Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Максимова Светлана Валентиновна

Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств
<
Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Максимова Светлана Валентиновна. Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.04 Пенза, 2006 135 с. РГБ ОД, 61:07-5/1200

Содержание к диссертации

Введение

1 Аналитический обзор систем аэрации сточных вод 7

1.1 Классификация систем аэрации 7

1.2 Пневматическая система аэрации 10

1.3 Механическая система аэрации 21

1.4 Гидравлическая система аэрации 27

1.5 Комбинированная система аэрации 33

1.6 Способы интенсификации работы пневматических систем аэрации... 36

Выводы 43

Цель и задачи исследований 44

2 Теоретическое обоснование возможности использования эрлифтных устройств для интенсификации работы пневматических систем аэрации 45

2.1 Перемешивание как способ интенсификации процессов очисткисточных вод 45

2.2 Влияние на процесс биохимической очистки сточных вод перемешивания иловой смеси 47

2.3 Перемешивание жидкости пневматическими устройствами 51

2.4 Теоретические основы процесса перемешивания жидкости барботированием 53

2.4.1 Свободное всплывание одиночного газового пузырька в жидкости 53

2.4.2 Теоретические основы процесса пневматического перемешивания жидкости 71

Выводы , , 81

3 Теоретические и экспериментальные исследования процесса перемешивания жидкости эрлифтными устройствами 83

3.1 Теоретические основы процесса перемешивания жидкости эрлифт ными устройствами 83

3.2 Лабораторные исследования процесса перемешивания жидкости устройством, работающим в статическом режиме 88

3.2.1 Описание установки для проведения лабораторных исследова ний 88

3.2.2 Программа и методика проведения лабораторных исследований.. 89

3.2.3 Результаты лабораторных исследований 91

3.3 Лабораторные исследования процесса перемешивания жидкости эрлифтным устройством, работающим в динамическом режиме 93

3.3.1 Описание установки для проведения лабораторных исследований 93

3.3.2 Программа и методика проведения лабораторных исследований.. 94

3.3.3 Результаты лабораторных исследований 95

3.3.4 Оценка достоверности полученных данных. Разработка математических моделей, описывающих работу перемешивающего эрлифтно-го устройства 97

Выводы 98

4 Лабораторные исследования технологии аэрации и перемешивания жидкости с использованием вихревых эрлифтных устройств 100

4.1 Лабораторные исследования процесса перемешивания жидкости вихревым эрлифтным устройством 100

4.1.1 Описание установки для проведения лабораторных исследований 100

4.1.2 Программа и методика проведения лабораторных исследований... 102

4.1.3 Результаты лабораторных исследований 103

4.2 Лабораторные исследования массопередачи кислорода в жидкость в процессе ее аэрирования мелкопузырчатой пневматической системой и перемешивания вихревым эрлифтным устройством 108

4.2.1 Программа и методика проведения лабораторных исследований... 108

4.2.2 Результаты лабораторных исследований ПО

Выводы 111

5 Производственное внедрение технологии перемешивания аэрационного объема вихревыми эрлифтными устройствами 112

5.1 Производственное внедрение технологии перемешивания аэрацион-ного объема вихревыми эрлифтными устройствами 112

5.2 Рекомендации по проектированию и расчету аппаратурного оформления предлагаемой технологии. Расчет экономического эффекта, полученного от внедрения 119

Выводы 123

Список использованной литературы

Введение к работе

Водные ресурсы являются одним из наиболее уязвимых компонентов окружающей природной среды, способным очень быстро изменяться под влиянием хозяйственной деятельности человека. В качестве основного фактора, обуславливающего негативное влияние на открытые водоемы, выступает сброс в них сточных вод. Сточные воды содержат массу опасных веществ и способны существенно повлиять на экологическое состояние водоемов. В связи в этим возникает острая необходимость в строительстве новых и интенсификации работы уже существующих очистных сооружений.

В настоящее время и в ближайшем обозримом будущем главную роль в технологиях очистки основной массы хозяйственно- бытовых и производственных сточных вод будет играть биологический метод аэробного окисления органических загрязнений сточных вод, что обусловлено технологическими и экономическими преимуществами этого метода по сравнению с другими известными методами.

Наибольшее распространение для биологической очистки сточных вод получили аэротенки.

