2.5. Системы подачи и распределения воздуха в аэротенках. Аэраторы.
С целью эффективного использования воздуха в процессе аэрации его подают в аэротенки не в виде компактной струи, а в виде мелких пузырьков. Для распыления воздуха предназначены специальные устройства – аэраторы, или диффузоры. Число аэраторов в регенераторе и на первой половине длины аэротенка-вытеснителя назначается вдвое больше, чем на остальной длине аэротенка, поскольку концентрация органических загрязнений в этих зонах выше. В смесителях аэраторы располагаются равномерно по площади сооружения.
В зависимости от способа подачи и распределения воздуха в толще очищаемой воды различают пневматическую и механическую аэрацию.
Пневматические аэраторы
Пневматические аэраторы в зависимости от размера создаваемых пузырьков воздуха подразделяются на мелко-, средне- и крупнопузырчатые. Размеры пузырьков составляют соответственно 1÷4 мм, 4÷10мм, более 10мм.
Из мелкопузырчатых аэраторов до определенного времени широко использовались фильтросные пластины; на некоторых существующих очистных станциях они сохранились до сих пор. Это пористые керамические плитки размером 300х300х35мм. Плитки укладывались на дне аэротенка поверх бетонного лотка, по которому в сооружение подавался воздух. Пластины могли быть уложены в один или в несколько рядов. Стояки для подачи воздуха в лоток устанавливались на расстоянии 20-30м друг от друга.
Керамические аэраторы выпускались не только в виде пластин, но в виде куполов и труб. Куполообразные аэраторы крепились к патрубкам воздуховодов, проложенных по дну аэротенка. Трубы соединялись в секции при помощи болтов. Куполообразные и трубчатые аэраторы представлены на рис.9.
Куполообразные и трубчатые аэраторы
Рис.9
Коэффициент использования воздуха в таких аэраторах весьма высок благодаря высокой степени его диспергирования. В то же время аэраторы характеризовались высоким сопротивлением выходу воздуха, хрупкостью и повышенной засоряемостью. Срок службы керамических аэраторов обычно не превышал 7-10лет. Кроме этого, в неплоских аэраторах их диспергирующая поверхность использовалась неравномерно: воздух выходил, в основном, через верх купола или трубы, боковые стенки не работали.
Вероятно, поэтому на новых очистных станциях и при реконструкции старых для распыления воздуха вместо керамики стали применяться пористые пластмассы. Пористые пластмассовые диффузоры выполняются в виде труб или дисков. Для изготовления трубчатых диффузоров в пластмассовых трубах выполняются прорези, поверхность которых покрывается путем напыления пористым слоем полимерного материала. Дисковые аэраторы представляют собой диски диаметром 200-300мм; их диспергирующая поверхность выполняется из пористо-волокнистого полимера или других пористых материалов: перфорированной резины, нержавеющей стали с лазерной просечкой. К настоящему времени на подавляющем большинстве очистных станций керамические распылители воздуха вытеснены аэраторами из пористых пластмасс.
Дисковый аэратор из пористо-волокнистого полимера
1 – воздуховод, 2 –аэратор
Рис.10
В литературе описываются попытки использования для диспергирования воздуха тканевых материалов. Аэратор представляет собой капроновый чулок, натянутый поверх перфорированной трубы. В качестве основного достоинства аэратора называется возможность его регенерации и повторного использования. Тем не менее тканевые диспергаторы широкого распространения не получили, вероятно, из-за их низкой прочности.
Основным расчетным параметром любого пористого аэратора является удельный расход воздуха на единицу рабочей поверхности Ja,d (м3/м2*час). Параметры некоторых аэраторов приведены в таблице 2.
Параметры аэраторов
Таблица 2
Название аэратора |
Параметры |
|||
Основные размеры |
Стандартная эффективность переноса кислорода
|
Рабочий расход воздуха на аэратор |
Потери давления кПа |
|
Фильтросная пластина
|
300ммх300мм |
22-24% |
4,8 -7,2 м3/час*шт |
5-10 |
Дисковый аэратор АР-300М серии»Аква-Пласт» |
d=300 мм |
22-27% |
3-7 м3/час*шт |
1,5-3,0 |
Трубчатый аэратор «Экополимер» серии АКВА-ПРО-М |
L= 975, 1950, dнаруж =146 мм |
22-24% |
5-(12-16)-25 м3/час*м |
1,8-3,0 |
На рис.11 показано размещение аэраторов в аэротенке.
Система аэрации с дисковыми аэраторами
для двухсекционного аэротенка
|
1 – воздуховод,
2 – воздушные стояки,
3–распределительные трубопроводы,
4 – аэраторы
|
Рис.11
Среднепузырчатые аэраторы представляют собой дырчатые трубы или диски.
В дырчатых трубах диаметр отверстий составляет 3-4мм, отверстия выполняются на верхней половине трубы под углом 45о. Вместо круглых отверстий могут быть щели-прорези. Трубы прокладываются по дну аэротенка на опорах.
Среднепузырчатый дисковый аэратор представлен на рис.12. Воздух подается в воду через щель, образованную двумя сплошными дисками. Размером щели можно регулировать количество подаваемого воздуха и размер создаваемых пузырьков. Дисковые аэраторы крепятся к патрубкам воздуховодов, проложенных по дну аэротенка на опорах.
Среднепузырчатые аэраторы менее подвержены засорению, по сравнению с мелкопузырчатыми. Поэтому они могут быть полезны в аэробных стабилизаторах или в аэротенках для очистки сточных вод с высокой концентрацией загрязнений.
Среднепузырчатый дисковый аэратор
рис.12
Крупнопузырчатый аэратор представляет собой стояк с открытым концом. Диаметр стояка - 30-50мм; конец стояка находится на высоте около 0,5м от дна аэротенка. Крупный пузырь, выходя из стояка, лопается на более мелкие; происходит интенсивное перемешивание воды не только со сжатым, но и с атмосферным воздухом. Крупнопузырчатые аэраторы характеризуются меньшими капитальными и эксплуатационными затратами, меньшим расходом энергии; но эффективность использования воздуха в них невысока.