Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2279408C2 - Apparatus for biological purification of sewage water - Google Patents

Apparatus for biological purification of sewage water Download PDF

Info

Publication number
RU2279408C2
RU2279408C2 RU2004131964/15A RU2004131964A RU2279408C2 RU 2279408 C2 RU2279408 C2 RU 2279408C2 RU 2004131964/15 A RU2004131964/15 A RU 2004131964/15A RU 2004131964 A RU2004131964 A RU 2004131964A RU 2279408 C2 RU2279408 C2 RU 2279408C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aeration
ejector
sewage water
pipe
liquid
Prior art date
Application number
RU2004131964/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004131964A (en
Inventor
Геннадий Николаевич Жмаков (RU)
Геннадий Николаевич Жмаков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоСтройПроект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоСтройПроект" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоСтройПроект"
Priority to RU2004131964/15A priority Critical patent/RU2279408C2/en
Publication of RU2004131964A publication Critical patent/RU2004131964A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279408C2 publication Critical patent/RU2279408C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

FIELD: liquid aeration equipment for saturation of liquid with air oxygen to provide for biological purification of sewage water in municipal and industrial water purifying constructions.
SUBSTANCE: apparatus has aeration tank with aeration unit made in the form of ejector with aeration pipe fixed at ejector outlet end and having diameter d, and sewage water feeding and discharging pipes. Branch pipe inserted into inlet part of aeration pipe is (0.5-0.2)d long and is equipped with (0.3-0.5)d high guiding protrusions formed as cylindrical spirals adapted for causing silt mixture to circulate by cavitation at G=0.01-0.05 to provide for intensive dispersion therein of bubbles of air sucked by ejector, and uniform distribution of air bubbles across section of silt mixture flow.
EFFECT: increased efficiency and stability of biochemical purification of sewage water.
1 dwg

Description

1. Область техники1. The technical field

Изобретение относится к технике аэрации жидкости и насыщения ее кислородом воздуха для биохимической очистки сточной воды в коммунальных и производственных водоочистных сооружениях.The invention relates to techniques for aeration of a liquid and its saturation with atmospheric oxygen for biochemical treatment of wastewater in municipal and industrial wastewater treatment plants.

2. Предшествующий уровень техники2. The prior art

Известен аэратор для биологической очистки сточных вод, содержащий вертикально установленный в емкости с обрабатываемой водой полый вал с приводом, ротор, состоящий из верхнего и нижнего дисков с лопатками между ними (RU №2021979, МПК7: С 02 F 3/12, 1991 г.).A known aerator for biological wastewater treatment, containing a hollow shaft with a drive vertically mounted in a tank with treated water, a rotor consisting of upper and lower disks with blades between them (RU No. 2021979, IPC 7 : C 02 F 3/12, 1991 .).

Недостатками известного аэратора являются низкая производительность, обусловленная большим сопротивлением по тракту поступающего в аэратор воздуха, отсутствие досылки к ротору верхних, обогащенных кислородом воздуха слоев воды, наличием работающего в воде и интенсивно изнашиваемого сальника, соответственно малый ресурс и невозможность работы аэратора при высоких напорах.The disadvantages of the known aerator are low productivity due to the high resistance of the air entering the aerator along the path, the lack of sending to the rotor of the upper layers of water enriched with air oxygen, the presence of an oil seal working in the water and intensively worn out, respectively, a short resource and the aerator cannot operate at high pressures.

Известно комбинированное устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее биофильтр с системой орошения, размещенной над аэротенком-отстойником с подающими трубами для струйной аэрации жидкости, циркуляционный насос, подающий сточную воду в аэрационные трубы, внутри верхней части которых имеются направляющие выступы в виде спиралей (RU №2220915, МПК7: С 02 F 3/00, 3/02, 2001 г.).A combined device for biochemical wastewater treatment is known, which contains a biofilter with an irrigation system located above the sump aeration tank with feed pipes for jet aeration of liquids, a circulation pump that supplies sewage to aeration pipes, inside the upper part of which there are guide protrusions in the form of spirals (RU No. 2220915, IPC 7 : C 02 F 3/00, 3/02, 2001).

Известное устройство не имеет вращающихся элементов для образования вихревых воронок (закручивание жидкости производится при ее прохождении по направляющим выступам в форме цилиндрической спирали), вследствие чего повышаются эффективность насыщения жидкости кислородом воздуха в системе орошения, в которой капли воды падают в виде дождя, при значительном улучшении показателей надежности.The known device does not have rotating elements for the formation of vortex funnels (the twisting of the liquid is carried out as it passes along the guiding protrusions in the form of a cylindrical spiral), thereby increasing the efficiency of saturation of the liquid with oxygen in the irrigation system, in which drops of water fall in the form of rain, with a significant improvement reliability indicators.

