автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Разработка и исследование высокоэффективных конструкций аэраторов пневматического типа для биологической очистки сточных вод



правах рукописи

ОД

:■-■) О

ГАВРИНА Елена Владимировна

АЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ АЭРАТОРОВ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ТИПА ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

05.23.04 - Водоснабжение, канализация,

строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза- 2000

Работа выполнена в Пензенской государственной архитектурно-строительной академии.

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор Гришин Б.М.; кандидат технических наук, доцент Андреев С.Ю.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Перелыгин Ю.П.; кандидат технических наук, профессор Арбузов В.В.

Ведущая организация - ООО Институт водного хозяйства

и экологической экспертизы «Пензаводэкопроект»

Защита состоится «21» декабря 2000 г. в 13.30 г. на заседании диссертационного Совета К 064.73.02 при Пензенской государственной архитектурно-строительной академии (440028,г. Пенза, ул. Титова, 28).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенской ГАСА.

Автореферат разослан » 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

канд. техн. наук, доценг

Саранцев В.А.

Над / М% -51 -04 ,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Практика эксплуатации современных систем биологической очистки сточных вод показывает, что эксплуатационные затраты на очистку сточных вод на 60-80% зависят от эффективности применяемой системы аэрации, являющейся основным элементом станций биологической очистки.

Анализ существующих систем аэрации показал, что наибольшее распространение получили пневматические системы, среди которых наиболее эффективными являются мелкопузырчатые. Однако, данные системы, ввиду их подверженности засорению и необходимости частой смены или регенерации аэраторов, не применяются для очистки некоторых видов сточных вод. Лишенные этих недостатков средне- и крупнопузырчатые системы аэрации более надежны в работе, но в 1,5-2 раза менее эффективны

Использование приема аэрации в выделенном объеме (эрлифтная аэрация) позволяет повысить эффективность аэрации. Однако, существующие эр-лифтные аэрационные устройства хотя и превосходят по эффективности средне- и крупнопузырчатые пневматические аэраторы, но не достигают уровня мелкопузырчатых.

Таким образом, повышение эффективности эрлифтных аэраторов, являющихся надежными в работе и к^ требующими частой регенерации, в силу их незасоряемости, является актуальной задачей.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование вихревых эрлифтных аэраторов для обеспечения их высокой эффективности и экономичности.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью конкретными задачами исследований являются:

• исследование и анализ пневматических систем аэрации для очистки сточных вод;

• разработка нового метода аэрирования жидкости в выделенном объеме;

• разработка конструкции вихревого эрлифтного аэратора для биологической очистки сточных вод в аэротенке;

• исследование влияния конструктивных особенностей аэратора на процесс массопереноса кислорода в обрабатываемой жидкости;

• определение удельной окислительной мощности, коэффициента использования кислорода воздуха и энергоэффективности систем аэрации с вихревыми эрлифтными аэраторами;

• разработка рекомендаций к расчету и использованию вихревых эр-лифтных аэрационных систем.

Научная новизна работы заключается:

- в разработке нового метода аэрирования жидкости в выделенном объеме, повышающего эффективность использования кислорода воздуха за счет увеличения интенсивности перемешивания водовоздушной смеси при ее вра-щательно-поступательном движении;

- в разработке и обосновании математической модели вихревого эрлифта, позволяющей оптимизировать его работу.

Практическая значимость работы:

• предложена и апробирована в промышленных условиях новая высокоэффективная конструкция вихревого эрлифтного аэратора, позволяющая существенно повысить степень использования кислорода воздуха;

• разработана методика расчета эрлифтных аэраторов, позволяющая оптимизировать их работу;

• разработаны рекомендации по проектированию вихревых эрлифтных аэраторов.

Внедрение. Промышленный образец ВЭУ внедрен на поселковых очистных сооружениях р.п. Золотаревка Пензенского района Пензенской области.

Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ. Получена приоритетная справка №99115810 от 28.07.1999г. по заявке на патент «Устройство для аэрации жидкости».