Основная часть от общих затрат (60-8-%) на эксплуатацию аэротенков приходится на оплату электроэнергии, потребляемой системой аэрации. Из всего комплекса оборудования, используемого в настоящее время на станциях биологической очистки, аэрационные устройства являются наиболее энергоемкими, что обуславливает актуальность направления повышения эффективности работы аэрационной системы.

Система аэрации определяет не только экономические показатели очистных сооружений, но и существенно влияет на процесс биологической очистки, так как от величины поддерживаемой концентрации растворенного кислорода и эффективности перемешивания иловой смеси во многом зависит степень окисления загрязняющих веществ.

Таким образом, задача разработки новых устройств, позволяющих повысить эффективность систем аэрации является актуальной.

Работа проводилась в соответствии с комплексной федеральной программой «Экология и природные ресурсы России» (2002-2010 г.г.).

Научная новизна работы состоит:

в теоретическом и экспериментальном обосновании новой технологии перемешивания аэрационного объема мелкопузырчатой пневматической системы аэрации вихревым эрлифтным устройством;

в получении математических моделей, устанавливающих зависимости величин коэффициента газосодержания и приведенной скорости жидкости Уж в стволе перемешивающего эрлифтного устройства от значения приведенной скорости подачи газовой фазы J;

в определении оптимальных режимов работы комбинированной системы аэрации, включающей в себя штатный мелкопузырчатый пневматический аэратор и вихревое перемешивающее устройство.

Практическая значимость работы:

предложена и апробирована в промышленных условиях новая технология перемешивания аэрационного объема мелкопузырчатых пневматических систем аэрации вихревыми эрлифтными устройствами;

разработаны рекомендации к проектированию и расчету аппаратурного оформления технологии перемешивания аэрационного объема вихревыми эрлифтными устройствами.

Практическая реализация. Технология перемешивания аэрационного объема мелкопузырчатой пневматической системы аэрации вихревым эрлифтным устройством внедрена на канализационных очистных сооружениях г.Каменка Пензенской области, производительностью 8700 м /сут. Подтвержденный годовой экономический эффект от внедрения предложенной технологии составил более 220 тыс. рублей в ценах 2006 года.

Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 8 всероссийских и международных конференциях в г.Пензе, г.Новосибирске, г.Тюмени в 2003-2006 г.г.

Механическая система аэрации

Насыщение воды кислородом воздуха происходит за счет захвата аэратором атмосферного воздуха и диспергирования его в жидкости, а также интенсивного распыления воды в воздухе. Количество растворяемого кислорода и энергетические затраты зависят от глубины погружения щеток, скорости их вращения, размеров и формы аэрационного сооружения, а также наличия отражательных перегородок. Скорость вращения 50-120 об/мин [82].

Колесный аэратор Хавортса имеет 6-8 лопастей сечением 5 х 6 см (рис. 1.12.6). Колеса до половины радиуса погружены в жидкость и вращаются с частотой 15 -22 об/мин [81].

Горизонтальные аэраторы имеют металлоемкий рабочий орган и могут обеспечить удовлетворительное перемешивание жидкости при глубине резервуара не более 2 м [21].

Среди вертикальных аэраторов наибольшее распространение получили поверхностные аэраторы (рис. 1.12 в), отличительной особенностью которых являются малое погружение в обрабатываемую жидкость и непосредственный контакт ротора с атмосферным воздухом. Принцип действия аэраторов этого типа заключается в сочетании аэрирующего эффекта кольцевого гидравлического прыжка, вызываемого вращением лопастей ротора, с эжекцией атмосферного воздуха в зону пониженного давления. Одновременно снизу к ротору подсасывается жидкость, что способствует ее хорошему перемешиванию и распределению обогащенных кислородом слоев во всем объеме сооружения.

Вертикальные поверхностные аэраторы отличаются большим разнообразием конструктивных решений. К ним относятся конусные аэраторы «Симплекс», «Симкар», «Диффума», «Джирокс», дисковые «Вортейр», «Лурги», осевые «Лайтнин» и их многочисленные модификации. Аэраторы этих типов иногда относят к общей категории - турбинные [68].

Одним из наиболее распространенных поверхностных аэраторов вертикального типа является «Симплекс», представляющий собой полый усеченный конус, обращенный расширенной частью вверх, с лопастями специального профиля, приваренными к его внутренней части. Ротор аэратора диаметром до 3 метров погружается в жидкость так, чтобы его верхняя часть выступала на 5 -20 см (в зависимости от производительности) над уровнем жидкости. Как пра вило, ротор устанавливается над центральной направляющей трубой, предназначенной для циркуляции придонных слоев жидкости (рис.1.12.г). Достоинством аэраторов «Симплекс» является возможность их работы в аэротенках большой глубины.

