Вакуумно-аерозольний стабілізатор мулу aquaterra-126

Реферат: Вакуумно-аерозольний стабілізатор мулу складається з корпусу, до якого підведений патрубок подачі мулової суспензії, системи аерації, трубопроводу відведення освітленої води-декантату, корпус виконаний, як мінімум, із двох колон-резервуарів циліндричної форми, з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, розташованими в нижній частині і тангенційно по відношенню до циліндричних стінок корпусу в діаметрально протилежних місцях, при цьому система аерації виконана з пневмотрубопроводу, приєднаного до ежекційної форсунки, гідравлічно з'єднаного з тангенційними трубопроводами і пристрою гідроциркуляції мулової суспензії. Пневмотрубопровід системи аерації змонтований в вигляді вертикальної колони з гідрозатвором-сифоном, з'єднаним з тангенційними трубопроводами, крім того ежекційна форсунка розміщена вище рівня дзеркала води-декантату в корпусах і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристрою гідроциркуляції мулової суспензії. UA 96974 U (12) UA 96974 U UA 96974 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області біологічного очищення води і мінералізації мулу, призначена для вилучення зважених і розчинених органічних і мінеральних забруднень із стічної води комунальних господарств, а також промислових та сільськогосподарських підприємств. Відомий пристрій аераційного очищення води, який складається із закритого резервуара, вхідного і вихідного патрубків, пінозабірного лотка, аераційного напірного трубопроводу із системою сопел, розташованих в нижній частині резервуара, рециркуляційного трубопроводу [1]. Недоліком пристрою є низькі значення редокс-потенціалу очищеної води і низька ефективність очищення за рахунок нераціонального розташування системи аерації, режим якої не сприяє високій окислювальній функції активного мулу, а тому пристрій не забезпечує необхідної мінералізації органічних і розчинених речовин. Високим є енергоспоживання процесу аерації, а також прискорене засмічування та обростання поверхні отворів кальцієвими солями. Остання причина також впливає на якість, ефективність аераційної обробки води і призводить до необхідності частих зупинок, для позапланового обслуговування та ремонту. Ці причини призводять до зниження економічних показників використання обладнання. Найбільш близьким аналогом є пристрій, який складається з корпусу, до якого підведений патрубок подачі мулової суспензії, системи аерації, трубопроводу відведення освітленої водидекантату, корпус виконаний, як мінімум, із двох колон-резервуарів циліндричної форми, з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, розташованими в нижній частині і тангенційно по відношенню до циліндричних стінок корпусу в діаметрально протилежних місцях, при цьому система аерації виконана з пневмотрубопроводу, приєднаного до ежекційної форсунки, гідравлічно з'єднаного з тангенційними трубопроводами і пристрою гідроциркуляції мулової суспензії [2]. Пристрою-аналогу також притаманні недоліки, а саме низькі значення редокс-потенціалу очищеної води. Проблемою є невисока продуктивність роботи в результаті недостатнього контакту між водою, активним мулом і повітрям, яким аерується вода. При цьому повітря необхідно як для безпосереднього окислення забруднень, так і для створення оптимальних умов життєдіяльності активного мулу, котрий поглинає і мінералізує речовини, що забруднюють воду. В результаті досягнення прийнятного рівня очищення води супроводжується зменшенням продуктивності, адже процес є довготривалим, а тому і енергоспоживання при експлуатації обладнання залишається високим. Причиною тому є стабільність газонасичення об'єму води, що знаходиться в робочому корпусі, неспроможність системи аерації створити умови перемішування води у всьому об'ємі, за рахунок чого зростає контактна взаємодія між забрудненнями, активним мулом і киснем повітря. Особливо ця проблема стосується установок, призначених для очищення значних об'ємів забрудненої води, при цьому неможливе регулювання за умов нестабільної продуктивності системи очищення, а також при зміні характеру забруднень. Тому створюються несприятливі умови використання активного мулу, особливо при необхідності проведення процесів окислення органічних домішок, азотвмістких забруднень, що зумовлено недостатньою активністю мулу. Процес очищення із використанням пристрою-прототипу є довготривалим, а для досягнення необхідного рівня очищення це супроводжується значними витратами енергії. Конструкція