Основные положение диссертационной работы были изложены на Международной научно-технической конференции «Формирование непрерывного экологического образования» ПфМНЭПУ (г. Пенза, 1998 г.), на Международной научно-практической конференции "Гидротехническое строительство и мелиорация земель на современном этапе» ПГАСА (г. Пенза, 1999 г.), на I Межрегиональной научно-практической конференции «Энергосбережение в регионе: проблемы и возможности» ПГАСА (Пенза, 1995); на Всероссийской XXX научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства», ПГАСА (г.Пенза, 1999 г.); на Научно-технической конферен-. ции «Совершенствование систем жизнеобеспечения на основе экологически рационального природопользования» (г.Томск, 1999 г.); на Научно-практической конференции «Строительство и экология», ПГАСА (г.Пенза, 1999 г.); на Международном научно-практическом семинаре «Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (г.Пенза 2000 г.).

Достоверность полученных результатов оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментов. При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование и приборы. Экспериментальные данные на моделях соответствуют результатам, полученным на промышленной установке.

На защиту выносятся:

- обоснование целесообразности использования вихревого эрлифтного аэратора доя повышения эффективности пневматических систем аэрации;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований работы традиционных и вихревых эрлифтных аэраторов;

- математическая модель процесса аэрации жидкости в вихревом эрлифтном аэраторе;

- методика расчета и аппаратурное оформление системы аэрации с вра-щательно-поступательным движением водовоздушной смеси;

- рекомендации для проектирования и расчета вихревого эрлифтного аэратора.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на /ЗО страницах машинописного текста, включает таблиц, 3& рисунков, и состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы из <£5~ наименований и трех приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе, посвященной обзору литературы, дан анализ существующих систем аэрации, являющихся основным элементом биологической очистки сточных вод, который показал, что эксплуатационные затраты на очистку сточных вод зависят от эффективности применяемой системы аэрации.

Дана классификация систем аэрации по способу подачи и распределения сжатого воздуха. Рассмотрены основные технико-зксномические показатели, применяемые для оценки различных систем аэрации.

Во второй главе изложены теоретические основы процесса аэрации. Проанализированы режимы всплывания одиночного пузырька воздуха в жидкость. Выделены три основных режима всплывания пузырьков в зависимости от критерия Рейнольдса Яе,

Яе-^ (1)

V

где V,, - скорость Есплывания пузырька воздуха, м/с; с1п - диаметр пузырьков воздуха, м; V - кинематический коэффициент вязкости жидкости, м2/с.

1.Режим ламинарного всплывания (режим Стокса). Область ползущего течения псевдотвердого шарика воздуха. При этом Ие<1 ( с1„ < 0,12- 103м;

24

Уп <0,008 м/с), коэффициент гидравлического сопротивления $ = Ие-Аг, где Аг - критерий Архимеда, определяемый по формуле

д,^.(£231 (2)

V Р

где g - ускорение свободного падения, м2/с; р и рв - плотности соответственно жидкости и воздуха, кг/м3. При этом режиме скорость всплывания пузырьков воздуха описывается формулой Стокса

(3)

2. Режим скользящего ламинарного подслоя (режим Адамара), когда пузырек воздуха укрупнен, но еще сохраняет стабильную форму шара или слабо-сплющенного сфероида. При этом, в отличие от режима Стокса, наблюдается свободное движение поверхности контакта фаз:

1 sRes500; Re~Ar23.

ке

При данном режиме получаем

0,12-Ю'3 м ¡г d„ ¿2,04-10"3 м, 0,008 м/с sV„s 0,25 м/с

3. Режим турбулентного пограничного слоя. Область квадратичного закона сопротивления (режим Тейлора). Наблюдается автомодельность скорости всплывания относительно вязкости несущей среды. Пузырек меняет свою форму, происходит переход от вязкого сопротивления к сопротивлению формы.

