Устройство для аэрации сточных вод

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД, содержащее емкость и вертикально установленные в ней открытые с обоих концов направляющие трубы с .барботерако, соединенными с системой подачи воздуха низкого давления, отличающееся тем, что, с целью повьпоения эффективности аэрации путем увеличения придонных скоростей и обеспечения взаимодействия соседних восходящих газожидкостных потоков, трубы сгруппированы в пакеты от 2 до 6 в каждом и верхние их кромки расположены под уровнем очищаемой жидкости в емкости, при этом вертикальные оси труб раз (П мещены на одной линии или образуют осесимметричные фигуры и расстояние между ними равно 1-5 диаметрам труб..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (}1}

Р1д} С 02 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗЗБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(Н ASTDPCHOMV 0ВИДВТВЪСТВУ. Фиг.1 (21) 3482442/23-26 (22) 13.08.82 (46) 30.03.84. Бкл. И - 12 (72) В.Г.Плаксин, A.Â.Ãîâîðêîâ, А.В.Путилов, М.А.Зайденберг, И.В.Пименов,В.М.Кагасов,Н.В.Браун,, А.М.Денисов и В.Н.Пушкарев (71) Восточный научно-исследовательский углехимический институт (53) 628.356 (088.8) (56) 1. Rauschenberger Г., Nagy Z., Vavacs А. Mirtschaftliche und verfahrentechnische Fragen bei der An- wendung des М-AERKIX- Ве11Мсо8ввувtems "Dechema Monogr", 1976, 80, 1Р 1616-1638, 129-138. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ

СТОЧНЫХ ВОД, содержащее емкость и вертикально установленные в ней открытые с обоих концов направляющие трубы с,барботерами, соединенными е системой подачи воздуха низкого давления, о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности аэрации путем увеличения придонных скоростей и обеспечения взаимодействия соседних восходящих газожидкостных потоков, трубы сгруппированы в пакеты от 2 до 6 в каждом и верхние их кромки расположены под уровнем очищаемой жидкости в емкости, р при этом вертикальные оси труб размещены на одной линии или образуют осеснмметричные фигуры и расстояние между ними равно 1-5 диаметрам труб..

1082776

Изобретение относится к системам аэрации сточных вод в емкостях биоло гической очистки, а также к переме.шивающим жидкость устройствам в емкостях больших объемов и может быть использовано в коксохимической, химической, нефтехимической, микробиологической и других отраслях промышленности, а также в коммунальном и рыборазводящем хозяйствах.

Известно устройство для аэрации сточных вод, содержащее емкость и вертикально установленные в ней открытые с обоих концов направляющие трубы с барботерами, соединеннычи с И системой подачи воздуха низкого давления. Нижние концы труб расположены на небольшом расстоянии от дна, верхние — несколько выше уровня жидкости. Трубы выполнены из поли- 20 мерного материала. В качестве примера приводится бассейн объемом

1300 м, в котором установлено 136 труб. Уровень воды в бассейне 4 м.

Трубы равномерно расположены на.пло- 25 щади 325 и, расстояние между трубами составляет 1,75 м. Диаметр труб равен

0,25 м, т.е. трубы расположены одна от другой на расстоянии 7 диаметров труб. Расход воздуха на одну трубу ЗО составляет 55,1 нм /ч (!) .

Недостатком данного устройства является низкая величина скорости жидкости в придонной части емкости,; обусловленная равномерным расположе- >

35 нием труб по площади ЕмкоСти на значительном удалении одна от другой (около 7 диаметров). Указанное расположение труб, как правило, не обеспечивает необходимую величину 4О придонной скорости жидкости в емкости — 0,25-0,3 м/с.

Кроме того, большая высота труб, выступающих над уровнем жидкости, наряду с их значительной, удаленностью друг от друга исключает возможность взаимодействия восходящих газожидкостных потоков от отдельных труб при их подъеме в слое жидкости, что снижает эффективность работы устройства.

Цель изобретения — повышение эффективности аэрации путем увеличения придонных скоростей воды и обеспечения взаимодействия соседних восходя- 55 щих газожидкостных потоков.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем емкость и вертикально установленные в ней открытые с обоих концов направляющие трубы с барботерами, соединенныии с системой подачи воздуха низкого давления, трубы сгруппирова« ны в пакеты от 2 до 6 в каждом и верхние их кромки расположены под уровнем очищаемой жидкости в емкости, при этом вертикальные оси труб размещены на одной линии или образуют осесимметричные фигуры и расстояние между ними равно 1-5 диаметрам труб.

При высоте труб, меньшей уровня жидкости в емкости, расположение их пакетами (группами) на близком расстоянии друг от друга приводит к тому, что возникает интенсивный приток жидкости к месту установки пакета аэраторов, т.е. увеличиваются придонные скорости жидкости, при этом взаимодействие (наложение) восходящих от соседних труб газожидкостных потоков обеспечивает высокий уровень турбулентности в объеме жидкости над пакетом, приводящий к дроблению газовых пузырей, благодаря чему увеличивается эффективность процесса аэрации.

