Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ существующих аэрирующих устройств 7
Глава 2. Краткий обзор способов очистки сточных вод и их взаимосвязь с процессами распыливания жидкостей 39
2.1. Методы очистки сточных вод и анализ перспектив применения ПГАПАФ в качестве альтернативы существующим аэрирующим устройствам 39
2.2. Процессы, протекающие при ПГ-аэрировании и возможность их применения для биологической очистки сточных вод 42
Глава 3. Экспериментальное определение параметров ПГАПАФ, ПГА и сравнительный анализ пневматического и пневмогидравлического способов аэрации жидкости 49
3.1. Методика проведения эксперимента 49
3.2. Результаты экспериментального определения производительности по кислороду ПГА, ПГАПАФ и пневматического аэратора 58
3.3. Определение перемешивающей способности ПГАПАФ и пневматического аэратора 99
3.4. Анализ скоростей истечения из насадок разного профиля 113
Глава 4. Полупромышленное испытание ПГАПАФ 116
4.1. Расположение и состав очистных сооружений г. Черемхово 116
4.2. Ожидаемый эффект от внедрения установки с использованием ПГАПАФ 119
Заключение 125
Библиографический список 126
Приложения 136
- Анализ существующих аэрирующих устройств
- Процессы, протекающие при ПГ-аэрировании и возможность их применения для биологической очистки сточных вод
- Результаты экспериментального определения производительности по кислороду ПГА, ПГАПАФ и пневматического аэратора
- Ожидаемый эффект от внедрения установки с использованием ПГАПАФ
Введение к работе
Актуальность работы. В условиях постоянного роста городов становится острее проблема интенсификации очистки сточных вод. Это связано с тем, что возрастание объёмов стоков влечёт за собой необходимость увеличения площадей, занимаемых очистньши сооружениями, что не всегда возможно. Поэтому необходимо совершенствовать то, что уже имеется в наличии, с использованием современных материалов, технологий и механизмов.
От качественной работы очистных сооружений зависит экологическое благополучие окружающей среды и человека как её неотъемлемой части. Между тем моральный и физический износ сооружений очистки сточных вод большинства населённых пунктов заставляет искать новые пути решения интенсификации работы городских канализационных станций.
Одним из направлений, которое нуждается в улучшении, является повышение эффективности процесса аэрации при одновременном снижении энергозатрат на его осуществление. Кроме того, необходимо стремиться к тому, чтобы надёжность единожды смонтированной системы была высокой, для чего аэрирующие устройства должны быть практически незасоряемы или легко очищаемы.
Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют пневмогидравлические аэраторы (ПГА), на базе которого и был сконструирован его аналог.
В работе рассмотрены характеристики и свойства лневмогидравлического аэратора с плоскоструйным аэрирующим факелом (ПГАПАФ), описаны процессы, протекающие при движении двухфазных сред в жидкости.
Целью диссертационной работы является разработка способа интенсификации процесса биологической очистки городских сточных вод путем применения пневмогидравлического способа аэрации с учетом регулирования гидродинамики потоков в сооружении с помощью реактивных сил газожидкостных струй ПГАПАФ.
Задачи исследований:
выполнить анализ существующих систем и устройств аэрации;
дать теоретическое обоснование преимущества плоскоструйных пневмогидравлических аэраторов;
экспериментально изучить гидродинамику двухфазных потоков в процессе аэрирования, выявить её влияние на качество аэрации жидкости;
дать описание влияния геометрических параметров аэратора с плоскоструйным аэрирующим факелом на его окислительную способность;
исследовать опытным путём главные конструктивные характеристики плоскоструйного пневмогидравлического аэратора;
разработать методику определения окислительной способности и эффективности ПГАПАФ;
сравнить показатели ПГАПАФ с аналогичным пневматическим среднепузырчатым аэратором;
разработать лабораторное и полупромышленное устройство для аэрации жидкости.