Re~Ar1/2, 5=const=0,44; Re>500; d„ > 2,04-10"3, V„ = const = 0,25 м/с

В работе рассмотрены три модели массопередачи кислорода в жидкост! 1 .Двухступенчатая модель Льюиса-Уитмена. С использованием форм лы Фика было получено следующее выражение

^ = -Кга(С -С); К^; ^ЛАСС.-С), (4

где - скорость массопередачи; Б6р - коэффициент Броуновской диф4

зии; у - толщина жидкой пленки, м; С„ - концентрация насыщения жидкое кислородом, мг/л; С - концентрация растворенного в жидкости кислоро; мг/л; - пленочный коэффициент массопередачи кислорода, м А - площадь межфазового контакта.

2) Модель проницания (пенетрации) Хигби, которая описывает массо! редачу кислорода через скользящую границу раздела фаз, происходящую счет нестационарной молекулярной диффузии

1 ] лг0 \ я й„

где - коэффициент нестационарной диффузии; с1п - диаметр пузырька воз; ха; V,, -скорость движения пузырька воздуха; 10 - время контакта с

(экспозиции), 'о-^Т"-

п

3) Модель обновления поверхности Данквертса, описывающая массо редачу кислорода за счет нестационарной диффузии под действием турбуле ных микропульсаций

где От - коэффициент турбулентной диффузии, м2/с; 8 - фактор обновле! поверхности.

Сделано предположение о взаимодействии между режимами всплыва! пузырьков воздуха и закономерностями массопередачи кислорода в жидко<

Так, режим Стокса соответствует модели Льюиса-Уитмена, режим Адамара -модели Хигби, режим Тейлора - модели Данквертса.

Сделан вывод о снижении интенсивности процесса массопередачи при уменьшении диаметров пузырьков воздуха менее 2 мм, обуславливаемом изменением режима всплывания пузырька воздуха. Вывод подтверждается данными, приводимыми профессором Репиным Б.Н.

Дан теоретический анализ факторов, влияющих на эффективность работы пневматических аэрационных систем. Показано, что основными факторами, влияющими на эффективность процесса аэрации являются время контакта фаз «газ-жидкость» и скорость массопередачи кислорода в жидкость. Поскольку скорость всплывания пузырьков воздуха более 2 мм является постоянной величиной, равной V,, 0,25 м/с, время контакта фаз может быть увеличено за счет увеличения глубины слоя аэрируемой жидкости, которая лимитируется капитальными затратами на строительство и, как правило, не превышает 4-6 м.

Степень дисперсности пузырьков воздуха в современных системах мелкопузырчатой аэрации составляет 2,4-3,8 мм, что близко к критическому диаметру 2 мм. При уменьшении диаметра пузырьков режим турбулентного всплывания переходит в ламинарный режим, при этом наблюдается значительное снижение эффективности аэрации за счет уменьшения скорости обновления поверхности раздела фаз. Таким образом, эффективность традиционных систем аэрирования в свободном объеме близка к максимально возможной.

Повышение эффективности аэрирования возможно за счет увеличения интенсивности перемешивания водовоздушной смеси в аэрационном объеме. Так по данным Финна и Калински объемный коэффициент массопередачи является функцией удельной полезной мощности, затрачиваемой на перемешивание в единице аэрируемого объема

где Wap - объем аэрационного бассейна, м3; А - удельная площадь поверхн сти контакта фаз, м2; N - удельная полезная мощность, затрачиваемая на пер мешивание, Вт.

Прием аэрирования в выделенном объеме, реализуемый в эрлифтах тр диционной конструкции, позволяет повысить интенсивность перемешиваш водовоздушной смеси. Традиционные системы эрлифтной аэрации по эффе тивности использования кислорода превосходят средне- и крупнопузырчать системы, но не достигают эффективности мелкопузырчатых.

Дальнейшее повышение интенсивности перемешивания водовоздушнс смеси в стволе эрлифтного аэратора возможно за счет создания вращательнс поступательного движения потока водовоздушной смеси, реализуемый в пре; ложенной конструкции вихревого эрлифтного устройства (ВЭУ).