Эффективность растворения кислорода тем выше, чем больше поверхность контакта газа с жидкостью. Барботер продуцирует пузыри большого диаметра, обычно 20-30 мм. Уменьшить диаметр газовых пузырей, для развития поверхности контакта фаэ, можно за счет уменьшения диаметра отверстий барботера, но отверстия диаметром менее 5 мм быстро засоряются при работе аэратора в сточной воде. Кроме того, даже мелкие газовые пузыри, поднимаясь к поверхности жидкости, коалесцируют уже на расстоянии

1 м от барботера, что приводит к сокраще-.. нию поверхности контакта фаз.

Более эффективного развития поверхности межфазного контакта мож но добиться путем дробления газовик пузырей за счет взаимодействия поднимающихся газожидкостных факелов от соседних труб, входящих в устройство. Угол расширения газожидкостного факела над трубой составляет 15-25О., отсюда можно орределить расстояние между трубами, обеспечивающее взаимное перекрывание газожидкостных факелов на 30-70Х их высоты в слое жидкости. з 1082776

Таким образом, при работе устройства образуется эона взаимодействия у газожидкостных факелов, где высокий,уровень турбулентности приводит к интенсивному дроблению газовых пузырей вследствие высоких скоростей движения газожидкостной смеси, достигающих 2-2,5 м/с. В работе пакет подсасывает большое количество жидкости из придонной части емкости, 1О обеспечивая контакт этой жидкости с воздухом.

Скорость жидкости в придонном слое определяется интенсивностью подсоса ее в аэрирующие трубы, т.е. 15 производительностью последних по циркулирующей жидкости, и уменьшаk ется по мере удаления от оси труб.

Например, для трубы диаметром Ч

500 мм и высотой 700 мм при расходе 20 воздуха в нее около 100 нм /ч при-, донная скорость жидкости уже на расстоянии 1,5 м от центра трубы менее 0,3 м/с, v.е. недостаточна d для поддержания активного ила во . 25 взвешенном состоянии. Залегание ак- Я тивного ила снижает эффективность процесса окисления загрязнений в сточных водах.

При группировке эрлифтных труб в- ЗО пакеты поля придонных скоростей жид- kll, кости, создаваемые отдельными эрлиф- тньми трубами, накладываются, появ-: ляются зоны повышенных скоростей; в результате чего исключается залега35 ние активного ила и на значительном расстоянии от эрлифтной трубы. В частности, при компоновке указанных, аэраторов в пакет из трех труб при-. донная скорость жидкости достаточна 4О для поддержания активного,ила во взве-шенном состоянии на расстоянии более

3 м от центра каждой из труб, входя. щих. в пакет, т.е. практически в зоне. действия соседнего пакета. В резуль- 45 тате повышается производительность емкости по окисляемым загрязнениям и эффективность очйстки сточных вод.

Диаметра труб

d 6,5 ° 10.е высоты труб с целью обеспечения наиболее высокой степени использования кислорода воздуха

h = 0,33 + 0,17 Н, для обеспечения заданной кратности циркуляции жидкости в емкости км Ч, М Д 5. 0 5 Я,6

Н

На фиг. 1 изображен элемент устройства (пакет) из двух труб, вид в аксонометрии; на фиг. 2 — то ае продольный разрез; на фиг. 3 — элемент устройства (пакет) из трех труб, продольный разрез; на фиг. 4 — то же, вид в плане; на фиг. 5 — то же вид в аксонометрии; на фиг. 6 — то же, вид в плане, на фиг. 7 — то же, фронтальный вид; на фиг. 8 — устрой.. ство с тремя пакетами труб, каждый из которых состоит из трех труб, вид в плане на фиг. 9 — устройство с четырьмя пакетами труб, каждый из которых состоит из четырех труб, вид в плане; на фиг. 10 — устройство с четырьмя пакетами труб, каждый из которых сгруппирован из пяти труб, вид в плане; на фиг. 11 — устройство с четырьмя пакетами, из шести труб каждый, вид в плане., На основании экспериментально

° . установленных зависимостей предлагается использовать следующие соотношения для определения: числа пакетов азраторов в емкости число пакетов аэраторов в емкости, шт.; число труб в пакете, шт.; объем жидкости в емкости,м ; необходимый процент раство— рения кислорода воздуха в жидкости при аэрации (КПД устройства,его эффективность), Ж; диаметр труб, входящих в пакет, м; расход воздуха, подаваемого в одну трубу, нмз/ч высота труб, м; высота слоя жидкости в емкости м кратность циркуляции объема жидкости в емкости, проходящей через трубы, ч.

Ч

k 5600

Устройство для аэрации сточных вод в емкостях (фиг. 6 и 7) состоит из открытых с обоих концов труб

1082776

1, установленных ниже уровня жидкости. В нижней части труб или непосредственно под трубами установлены барботеры 2, выполненные, например, в виде двух параллельных горизонтальных труб с отверстиями в верхней части. Барботеры 2 соединены с системой 3 подачи воздуха низкого давления через распределитель 4 воздуха, выполненный в виде

10 трубы большего диаметра. Трубы 1 жестко соединены между собой стяжками 5.