пристрою не передбачає створення динамічного контакту між активним мулом і забрудненнями, адже потребує додаткового енергетично потужного обладнання, що впливає на вартість очищення води із застосуванням вказаного обладнання. В основу корисної моделі поставлено задачу, в вакуумно-аерозольному стабілізаторі мулу AQUATERRA-126, який складається з корпусу, до якого підведений патрубок подачі мулової суспензії, системи аерації, трубопроводу відведення освітленої води-декантату, корпус виконаний, як мінімум, із двох колон-резервуарів циліндричної форми, з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, розташованими в нижній частині і тангенційно по відношенню до циліндричних стінок корпусу в діаметрально протилежних місцях, при цьому система аерації виконана з пневмотрубопроводу, приєднаного до ежекційної форсунки, гідравлічно з'єднаного з тангенційними трубопроводами і пристрою гідроциркуляції мулової суспензії, в якому пневмотрубопровід системи аерації змонтований в вигляді вертикальної колони з гідрозатвором-сифоном, з'єднаним з тангенційними трубопроводами, крім того ежекційна форсунка розміщена вище рівня дзеркала води-декантату в корпусах і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристрою гідроциркуляції мулової суспензії, забезпечити збільшення редокс-потенціалу очищеної води. Поставлена задача вирішується в запропонованому вакуумно-аерозольному стабілізаторі мулу AQUATERRA-126, який складається з корпусу, до якого підведений патрубок подачі 1 UA 96974 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 мулової суспензії, системи аерації, трубопроводу відведення освітленої води-декантату, корпус виконаний, як мінімум, із двох колон-резервуарів циліндричної форми, з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, розташованими в нижній частині і тангенційно по відношенню до циліндричних стінок корпусу в діаметрально протилежних місцях, при цьому система аерації виконана з пневмотрубопроводу, приєднаного до ежекційної форсунки, гідравлічно з'єднаного з тангенційними трубопроводами і пристрою гідроциркуляції мулової суспензії шляхом того, що пневмотрубопровід системи аерації змонтований в вигляді вертикальної колони з гідрозатвором-сифоном, з'єднаним з тангенційними трубопроводами, крім того, ежекційна форсунка розміщена вище рівня дзеркала води-декантату в корпусах і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристрою гідроциркуляції мулової суспензії. З'єднання циліндричних резервуарів між собою трубопроводами, розташованими тангенційно по відношенню до циліндричних стінок корпусу, в діаметрально протилежних місцях дозволяє використати саме тангенційне розташування трубопроводів, по яких рухається водамулова суспензія, як рушійна сила щодо обертового перемішування води, що очищається, у кожному резервуарі. При цьому рух води - мулової суспензії між резервуарами, як і обертовий рух в них створюється системою аерування води, яка виконана з системи трубопроводів, приєднаних до повітродувки і форсунок, заведених в тангенційні трубопроводи. Таким чином, досягається одночасне аерування води в тангенційних трубопроводах, а також рециркуляція активного мулу із відновленням його активності завдяки газонасиченню, а також створення обертового руху води в кожному із резервуарів. При цьому швидкість обертання узгоджується із газонасиченням, а градієнт тангенційної швидкості, що утворюється при обертовому русі води в циліндричному резервуарі дозволяє оптимально розподілити проходження бульбашок повітря і вміст активного мулу у всьому об'ємі кожного із резервуарів. Таким чином оптимізується контакт між забрудненою водою, активним мулом і киснем повітря, створює сприятливі умови для окислення домішок, а також для життєдіяльності та активного і одночасного впливу на стічну воду гетеротрофних та автотрофних (нітрифікуючих) бактерій, які зосереджені в резервуарі, чим досягається окислення і мінералізація забруднень, що присутні у воді. Продуктивність газонасичення може ефективно регулюватися тим, що пневмотрубопровід системи аерації змонтований в вигляді вертикальної колони з гідрозатвором-сифоном, з'єднаним з тангенційними трубопроводами, крім того ежекційна форсунка розміщена вище рівня дзеркала води-декантату в корпусах і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристрою гідроциркуляції мулової суспензії в залежності від характеру забруднень і кількості води, що надходить на очищення, при цьому автоматично узгоджується перемішування її в кожному із