Рис.1 Схема вихревого эрлифтного устройства (ВЭУ)

Третья глава посвящена исследованию режимов работы эрлифтных устройств. В ней дается теоретический анализ факторов, влияющих на эффективность работы эрлифтных аппаратов. Приводятся результаты экспериментальных исследований перекачивающей способности эрлифта в зависимости от коэффициента погружения, Кг, т.е, отношения длины ствола эрлифта Н,Р к высоте подъема жидкости й, интенсивности аэрирования I (расход воздуха на единицу площади ствола эрлифта) и диаметра ствола эрлифта, с1зр. Установка представляла собой резервуар объемом 2 м3, высотой 2,5 м. Сжатый воздух на установку подавался компрессором через поплавковый ротаметр. Выход перекачиваемой жидкости измерялся объемным способом. Изучался эрлифт традиционной конструкции и ВЭУ (рис.1) диаметрами ствола 25, 50 и 100 мм, с коэффициентом погружения, равным 2, 3,4 и 6. Результаты исследований приведены на рис. 2.

Анализ полученных данных позволяет выделить три режима работы эрлифта:

1) эмульсионный режим, который наблюдается при интенсивности аэрации менее 2160 м3/м2 ч. и коэффициента погружения от 3 до 6 и характеризуется движением пузырьков воздуха в сплошном потоке жидкости;

2) пенный режим при коэффициенте погружения равном 2 и интенсивности аэрации менее 2160 м3/м2 ч. При этом режиме прослойки между пузырьками воздуха уменьшаются и воздушная эмульсия переходит в пену;

3) пробковый режим, который наблюдается при интенсивности аэрации более 2160 м3/м2 ч, и характеризуется движением воздушных пробок в слое жидкости.

Выделенные режимы наблюдались при визуализации потока в стеклянном стволе эрлифта диаметром 25 мм. Переход от эмульсионного режима к пробковому режиму движения водовоздушной смеси наблюдался при интенсивности аэрации 1р=2160 м3/м2 ч для всех значений Кг.

эй

а

ю.оо

■О ■ Кг»8; а=25ми — в — Кг=6; й=100им -*-Кг=3; !<*25мм — « — Кг»3; <1>100мм

-Кг=4. <3=25мм -Кг»2, сЗ=25мм

• -А — Кг=4. £1= 100мм ■ -в — Кг«2, ¿«ЮОмм

б)

5

10,00

-Кг=в, с1=25мм — в —Кг=в; с1= 100мм -Кг-Э, «=25ми — * — В=3; а=100мм

-Кг=4. <1=25мм — * — Кг=4, о=1ииым | -Кг=2', <1=25ии — — Кг»2; в»100мм

Рис.2. Зависимость перекачивающей способности эрлифта Q от ннтеш ности аэрации } при: а)Ка=0; б) Ка=5

Результаты исследований, полученные при интенсивности аэрации 2160 м3/м2 ч согласуются с данными, рассчитанными по формулам

2

0Р - 10^"' (8) V-11-По ■ (9)

где Ор - безразмерный расход, = ™; I - интенсивность аэрирования,

-у-, м/ч; V - скорость течения жидкости в стволе аэратора, V =

э "э'

- высота ствола эрлифта,м; Ож - расход жидкости, м3/ч; Ог - расход воздуха, м3/с; Бэ - площадь ствола эрлифта,м; Ь - высота подъема воды в эрлифте,м; т], -КПД эрлифта, т)э=0,3...0,4.

Дается описание предложенной конструкции вихревого эрлифтного уст-ройства(ВЭУ), представляющего из себя две соосно соединенные камеры, камеру входа диаметром Оэр и ствол эрлифта (вихревую камеру диаметром (Зэр) на нижнем конце которого устанавливается смеситель, представляющий собой участок перфорированной грубы, плотно опоясанный кожухом (см.рис.1). К кожуху смесителя подсоединяется воздухопровод. Жидкость, при подаче воздуха в смеситель, поступает в камеру входа через тангенциально подсоединенный патрубок, что создает закрутку потока. При переходе из камеры входа в вихревую камеру осевая скорость закрутки потока изменяется прямо пропорционально отношению диаметров камер. Движение потока водовоздушной смеси в стволе ВЭУ характеризуется суммарной скоростью V, определяемой

как.