Методы исследовании
Для решения перечисленных задач использовались методы наблюдения и сравнения, методы лабораторного и промышленного конструирования оборудования, известные методы математического моделирования исследуемого процесса, физико-химические методы современного лабораторного анализа качественных и количественных показателей степени аэрирования жидкости.
Научная новизна заключается в следующем:
исследованы малоизученные свойства плоских двухфазных потоков в жидкости, заключающиеся в повышении степени насыщения воды кислородом воздуха за счёт качественного распыливания жидкости в сонаправлен-ном потоке газа по сравнению с аналогичными показателями пневматического среднепузырчатого аэратора и существующих ПГА;
определено положительное воздействие плоских затопленных аэрирующих струй на качество аэрирования, заключающееся в наличии перемешивающей способности газожидкостного факела и как следствие - более равномерного распространения растворённого кислорода в жидкости;
выявлены зависимости изменений характеристик аэратора от геометрических параметров сопла и давления в системе, раскрывающие показатели расхода газовой и жидкостной фаз, окислительной способности и эффективности от влияния этих факторов;
предложен способ аэрации, защищенный патентом, основанный на качественном распыливании жидкости в сонаправленном потоке газа;
Практическая значимость н реализация результатов работы:
разработаны практические рекомендации по применению ПГАПАФ в сооружениях биологической очистки сточных вод;
предложены техусловия применения данных аэраторов на очистных сооружениях г. Черемхово;
предложен способ аэрации, обеспечивающий насыщение невязкой жидкости монодисперсными пузырьками воздуха за счет качественного распыливания жидкости в сонаправленном потоке газа;
сконструировано устройство, позволяющее наполнить объём невязкой жидкости монопузырьками воздуха за счет подачи аэрируемой (жидко-
стной) и аэрирующей (газовой) фаз через насадку-сопло в аэрируемую жидкость;
разработана методика определения окислительной способности и эффективности работы плоскоструйного лневмогидравлическогс) аэратора;
разработан курс лабораторных работ по исследованию свойств плоской затопленной газожидкостной струи.
На защиту выносятся:
сравнительный анализ параметров ПГАПАФ и пневматического аэратора с равнозначной площадью сечения отверстия, а также аналога с цилиндрическим соплом;
закономерности изменения окислительной способности и эффективности ПГАПАФ в зависимости от изменений геометрических параметров канала сопла и давления в системе;
экспериментальные данные, подтверждающие наличие перемешивающей способности плоской газожидкостной струи без применения механических мешалок;
методика определения окислительной способности и эффективно-сти ПГАПАФ;
способ насыщения жидкости кислородом воздуха с помощью ПГАПАФ.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири» (Иркутск, 2004, 2005, 2006), на II Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы градостроительства и благоустройства территорий» (Кишинев, 2004), на VII Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (Кемерово, 2004), на научно-практической конференции «Технико-экономические проблемы развития регионов» (Иркутск, 2005), на 4-й международном кошрессе по управлению отходами «ВэйстТэк» (Москва, 2005), на П-Й международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии, методы повышения эффективности работы систем и сооружений водоснабжения и водоотведения» (Иркутск, 2007), на Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК-2008 (Москва, 2008).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 работ, в том числе получен 1 патент на изобретение и по перечню ВАК опубликована 1 статья в сборнике «Вестник ИрГТУ».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения. Основной текст составляет 123 страниц. Диссертация содержит 35 рисунка, список использованных библиографических источников из 98 наименований и 9 приложений.
Анализ существующих аэрирующих устройств
Для диспергирования воздуха в жидкости с целью насыщения её пузырьками воздуха давно применяются различные устройства, называемые аэраторами [1,2,4,27-42,44,45,52,55-59,67,97]. Все они классифицируются по различным признакам: механические, то есть аэраторы, которые имеют какой-либо движущийся (вращающийся) рабочий орган, вовлекающий атмосферный воздух в жидкостную фазу; пневматические, представляющие собой систему трубопроводов, подающих простой или насыщенный техническим кислородом воздух под давлением в аэрируемую жидкость (епосредственно или через диспергаторы); пневмомеханические (комбинированные), объединяющие в себе конструктивные элементы двух вышеупомянутых типов аэраторов; струйные, принцип действия которых заключается в использовании кинетической энергии потока жидкости для возникновения развитой поверхности газожидкостного контакта.
