Устройство для аэрации жидкости

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ЖИДКОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Волчек Александр Александрович Дашкевич Денис Николаевич Дмухайло Евгений Иванович Белов Сергей Григорьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Устройство для аэрации жидкости, содержащее аэрационный резервуар, вертикальную полую колонну с погружным насосом, снабженную в верхней части водосливом с подпорной водосливной стенкой, отличающееся тем, что верхняя часть колонны выполнена расширяющейся к водосливу, а водослив представлен оболочкой вращения двоякой кривизны с очертанием водосливной стенки трапецеидального профиля со скругленными углами. 2. Устройство для аэрации жидкости по п. 1, отличающееся тем, что в восходящей периферийной части водосливной стенки выполнены отверстия с присоединенными за ними отбойниками-струерассекателями. 3. Устройство для аэрации жидкости по п. 1, отличающееся тем, что снабжено перегородкой с воздухоподводящими патрубками, присоединенной к водосливной стенке и понтону, выполненному в виде тора.(56) 1. Попкович Г.С., Репин Б.Н. Системы аэрации сточных вод. - М. Стройиздат, 1986. 133 с. (аналог). 2. Патент РФ 2220113 1, МПК 023/24, 2002 (прототип). 89382013.02.28 Устройство для аэрации жидкости относится к гидравлическим аэраторам, использующим кинетическую энергию струй рабочей жидкости аэрация свободнопадающей струей, истечение через насадки, водосливы, быстротоки, водосбросы и т.д., движение жидкости в которых сопровождается захватом воздуха, дроблением его на пузырьки, растворением кислорода при проведении процессов очистки природных и сточных вод, аэрации водоемов. Известно устройство для аэрации 1, состоящее из направляющей трубы с помещенным внутри пропеллером и отражателем в верхней части, закрепленными на понтоне. При вращении пропеллера струя воды выбрасывается в радиальном направлении на поверхности обрабатываемой жидкости, захватывая и дробя на мелкие пузырьки атмосферный воздух, насыщая при этом кислородом окружающую жидкость. Недостатки аналога - малые объем вовлекаемого воздуха и время контакта между воздухом и жидкостью и, как следствие, низкая эффективность аэрации. В устройстве по 2 аэрируемая жидкость осевым погружным насосом по полой колонне подается в водобойный колодец с зубчатым водосливом с тонкой стенкой над свободной поверхностью аэрационного резервуара. Падение жидкости через водослив с водобойным колодцем на поверхности аэрированной жидкости сопровождается захватом воздуха и дроблением его на мелкие пузырьки, что приводит к обогащению ее кислородом. Недостатками прототипа являются невысокое количество вовлекаемого воздуха, интенсивность его перемешивания с обрабатываемой жидкостью, что не позволяет повысить потребление кислорода микроорганизмами при биохимической очистке высококонцентрированных сточных вод от органических загрязнений. Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении эффективности аэрации путем обеспечения возникновения кольцевого гидравлического прыжка с образованием обратного тока жидкости, что интенсифицирует массопередачу кислорода в жидкость за счет дополнительного ее перемешивания в тороидальном газожидкостном вальце гидравлического прыжка. Кроме этого, подача дополнительного количества воздуха в зону гидравлического прыжка позволяет увеличить и регулировать производительность по кислороду, а значит, окислительную мощность сооружений для очистки сточных вод. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для аэрации жидкости, содержащем аэрационный резервуар, вертикальную полую колонну с погружным насосом, снабженную в верхней части водосливом, верхняя часть колонны выполнена расширяющейся к водосливу, а водослив выполнен в виде оболочки вращения двоякой кривизны с очертанием водосливной стенки трапецеидального профиля со скругленными углами в нисходящей периферийной водосливной стенке выполнены отверстия с присоединенными за ними отбойниками-струерассекателями устройство снабжено перегородкой с воздухоподводящими патрубками, присоединенной к водосливной стенке и понтону, выполненному в виде тора. На фиг. 1 изображен разрез, на фиг. 2 - вид сверху устройства для аэрации жидкости. Обозначения 1 - аэрационный резервуар, 2 - вертикальная полая колонна, 3 - погружной насос, 4 - водослив, 5 - отверстия, 6 - отбойники-струерассекатели, 7 -перегородка, 8 - воздухоподводящие патрубки, 9 - понтон. Устройство для аэрации состоит из аэрационного резервуара 1, вертикальной полой,расширяющейся кверху колонны 2 с погружным насосом 3, присоединенной к водосливу 4, выполненному в виде оболочки вращения двоякой кривизны с очертанием водосливной стенки трапецеидального профиля со скругленными углами. В нисходящей периферийной части водосливной стенки выполнены водоподводящие отверстия 5 с присоединенными за ними отбойниками-струерассекателями 6, образующими между собой циркуляционные каналы. К периферийной стенке водослива 4 присоединена перегородка 7 с воздухоподводящими патрубками 8 и понтоном 9, выполненным в виде тора. 2 89382013.02.28 Устройство для аэрации действует следующим образом. Погружной пропеллерный осевой насос 3 забирает обрабатываемую жидкость у дна аэрационного резервуара 1 и подает по расширяющейся кверху вертикальной колонне 2, формируя плавно изменяющийся восходящий поток жидкости. Жидкость, переливаясь через водослив 4 за счет рациональной его геометрии, плавно растекается в радиальном направлении вниз. При этом глубина жидкости уменьшается и скорость ее увеличивается. При подходе жидкости к равномерно расположенным по кругу отбойникам-струерассекателям 6 возникает совершенный гидравлический прыжок с образованием газожидкостного вальца, характеризующийся наличием тороидального циркуляционного контура с зоной увлечения воздуха, дробления его на мелкие пузырьки и интенсивной массопередачи кислорода. Дополнительное количество воздуха, что приводит к увеличению производительности по кислороду, подсасывается через отверстия в восходящей переферийной стенке водослива 4. Далее рабочая жидкость поступает в радиальные циркуляционные каналы, образованные отбойникамиструерассекателями 6. При ударе о них происходит подпор аэрируемого потока и излив на поверхность обрабатываемой жидкости в резервуар 1, что приводит к дополнительной аэрации потока за счет вовлечения при падении дополнительного количества воздуха. Посредством погружной перегородки 7 и понтона 9, прикрепленных к водосливу 4 и полой колонне 2, конструкция устройства для аэрации удерживается на плаву. При этом воздушная полость между ними и поверхностью жидкости образует воздушный колокол, куда через воздухоподводящие патрубки 8, сообщаемые с атмосферой, поступает дополнительный воздух через отверстия 6 в зону гидравлического прыжка. Технико-экономическая эффективность заключается в повышении аэрационных характеристик устройства для аэрации жидкости, коэффициента использования кислорода воздуха на 30-60 , эффективности аэрации в 4-6 кг О 2 /кВтч за счет совершенной гидроаэродинамики, реализуемой при его работе, а также интенсивности циркуляционного перемешивания жидкости при любой глубине аэрационного резервуара. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3