Устройство для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка

Авторы патента:

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для интенсификации окислительной способности при биологической обработке воды и осадка, в частности к устройствам, использующим контролируемый уровень кавитации для очистки воды и осадка.. Устройство для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка включает участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом и выполненный прямолинейным и эксцентрически суженым с установленными на его стенках вдоль проточной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления в форме фрагмента спирали Архимеда, при отношении его большего диаметра к меньшему диаметру равном 1,8-1,5 и отношении длины участка к его большему диаметру составляющем 1,5-2,0, снабженный цилиндрической камерой разряжения, расположенной перед насосом, с устройством, подводящим воздух в камеру разряжения, и при этом содержит расположенную перед и эксцентрически суженым участком аванкамеру, имеющую конический и цилиндрический участок с пристенно расположенными лопастями и расположенную внутри аванкамеры камеру турбулизации, имеющую коническую и цилиндрическую части, при этом цилиндрическая часть снабжена впускными отверстиями или соплами, расположенными по потоку. При этом диаметр цилиндрической части аванкамеры составляет 1,2 от диаметра эксцентрически суженого участка, а длина аванкамеры составляет 1,4-1,5 от диаметра эксцентрически суженого участка, при этом длина конической части аванкамеры составляет 0,4 от длины эксцентрически суженого участка, а меньший диаметр равен диаметру входного трубопровода, снижения коэффициента дискретности потока и получения гомогенного по числу кавитации сечения в потоке с низкими числами кавитации 0,01-0,05 и ниже, что способствует увеличению окислительной способности при биологической обработке воды и осадка и снижению стоимости обработки. 1 нзпф, 2 фиг.

Известен устройство, включающее участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом, выполненный прямолинейным и суженым, с установленными на его стенках вдоль продольной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления [см. а.с. СССР 1290012, F04Д 9/04, опубл. 15.02.1987]. Данное устройство не обеспечивает достаточный уровень снижения кавитации, необходимый при биологической обработке воды и осадка

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для снижения кавитации в гидравлических машинах [см. Патент России 2260716, F04Д 29/66; F03B 11/04, опубл. 20.09.2005], включающее участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом, выполненный прямолинейным и суженым с установленными на его стенках вдоль продольной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления, выполненными в форме фрагмента спирали Архимеда, при отношении его большего диаметра к меньшему равном 1,8-1,5 и отношении длины участка к его большему диаметру равном 1,5-2,0, снабженный также цилиндрической камерой разряжения, расположенной перед насосом, и устройством, подводящим воздух в камеру разряжения. Данное устройство позволяет снизить уровень кавитации до чисел 0,01-0,05 и ниже, что благоприятно сказывается на работе гидравлических машин, но не позволяет достичь по сечению потока равномерного распределения по числам кавитации, что неблагоприятно сказывается на окислительной способности микрофлоры в процессе биологической очистки и приводит к необходимости многократной прокачки для его выравнивания, и, следовательно, к повышению стоимости обработки воды или осадка.

Задачей и техническим результатом создания полезной модели является снижение стоимости обработки воды или осадка при биологической очистке за счет снижения коэффициента дискретности потока и получения гомогенного по числу кавитации сечения в потоке с низкими числами кавитации 0,01-0,05 и ниже, что способствует увеличению окислительной способности при биологической обработке воды и осадка и снижению стоимости обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном техническом решении устройства для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка, включающем участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом и выполненный прямолинейным и эксцентрически суженым с установленными на его стенках вдоль проточной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления в форме фрагмента спирали Архимеда, при отношении его большего диаметра к меньшему диаметру равном 1,8-1,5 и отношении длины участка к его большему диаметру составляющем 1,5-2,0 и снабженный цилиндрической камерой разряжения, расположенной перед насосом, с устройством, подводящим воздух в камеру разряжения, имеются отличия, а именно устройство дополнительно содержит расположенную перед эксцентрически суженым участком аванкамеру, имеющую конический и цилиндрический участок с пристенно расположенными лопастями и расположенную внутри аванкамеры камеру турбулизации, имеющую коническую и цилиндрическую части, при этом цилиндрическая часть снабжена впускными отверстиями или соплами, расположенными по потоку.

Для достижения наилучшего результата в устройстве диаметр цилиндрической части аванкамеры составляет 1,2 от диаметра эксцентрически суженого участка, а длина аванкамеры составляет 1,25-1,35 от диаметра эксцентрически суженого участка, при этом длина конической части аванкамеры составляет 0,4 от длины эксцентрически суженого участка, а меньший диаметр равен диаметру входного трубопровода.

На фиг.1 представлено устройство для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка биологической обработке воды и осадка;

на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка включает в себя прямолинейный эксцентрический суженый до диаметра d участок 1 длиной L трубопровода 2 диаметра D, установленный перед центробежным насосом 3. Участок 1 снабжен цилиндрической камерой 4 разряжения, установленной непосредственно перед рабочим колесом (не показано) насоса 3, и устройством 6 для подачи воздуха, например трубкой Пито, выход которой установлен в камере 4 разряжения. На внутренних стенках участка 1 трубопровода установлены вдоль проточной части с наклоном по потоку профилированные элементы сопротивления 5 в форме фрагментов спирали Архимеда. Количество фрагментов спирали Архимеда зависит от объема подаваемой воды и должно быть не менее двух. Соотношение большего диаметра D участка 1 к его меньшему диаметру d равно 1,8-1,5, а соотношение длины L участка 1 к большему диаметру D составляет 1,5-2,0. В устройстве перед эксцентрически суженым участком 1 трубопровода расположена аванкамера 7, имеющая конический и цилиндрический участки с пристенно расположенными лопастями 8. Длина аванкамеры 7 составляет 1,4-1,5 от длины эксцентрически суженого участка 1. Диаметр аванкамеры 7 составляет 1,2 от диаметра эксцентрически суженого участка 1, т.е. 1,2 D. Длина конической части аванкамеры 7 составляет 0,4 от длины эксцентрически суженого участка 1, а меньший диаметр равен диаметру входного трубопровода d. Внутри аванкамеры 7 расположена камера турбулизации 9, имеющая коническую 10 и цилиндрическую (не обозначена) части. Длина конической части 10 камеры турбулизации 9 больше на десять процентов длины, конической части аванкамеры 7. Вершина конуса камеры турбулизации 9 обращена к входящему потоку, а цилиндрическая часть снабжена впускными отверстиями или соплами 11, расположенными по потоку. Число впускных отверстий или сопел не менее четырех. Диаметр цилиндрической части камеры турбулизации 9 равен большему диаметру эксцентрически суженого участка 1.