В свою очередь, каждый тип аэраторов классифицируется согласно своим конструктивным особенностям. 1. Механические - по расположению оси вращения (горизонтальные и вертикальные), по заглублению ротора (поверхностные и глубинные - для вертикальных), по конструкции ротора (вальцовые, клеточные, клеточно-вальцовые, щёточные - для горизонтальных, импеллерные и турбинно-всасывающие - для глубинных). Горизонтальные механические аэраторы. Данный тип аэраторов представляет собой горизонтальную ось с вальцами, клетками или щётками, перемешивающую жидкость с воздухом за счёт вращения (рис. 1).
Примером таких устройств может служить щёточный аэратор «Кесснер», имеющий металлические щётки с ворсом, диаметр которых колеблется от 1,5 до 2,5 м, погружённые в жидкость на 10 - 12 см и вращающиеся с заданной частотой, или лопастной аэратор «Маммут», состоящий из серии лопастей, присоединённых к горизонтальным приводным валам, опирающимся на роликоподшипники.
Также имеется опыт эксплуатации клеточных вальцовых аэраторов, установленных на поплавках. Такие устройства состоят из клеточно-вальцового ротора, поддерживаемого свободно перемещающимся в вертикальной плоскости мостиком, укреплённом на фундаменте, смонтированном на берегу пруда или канала.
Выводы: достоинства таких аэраторов — в небольшом расходе электроэнергии (1,35-1,4 кВт ч на снижение 1 кг БПК5), высокой окислительной способности, простоте изготовления и эксплуатации. Их недостатки - металлоёмкий рабочий орган, неудовлетворительное перемешивание жидкости при глубине резервуара более 2 м.
Два основных типа подобных устройств - поверхностные и глубинные. Соответственно названию эти аэраторы имеют вертикальный ротор, также снабжённый лопастями, расположенными на диске, на конусе или непосредственно на валу и работающие либо на поверхности жидкости, либо на глубине.
Наиболее распространёнными являются поверхностные аэраторы (рис. 2), особенность которых состоит в малом погружении в аэрируемую жидкость и непосредственном контакте ротора с атмосферой.
Принцип действия вертикального аэратора схож с таковым горизонтального и заключается в эжекции воздуха в зону разрежения, возникающую за лопастями ротора при его вращении. Одновременно разрежение создаёт подсос жидкости снизу, что благоприятно сказывается на перемешивании обогащенных кислородом слоев со всем объёмом. Чаще всего встречается разработанный в Англии и усовершенствованный затем германской фирмой «Копперс» аэратор «Симплекс», представляющий собой полый усечённый конус с приваренными к его внутренней части лопастями специального профиля, обращенный расширением вверх. Диаметр ротора не превышает 3 м, а возвышение его верхней кромки над поверхностью в зависимости от производительности колеблется от 5 до 20 см. Сам ротор, как правило, опирается на три регулируемые опоры над центральной направляющей трубой, предназначенной для обеспечения циркуляции придонных слоев жидкости.
Достоинствами этого типа аэраторов являются: возможность их работы в аэротенках большой глубины, например, в Англии и Германии они применены в сооружениях с рабочей глубиной 9 и 6 м соответственно; при постоянном уровне воды в резервуаре можно вручную или с помощью электродвигателя регулировать производительность отдельного аэратора путём изменения глубины его погружения. Минусы подобной конструкции — потребность в дорогостоящих редукторах, недостаточно высокая надёжность работы и сложность применения в сооружениях с переменным уровнем жидкости, например, в аэрируемых прудах, предназначенных одновременно для регулирования сточных вод. Последний недостаток, однако, вполне устраним, если смонтировать установку на понтоне, подобно горизонтальному клеточно-вальцовому аэратору на поплавках.