Коэффициент закрутки потока К, характеризует отношение скоростных напо-

ров окружной и осевой скоростей К, - 2

К

V2

' ос

Обработка полученных результатов позволила получить следующие математические модели, адекватно описывающие процесс перекачивания жидкости эрлифтом. При интенсивности аэрации 1р=2160 м3/м2 ч в формуле расчета эрлифтов (9) КПД эрлифта цэ определяется по формуле

г] 3 - |1пКг (1,68 - 0,202КЙ)"' + (0,488 +0,0039К^)"']"', (10)

где Кг - коэффициент погружения, равный 2; 3; 4 и 6; Ка - коэффициент условия входа в ствол эрлифта, равный отношению диаметров камеры входа к диаметру вихревой камеры, КЛ=0; 3 и 5. Для случая I * 1р <2 определяется при 1р < 2160м/с = А\ =ехр(о,021АГЛ2 -1,39),

при1р> 2160м/с, (} = (}, + -Л2,

Ау = ехр

|о,018-0,0041пА'г|^+схр|-2Д8^) ' ,Л2 = ехр 0,38-9^эр)

где А1 - коэффициент, зависящий от коэффициента погружения эрлифта и от коэффициента условия входа жидкости в ствол эрлифта; А2 - коэффициент, зависящий от диаметра ствола эрлифта. Оценка адекватности модели производилась по критерию Фишера.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований аэрирования жидкости эрлифтным аэратором традиционной конструкции и вихревым эрлифтным устройством (ВЭУ). Исследования проводились на лабораторной установке, используемой для определения перекачивающей способности эрлифтов.

Объемный коэффициент массопередачи Ки определялся методом переменного дефицита кислорода. Обескислороживание воды проводилось путем нагрева ее до 100 °С с последующим охлаждением водопроводной водой, пропускаемой через теплообменное устройство. Насыщение воды кислородом через поверхность зеркала резервуара при остывании жидкости предотвращалось

1утем засыпки в резервуар дробленого пенополистирола фракциями 0,5-2 мм, толщиной слоя 0,1 м. Концентрация растворенного кислорода в воде определя-ись с помощью кислородомера марки АжА-101,1М.

С целью использования полученных данных для более широкой области гехнологических параметров работы эрлифтных устройств было проведено их эбобщение на основе положения теории подобия.

Учитывая влияние гидродинамических факторов при определении объемного коэффициента массопередачи кислорода, Ки, было принято решение эассматривать эрлифт как смеситель. Поскольку интенсивность процесса массопередачи кислорода воздуха напрямую зависит от интенсивности перемеши-зания водовоздушной смеси за критерий подобия был принят критерий ЕСемпа ОТ.

По аналогии с процессом массопередачи на границе с твердой стенкой принято критериальное уравнение вида

8^А(ОТ)а (11)

где - критерий Стэнтона; вТ- критерий Кемпа; А и а - коэффициенты.

су. киа,

м- у ,

где Ки - объемный коэффициент массопередачи кислорода, ч'1; - диаметр :твола эрлифта, м; V - скорость движения жидкости в стволе эрлифта, м/ч.

CT.rfZT.rflQ р №... К, (12)

где Т - время прохождения жидкости через ствол эрлифта, ч,

л» К

V = С>Ж '

■р___^___'»р

- кинематический коэффициент вязкости жидкости, V = —, м2/ч; ц - динами-

Рж

ческий коэффициент вязкости жидкости, Н • ч/м2; рж - плотность жидкости; \Уэр - объем ствола эрлифта, м3; Он - объем перекачиваемой жидкости, м3;

N - мощность, затрачиваемая на перемешивание водовоздушной смеси, Вт; Нэр - высота ствола эрлифта, м.

С учетом выражений (12) получим

Ки-А—(13)

Построенная по экспериментальным данным в логарифмических координатах зависимосгь критерия Стэнтона от критерия Кемпа ОТ по тангенсу угла наклона а позволила определить коэффициент а а = 1, и далее, из выражения (13), вычислен коэффициент А=1ДЗТ0'6.