Устройство работает следующим образом:

Поток перекачиваемой воды или осадка при биологической обработке на входе в аванкамеру 7 обтекает коническую часть 10 камеры турбулизации, все более суживаясь, в результате чего он ускоряется. Попадая на пристенные лопасти 8, его течение приобретает винтообразный характер и отклоняется к центру трубопровода. Далее поток попадает через отверстия или сопла 11 в камеру турбулизации 9, еще более ускоряясь, а затем в эксцентрически суженый участок 1, где элементы сопротивления 5 в форме фрагментов спирали Архимеда придают потоку дополнительно вращательную компоненту движения.. Коэффициент дискретности потока уменьшается, разброс значений чисел кавитации по сечению потока уменьшается. В приграничных с лопастями рабочего колеса насоса 3 областях поток движется со скоростью и по направлению рабочего колеса, обтекая его. Тем самым, предотвращаются разрывы потока жидкости от столкновения жидкости с лопастями рабочего колеса насоса 3, и кавитация снижается. При подаче воздуха в камеру разряжения 4 от устройства 6 для подачи воздуха плотные потоки оттесняют водовоздушную смесь к периферии и снижают кавитационное воздействие на лопасти рабочего колеса насоса 3.

Пример выполнения устройства

Для перекачивания жидкости в количестве 450 м³/час применяют устройство с аванкамерой 7, камерой турбулизации 9 с конической частью 10, зонами ускорения в виде прямолинейного эксцентрически суженого участка 1 и камеры разряжения 4. Входной диаметр D равен 300 мм, выходной d=200 мм. Длина аванкамеры 7 со встроенной камерой турбулизации 7 равна 450 мм, длина конической части 10 (зона ускорения) равна 300 мм, длина камеры 10 - зона разряжения - равна 50 мм. Общая длина устройства составит 800 мм. Фрагменты 5 закручивающейся спирали имеют переменный наклон по отношению оси всасывающего патрубка насоса 3. Начальная часть спирали, которая составляет до 10% длины конуса, параллельна его оси, затем по принципу Архимедовой спирали плавно закручивается в сторону движения рабочего колеса. Длина и количество фрагментов 5 спирали рассчитываются исходя из коэффициента дискретности K_q спирали. Для снижения числа кавитации до 0,001 устройство содержит устройство для подачи воздуха 6 в виде трубки Пито, через которую в камеру разряжения 4 подается воздух. Закручивающийся поток оттесняет водовоздушную смесь к периферии, где создается пластичная среда, предотвращающая разрывы потока в рабочей полости насоса.

В известном способе (прототип, см. патент 2260716 РФ) из-за невозможности обеспечить равномерную скорость по сечению потока ограничиваются возможности снижения необходимых величин числа кавитации G и, соответственно, повышения эффективности окисления органических веществ. Согласно прототипу для окисления загрязнений требуется 10-12 часов, при помощи предлагаемого устройства достаточно 5-6 часов, при этом эффективность окисления загрязнений пропорционально увеличивается (см. таблицу 1).

Таблица 1
	Показатели загрязнений иловой жидкости, мг/л	Время обработки иловой жидкости в часах.
пп	Прототип	предлагаемое устройство
Ингредиенты	До обработки	После обработки
		Прототип	Предлагаемое устройство
I	ХПК	19520	5340	2190	12,2	6,2
	БПК_полн.	12760	315	103
II	ХПК	16350	4130	1880	11,4	5,3
	БПК_полн.	11640	220	88
III	ХПК	13180	3260	1270	10,7	4,9
	БПК_полн.	9890	190	72

1. Устройство для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка, включающее участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом и выполненный прямолинейным и эксцентрически суженным с установленными на его стенках вдоль проточной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления в форме фрагмента спирали Архимеда при отношении его большего диаметра к меньшему диаметру равном 1,8-1,5 и отношении длины участка к его большему диаметру составляющем 1,5-2,0, снабженный цилиндрической камерой разряжения, расположенной перед насосом, с устройством, подводящим воздух в камеру разряжения, отличающееся тем, что дополнительно содержит расположенную перед и эксцентрически суженым участком аванкамеру, имеющую конический и цилиндрический участок с пристенно расположенными лопастями и расположенную внутри аванкамеры камеру турбулизации, имеющую коническую и цилиндрическую части, при этом цилиндрическая часть снабжена впускными отверстиями или соплами, расположенными по потоку.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр цилиндрической части аванкамеры составляет 1,2 от диаметра эксцентрически суженого участка, а длина аванкамеры составляет 1,4-1,5 от диаметра эксцентрически суженого участка, при этом длина конической части аванкамеры составляет 0,4 от длины эксцентрически суженного участка, а меньший диаметр равен диаметру входного трубопровода.

Винтовой питатель рабочего органа снегоуборочной машины // 118320