Сходство с конусными аэраторами обнаруживают дисковые, имеющие вместо конуса диск с радиально направленными 12—18 лопастями, укреплёнными снизу. Глубина погружения диска обычно не превышает 40 см, а для улучшения условий контакта «газ — жидкость» в нём устраивают отверстия диаметром 3 - 5 см или прорези шириной 1,5-3 см вдоль всей лопасти. Таким образом устроены аэраторы «Вортэйр» (США) и «Лурги» (Германия). Достоинства и недостатки этих аэраторов - те же, что и конусных. Вообще же вертикальные поверхностные аэраторы имеют множество конструктивных решений, большинство из которых в той или иной степени аналогично вышеописанным, и их эффективность при работе в стандартных условиях (водопроводная вода при нормальном давлении и t=20 С) достигает 2,5 - 3 кг 02/(кВт ч) и практически не зависит от конфигурации ротора (при условии правильности выбора режима его работы). При работе же в реальных условиях эти показатели обычно не превышают 1,8 - 2 кг Ог/(кВт ч).
Процессы, протекающие при ПГ-аэрировании и возможность их применения для биологической очистки сточных вод
Проведенные различными авторами (Р.И.Нигматулиным [6], Л.Д.Ландау [7], Х.А.Рахматулиным [8], С.Г.Телетовым [9], А.С.Лышевским [10,11] С.С.Кутателадзе [43], В.В.Кафаровым [50], В.Г.Левичем [51] и многими другими [79-84,85,89-91,94-96]) теоретические исследования позволили показать качественную картину течения двухфазной среды в канале пневмогидравлическо-го аэратора и выявить ряд проблем, от решения которых зависит дальнейшее совершенствование конструкций аэраторов.
Качественная оценка гидродинамики отдельных режимов течения газожидкостного потока в канале аэратора более детально рассмотрена в монографии В.Д.Казакова, С.Б.Леонова, М.Ю.Толстого [4] и позволяет понять процессы, протекающие при взаимодействии двух фаз.
В работах этих учёных предложено описание ряда механизмов и моделей двухфазного переноса и распыла жидких струй.
Пневмогидравлическое аэрирование обычно осуществляется путем совместной подачи жидкой и газовой фаз под избыточным давлением в различные устройства, близкие по своим конструкциям к эжекторам и топливным форсункам. Механизм образования пузырьков при пневмогидравлическом аэрировании до сих пор не совсем ясен и поэтому не имеет какой-либо общей теории.
В отечественной практике разработан целый ряд пневмогидравлических аэраторов, применяемых на флотомашинах. Соотношение расходов газовой фазы и жидкости составляет, в основном, не более 15:1. Более высокого соотношения расходов сумели добиться исследователи в США, сконструировав аэратор, имеющий в камере смешения диспергирующие шарики. Этот аэратор в лабораторных условиях позволил получить соотношение расходов газ - жидкость порядка 30:1. Однако в промышленных условиях тот же аэратор работает на соотношении газ - жидкость 8:1.
Очевидно, что ответ на вопрос, каков механизм диспергирования в пнев-могидравлическом аэраторе, в силу своей сложности, следует искать, прежде всего, там, где уже есть теоретические проработки на аналогичных или близких устройствах. Такими устройствами, кроме эжекторов, являются пневматические и гидравлические форсунки [61]. По принципу работы гидравлические форсунки можно разделить на шесть основных классов: 1) струйные, 2) центробежные, 3) центр обежно-струйные, 4) ударно-струйные, 5) с соударением струй, 6) комбинированные.
Предлагаемая классификация не исключает использование других известных классификаций для дополнительного деления на подклассы в зависимости от дополнительных признаков (например, центробежная эвольвентная высокопроизводительная форсунка и т.п.).
Принцип работы некоторых конструкций форсунок положен в основу создания различных пневмогидравлических аэраторов, существующих в промышленности.