Таким образом, из критериального уравнения, описывающего процесс насыщения воды кислородом воздуха в эрлифтном устройстве была получена формула для определения объемного коэффициента массопередачи

1

,-к

■ 1.13-10

С учетом У-^, Ки -1,13-10"6(=) —-т^г, (14)

<Г * ' 1с>/ ^ V

Окислительная мощность определяется по формуле

ОМ=К1а(Сн-С)\Уэр, (15)

где С„ и С - концентрации соответственно насыщения жидкости кислородом и кислорода, растворенного в жидкости. С учетом выражения (14) получено

, . , 1,5 Н0.5 С _Г

од/ = из-ю-(1) (16)

Коэффициент использования кислорода воздуха определяется

, ОМ

по формуле К„=-—

где 0Г - расход газа; Скв - концентрация кислорода в воздухе, мг/л.

Поскольку в стволе вихревого эрлифтного устройства наряду с поступа-гельным движением жидкости наблюдается и ее вращательное движение, суммарная скорость движения жидкости определяется как сумма векторов осевой и окружной скоростей V2 Выразив окружную скорость через коэф-

V2 / V2 \

фициент закрутки К, = , получим V1 = 11 + -у- - VI (1 + К,) (17)

ос \ ОС /

На основании выражений (16) и (17) для вихревого эрлифтного устройства (ВЭА)

(18) 09)

Зависимость окислительной мощности и коэффициента использования кислорода воздуха от интенсивности аэрации 1 и коэффициента условия входа Ка, для эрлифта традиционной конструкции и вихревого эрлифтного устройства приведены на рис. 3.

Как видно из рис.3, ВЭУ имеет более высокую эффективность по сравнению с эрлифтом традиционной конструкции. При уменьшении К,, с 3 до 5 эффективность ВЭУ уменьшается. Окислительная мощность ВЭУ при К^ =3 и 1=2160 м/ч превосходит аналогичный показатель эрлифтного аэратора традиционной конструкции в 1,7 раза.

В пятой главе приводится методика расчета и даются рекомендации для проектирования вихревых эрлифтных аэраторов (ВЭУ). Приводятся результаты практического внедрения ВЭУ на поселковых очистных сооружениях р.п.Золотаревка Пензенского района, Пензенской области.

В результате проведения реконструкции очистных сооружений эрлифт-ные аэраторы традиционной конструкции, установленные в блоке аэротенков

Рис.3. Зависимость а) ОМ и б) Ки от } при 1)К„=0;2)К(1=3;3)К((=5

очистных сооружений хоз-бытовых стоков были заменены на ВЭУ конструкции ПГАСА.

Оценка эффективности работы аэраторов производилась по показателям: объемного коэффициента массопередачи, К1а; окислительной мощности устройства ОМ; коэффициента использования кислорода воздуха К„ и эффективности системы аэрации Э.

Аэраторы традиционной конструкции при расходе воздуха, подаваемого на 1 аппарат равном 480 м3/ч, имели следующие показатели: Кь=1(),8 ч"1; ОМ=13,4 кг02-ч; Ки=0,1; Э=1,023 кг 02/кВгч.

В ходе испытаний ВЭУ при расходе воздуха О2=480 м3/ч были установлены следующие показатели: Ки=16,2 ч"1; ОМ=20,1 кг02-ч; Ки=0,15; Э=1,53 кг 02/кВт'ч.

Выводы:

1 .На основе теоретического анализа процессов пневматической аэрации доказано, что эффективность наиболее распространенных систем мелкопузырчатой аэрации не может быть повышена без принципиальных изменений их конструкции.

2.Повышение эффективности систем пневматической аэрации может эыть достигнуто путем повышения интенсивности перемешивания водовоз-цушной смеси в аэрационном бассейне.

3.Наиболее простым и эффективным способом повышения степени тур-эулентности водовоздушной смеси в аэрационном бассейне является использо-зание приема аэрации в выделенном объеме жидкости с использованием эр-тафтного эффекта.

4.Доказано, что наибольшая интенсивность перемешивания в стволе эр-шфтного аэратора достигается путем создания вращательно-поступательного

движения потока юдо воздушной смеси, реализуемого в предложенной конструкции вихревого эрлифтного устройства (ВЭУ).