Широкое распространение в мировой практике получили дисковые аэраторы «Вортейр», разработанные фирмой «Инфилко» (США) и аналогичные им аэраторы фирмы «Лурги» (ФРГ) [68]. Дисковый аэратор представляет собой диск, с нижней стороны которого крепятся радиально направленные 12-18 лопастей. Глубина погружения диска в жидкость обычно не превышает 40 см. Для улучшения условий газожидкостного контакта в диске аэратора имеются отверстия диаметром 3 - 5 см или прорези шириной 1.5-3 см вдоль всей лопасти.

Глубинные аэраторы подразделяются на импеллерные, кавитационные, турбинно-всасывающие [36,68].

При работе импеллерных аэраторов (рис. 1.12 д) воздух и сточная жидкость перемещаются по вертикальной трубе вниз к днищу аэрационного сооружения за счет вакуума, образующегося в этой трубе при вращении ротора аэратора. Воздух, вовлеченный потоком жидкости, проходя через ротор, интенсивно диспергируется. Водовоздушная смесь выбрасывается в нижней части резервуара и смешивается со всем объемом жидкости, что обеспечивает хорошую аэрацию. К аэраторам данного типа относится импеллерныи аэратор системы Дурова.

В кавитационных аэраторах в зону разрежения засасывается только воздух. По сравнению с импеллерными они более производительны как по зоне обслуживания, так и по скорости массопереноса. Высокую эффективность этих аэраторов обеспечивает ротор, выполненный в виде пустотелого зубчатого колеса, связанного с атмосферой полой трубой.

Компания «ABS Pumps» изобрела новый тип механического аэратора -погружной моноблочный аэратор системы Frings типа ТА на основе модульного ряда погружных канализационных насосов ABS. Вращающееся в воде рабочее колесо создает разрежение 0,1 - 0,15 атм, вовлекает атмосферный воздух по воздухозаборной трубе и вводит его в контакт со сточной жидкостью [68]. Кольцо с каналами выбрасывает водовоздушную смесь с большой радиальной скоростью, в результате чего на глубине 1 - 8 м создается зона аэрации и перемешивания диаметром до 16м(рис. 1.13).

Теоретические основы процесса перемешивания жидкости барботированием

Свободно всплывающий пузырек воздуха в неограниченном объеме воды можно рассматривать как определенную дисперсную частицу, обладающую су щественным свойством - дисперсностью. Дисперсность - важнейший признак объектов, имеющих незначительные размеры. С ростом дисперсности повышается роль поверхностных явлений, влияющих на частицу, так как увеличивается доля ее поверхностных молекул, увеличивается удельная поверхность, более сильно проявляются гетерогенные свойства.

Гетерогенность или многофазовость - признак объекта, указывающий на наличие межфазовой поверхности, т.е. поверхностного слоя. Дисперсность (раздробленность) - признак объекта, связанный с его размерами и геометрией. Дисперсность пузырька воздуха определяется следующими характеристиками:

1. Линейный размер пузырька. Поскольку поперечный разрез пузырька воздуха всегда представляет собой круг, за его линейный размер принимается диаметр поперечного сечения dn наибольшей площади. Таким образом, для точки 1 (рис. 2.6, 2.7) имеем с?п =0,123-КГ3 м; vn =0,00182 м/с; = 24; Re = l.

В отличие от твердой сферы пузырек воздуха при увеличении числа Рей-нольдса с Re = 1 до Re = 72 (точка 2 на рис. 1.2 и 1.3) продолжает всплывать в ламинарном режиме - наблюдается эффект «проскальзывания». Этот эффект «проскальзывания» пузырька воздуха обуславливается подвижностью в рассматриваемой области значений Re тонкой жидкостной пленки, окружающей пузырек. (Поверхность твердой сферы в отличие от поверхности пузырька неподвижна). По графику (рис. 2.7) определяем для точки 2 значения dn= 0,5-10" м и v„= 0,14 м/с. Скорость всплывания пузырька воздуха, рассчитанная по формуле (2.10), в точке 2 равна: yn=i L.zl = 5,384-1 OX2 =5,384-105 -(0,5-10-3)2 =0,14 м/с. Р Р

