УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ВОДЫ И ОСАДКА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для интенсификации окислительной способности при биологической обработке воды и осадка, в частности к устройствам, использующим контролируемый уровень кавитации для очистки воды и осадка.
Известен устройство, включающее участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом, выполненный прямолинейным и суженым, с установленными на его стенках вдоль продольной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления [см. а.с. СССР №1290012, F04Д 9/04, опубл. 15.02.1987]. Данное устройство не обеспечивает достаточный уровень снижения кавитации, необходимый при биологической обработке воды и осадка
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для снижения кавитации в гидравлических машинах [см. Патент России №2260716, F04Д 29/66; F03B 11/04, опубл. 20.09.2005], включающее участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом, выполненный прямолинейным и суженым с установленными на его стенках вдоль продольной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления, выполненными в форме фрагмента спирали Архимеда, при отношении его большего диаметра к меньшему равном 1,8-1,5 и отношении длины участка к его большему диаметру равном 1,5-2,0, снабженный также цилиндрической камерой разряжения, расположенной перед насосом, и устройством, подводящим воздух в камеру разряжения. Данное устройство позволяет снизить уровень кавитации до чисел 0,01-0,05 и ниже, что благоприятно сказывается на работе гидравлических машин, но не позволяет достичь по сечению потока равномерного распределения по числам кавитации, что неблагоприятно сказывается на окислительной способности микрофлоры в процессе биологической очистки и приводит к необходимости многократной прокачки для его выравнивания, и, следовательно, к повышению стоимости обработки воды или осадка.
Задачей и техническим результатом создания полезной модели является снижение стоимости обработки воды или осадка при биологической очистке за счет снижения коэффициента дискретности потока и получения гомогенного по числу кавитации сечения в потоке с низкими числами кавитации 0,01-0,05 и ниже, что способствует увеличению окислительной способности при биологической обработке воды и осадка и снижению стоимости обработки.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном техническом решении устройства для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка, включающем участок трубопровода гидравлической машины, расположенный перед центробежным насосом и выполненный прямолинейным и эксцентрически суженым с установленными на его стенках вдоль проточной части с наклоном по потоку профилированными элементами сопротивления в форме фрагмента спирали Архимеда, при отношении его большего диаметра к меньшему диаметру равном 1,8-1,5 и отношении длины участка к его большему диаметру составляющем 1,5-2,0 и снабженный цилиндрической камерой разряжения, расположенной перед насосом, с устройством, подводящим воздух в камеру разряжения, имеются отличия, а именно устройство дополнительно содержит расположенную перед эксцентрически суженым участком аванкамеру, имеющую конический и цилиндрический участок с пристенно расположенными лопастями и расположенную внутри аванкамеры камеру турбулизации, имеющую коническую и цилиндрическую части, при этом цилиндрическая часть снабжена впускными отверстиями или соплами, расположенными по потоку.
Для достижения наилучшего результата в устройстве диаметр цилиндрической части аванкамеры составляет 1,2 от диаметра эксцентрически суженого участка, а длина аванкамеры составляет 1,25-1,35 от диаметра эксцентрически суженого участка, при этом длина конической части аванкамеры составляет 0,4 от длины эксцентрически суженого участка, а меньший диаметр равен диаметру входного трубопровода.
На фиг.1 представлено устройство для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка биологической обработке воды и осадка;
на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.
Устройство для увеличения окислительной способности при биологической обработке воды и осадка включает в себя прямолинейный эксцентрический суженый до диаметра d участок 1 длиной L трубопровода 2 диаметра D, установленный перед центробежным насосом 3. Участок 1 снабжен цилиндрической камерой 4 разряжения, установленной непосредственно перед рабочим колесом (не показано) насоса 3, и устройством 6 для подачи воздуха, например трубкой Пито, выход которой установлен в камере 4 разряжения. На внутренних стенках участка 1 трубопровода установлены вдоль проточной части с наклоном по потоку профилированные элементы сопротивления 5 в форме фрагментов спирали Архимеда. Количество фрагментов спирали Архимеда зависит от объема подаваемой воды и должно быть не менее двух. Соотношение большего диаметра D участка 1 к его меньшему диаметру d равно 1,8-1,5, а соотношение длины L участка 1 к большему диаметру D составляет 1,5-2,0. В устройстве перед эксцентрически суженым участком 1 трубопровода расположена аванкамера 7, имеющая конический и цилиндрический участки с пристенно расположенными лопастями 8. Длина аванкамеры 7 составляет 1,4-1,5 от длины эксцентрически суженого участка 1. Диаметр аванкамеры 7 составляет 1,2 от диаметра эксцентрически суженого участка 1, т.е. 1,2 D. Длина конической части аванкамеры 7 составляет 0,4 от длины эксцентрически суженого участка 1, а меньший диаметр равен диаметру входного трубопровода d. Внутри аванкамеры 7 расположена камера турбулизации 9, имеющая коническую 10 и цилиндрическую (не обозначена) части. Длина конической части 10 камеры турбулизации 9 больше на десять процентов длины, конической части аванкамеры 7. Вершина конуса камеры турбулизации 9 обращена к входящему потоку, а цилиндрическая часть снабжена впускными отверстиями или соплами 11, расположенными по потоку. Число впускных отверстий или сопел не менее четырех. Диаметр цилиндрической части камеры турбулизации 9 равен большему диаметру эксцентрически суженого участка 1.