Однако размещение направляющих выступов перед собственно аэратором обеспечивает всего лишь закручивание потока жидкости для образования компактной струи, при падении которой на отражатель происходит ее дробление на отдельные капли (чем меньше капли, тем больше их суммарная поверхность, через которую и происходит аэрация жидкости), что влечет за собой следующие недостатки известного устройства:However, the placement of the guiding protrusions in front of the aerator itself provides only a swirling of the fluid flow to form a compact jet, when it falls onto the reflector it is crushed into individual drops (the smaller the drops, the larger their total surface through which the aeration of the liquid occurs), which entails the following disadvantages of the known device:

- пассивное насыщение капель струи жидкости кислородом воздуха в течение ограниченного промежутка времени (пока они находятся в воздухе);- passive saturation of the droplets of the liquid stream with atmospheric oxygen for a limited period of time (while they are in the air);

- значительно увеличиваются размеры и стоимость аэрирующего устройства;- significantly increases the size and cost of the aeration device;

- операция дробления капель жидкости более энергоемка по сравнению с дроблением пузырьков воздуха вследствие значительной разности в плотности сред;- the operation of crushing liquid droplets is more energy intensive compared to crushing air bubbles due to a significant difference in the density of the media;

- известная система не обеспечивает достаточной равномерности размеров капель всего потока обрабатываемой жидкости.- the known system does not provide sufficient uniformity of droplet sizes of the entire flow of the processed fluid.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому эффекту, принятому нами в качестве прототипа, является устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее корпус с узлом аэрации, эжектором и трубопроводами, подводящими и отводящими сточные воды (А.с. СССР №812759, МПК3: С 02 F 3/20, 1979 г.).The closest in design and achieved effect, which we adopted as a prototype, is a device for biochemical wastewater treatment, containing a housing with an aeration unit, an ejector and pipelines supplying and discharging wastewater (AS USSR No. 812759, IPC 3 : C 02 F 3/20, 1979).

Недостатками прототипа являются низкие эффективность и стабильность его работы.The disadvantages of the prototype are low efficiency and stability.

3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и стабильности биохимической очистки сточных вод.The task of the invention is to increase the efficiency and stability of biochemical wastewater treatment.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для биохимической очистки сточных вод, содержащем аэротенк с узлом аэрации, выполненным в виде эжектора с прикрепленной к его выходу аэрационной трубой, и трубопроводы, подводящие и отводящие сточные воды, согласно изобретению внутри входной части аэрационной трубы установлен патрубок длиной (0,5÷2,0)d с направляющими выступами высотой (0,3÷0,5)d в виде цилиндрических спиралей, вызывающих в циркулирующей иловой смеси кавитацию с G=0,01÷0,05, обеспечивающую интенсивное диспергирование в ней пузырьков воздуха, засасываемого эжектором, и равномерное распределение последних по сечению потока иловой смеси.The problem is solved in that in a device for biochemical wastewater treatment, containing an aeration tank with an aeration unit, made in the form of an ejector with an aeration pipe attached to its outlet, and pipelines supplying and discharging waste water, according to the invention, a pipe is installed inside the aeration pipe inlet length (0.5 ÷ 2.0) d with guiding protrusions of height (0.3 ÷ 0.5) d in the form of cylindrical spirals causing cavitation in the circulating silt mixture with G = 0.01 ÷ 0.05, providing intensive dispersion there is a bubble in it air, sucked in by the ejector, and a uniform distribution of the latter over the cross section of the flow of sludge mixture.

Описание конструкцииDesign description

На чертеже изображен узел водоструйной аэрации аэротенка башенного типа в виде подводящего трубопровода 1, эжектора 2 и аэрационной трубы 3, с закрепленным в ее входной части патрубком 4, внутри которого установлены направляющие выступы 5 в виде цилиндрических спиралей, вызывающих в циркулирующей иловой смеси кавитацию с G=0,01÷0,05, обеспечивающую интенсивное диспергирование в потоке пузырьков воздуха, засасываемого эжектором, и равномерное распределение последних по сечению потока иловой смеси. Патрубок 4 может быть сопряжен с аэрационной трубой 3 посредством фланцев.The drawing shows a tower-type aeration tank water-jet aeration unit in the form of a supply pipe 1, an ejector 2 and an aeration pipe 3, with a pipe 4 fixed in its inlet part, inside of which guide projections 5 are installed in the form of cylindrical spirals causing cavitation with G in the circulating silt mixture = 0.01 ÷ 0.05, providing intensive dispersion in the stream of bubbles of air sucked in by the ejector, and a uniform distribution of the latter over the cross section of the flow of the sludge mixture. The pipe 4 can be mated to the aeration pipe 3 by means of flanges.

