ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к оборудованию, применяемому в технологии очистки сточных вод, в частности к перемешивающим устройствам, и может быть использована для перемешивания жидких сред (растворов, эмульсий, суспензий) в пищевой, химической промышленности, а также при проведении биологической очистки бытовых и промышленных сточных вод в анаэробных и аноксидных зонах аэротенков в ходе нитри-, денитрификации и дефосфотации.
Биологическую очистку сточных вод, как правило, проводят в аэротенках, обычно представляющих собой резервуар, по которому протекает сточная вода, смешанная с активным илом, где происходит биохимическая очистка сточной воды благодаря бактериям и другим микроорганизмам, находящимся в активном иле. В аэробных зонах перемешивание иловой смеси обычно происходит с помощью воздуха, который подается через аэрационную систему с целью насыщения иловой смеси кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий. В анаэробных и аноксидных зонах подача кислорода должна быть исключена, поэтому для перемешивания иловой смеси с целью исключения ее залегания применяют механические перемешивающие устройства, при этом обычно на поверхности рабочего органа перемешивающего устройства используют средства для турбулизации жидких сред, которые способствуют распаду крупных хлопьев активного ила на более мелкие, что приводит к повышению скорости очистки.
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является перемешивающее устройство, описанное в патенте США №7784769, опубликованном 31.08.2010 г., представляющее собой соединенный с валом гиперболический смесительный рабочий орган с установленными на поверхности средствами для турбулизации жидкой среды.
Недостатком указанного перемешивающего устройства является
относительно низкий коэффициент полезного действия, обусловленный его нерациональной формой поверхности.
Задачей заявляемой полезной модели является создание такого перемешивающего устройства, конструкция которого обеспечит достижение технического результата, заключающегося в повышении коэффициента полезного действия данного устройства.
Указанный технический результат достигается тем. что разработано перемешивающее устройство, содержащее вал с установленным на нем смесительным рабочим органом с по меньшей мере одним средством турбулизации жидкой среды, при этом смесительный рабочий орган выполнен в форме тела вращения, образованного цепной линией.
Цепная линия представляет собой линию, форму которой принимает гибкая однородная нерастяжимая тяжелая нить или цепь с закрепленными концами в однородном гравитационном поле.
Поверхность вращения, образованная цепной линией, - катеноид - является единственной минимальной поверхностью вращения, т.е. имеет наименьшую площадь среди всех поверхностей вращения с одинаковыми габаритами. Таким образом, трение жидкости о поверхность перемешивающего устройства при повороте потока будет минимальным, и, следовательно, коэффициент полезного действия будет максимальным.
Предпочтительно соотношение высоты тела вращения, образованного цепной линией, к диаметру его нижнего основания составляет 0,1-0,4, а соотношение диаметра верхнего основания тела вращения, образованного цепной линией, к диаметру его нижнего основания составляет 0,05-0,4.
При помощи математического моделирования и экспериментальным путем было установлено, что использование смесительных рабочих органов с заявленными геометрическими параметрами повышает интенсивность перемешивания по всему объему жидкой среды, исключает появление
пузырьков воздуха, образуемых телом вращения, а также способствует эффективному поддержанию активного ила во взвешенном состоянии и равномерному распределению его в сточной воде за счет распада крупных хлопьев активного ила на более мелкие, что обеспечивает повышение скорости очистки сточных вод. Таким образом, заявляемое перемешивающее устройство обеспечивает оптимальную интенсивность перемешивания по всему объему жидкой среды, необходимую для нормальной жизнедеятельности организмов активного ила и осуществления оптимального процесса биологической очистки сточных вод при максимальном коэффициенте полезного действия перемешивающего устройства.
В предпочтительном варианте осуществления смесительный рабочий орган выполнен полым и открытым со стороны верхнего и нижнего оснований для создания насосного эффекта перемешивающего устройства по всему объему жидкой среды в аэротенке.
В одном из вариантов осуществления смесительный рабочий орган перемешивающего устройства выполнен закрытым со стороны верхнего или верхнего и нижнего оснований.
В предпочтительном варианте осуществления средство турбулизации жидкой среды на рабочем органе перемешивающего устройства выполнено изогнутым и проходит в направлении от периферии рабочего органа к валу, при этом средства турбулизации жидкой среды могут представлять собой лопатки, ребра, выступы и т.д. Причем в случае, когда смесительный рабочий орган выполнен полым и открытым со стороны верхнего и нижнего оснований или открытым со стороны нижнего основания и закрытым со стороны верхнего основания, по меньшей мере одно средство турбулизации жидкой среды может быть установлено на его внутренней боковой поверхности для увеличения эффективности перемешивания за счет интенсификации насосного эффекта.
При этом вал перемешивающего устройства снабжен приводом, предназначенным для приведения в действие перемешивающего устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется при помощи фигуры, на которой представлен общий вид перемешивающего устройства.
Перемешивающее устройство 1 содержит вал 2 с установленным на нем смесительным рабочим органом 3 в форме тела вращения, образованного цепной линией. На боковой поверхности смесительного рабочего органа 3 установлены изогнутые средства турбулизации жидкой среды 4, проходящие в направлении от периферии рабочего органа 3 к валу 2. Верхнее и нижнее основания смесительного рабочего органа 3 обозначены позициями 5 и 6 соответственно. Вал 2 снабжен приводом 7.
Работа заявляемого перемешивающего устройства осуществляется следующим образом.
Предварительно перемешивающее устройство 1 устанавливают в аэротенк таким образом, чтобы уровень сточной воды в аэротенке был выше смесительного рабочего органа 3 в форме тела вращения, образованного цепной линией, и ниже места крепления вала 2 к приводу 7. Запускают перемешивающее устройство 1 посредством включения привода 7.
Таким образом, заявляемая полезная модель представляет собой перемешивающее устройство, конструкция которого позволяет повысить коэффициент полезного действия данного устройства за счет более рациональной формы последнего.