Устройство для аэрации жидкости

Полезная модель относится к устройствам для биологической и химической очистки воды и может быть использована в процессах очистки питьевой воды.
Известно устройство для очистки воды (патент РФ № 2453506, опубл. 20.06.2012), включающее цилиндрическую камеру смешивания потока очищаемой воды с воздухом, воздухоподающую трубу, направленную в центр торца камеры, емкость для сбора нерастворимых примесей и раздельные выводы из устройства очищенной воды и нерастворимых примесей. Цилиндрическая камера смешивания сверху закрыта крышкой, через центр которой установлена воздухоподающая труба. Цилиндрическая камера смешивания разделена на верхнюю камеру массообмена и нижнюю камеру массообмена с помощью перегородки с коаксиальным отверстием относительно воздухоподающей трубы и перепускными каналами по периферии. Нижняя камера массообмена образована в нижней части торцом цилиндрической камеры смешивания и снабжена по крайней мере двумя тангенциальными патрубками для подвода очищаемой воды и закручивания водного потока. В перегородке выполнены перепускные каналы по периферии для пропуска сгустков и твердых включений в верхнюю камеру массообмена. В боковой поверхности верхней камеры массообмена выполнена проницаемая стенка для выхода обработанного водного потока в емкость большего объема, в которой установлена по крайней мере одна цилиндрическая камера смешивания. В нижней части емкости имеется патрубок для вывода образовавшихся нерастворимых веществ и патрубок чистой воды, а в верхней части емкости установлен патрубок для отвода отработанного воздуха.
Недостатком известного решения является сложность конструкции и большие габариты устройства.
Известна установка для обработки сточных вод (патент РФ № 2179157, опубл. 10.02.2002), включающая вертикальную трубу с сепарационной частью. Вертикальная труба в нижней части соединена с емкостью, а в верхней части трубы размещен насадок с закрепленной над ним обечайкой меньшего диаметра. Трубопровод, подводящий воздух, подключен к кольцевому зазору между поверхностями насадка и трубы. Нижняя часть вертикальной трубы выполнена в виде конуса с обращенным вниз меньшим основанием и соединена с емкостью с образованием между конусом и стенками емкости полости. На нагнетательном трубопроводе размещен эжектор. Контур циркуляции обрабатываемой воды содержит насос, всасывающий трубопровод, нагнетательный трубопровод.
Недостатком известного решения является недостаточная эффективность окисления примесей за счет малого времени контакта жидкости и газа.
Известна установка для насыщения жидкости газом (патент РФ № 2046759, опубл. 27.10.1995г.), включающая трубопровод подачи газожидкостной смеси под давлением, трубопровод нисходящего потока с установленными на нем эжекторами рециркуляции первого восходящего потока и рециркуляции нерастворенного газа, трубопроводы первого восходящего потока, второго восходящего потока, отвода насыщенной газом жидкости и избыточного газа и рециркуляции нерастворенного газа.
Технической задачей полезной модели является повышение качества очистки жидкости и насыщения жидкости газом.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в улучшении насыщения жидкости газом за счет увеличения времени контакта жидкости и газа.
Технический результат достигается тем, что устройство для аэрации жидкости содержит трубопровод подачи жидкости, соединенный с эжектором подачи газа, соосно установленные в корпусе трубчатый смеситель и контактную емкость, отводы насыщенной газом жидкости и избыточного газа, при этом устройство выполнено с трехходовой системой последовательно соединенных друг с другом каналов, в которой, в которой смеситель образует первый канал нисходящего потока газожидкостной смеси, полость между внешней стенкой смесителя и внутренней стенкой контактной емкости образует восходящий канал газожидкостной смеси, а полость между внешней стенкой контактной емкости и внутренней стенкой корпуса образует второй канал нисходящего потока газожидкостной смеси.
Устройство для аэрации жидкости содержит установленную в полом корпусе контактную емкость, внутри которой размещен смеситель трубчатой формы. Такая конструкция обеспечивает разделение потоков жидкости с образованием нисходящих и восходящего потоков жидкости и увеличение времени контакта жидкости с газом для наиболее эффективного насыщения жидкости газом и окисления примесей. Ввод газа в жидкость осуществляется с использованием эжектора, представляющего собой трубку Вентури. Система аэрации интегрирована в контактную емкость, что исключает соединительные трубопроводы между аэратором и контактной емкостью, тем самым уменьшается сопротивление тока воды и обеспечивается максимальная компактность устройства. Объем корпуса устройства аэратора подбирается исходя из необходимого времени экспозиции и требуемой производительности.
Полезная модель представлена на следующих фигурах:
на фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для аэрации воды.
Устройство для аэрации воды включает соосно расположенные полый корпус 1, контактную емкость 2 и смеситель 3. Смеситель 3 посредством трубопровода 4 соединен с вентилем 5 подачи воды.  На трубопроводе 4 установлен эжектор 6 в виде трубки Вентури для подачи газа, где на суженном участке выполнен патрубок подачи газа, расходометр 7 для регулирования скорости подачи жидкости и манометр 8.
Смеситель 3 образует первый канал нисходящего потока газожидкостной смеси, полость между внешней стенкой смесителя 3 и внутренней стенкой контактной емкости 2 образует восходящий канал газожидкостной смеси, а полость между внешней стенкой контактной емкости 2 и внутренней стенкой полого корпуса 1 образует второй канал нисходящего потока газожидкостной смеси.
В верхней части корпуса установлен блок датчиков уровня 9, клапан удаления излишков газа 10 и патрубок перелива 11. В нижней части корпуса выполнен отвод насыщенной газом жидкости 12.
Описание работы устройства
Регулируемый поток жидкости, под напором, поступает по трубопроводу 4 в эжектор 6, выполненный в виде трубки Вентури, где на суженном участке образуется отрицательное давление на входе газа. Если в роли окислителя используется кислород воздуха, то по входу газа не требуется нагнетания воздуха дополнительным устройством. Воздух всасывается за счет вакуума, образованного эжекцией потока жидкости.
Смесь мелких пузырьков газа и воды под напором проходит вниз по трубе смесителя 3 к донной части корпуса. Далее газожидкостная смесь проходит в обратном направлении по разделительной трубе, образованной внешней стенкой смесителя 3 и внутренней стенкой контактной емкости 2. Поток газожидкостной смеси поднимается вверх и переливается через верхнюю кромку контактной емкости 2 по направлению вниз к выходу жидкости на потребителя. Трёхходовая система образует упорядоченный поток жидкости, не допускает смешивания входящего и выходящего потоков, что обеспечивает увеличение времени контакта пузырьков газа и жидкости и соответственно улучшенное насыщение всей жидкости газом.
При превышении уровня жидкости, определяемого блоком датчиков уровня 9, в устройстве выше заданного, слив излишков осуществляется через патрубок перелива 11. Нерастворенный газ в виде мелких пузырьков воздуха всплывает на поверхность и удаляется через клапан удаления излишков газа 10, установленный в верхней части корпуса 1.