Опыты, проведённые с известным цилиндрическим соплом ПГА, показали высокие значения окислительной способности. Необходимость раскрытия потенциала пневмогидравлического способа аэрации привела к разработке насадки с плоским каналом сопла.
Образование, подъём и выход на поверхность жидкости газового пузырька описаны у различных авторов [1,4,37,65]. За исключением первой стадии, эти явления имеют практически ту же природу, что и при пневмогидравличе-ском аэрировании. Основной фактор, определяющий качественное различие между одно- и двухфазной аэрацией, заключается именно в механизме образования пузырьков.
Процессы, происходящие при распыливании жидкости в соосном потоке газа, подробно рассмотрены в [4,6-11,43,48,50,60,73,84,95,96], но исследование затопленной газожидкостной струи полнее описано в источнике [4].
Струя жидкости, вытекающая из отверстия или насадки в атмосферу, теряет свою устойчивость и на некотором расстоянии от среза сопла либо распадается на отдельные крупные капли (небольшие скорости истечения), либо образует капельный факел, волнообразно «ломаясь» (умеренные скорости), либо превращается в мелкодисперсный, практически аэрозольный «туман» (высокие скорости).
Сопутствующий струе жидкости сонаправленный поток газа ускоряет разрушение струи и уменьшает диаметр капель, смещая процесс в сторону ту-манообразной структуры потока.
При выходе в атмосферу газожидкостная смесь с большой скоростью движения представляет собой нитевидные и плёночные образования, в которые превратились капли жидкости под воздействием потока газа, перемещающиеся с этим газом.
При выходе под поверхность жидкости (затопленная газожидкостная струя) наблюдается картина захвата газа жидкостными плёночными частицами и погружения его в объём жидкости в виде пузырьков.
Таким образом, обеспечивая мелкодисперсный распыл жидкости на капли одинаковых размеров, можно добиться образования близких по диаметру пузырьков, величина которых практически не превышает генерируемые пористыми диспергаторами.
Пневмогидравлический способ аэрации жидкости является наиболее перспективным из существующих благодаря простоте его осуществления, достигаемому качеству аэрации и отсутствию избыточных затрат энергии для его реализации. Данный способ защищен патентом [15] и включает в себя следующие положения:
«Способ аэрации жидкости перед очисткой, включающий подачу воды и воздуха в аэратор, расположенный в емкости, отличающийся тем, что перед подачей в аэратор воду под гидростатическим давлением подают на фильтрацию, при этом подачу воды осуществляют в аэратор, имеющий патрубки для подачи воды и воздуха, выпускную насадку и перегородку с отверстием, соос-ным патрубку для подачи воды и выпускной насадке, причем патрубок для подачи воздуха расположен после перегородки по ходу движения воды и перпендикулярно оси отверстия в перегородке, расстояние между перегородкой и входным отверстием выпускной насадки равно диаметру выпускной насадки, а отношение длины выпускной насадки и диаметра отверстия в перегородке к диаметру выпускной насадки равно от 3:1 до 10:1.»
Результаты экспериментального определения производительности по кислороду ПГА, ПГАПАФ и пневматического аэратора
Согласно результатам экспериментальных исследований, увеличение длины воздушного зазора положительно сказывается на окислительной способности, как по отношению к плоскому каналу с коротким зазором, так и к цилиндрическому (см. рис. 29).
При величине воздушного зазора 3 мм разница между каналами различного профиля несущественна (кривые 1 и 3). Вид поперечного сечения сопла -цилиндрический или плоский - не влияет в этом случае на качество распыливания.
Насадки с зазором 16 мм характеризуются более значительным разрывом в показателях (кривые 2 и 4). На графике прослеживается возрастание расхождений при увеличении давления в системе, и здесь профиль канала начинает влиять на качество распыла.