5.Изучено влияние интенсивности аэрации и конструктивных особенностей эрлифтных устройств на их перекачивающую способность. Показано, что при превышении критического значения интенсивности аэрации, равного 2160 м3/м2-ч. Эмульсионный режим движения водовоздушной смеси переходит в воздушно-пробковый, что приводит к существенному снижению перекачивающей способности эрлифта. С увеличением степени закрутки поток водовоздушной смеси перекачивающая способность эрлифта уменьшается.

6.Изучено влияние интенсивности аэрации и конструктивных особенностей эрлифтным устройств на их массообменные характеристики, проведено обобщение полученных экспериментальных данных на основе положений теории подобия массобмена процессов. Построена математическая модель, связывающая объемный коэффициент массопередачи со скоростью перекачивания жидкости, геометрическими характеристиками эрлифта и реологическими свойствами жидкости.

7.Показано, что закрутка водовоздушного потока, реализуемая при работе ВЭУ позволяет интенсифицировать процессы массопередачи в 1,5... 1,7 раза Установлено оптимальное соотношение диаметра камеры входа и ствола эрлифта, равное 3:1.

8. Экономический эффект от замены эрлифтов традиционной конструкции на ВЭУ составляет 560 тыс.руб. в год при производительности очистно! станции 1000 м3/ч хозбытовых стоков.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих пабо

тах:

1.Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Исаева A.M., Гаврина Е.В. Повышени эффективности и надежности пневматических аэраторов. Материалы Между

гародной научно-практической конференции «Формирование непрерывного жономического образования» Тезисы докладов, ПфМНЭПУ, Пенза, 1998 г.

2.Гришин Е.М., Андреев С.Ю., Исаева A.M., Гаврина Е.В. Интенсифика-дия работы аэротенка путем специальной обработки возвратного ила. Материалы Международной научно-практической конференции «Формирование непрерывного экономического образования» Тезисы докладов, ПфМНЭПУ, Пенза,1998 г.

3. Андреев С.Ю., Гаврина Е.В. Использование вихревого эрлифтного аэратора для интенсификации очистки сточных вод в аэротенках. Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Гидротехническое строительство, водное хозяйство и мелиорация земель на современном этапе». Тезисы докладов, г.Пенза, ПДЗ, 1999.

4. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Гаврина Е.В. Энергосберегающие технологии аэрирования для станций биологической очистки сточных вод. Материалы 1-й Межрегиональной научно-практической конференции. Тезисы докладов, Пенза, ПГАСА, 1999.

5. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Гаврина Е.В. Факторы, влияющие на эффективность пневматической системы аэрации. Научно-практическая конференция «Архитектура и строительство» секция «Совершенствование систем жизнеобеспечения на основе экологически безопасных технологий и рационального природопользования». Тезисы докладов, Томск, 1999.

6. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Гаврина Е.В. Использование систем аэрации с повышенной окислительной способностью при интенсификации работ аэротенков. Материалы научно-практической конференции «Строительство и экология». Тезисы докладов, Пенза, ПДЗ, ПГАСА, 1999.

7. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Гаврина Е.В. Закономерности массооб-мена газ-жидкость при пневматической системе аэрации. Материалы научно-

практическая конференция «Строительство и экология». Тезисы докладов. Пенза, ПДЗ, 1999.

8. Андреев С.Ю., Гришин Б.М., Гаврина Е.В. Новая высокоэффективная конструкция среднепузырчатого аэратора. Материалы XXX Всероссийской научно-технической конференции. Тезисы докладов, ПГАСА, 1999.

9. Гришин Е.М., Андреев С.Ю., Гаврина Е.В. Автоматическое управление системы аэрации как способ повышения эффективности эксплуатации аэротен-ков-вытеснителей. Международный научно-практический семинар «Проблемы энергосбережения в промышленности и жилищно-коммунальном комплек-се».Сборник материалов, Пенза, 2000.

10. Гришин Б.М., Андреев С.Ю., Гаврина Е.В. Технология энергосберегающего аэрирования биотехнологических процессов. Международный научно-практический семинар «Проблемы энергосбережения в промышленности и жилищно-коммунальном комплексе».Сборник материалов, Пенза, 2000.