Трубчастий аератор

Реферат: Трубчастий аератор містить трубу з радіальними отворами і диспергуюче покриття, внутрішній діаметр якого складає 1,06-1,29 зовнішнього діаметра труби з радіальними отворами. UA 76982 U (12) UA 76982 U UA 76982 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання для очищення стічних вод, а саме до аераційних систем, зокрема до трубчастих аераторів, і може бути використана при біологічному очищенні стічних вод в аеротенках із застосуванням активного мулу. Аераційні системи використовуються при флотації, в аеробних стабілізаторах осаду, у водоймах, але найпоширеніше застосування аераційні системи одержали в аеротенках на стадії біологічного очищення. На цій стадії очищення угрупування мікроорганізмів - бактерій, найпростіших і ряду вищих організмів (активний мул) - в умовах аеробіозу здійснюють процес природного очищення стічних вод, поїдаючи присутню в них органіку. Для нормальної життєдіяльності організми активного мулу потребують малих кількостей розчиненого кисню. 3 3 Критичною концентрацією вважається 0,2 мг/дм , цілком задовільною - 0,5 мг/дм розчиненого кисню. Однак активний мул не терпить покладів і при найменшому застої починає гинути від власних метаболітів (процес загнивання активного мулу). Тому норми на зміст розчиненого 3 кисню (не менш 1,0-2,0 мг/дм у будь-якій точці аеротенка) припускають забезпечення інтенсивного перемішування мулової суміші з метою ліквідації її покладів. При концентрації розчиненого кисню, що перевищує максимально необхідну критичну величину, ступінь активності мікроорганізмів не збільшується, і очищення не поліпшується. Тому для кожної очисної споруди встановлюється своя "критична концентрація" кисню, причому ступінь його поглинання визначається, головним чином, характером і концентрацією забруднень. Подача повітря забезпечує кілька процесів, що відбуваються з активним мулом: дихання організмів, перемішування мулової суміші, видалення метаболітів, хемоокислення забруднюючих речовин. Однією з причин поганих аераційних умов для активного мулу є скорочення подаваного повітря, зокрема через засмічення фільтруючих повітря елементів (фільтросних пластин, дірчастих труб, пор диспергуючого покриття аератора). Ще однією причиною є нерівномірність розподілу повітря усередині аератора і, отже, в обсязі води. Важливим також є розмір бульбашок повітря, які подають крізь диспергуюче покриття аераторів. При аерації крупними бульбашками розмір бульбашки повітря досягає 5-6 мм, і використання кисню активним мулом при цьому складає 6-7 %, що не створює ідеального масопереносу розчиненого кисню з рідини до клітини. При зменшенні розміру бульбашки повітря до 2-2,5 мм збільшується використання кисню до 8-12 %. Застосування аерації дрібними бульбашками дозволяє аерофілам замістити мікроаерофілів в активному мулі, що приводить до значного поліпшення якості очищення, поліпшення седиментаційних характеристик активного мулу, його властивостей віддавати вологу, підвищення рівня метаболізму, скорочення приросту, а також зростання стійкості організмів мулу до впливу токсичних речовин. Таким чином, актуальною є проблема забезпечення безперебійного аерування активного мулу з одночасним поліпшенням масообмінних характеристик аераторів. Відомий трубчастий аератор, описаний в авторському свідоцтві СРСР № 1803391, опублікованому 23.03.1993 р., що містить опорну трубу з радіальними отворами і диспергуюче покриття, при цьому опорна труба виконана з подовжніми ребрами на зовнішній поверхні, радіальні отвори розташовані між подовжніми ребрами, диспергуюче покриття виконане двошаровим - внутрішній шар виконаний з волокнистого матеріалу, щільно навитого на опорну трубу, а зовнішній шар - у вигляді суцільного покриття з волокнистого матеріалу, причому площа перерізу між суміжними ребрами і диспергуючим покриттям не перевищує половини площі