Ещё более различны показатели одинаковых по профилю, но отличающихся длиной воздушного зазора насадок (пары кривых 1,2 и 3,4). У ПГАПАФ (1 и 2) заметно расхождение параметров пропорционально увеличению давления в системе (сопло с зазором 16 мм показывает большее значение окислительной способности по сравнению с аналогом с 3-мм зазором), а ПГА с цилиндрическим каналом (3 и 4) разнятся в показателях при средних давлениях, при увеличении же давления свыше 0,3 МПа разница между 3- и 16-мм зазором постепенно исчезает.
Выводы: после данной серии экспериментов стало очевидно, что воздушный зазор 16 мм выгоднее, чем зазор 3 мм, для обоих видов сопел. Плоское сопло показало превышение значений ОС по отношению к цилиндрическому, что свидетельствует о более высокой эффективности плоскоструйного факела.
Незначительная разница в результатах между ПГАПАФ и ПГА может быть объяснена малым соотношением высоты и ширины канала ПГАПАФ, что нивелирует различие между плоской и цилиндрической струями, однако наличие преимущества плоской струи очевидно.
Зависимость окислительной способности от вышеупомянутых параметров прослеживается следующая: если принять за «единичную», то есть эталонную, насадку 3/3/16 (кривая 5), то очевидно, что при увеличении выходного отверстия в 2 раза окислительная способность незначительно снижается (кривая 1, насадка 3/6/16), при уменьшении выходного отверстия в 2 раза - значительно падает (кривая 4, насадка 3/1,5/16). При увеличении или уменьшении в 2 раза входного отверстия (кривые 3 и 2 соответственно, насадки 6/3/16 и 1,5/3/16) значения ОС понижаются при средних давлениях, при этом различия параметра между большим и меньшим входным каналом практически отсутствуют, а по сравнению с «эталонной» насадкой меняется характер наклона кривых, так же, как и в случае уменьшения выходного отверстия в 2 раза. варьирование размеров входного и выходного отверстий показало, что в диапазоне давлений 0,1 - 0,35 МПа наиболее оптимальными насадками являются ПГАПАФ с параметрами 3/3/16 и 3/6/16 (кривые 1 и 5 на рис. 30), а при давлении 0,35 - 0,5 МПа - 1,5/3/16 и 6/3/16 (кривые 2 и 3).
Увеличение расхода потребляемого воздуха пневматическим аэратором на 45-53% (насадка 3/1,5/16), на 22-30% (насадка 6/3/16) и на 1-10% (насадка 3/6/16) по сравнению с ПГАПАФ приводит не к увеличению, а к снижению значения окислительной способности барботера на 37-44, 26-56 и 55-70% соответственно. Отсюда следует, что окислительная способность ПГАПАФ достигается за счёт не количественных, а качественных характеристик процесса аэрации, связанных с мелкодисперсным распылом аэрируемой жидкости в канале сопла аэратора. График построен по приложению 6.
На основе приложений 5 и 6 таюке построены попарные графики для более наглядного отображения разницы в показателях ПГАПАФ и пневматического барботера (графики рис. 32, а - д). Для определения перемешивающей способности и влияния её на качество аэрации проводились подобные эксперименты с некоторыми отличиями, заключающимися в том, что датчик располагался в двух наиболее неблагоприятных точках резервуара с точки зрения распространения растворённого кислорода ПГАПАФ (см. рис. 28), и сравнивались значения растворённого кислорода для ПГАПАФ и пневматического аэратора.
Для опытов была выбрана наиболее эффективная по окислительной способности «пневматическая» насадка и наименее производительная - «пневмо-гидравлическая». Выяснилось, что это одна и та же насадка - 3/1,5/16 (см. график рис. 32).
Ожидаемый эффект от внедрения установки с использованием ПГАПАФ
Отсутствие у пневматических аэраторов горизонтальной составляющей импульса струи лишает её возможности саморегулирования гидродинамики потока в сооружении в разных направлениях, отличных от вертикального. Водо-воздушная струя ПГАПАФ обладает большей дальнобойностью за счёт присоединённой массы подаваемой в насадку жидкости, благодаря чему аэратор может поддерживать содержащийся в сточной воде активный ил во взвешенном состоянии по всему объёму сооружения, предотвращая его седиментацию и уплотнение (рис. 36).