Оптимальная расчетная длина патрубка 4, на котором установлены направляющие выступы, составляет (0,5÷2,0) его диаметра (d). Параметры диапазона установлены посредством оптимизации двух условий: минимального гидравлического сопротивления потоку жидкости и размерами устройств, определяющих энергозатраты на перекачивание жидкости и стоимость сооружений, т.е. планируемый технический результат достигается только в пределах указанного диапазона.The optimal design length of the pipe 4, on which the guide protrusions are mounted, is (0.5 ÷ 2.0) of its diameter (d). The range parameters are established by optimizing two conditions: the minimum hydraulic resistance to the fluid flow and the dimensions of the devices that determine the energy consumption for pumping the fluid and the cost of structures, i.e. the planned technical result is achieved only within the specified range.

Угол винтовой линии цилиндрической спирали с продольной осью аэрационной трубы 3 выбирают из условия образования в циркулирующей иловой смеси кавитации низкой эффективности с G=0,01÷0,05, где ниже нижней границы диапазона кавитация отсутствует, выше - кавитация достигает опасных значений для конструктивных элементов устройств.The angle of the helical line of a cylindrical spiral with the longitudinal axis of the aeration pipe 3 is selected from the condition for the formation of low-efficiency cavitation in the circulating sludge mixture with G = 0.01 ÷ 0.05, where there is no cavitation below the lower limit of the range, and above - cavitation reaches dangerous values for structural elements devices.

Высота выправляющих выступов составляет (0,3÷0,5)d, что позволяет закручивание в вихревые воронки всего потока жидкости, при их минимальной толщине, выбранной из условий прочности и коррозионной стойкости материала. Практически при достаточной коррозионной прочности материала (например, титана) толщина выступов может составить всего 1,0 мм, что при достаточной прочности выступов 5 практически не влияет на живое сечение патрубка 4.The height of the straightening protrusions is (0.3 ÷ 0.5) d, which allows twisting into the vortex funnels of the entire fluid flow, with their minimum thickness selected from the conditions of strength and corrosion resistance of the material. In practice, with sufficient corrosion resistance of the material (for example, titanium), the thickness of the protrusions can be as small as 1.0 mm, which with sufficient strength of the protrusions 5 practically does not affect the live section of the pipe 4.

4. Описание работы устройства4. Description of the operation of the device

Устройство для биохимической очистки сточных вод работает следующим образом. Из вторичного отстойника возвратный активный ил насосом перекачивается в аэротенк, например башенного типа, по подводящему трубопроводу 1, на котором в качестве аэратора установлен эжектор 2, где происходит подсос воздуха в перекачиваемую иловую смесь. Поступив в аэрационную трубу 3, иловодовоздушный поток образует, благодаря взаимодействию с патрубком 4, содержащем выступы 5 в виде цилиндрических спиралей, вихревые воронки с диспергированием в жидкость мельчайших пузырьков воздуха, на которые дробятся воздушные каверны, созданные в потоке эжектором 2. Одновременно происходит равномерное распределение пузырьков воздуха по сечению потока. При этом за счет увеличения общей поверхности равномерно распределенных в объеме жидкости пузырьков воздуха повышается эффективность процесса массопередачи между фазами «газ - жидкость», результатом которого являются повышенная растворимость кислорода воздуха в иловой смеси и активное окисление (обезвреживание) вредных примесей.A device for biochemical wastewater treatment works as follows. Returned activated sludge is pumped from the secondary sludge pump to an aeration tank, for example a tower type, via a supply pipe 1, on which an ejector 2 is installed as an aerator, where air is sucked into the pumped sludge mixture. Having entered the aeration pipe 3, the sludge-air flow forms, due to the interaction with the pipe 4 containing the protrusions 5 in the form of cylindrical spirals, vortex funnels with the smallest air bubbles dispersed into the liquid into which air cavities created in the stream by the ejector 2 are crushed. At the same time, uniform distribution occurs air bubbles over the flow cross section. At the same time, due to the increase in the total surface of air bubbles uniformly distributed in the liquid volume, the efficiency of the mass transfer process between the gas-liquid phases is increased, the result of which is the increased solubility of air oxygen in the sludge mixture and the active oxidation (neutralization) of harmful impurities.

