Введение к работе
Актуальность темы. Практика эксплуатации современных систем биологической очистки сточных вод показывает, что эксплуатационные затраты на очистку сточных вод на 60-80% зависят от эффективности применяемой системы аэрации, являющейся основным элементом станций биологической очистки.
Анализ существующих систем аэрации показал, что наибольшее распространение получили пневматические системы, среди которых наиболее эффективными являются мелкопузырчатые. Однако, данные системы, ввиду их подверженности засорению и необходимости частой смены или регенерации аэраторов, не применяются для очистки некоторых видов сточных вод. Лишенные этих недостатков средне- и крупнопузырчатые системы аэрации более надежны в работе, но в 1,5-2 раза менее эффективны
Использование приема аэрации в выделенном объеме (эрлифтная аэрация) позволяет повысить эффективность аэрации. Однако, существующие эр-лифтные аэрационные устройства хотя и превосходят по эффективности средне- и крупнопузырчатые пневматические аэраторы, но не достигают уровня мелкопузырчатых.
Таким образом, повышение эффективности эрлифтных аэраторов, являющихся надежными в работе и Ко требующими частой регенерации, в силу их незасоряемости, является актуальной задачей.
Цель работы.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование вихревых эрлифтных аэраторов для обеспечения их высокой эффективности и экономичности.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью конкретными задачами исследований являются:
исследование и анализ пневматических систем аэрации для очистки сточных вод;
разработка нового метода аэрирования жидкости в выделенном объеме;
разработка конструкции вихревого эрлифтного аэратора для биологической очистки сточных вод в аэротенке;
исследование влияния конструктивных особенностей аэратора на процесс массопереноса кислорода в обрабатываемой жидкости;
определение удельной окислительной мощности, коэффициента использования кислорода воздуха и энергоэффективности систем аэрации с вихревыми эрлифтными аэраторами;
разработка рекомендаций к расчету и использованию вихревых эр-лифгных аэрационных систем.
Научная новизна работы заключается:
- в разработке нового метода аэрирования жидкости в выделенном объе
ме, повышающего эффективность использования кислорода воздуха за счет
увеличения интенсивносги перемешивания водовоздушнои смеси при ее вра-
щательно-поступательном движении;
- в разработке и обосновании математической модели вихревого эрлифта,
позволяющей оптимизировать его работу.
Практическая значимость работы:
предложена и апробирована в промышленных условиях новая высокоэффективная конструкция вихревого эрлифтного аэратора, позволяющая существенно повысить степень использования кислорода воздуха;
разработана методика расчета эрлифтных аэраторов, позволяющая оптимизировать их работу;
разработаны рекомендации по проектированию вихревых эрлифтных аэраторов.
Внедрение. Промышленный образец ВЭУ внедрен на поселковых очистных сооружениях р.п. Золотаревка Пензенского района Пензенской области.
Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ. Получена приоритетная справка №99115810 от 28.07.1999г. по заявке на патент «Устройство для аэрации жидкости».
Основные положение диссертационной работы были изложены на Международной научно-технической конференции «Формирование непрерывного экологического образования» ПфМНЭПУ (г. Пенза, 1998 г.), на Международной научно-практической конференции "Гидротехническое строительство и мелиорация земель на современном этапе» ПГАСА (г. Пенза, 1999 г.), на I Межрегиональной научно-практической конференции «Энергосбережение в регионе: проблемы и возможности» ПГАСА (Пенза, 1995); на Всероссийской XXX научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства», ПГАСА (г.Пенза, 1999 г.); на Научно-технической конферен-. ции «Совершенствование систем жизнеобеспечения на основе экологически рационального природопользования» (г.Томск, 1999 г.); на Научно-практической конференции «Строительство и экология», ПГАСА (г.Пенза, 1999 г.); на Международном научно-практическом семинаре «Проблемы энер-го- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (г.Пенза 2000 г.).
Достоверность полученных результатов оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментов. При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование и приборы. Экспериментальные данные на моделях соответствуют результатам, полученным на промышленной установке.
На защиту выносятся:
обоснование целесообразности использования вихревого эрлифтного аэратора для повышения эффективности пневматических систем аэрации;
результаты теоретических и экспериментальных исследований работы традиционных и вихревых эрлифтных аэраторов;
- математическая модель процесса аэрации жидкости в вихревом
эрлифтном аэраторе;
методика расчета и аппаратурное оформление системы аэрации с вра-щательно-поступательным движением водовоздушной смеси;
рекомендации для проектирования и расчета вихревого эрлифтного аэратора.
Структура и объем работы. Диссертация изложена ъъ/ЗО страницах машинописного текста, включает S" таблиц, SB рисунков, и состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы из 65~ наименований и трех приложений. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