Пневматический аэратор обеспечивает циркуляцию жидкости за счёт эр-лифтного эффекта, что достигается значительным расходом воздуха (большим, чем этого требует процесс аэрации). Но вне зоны восходящего потока пузырьков существует вероятность седиментации взвешенных веществ, поскольку отсутствует противодействующая гравитационной подъёмная сила, а напротив, движение стоков у противоположной аэратору стенки совпадает с направлением выпадения взвесей в осадок (рис. 36, а). ПГАПАФ с ориентированным параллельно днищу сооружения газожидкостным факелом устраняет саму возможность оседания, поскольку не позволяет выпавшему в осадок илу оставаться в покое и уплотняться (рис. 36, б).
Анализируя полученные экспериментальные данные, можно сделать вывод, что ПГАПАФ обладает высокой окислительной способностью при небольших энергозатратах. При максимальном давлении 0,5 МПа, расходе воздуха 10 м3/ч и расходе воды 0,4 м3/ч ОС составляла порядка 136 г Ог/ч при эффективности 227 г Ог/кВт ч (таблицы приложения 5). Необходимо уточнить, что эти данные были получены на чистой (водопроводной) воде, и для сточных вод требуется вводить поправочные коэффициенты согласно СНиП.
Полученные результаты показали хорошую корреляцию с данными, разработанными в теоретической части и подтверждёнными экспериментально.
Очистные сооружения с пневматической системой аэрации оснащены системой подачи и распределения воздуха, которую можно использовать при монтаже пневмогидравлической системы аэрации при реконструкции КОС. Ожидаемый экономический эффект (экономия на электроэнергии за год) от внедрения ПГАПАФ составит при стоимости 62 коп./кВт ч, мощности воздуходувки 128 кВт и снижении расхода воздуха на 36%: Замена системы пневматической аэрации на ПГАПАФ имеет основание по следующим причинам: высокая производительность по кислороду ПГАПАФ; ПГАПАФ в меньшей степени подвержены засорению, чем пористые диспергаторы и стальные перфорированные трубы; широкий диапазон производительности по газовой фазе (по диаметру пузырьков ПГАПАФ занимает промежуточное положение между мелко- и среднепузырчатыми аэраторами - от 0,1 до 10 мм); возможность управления гидродинамикой потока в сооружении с помощью ПГАПАФ; исключение застойных зон в аэротенке в углах и придонных областях. Заключение: В результате выполненных исследований: 1. Разработано и сконструировано аэрирующее устройство с плоскоструйным факелом распыла на основе запатентованного способа аэрации жидкости. 2. Разработана методика определения окислительной способности и эффективности ПГАПАФ, отличающаяся от стандартной необходимостью учёта дополнительного объёма аэрируемой жидкости, проходящей через аэратор. 3. Определены окислительная способность и эффективность ПГАПАФ, прослежены зависимости изменения этих характеристик от различных физико-химических факторов и геометрических параметров сопла аэратора, определены оптимальные размеры канала сопла. 4. Проведено сравнение параметров сопел ПГАПАФ с минимальным и максимальным воздушными зазорами, показывающее увеличение значений окислительной способности на 14% при увеличении потребляемого расхода воздуха на 5% при применении сопла с максимальным зазором. 5. Сопоставлены показатели ПГАПАФ и ПГА с цилиндрическим каналом сопла, показывающие увеличение значений окислительной способности ПГАПАФ на 10% для максимального зазора, и со среднепузырчатым пневматическим устройством, обнаруживающие превышение показателей ПГАПАФ по окислительной способности на 29% при снижении потребляемого расхода воздуха на 56%.
Похожие диссертации на Интенсификация работы очистных сооружений с использованием пневмогидравлических аэраторов
