены друг к другу под углом 10 - 15°, а отношение расхода циркулирующей жидкости к расходу подаваемого на аэрацию воздуха составляет 0,96 - 1,2. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам диспергирования газов в жидкостях и может быть использовано при аэрировании оборотных и сточных вод в процессах их микробиологической очистки или дегазации (отдувки растворенных газов, например, сероводорода, сероуглерода и т.п.).

Известен пневматический способ аэрирования жидкости, заключающийся в подаче воздуха под слой обрабатываемой жидкости через барботеры (см. например, Худенко Б.М. Шпирт Е.А. Аэраторы для очистки сточных вод, М. Стройиздат, 1973, с. 33-44). В зависимости от размеров образующихся при таком способе аэрации пузырьков воздуха пневматические системы разделяют на три типа: мелкопузырчатые (диаметр пузырей dп < 2,5 мм), среднепузырчатые (dп 2,5-10 мм) и крупнопузырчатые (dп > 10 мм). Пористые элементы мелкопузырчатых систем пневматической аэрации достаточно быстро засоряются, их гидравлическое сопротивление при этом увеличивается и со временем они просто перестают пропускать воздух. В связи с этим фильтросные пластины и тканевые аэраторы приходится часто заменять. Для среднепузырчатой аэрации применяют перфорированные трубы, которые также со временем требуют замены из-за увеличения размеров отверстий в результате коррозии. Замена аэрационных элементов, расположенных, как правило, у дна сооружения требует его опорожнения и остановки работы на длительный срок, что существенно повышает расходы на эксплуатацию таких систем и снижает их производительность.

Крупнопузырчатые пневматические аэраторы (открытые трубы, сопла) не позволяют получать высокую поверхность контакта фаз, что уменьшает скорость растворения кислорода воздуха в жидкости и снижает степень его использования.

Известен способ аэрирования жидкости, называемый пневмомеханическим (см. Худенко Б. М. Шпирт Е.А. Аэраторы для очистки сточных вод. М. Стройиздат, 1973, с.62), заключающийся в подаче воздуха под слой жидкости и диспергировании его механическими перемешивающими устройствами. Наличие погруженных в жидкость движущихся частей механических перемешивающих устройств снижает их эксплуатационную надежность и ремонтопригодность. Кроме того, использование мешалок предполагает наличие громоздкого, сложного в обслуживании мотора-редуктора с жестко заданной частотой вращения и ограниченным выбором мощности. Это приводит к тому, что устройства для осуществления пневмомеханического способа аэрирования жидкости имеют высокую энерго- и металлоемкость.

Целью предлагаемого технического решения является снижение энергоемкости процесса аэрирования и повышение удобства обслуживания аэрационной системы.

Цель достигается тем, что диспергирование струи подаваемого под слой жидкости воздуха осуществляется охватывающими ее сверху и снизу затопленными струями жидкости, создаваемыми выносным циркуляционным насосом, при этом верхняя и нижняя струи жидкости наклонены друг к другу под углом 10-15о, а отношение расхода циркулирующей жидкости к расходу подаваемого на аэрацию воздуха составляет 0,96-1,2.

При аэрировании жидкости предложенным способом энергия, необходимая для такого дробления воздуха, вводится в жидкость не механическим перемешивающим устройством, а выносным насосом. По интенсивности массопереноса кислорода из газа в жидкость система с диспергированием воздуха затопленными струями не уступает системам аэрации с механическими перемешивающими устройствами. Объемный коэффициент массопереноса достигает 0,1-0,2 с-1. При одинаковой производительности по растворяемому кислороду энергетические затраты по предлагаемому способу на 25-30% ниже, чем при пневмомеханической аэрации. Это объясняется более эффективным использованием энергии в процессе массопереноса и более высоким КПД насоса по сравнению с КПД привода мешалки. Кроме того, использование механического перемешивающего устройства предполагает наличие мотора-редуктора с жестко заданной частотой вращения и ограниченным выбором мощности. В предлагаемой системе аэрации подача жидкости выносным насосом может регулироваться, что обеспечивает энергетически экономное ведение процесса.