4. Технические результаты4. Technical Results

Изобретательский уровень заявленного предложения заключается в том, что предложенная совокупность признаков обеспечивает новый технический результат по сравнению с известными устройствами, в которых направляющие выступы или смесители другого типа в системах орошения биофильтров помещены перед эжектором и предназначены для образования компактной струи, падающей на отражатель, обеспечивающий дробление ее на отдельные капли, которые разбрызгиваются во все стороны, насыщаясь кислородом воздуха перед контактом с прикрепленной биопленкой на загрузке биофильтров. В заявленном предложении, в котором смеситель размещен после эжектора, вместо дробления жидкости на капли, производится диспергирование пузырьков воздуха, уже вовлеченного в поток жидкости за счет низкоинтенсивной кавитации, образуемой в потоке при его взаимодействии со спиралями. Это, во-первых, повышает коэффициент использования кислорода воздуха; во-вторых, позволяет получить высокую концентрацию растворенного кислорода в очищаемых сточных водах, обеспечивающую высокую скорость окисления загрязнений сточных вод, в-третьих, позволяет снизить интенсивность процесса флотации в башенных аэротенках, возникающей при наличии свободных (нерастворенных) пузырьков воздуха.The inventive step of the claimed proposal lies in the fact that the proposed combination of features provides a new technical result compared to known devices in which guiding protrusions or mixers of a different type in biofilter irrigation systems are placed in front of the ejector and are designed to form a compact jet incident on the reflector, providing crushing it into separate drops, which are sprayed in all directions, saturated with atmospheric oxygen before contact with the attached biofilm Coy on loading biofilters. In the claimed proposal, in which the mixer is placed after the ejector, instead of crushing the liquid into droplets, air bubbles are already dispersed, already involved in the liquid flow due to the low-intensity cavitation formed in the stream during its interaction with the spirals. This, firstly, increases the utilization of oxygen in the air; secondly, it allows to obtain a high concentration of dissolved oxygen in the treated wastewater, providing a high rate of oxidation of wastewater pollution, and thirdly, it allows to reduce the intensity of the flotation process in tower aeration tanks that occurs in the presence of free (undissolved) air bubbles.

Кроме того, диспергирование воздуха менее энергоемко, чем дробление воды, а за счет того, что оно происходит непосредственно в трубопроводе, обеспечивается окисление основной массы загрязнений при транспортировании очищаемой жидкости, что также менее энергоемко, чем в прототипе, и не блокирует анаэробные процессы в нижнем слое биоценоза устройств для биохимической очистки сточных вод.In addition, the dispersion of air is less energy intensive than crushing water, and due to the fact that it occurs directly in the pipeline, oxidation of the bulk of the contaminants is ensured during transportation of the liquid to be cleaned, which is also less energy intensive than in the prototype and does not block anaerobic processes in the lower biocenosis layer of devices for biochemical wastewater treatment.

В известном устройстве закручивание спиралью потока жидкости в трубе обеспечивает тангенциальную составляющую ее брызг на выходе через отверстия в боковых стенках трубы, за счет чего струи жидкости дробятся и создают обширный ареал орошения.In the known device, twisting the fluid flow in the pipe with a spiral provides the tangential component of its spray at the outlet through the holes in the side walls of the pipe, due to which the liquid jets are crushed and create an extensive area of irrigation.

В заявленном предложении закручивание потока жидкости в трубе обеспечивает новые свойства. За счет центробежных сил (центробежный момент инерции Ixy=Σmkxkyk, где mk - масса точек среды, хk, уk - координаты точек) и сил Кориолиса (Fk=mk2 ωперνотнSinα, где ωпер - угловая скорость, α - угол между вектором относительной скорости νотн и осью, вокруг которой поворачивается система отсчета) происходят дробление крупных воздушных пузырьков и их перемешивание по всему сечению потока.In the claimed proposal, the twisting of the fluid flow in the pipe provides new properties. Due to centrifugal forces (centrifugal moment of inertia I xy = Σm k x k y k , where m k is the mass of the medium’s points, x k , y k are the coordinates of the points) and Coriolis forces (F k = m k 2 ω per ν rel Sinα , where ω lane is the angular velocity, α is the angle between the relative velocity vector ν rel and the axis around which the reference frame rotates) large air bubbles are crushed and mixed over the entire flow section.