Для равномерного распределения воздуха по барботерам различных

tS труб барботеры 2 должны располагаться в одной горизонтальной плоскости.

С этой целью устройство снабжено тремя регулирующимися по высоте стой° .

20 ками 6, состоящими, например, из нажимного болта 7 и подвижной стойки 8, установленной в направляю- . щей 9.

Расстояние между осями соседних труб в пакете составляет от 1 до 5

25 диаметров труб. Расстояние между трубами выбирается в зависимости от высоты уровня жидкости в емкости.

Для уровня жидкости до 2 м расстояние между трубами принимается равным 2 диаметрам, при 4 м — 3 диаметрам, при 6 м — 4 диаметрам и т.д.

Трубы, входящие в устройство, могут быть выполнены различными по высоте и диаметру. В этом случае 3S расстояние между трубами выбирается по среднему диаметру их.

Устройство легко и точно собирается на простом приспособлении— кондукторе.

Трубы, входящие в устройство, могут быть изготовлены иэ различного материала, например стали, бетона, пластмассы, керамики и др..

Устройство для аэрации сточных 4s вод в емкости работает следующим образом.

Воздух низкого давления до 1 ати поступает по воздуховоду системы 3 и распределителю 4 в барботеры 2, вы-S0 ходит через отверстия барботеров в виде пузырей, диаметр которых, как правило, s 5-10 раз больше диаметра отверстий, и поднимается к поверхности жидкости, образуя над трубой расширяющийся газожидкостный. факел

За счет разности плотностей жидкости в емкости и газожидкостной смеси в трубе в нижнюю часть трубы подсасывается жидкость, вовлекаемая газом в спутиое движение к поверхности. Во время этого движения происходит контакт жидкости с газом и растворение кислорода воздуха в воде.

При размещении труб на небольшом расстоянии друг от друга группами или пакетами газожидкостные фа.;елы соседних труб перекрываются, что приводит к интенсивному дроблению газовых пузырей. В работе пакет подсасывает большое количество жидкости иэ приданной части емкости, чем достигаются повышенные придонные скорости жидкости, достаточные для поддержания активного ила во взвешенном сбстоянии на расстоянии более 3 м от центра каждой из труб, т.,е. в зоне действия соседнего пакета. В результате повышается эффективность очистки сточных вод

При работе устройства с трубами различной высоты высокие трубы (3 м) эффективны с точки зрения неремешивания. Они при равном расходе воздуха перекачивают большее количество воды (фиг. 5). Трубы малой высоты (1 м) эффективны с точки зрения растворения кислорода (фиг. 4) и менее металлоемки.

Сочетание высоких и низких труб в одном устройстве рекомендуется использовать в численном отношении

1:1. Это позволяет обеспечить высокую эффективность работы устройства и большую кратность циркуляции жидкости в емкости.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить величины придонных скоростей жидкости в емкости в среднем в 1,5 раза, а эффективность аэрации — в 1,2 — 1,3 раза.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется как повышением коэффициента использования кислорода воздуха, что позволяет уменьшить расход воздуха на аэрацию и, следовательно, расход электроэнергии на его компримирование и транспортировку, так и повышением производительности очистных сооружений по окисляемым загрязнениям за счет лучmего перемешивания активного ила.

3082776

1082776

° с о с

O °

4 о

C 4 о

Р С о

° 4

С О °

Р о

° С Р

P Ф

0 Ф а с

Ф

P Р

Ф

0 r0

0 ° 4

ОРС

° 0

Ф

Ф с,Ф

0 P

° °

O °

° °

° 4 о о

4 ° o Ф

Ф

° р

° 4 °

° 4

0 р ° ° р °

4 ° 0 °

° ° е

° Ф ° ° е °

° ° О °

° ° ° °

° р °

° r

° 0 ° °

° ° Ф °

° ° е ФФ ° °

° ° °

4 ° ° °

° °

Ф ° о р

° ° о 4

0 4 O

° Ф Ф

Ф о

° ° ° °

10827 76

r

4 0 р о

4 ° ° o

° Ф .о

° 0, о 0

С 0 о

° р

° 0 Р 0 о

Ф Ф °

° С 4 а C 0

° о

° . Р 4 а о

Ф ° Ф о

4 ф °

° Ф

° ° °

Ф r °

° ° ° Ф

° . ° °

Ф Ф ° ° ° 0

О О . ° ° Ф ° °

4 О 0 ° 0 0 0 0

° О 4

Р ° ° ° 0 р 4 О

Ф 0 0 ° ° р °

0 °

0 ° P

° Р 4 р Ф

С 4. ° °

0 r °

P С

r Ф р Ф

О р р е

Ф

P ° 0

Ф

Ф

Ф ер а Ф а

° ° ° °

° °

° ° 4

° 00 4

44 ° е

° ° а °

4 ° 4

° Ф у 0 а Ф ° р

1082776

ВЯИИПИ Заказ 16б5/22 Тираы 867 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4