перерізу радіального отвору. До недоліків вищеописаного технічного рішення належить відносна складність конструкції аератора, відносно низька диспергуюча здатність і недостатня рівномірність розподілу диспергуючого середовища. Найближчим аналогом корисної моделі, яка заявляється, вибраним як прототипу, є трубчастий аератор, описаний у патенті Російської Федерації № 2112753, опублікованому 10.06.1998 р., що містить трубу з радіальними отворами і диспергуюче покриття, внутрішній діаметр якого складає 1,3-1,5 зовнішнього діаметра труби з радіальними отворами. Недоліком зазначеного рішення є нерівномірний розподіл повітря, що виходить з радіальних отворів опорної труби, по диспергуючому покриттю по всій довжині аератора. Задачею корисної моделі, яка заявляється, є створення такого трубчастого аератора, що буде конструктивно простим і надійним, оптимальна конструкція якого дозволить забезпечити зручність монтажу і справну роботу аератора, його поліпшені масообмінні характеристики, а також буде характеризуватися рівномірною епюрою розподілу повітря при знижених втратах напору. Поставлена задача вирішується тим, що розроблено трубчастий аератор, що містить трубу з радіальними отворами і диспергуюче покриття, при цьому внутрішній діаметр диспергуючого покриття складає 1,06-1,29 зовнішнього діаметра труби з радіальними отворами. 1 UA 76982 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На відміну від найближчого аналога, об'єкт, який заявляється, через свої конструктивні особливості, зокрема, через відмітну від прототипу ознаку, а саме те, що внутрішній діаметр диспергуючого покриття складає 1,06-1,29 зовнішнього діаметра труби з радіальними отворами, характеризується рівномірною епюрою розподілу повітря при знижених втратах напору, що поліпшує масообмінні характеристики трубчастого аератора в порівнянні з прототипом, а, отже, забезпечує поліпшений технічний результат. Зміна зазначеного в прототипі діапазону співвідношень внутрішнього діаметра диспергуючого покриття до зовнішнього діаметра труби з радіальними отворами пояснюється тим, що при постійних значеннях діаметра диспергуючого покриття і товщини стінки труби з радіальними отворами прохідний переріз труби з радіальними отворами при співвідношенні внутрішнього діаметра диспергуючого покриття і зовнішнього діаметра труби в діапазоні 1,06-1,29 буде більше, ніж у труби при зазначеному співвідношенні в діапазоні 1,3-1,5, а, отже, буде більше діаметр прохідного перерізу, при цьому відповідно до законів динаміки тіла змінної маси, чим більше діаметр прохідного (внутрішнього) перерізу, тим більш рівномірною є епюра розподілу повітря і тим більшу сумарну площу отворів можна застосувати при такій же епюрі розподілу, що, у свою чергу, веде до зменшення втрати напору. Переважним є таке здійснення корисної моделі, при якому діаметр радіальних отворів складає 2-5 мм. При цьому діаметр бульбашок, утворених зовнішнім диспергуючим покриттям трубчастого аератора після проходження повітря крізь зазначені радіальні отвори, складає 23 мм, що забезпечує аерацію дрібними бульбашками, а, отже, поліпшені масообмінні характеристики аератора і диспергованого повітря. Також такий діапазон величин діаметрів радіальних отворів дає можливість виконати до 12 отворів у перпендикулярному перерізі труби з рівним кутовим кроком, що забезпечує збирання аеруючих елементів у пліть без попереднього нанесення на них поєднувальних міток при прийнятній шпаруватості, а, отже, забезпечує зручність монтажу конструкції. Переважно трубчастий аератор додатково містить кільцеві вставки між трубою з радіальними отворами і диспергуючим покриттям, що забезпечують кільцевий зазор між зазначеними трубою і диспергуючим покриттям. Завдяки наявності в міжтрубному просторі зазначених кільцевих вставок забезпечується не тільки рівномірне розвантаження аератора, але і максимальна