Увеличение производительности камер с волосяными ершами и аэрационными трубами для очистки сточных вод

Abstract

Исследуются процессы комплексной очистки сточных вод, которые осуществляются гирляндами волосяных ершей и аэрацией. Очистная камера представляет собой прямоугольный канал, поперек которого устанавливаются рамки из металлического уголка с вертикально расположенными гирляндами из ершей, а по дну канала проложены аэрационные трубы. Ерши представляют собой скрученные капроновые шнуры, в которые продеты капроновые волокна. При обтекании жидким потоком волос ерша происходит выделение органических и неорганических примесей, находящихся в жидкости. По дну канала проложены воздушные трубы с отверстиями. Под давлением воздух закачивается в трубы и выходит через отверстия в виде пузырьков, которые, всплывая, перемешивают жидкость вследствие барботажного эффекта и обеспечивают дополнительную составляющую скорости. Также при взаимодействии воздушного пузыря и жидкости на толщине погранслоя происходит окисление примесей, что способствует выделению их в осадок. Для упрощения явления взаимодействия жидкости с волосами ершей весь поток жидкости разбивается на элементарные жидкие кубики. Рассматривается невязкая, несжимаемая жидкость. Предполагается, что в данный момент времени с данным волосом ерша и пузырьком воздуха взаимодействует только один элементарный жидкий кубик. Таким образом, определяется размер жидкого кубика. После первого взаимодействия предполагается, что на протяжении времени движения жидкого кубика происходит выравнивание концентрации примесей в объеме этого кубика до тех пор, пока он не подойдет ко второму волосу или воздушному пузырю. В ходе исследования выявлено, что на скорость убывания примеси в жидкости влияет количество волос в единице объема и плотность пузырьков воздуха. При прохождении ершей замедляется течение жидкости, что нужно принимать во внимание. Гидродинамическое сопротивление сильно зависит от скорости течения жидкости: при малых скоростях течения жидкого потока ерши оказывают небольшое сопротивление и его можно не учитывать, но при скоростях больших 0,2 м/с сопротивление нужно учитывать. Учет залипания ершей показал, что если расстояние между ершами составляет порядка 0,03 м, то процесс зарастания займет около 1,5 месяца. Все вышеперечисленные факторы учитываются при расчете реальных устройств. Приведен численный пример расчета конкретного очистного сооружения.Processes of the sewage-integrated treatment carried out by chains of hairbrushes and aeration are studied. The treatment chamber is a rectangular canal across which frames from metal angles with vertically arranged chains of hairbrushes are installed. On the canal bottom, aeration pipes are laid. Brushes are twisted nylon cords through which capron fibers are run. At the brush hair flowing with liquid stream, organic and inorganic impurities being in liquid are released. On the canal bottom, air pipes with openings are laid. Air is pumped in the pipes under pressure and escapes through openings in the form of beads, which emerge and mix liquid because of bubble effect and provide additional component of speed. In addition, at the air bubble and liquid interaction on the interface thickness there is impurity oxidation. It causes their deposition. All fluid flow is divided into elementary liquid cubes to simplify liquid interaction with brush hair. Inviscid incompressible liquid is considered. It is suggested that at given time only one elementary liquid cube interacts with given brush hair. So liquid cube size is determined. After first interaction, it is supposed that during liquid cube movement there is an alignment of the impurities concentration in the volume of this cube until it reaches the second hair or air bubble. In the course of study, it is revealed that hair number in the unit of volume and density of air bubbles influence on the speed of the impurity decrease in the liquid. At the brushes passing fluid flow is slowing down, it should be taken into account. Hydrodynamic resistance heavily depends on the fluid flow speed: at low fluid flow speed brushes resist insignificantly and it can be ignored, but at the speed more than 0,2 m/s the resistance should be considered. Accounting of the brushes sticking has shown that if the distance between brushes is about 0,03 m, then the process of overgrowing will take about 1,5 of a month. All above-mentioned factors are taken into account at real devices calculations. Все вышеперечисленные факторы учитываются при расчете реальных устройств. Numerical calculation example of concrete treatment plant is given.