резервуарів, що дозволяє підтримувати високу ефективність очищення-мінералізації мулової суспензії, що і обумовлює підвищення редокс-потенціалу очищеної води. Завдяки тому, що пневмотрубопровід системи аерації змонтований в вигляді вертикальної колони з гідрозатвором-сифоном, з'єднаним з тангенційними трубопроводами, крім того, ежекційна форсунка розміщена вище рівня дзеркала води-декантату в корпусах і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристрою гідроциркуляції мулової суспензії, а також обладнання кожного резервуару системою гідроциркуляції, об'єднаної із трубопроводом системи аерації дозволяє провадити додаткове регулювання вмісту повітря і швидкості перемішування (обертання) в кожному із резервуарів, залежно від характеру і кількості забруднень. Стає можливим циркуляція води між резервуарами із газонасиченням і без газонасичення, а також створити умови як для підвищення редокс-потенціалу очищеної води і забезпечення градієнту тангенційної швидкості, так і вмісту повітря при включенні газонасичення, що робить пристрій більш універсальним у використанні при збереженні оптимальних параметрів для ефективного очищення води і мінералізації мулу. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображена схема в плані запропонованого вакуумно-аерозольного стабілізатора мулу AQUATERRA-126. На фіг. 2 схема в розрізі запропонованого вакуумно-аерозольного стабілізатора мулу AQUATERRA-126. Вакуумно-аерозольний стабілізатор мулу AQUATERRA-126 складається з трубопроводу подачі води на очищення 1, резервуарів циліндричної форми 2, 3, з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами 4, 5, розташованими тангенційно по відношенню до циліндричних стінок корпусів 2 і 3 в діаметрально протилежних місцях, системи аерації, котра включає ежекційну форсунку 6, напірні трубопроводи подачі суспензії 7, скидні трубопроводи суспензії 8, обладнані направляючими форсунками 9, які заведеними в тангенційні трубопроводи 4 і 5, відповідно окремих забірних трубопроводів суспензії 10 і пристроїв гідроциркуляції 11, об'єднаних із напірними трубопроводи подачі суспензії, трубопроводу відведення очищеної води 12, при цьому пневмотрубопровід системи аерації змонтований в вигляді вертикальної колони 13 з гідрозатвором-сифоном 14, з'єднаним з тангенційними 2 UA 96974 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 трубопроводами 4 і 5, крім того ежекційна форсунка 6 розміщена вище рівня дзеркала водидекантату в корпусах 2 і 3 і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристрою гідроциркуляції мулової суспензії 11 через напірні трубопроводи подачі суспензії 7. Вакуумно-аерозольний стабілізатор мулу AQUATERRA-126 працює наступним чином. Водамулова суспензія з забрудненнями по трубопроводу 1 подається на мінералізацію-очищення в резервуар циліндричної форми 2, з якого по тангенційних трубопроводах 4 і 5 одночасно заповнює резервуар 3 за принципом сполучених посудин. Із заповненням резервуарів 2 і 3 включається в роботу система аерування води. По трубопроводах 7 і 8 повітря, яке засмоктується ежекційною форсункою 6 вводиться в тангенційні трубопроводи 4 і 5 через направлені форсунки 9 таким чином, що одночасно з насиченням води-суспензії повітрям приводиться в рух вода-мулова суспензія, що заповнює простір тангенційних трубопроводів 4 і 5, а завдяки тому, що тангенційні трубопроводи 4 і 5 розташовані тангенційно по відношенню до циліндричних стінок резервуарів 2 і 3 в діаметрально протилежних місцях, вода в кожному із резервуарів отримує обертовий рух із одночасним інтенсивним газонасиченням усієї товщі води бульбашками повітря. Біологічне очищення і стабілізація води-мулової суспензії в резервуарах 2 і 3 відбувається в результаті створення оптимальних умов життєдіяльності мікроорганізмів активного мулу. Стічна вода і мулова суспензія безупинно обертово перемішується й аерується в режимі обертового руху і висхідної циркуляції за рахунок піднімання води та активного мулу, котрий являє собою суспензію мікроорганізмів, здатну до флокуляції. При цьому протікають два процеси - сорбція забруднень активним мулом забруднень і їхнє внутрішньоклітинне окислювання мікроорганізмами. Швидкість сорбції значно перевищує швидкість біоокислення, тому активний мул потребує відновлення властивостей, що проходить саме в пневмотрубопроводі системи аерації, який змонтований в вигляді вертикальної колони 13 з гідрозатвором-сифоном 14, з'єднаним з тангенційними трубопроводами 4 і 5, крім того, стабілізації мулу сприяє