В точке 2 ламинарный режим всплывания пузырька воздуха сменяется переходным режимом всплывания. Ламинарный режим всплывания характеризуется стационарностью условий относительно действия сил поверхностного натяжения (поверхностного давления) (стационарный режим действия силы поверхностного натяжения): ПП АР; Ар гс Н, (2.14) где Fnii - сила поверхностного натяжения (сила Лапласа). Для пузырька сферической формы Fnu = SnAp = nd2n = 4ndnvn,H, (2.15) где Др - увеличение давления воздуха внутри пузырька, происходящее под действием сил поверхностного натяжения, Па; тп - коэффициент по Дж верхностного натяжении пузырька воздуха в воде, м2 В переходной точке стационарность условий относительно действия сил поверхностного натяжения сменяется условием динамического равновесия. Режим динамического равновесия действия силы поверхностного натяжения ;Н= АР= Н. (2.16) Как для стационарного режима действия силы поверхностного натяжения, так и для режима динамического равновесия действия силы поверхностного натяжения выполняется условие Ес=Е,р,Дж, (2.17) где Еа - 5пап - поверхностная механическая энергия пузырька воздуха, Дж; 3 Е =— ApWn - объемная механическая энергия пузырька воздуха (энергия избыточного давления воздуха), Дж. С учетом значений Е и Е имеем откуда А 2 п 2аг Дп-—v-a —Е 3IF п 3 5„ (2.18)

Для пузырька сферической формы 5П=—-. Подставляя значение 8П в формулу (2.18), получим формулу Лапласа: Ар 2 во, _ 4ап _ 2ап 3 dn dn Поскольку в точке 2 пузырек воздуха сохраняет сферическую форму, можем записать: Ttd3 FAP=-r-s(p-pB) H; (2.19) _%d2 V2n Fm=4ndnan,B. л-З С учетом формул (2.14) и (2.15) для значений = 0,5-10 и vn =0,14 м/с имеем: ?(р-рв)=4Кп; о оп= (Р-Рв); (2.20) CT=fiili5_i. 9,8(998,2-1,2) = 0,000102 ,- -. 24 м Из выражения (2.18) имеем 4 000102 п dn 0,5-10 3 Критерий Рейнольдса и коэффициент гидравлического сопротивления в точке 2 Re = jA=0,5.10- .Q,14j69 v 1,01 - 10"й 4d„q р-ре _ 4 0Л5-10"3 -9,8 998,2-1,2 3 Уй2 р З 0Д42 998,2

При dR =0,501 -10 м пузырек воздуха имеет следующие характеристики: vn = 0,14 м/с; стп = 0,0001 Дж/м2; С = 0,33; Др - 0,82 Па; Re = 69.

Между точками 2 и 3 графика, изображенного на рис. 2.7, наблюдается переходный режим всплывания сферического пузырька воздуха, при котором по аналогии с переходным режимом всплывания твердого шара выполняется условие vn = Kdu.

По графику (см. рис. 2.7) для точки 3 определяем значения vn = 0,37 м/с.

Поскольку точка 3 является переходной точкой, в которой переходный режим всплывания переходит в турбулентный режим всплывания (область квадратичного закона сопротивления), то значение числа Рейнольдса для нее в соответствии с рекомендациями [115] принимается Re = 500.

Описание установки для проведения лабораторных исследова ний

При пузырьковом режиме движения газожидкостной смеси в эрлифтной колонне средняя скорость всплывания пузырьков воздуха имела постоянную величину Гп=0,3 м/с и не зависит ни от глубины слоя жидкости Нж ни от интенсивности аэрации J.

Переход в снарядный режим движения газожидкостной смеси в эрлифтной колонне сопровождается снижением средней скорости всплывания пузырьков воздуха Vn и увеличением значения коэффициента газосодержания р и относительного увеличения коэффициента кинематической вязкости v.

Лабораторные исследования процесса перемешивания жидкости эрлифтным устройством, работающим в динамическом режиме проводились на установке, схема которой представлена на рис.3.5. рециркуляционная колонна; 8 - пьезометр

Лабораторная установка включала в себя: переносную ротационную установку 1; ротаметр 2; воздуховод 4; диспергирующее устройство 5; эрлифтную колонну диаметром d3=0,015 м 6, расположенную внутри рециркуляционной колонны 7. Расход сжатого воздуха, подаваемого ротационной установкой 1 на диспергирующее устройство 5 регулировался при помощи вентиля 3. Гидростатический напор в эрлифтной колонне 6 измерялся пьезометром 8.