Заявленное предложение промышленно применимо и имеет существенно более высокие эффективность и стабильность работы по сравнению с известными устройствами за счет конструктивной простоты, возможности встраивания в существующие системы водоочистки, отсутствия подвижных элементов и незначительных гидравлических потерь.The claimed proposal is industrially applicable and has significantly higher efficiency and stability compared to known devices due to structural simplicity, the ability to integrate into existing water treatment systems, the absence of moving elements and minor hydraulic losses.

Claims (1)

Устройство для биохимической очистки сточных вод, содержащее аэротенк с узлом аэрации, выполненным в виде эжектора с прикрепленной к его выходу аэрационной трубой с диаметром d, и трубопроводы, подводящие и отводящие сточные воды, отличающееся тем, что внутри входной части аэрационной трубы установлен патрубок длиной (0,5÷0,2)d с направляющими выступами высотой (0,3÷0,5)d в виде цилиндрических спиралей, вызывающих в циркулирующей иловой смеси кавитацию с G=0,01÷0,05, обеспечивающую интенсивное диспергирование в ней пузырьков воздуха, засасываемого эжектором, и равномерное распределение последних по сечению потока иловой смеси.A device for biochemical wastewater treatment containing an aeration tank with an aeration unit made in the form of an ejector with an aeration pipe attached to its outlet with a diameter d, and pipelines supplying and discharging waste water, characterized in that a pipe length is installed inside the inlet of the aeration pipe ( 0.5 ÷ 0.2) d with guiding protrusions of height (0.3 ÷ 0.5) d in the form of cylindrical spirals causing cavitation in the circulating silt mixture with G = 0.01 ÷ 0.05, providing intensive dispersion in it air bubbles sucked in ejector, and uniform distribution of the latter over the cross section of the flow of the sludge mixture.
RU2004131964/15A 2004-11-03 2004-11-03 Apparatus for biological purification of sewage water RU2279408C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131964/15A RU2279408C2 (en) 2004-11-03 2004-11-03 Apparatus for biological purification of sewage water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004131964/15A RU2279408C2 (en) 2004-11-03 2004-11-03 Apparatus for biological purification of sewage water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004131964A RU2004131964A (en) 2006-04-10
RU2279408C2 true RU2279408C2 (en) 2006-07-10

Family

ID=36458841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004131964/15A RU2279408C2 (en) 2004-11-03 2004-11-03 Apparatus for biological purification of sewage water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2279408C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004131964A (en) 2006-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100843970B1 (en) Apparatus of generating microbubble
JP3397154B2 (en) Revolving microbubble generator
KR101246688B1 (en) The Micro jet pump for wastewater treatment
US9399200B2 (en) Foaming of liquids
TWI503289B (en) Gas dispersion apparatus for improved gas-liquid mass transfer
JP2018516753A (en) Nanobubble and hydroxyl radical generator and system for treating sewage without using chemicals using the same
US20030173288A1 (en) Methods and apparatus for separation of solids from liquids by dissolved gas floatation
WO2010107077A1 (en) Microbubble generator, activated sludge aeration system, and ballast water sterilizing system
US8298418B2 (en) Method and installation for bringing ozone into contact with a flow of liquid, in particular a flow of drinking water or wastewater
KR101834909B1 (en) Ozone Water Treatment System Using Lower Energy
US20100327095A1 (en) Water treatment systems and methods
KR101371367B1 (en) Apparatus for generating micro bubble and water treatment facility having the same
CN202465400U (en) Diffusion tube of submersible aeration machine
JP2002059186A (en) Water-jet type fine bubble generator
US20060283805A1 (en) Advanced separator system
WO2005030377A1 (en) Method and apparatus for mixing of two fluids
RU2768703C1 (en) Device and method for aeration of waste water
RU2279408C2 (en) Apparatus for biological purification of sewage water
KR20020041693A (en) Mixer for mixing fluids and electrolytic water treatment system having the same
CN210030136U (en) Paint spraying wastewater treatment device
US20220080371A1 (en) Device for injecting fluid into a liquid, method for cleaning said device, and effluent treatment installation
HRP20220213B1 (en) A system for saturating liquids with gas and a method for saturating liquids with gas using this system
CN206529306U (en) A kind of defoaming device for being used to handle livestock breeding wastewater
KR100661635B1 (en) Wastewater treatment apparatus comprising aeration tank with dispersion nozzles
JPH05146796A (en) Device for purifying closed natural water area

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071104