те, що ежекційна форсунка 6 розміщена вище рівня дзеркала водидекантату в корпусах 2 і 3 і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристроїв гідроциркуляції мулової суспензії 11 через напірні трубопроводи 7, і також завдяки цьому в трубопроводах 4 і 5 при циркуляції води між резервуарами 2 і 3 і інтенсивному газонасиченні оптимально відбувається стабілізація мулу із забезпеченням збільшення редокс-потенціалу очищеної водидекантату, яка скидається трубопроводом 12. Одночасно можливе перемінно-періодичне включення вказаних систем 11 в роботу, що підвищує надійність процесу стабілізації мулу. Вода-декантат, освітлена від мінералізованих мулу і зважених домішок, відводиться по трубопроводу 12. Запропонований вакуумно-аерозольний стабілізатор мулу AQUATERRA-126 відрізняється тим, що дозволяє цілеспрямовано впливати на процес стабілізації мулу і біологічного очищення мулової води шляхом підвищення редокс-потенціалу і створення оптимального режиму обертового перемішування і аерування мулу і води в циліндричних резервуарах, при цьому вдається забезпечити як обертовий, так і висхідний рух рідини, що найбільш сприяє масообмінним процесам між забрудненнями, активним мулом та киснем повітря. Запропонований підхід створює оптимальні умови, які дозволяють впливати на стабілізацію мулу і біологічне очищення мулової води в залежності від характеру забруднень, їх кількості і досягти оптимального балансу редокс-потенціалу і таких параметрів, як продуктивність та ефективність вилучення забруднень, економії електроенергії на перемішування. Регулювання газового середовища ежекційними форсунками, розміщеними вище рівня дзеркала води в корпусах пристрою, у поєднанні з обертовим рухом води, що очищується, а також створення пневмовисхідного руху, дозволяє інтенсифікувати процес утворення аерозолі мулу і його мінералізації та флокулювання мінералізованих частинок забруднень, що є необхідною умовою відділенні їх від води і зростанню ефективності та збільшення продуктивності пристрою при збільшенні редокс-потенціалу очищеної води. При цьому важливим є скорочення енергоспоживання, адже використовується потенційна енергія утвореної аерозолі і аерування-перемішування та інерційна рециркуляція мулу і рідини при перемішуванні, при цьому обертовий і висхідний рух мулу і рідини виключає наявність застійних неактивних зон в корпусах і є пристроєм універсального призначення, здатного бути пристосованим шляхом регулювання в широких межах до умов конкретного водного середовища і наявного мулу. Впровадження пристрою вакуумно-аерозольний стабілізатор мулу AQUATERRA-126 дозволить мінералізувати мул із рідких стоків тваринницьких ферм і птахофабрик, може використовуватися для стабілізації мулу на рибних фермах і є можливість одержати економічний ефект за рахунок простоти, надійності і суттєвого скорочення енергетичних витрат 3 UA 96974 U 5 на проведення процесу стабілізації-мінералізації мулу і очищення мулової води при відносному збільшенні продуктивності споруд очищення. Економія витрат на стабілізацію мулу і очищення мулової води комунальних і промислових стічних вод може складати в рік 6200,0…7240,0 тисяч гривень для очисної споруди-комплексу продуктивністю 20,0…30,0 тисяч куб. м на добу в порівнянні з прототипом і аналогічними спорудами. Використана інформація: 1. А. с. СРСР № 1286526, С02F 1/24; 1987 р. 2. Патент України № 36697, 2008 р. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Вакуумно-аерозольний стабілізатор мулу, який складається з корпусу, до якого підведений патрубок подачі мулової суспензії, системи аерації, трубопроводу відведення освітленої водидекантату, корпус виконаний, як мінімум, із двох колон-резервуарів циліндричної форми, з'єднаних між собою тангенційними трубопроводами, розташованими в нижній частині і тангенційно по відношенню до циліндричних стінок корпусу в діаметрально протилежних місцях, при цьому система аерації виконана з пневмотрубопроводу, приєднаного до ежекційної форсунки, гідравлічно з'єднаного з тангенційними трубопроводами і пристрою гідроциркуляції мулової суспензії, який відрізняється тим, що пневмотрубопровід системи аерації змонтований в вигляді вертикальної колони з гідрозатвором-сифоном, з'єднаним з тангенційними трубопроводами, крім того ежекційна форсунка розміщена вище рівня дзеркала води-декантату в корпусах і в верхній частині гідравлічно під'єднана до пристрою гідроциркуляції мулової суспензії. 4 UA 96974 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 5