Устройство работает следующим образом:
Поток перекачиваемой воды или осадка при биологической обработке на входе в аванкамеру 7 обтекает коническую часть 10 камеры турбулизации, все более суживаясь, в результате чего он ускоряется. Попадая на пристенные лопасти 8, его течение приобретает винтообразный характер и отклоняется к центру трубопровода. Далее поток попадает через отверстия или сопла 11 в камеру турбулизации 9, еще более ускоряясь, а затем в эксцентрически суженый участок 1, где элементы сопротивления 5 в форме фрагментов спирали Архимеда придают потоку дополнительно вращательную компоненту движения.. Коэффициент дискретности потока уменьшается, разброс значений чисел кавитации по сечению потока уменьшается. В приграничных с лопастями рабочего колеса насоса 3 областях поток движется со скоростью и по направлению рабочего колеса, обтекая его. Тем самым, предотвращаются разрывы потока жидкости от столкновения жидкости с лопастями рабочего колеса насоса 3, и кавитация снижается. При подаче воздуха в камеру разряжения 4 от устройства 6 для подачи воздуха плотные потоки оттесняют водовоздушную смесь к периферии и снижают кавитационное воздействие на лопасти рабочего колеса насоса 3.
Пример выполнения устройства
3
q
Для перекачивания жидкости в количестве 450 м/час применяют устройство с аванкамерой 7, камерой турбулизации 9 с конической частью 10, зонами ускорения в виде прямолинейного эксцентрически суженого участка 1 и камеры разряжения 4. Входной диаметр D равен 300 мм, выходной d=200 мм. Длина аванкамеры 7 со встроенной камерой турбулизации 7 равна 450 мм, длина конической части 10 (зона ускорения) равна 300 мм, длина камеры 10 - зона разряжения - равна 50 мм. Общая длина устройства составит 800 мм. Фрагменты 5 закручивающейся спирали имеют переменный наклон по отношению оси всасывающего патрубка насоса 3. Начальная часть спирали, которая составляет до 10% длины конуса, параллельна его оси, затем по принципу Архимедовой спирали плавно закручивается в сторону движения рабочего колеса. Длина и количество фрагментов 5 спирали рассчитываются исходя из коэффициента дискретности K спирали. Для снижения числа кавитации до 0,001 устройство содержит устройство для подачи воздуха 6 в виде трубки Пито, через которую в камеру разряжения 4 подается воздух. Закручивающийся поток оттесняет водовоздушную смесь к периферии, где создается пластичная среда, предотвращающая разрывы потока в рабочей полости насоса.
В известном способе (прототип, см. патент 2260716 РФ) из-за невозможности обеспечить равномерную скорость по сечению потока ограничиваются возможности снижения необходимых величин числа кавитации G и, соответственно, повышения эффективности окисления органических веществ. Согласно прототипу для окисления загрязнений требуется 10-12 часов, при помощи предлагаемого устройства достаточно 5-6 часов, при этом эффективность окисления загрязнений пропорционально увеличивается (см. таблицу №1).
Таблица №1
Показатели загрязнений иловой жидкости, мг/л
Время обработки иловой жидкости в часах.
№ пп
Прототип
предлагаемое устройство
Ингредиенты
До обработки
После обработки
Прототип
Предлагаемое устройство
I
ХПК
19520
5340
2190
12,2
6,2
БПК<sub>полн.</sub>
12760
315
103
II
ХПК
16350
4130
1880
11,4
5,3
БПК<sub>полн.</sub>
11640
220
88
III
ХПК
13180
3260
1270
10,7
4,9
БПК<sub>полн.</sub>
9890
190
72