Турбинный аэратор фирмы «Дорр-Оливер» представляет собой одну, две турбины или более, установленные на вертикальном валу, который имеет привод через редуктор от двигателя. Одна турбина располагается у дна, а вторая - на глубине около 0,75 м от поверхности воды {рис. 4.122). Под нижней турбиной располагается перфорированное воздухораспределительное кольцо, в которое подается воздух от воздуходувок. Воздух выходит из кольца по периферии нижней турбины, благодаря действию которой он тонко диспергируется и хорошо перемешивается.

В связи с необходимостью доочистки сточных вод в аэрируемых биологических прудах в последние годы разработаны конструкции подвижных механических аэраторов.

Рис. 4123. Аэратор подвижный механический

/ ~ аэратор, 2 - редуктор, 3 - понточ, 4 - тяга; 5 - токосъемник

Рис 4 122 Аэратор турбинный

Конструкция такого аэратора, разработанная во ВНИИ ВОДГЕО, показана на рис. 4.123. Аэратор, приводящийся в движение от электродвигателя через редуктор, связан с неподвижной опорой и токосъемником с помощью тяги, на которой крепится понтон. При работе аэратора возникает пара реактивных сил, поэтому вращение ротора вокруг собственной оси вызывает вращение всего аэратора вокруг неподвижной опоры.

Известно, что при выпуске биологически очищенных сточных вод в водоем желательно иметь возможно большую концентрацию растворенного кислорода в этих водах. Это позволяет ускорить процессы самоочищения воды водоема и улучшить его кислородный режим.

Для насыщения сточной воды кислородом рекомендуется устройство на отводных каналах водосливов, перепадных колодцев, лотков Пар-шаля и др. Наблюдения показали, что в зависимости от конструкции перепадного устройства, величины перепада и концентрации растворенного кислорода в воде концентрация кислорода может быть повышена на 1-3 мг/л.

Расчет дискового аэратора

На кафедре канализации МИСИ им. В, В. Куйбышева разработан метод расчета дисковых аэраторов.

Как указывалось, дисковый аэратор представляет собой диск с радиально направленными лопастями, прикрепленными к нему с нижней его стороны (см. рис. 4.118). Аэратор незначительно погружен в воду и с определенной частотой вращается относительно вертикальной оси. При этом вследствие отбрасывания лопастями воды вокруг аэратора образуется воронка. Если глубина погружения аэратора меньше (или равна) глубины воронки, то диск обнажается и воздух из атмосферы поступает в межлопастное пространство аэратора по периферийной кромке диска. Для обеспечения более свободного доступа воздуха в

диске аэратора устраивают либо отверстия диаметром 3-5 см, либо прорези шириной 1,5-3 см по всей длине лопасти со стороны, противоположной направлению вращения аэратора (рис, 4.124). За лопастью образуется зона пониженного давления, в которой воздух образует «мешки». Вода, выбрасываемая лопастью в виде струи, вовлекает воздух из этих «мешков» в окружающую аэратор воду. Встречая сопротивление кольца воды, воздух вокруг аэратора дробится, в виде отдельных пузырьков уносится потоками воды и перемешивается с содержимым аэротенка.

Аэратор может работать в трех режимах, характеризующихся различными технологическими показателями.

Первый режим наблюдается при значительной глубине погружения аэратора. Вокруг него образуется лишь неглубокая воронка, не достигающая диска аэратора; следовательно, диск полностью затоплен. Вода, выбрасываемая из аэратора, не имеет контакта с воздухом, и вовлечения воздуха водой не происходит. Затраты энергии на работу аэратора весьма высокие, так как аэрация происходит только вследствие возмущения свободной поверхности воды в аэротенке, а поэтому незначительна.

Второй режим наступает при уменьшении глубины погружения до полного обнажения диска. Потребление электроэнергии при этом значительно снижается, а объем переданного в воду кислорода резко возрастает. В этом случае аэрация происходит под воздействием трех факторов: 1) вовлечения воздуха струей воды, срывающейся с лопасти; 2) защемления воздуха вследствие неустойчивости образующейся воронки; 3) возмущения свободной поверхности воды.

Третий режим наступает при дальнейшем уменьшении глубины погружения аэратора, когда потребление электроэнергии падает, но в еще большей степени уменьшается количество переданного в воду кислорода, что приводит к снижению эффективности раооты аэратора.

Расчет аэратора заключается в определении оптимальных параметров (см. рис. 4.124) режима работы и технологических показателей.

1. Диаметр аэратора аэр, м, назначается из условия аэр= (0,15... ... 0,2) Ваар, где Ваэр - ширина аэротенка, м.

2. Количество лопастей определяется как г=(10... 12) Уэр-

3. Длина лопасти /, м, определяется из уравнения

Рис. 4 124. Схема работы механического поверхностного аэратора дискового типа

/-прорези; 2- лопасти; 5 -диск

я -Ь г

4. Высота лопасти /2л, м.

(4.258)

(4.259)

где глубина погружения диска, принимаемая равной 0,1-0,08м; 584

t - время пробегания лопастью расстояния, равного расстоянию между лопас1ями (или время поворота лопасти на угол, равный углу между лопастями), с, т. е,

; (4.260)

«о-частота вращения аэратора, с- Задаваясь частотой вращения аэратора (исходя из окружной скоро-* сти вращения 3,5-4,5 м/с), определяют высоту лопасти постепенным приближением.

Правильность выбранной частоты вращения проверяется условием

Я„ = /гп + /гл(1-), (4.261)

где k - коэффициент использования боковой поверхности аэратора:

Vq-скорость подъема воды на входе в аэратор, м/с:

Статический напор аэратора Нет, м, определяется по уравнению

Яст---~s (4.263)

где k - коэффициент для учета числа лопастей;

со-угловая скорость: £о=2Г1соо, рад/с; adp и -внешний и внутренний радиусы аэратора, м. Коэффициент для учета числа лопастей определяется по формуле

г 1 - (Гвн/Гаэр?

Добившись выполнения условия (4.261), можно рассчитать технологические показатели аэратора.

5. Расход жидкости Q, мс, перекачиваемой аэратором, будет:

*аэр /

2г \ " 3 У

6. Мощность (нетто) N, кВт, потребляемая аэратором, составит:

k pQvl

(4.264)

NнРТТО -

2.1000

(4.265)

р - плотность жидкости, равная 1000 кг/м; где - периферийная скорость вращения, м/с.

7. Окислительная способность аэратора [ОС], кг/ч, определяется как

[ОС] = (2.8...3)ЛГнетто.

8. Число аэраторов, необходимых к установке в аэротенках, определяется по уравнению

„ iQcyT (la - Lj)

аэр=- .- . (4.266)

/Пз [ОС] d

где - потребность в кислороде на 1 кг снятой БПКполн, равная

1,05-2,3 в зависимости от режима работы аэротенков;