Программа и методика проведения лабораторных исследований

Целью проведения второго этапа лабораторных исследований было установление влияния величины приведенной скорости подачи газовой фазы в эрлифтной зоне устройства, работающего в динамическом режиме на величину коэффициента газосодержания р и скорости движения жидкости ж.

В ходе проведения второго этапа исследований решались следующие задачи: 1. Определение зависимости величины приведенной скорости движения жидкости в эрлифтной зоне Уж от приведенной скорости подачи газовой фазы J. 2. Определение зависимости величины коэффициента газ о содержания эрлифтной зоны, работающей в динамическом режиме р от приведенной скорости подачи газовой фазы J. 3. Определение зависимости величины относительного расхода эрлифта от приведенной скорости подачи газовой фазы J.

Приведенная скорость восходящего потока жидкости в эрлифтной зоне определялась по формуле: Уж =0 -, м/с э где F3 = —- - площадь горизонтального сечения эрлифтной зоны, м2; Ож - расход жидкости, проходящей через эрлифтную зону. Расход жидкости определялся по формуле: 6,= - ,1 /0 Ш2Р ndl. 4 4 .2 -)- площадь кольцевого пространства зоны рецирку где Fp = ( ляции жидкости, м ; У.жр - средняя скорость нисходящего потока жидкости в зоне рециркуляции, м/с. Средняя скорость нисходящего потока жидкости в зоне рециркуляции Ужр определялась при помощи измерителя скорости течения воды - гидрометрической микровертушки ГМЦМ-1.

Результаты лабораторных исследований Результаты экспериментальных исследований эрлифтного устройства, работающего в динамическом режиме, представлены в виде графиков, изображенных на рис.3.6. б V ,» OJS 0,? АІЇ 0J- 0. Рис.3.6. Зависимости приведенной скорости потока жидкости в эрлифтной зоне Кж(1);

коэффициента газосодержания р (2), относительного расхода эрлифта (3) от приведенной

скорости подачи газовой фазы J Переход пузырькового режима движения водовоздушной смеси в снарядный режим в эрлифтной колонне, работающей в динамическом режиме наблюдался при увеличении приведенной скорости подачи газовой фазы более Лр=0,16 м/с. Как при пузырьковом режиме движения водовоздушной смеси, так

и при снарядном режиме средняя скорость всплывания пузырьков воздуха была постоянной и имел значение Гп=0,3 м/с.

В точке перехода пузырькового режима в снарядный JKp=0t 16 м/с значение приведенной скорости потока жидкости в эрлифтной зоне было равно величине средней скорости всплывания пузырьков воздуха УЖ=УП=0,3 м/с, а скорость движения пузырьков воздуха относительно стенок эрлифтной колонны составляла V n = КЖ+КП=21 =0,6 м/с.

Авторам работы [17] анализ значений крутящих моментов сил, возникающих как результат разности плотностей жидкости и газожидкостной смеси, создаваемой в аэрационном бассейне позволил получить уравнение, связывающее приведенную скорость восходящего потока жидкости Уж с геометрическими размерами аэрационного бассейна и интенсивностью аэрации J vlv JgsAR (З.зо) где g - ускорение свободного падения, м/с ; 5М - характерный линейный размер аэрационного бассейнам; У[=УЖ+У„ - средняя скорость всплывания воздуха относительно стенок аэрационного бассейна, м/с. Полученные нами данные (рис.3.8) показали, что работа перемешивающего эрлифтного устройства может быть описана уравнением: Kvl-J-vl (3.31) где Уэ =2УП -средняя скорость всплывания пузырьков воздуха относительно стенок эрлифта в момент перехода пузырькового режима движения во-довоздушной смеси в снарядный.

Описание установки для проведения лабораторных исследований

Лабораторные исследования массопередачи кислорода в жидкость проводились на установке, схема которой представлена на рис. 4.1.

Целью проведения второго этапа лабораторных исследований - установление степени повышения эффективности процесса аэрирования воды мелкопузырчатым аэратором «Аква-лайн» при перемешивании аэрационного объема вихревым эрлифтным аэратором.

В ходе проведения второго этапа исследований решались следующие задачи:

1. Определение зависимости величины объемного коэффициента массопередачи кислорода в воду KLa в процессе работы мелкопузырчатого аэратора «Аква-лайн» от значения интенсивности аэрации Ja.