робоча поверхня зовнішнього диспергуючого покриття, що збільшує кількість бульбашок повітря. Завдяки зазору відбувається поділ функцій рівномірного розподілу повітря по довжині аератора і його диспергації, за рахунок чого добиваються рівномірної епюри розподілу повітря при заздалегідь заданій за допомогою числа отворів і їхнього діаметра необхідній втраті напору. Зменшення втрати напору, у свою чергу, поліпшує масообмін, оскільки чим менше опір, тим більше повітря потрапить через аератор у воду. Також нижня частина кільцевого зазору між трубою і диспергуючим покриттям виконує функцію накопичувача бруду, що запобігає забиванню диспергуючого покриття пилом і продуктами корозії повітряних колекторів і, у свою чергу, підвищує надійність і працездатність аератора. За допомогою кільцевих вставок відбувається секціонування аератора на відсіки (секції), при цьому при порушенні цілісності диспергуючого покриття в межах однієї із секцій процес диспергації повітря через сусідні секції здійснюється без змін, що також підвищує надійність аератора і його працездатність в екстрених ситуаціях. Переважним є таке виконання корисної моделі, при якому відстань між кільцевими вставками складає 1,5-7 зовнішніх діаметрів труби з радіальними отворами. В одному з переважних варіантів здійснення сумарна площа радіальних отворів у трубі на 1 метр (погонний метр) складає 0,013-0,35 площі внутрішнього діаметра диспергуючого покриття, у залежності від довжини пліті аераторів і питомої витрати повітря на погонний метр. Зазначені значення і співвідношення діаметрів, відстаней і площ розраховані експериментальним шляхом і є оптимальними. При відступі від зазначених меж не досягаються необхідні технічні характеристики аератора, зокрема рівномірна епюра розподілу повітря, і його надійна робота. Корисна модель, що заявляється, пояснюється за допомогою креслення. На кресленні зображений трубчастий аератор у поздовжньому розрізі. Трубчастий аератор складається з труби 1, що має зовнішній діаметр d, з виконаними в ній радіальними отворами 2 і диспергуючого покриття 3, що має внутрішній діаметр D. Між трубою 1 аератора і диспергуючим покриттям 3 встановлені кільцеві вставки 4, які утворюють секції 5. Трубчастий аератор, який заявляється, працює в такий спосіб. Повітря, яке подають у трубу 1 для аерації, направляють через радіальні отвори 2 труби 1 у зазор між трубою 1 і диспергуючим покриттям 3, розділеним на секції 5 за допомогою кільцевих вставок 4. Далі через диспергуюче покриття 3 повітря диспергують і направляють в рідину, що підлягає аерації, забезпечуючи тим самим її аерацію. 2 UA 76982 U Таким чином, корисна модель, яка заявляється, являє собою трубчастий аератор, що є конструктивно простим і надійним, оптимальна конструкція якого дозволяє забезпечити зручний монтаж і справну роботу аератора, його поліпшені масообмінні характеристики, а також характеризується рівномірною епюрою розподілу повітря при знижених втратах напору. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Трубчастий аератор, що містить трубу з радіальними отворами і диспергуюче покриття, який відрізняється тим, що внутрішній діаметр диспергуючого покриття складає 1,06-1,29 зовнішнього діаметра труби з радіальними отворами. 2. Аератор за п. 1, який відрізняється тим, що діаметр радіальних отворів складає 2-5 мм. 3. Аератор за п. 1, який відрізняється тим, що він додатково містить кільцеві вставки між трубою з радіальними отворами і диспергуючим покриттям. 4. Аератор за п. 3, який відрізняється тим, що відстань між кільцевими вставками складає 1,5-7 зовнішніх діаметрів труби з радіальними отворами. 5. Аератор за п. 1, який відрізняється тим, що сумарна площа радіальних отворів у трубі на 1 метр (погонний метр) складає 0,013-0,35 площі внутрішнього перерізу диспергуючого покриття. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3