Патент на изобретение №2176991

(54) ТРУБЧАТЫЙ АЭРАТОР

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике очистки сточных вод и может быть использовано при биологической очистке сточных вод в аэротэнках с активным илом. Трубчатый аэратор содержит воздухопроницаемый каркас, выполненный из двух коаксиально расположенных слоев сетчатого материала. Сетчатый материал выполнен из стекловолокнистого шнура, пропитанного быстротвердеющей смолой. Между слоями сетчатого материала расположен диспергирующий материал. Наружный слой сетчатого материала выполнен толщиной не менее 1 мм, а толщина внутреннего слоя составляет не менее 5 мм. Технический результат: снижение гидравлического сопротивления трубчатого аэратора и увеличение срока его службы. 2 ил.

Изобретение относится к технике очистки сточных вод и может быть использовано при биологической очистке сточных вод в аэротенках с активным илом.

Известен трубчатый аэратор, содержащий опорную трубу с продольными ребрами на наружной ее поверхности и радиальными отверстиями, двухслойное диспергирующее покрытие с пористостью и средним размером пор наружного слоя больше, чем пористость и средний размер пор внутреннего слоя [1].

Недостатком известного аэратора является значительное гидравлическое сопротивление обусловленное многоступенчатой схемой диспергации воздушного потока.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является трубчатый аэратор, содержащий опорную трубу с радиальными отверстиями, являющуюся каркасом аэратора, и двухслойным диспергирующим покрытием с различной пористостью. При этом пористость и средний размер наружного слоя меньше, чем внутреннего слоя, а толщина наружного слоя составляет не более 0,2 толщины всего диспергирующего покрытия [2].

Этот трубчатый аэратор обладает большей эффективностью, так как пористость и средний размер пор внутреннего слоя обеспечивают более равномерное распределение сжатого воздуха с минимальными потерями его давления перед поступлением в наружный слой. Мелкие размеры пор и пористость наружного слоя обеспечивают образование большого количества более мелких пузырьков воздуха, входящего в аэрируемую жидкость, что значительно повышает эффективность аэрации жидкости.

Недостатком этого аэратора является повышенное гидравлическое сопротивление, возникающее в результате наличия фиксированных мест дробления воздушного потока на струи, обусловленного отверстиями в каркасе, неоднократного изменения направления струй с одновременным их дроблением при прохождении через продольные каналы и слои с различной пористостью.

В общем случае суммарное гидравлическое сопротивление известного аэратора выражается формулой:
H=h_тр+h_вх+h_вых+h₉₀+h_гор+ h₉₀+h¹ _дисп+h² _дисп (1),
где h_тр – гидравлическое сопротивление трению о стенки при прохождении воздушного потока по длине внутри аэратора;
h_вх – то же сужению потока при входе в отверстие трубы;
h_вых – то же расширению потока при выходе из отверстия трубы;
h₉₀ – то же повороту струи на 90^o;
h_гор – то же прохождению струи по внутреннему горизонтальному каналу;
h₉₀ – то же повторному повороту струи на 90^o;
h¹ _дисп – то же проходу через первый диспергирующий слой;
h² _дисп – то же проходу через второй диспергирующий слой.

Сумма этих сопротивлений составляет значительную величину.

Кроме того, при работе аэратора происходит заиливание верхнего тонкодисперсного слоя изнутри и данная конструкция вследствие высокого гидравлического сопротивления наружного тонкодисперсного слоя не позволяет регенерировать его путем обратной промывки, что также ведет к сокращению срока службы трубчатого аэратора.

В основу изобретения положена задача снижения гидравлического сопротивления трубчатого аэратора и увеличение срока его службы.

Поставленная задача решается тем, что в трубчатом аэраторе, содержащем воздухопроницаемый каркас и соприкасающийся с ним диспергирующий слой материала, воздухопроницаемый каркас выполнен из двух коаксиально расположенных слоев сетчатого материала, выполненного из стекловолокнистого шнура, пропитанного быстротвердеющей смолой, при этом толщина наружного слоя сетчатого материала составляет не менее 1 мм, а толщина внутреннего слоя – не менее 5 мм.

Выполнение толщины внутреннего слоя не менее 5 мм обусловлено необходимостью обеспечения его механической прочности и твердости при длине, превышающей 3-5 п. м. При этом должен сохраняться минимальный прогиб аэратора под действием собственного веса.

Толщина наружного слоя должна быть не менее 1 мм, чтобы обеспечить механическую прочность фиксации диспергирующего слоя, но при этом не допустить процесса укрупнения пузырьков воздуха.

Наличие воздухопроницаемого каркаса из двух коаксиальных слоев сетчатого материала, каждый из которых выполнен из стекловолокнистого шнура, пропитанного быстротвердеющей смолой с указанными толщинами наружного и внутреннего слоев, позволило уменьшить гидравлическое сопротивление трубчатого аэратора за счет осуществления равномерной диспергации по всей боковой поверхности, за счет равномерной воздухопроницаемости этой поверхности.

При этом из формулы 1, определяющей суммарное гидравлическое сопротивление аэратора, исключаются следующие составные слагаемые: h_вх; h_вых; h₉₀; h_гoр; h₉₀; h¹ _дисп, после чего она примет вид:
H=h_тр+h² _дисп (2)
Кроме того, такое выполнение трубчатого аэратора позволяет осуществлять эффективную обратную промывку забитого илом аэратора, что также снижает его гидравлическое сопротивление и увеличивает срок его службы.

Используя предлагаемую конструкцию, можно создавать системы аэрации с переменным гидравлическим сопротивлением, что является существенным фактором снижения энергозатрат на аэрацию.

На фиг. 1 изображен трубчатый аэратор в продольном разрезе; на фиг. 2 – разрез А-А на фиг. 1.

Трубчатый аэратор состоит из воздухопроницаемого каркаса 1, образованного двумя (наружным 1 и внутренним 2) слоями сетчатого материала, пропитанного быстротвердеющей смолой. Между слоями расположен диспергирующий материал 3. На одном из торцов каркаса 3 установлена глухая заглушка 4, а на другом – заглушка с патрубком для подачи воздуха (не показана).

Трубчатый аэратор работает следующим образом. Воздух, подаваемый во внутренний слой 2 воздухопроницаемого каркаса 1, равномерно распределяется по сетчатой структуре слоя и поступает в диспергирующий материал 3, где осуществляется диспергация струек и образование пузырьков. Далее, проходя через сетчатую структуру наружного слоя 1, воздух поступает в аэрируемую жидкость. В результате чего снижается гидравлическое сопротивление трубчатого аэратора.

Источники информации
1. Патент РФ N 1803391, кл. C 02 F 3/20, 1993.

2. Патент РФ N 2079449, кл. С 02 F 3/20, 1997.

Формула изобретения

Трубчатый аэратор, содержащий воздухопроницаемый каркас и соприкасающийся с ним диспергирующий материал, отличающийся тем, что воздухопроницаемый каркас выполнен из двух коаксиально расположенных слоев сетчатого материала из стекловолокнистого шнура, пропитанного быстродействующей смолой, при этом толщина наружного слоя сетчатого материала составляет не менее 1 мм, а толщина внутреннего слоя – не менее 5 мм, а диспергирующий материал расположен между этими слоями.

РИСУНКИ