2. Определение зависимости величины объемного коэффициента массопередачи кислорода в воду KLa в процессе одновременной работы мелкопузырчатого аэратора «Аква-лайн» и вихревого эрлифтного устройства от значения интенсивности аэрации Ja и доли воздуха подаваемой на вихревое эрлифтное устройство.

Значение объемного коэффициента массопередачи KLa, характеризующего относительное количество кислорода, переходящее в единицу объема жидкости за единицу времени определялось по стандартному методу переменного дефицита кислорода. При использовании этого метода производится обескислороживание воды с последующим повышением концентрации растворенного кислорода в процессе аэрации с заданной интенсивностью аэрирования. Объемный коэффициент массопередачи определяется через натуральный логарифм отношения дефицита кислорода в начале процесса аэрации (момент времени Ті) Д, к дефициту кислорлда в конце процесса аэрации (момент времени Т2)ДК.

Дефицит кислорода определяется как разность концентрации насыщения воды кислородом воздуха Сн и концентрации кислорода в рассматриваемый момент времени (Сj ДЛЯ Т; и С2 для Т2).

Обескилороживание воды проводилось по следующей методике. Аэраци-онный бассейн заполнялся водопроводной водой до установленного уровня. Замерялась концентрация растворенного кислорода. В воду вносился сульфит натрия Na2S03 в количестве 6 мг/л на 1 мг/л растворенного кислорода. Для ускорения процесса обескислороживания в воду добавлялся катализатор хлорид кобальта (расчетная концентрация катализатора 1 мг/л).

Обескислороживание воды проводилось в течение трех минут при постоянном перемешивании раствора. Обескислороживание воды происходит в соответствии с химической реакцией: ISO]- +02 -+2SO]- (4.4) Концентрация кислорода, растворенного в воде, определялась с помощью кислородомера марки АЖА-101.1М. Доля воздуха, подаваемого на вихревое эрлифтное устройство (ВЭУ) контролировалась ротаметрами 2 ( см. рис.4.1) и определялась как отношение расхода воздуха, подаваемое на ВЭУ Qe3 к общему расходу воздуха, QB подаваемого на аэратор (4) и ВЭУ (5) (рис.4.1) Результаты лабораторных исследований

Результаты экспериментальных исследований процесса массопередачи кислорода в воду при ее аэрировании мелкопузырчатым аэратором «Аква-лайн» и перемешивании вихревым эрлифтным устройством представлены в виде графиков, изображенных на рис.4.14.

Результаты испытаний трубчатых аэраторов «Аква-лайн» показывают, что в диапазоне интенсивности аэрации Ju =5-25 м /м -ч с увеличением расхода воздуха коэффициент использования кислорода К„ практически не уменьшается (графики 1,2,3,4 рис.4.14 представляют собой прямые линии). Подобный эффект в аэраторе с неоднородным составом пор достигается за счет специальной технологии термомеханической обработки диспергирующего слоя и подборе состава смеси полимеров.

Дополнительное перемешивание аэрационного объема и создание режима противотока позволяет существенно повысить эффективность аэрационной системы. Наиболее оптимальным режимом работы системы аэрации наблюдается при Q = 0,10.

При подаче 10% от общего расхода сжатого воздуха на вихревое эрлифт-ное устройство эффективность системы аэрации увеличивается в 1,6 раза.

Выводы:

1. Вихревой эрлифт является эффективным устройством, позволяющим осуществить эффект противотока и повысить степень перемешивания аэрационного бассейна.

2. Вихревое эрлифтное устройство позволяет обеспечить скорость нисходящего потока жидкости в пристеночной области на уровне К„„=0,14 м/с и величину окружной скорости рециркуляционного потоков в придонных слоях на уровне 1 =0,5-0,11 м/с при приведенной скорости подачи газовой фазы /=0,16 м/с,

3. Наиболее оптимальный режим работы комбинированной системы аэрации наблюдается при Q = 0,10.

4. При подаче 10% от общего расхода сжатого воздуха на вихревое эр лифтное устройство и до 90% расхода - на мелкопузырчатые аэраторы, эффек тивность системы аэрации увеличивается в 1,6 раз.

Похожие диссертации на Совершенствование систем аэрации сооружений биологической очистки сточных вод с использованием вихревых эрлифтных устройств