Наивысшая интенсивность массопереноса кислорода из воздуха в жидкость, не уступающая интенсивности массопереноса при пневмомеханической аэрации, наблюдается при величине угла столкновения жидкостных струй 10-15о. Это наглядно видно из экспериментально полученного графика зависимости объемного коэффициента массопереноса KLa от угла наклона струй (фиг.3). При значениях угла > 15о происходит "запирание" струй газа вблизи газораспределительной камеры, что приводит к периодическому образованию крупных пузырей, неэффективных в процессе массопереноса. При 10о струи проходят слишком большее расстояние до точки столкновения, теряя при этом значительную долю своего импульса. В результате дробления газовой фазы происходит не столько интенсивно, пузыри имеют более крупные размеры и скорость массопереноса уменьшается.

Как показали эксперименты, для эффективного ведения процесса аэрирования отношение расхода Vж циркулирующей жидкости к расходу Vв воздуха должно находиться в пределах 0,96-1,2. При (Vж/Vв) < 0,96 расход жидкости не достаточен для тонкого диспергирования всего подаваемого воздуха. Часть его начинает прорываться сквозь верхнюю струю жидкости в виде более крупных пузырей, что приводит к ухудшению массообменных характеристик процесса. Увеличение расхода циркулирующей сверх установленного соотношения (Vж/Vв) > 1,2 не приводит к существенной интенсификации массопереноса и является нецелесообразным с энергетической точки зрения, так как требует использования насоса слишком высокой мощности.

На фиг.1 изображена технологическая схема осуществления способа; на фиг. 2 узел I на фиг.1; на фиг.3 графическое изображение способа.

Способ осуществляется с установке, которая содержит емкость 1 с аэрирующей жидкостью, циркуляционный насос 2, трубопровод 3 для циркулирующей жидкости, трубопровод 4 для подвода воздуха, распределительную камеру 5, штуцеры 6 и 7 соответственно для ввода исходной и вывода обработанной жидкости. Распределительная камера 5 имеет центральный канал 8 для ввода воздуха в верхний 9 и нижний 10 каналы для подачи циркулирующей жидкости. Конструкция камеры обеспечивает наклон жидкостных струй навстречу друг другу под углом 10-15 градусов.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходная жидкость поступает в емкость 1 через штуцер 6 и заполняет ее до уровня штуцера 7, который служит для вывода обработанной жидкости. Жидкость из нижней части емкости 1 циркуляционным насосом 2 нагнетается по трубопроводу 3 в верхний 9 и нижний 10 каналы распределительной камеры 5. Сжатый воздух от газодувки по трубопроводу 4 подается в центральный канал 8 распределительной камеры 5. Наклонные струи жидкости, выходящие из каналов 9 и 10 со скоростью 8-10 м/с, увлекают за собой выходящий из центрального канала 8 воздух, не давая образовываться его крупным пузырям. На некотором расстоянии от распределительной камеры струи жидкости смыкаются и дробят заключенный между ними воздух на мелкие пузырьки. Образовавшаяся струя газожидкостной смеси распространяется в жидкости в горизонтальном направлении, постепенно поднимаясь к поверхности. Погруженная струя сообщает свою энергию окружающей жидкости, вызывая в емкости интенсивное перемешивание.

Одинаковая со способом-прототипом интенсивность аэрации достигается при затратах энергии, меньших на 25-30% Предложенная система аэрации, по сравнению с пневмомеханической, гораздо удобнее в обслуживании, поскольку не содержит погруженных в жидкость движущихся элементов и сложного, громоздкого привода, а использует лишь легко доступный для осмотра и ремонта выносной насос. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ АЭРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ, включающий подачу под слой жидкости струи воздуха и ее диспергирование, отличающийся тем, что диспергирование струи воздуха осуществляется охватывающими ее сверху и снизу затопленными струями жидкости, создаваемыми выносным циркуляционным насосом, при этом верхняя и нижняя струи жидкости наклонены одна к другой под углом 10 15o, а отношение расхода циркулирующей жидкости к расходу подаваемого на аэрацию воздуха составляет 0,96 1,2.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru