автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и разработка новых полимерных аэраторов для биологической очистки сточных вод

На правах рукописи

Мешенгиссер Юрий Михайлович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ АЭРАТОРОВ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

05.23.04. Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Комплексном научно-исследовательском и конструкторско - технологическом институте водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ФГУП «НИИ ВОДГЕО»)

Научный консультант:

д.т.н., профессор [И.В. Скирдов

Официальные оппонента: доктор технических наук, профессор

Пономарев Виктор Георгиевич

доктор технических наук, профессор Разумовский Эдуард Серафимович

доктор физико-математических наук Венецианов Евгений Викторович

Ведущая организация - ФГУП «МосводоканалНИИпроект»

Защита состоится 19 апреля 2005 г. на заседании диссертационного Совета Д 3.03.004.01 при ФГУП «НИИ ВОДГЕО» по адресу: г. Москва, 119992, Г-48, ГСП-2,Комсомольский проспект, 42, стр.2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «НИИ ВОДГЕО» т.(095) 245-95-56, факс (095) 245-97-80

Автореферат разослан « 1 » марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н. Ю.В.Кедров

<ь 2>

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Защита от загрязнения водных объектов является одной из приоритетных задач, на решение которых направлена федеральная целевая программа "Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)1*. Повышение эффективности очистки городских и промышленных сточных вод является одним из важнейших разделов указанной программы.

В структуре методов очистки сточных вод более 70% составляют биологические методы, необходимым элементом которых является аэрация. Аэрация сточных вод является и одним из наиболее энергоемких процессов, на который приходится не менее 50% всех затрат на очистку сточных вод. Кроме того, аэрация - наиболее ответственный процесс, так как концентрация растворенного кислорода и эффективность перемешивания сточной жидкости во многом определяют степень окисления загрязняющих веществ.

Процесс совершенствования и создание новых типов аэраторов и аэрационных систем происходит в основном эмпирически, при этом улучшение одних параметров аэрационных систем неизбежно приводит к ухудшению других. Так, например, стремление повысить эффективность насыщения воды кислородом единичным аэратором, привело к повышенным капитальным затратам, неравномерности распределения воздуха по длине аэрационных лучей, низкой производительности единичных аэраторов, что в конечном счете сказывалось на качестве очистки сточных вод.

Таким образом, задача разработки теоретических методов расчета аэраторов и аэрационных систем, и на их основе создание высокотехнологичных, эффективных и надежных устройств, является чрезвычайно актуальной.

Цель и задачи исследования

Цель диссертационной работы. Разработка конструкции и инженерной модели расчета новых эффективных аэраторов для биологической очистки сточных вод.

Для достижения поставленной цели оказалось необходимо решить следующие основные задачи:

1. Выполнить анализ существующих конструкций аэраторов и систем аэрации для систем биологической очистки сточных вод.

2. Теоретически обобщить существующие методы расчета систем аэрации, их гидравлических и массообменных характеристик.

3. Разработать математическую модель и методику расчета систем аэрации. На основе рассмотрения движения сред с переменной массой и закономерностей движения жидкостей в каналах и пористых структурах получить уравнения, описывающие движение воздушного потока в трубчатых аэраторах новых и известных конструкций.

4. На основании разработанных моделей и методик расчета систем аэрации предложить новые конструкции эффективных и надежных аэраторов.

5. Разработать инженерную методику расчета для проектирования новых и реконструкции действующих сооружений биологической очистки сточных вод.

6. Выполнить экспериментальные исследования по проверке адекватности разработанных математических моделей для аэраторов разных типов.

7. Выполнить анализ результатов внедрения разработанных конструкций аэраторов и определить их технико-экономическую эффективность.

Объект исследований. Устройства для пневматической аэрации жидкостей.

Предмет исследования. Массообменные и гидравлические характеристики аэраторов и аэрационных систем, методы математического моделирования и инженерного расчета этих систем.

Методы исследований. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований. При разработке математических моделей применялись численные и аналитические методы решения систем дифференциальных уравнений, трансцендентных уравнений. Разработаны методики экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования гидравлических и массообменных характеристик выполнялись на испытательных стендах, оснащенных современным оборудованием и контрольно-измерительными приборами. При обработке экспериментальных данных использовались методы математической статистики.

Научная новизна полученных результатов

1. Решена задача моделирования процесса формирования и роста пузырька воздуха в воде как задача переменной массы, движущейся с ускорением. Предлагаемая модель позволяет определить диаметр пузырька воздуха в момент его отрыва от поры при различных параметрах процесса, в том числе для криволинейных поверхностей аэратора.

2. Получена обобщенная формула для определения скорости всплытия пузырьков воздуха в воде для режимов одиночного и массового всплытия пузырьков.

3. На основе анализа структуры восходящих двухфазных струй разработана система расчета газосодержания водовоздушных потоков в различных зонах. Получены зависимости скорости восходящего потока жидкости от газосодержания и геометрических параметров аэрационных систем.

4. Установлены новые зависимости массообменных характеристик мембранных и пористых аэраторов от их гидравлических параметров. На основе этих зависимостей разработана экспресс-методика определения массообменных характеристик.

5. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены различный характер зависимости эффективности массопередачи от расхода воздуха для диспергаторов с однородным и неоднородным составом пор.

6. На основе анализа уравнений движения сред с переменной массой получены зависимости распределения давления и расхода воздуха по длине аэрационного луча. Выведены зависимости, показывающие влияние пористого слоя и воздушных полостей на потери напора и коэффициент неравномерности распределения воздуха в аэрационной системе. Расчеты по указанным моделям использованы при определении конструктивных характеристик аэраторов (диаметра, пористости диспергатора и скважности трубчатого каркаса).

7. Показана возможность эффективной работы в одном аэраци-онном луче разнотипных аэраторов с различными гидравлическими и массообменными характеристиками. Разработана методика расчета таких комбинированных систем аэрации.

8. Разработан прибор и методика определения газосодержания в водовоздушной смеси.

Практическая значимость полученных результатов

1. На основе результатов теоретических разработок создана серия трубчатых пневматических мелкопузырчатых аэраторов, обладающих высокой надежностью, эффективностью массопереноса и производительностью по воздуху.

Внедрение осуществлено на более чем на 300 объектах в России, а также в 13 странах мира. Наиболее значимыми объектами являются: Курьяновская станция аэрации (г. Москва), очистные сооружения городов - Барнаул, Брянск, Волгоград, Воронеж, Иваново, Ижевск, Казань, Кострома, Краснодар, Нижний Новгород, Омск, Орел, Ростов-на-Дону, Саратов, Ставрополь, Таганрог, Тула, Улан-Удэ, Хабаровск, Челябинск, Ярославль и другие города России.

Разработанные аэраторы успешно эксплуатируются также в Беларуси, Венгрии, Индии, Казахстане, Китае, Кыргызстане, Молдове, Румынии, США, Узбекистане, Украине, Южной Корее, Японии.

2. Освоены производственные мощности по производству аэра-ционных устройств, полностью обеспечивающие потребность станций очистки сточных вод предприятий и городов России.

3. Производство аэраторов сертифицировано по системе качества ISO 9001-2000, получены гигиенические заключения и сертификаты соответствия. Выполненные разработки использованы при проектировании институтами Союзводоканалпроект, Гипроком-мунводоканал (г.Москва), Ростовский Гипрокоммунводоканал и другими проектными организациями.

5. Внедрение разработанных аэрационных систем позволило существенно сократить расходы электроэнергии на очистку сточных вод. Общая экономия электроэнергии в расчете на 100 тыс. м3 сточных вод в сутки составила более 250 тыс. кВт-ч в год.

6. Внедрение разработанных аэрационных систем позволило повысить эффективность очистки сточных вод от органических загрязнений на 5- 10% и соединений аммонийного азота примерно на 20-30%, что позволило в ряде случаев довести качество очищенных сточных вод до требований сброса в рыбохозяйственные водоемы без строительства дополнительных сооружений.

Личный вклад соискателя

1. Постановка проблемы и формирование путей ее решения.

2. Разработка математических моделей гидравлики и массопере-дачи при аэрации жидкостей, вывод новых зависимостей, позволяющих на основе ограниченного количества экспериментальных данных рассчитывать массообменные характеристики аэраторов любых конструкций.

3. Создание экспериментальной базы и разработка методик экспериментальных исследований.

4. Разработка новых конструкций аэраторов, организация промышленного производства.

5. Создание методологических основ и расчетных комплексов для проектирования аэрационных систем.

6. Теоретическое обобщение и анализ результатов, формирование выводов работы.

7. Личное участие во внедрении результатов исследований.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты работы и главные положения диссертации докладывались автором на Ш Международной научно-практической конференции "Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения" (г. Новокузнецк, 1996 г.), на Международных Конгрессах "ЭКВАТЕК" (г. Москва, 1996, 1998, 2000, 2002, 2004 гг.), на Международных Конгрессах "ЕТЕВК" (г. Ялта, 1997, 1999,2003 гг.).

Публикации. По результатам работы опубликовано 44 научные работы в различных изданиях России, Украины и Беларуси, в том числе получено 8 патентов на изобретения, 11 работ без соавторов. 15 работ опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК России для публикаций по докторским диссертациям.

Структура и объемы диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы из 319 наименований, приложений и содержит 229 страниц основного текста, 27 таблиц, 76 рисунков, всего 308 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе диссертации выполнен анализ существующих конструкций аэраторов и опыта их эксплуатации, методов расчета аэрационных систем, а также методов моделирования и исследования газожидкостных систем применительно к процессам биологической очистки сточных вод.

Анализ обширного материала по имеющимся видам аэраторов показал, что все известные конструкции аэраторов обладают определенными недостатками.

Практически для всех конструкций аэраторов проблемой является равномерное распределение воздуха в системе аэрации, а также удаление из воздуховода конденсата и просочившейся сточной жидкости. Попытки эмпирического подхода к конструированию аэраторов приводят к неоправданному усложнению (следовательно - удорожанию) конструкций, недостаточной эффективности, повышенным эксплуатационным затратам.

Основными факторами, которые необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации аэрационных систем, являются их гидравлические и массообменные характеристики. В связи с этим, в диссертационной работе анализ теоретических аспектов аэрации выполнен в двух направлениях - методах гидравлического расчета аэрационных систем и методах моделирования газожидкостных потоков. Следует отметить, что в эти направления работ большой вклад внесли отечественные ученые, такие как Яковлев C.B., Скирдов И.В., Швецов В.Н., Худенко Б.М, Клячко ИЛ., Непаридзе Р.Ш., Попкович Г.С., Репин Б.Н., Евилевич М.А. и другие.

Аэрационные системы являются частным случаем так называемых коллекторных систем. Существующие методики расчета таких систем делятся на две большие группы - упрощенные методы расчета, не позволяющие анализировать системы с учетом различия гидравлических характеристик отдельных элементов, и сложные методы расчета движения среды с переменной массой в коллекторах с проницаемыми стенками (Алексеев B.C., Грикевич Э.А., Егоров А.И. и др.).

Приведенный в работе обзор методов моделирования и исследования газожидкостных систем показывает, что, несмотря на интенсивные теоретические и экспериментальные исследования, посвященные процессу образования пузырьков газа, отсутствуют достоверные инженерные зависимости, включающие большинство параметров, влияющих на истечение газа в жидкость.

Сказанное свидетельствует об актуальности, необходимости и своевременности разработки новых, высокоэффективных и надежных в эксплуатации устройств для аэрации жидкости в процессе биохимической очистки сточных вод.

Выполненный анализ существующих конструкций аэраторов и систем аэрации воды, а также опыта их исследований и эксплуатации позволил сформулировать цели и задачи диссертационного исследования.

Во втором разделе выполнены теоретические исследования процесса массопередачи при аэрации воды.

Вопросами моделирования процесса переноса кислорода при аэрации воды занималось большое количество исследователей, однако, до настоящего времени отсутствуют надежные методики расчета аэрационных систем, которые позволили бы сравнивать эффективность мелкопузырчатых аэраторов различных конструкций, применяемых в биологической очистке сточных вод.

Для теоретической оценки эффективности массопередачи в первую очередь необходимо иметь возможность рассчитывать диаметр пузырька воздуха и поверхность межфазного контакта.

При разработке математической модели в данном разделе использован общий подход, в соответствии с которым диаметр пузырька воздуха определяется балансом выталкивающих и удерживающих сил, действующих на пузырек в момент его отрыва от края поры. При этом влияние расположенных рядом пор не учитывается.

Формирование и рост пузырька относится к типам задач переменной массы, движущейся с ускорением.

Систему уравнений движения пузырька воздуха на стадии его формирования и роста с учетом параметров, характеризующих отрыв пузырька, можно записать следующим образом:

(2)

(3)

Уравнение (1) описывает движение фронта пузырька воздуха под действием всех выталкивающих и удерживающих сил. Уравнение (2) описывает теоретическое движение фронта пузырька, если бы на него не оказывали воздействия выталкивающие силы и силы сопротивления. Уравнение (3) определяет условие отрыва пузырька воздуха, а уравнение (4) диаметр пузырька в момент отрыва. Так как уравнение (1) является нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка, то система уравнений (1)-(4) решалась стандартными численными методами.

Одно из наиболее характерных решений представлено на рис.1. До момента времени, примерно равного 0,012-0,015 секунды, движение фронта пузырька практически совпадает с теоретической кривой, то есть пузырек имел форму, близкую к сферической. Затем фронт пузырька начал двигаться со значительным ускорением, что отражает процесс образования шейки, и в момент времени на 0,023 секунде произошел отрыв пузырька диаметром 2,3 мм.

Результаты расчетов указанных зависимостей по предложенной динамической модели представлены на рис.2. Как видно из рис.2 диаметр образующихся пузырьков зависит не только от диаметра пор, но и от скорости истечения газа через ПОРУ-

0 0,01 0,02 0,03

Продолжительность роста пузырька, с

Рис. 1 Зависимость координаты фронта пузырька во времени: при и^=15 м/с,

йп =0,15 мм; 1 - кривая по уравнению (1); 2 - кривая по уравнению (2); точка О -момент отрыва пузырька

О 0,1 ОД 0,3 0,4 Диаметр поры, мм

Рис. 2. Зависимость размера пузырьков от диаметра поры при скорости истечения воздуха и^, м/с: 1 - 6; 2 - 12; 3 - 20

Большинство авторов, рассматривающих статическую модель образования пузырьков воздуха, такой взаимосвязи получить не могли.

У трубчатых аэраторов поры расположены под углом к горизонту на разном расстоянии от поверхности воды.

Автором выведено уравнение для скорости диспергирования воздуха через поры, расположенные на криволинейной (цилиндрической) поверхности, учитывающее тот факт, что поры расположены под разным углом к горизонту и на разной глубине.

На рис. 3 представлена расчетная скорость для трубчатого аэратора при различных расходах воздуха. С учетом полученных результатов была откорректирована система уравнений (1)-(4).

Результаты расчетов показали, что диаметр образующихся пузырьков уменьшается при увеличении угла расположения пор а„, причем эта тенденция

-90 -45

45 90

Угол расположения поры, градус

Рис.3 Зависимость скорости истечения газа от угла расположения пор при расходе воздуха через аэратор, м3/(ч-м) : 1 - 5; 2- 7,5; 3-10

сохраняется при увеличении расхода воздуха через аэратор.

Это объясняется двумя факторами.

Во-первых, происходит перераспределение расходов газа через поры, а как показал анализ (рис.2), с уменьшением скорости истечения газа из поры уменьшается диаметр образующихся пузырьков. Во-вторых, уменьшение вертикальной составляющей сил поверхностного натяжения при увеличении угла расположения пор также уменьшает диаметр образующихся пузырьков воздуха.

Эффективность насыщения воды кислородом зависит от диаметра образующихся пузырьков воздуха и удельной межфазной поверхности (суммарной поверхности пузырьков воздуха в единице объема газо-жидкостной среды). Расчеты по предлагаемой модели показали, что, сопоставляя трубчатый и плоский аэраторы с одинаковым диаметром пор, средний диаметр образующихся пузырьков у трубчатого аэратора меньше, чем у плоского.

Полученная модель пригодна для теоретического сопоставления удельной межфазной поверхности при диспергировании воздуха плоскими и трубчатыми аэраторами. Рассчитывая диаметр образующихся пузырьков в зависимости от угла расположения пор на поверхности трубчатого аэратора, а также учитывая зависимость скорости истечения газа из пор, расположенных под различным углом (рис.3), мы определяли размер пузырьков и их количество в единице объема газожидкостной среды и рассчитывали удельную межфазную поверхность. Результаты расчетов представлены на рис 4.

х

8 < £

0

г §

я л

1

^ 60 2

* 50

40

в

В.

О 30

/ !

8

10

Расход воздуха, м /(ч м)

Рис. 4 Зависимость удельной межфазной поверхности от расхода воздуха на аэратор: 1 - для плоского аэратора; 2 - для трубчатого аэратора

По данным, представленным на рис. 4, видно, что трубчатые аэраторы позволяют получить более высокую удельную поверхность контакта, чем плоские, примерно на 8-12%. Результаты расчетов по предлагаемой динамической модели с учетом изложенных закономерностей, позволяют прогнозировать эффективность различных по конструкциям и свойствам аэраторов уже на стадии их разработки и проектирования.

Межфазная поверхность газожидкостной системы является важным расчетным параметром, который зависит также от геометрии аппарата, условий функционирования и физических свойств жидкости. На практике межфазная поверхность конечно же не рассчитывается путем прямого подсчета количества и размеров пузырьков воздуха, а определяется как отношение газосодержания (объем газа в единице объема газожидкостной среды) к среднему диаметру пузырьков.

£___Л____

сЛ N IV

Экспериментальные исследования, выполненные как автором, так и другими исследователями, показали своеобразие картины газожидкостного потока, формируемого аэратором (рис.5). Непосредственно с по-

Рис. 5 Схема газожидкостного потока в аэро-тенке

ра поднимаются цепочки пузырьков, разделенные прослойками воды, толщина которых уменьшается с увеличением расхода воздуха.

Первоначально площадь газожидкостного факела зависит от угла диспергирования <р (зона I). В зоне I скорость восходящего потока можно считать равной скорости всплытия пузырьков воздуха. Затем факел начинает сужаться в связи с требованиями неразрывности жидкостного потока и радиальным давлением возвратного потока воды на пузырьки воздуха. На некоторой высоте над дис-пергатором факел сжимается до минимального размера, и условия в этой зоне соответствуют режиму стесненного движения, при котором образуются водовоздушные вихри, распад и/или коалесценция пузырьков воздуха (зона II). При дальнейшем подъеме пузырьков воздуха, из-за сопротивления среды, кинетическая энергия потока уменьшается и образуется расширяющийся газожидкостной факел практически с неизменным распределением пузырьков воздуха по диаметрам.

В этом факеле условия полностью соответствуют режиму свободного движения пузырьков (зона III). Однако, при этом, скорость восходящего потока будет равна сумме скоростей свободного всплытия пузырьков и скорости поднимающейся жидкости. У свободной поверхности жидкости факел расширяется еще больше за счет увлечения пузырьков воздуха радиальным потоком воды, причем с этим потоком часть пузырьков воздуха даже увлекается в нижележащие слои воды (зона IV).

Высота, на которой начинает образовываться зона II, и размеры этой зоны зависят от расхода воздуха через аэратор: чем выше расход воздуха, тем ближе к поверхности аэратора эта зона и тем меньше ее поперечное сечение.

Высота второй зоны практически не зависит от расхода воздуха.

Третья зона представляет собой расширяющийся кверху водо-воздушный факел. В принципе геометрические характеристики этого факела можно рассчитать на основании уравнений гидродинамики.

Величина газосодержания изменяется как по высоте зон, так и в поперечном сечении водовоздушного факела. Кроме того, необходимо учитывать, что при всплытии пузырьков воздуха их объем

будет увеличиваться в связи с уменьшением гидростатического давления жидкости.

Таким образом, расчет более целесообразно проводить по зонам.

Для определения газосодержания в первой и второй зонах можно использовать теоретическую зависимость (5), с учетом того, что скорость восходящего потока жидкости еще не оказывает влияния:

_0гя

(5)

Для третьей зоны возможно воспользоваться зависимостью (5), но скорость подъема пузырьков необходимо увеличить на скорость восходящего потока жидкости.

Для определения этой скорости было рассмотрено уравнение баланса энергии газовой и жидкой фаз, записанное для аэрацион-ной ячейки, область восходящего и нисходящего потоков которой имеют поперечное сечение произвольной формы:

\Patm) 2

(6)

Отсюда автором получено следующее выражение для скорости восходящего потока:

Г1+ Рот 1 Р Ф) ¡1+Р'8Н) ч. Рот /

(7)

Формула (7) может быть использована для расчета газосодержания в третьей зоне по нижеприведенной зависимости:

Следует обратить внимание, что аэраторы в аэротенке выполняют две функции: насыщение воды кислородом, а также гомогенизацию иловой среды. Зависимости (6) и (7) могут использоваться для теоретического определения минимальной интенсивности аэрации необходимой для поддержания ила во взвешенном состоянии.

Учитывая, что скорости восходящего и нисходящего потоков в циркуляционной ячейке связаны уравнением неразрывности и используя уравнение (7) нетрудно показать, что интенсивность аэрации связана со скоростью возвратного потока жидкости и геометрическими характеристиками ячейки следующим соотношением:

Результаты расчетов по зависимости (9) приведены на рис.6.

При этом по литературным данным принимали, что для поддержания ила во взвешенном состоянии минимальная скорость нисходящего потока жидкости в циркуляционной ячейке должна быть не менее 0,15 м/с.

Как видно, интенсивность аэрации имеет минимум при плотности укладки ^=0,2...0,3 м/м2.

Для сравнения систем аэрации обычно используется стандартная эффективность переноса кислорода из пузырьков воздуха в воду

£ =-—-

= 0*н

(8)

шш

= р 1*1

(<СЭПК).

СЭПК зависит от расхода воздуха через аэратор и с увеличением расхода - снижается.

5

чЬ

г*, 8

зг"

6 5 4 3 2 1 О

И2

|\

И'

^ 3

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Плотность укладки, м/м

1- #=3,5м; 2-//=4,5м; 3-Я=5,5м Рис. 6 Зависимость минимальной интенсивности аэрации от плотности укладки аэраторов

Это объясняется, в первую очередь, увеличением диаметра пузырьков воздуха при увеличении скорости истечения газа из пор. Такое явление справедливо для перегородок, имеющих одинаковый диаметр пор, который не зависит от расхода воздуха через аэратор.

На практике дис-пергаторы с такими

свойствами встречаются крайне редко, к ним можно отнести жесткие металлические пластины с отверстиями (просечками) одинакового диаметра. Для эластичных перфорированных мембран с увеличением расхода, вследствие растяжения мембраны, размер пор будет увеличиваться и, соответственно, СЭПК будет снижаться еще более стремительно.

Совершенно иная картина наблюдается для диспергаторов, имеющих неоднородный состав пор. К ним можно отнести керамические и пористые полимерные диспергаторы. При малых расходах воздуха работает только часть (наиболее крупных) пор, мелкие поры затоплены и закрыты для прохода воздуха. При увеличении расхода воздуха увеличивается давление под диспергатором, что приводит к увеличению открытых, более мелких пор. Таким образом, эффективный диаметр пор с увеличением расхода воздуха снижается и, соответственно, зависимость СЭПК от расхода воздуха становится менее явной.

Для проверки разработанной математической модели автором были выполнены расчеты для трех различных видов диспергаторов: жесткая перфорированная мембрана, эластичная перфорированная мембрана, пористый полимерный диспергатор.

Расчеты показали, что хотя средний диаметр пор у всех трех видов диспергаторов принимался равным, характер зависимости СЭПК от расхода воздуха разный. Диспергатор, имеющий неоднородный состав пор (пористый полимерный диспергатор), при малых расходах имеет меньшую эффективность насыщения. Но, благодаря тому, что с увеличением расхода воздуха открываются мелкие поры, зависимость СЭПК от расхода воздуха имеет более "пологую" характеристику, и эффективность насыщения у пористого полимерного диспергатора становится выше, чем у перфорированных мембран.

Эти теоретические положения были подтверждены последующими экспериментальными исследованиями (раздел 4).

Третий раздел посвящен разработке основных принципов создания наиболее рациональной конструкции аэраторов. При этом был рассмотрен весь комплекс взаимосвязанных характеристик -массообменных, гидравлических и эксплуатационных.

Наряду с эффективностью переноса кислорода, важным фактором, который необходимо учитывать при создании аэратора, является равномерность распределения воздуха в системе аэрации. При соединении аэраторов между собой в лучи, транзитный расход воздуха к концу луча снижается, что вызывает неравномерность интенсивности аэрации по длине луча.

Для решения вопроса создания эффективной аэрационной системы, равномерно распределяющей воздух по длине луча и в то же время обладающей минимальным сопротивлением, автором разработан метод расчета таких систем.

Трубчатые аэраторы в составе аэрационной системы работают в разных условиях: основная часть аэраторов работает с транзитным расходом, величина которого непрерывно снижается по мере прохождения воздуха, последний (тупиковый) аэратор работает без транзитного расхода. Следовательно, потери давления на аэрато-

рах, находящихся в разных точках аэрационного луча, будут разными.

На основе решения уравнений движения систем с переменной массой были получены зависимости для расчета аэрационных лучей с малой пористостью.

Уравнение движения системы с переменной массой применительно к аэрационному лучу записано в виде:

р4 вХ 0 У } * 2 1 '

(10)

Для аэраторов с каркасами малой пористости коэффициент гидравлического сопротивления по длине трубы может быть представлен в виде:

(И)

Произведя интегрирование (10) с учетом (11), получим формулу для определения распределения давления внутри каркасной трубы луча аэраторов с малой пористостью:

РХ=[2Х(2-ХЦ

(3-СзГ24е,

(12)

Зависимость для среднего коэффициента гидравлического сопротивления равна:

^Эрдт

\-(1-а)

а

С. * , С»

3 Я (Ъ-С,ъ)(\-ар

г \Сз а

ч4е«/

(13)

Из формулы (13) следует, что, коэффициент сопротивления (следовательно, и потери давления) для труб с малой пористостью зависит от величины пористости, в отличие от каркасов с большой пористостью, что усложняет расчеты аэрационных систем.

Расчеты показали, что использование известных формул для труб с большой пористостью вместо (13) приводит к занижению расчетных потерь напора по длине аэратора в 1,5 - 2,5 раза.

В работе принято, что коэффициент неравномерности выхода воздуха по длине дырчатого каркаса равен отношению радиальной скорости воздуха (скорости воздуха в отверстии) в сечении с координатой X к скорости воздуха в некотором сечении со средним расходом.

В связи с тем, что пористость каркасных труб очень низкая, в инженерной практике принято использовать понятие скважности, которая связана с пористостью следующим соотношением:

Используя зависимости (12), (13) и (14) и известные формулы для определения потерь напора в отверстиях автор получил зависимость для коэффициента неравномерности распределения воздуха по длине луча:

Формула (15) позволяет прямо рассчитать коэффициент неравномерности распределения воздуха по длине аэрационного луча в зависимости от всех его конструктивных параметров - диаметра каркаса аэраторов, диаметра и количества отверстий в каркасе, длины луча. На рис. 7 представлены результаты расчетов по формуле (15).

(14)

(15)

I 0,2 0,4 0,6 0,8 Относительная длина луча

1

Видно (рис.7), что с увеличением скважности каркаса неравномерность распределения воздуха возрастает, при этом могут

наблюдаться режимы, при которых луч работает сильно неравномерно, с "буруном" возле подводящего опуска, что наблюдается на практике для неправильно рассчитанных аэра-ционных систем.

В целом можно сказать, что для достижения равномерности при длинных лучах необходимо

существенное уменьшение скважности отверстий, что, с другой стороны, вызывает значительное увеличение сопротивления таких труб. Кроме того, выполненные расчеты показали, что существенное значение на эффективность работы аэрационного луча играют такие параметры как диаметр каркаса и его скважность.

В аэраторах, разработанных автором, между дырчатым каркасом и диспергирующей оболочкой имеется зазор, образующий воздушные полости между каркасом и оболочкой. Важная роль воздушных полостей между каркасом аэратора и диспергирующей оболочкой (аэратор типа 1) следует из рассмотрения аэратора с теми же характеристиками диспергирующего слоя, но нанесенного на каркас без зазора (аэратор типа 2) (см. рис.8).

Результаты расчетов приведены на рис. 8 и показывают, что лучи из аэраторов без воздушных полостей обладают большим сопротивлением и более высоким коэффициентом неравномерности, чем

1 - =3,69; 2 - /к =1,64; 3 - /„=0,41 Рис. 7 Влияние скважности каркаса /к на коэффициент неравномерности распределения воздуха по длине луча

аэраторы с полостями (при одинаковых характеристиках диспергирующего слоя).

На основе разработанных моделей предложен следующий метод расчета аэрацион-ных систем: исходя из требуемого расхода воздуха рассчитывается общая длина аэра-ционной системы, по номинальному расходу воздуха на единицу длины аэратора. Затем назначается количество опусков (двусторонних или односторонних) и

1,05 л

1,01 -

8

Н Ь Я 5 0,97 -

V 5Й мс* м* § 8- к а 0,93

•е- о

■О* X в 3 0,89

* 8-

я 0,85 -1

1 у—г -------- у 1

7Г 1 |

\ ! , |

| ! 1 | 1 1 —,

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Относительная длина луча

1 - аэратор с воздушными полостями; 2 -аэратор без воздушных полостей

Рис. 8 Влияние воздушных полостей на коэффициент неравномерности распределения воздуха по длине луча

определяется длина ответвления аэраторов в одну сторону от опус-ка. Для заданного диаметра аэраторов, количества и диаметра (скважности) отверстий каркаса по формуле (15) рассчитывается коэффициент неравномерности по длине луча и определяются потери напора системы. Если расчет показывает недопустимую неравномерность распределения воздуха, то скважность каркаса уменьшается до тех пор, пока потери напора не достигнут предельной величины. Если и в этом случае неравномерность остается высокой, то увеличивается количество опусков и расчет повторяется с начала. По достижении требуемых коэффициентов неравномерности и потерь напора рассчитываются капитальные затраты на систему.

В качестве примера в диссертации рассмотрен расчет аэрацион-ной системы для реального аэротенка. Рассматривали 2 варианта: 4

или 3 параллельных ряда аэраторов с двусторонними стояками (длина ответвления аэраторов в одну сторону составляет 30 м). Согласно расчету при соблюдении неравномерности по длине аэра-ционного луча менее 10% могут быть установлены либо 4 ряда аэраторов с диспергаторами средней пористости с внутренним диаметром каркасной трубы 88 мм, либо 3 ряда аэраторов с внутренним диаметром 100 мм. Дальнейший выбор между этими двумя вариантами был проведен из экономических соображений.

Резюмируя вышесказанное в данном разделе, отметим, что предлагаемый подход позволил сформулировать основные принципы создания нового типа аэраторов:

- аэратор должен иметь вид многослойной трубы, в которой каждый слой несет определенную технологическую функцию;

внутренний диаметр аэратора должен быть достаточно большим для пропуска значительных объемов воздуха, чтобы избежать строительства отдельных воздуховодов, функцию воздуховода берет на себя каркас аэратора;

аэраторы должны иметь воздушные полости между каркасом и аэрирующим элементом, которые обеспечивают перераспределение воздуха и выравнивание его расхода по длине аэраторов, а также служат своеобразными отстойниками для загрязнений, неизбежно попадающих на аэраторы с воздушным потоком;

структура поверхностных пор диспергатора должна формировать пузырьки, средние размеры которых остаются постоянными либо даже несколько уменьшаются при увеличении расходов воздуха;

аэраторы должны иметь стабильную характеристику эффективности переноса кислорода в широком диапазоне расходов подаваемого воздуха.

Автору удалось разработать несколько инженерных решений, реализующих указанные требования.

Первая конструкция такого аэратора была разработана и запатентована в 1990 году. Этот вид аэратора изображен на рис. 9 и

имеет торговую марку АКВА-ПРО. Аэратор с повышенными характеристиками по прочности, долговечности, надежности.

4 5 13 2

1 - ребра; 2 - резьбовое соединение; 3 - отверстия; 4 - диспергатор;

5 -сетка

Рис. 9 Аэратор АКВА-ПРО

По прочностным характеристикам этот аэратор соответствует тяжелому типу гладких полимерных труб. Имеет утяжеленный профилированный каркас. Работает в самых тяжелых условиях эксплуатации - промстоках, при частых перебоях в подаче воздуха, при значительных колебаниях в расходах сточной воды и воздуха. Не требователен к качеству очистки воздуха от пыли.

Индивидуальной особенностью аэратора АКВА-ПРО являются продольные ребра жесткости, которые дают более равномерную аэрацию по длине и повышают надежность всей конструкции.

Диспергирующее покрытие выполнено двухслойным. Внутренний слой покрытия выполнен из полимерного материала в виде сетки, плотно навитой без зазоров на каркас. Этот слой обеспечивает заданные гидравлические характеристики.

Наружный слой выполнен методом пневмоэкструзии расплава полиэтилена высокого давления.

Наличие воздушных полостей между каркасом и диспергирующим слоем, как отмечалось выше, позволяет перераспределять воздух и выравнивать его расходы по длине, уменьшать общие потери напора, повышать пылеемкость и снижать темпы прироста потерь напора в процессе эксплуатации.

Диспергирующее покрытие выполнено по типу обратного фильтра таким образом, что пористость и средний размер пор наружного слоя меньше пористости и среднего размера пор внутреннего слоя. Это обеспечивает контакт воздуха с жидкостью непосредственно в верхнем диспергирующем покрытии.

Облегченный тип аэратора, соответствующий разработанным принципам, был создан и запатентован в 1993 году. Этот вид аэратора изображен на рис. 10 и имеет торговую марку АКВА-ЛАЙН.

1; 4 - муфты соединительные резьбовые;

2 - каркас перфорированный; 3 - диспергатор

Рис. 10 Аэратор АКВА-ЛАЙН

Этот аэратор несколько уступает типу АКВА-ПРО только по прочности, однако имеет более высокую СЭПК за счет специальной технологии термомеханической обработки диспергирующего слоя и подбора состава смеси полимеров.

Таким образом, предлагаемый подход расчета и создания аэраторов и систем имеет не только теоретическое значение, но и был реализован автором на практике.

По технологическим соображениям возможны системы, когда в одном луче целесообразно установить аэраторы разных конструкций (комбинированная система аэрации). В этом случае разница в гидравлических и массообменных характеристиках может быть существенной, но комбинированная система будет работать более эффективно, чем однотипные аэраторы. Особенно это сказывается, когда необходимо часто изменять (регулировать) расход воздуха подаваемого в аэротенк.

Предложенная схема была применена при проектировании системы аэрации для четырехкоридорной секции аэротенка на этапе реконструкции очистных сооружений. Ширина коридора 10 м, длина 105 м, рабочая глубина 5 м.

В регенераторе и первом коридоре была применена комбинированная система аэрации из трубчатых и тарельчатых аэраторов, по четыре ряда в каждом коридоре. На каждый ряд установлены по два стояка. По одну сторону от каждого стояка формируется луч из 18 однометровых трубчатых аэраторов, после каждых двух аэраторов выполняется вставка длиной 0,9 м, посредине которой устанавливается один тарельчатый аэратор, то есть всего в луче 8 тарельчатых аэраторов.

На рис. 11 показана схема расположения аэраторов, а на рис. 12 и 13 показаны расчетные гидравлические и массообменные характеристики аэраторов для объекта, на котором была запроектирована 1 - трубчатый аэратор; 2 - тарельчатый аэра- комбинированная тор; 3 - воздуховод система аэрации.

Рис. 11 Схема комбинированной аэрационной Функционирование системы комбинированной

системы можно

описать следующим образом. При работе нескольких аэраторов в одном ряду общий расход воздуха по отдельным аэраторам распределяется обратно пропорционально гидравлическим сопротивлениям этих аэраторов, то есть, через аэраторы с большим сопротивлением проходит меньшее количество воздуха и наоборот.

На рис. 12 видно, что при суммарном расходе воздуха на два последовательно соединенных аэратора, меньшем 20 большая

10

20

30

Расход воздуха, м /ч

1 - тарельчатый аэратор; 2 - трубчатый аэратор

Рис. 12 Гидравлические характеристики аэраторов

8

* 6 I

О 4

1 ' 1 1

"2 ' '

„ _/ -л

!

о

10

15 20 25

Расход воздуха, м /ч 1 - тарельчатый аэратор; 2 - трубчатый аэратор

Рис. 13 Массообменные характеристики аэраторов

часть воздуха будет проходить через тарельчатый, а меньшая - через трубчатый аэратор.

Так как в этой области массообменные характеристики тарельчатого аэратора значительно выше, чем у трубчатого, то в целом система будет работать гораздо лучше, чем просто два трубчатых аэратора.

Однако, с увеличением расхода воздуха ситуация изменяется. Трубчатый аэратор, благодаря значительно более низкому сопротивлению, как бы «перехватывает» поток воздуха. В результате этого расход воздуха через тарельчатый аэратор увеличивается незначительно и он продолжает работать в оптимальной области высоких мас-сообменных характеристик. Основной

расход воздуха идет через трубчатый аэратор, который в этой зоне

28

имеет наиболее стабильные характеристики. В результате система в целом работает лучше, чем любая комбинация из однотипных тарельчатых или трубчатых аэраторов. Реальные системы биологической очистки обычно работают при существенных колебаниях количества и качества сточных вод, что влечет за собой необходимость регулировать подачу воздуха в аэротенки. В этом случае комбинированная система аэрации является наиболее оптимальной, так как она сочетает в себе достоинства как трубчатых, так и тарельчатых аэраторов.

В четвертом разделе изложена методика и результаты выполненных исследований.

ригель уровня; 6 - фильтр; 9, 10 - ротаметры; 12 - термометр; 17 -подъемное устройство; 18, 20 - измерительный и опорный датчики измерителя газосодержания; 19 - датчик кислородомера; 22 - ки-слородомер; 23 - компьютер; 25 - циркуляционный насос; 29 - баллон с азотом; 37 - компрессорная станция

Рис. 14 Схема испытательного стенда

Все эксперименты проводились на двух испытательных стендах. Стенды оснащены современным оборудованием и приборами.

Основным элементом первого стенда является реактор, выполненный в виде колонны диаметром 0,8 м и высотой 4 м. Схема испытательного стенда приведена на рис. 14.

На этом стенде поводились основные эксперименты по определению массообменных характеристик аэраторов и структуры водо-воздушного факела над аэратором при диспергировании воздуха.

Так как стандартного прибора для измерения газосодержания промышленность не выпускает, нами была поставлена задача создать достаточно универсальный несложный и надежный измеритель

газосодержания, который был бы приспособлен и для лабораторных исследований на стендах, и для измерений в реальных условиях аэротенков.

В разработанном образце кондуктометрического измерителя газосодержания реализованы пределы измерения 0-2%, 0-5% и 010% и предел измерения температуры 0-50°С. Максимальная ошибка измерения ±5%, что является хорошим показателем для измерений в сложных ус-электроды опорного датчика; 6 - тек- ловиях эксплуатации, столитовая пробка; 7 - поперечные Схема датчика опреде-

отверстия ления газосодержания при-

Рис. 15 Датчик для промышленных ведена на рис.15. С помо-исследований газосодержания щью разработанного при-

бора были уточнены

втулка; 3 - внутренний электрод; 4 -полипропиленовая труба; 5 -

параметры водовоздушного факела и зависимости для расчета газосодержания в различных зонах, изложенных в разделе 2.

Наряду с эффективностью переноса кислорода гидравлическое сопротивление аэраторов является одной из важнейших характеристик аэраторов.

Низкие значения сопротивления свидетельствуют о больших размерах пор, а также приводят к трудностям создания систем равномерной аэрации.

При больших сопротивлениях аэраторов растут энергозатраты на подачу воздуха, а также ускоряется засорение пор малого размера.

Нами исследованы гидравлические характеристики аэраторов с разными конструктивными параметрами - плотностями намотки внутреннего слоя, разной пористостью и толщиной диспергирующего слоя и разной скважностью отверстий в каркасе.

Как показано в разделе 2, угол диспергирования является чрезвычайно важной характеристикой трубчатых аэраторов. Это обстоятельство практически не было замечено другими исследователями, что не позволило им подойти к конструированию оптимального аэратора. Знание зависимостей угла диспергирования от расхода воздуха для разных аэраторов чрезвычайно важно, так как угол диспергирования не только влияет на размеры пузырьков воздуха, но и является наиболее простым критерием оптимальности нагрузки на трубчатый аэратор. Если угол составляет более 180220°, то возможна коалесценция пузырьков воздуха на нижней поверхности диспергатора, что приводит к ухудшению его массооб-менных характеристик. Если угол меньше 120°, то размеры пузырьков воздуха максимальны для диспергатора данной пористости.

Полученные в результате экспериментов данные были использованы для уточнения параметров математической модели, а также для отработки технологии изготовления аэраторов и их конструкции.

Основной целью экспериментальных исследований массопере-дачи было получение данных для проверки адекватности разработанной математической модели.

Результаты испытаний трубчатых аэраторов с неоднородным составом пор показывают, что с увеличением расхода воздуха в рабочем диапазоне расходов воздуха 5-25 м^/(ч ■м) эффективность

переноса кислорода

о4

I

10 8 6 4 2 0

в

вв о О О„£о о

- °-с мЧг >

0 5 10 15 20 25 Расход воздуха, м3/(ч-м)

а)

для этих аэраторов не уменьшается (рис. 16а).

Для аэраторов с резиновой мембраной (см. рис.166) эффективность переноса кислорода понижается при увеличении расхода воздуха, что характерно для мембранных аэраторов и подтверждается различными литературными данными. Эти результаты явились экспериментальным подтверждением теоретических исследований, изложенных в разделе 2.

При проверке адекватности разработанных в разделах 2 и 3 математических моп ,, _ делей, была поставле-Рис. 16 Зависимость СЭПКН от расхода воздуха для: а) аэраторов АКВА-ЛАЙН, на задача определения

б)резиновых мембранных аэраторов массообменных ха-

рактеристик

аэраторов теоретическим путем, исходя из экспериментальных гидравлических характеристик. Решение этой задачи требует исполь-

5

I

о

10 8 6 4 2 0

В о

5 10 15 20 Расход воздуха, м3/ч

б)

25

зования всего комплекса разработанных математических моделей. В связи с тем, что разработанные математические модели универсальны по отношению к конструкции аэраторов, проверка адекватности проводилась для двух принципиально разных типах аэраторов - тарельчатом мембранном и мелкопористом полиэтиленовом трубчатом диспергаторе.

Для расчета массообменных характеристик могут использоваться математические модели, ранее разработанные автором (раздел 2). Одним из главных параметров в этих моделях является диаметр пор, через которые выходит воздух.

В настоящей работе разработан косвенный метод расчета эффективных диаметров пор и массообменных характеристик аэраторов при известной гидравлической характеристике таких аэраторов.

Для расширения диапазона проверки разработанных моделей были взяты диспергаторы, изготовленные с разной плотностью пористого слоя (классы 1,2,3).

Результаты опытов и расчетов приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Сравнение расчетных и экспериментальных данных для мембранных аэраторов (#=3м)

№ е, ДРыо ¿са1с ' Ам/с > СЭПК^, сэпкса1с,

опыта м3/ч Па мм мм % %

1 5,09 2267 0,188 2,9 11,47 11,82

2 8,17 2419 0,216 3,2 10,02 10,06

3 13,42 2768 0,251 3,4 8,55 8,26

Средняя погрешность по всем опытам составляет 4,5%, максимальная погрешность составляет 11,5%. Такие результаты следует признать достаточно хорошими, учитывая чрезвычайно широкий диапазон плотности и разную конструкцию испытанных аэраторов.

Таблица 2

Сравнение расчетных и экспериментальных данных для трубчатых аэраторов (Я=3м)

Класс № опыта Яг, м3/(чм) Ар сак > Па ^са1с' мкм & сак > мм СЭПК % сэпк^ %

1 4 730 110 2,92 13,82 14,83

1 2 8 940 110 2,89 12,44 12,49

3 12 1240 98 2,84 12,72 11,52

4 4 930 75 2,62 15,48 17,31

2 5 8 1210 72 2,61 14,26 14,49

6 12 1540 70 2,58 13,85 13,21

7 4 1690 68 2,55 18,48 18,07

3 8 8 1810 66 2,55 15,17 15,01

9 12 2220 65 2,45 14,62 14,27

Таким образом, теоретически разработанная и экспериментально уточненная динамическая модель насыщения воды кислородом с достаточно высокой степенью достоверности подтверждается экспериментальными данными и может использоваться при разработке инженерных методов расчета систем аэрации.

Пятый раздел содержит результаты обобщения опыта эксплуатации разработанных аэрационных систем. Проанализирована работа большого количества (более чем 300) станций биологической очистки городских сточных вод по основным показателям воды до и после очистки: БПК5, аммонийный азот, нитриты, нитраты, а также по такому важному показателю, который характеризует работу очистных сооружений, как окислительная способность аэро-тенков. Установлена истинная картина работы действующих очистных сооружений канализации, которая свидетельствует о низкой окислительной способности аэротенков. Это свидетельствует о низкой эффективности наиболее распространенных в России действующих систем аэрации - керамических фильтросных плит.

После внедрения новых трубчатых полимерных аэраторов АКВА-ПРО и АКВА-ЛАЙН эффективность очистки сточных вод по БПК5 и по аммонийному азоту выросла соответственно на 3-10 и 20-30%. Наиболее универсальной и представительной является оценка эффективности систем аэрации по количеству кислорода, который приходится на единицу израсходованной электроэнергии -Ог / кВт-ч. По этому показателю разработанные в рамках этой работы аэраторы имеют существенные преимущества перед ранее используемыми системами. Статистический анализ показал, что внедрение разработанных систем аэрации по сравнению с ранее применяемой фильтросной плиткой увеличило эффективность аэрации более чем на 50%. Разность средних значений между исходным состоянием и состоянием после внедрения новых систем аэрации является достоверной с уровнем значимости р<0,05 по ^критерию Стьюдента.

Практическая реализация работы осуществлена на более чем 300 станциях очистки сточных вод в России, а также реализованы в 12 странах мира. Внедрения разработанных систем аэрации бесспорно относятся к наиболее крупным по масштабам реализации в водо-проводно-канализационном хозяйстве России за последние 1015 лет.

Разработана инженерная методика расчета и проектирования систем пневматической аэрации. Эта методика позволяет определить оптимальное количество и размещение аэраторов, требуемый расход воздуха, эффективность очистки по БПК и соединениям азота. Кроме того, эта методика позволяет учесть ограничения по минимальной интенсивности аэрации, исходя из условий перемешивания активного ила и плотности укладки аэраторов.

Принцип расчета системы аэрации основывается на сопоставлении скорости потребления кислорода (СЯК) со скоростью насыщения кислородом (СНК) системой аэрации на отдельных участках аэротенка.

Физический смысл расчета - определить параметры системы аэрации при которых СПК будет равна СНК.

В том случае, если СПК меньше СНК, то количество воздуха, требуемого для перемешивания, избыточно для окисления. В этом случае концентрация кислорода будет выше принятой, и требуется ее увеличить.

В том случае, если СПК больше СНК, то, возможно, что принятое количество рядов аэраторов способно, при увеличении расхода воздуха, обеспечить потребность в кислороде на данном участке. Для того, чтобы проверить это, по алгоритму вычисляется расход воздуха на участке при условии пропуска максимально допустимого расхода воздуха. Затем снова рассчитывается СНК и производится процедура сравнения этой величины с СПК.

Если в результате сравнения этих величин на данном этапе расчета окажется, что потребность в кислороде все-таки выше скорости его подачи, то требуется добавить еще один ряд аэраторов и повторить расчет, начиная с определения расхода воздуха по условию минимально допустимой подачи.

В том случае, если СПК окажется меньше СНК, то при помощи специальной итерационной программы рассчитывается тот расход воздуха, который соответствует равенству сравниваемых величин.

Далее следует запоминание полученных результатов по участку и переход к другому участку. Программа завершается после расчета всех участков аэротенка определением общего количества аэраторов и потребного количества воздуха.

По разработанной методике были выполнены расчеты системы аэрации АКВА-ПРО, смонтированной в 1996 г. в четырехкоридор-ном аэротенке №6 Курьяновской станции аэрации.

Выполненные расчеты показали, что в 1, 2 и 4 коридорах необходимый расход воздуха определяется из условий перемешивания, в коридоре 3 - окисления. Суммарный расход воздуха по расчету составляет 12200 м*/ч, а фактический расход, подаваемый в аэро-тенк, - 11600 м3/ч, что свидетельствует о достаточно высокой точности расчетов. Расход воздуха, для фильтросной плитки, определяемый в соответствии со СНиП, составляет 15400 м3/ч, что на 26% больше, чем при применении аэраторов АКВА-ПРО.

Расчеты по предложенной методике позволили определить оптимальную конфигурацию системы аэрации и установить необходимый расход воздуха по длине коридоров.

Следует отметить, что разработанная методика позволяет также рассчитать возможное качество очистки сточных вод не только по ВПК, но и от соединений азота. Эти данные можно использовать для обоснования необходимости реконструкции сооружений при возросших требованиях по качеству очистки сточных вод.

Дана оценка экономической эффективности от внедрения разработанных систем аэрации. На протяжении 15 лет проводятся работы по реконструкции систем аэрации с использованием новых трубчатых аэраторов АКВА-ПРО и АКВА-ЛАЙН.

При внедрении этих систем аэрации сокращаются затраты на текущий ремонт аэротенков. Опыт показал, что в течение 5-7 лет эксплуатации аэраторов не требуется затрат на ремонт (в отличие от фильтросной плитки). Это позволяет сэкономить средства, предназначенные для ремонта аэротенков. Но главное - эти аэраторы позволяют сократить затраты на электроэнергию. Как следует из приведенных выше данных внедрение разработанных систем аэрации позволяет в среднем совгратить энергопотребление на 30-45%. А такое существенное сокращение эксплуатационных затрат позволяет достаточно быстро окупить капиталовложения на реконструкцию систем аэрации.

Выполненные расчеты показали, что затраты на полное переоборудование сооружений возможно окупить за 2,5-2,7 года (без учета сокращение ежегодных затрат на ремонт фильтросной плитки, надежность которой очень мала). Показаны возможные источники финансирования указанных работ и формы договорных отношений при реализации таких энергосберегающих проектов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполненный анализ литературных источников и патентных материалов, а также опыт исследований, проектирования и эксплуатации показал, что применявшиеся до последнего времени устройства и системы для аэрации жидкостей имеют существенные недостатки. Эти недостатки затрудняют эксплуатацию, монтаж и демонтаж этих систем, требуют повышенных энергетических затрат и, основное, не позволяют обеспечить высокий и устойчивый эффект очистки сточных вод.

2. Разработана математическая модель расчета диаметра образующихся пузырьков при барботажном режиме через пористую поверхность. Выявлены зависимости диаметра пузырьков не только от размера пор, но и от скорости подачи газа.

3. Составлена система уравнений, которая позволяет рассчитать скорость истечения газа через поры в любой точке на криволинейной поверхности пористого диспергатора. Решение этих уравнений показало, что средний диаметр образующихся пузырьков у трубчатого аэратора меньше, чем у плоского, в результате чего трубчатые аэраторы позволяют получить более высокую удельную поверхность контакта, чем плоские, примерно на 10%.

4. Решена задача разработки универсальной зависимости, учитывающей скорости массового всплытия полидисперсных пузырьков для мелкопористых диспергаторов для пузырьков размером от 0,1 мм до 10 мм как в чистой, так и в загрязненной жидкости.

5. Экспериментально показано, что водовоздушный факел поднимающихся пузырьков по своей структуре может быть разделен на 4 зоны. Величина газосодержания изменяется как по высоте зон, так и в поперечном сечении водовоздушного факела. Разработана математическая модель расчета массопередачи по зонам во-довоздушной смеси.

6. При расчете аэротенка в целом объем коридора разделяется на циркуляционные ячейки. Скорость восходящего и нисходящего потоков жидкости определена, исходя из энергетического баланса

циркуляционной ячейки с учетом потерь на трение и повороты потока.

7. По разработанной математической модели были выполнены расчеты для трех различных видов диспергаторов: жесткая перфорированная мембрана, эластичная перфорированная мембрана, пористый полимерный диспергатор. Показано, что, в отличие от мембранных, пористый диспергатор с полидисперсным составом пор имеет стабильную характеристику эффективности переноса кислорода в широком диапазоне нагрузок по воздуху. Результаты моделирования подтверждены экспериментально.

8. На основании критического анализа опыта эксплуатации известных аэраторов, а также теоретических расчетов по разработанной динамической модели диспергирования воздуха, предложен новый подход создания аэраторов и систем аэрации.

9. Теоретические и экспериментальные исследования позволили сформулировать основные принципы создания нового поколения аэраторов:

• аэратор соединяет в своей конструкции воздуховод и диспергатор;

• аэратор имеет трубчатую конструкцию;

• в конструкции аэраторов предусматривается наличие каналов между опорным каркасом и диспергирующим покрытием;

• в качестве материала диспергирующего покрытия используются пористые полимерные материалы;

• по структуре диспергирующее покрытие имеет полидисперсный состав пор;

• аэраторы высокопроизводительны и работают в широком диапазоне расходов воздуха.

10. На основе решения уравнений движения среды с переменным расходом вдоль пути разработаны методы расчета аэрацион-ных систем, позволяющие для каждого конкретного случая рассчитать систему аэрации, обладающую минимальным сопротивлением и равномерно распределяющую воздух по длине луча.

11. Получены зависимости для прямого расчета коэффициента неравномерности распределения воздуха и давления по длине аэра-ционного луча.

12. Разработан новый алгоритм расчета комбинированных аэрационных систем, включающих аэраторы разных конструкций.

13. Разработаны и запатентованы новые конструкции аэраторов. Освоено их серийное производство.

14. Проведены экспериментальные исследования массообмен-ных и гидравлических характеристик аэраторов, на основе которых выбраны оптимальные конструктивные и структурные параметры аэраторов. В процессе практической реализации методик измерения были разработаны приборы для измерения газосодержания, предназначенные для работы в лабораторных и натурных условиях.

15. Разработана методика теоретического расчета массообмен-ных характеристик аэраторов по экспериментальным гидравлическим характеристикам.

16. Проверка предлагаемой методики и разработанных математических моделей показала ее адекватность экспериментальным данным.

17. Внедрение новых систем аэрации позволило на 3... 10% повысить эффект очистки по БПК, и на 20...30% - эффект очистки по аммонийному азоту, а также боле чем на 50% эффективность аэрации.

18. Разработана инженерная методика расчета и проектирования систем аэрации для реконструируемых и вновь строящихся очистных сооружений.

19. Выполненный экономический анализ показал, что внедрение разработанных новых систем аэрации возможно окупить за 2,52,7 года. Показаны формы договорных отношений, позволяющие предприятиям - потребителям получать доходы от внедрения энергосберегающих систем очистки сточных вод.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

А1 - - константы;

ВЫс - расчётный диаметр пузырька, м;

Эк - внутренний диаметр коллектора, м;

А»ир ~ диаметр пузырька в момент отрыва от поры, м;

с1са,с - расчётный диаметр поры, м;

- диаметр пор, м;

/к - скважность коллектора - отношение суммарной

площади поперечного сечения отверстий коллектора к площади поперечного сечения коллектора;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Н - глубина погружения аэратора, м;

¿тп ~ минимальная интенсивность аэрации, м3/(с-м2);

Кот - коэффициент оттока - отношение скорости воздуха

в отверстиях коллектора к средней по сечению коллектора скорости воздуха в коллекторе;

Ку - плотность укладки аэраторов - отношение суммар-

ной длины аэрационных лучей к площади днища аэротенка, м/м;

Ь - длина аэрационного луча, м;

Ьс - длина циркуляционной ячейки, м;

Ррь - средний относительный перепад давления по длине

г

коллектора, Р^ = \Рх<1Х;

о

Рх - относительный перепад давления по длине коллек-

тора в сечении с координатой «X», Рх - ———-;

р —

2

р - статическое давление в коллекторе, Па;

р^ - атмосферное давление, Па;

рн - сумма атмосферного и гидростатического давления

на глубине Н, Па;

р0 статическое давление на входе в коллектор, Па;

рх - статическое давление в сечении коллектора с коор-

динатой «ДГ», Па;

АрЫс - расчётный перепад давления внутри аэратора и снаружи, Па;

() - расход воздуха через аэратор, определенный при

давлении и температуре на входе в аэратор, м3/ч;

О^Ф ~ расход воздуха через сечение Б{ на глубине Н, м3/с;

^ - удельный расход воздуха на единицу длины трубча-

того аэратора, определенный при давлении и температуре на входе в аэратор, м3/(ч-м);

Бс - площадь циркуляционной ячейки, м2;

- поперечное сечение газожидкостного факела, м2;

и0 - средняя по сечению коллектора скорость воздуха на

входе в коллектор, м/с;

- скорость всплытия пузырьков, м/с;

- скорость истечения газа через пору, отверстие, м/с;

■н>1с - скорость возвратного потока жидкости в циркуля-

ционной ячейке, м/с;

щ - скорость восходящего потока жидкости в циркуля-

ционной ячейке, м/с;

безразмерная координата, X = х!Ь; продольная координата, м;

расстояние от поверхности поры до верхней точки на поверхности пузырька, м;

теоретическое значение расстояния от поверхности поры до верхней точки на поверхности пузырька при отсутствии действующих сил, м;

коэффициент, равный отношению путевого расхода воздуха (расхода через боковую поверхность) к расходу воздуха на входе в коллектор;

угол расположения поры по вертикали, градус;

газосодержание;

пористость коллектора - отношение суммарной площади поперечного сечения отверстий коллектора к площади боковой поверхности коллектора;

экспериментальные функции от пористости коллектора;

коэффициент неравномерности распределения воздуха по длине аэрационного луча, определенный для сечения коллектора с координатой «X»;

коэффициент гидравлического сопротивления пористой трубы;

коэффициент сопротивления отверстия со средним по длине коллектора расходом воздуха;

коэффициент гидравлического сопротивления коллектора с малой пористостью (ек<0,008);

коэффициент местного сопротивления при повороте струи на 90°;

плотность газа, кг/м3;

плотность жидкости, кг/м3;

X - время, с;

т отр - время, соответствующее моменту отрыва пузырька

от поры, с;

БПК - биохимическая потребность в кислороде, мг/дм3;

МИА - минимальная интенсивность аэрации, м3/(ч м2);

СНК - скорость насыщения кислородом, кг/ч;

СПК - скорость потребления кислорода, кг/ч;

СЭПК - стандартная эффективность переноса кислорода

(SOTE), %;

сэпки/с - расчётное значение СЭПК, %;

СЭПК^ - экспериментальное значение СЭПК, %;

сэпкн - величина СЭПК, отнесенная к значению Н, %/м.

Список опубликованных научных трудов по теме диссертации

1. Галич Р.А., Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И. Аэраторы "Экополимер" // Водоснабжение и санитарная техника. - 1995. - № 12.-С. 4-6.

2. Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И. Методика расчета аэраци-онных систем // Водоснабжение и санитарная техника. -1998. - № 12.-С. 19-21.

3. Мешенгиссер Ю.М., Вербицкий Г.П., Курнилович О.Б. Удаление аммонийного азота при использовании мелкопузырчатых полиэтиленовых аэраторов // Водоснабжение и санитарная техника. -2000.-№7.-С. 30-31.

4. Мешенгиссер Ю.М. Динамическая модель образования пузырьков газа при барботаже сквозь жидкость // Химическая технология. - 2002. - №12. - С. 39-42.

5. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г. Метод расчета массооб-менных характеристик мембранных аэраторов // Мелиорация и водное хозяйство. - 2003. - №1. - С. 39-41.

44

6. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г., Лось В.Ю., Михайлов

B.К. Методика испытаний и массообменные характеристики аэраторов АКВА-ПЛАСТ // Водоснабжение и санитарная техника. -2001.-№5,ч.1.-С. 26-28.

7. Мешенгиссер Ю.М. Расчет межфазной поверхности газ-жидкость при аэрации воды // Вода и экология. Проблемы и решения. - 2002,-№2. - С. 68-71.

8. Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. Влияние конструктивных параметров аэраторов на распределение воздуха в аэрацион-ных системах // Водоснабжение и санитарная техника. - 2003.- №3.-

C. 34-36.

9. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю. Г. Сравнительные характеристики мелкопузырчатых пневматических аэраторов // Вода и экология. Проблемы и решения. - 2001г. - №2. - С. 33-40.

10. Мешенгиссер Ю.М., Галич P.A., Марченко Ю.Г. Трубчатые пневматические аэраторы и аэрационные системы Экополимер // Водоснабжение и санитарная техника. - 2000. - №12, ч. 2. - С. 5-7.

11. Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И. Влияние эффективных систем аэрации на качество очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 2000. - № 12, ч. 2. - С. 7-9.

12. Мешенгиссер Ю.М., Галич P.A., Марченко Ю.Г., Чернуха В.А. Аэраторы АКВА-ТОР и комбинированные системы аэрации // Водоснабжение и санитарная техника. - 2000. - №12, ч. 2. - С. IIIS.

13. Мешенгиссер Ю.М. Скорость всплытия воздушных пузырей в воде // Сборник научных трудов "Гидравлика и гидротехника": Киев, 1999. - Вып.№ 60. - С. 57-63.

14. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г. Моделирование процесса массопередачи при аэрации воды // Водоснабжение и санитарная техника. - 2000.- № 6.- С. 20-21.

15. Дорошев В.Д., Мешенгиссер Ю.М. Кондуктометрический измеритель объемного газосодержания в системах биохимической очистки сточных вод // Экотехнологии и ресурсосбережение. -2000. - № 2. - С.65-69.

16. Мешенгиссер Ю.М. Математическая модель формирования пузырьков воздуха при аэрации воды// Химия и технология воды. -1999. - Т.21, № 2,- С.122-129.

17. Галич P.A., Мешенгиссер Ю.М. Комплекс оборудования и услуг НПФ "Экополимер" для повышения технического уровня очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. -2000.-№4.-С. 30-31.

18. Мешенгиссер Ю.М., Галич P.A. Аэрационные системы "Экополимер": в чем причина успеха? // Вода / Ежемесячный журнал Белорусской республиканской водной ассоциации. - 2000. - № 6 (45). - С. 4-5.

19. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г., Бондина H.H., Михайлов В.М. Алгоритм анализа трубопроводной сети, основанный на преобразованиях схемной модели // Электронное моделирование / Междунар. научно-теор. журнал РАН и НАНУ, 2000. - Т.22, №4.-С. 74-83.

20. Мешенгиссер Ю.М. Закономерности диспергирования воздуха пористыми трубчатыми аэраторами // Коммунальное хозяйство городов / Респ. межв. научн.-техн. сб.-К.: Техшка, 2000. -Вып.22. - С. 143-148.

21. Мешенгиссер Ю.М. Исследование процесса диспергирования воздуха в воду // Научный вестник строительства. - Харьков: Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры: ХОТВ АБУ, 1999.- Вып. 6. - С.134-137.

22. Мешенгиссер Ю.М. Высокоэффективные пневматические аэраторы (конструкция и технология изготовления) // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. -ХГПУ, 1998. - Вып. № 25.- С.55-57.

23. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г. Структурные характеристики трубчатых полимерных аэраторов // Коммунальное хозяйство городов / Респ. межв. научн.-техн. сб.-К.: Техшка, 1998.-Вып.15.- С. 108-111.

24. Мешенгиссер Ю.М. Характеристика эксплуатационных параметров полимерных трубчатых аэраторов // Научный вестник строительства. - Харьков: Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, ХОТВ АБУ. -1999.-Вып. 7.-С. 96-101.

25. Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М., Лось В.Ю. Определение массообменных характеристик пневматических аэраторов // Коммунальное хозяйство городов / Респ. межв. научн.- техн. сб.- К.: Техшка, 2000. -Вып.23.- С. 124-127.

26. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г., Смирнов Н.С., Ганзий И.С. Гидравлические характеристики трубчатых пневматических аэраторов // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - ХГПУ, 2000. - Вып. 81. - С.45- 46.

27. Мешенгиссер Ю.М., Галич P.A. НПФ "Экополимер" - признанный лидер в разработке, производстве и реконструкции современных аэрационных систем // Вода / Ежемесячный журнал Белорусской республиканской водной ассоциации. - 1997. - № 4 (12). -С. 10-11.

28. Галич P.A., Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И., Марченко Ю.Г. Аэрационные и дренажно-распределительные системы НПФ "Экополимер" // Тез. докл. Ш Междунар. науч.-пракг. конф. "Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения", 20 нояб. 1996г. - Новокузнецк, 1996. - С. 52-55.

29. Галич P.A., Мешенгиссер Ю.М. Аэрационные системы и дренажно-распределительные устройства // Тез. докл. П Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-96". - Москва, 1996. - С. 242-243.

30. Галич P.A., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. Проблемы выбора аэраторов для систем биологической очистки сточных вод // Тез. докл. III Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-98". - Москва, 1998. - С. 384.

31. Мешенгиссер Ю.М., Лихпггейн А.Б., Кравцов М.А. Опыт эксплуатации аэрационной системы Экополимер на региональных очистных сооружениях штата Огайо // Тез. докл. П1 Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-98". - Москва, 1998. - С. 428-429.

32. Мешенгиссер Ю.М. Новые разработки НПФ "Экополимер" в технологии очистки сточных вод // Тез. докл. III Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-98". - Москва, 1998. - С. 428.

33. Мешенгиссер Ю.М., Галич P.A., Щетинин А.И., Марченко Ю.Г. Особенности расчета системы аэрации "Экополимер"// Сб. докл. Междунар. кошр. "ЕТЕВК-97". - Ялта, 1997. - С. 75-76.

34. Галич P.A., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. О выборе аэраторов для сооружений биологической очистки сточных вод // Сб. материалов IV Междунар. научн.-техн. конф. "Питьевая вода-98". - Одесса, 1998. - С. 70-73.

35. Мешенгиссер Ю.М. Характеристика эксплуатационных параметров полимерных трубчатых аэраторов // Тез. докл. IV Между-нар. контр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-2000". - Москва, 2000.- С. 549-550.

36. Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. Технические характеристики новых аэраторов "Экополимер" // Тез. докл. IV Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-2000". - Москва, 2000. - С. 548-549.

37. Мешенгиссер Ю.М., Галич P.A., Марченко Ю.Г., Чернуха В.А. Аэрирующее устройство // Патент № 2134662 РФ от 20.08.99: Приоритет от 8.09.98 ООО НПФ "Экополимер".

38. Галич P.A., Кармазин А.М., Мешенгиссер Ю.М., Смирнов Н.С., Савинова Н.К., Коннов В.Н., Остроущенко Н.Г., Назаров Ю.В. Трубчатый аэратор // Патент № 1803391 РФ от 30.07.93: Приоритет 9.07.90 НПФ "Экополимер" по лиценз. дог. до 20.10.2002.

39. Галич P.A., Мешенгиссер Ю.М. Аэрирующее устройство // Патент № 2067084 РФ от 27.09.96: Приоритет 12.05.95 ТОО "Экополимер".

40. Meshengisser J.M., Galich R.A. Aerating device // Патент № 5,560,875 США от 1.10.96: Приоритет 12.03.95 Рос. ТОО "Экополимер".

41. Галич P.A., Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г., Чернуха В.А. Аэрирующее устройство // Евразийский патент № 0003 от 23.06.97: Приоритет 12.03.96 ТОО "Экополимер" (Россия).

42. Galich R.A., Meshengisser J.M., Marchenko J.G., Chemukha V.A. Aerating device // Патент № 5,868,972 США от 9.02.99: Приоритет 12.03.96 Рос. ТОО "Экополимер".

43. Мешенгиссер Ю.М. Система аэрации // Патент № 2138450 РФ от 27.09.99: Приоритет от 15.07.97 ООО НПФ "Экополимер".

44. Meshengisser J.M., Galich R.A., Marchenko J.G., Chemukha V.A. Aerating device // Патент № 5,888,391 США от 30.03.99: Приоритет от 15.09.98 ООО НПФ "Экополимер".

Подписано в печать 21.02.2005. Набор компьютерный Формат 60x84/16 Усл. печ. л. 2.0 Заказ № 264 Тираж 120 экз.

Отпечатано на ризографе в ООО «Спайк» 61057, г. Харьков, ул. Сумская, 11, т. +38 (057) 731-40-44

11-35 49

РНБ Русский фонд

2006-4 5817

Список условных обозначений

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗРАБОТКИ, ИССЛЕДОВАНИЙ И 21 ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ АЭРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД

1.1 Существующие конструкции аэраторов и опыт эксплуатации систем 21 аэрации сооружений биологической очистки сточных вод

1.2 Методы расчета аэрационных систем 40 ^ 1.3 Методы моделирования и исследования газожидкостных систем

1.4 Выбор направления диссертационного исследования. Цель и задачи 64 работы

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА 67 МАССОПЕРЕДАЧИ ПРИ АЭРАЦИИ ВОДЫ

2.1 Динамическая модель образования пузырьков

2.2 Скорость всплытия пузырьков 83 Ф 2.3 Межфазная поверхность "газ-жидкость"

2.4 Скорость переноса кислорода

2.5 Выводы по разделу

3 ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ НОВОГО ТИПА АЭРАТОРОВ И 100 СИСТЕМ АЭРАЦИИ

3.1 Общие проблемы

3.2 Теоретические аспекты расчета аэрационных систем

3.3 Конструктивные характеристики аэраторов нового поколения

3.4 Выводы по разделу

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 136 ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И МАССОБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРАТОРОВ

• 4.1 Методика исследования массообменных характеристик аэраторов 136 4.2 Методика исследования гидравлических характеристик аэраторов

4.3 Разработка методов и приборов для исследования структуры 146 газожидкостных потоков

4.4 Гидравлические характеристики аэраторов

4.5 Экспериментальные исследования массообменных характеристик 165 трубчатых аэраторов

4.6 Исследование структуры водо-воздушного факела

4.7 Минимальная интенсивность аэрации

4.8 Проверка адекватности разработанных математических моделей

4.9 Комплексная проверка адекватности разработанных моделей

4.10 Выводы по разделу

5 ОБОБЩЕНИЕ ОПЫТА ЭКСПЛУАТАЦИИ СОЗДАННЫХ 194 АЭРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

5.1 Характеристика работы очистных сооружений канализации до 194 внедрения новых аэрационных систем

5.2 Методика расчета и проектирования систем пневматической 203 аэрации щ 5.3 Характеристика работы очистных сооружений после внедрения новых систем аэрации

5.4 Пример практической реализации на Курьяновской станции аэрации 218 г.Москвы

5.5 Ремонтоспособность и долговечность систем аэрации

5.6 Экономические аспекты применения разработанных систем аэрации

5.7 Выводы по разделу 5 226 ВЫВОДЫ 227 Список использованных источников 230 Приложение А. Результаты опытов на массообмен 258 Приложение Б. Характеристика объектов внедрения 280 Приложение В. Отзывы о работе аэрационных систем с аэраторами

АКВА-ПРО и АКВА-ЛАЙН

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Aq - Aft - константы; а - удельная площадь межфазного контакта, м /м ;

- ширина полосы аэрации внизу зоны 1, м;

2 - ширина полосы аэрации в зоне 2, м;

Ьъ - ширина полосы аэрации вверху зоны 3, м;

С - концентрация растворенного кислорода в момент времени г, кг/м ;

Са - растворимость кислорода воздуха в чистой воде с учетом глубины погружения аэраторов Н, мг/дм ; С field ~ концентрация кислорода, принятая на участке, кг/м3;

CNOx-N> ~ содержание азота нитритов и нитратов в очищенной воде и раз-Сддт/4дг ница между аммонийным азотом на входе и выходе, соответственно, кг/м ;

С0 - концентрация растворенного кислорода в момент времени г = 0, кг/м3;

С* - концентрация насыщения растворенного кислорода при данных условиях, кг/м ;

С* - табличная величина концентрации насыщения растворенного кислорода при tw,ps и Rh =100%, кг/м ;

- табличное значение концентрации насыщения растворенного кислорода при tw = 20 C,ps и Rh = 100%, кг/м ;

- кажущаяся средняя концентрация насыщения растворенного кислорода при бесконечном времени аэрации, кг/м3;

Da - диаметр трубчатого аэратора, м;

De - диаметр пузырька (диаметр сферы, объем которой равен объему пузырька), м;

Dcaic расчетный диаметр пузырька, м;

DK ~ внутренний диаметр коллектора, м;

Domp ~ диаметр пузырька в момент отрыва от поры, м;

32 ~ средний (Саутеровский) диаметр пузырьков, м; dcalc ~ расчетный диаметр сопла (пор), м; dn ~ диаметр пор, м;

Fb ~ подъемная (Архимедова) сила, Н;

Fd ~ сила гидравлического сопротивления всплытию пузырька, Н;

Fm ~ сила, возникающая вследствие преобразования динамического напора в статический внутри газового пузыря, Н;

Fp — сила давления, вызванная давлением воздуха в пузырьке, Н;

Fs - сила поверхностного натяжения, Н

FsN ~ вертикальная составляющая сил поверхностного натяжения, Н; fK - скважность коллектора; fm — скважность мембраны;

G - массовый расход воздуха, кг/с; g - ускорение свободного падения, м/с ;

Н - глубина погружения аэратора, м;

Ид - полный гидродинамический напор на входе в систему (сечение на входе от стояка в лучь), м;

Hfr — напор, развиваемый воздуходувками, м; he ~ эффективная глубина насыщения, м; ht - глубина, на которой находится i'-тая зона газожидкостного факела, м; hx - высота зоны 1, м; h2 - высота зоны 2, м; h2 - высота зоны 3, м;

АНд - потери гидродинамического напора в системе, м; Л/7s - потери напора в воздухоподводящей сети, м ;

Ah - потери напора на аэраторах, м ; потери напора на i -ом аэраторе;

Ah^ - потери напора на непористых участках воздуховода от /-1 -го до i -го аэратора, м;

Ahm ~ потери напора на местных сопротивлениях участка воздуховода от г-1 -го до i -го аэратора, м;

Ah0. ~ потери напора на пористых участках воздуховода от i-1 -го до

-го аэратора, м;

Jmin - минимальная интенсивность аэрации (МИА), м3/(ч-м2);

KL - коэффициент массопередачи, м/ч;

Кт я ~ объемный коэффициент массопередачи, 1/с;

Кьа20 ~ значение Kia, приведенное к стандартным условиям, 1/с;

Кот ~ фактический коэффициент оттока;

Ks - степень сжатия газожидкостной струи;

Ку ~ плотность укладки аэраторов, определенная как отношение количества погонных метров аэраторов к площади днища аэротен-ка, м/м ; ке - Фактор влияния глубины погружения аэратора; от ~ фиктивный коэффициент оттока; к\ - - эмпирические коэффициенты;

L - общая длина коллектора, м;

La - длина аэратора, с которой происходит диспергирование воздуха, ащ " длина системы аэрации на 1-ом участке аэротенка, м Lc - длина циркуляционной ячейки, м;

Mv - виртуальная масса пузырька, кг; mg ~ масса вещества, кг

Nc - количество струек воздуха на поверхности диспергатора, шт./см ;

Nd - количество аэраторов луче, шт.

Nn - количество пор на единицу площади поверхности диспергатора, шт./м2;

1 - «4 - эмпирические показатели степени;

- средний относительный перепад давления по длине дырчатого коллектора;

- средний относительный перепад давления по длине дырчатого коллектора с малой пористостью;

Рх - относительный перепад давления для сечения коллектора с координатой X; Р - статическое давление в коллекторе, Па;

РА ~ давление воздуха на входе в аэрационный лучь, Па;

Patm ~ барометрическое давление, Па;

Pb{ ~~ давление воздуха на воздуховоде перед / -м диспергатором, Па;

Pi - давление воздуха на выходе из i -го диспергатора, Па

Pf ~ давление воздуха в воздуховоде, Па;

Ph - гидростатическое давление на элемент поверхности пузырька,

Ps - стандартное барометрическое давление, Па; pva ~ давление насыщенных паров при температуре ta, Па;

Pvt - давление насыщенных паров воды при температуре t, Па; рх - давление в сечении коллектора с координатой X, Па; рвн - давление внутри аэратора, Па;

РО - давление в точке "О", Па давление в точке " ап", Па потери давления между входным сечением аэрационного луча и окружающей средой, Па; перепад давления внутри аэратора и снаружи, Па; потери давления на диспергирующей оболочке со средним расходом, Па; средний перепад давления внутри аэратора и снаружи, Па; потери давления на диспергирующей оболочке &Pd =АР</ехр^/ЛПа; потери давления на диспергирующей оболочке в сечении X, Па; экспериментальное значение потерь давления на аэраторе, Па; потери давления на мокрой мембране, Па; потери давления на сухой мембране, Па; потери давления в отверстиях, Па; потери давления в отверстии со средним расходом, Па; потери давления в отверстии с координатой X, Па; потери давления по длине дырчатого коллектора, Па; потери давления по длине коллектора от его начала до сечения со средним расходом через отверстие, Па; потери давления на трение по длине коллектора от его начала до сечения с координатой X , Па; перепад давления на диспергаторе в точке "О", Па потери давления на преодоление сил поверхностного натяжения, общий расход воздуха при давлении и температуре на входе в систему, м3/с; фактический расход воздуха через аэратор, м /ч;

Qlj - фактический расход воздуха через воздуховод на входе в i -й диспергатор, м /с; Qg ~ расход воздуха на аэратор, м3/с;

Qgf - расход воздуха на выходе из резервуара, м3/с;

QgH - расход воздуха через сечение S f на глубине Я, м3/с;

Qi - фактический расход воздуха на выходе из i -го диспергатора, м3/с;

Qm - транзитный расход воздуха (равен расходу воздуха на выходе из аэратора), м3/с;

Qn - путевой расход воздуха (расход воздуха через боковую поверхность аэратора), м /с; Qs - расход воздуха при стандартных условиях (температура 20 °С, давление 101325 Па, относительная влажность 36 %), м /с; Qo - расход воздуха на входе в коллектор, м3/с; q' - расход воздуха на участке аэротенка, м3/ч; qi - удельный расход воздуха на один метр трубчатого аэратора, м3/(ч-м); qis - удельный расход воздуха на один метр трубчатого аэратора, приведенный к стандартным условиям, м /(ч м); Чтах ~ максимально допустимый расход воздуха на один метр аэратора, м3/(м-ч);

Ятт ~ минимально допустимый расход воздуха на один метр аэратора, м3/(м-ч); qw - расход сточных вод, м /ч;

Rh - относительная влажность воздуха при температуре t;

RCJl - сопротивления потоку пористой перегородки, (Н-с)/м3;

Re - критерий Рейнольдса;

Re„ - критерий Рейнольдса для отверстия;

Reo - критерий Рейнольдса для входного сечения;

S - площадь боковой поверхности коллектора, м2;

Sj - площадь поперечного сечения воздуховода на входе в систему,

Зщ ~ площадь поперечного сечения i -го диспергатора, м2;

S/j. - площадь поперечного сечения воздуховода перед i -м диспергатором, м2;

S^ - площадь поперечного сечения пузырька = S^ (т), м2;

Sc - площадь циркуляционной ячейки, м2;

Sf ~ поперечное сечение газожидкостного факела, м2;

SK - площадь поперечного сечения коллектора, м2; суммарная площадь отверстий коллектора, м2; some ~ суммарная удельная площадь отверстий (на единицу длины аэратора), м /м; s^ - площадь диспергирования воздуха, sj = sj (qi), м2; ta - температура окружающей среды, °С; tf ~ температура воздуха в воздуховоде, °С; tw - температура воды, °С;

U - локальная относительная скорость воздуха, U = и / uq; и - локальная средняя по сечению коллектора осевая скорость воздуха в сечении коллектора с координатой X, м/с; mq - средняя по сечению коллектора скорость воздуха на входе в коллектор, м/с; Vfj ~ объем пузырька, м3;

Уf ~ объем газожидкостного факела, м3;

Уg - отрывной объем пузырька, м3;

Vi - объем /-той зоны газожидкостного факела, м ;

У I - объем жидкости, связанный с движением пузырька, м3;

- объем воды в реакторе, м3;

V0 - объем одиночного пузырька в квазистатическом режиме, м3; vcm - радиальная составляющая скорости на стенке коллктора , м/с;

W - скорость диспергирования воздуха, м/с;

- мгновенная скорость диспергирования воздуха в точке 0, м/с;

- мгновенная скорость диспергирования воздуха в точке а, м/с;

- средняя скорость диспергирования воздуха в интервале от 0 до f,M/c;

We - критерий Вебера; сф ~ скорость всплытия сферических пузырьков, м/с;

- скорость всплытия пузырьков, м/с; скорость истечения газа (воздуха) через пору, м/с; g ~ приведенная скорость газа, м/с;

- скорость воздуха в отверстии в сечении коллектора со средним расходом, м/с;

- скорость воздуха в отверстии в сечении коллектора с координатой X, м/с; wlc - скорость возвратного потока жидкости, м/с; wif ~ скорость восходящего потока жидкости, м/с; wde<p ~ скорость всплытия деформированных пузырьков, м/с;

X - безразмерная координата, X - xlL; л: - продольная координата, м;

- мольная доля сухого воздуха при стандартной температуре и давлении;

- расстояние от поверхности поры до фронта пузырька, м;

- расстояние от поверхности сопла до центра масс пузырька, м;

Zt - теоретическое расстояние от поверхности сопла до верхней точки на поверхности пузырька при отсутствии действующих сил, м;

2а. - высота расположения г-го диспергатора над осью воздуховода, высота столба жидкости над осью воздуховода, м а - коэффициент, равный a = Qn/Qo', a f - отношение коэффициента массопереноса в сточной жидкости к таковому в чистой воде;

Р - фактор, учитывающий изменение растворимости кислорода воздуха в сточной жидкости по сравнению с чистой водой (типичное значение 0,95);

Р/ ~~ фактор формы пузырька;

Ря - коэффициент потока импульса (Буссинеска);

У - угол расширения водовоздушной струи, градус;

5W - толщина мембраны, м;

5г - удельная проводимость газа, Ом"1 см"1;

Ъж - удельная проводимость жидкости, Ом"1 см"1;

Ъж-г ~ удельная проводимость жидкостно-газовой среды, Ом"1 см"1;

- пористость диспергатора;

- пористость коллектора; g ~ газосодержание (задержка газа);

С, - эмпирический коэффициент;

Cl ~ Сз ~ экспериментальные функции от пористости коллектора;

- температурный коэффициент; в - проекция вектора скорости отделяемых масс воздуха на направление основного потока, м/с;

Лрдх ~~ коэффициент неравномерности распределения воздуха по длине аэрационного луча; динамическая вязкость газа, Па с, Пз; динамическая вязкость воды, Па с, Пз; локальный коэффициент гидравлического трения в пористой трубе; коэффициент гидравлического сопротивления мембраны; коэффициент трения в циркуляционной ячейке; коэффициент гидравлического сопротивления пузырька в воде; коэффициент сопротивления диспергирующей оболочки; коэффициент трения в газожидкостном факеле; коэффициент потерь скоростного напора при повороте струи; коэффициент гидравлического сопротивления отверстия; коэффициент гидравлического сопротивления отверстия коллектора с координатой Х\ коэффициент гидравлического сопротивления отверстия коллектора со средним расходом; коэффициент гидравлического сопротивления пористого коллектора; коэффициент гидравлического сопротивления коллектора с малой пористостью; коэффициент сопротивления трения во входном сечении коллектора; плотность воздуха при фактических условиях, кг/м ; плотность воздуха в сечении коллектора со средним расходом , кг/м3; плотность воздуха в пузырьке, кг/м3; плотность воздуха на входе в систему, кг/м3; плотность воздуха при давлении и температуре перед i -и дис-пергатором, кг/м ; плотность воздуха в сечении коллектора с координатой X, кг/м плотность воздуха в начальном сечении коллектора, кг/м3; плотность сухого воздуха при стандартной температуре и давлении, кг/м3; плотность воздуха при давлении и температуре на выходе из / -го диспергатора, кг/м3; плотность воды, кг/м3; фиктивная плотность пузырька с виртуальной массой, кг/м ; разность плотностей жидкости и газа, кг/м ; коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; время, с; период аэрации, определенный как частное от деления вместимости аэротенков на средний расход, ч; время контакта фаз (время пребывания), с; момент времени отрыва пузырька от поры, с угол диспергирования (центральный угол, ограниченный крайними порами на поверхности трубчатого диспергатора на которых образуются пузырьки воздуха), радиан, градус; коэффициент формы (сферичности) пузырька воздуха; поправочный коэффициент давления, со = Pb/Ps\ разница БПК5 сточной жидкости, поступающей в аэротенк и на выходе из него, кг/м расчетная скорость насыщения кислородом на участке(И(977^, кг/ч; скорость переноса кислорода при данных условиях (OTR), кг/ч потребность в кислороде(0Д), кг/ч;

СЭПК - стандартная эффективность переноса кислорода, %; СЭПКН - значение СЭПК отнесенное значению Н, %/м;

ССНК - стандартная скорость переноса кислорода, кг/ч;

ЭПК - эффективность переноса шслородд(ОТЕ), %;

ПНД - полиэтилен высокой плотности (низкого давления);

ПВХ - поливинилхлорид;

EPDM - димер этиленпропилена

Актуальность работы.

Загрязнение водных объектов является одной из приоритетных задач, на решение которых направлена федеральная целевая программа "Экология и природные ресурсы России (2002-2010 годы)". Повышение эффективности очистки городских и промышленных сточных вод является одной из важнейших задач реализации указанной программы.

Аэрация сточных вод в процессе биологической очистки является одним из наиболее энергоемких процессов, на который приходится не менее 50% всех затрат на очистку сточных вод. Кроме того, аэрация - наиболее ответственный процесс, так как концентрация растворенного кислорода и эффективность перемешивания сточной жидкости в аэротенке во многом определяют степень окисления органических загрязнений.

Процесс совершенствования и создание новых типов аэраторов и аэрационных систем происходит в основном эмпирическим путем, при этом улучшение одних параметров аэрационных систем, неизбежно приводит к ухудшение других. Так, например, стремление повысить эффективность насыщения воды кислородом единичным аэратором, привело к повышенным капитальным затратам, неравномерности распределения воздуха по длине аэрационных лучей, низкой производительности единичных аэраторов, что в конечном счете сказывалось на качестве очистки сточных вод.

Таким образом, задача разработки теоретических методов расчета аэраторов и аэрационных систем, и на их основе - высокотехнологичных, эффективных и надежных устройств, является чрезвычайно актуальной.

Цель диссертационной работы.

Разработка конструкции и инженерной модели расчета трубчатых полимерных аэраторов для биологической очистки сточных вод.

Научная новизна.

1. Решена задача моделирования процесса формирования и роста пузырь

16 ка воздуха в воде как задача переменной массы, движущейся с ускорением. Предлагаемая модель позволяет определить диаметр пузырька воздуха в момент его отрыва от поры при различных параметрах процесса, в том числе для криволинейных поверхностей аэратора.

2. Получена обобщенная формула для определения скорости всплытия пузырьков воздуха в сточной и водопроводной воде, для режимов одиночного и массового всплытия пузырьков.

3. На основе анализа структуры восходящих двухфазных струй разработана система расчета газосодержания водовоздушных потоков в различных зонах. Получены зависимости скорости восходящего потока жидкости от газосодержания и геометрических параметров аэрационных систем.

4. Установлены новые зависимости массообменных характеристик мембранных и пористых аэраторов от их гидравлических параметров. На основе этих зависимостей разработана экспресс-методика определения массообменных характеристик.

5. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены различный характер зависимости эффективности массопередачи от расхода воздуха для диспергаторов с монодисперсным и полидисперсным составом пор.

6. На основе анализа уравнений движения систем с переменной массой получены зависимости распределения давления и расхода воздуха по длине аэрационного луча. Выведены зависимости, показывающие влияние пористого слоя и воздушных полостей на потери напора и коэффициент неравномерности распределения воздуха в аэрационной системе. Расчеты по указанным моделям использованы при определении конструктивных характеристик аэраторов (диаметра и скважности).

7. Показана возможность эффективной работы в одном аэрационном луче разнотипных аэраторов с различными гидравлическими и массообменными характеристиками. Разработана методика расчета таких комбинированных систем аэрации.

8. Разработан прибор и методика определения газосодержания в водовоз-душной смеси.

Практическая значимость.

1. На основе результатов теоретических разработок создана серия трубчатых пневматических мелкопузырчатых аэраторов, обладающих высокой надежностью, высокой эффективностью массопереноса и производительностью по воздуху.

Внедрение осуществлено на более чем на 300 объектах в России, а также в 13 странах мира. Наиболее значимыми объектами являются: Курьяновская станция аэрации (г. Москва), очистные сооружения городов - Ростов-на-Дону, Краснодар, Волгоград, Брянск, Казань, Ижевск, Челябинск, Воронеж, Иваново, Нижний Новгород, Орел, Тула, Хабаровск, Саратов, Улан-Удэ, Барнаул, Омск, Таганрог, Кострома, Ставрополь, Ярославль и другие города России.

Разработанные аэраторы успешно эксплуатируются также в Беларуси, Украине, Казахстане, Молдове, Китае, США, Южной Корее, Румынии, Индии, Японии, Венгрии, Кыргызстане, Узбекистане.

2. Освоены производственные мощности по производству аэрационных устройств, полностью обеспечивающие потребность станций очистки сточных вод предприятий и городов России.

3. Производство аэраторов сертифицировано по системе качества ISO 9001-2000, получены гигиенические заключения и сертификаты соответствия. Выполненные разработки использованы при проектировании институтами Со-юзводоканалпроект, Гипрокоммунводоканал (г.Москва), Ростовский Гипро-коммунводоканал и другими проектными организациями.

5. Внедрение разработанных аэрационных систем позволило существенно сократить расходы электроэнергии на очистку сточных вод. Общая экономия электроэнергии в расчете на 100 тыс. м3 сточных вод в сутки составила более 250 тыс. кВт-ч в год.

6. Внедрение разработанных аэрационных систем позволило повысить эффективность очистки сточных вод от органических загрязнений на 5-10% и

18 соединений аммонийного азота примерно на 30-40%, что позволило в ряде случаев довести качество очищенных сточных вод до требований сброса в рыбохо-зяйственные водоемы без строительства дополнительных сооружений.

Личный вклад автора.

1. Постановка проблемы и формирование путей ее решения.

2. Создание экспериментальной базы и разработка методик экспериментальных исследований.

3. Разработка математических моделей гидравлики и массопередачи при аэрации жидкостей, вывод новых зависимостей, позволяющих на основе минимального количества экспериментальных данных рассчитывать массообменные характеристики аэраторов любых конструкций.

4. Разработка новых конструкций аэраторов, организация промышленного производства.

5. Создание методологических основ и расчетных комплексов для проектирования аэрационных систем.

6. Теоретическое обобщение и анализ результатов, формирование выводов работы.

7. Личное участие во внедрении результатов исследований.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретического обобщения существующих методов расчета систем аэрации, их гидравлических и массообменных характеристик.

2. Зависимости, определяющие взаимосвязь диаметра образующихся пузырьков от характеристик диспергирующего слоя, конструкции аэратора и технологических параметров процесса; уравнения, определяющие структуру водовоздушного потока и газосодержания от технологических параметров процесса и схемы расположения аэраторов.

3. Математическая модель и методика расчета систем аэрации. Зависимости, описывающие движение воздушного потока в трубчатых аэраторах новых и известных конструкций.

4. Новые конструкции эффективных и надежных аэраторов.

19

5. Инженерная методика расчета для проектирования новых и реконструкции действующих сооружений биологической очистки сточных вод.

Апробация работы.

Основные результаты работы и главные положения диссертации докладывались автором на III Международной научно-практической конференции "Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения" (г. Новокузнецк, 1996 г.), на Международном Конгрессе "ЭКВАТЕК-96" (г. Москва, 1996 г.), на III Международном Конгрессе "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-98" (г.Москва, 1998 г.), на Международном Конгрессе "ЕТЕВК-97" (г. Ялта, ф 1997 г.), на Международном Конгрессе "ЕТЕВК-99" (г. Ялта, 1999 г.), на IV

Международном Конгрессе "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-2000" (г. Москва, 2000 г.), на V Международном Конгрессе "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-2002" (г. Москва, 2002 г), на VI Международном Конгрессе "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-2004" (г. Москва, 2004 г.).

Публикации.

По результатам работы опубликовано 44 научных работы в различных изданиях России, Украины и Беларуси, в том числе получено 8 патентов на изобретения, 11 работ без соавторов. 15 работ опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК России для публикаций по докторским диссертациям. Ч

выводы

1. Выполненный анализ литературных источников и патентных материалов, а также опыт исследований, проектирования и эксплуатации показал, что применявшиеся до последнего времени устройства и системы для аэрации жидкостей имеют существенные недостатки. Эти недостатки затрудняют эксплуатацию, монтаж и демонтаж этих систем, требуют повышенных энергетических затрат и, основное, не позволяют обеспечить высокий и устойчивый эффект очистки сточных вод.

2. Разработана математическая модель расчета диаметра образующихся пузырьков при барботажном режиме через пористую поверхность. Выявлены зависимости диаметра пузырьков не только от размера пор, но и от скорости подачи газа.

3. Составлена система уравнений, которая позволяет рассчитать скорость истечения газа через поры в любой точке на криволинейной поверхности пористого диспергатора. Решение этих уравнений показало, что средний диаметр

Ф образующихся пузырьков у трубчатого аэратора меньше, чем у плоского, в результате чего трубчатые аэраторы позволяют получить более высокую удельную поверхность контакта, чем плоские, примерно на 10%.

4. Решена задача разработки универсальной зависимости, учитывающей скорости массового всплытия полидисперсных пузырьков для мелкопористых диспергаторов для пузырьков размером от 0,1 мм до 10 мм как в чистой, так и в щ загрязненной жидкости.

5. Экспериментально показано, что водовоздушный факел поднимающихся пузырьков по своей структуре может быть разделен на 4 зоны. Величина газосодержания изменяется как по высоте зон, так и в поперечном сечении водо-воздушного факела. Разработана математическая модель расчета массопередачи по зонам водовоздушной смеси.

6. При расчете аэротенка в целом объем коридора разделяется на циркуляционные ячейки. Скорость восходящего и нисходящего потоков жидкости определена, исходя из энергетического баланса циркуляционной ячейки с учетом потерь на трение и повороты потока.

7. По разработанной математической модели были выполнены расчеты для трех различных видов диспергаторов: жесткая перфорированная мембрана, эластичная перфорированная мембрана, пористый полимерный диспергатор. Показано, что, в отличие от мембранных, пористый диспергатор с полидисперсным составом пор имеет стабильную характеристику эффективности переноса кислорода в широком диапазоне нагрузок по воздуху. Результаты моделирования подтверждены экспериментально.

8. На основании критического анализа опыта эксплуатации известных аэраторов, а также теоретических расчетов по разработанной динамической модели диспергирования воздуха, предложен новый подход создания аэраторов и систем аэрации.

9. Теоретические и экспериментальные исследования позволили сформулировать основные принципы создания нового поколения аэраторов:

• аэратор соединяет в своей конструкции воздуховод и диспергатор;

• аэратор имеет трубчатую конструкцию;

• в конструкции аэраторов предусматривается наличие каналов между опорным каркасом и диспергирующим покрытием;

• в качестве материала диспергирующего покрытия используются пористые полимерные материалы;

• по структуре диспергирующее покрытие имеет полидисперсный состав пор;

• аэраторы высокопроизводительны и работают в широком диапазоне расходов воздуха.

10. На основе решения уравнений движения среды с переменным расходом вдоль пути разработаны методы расчета аэрационных систем, позволяющие для каждого конкретного случая рассчитать систему аэрации, обладающую минимальным сопротивлением и равномерно распределяющую воздух по длине луча.

11. Получены зависимости для прямого расчета коэффициента нерав-# номерности распределения воздуха и давления по длине аэрационного луча.

12. Разработан новый алгоритм расчета комбинированных аэрационных систем, включающих аэраторы разных конструкций.

13. Разработаны и запатентованы новые конструкции аэраторов. Освоено их серийное производство.

14. Проведены экспериментальные исследования массообменных и гидравлических характеристик аэраторов, на основе которых выбраны оптимальные конструктивные и структурные параметры аэраторов. В процессе ф практической реализации методик измерения были разработаны приборы для измерения газосодержания, предназначенные для работы в лабораторных и натурных условиях.

15. Разработана методика теоретического расчета массообменных характеристик аэраторов по экспериментальным гидравлическим характеристикам.

16. Проверка предлагаемой методики и разработанных математических (ф моделей показала ее адекватность экспериментальным данным.

17. Внедрение новых систем аэрации позволило на 3.10% повысить эффект очистки по БПК, и на 20.30% - эффект очистки по аммонийному азоту, а также боле чем на 50% эффективность аэрации.

18. Разработана инженерная методика расчета и проектирования систем аэрации для реконструируемых и вновь строящихся очистных сооружений.

Выполненный экономический анализ показал, что внедрение разработанных новых систем аэрации возможно окупить за 2,5-2,7 года. Показаны формы договорных отношений, позволяющие предприятиям - потребителям получать доходы от внедрения энергосберегающих систем очистки сточных вод.

1. Advisory Leaflet ATV -М209Е. Measurement in Clean water and Activated Sludge of the Oxygen Transfer by Aeration Installations in Activated Sludge Plants.-GFA.-Hennef, 1996.-5 lp.

2. Aeration a Wastewater Treatment Process. WEF manual of practice. -№FD-13 / Publication by the Water Environment Federation, 601 Wythe Street, Alexandria, VA 22314. 1994. - 167 p.

3. Aeration panel. Parcson Corporation. www.parcson.com/aeration.

4. AERMAX TPD High Efficiency Product Bulletin. Aeration Technologies,1.c., North Andover, MA. undated.

5. Aiba S., Ohashi M., Huang S.-Y. Rapid determination of oxygen permeability of polymer membranes // Ind. Eng. Chem. Fundam. 1968. - V.7, № 3. - P. 497502.

6. Akita K., Yoshida F. Bubble Size, Interfacial Area, and Liquid Phase Mass Transfer Coefficients in Bubble Columns // Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Develop. -1974. V.13, № l.-P. 84-91.

7. Akita K., Yoshida F. Gas Holdup and Volumetric Mass Transfer Coefficient in Bubble Columns // Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Develop. 1973. - V. 12, № 1. -P. 76-80.

8. Alvarez-Cuenca M., Baker C. G. J., Bergougnou M. A. Oxygen mass transfer in bubble columns // Chem. Eng. Sci. 1980. - V.35, № 5. - P. 1121-1127.

9. American Society of Civil Engineers. ASCE 18-96 Standard Guidelines for1.- Process Oxygen Transfer Testing -ASCE, New York, 1997. 64 p.

10. American Society of Civil Engineers. ASCE Standard: Measurement of Oxygen Transfer in Clean Water. Second Edition (1992) New York, NY, June 1992.-45p.

11. American Society of Civil Engineers. ASCE Standard: Measurement of Oxygen Transfer in Clean Water. New York, NY, July 1984.-40p.

12. Bach H. F., Pilhofer T. Variation of gas Hold-up in Bubble Columns with Physical Properties of Liquids and Operating Parameters of Columns // Germ. Chem. Eng. 1978. - V. 1, №5. - P. 270-275.

13. Baneijee S., Scott D., Rhodes E., Mass transfer to falling wavy liquid films in turbulent flow // Ind. Engng Chem. Fundam. 1968. - V. 7, № 1. - P. 22-27.

14. Barnea D., Shoham O., Taitel Y. Flow Pattern Characterization in Two ф Phase Flow by Electrical Conductance Probe // Int. J. Multiphase Flow. 1980.1. V.6, № 2. P. 387-392.

15. Bello R.A., Robinson C. W., Moo-Young M. Prediction of the volumetric mass transfer coefficient in pneumatic contactors // Chem. Eng Sci. 1985. - V. 40, № 1. - P. 53-58.

16. Berggruen, S. Examination of Membrane Tubes for South Haven, Ml.: Report prepared for D. Mulac, South Haven Wastewater Treatment Plant by Sanitaireф Water Pollution Control Corp., Milwaukee, Wl. January 4, 1989.

17. Berghmans J. Stability of Gas Bubbles Rising in Inviscid Fluids // Chem. Eng. Sci. 1973. -V. 28, № 11. - P. 2005-2011.

18. Bhavaraju S. M., Russell T. W. F., Blanch H. W. The Design of Gas Sparged Devices for Viscous Liquid Systems // AIChE Journal. 1978. - V. 24, №3. -P. 454-461.

19. Botton R., Cosserat D., Charpentier J. C. Mass Transfer in Bubble Columns

20. Operating at High Gas Throughputs //Chem. Eng. J. 1980. - V. 20, № 2. - P. 87-94.

21. Boyle W.C., Redmon D.T. Biological fouling of fine bubble diffusers // J. Env. Eng. Div. October, 1983. - V. 109, № 5 - P. 991-1005.

22. Buchholz H., Luttmann R., Zakrzewski W., Schiigerl K. A Comprehensive Study on the Cultivation of Yeast in a Tower Bioreactor // Chem. Eng. Sci. 1980.m V. 35, №1/2.-P. 111-118.

23. Burckhart R., Deckwer W.-D. Bubble Size Distribution and Interfacial Areas of Electrolyte Solutions in Bubble Columns // Chem. Eng. Sci. 1975. - V. 30, # № 3. - P.351-354.

24. Calderbank P. H. Gas Absorption from Bubbles // Transs. Instn. Chem. Engrs. 1967. - V. 45, № 1. - P. CE209-CE233.

25. Calderbank P. H. Physical rate process in industrial fermentation. Part 1: The interfacial area in gas-liquid contacting with mechanical agitation // Trans. Instn. Chem. Engrs. 1958. - V. 36, № 6. - P. 443-463.

26. D.A.Oxygen ceramic diffusers (new).-www.Dryden/Oxygenation /aeration.

27. Davis R. E., Acrivos A. The Influence of Surfacflants on the Creeping Mo-ф tion of Bubbles // Chem. Eng. Sci. 1966. - V. 21, №5. - P. 681-689.

28. Deckwer W. D., Adler I., Zaidi A. A Comprehensive Study on C02 Interphase Mass Transfer in Vertical Cocurrent and Countercurrent Gas Flow // Can. J. Chem. Eng. - 1978. - V. 56, № 1. - P. 43-55.

29. Deckwer W. D., Burckhart H., Zoll G. Mixing and Mass Transfer in Tall Bubble Columns // Chem. Eng. Sci. 1974. - V. 29, № 11. - P. 2177-2188.

30. Deckwer W. D., Hallensleben J., Popovic M. Exclusion of Gas Sparger In-ф fluence on Mass Transfer in Bubble Columns // Can. J. Chem. Eng. 1980. - V. 58,2.-P. 190-197.

31. Deckwer W. D., Louisi Y., Zaidi A., Ralek M. Hydrodynamic Properties of the Fischer-Tropsch Slurry Process // Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev.- 1980.-V. 19, №4.-P. 699-708.

32. Development of standard procedures for evaluating oxygen transfer de-^ vices. Section 7 Oxygen transfer measurements in respiring systems, ASCE, Oxygen transfer standards committee, EPA-600/2-83-102 U.S. EPA, Cincinnati, Ohio. -October, 1983.

33. Eimco Elastox-D Non Clog Fine Bubble Rubber Diffuser. Product Bulletin 1335.1. Eimco Process Equipment Co., Salt Lake City, UT. - 1985.

34. Eimco Elastox-T Non Clog Fine Bubble Rubber Diffuser. Product Bulletin m 1335.2T. Eimco Process Equipment Co., Salt Lake City, UT. - 1986.

35. Engineering Data-Endurex Airfme Diffusers. Product Bulletin 5M835.

36. Endurex Corp., Loveland, ОН. undated.

37. Fair J. R.Designing Gas-Sparged Reactors //Chem. Eng.- 1967.-V.74, № 7. P.67-74.

38. Fine Bubble Membrane Diffusers for Non-Clogging Energy Efficient Aeration. Product Bulletin 315-14C1. Envirex Inc., Waukesha, Wl. - 1986.

39. Fine pore aeration systems. Design manual. U.S. Environmental Protection Agency. (EPA/625/1-89/023). - Cincinnati, OH 45268. - 1989. - P. 306.

40. Freedman W., Davidson G. F. Holdup and Liquid Circulation in Bubble Columns // Trans. Inst. Chem. Eng. 1969. - V. 47, № 8. - P. T251 - T262.

41. Friedel L., Herbrechtsmeier P., Steiner R. Mean Gas Holdup in Downflow

42. Bubble Columns // Ger. Chem. Eng. 1980. - V. 3, № 2. - P. 342-346.

43. Gaddis E. S., Vogelpohl A. // Chem. Eng. Sci. 1986. - V. 41, № 1. -P.97-105.

44. Gestrich W., Krauss W. Die speziflsche Phasengrenzflache in Blasen-schichten // Chem.- Ing.- Techn. 1975. - Bd. 47, № 9. - S. 360-367.

45. Gestrich W., Rahse W. Der relative Gasgehalt von Blasenschichten //л Chem. -Ing.- Techn. 1975. - Bd. 47, № 1. - S. 8 - 10.

46. Gomes C.O., Uribe-Salas A., Finch J.A. Gas holdup measurement in flotation columns using electrical conductivity // Canad. Metallurg. Quarterly. 1991. -V. 30, №4.-P. 201-205.

47. Grace J. R. Shapes and velocities of bubbles rising in infinite liquids // Trans. Instn. Chem. Engrs. 1973. - V. 51, № 2. - P. 116-120.

48. Gujer, W, Henze, M., Mino, Т., Van Loosdrecht, M. Activated Sludge Model//Wat. Sci. Tech. 1999. - V. 39 (1),№ 3.-P. 183-193.

49. Haberman L. H., Morton R. K. An experimental study of bubbles moving in liquids //Trans. Of Amer. Soc. Of Civil Eng.- 1956,- V.121,№ 2799. P. 227-252.

50. Hammer H., Rahse W. Blasengrossen-Haufigkeits-Verteilungen und Pha-# sengrenzflachen in Blasensaulen // Chem.-Ing.-Techn. 1973. - Bd. 45, № 15. - S.968.973.

51. Harmathy T. Z. Velocity of Large Drops and Bubbles in Media of Infinite or Restricted Extent // AIChE Journal. 1960. - V. 6, № 2. - P. 281-288.

52. Henze M., Gujer W., Mino Т., Matsuo Т., Wentzel M. C., Marais G. v. R. Van Loosdrecht. M. Activated Sludge Model No.2d. ASM2d // Wat. Sci. Tech. -1999.-V. 39 (1), №3. P. 165-182.

53. Henze M., Gujer W., Mino, Т., Matsuo, Т., Wentzel M. C., Marais G. v. R. 4 Activated Sludge Model No.2. IAWQ Scientific and Technical Report No.3.1.WQ, London, 1995.

54. Henze, M., Grady C. P. L. Jr., Gujer W., Marais, G. v. R., Matsuo, T. Activated Sludge Model No.l. IAWPRC Scientific and Technical Report No.l. -IAWPRC, London, 1987.

55. Herbrechtsmeier P., Steiner R. Untersuchungen an einem Blasensaulen-Abstromreaktor // Chem. Ing. -Techn. - 1978. - Bd. 50, № 12. - S. 944-950.

56. Ф 56. Hikita H., Asai S., Tanigawa K., Segawa K., Kitao M. Gas Hold up in

57. Bubble Columns//Chem. Eng. J. 1980. - V. 20,№1.-P. 59-67.

58. Hikita H., Kikukawa H. Liquid Phase Mixing in Bubble Columns. Effect of Liquid Properties // Chem. Eng. J. - 1974. - V. 8, № 3. - P. 191-197.

59. Hills J. H., C. Darton R.C. The Rising Velocity of a large Bubble in a Bubble Swarm // Trans. Inst. Chem. Eng. 1976. - V. 54, № 2. - P. 258-264.

60. Hu S., Kintner R. C. Velocities of bubbles rising in infinite liquids // AIChE Journal. 1955. - V. 1, № 1. - p. 42-48.

61. Ш 62. Hughmark G. A. Holdup and mass transfer in bubble columns // Ind. Eng.

62. Chem. Proc. Des. Develop. 1967. - V.6, № 1. - P. 218-222.

63. Iordache О. M., Muntean О. I. Stochastic Approach to the Hydrodynamicsof Gas-Liquid Dispersions //Ind. Eng. Chem. Fund.- 1981.-V. 20, № 3. P. 204-207.

64. Jinfu Wang. Design model of gas-liquid semi-batch reactors based on the film theory // Heat and mass transfer. 1995. - V. 30, № 3. - P. 143-147.

65. Johnson A. I., Braida L. The Velocity of Fall of Circulating and Oscillating Liquid drops Through Quiescent Liquid Phases // Can. J. Chem. Engng. 1957. -V.35, № l.-P. 165-172.

66. Joshi J.B. Axial Mixing in Multiphase Contactors A Unified Correlation // Trans. Inst, of Chem. Eng. - 1980. - V. 58, № 3. - P. 155-165.

67. Л 67. Ju L.-K., Sundararajan A. The effects of cells on oxygen transfer in bioreactors // Bioprocess Engineering. 1995. - V. 13, № 5. - P. 271-278.

68. Juvekar V. A., Sharma M. M. Absorption of C02 in a Suspension of Lime // Chem. Eng. Sci. 1973. - V. 28, № 3. - P. 825-837.

69. Kastanek F., Kratochvil J., Rylek M. Mass Transfer in Bubble Type reactors Without Mechanical Mixing //Coll. Czechoslov. Chem. Commun. -1977.- V. 42, № 12.-P. 3549-3554.

70. Kataoka H., Takeuchi H., Nakao K., at all. Mass transfer in large Bubblem Column // J. Chem. Eng. Japan. 1979. - V. 12, № 2. - P. 105-110.

71. Kawagoe K., Inoue Т., Nakao K., Otake T. Flow-Pattern and Gas-Holdup

72. Conditions in Gas-Sparged Contactors // Int. Chem. Eng. 1976. - V. 16, № 1. -P.176-183.

73. Kawase Y., Halard В., Moo-Young M. Theoretical prediction of volumetric «• mass transfer coefficients in bubble columns for newtonian and non-newtonian fluids

74. Chem. Engng Sci. 1987. - V. 42, № 7. - P. 1609-1617.

75. Keil Z. O., Russell T. W. F. Design of commercial-scale gas-liquid contactors // AIChE Journal. 1987. - V. 33, № 3. - P.488-496.

76. Kim S. D., Baker C. G. J., Bergougnou M. A. Hold-up and Axial Characteristics of Two and Three Phase Fluidized Beds // Can. J. Chem. Eng. 1972. -V.50, № 6. - P.695-701.

77. Kim S. D., Baker C. G., Bergougnou M. A. Phase Holdup characteristics of m Three Phase Fluidized Beds //Can. J. of Chem. Eng.- 1975.-V. 53, №2. P. 134-138.

78. Kito M., Shimida M., Sakai Т., at all. Performance of Turbulent Bed Contactor, Gas Holdup and interfacial Area under liquid Stagnant Flow // Fluidization. -1976.-P. 411.

79. Kobayasi K., Iida Y., Kanegae N. Distribution of Local Void Fraction of Air-Water Two-Phase Flow in a Vertical Channel // Bulletin of JSME. 1970. V.13, №62. -P. 1005-1012.m 81. Koide J., Morooka S., Ueyama K., at all. Behavior of Bubbles in large

80. Scale Bubble Column // J. Chem. Eng. Japan. 1979. - V.12, № 2. - P. 98-104.

81. Kolbel H., Beinhanuer R., Langemann H. Dynamische Messung des rela-tiven Gasgehaltes in Blasensaulen mittels Absorption von Rontgenstrahlen // Chem.-Ing.-Techn. 1972. - Bd.44, № 11. - S. 697-704.

82. Kolbel H., Borchers E., Langemann H. Grossenverteilung der Gasblasen in ^ Blasensaulen // Chem.-Ing.-Techn. 1961. - Bd. 33, № 10. - S. 668-675.

83. Krevelen D.W., Hoftijzer P.J. Studies of gas-bubble formation // Chem. Eng. Progr. 1950. - V. 46, № 1. - P. 29-35.

84. Kubie J. Size reduction of bubbles by orifice mixers // Chem. Eng. Sci. -1981. V.36, № 1. - P. 234 -235.

85. Kumar A., Dagaleesan T.T., Laddha G.S., Hoelscher H. E. Bubble Swarm # Characteristics in Bubble Columns // Can. J. Chem. Eng. 1976. - V. 54, №4.1. P.503-505.

86. Kumar R., Kuloor N. R. The formation of bubbles and drops // Adv. Chem. m Eng. Academic Press, New York London. - 1970. - V.8. - 356 p. - P. 255-368.

87. Lapidus L., Elgin J.C. Mechanics of Vertical Moving Fluldized Systems // AlChE J. 1957. - V. 3, № 1. - P. 63-68.

88. Lockett M. J., Kirkpatrick R. D. Ideal Bubbly Flow and Actual Flow in bubble Columns // Trans. Inst. Chem. Eng. 1975. - V. 53, № 4. - P. 267-273.

89. McCann D.J., Prince R.G.H. Bubble formation and weeping at a submerged orifice // Chem. Eng. Sci. 1969. - V. 24, № 5. - P. 801-814.

90. McCann D.J., Prince R.G.H. Regimes of bubbling at a submerged orifice //

91. Chem. Eng. Sci. 1971. - V. 26, № 10. - P. 1505-1512.

92. Mendelson H. D. The prediction of bubble terminal velocities from wave theory // AIChE Journal. 1967. - V. 13, № 2. - P. 250-253.

93. Mersmann A. Design and Scale-up of Bubble and Spray Columns // Ger. Chem. Eng.- 1978.-V. 1,№ l.-P. l-ll.

94. Messner aeration panels. An aeration system for biological plants. Bull ф 201E. Aqua consult, code M 1.3.3, Rev.02, 1993. 4 p.

95. Metcalf and Eddy, Inc., Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse, 3rd Edition, McGraw-Hill, Inc., New York, 1991. 1334 p.

96. Miller D. N. Gas Holdup and Pressure Drop in Bubble Column Reactors // Ind. Eng. Chem. Process Des Dev. 1980. - V. 19, № 3. - P. 371-377.

97. Millies M., Mewes D. Phasengrenzflachen in Blasenstromungen.-Teil 3:

98. Koaleszenzhemmung // Chem.-Ing.-Techn. 1996. - Bd. 68, № 8. - S. 927-933.

99. Miyauchi Shyu C. N. Flow of Fluids in Gas-Liquid Columns // Kagaku

100. Kogaku. 1970. - V. 34, № 8. - P. 958-964.• 101. Nagel O., Hegner В., Kurten H. Kriterien fur die auswahl und die Auslegung von Gas/Flussigkeits-Reaktoren // Chem.-Ing.-Techn. 1978. - Bd. 50, № 12.-S. 934-935.

101. Nagel O., Kurten H. Untersuchungen zum Dispergieren im turbulenten Scherfeld // Chem.-Ing.-Techn. 1976. - Bd. 48, № 6. - S. 513-521.

102. Nagel O., Kurten H., Sinn R. Stoffaustauschflache und Energiedissipat-insdichte als Auswahlkriterien fur Gas/Flussigkeits Reaktoren Teil II: Korrelation der Stoffaustauschflache als Funktion der Energiedissipatinsdichte mit Hilfe einer

103. Modellvorstellung // Chem.-Ing.-Techn. 1972. - Bd. 44, № 14. - S. 899-903.

104. Nicklin D. J. Two Phase Bubble Flow // Chem. Eng. Sci. 1962. - V. 17, №9.-P. 693-702.

105. Oshinowo Т., Charles M. E. Vertical Two Phase Flow-Part I. Flow Pattern Correlations // Can. J. Chem. Eng. 1974. - V. 52, № 1. - p. 25-35.

106. Peebles F. N., Garber H. J. Studies on the motion of gas bubbles in liquids

107. Chem. Eng. Progr. 1953. - V. 49, № 2. - P. 88-97.

108. Quicker G., Deckwer W.-D. Gasgehalt und Phasengrenzflache in begasten Kohlenwasserstoffen // Chem.-Ing.-Techn. 1981. - Bd. 53, № 6. - S. 474-475.

109. Reef Aeration Mixing Systems. Product information bulletin. Environmental Dynamics, Inc., Columbia, MD. - undated.

110. Reith Т., Renken S., Israel B. A. Gas Holdup and Axial Mixing in the Fluid Phase of Bubble Columns //Chem. Eng. Sci.-1968. V. 23, № 6. - P. 619-629.ф 116. REX Fine Bubble Tube Diffusers. Product Bulletin 315-14A3. Envirex1.c., Waukesha, Wl. 1981.

111. Richardson J.F., Zaki W.N. Sedimentation and Fluidization: Part I // Trans. Instn. Chem. Eng. 1954. - V. 32, № 1. - P. 35-53.

112. Roeflex Diaphram Diffuser. Product Bulletin RDD 100/5M. Roediger Pittsburgh, Inc., Pittsburgh, PA. - 1986.

113. Sanitaire Fine Bubble Tube Diffuser. Product Bulletin TD 4/85. Sani-ф taire - Water Pollution Control Corp., Milwaukee, Wl. - 1985.

114. Sanitaire Flexible Membrane Disc Diffusers. Product information bulletin. Sanitaire-Water Pollution Control Corp., Milwaukee, Wl. - 1987.

115. Sanitaire Flexible Membrane Tube Diffusers. Product information bulletin. Sanitaire-Water Pollution Control Corp., Milwaukee, Wl. - 1987.

116. Schugerl K., Lucke J., Oels U. Bubble Column Bioreactors // Adv. Bio-m chem. Eng. 1977. - V. 7. - P. 1-84.

117. Shah Y.T., Kelkar B.G., Godbole S.P., Deckwer W.-D. Design parameters estimations for bubble column reactors // AIChE Journal. 1982. - V. 28, № 3. -P.353-379.

118. Sharma M. M., Mashelkar R. A. Absorption with Reaction in Bubble columns // Instn. Chem Eng. Symp. Ser. 1968. - V. 28, № 1. - P. 10-17.

119. Щ 125. Skelland A. H. P., Lee J. M. Drop size and continuous-phase mass transferin agitated vessels // AIChE Journal. 1981. - V. 27, № 1. - P. 99-111.

120. Smith D.N., Ruether J.A. Dispersed solid dynamics in a slurry bubble column // Chem. Eng. Sci. 1985. - V. 40, № 5. - P. 741-754.

121. Sullivan S. N., Hardy B. W., Holland C. D. Formation of air bubbles at orifices submerged beneath liquids //AIChE Journal.- 1964.-V.10, № 6.- P. 848-854.

122. Terasaka K., Tsuge H. Bubble formation at a single orifice in non-Newtonian liquids // Chem. Eng. Sci. 1991. - V. 46, № 1. - P. 85-93.

123. Tinge J.T., Dijkstra H.A., Boelen J. et al. Gas separation in three-phase bubble column. // Chem. Eng. Sci. 1990. - V. 45, № 4. - P. 1113-1123.

124. Torvik R., Svendsen H.F. Modelling of slurry reactors. A fundamental approach // Chem. Eng. Sci. 1990. - V. 45, № 8. - P. 2325-2332.

125. Turner J.C.R. Two-phase conductivity. The electrical conductance of liquid-fluidized beds of spheres // Chem. Eng. Sci. 1976. - V. 31, № 6. - P. 487-492.

126. Ueyama K., Morooka S., Koide K., at all. Behavior of Gas Bubbles in Bubble Columns // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1980. - V. 14, № 2. -P.492-493.

127. Ultra-fine aeration panel. www.tsk-g.co.jp/eng/coretech.

128. Unno H., Inoue I. Size Reduction of Bubbles by Orifice Mixer // Chem.

129. Eng. Sci. 1980. - V. 35, № 7. - P. 1571-1579.

130. Voyer R. D., Miller A. I. Improved Gas-liquid Contacting in Co-current Flow // Can. J. Chem. Eng. 1968. - V. 46, № 5. - P. 335-341.

131. Wachi S., Nojima Y. Gas-phase dispersion in bubble columns // Chem. Eng. Sci. 1990. - V. 45, № 4. - P. 901-905.

132. Weisweiler W., Rosch S. Interfacial Area and Bubble-Size Distribution in

133. Jet Reactor // Germ. Chem. Eng. 1978. - V. 1, № 4. - P. 212-218.

134. Winkler W.W. Examination of Membrane Disc Diffusers After One Yearof Operation at Wooster, Ohio: Report prepared for City of Wooster, Ohio, by Sani-* taire-Water Pollution Control Corp. Milwaukee, Wl. - January 19, 1989.

135. Winkler W.W. Fine Bubble Ceramic Diffuser Maintenance: Presented at the Annual Meeting of the New England Water Pollution Control Association-Boston,MA.- January 25, 1984.

136. Wraith A. E. Two stage bubble growth at a submerged plate orifice // Chem. Eng. Sci. 1971. - V. 26, № 10.-P. 1659-1671.

137. WYSS Flex-A-Tube Diffuser. Product Bulletin WD-800. Parkson Corp., Ft. Lauderdale, FL. - undated.

138. Ф 144. Zahradnik J., Kastanek F. Gas Holdup in Uniformly Aerated Bubble Column Reactors // Chern. Eng. Commun. 1979. - V. 3, № 4/5. - P. 413-429.

139. Zlokarnik M. Eignung von Einlochboden als Gasverteiler in Blasensaulen // Chem.-Ing.-Techn. 1971. - Bd. 43, № 6. - S. 329-335.

140. Zlokarnik M. Sorption Characteristics for Gas-Liquid Contacting in Mixing Vessels // Adv. Biochem. Eng. 1978. - V. 8. - P. 133-151.

141. Zlokarnik M. Sorption Characteristics of Slot Injectors and Their Depend-^ ence of the Coalescence Behaviour of the System // Chem. Eng. Sci. 1979. - V. 34,10.-P. 1265-1271.

142. Абрамович Т.Н., Гиршович T.A., Крашенинников С.Ю. и др. Теория турбулентных струй // Под ред. Т.Н. Абрамовича. М.: Наука, 1984. - 717 с.

143. Авдеев А. А. Универсальная зависимость для расчета скорости гравитационного всплытия пузырей // Теплоэнергетика. 1989. - № 7. - С.16-19.щ 150. Альтшуль А.Д., Животовский JI.C., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика.- М.:Стройиздат, 1987.- 414 с.

144. Андриевский Р.А. Пористые металлокерамические материалы. М.: Металлургия, 1964. - 187 с.

145. Аэров М. Э., Меньшиков В. А., Трайнина С. С. Исследование работы барботажной колонны с высоким слоем жидкости // Хим. пром. 1967. - № 2.1. Ш С. 149-153.

146. Барабаш В.М., Белевицкая М.А. Массообмен от пузырей и капель ваппаратах с мешалками // Теор. основы хим. технол. 1995. - Т. 29, № 4. -С.362-372.

147. Бердников В.И., Левин А. М., Шакиров К. М. О методе моделирования образования пузырей на затопленном отверстии // Теор. основы хим. технол. 1981. - Т. 15, №5. -С. 772-775.

148. Беркман А.С. Пористая проницаемая керамика. М.: Госстройиздат, 1959.- 172с.

149. Броунштейн Б.И., Щеголев В.В. Гидродинамика, массо- и теплообмен в колонных аппаратах. Л.: Химия, 1988. - 336 с.

150. Быстров П. И., Михайлов В. С. Гидродинамика коллекторных тепло-обменных аппаратов. — М.: Энергоиздат, 1982.-224 с.

151. Гаврина Е.В. Разработка и исследование высокоэффективных конструкций аэраторов пневматического типа для биологической очистки сточных вод: Автореф. дис. . канд. техн.наук. Пенза, 2002.-23с.

152. Галич Р.А. Внедрение аэраторов Экополимер на зарубежных объектах // Водоснабжение и санитарная техника. 2000.- №12, ч.2. - С. 26-27.

153. Галич Р.А., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. О выборе аэраторов для сооружений биологической очистки сточных вод // Сб. материалов IV Ме-ждунар. научн.-техн. конф. "Питьевая вода-98". Одесса, 1998. - С. 70-73.

154. Галич Р.А., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. Проблемы выбора аэраторов для систем биологической очистки сточных вод // Тез. докл. III Меж-дунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-98". Москва, 1998. -С. 384.

155. Галич Р.А., Мешенгиссер Ю.М. Аэрационные системы и дренажно-распределительные устройства // Тез. докл. II Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-96". Москва, 1996. - С. 242-243.

156. Галич Р.А., Мешенгиссер Ю.М. Комплекс оборудования и услуг НПФ "Экополимер" для повышения технического уровня очистных сооружений // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. - № 4. - С. 30-31.

157. Галич Р.А., Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И. Аэраторы "Экополимер" // Водоснабжение и санитарная техника. 1995. - № 12. - С. 4-6. ф 165. Галич Р.А., Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И., Марченко Ю.Г.

158. Аэрационные и дренажно-распределительные системы НПФ "Экополимер" // Тез. докл. III Междунар. науч.-практ. конф. "Эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения", 20 нояб. 1996г. Новокузнецк, 1996. - С. 52-55.

159. Григоровский Е.П., Койда Н.У. Автоматизация расчета многоконтурных сетевых систем. -К.: Выща школа, 1977. -192 с.

160. Егоров А.И. Гидравлический расчет трубчатых систем для распределения воды в водопроводных очистных сооружениях. М.: Госстройиздат, 1960. - 124 с.

161. Ерошенко В.И., Зайчик Л.И. Гидродинамика и тепломассообмен на Ь проницаемых поверхностях. М.: Наука, 1984. - 384 с.

162. Ефремов В.И., Вахрушев И.А. Образование пузырьков газа в различных жидкостях из цилиндрических сопел // Химия и технология топлив и ма-сел-1968 № 6. - С. 41-46.

163. Заявка 0101145А2 ЕР, МКИЗ С 02 F 3/20. Air diffuser for waste water treatment / Horikita Hiroyuki (Япония), Kataoka Tetsu (Япония); NGK Insulatorsщ Ltd. (Япония). № 83301615.7; Заявл. 23.03.83; Опубл. 22.02.84; Приоритет1308.82; № 123255/82 (Япония).

164. Заявка 0619132 ЕР, МКИ6 В 01 F 3/04. Device for introducing gas in liquids / Schussler Karl Heinz (ФРГ). № 94102356.6; Заявл. 17.02.94; Опубл. 24.09.97; Приоритет 20.02.93; № 9302498 (ФРГ).

165. Заявка 0704237 ЕР, МКИ6 В 01 F 3/04. Device for introducing gas / H Schussler Karl Heinz (ФРГ). № 95110969.3; Заявл. 13.07.95; Опубл. 30.09.98;

166. Приоритет 29.09.94; № 9415593 (ФРГ).

167. Заявка 0803475 ЕР, МКИ6 С 02 F 3/20, В 01 F 3/04. Beliiftungsvorrich-<t tung / Schussler Karl Heinz (ФРГ). № 97103338.6; Заявл. 28.02.97; Опубл.2910.97; Приоритет 26.04.96; № 29607577 (ФРГ).

168. Заявка 0806400 ЕР, МКИ6 С 02 F 3/20, В 01 F 3/04. Bogenbelufter / Von Nordenskjold Reinhard (ФРГ). № 96107121.4; Заявл. 07.05.96; Опубл. 12.11.97.

169. Заявка 0831063 ЕР, МКИ6 В01 F 5/06, В 01 F 3/04, С 02 F 3/20,С 02 F 1/78. Device for releasing fine bubbles of gas into liquid / Suguira Eiichi (Япония). -№ 97250283.5; Заявл. 19.09.97; Опубл. 22.07.98; Приоритет 20.09.96;250241/96 (Япония).

170. Заявка WO 97/34839 РСТ, МКИ6 С 02 F 3/20; В 01 F 3/04. Aeration means for a tank filled with liquid / Scheibinger Ludwig (Чехия).m №PCT/CZ97/0012; Заявл. 18.03.97; Опубл. 25.09.97; Приоритет 18.03.96; № PV818.96 (Чехия).

171. F16K 24/06. A diffuser for aerating a fluid / T.U. Lawson (Австралия), M.M. Michael (Австралия); Aquatec-Maxcon PTY. LTD (Австралия). -№PCT/AS97/00785; Заявл. 12.11.97; Опубл. 22.05.98; Приоритет 12.11.96; № PO 3573 (Австралия).

172. Заявка WO 98/45030 РСТ, МКИ6 В 01 F 3/04. Aeration diffuser / D.D.• Dickman (США), Т.К. Vollmer (США). № PCT/US98/06577; Заявл. 02.04.98; Опубл. 15.10.98; Приоритет 04.04.97; № 60/ 043378 (США).

173. Заявка WO 99/44730 РСТ, МКИ6 В 01 F 3/04. Dual diffuser assembly / E.W. Downs (США); Filter/Envuroquit (США). № PCT/US97/01224; Заявл. 02.03.99; Опубл. 10.09.99; Приоритет 02.03.98; № 60/076467 (США).

174. Заявка WO 99/67014 РСТ, МКИ6 В 01 F 3/04. Fine bubble diffuser / D.D. Dickman (США), Т.К. Vollmer (США). № PCT/US99/14227; Заявл. 23.06.99; Опубл. 29.12.99; Приоритет 23.06.99; № 60/ 090599 (США).

175. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.- М.: Машиностроение, 1992. 672 с.

176. Идельчик И.Е., Штейнберг М.Е. О потерях полного давления в пористых цилиндрических трубах с путевым расходом// Теплоэнергетика.- 1988.-№1.- С. 70-72.

177. Идельчик И.Е., Штейнберг М.Е. Уточненные формулы расчета потерь полного давления в пористых каналах с путевым расходом// Теплоэнергетика.- 1975.-№2.- С. 91-92.

178. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. М.: Стройиздат, 1973. - 223 с.

179. Карелин Я.А., Репин Б.Н., Афанасьев А.Ф., Пономарев В.В. Исследование окислительной способности эжекторных аэраторов на крупномасштабной установке// Водоснабжение и санитарная техника .- 1981.- №5.- С.7-9.

180. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970.-140 с.

181. Кафаров В.В. Основы массопередачи: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1972. - 496 с.

182. Кестинг Р.Е. Синтетические полимерные мембраны М.: Химия, 1991.-336 с.

183. Кинни Р.В., Спэрроу Е.М. Турбулентное течение, тепло- и массооб-мен в трубе с поверхностным отсосом //Теплопередача 1970.- №2.- С. 121-131.

184. Клочков С.И., Махиня Ю.Н. Опыт эксплуатации станции очистки сточных вод г.Железногорска // Водоснабжение и санитарная техника.- 1995.-№12.-С.27,28.

185. Клячко И.JI. Совершенствование метода расчета воздухораспределительных систем аэротенков: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1988,- 22с.

186. Колмогоров А.Н. Рассеяние энергии при локально-изотропной турбулентности: Докл. АН СССР // Новая серия. Механика. 1941. - Т. 32, № 1. -С. 19-21.

187. Конох A.M., Шестакова Г.Н. Аэраторы Экополимер на Алтае // Водоснабжение и санитарная техника.- 2000.- №12, Ч.2.-С.30.

188. Королева М.В. Пневматические аэраторы из пористого полиэтилена (Финляндия) // Водоснабжение и санитарная техника. 1985. - № 6. - С. 28-29.

189. Королева М.В., Павлинова И.И. Конструкция погружного механического аэратора (опыт ФРГ) //Водоснабжение и санитарная техника.- 1990.-№ 3. С.28-29.

190. Коченов И.С., Новосельский О.Ю. Гидравлическое сопротивление каналов с проницаемой стенкой // ИФЖ.- 1969.- Т.16.- №2.- С. 405-412.

191. Кравцов М. Аэраторы Экополимер на американском рынке оборудования для очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2000.-№12, ч.2. - С. 27-28.

192. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения: Справочник/ Под общ. ред. A.M. Курганова.-З-е изд., перераб. и доп.- Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. 440с.

193. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем.-2-е изд., перер. и доп. М.: Энергия, 1976. - 296 с.

194. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959.-700 с.

195. Левш И.П., Ерофеева О.Б. О расчете гидравлических сопротивлений при барботаже // Журнал прикладной хим. 1963. - Т. 36, вып. 4 - С. 779-788.

196. Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. Влияние конструктивных параметров аэраторов на распределение воздуха в аэрационных системах // Водоснабжение и санитарная техника. 2003.- №3.-С. 34-36.

197. Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М. Технические характеристикиновых аэраторов "Экополимер" // Тез. докл. IV Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-2000". Москва, 2000. - С. 548-549.

198. Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М., Лось В.Ю. Определение массообменных характеристик пневматических аэраторов // Коммунальное хозяйство городов / Респ. межв. научн.- техн. сб.- К.: Технка, 2000. -Вып.23.- С. 124-127.

199. Масштабный переход в химической технологии: разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования / Розен А. М., Мартюшин Е. И., Олевский В. М. и др. / Под ред. докт. хим. наук A.M. Ро-зена. М.: Химия, 1980. - 320 с.

200. Медведев Т.П. Канализация городов ФРГ. Л.: Стройиздат, Ленинградское отд., 1981. - 168 с.

201. Меерович И.Г., Мучник Г.Ф. Гидродинамика коллекторных систем. М.: Наука, 1986.- 144 с.

202. Мелкопузырчатая аэрация. Установка, уход и техобслуживание. Fine bubble aeration 01.01. Rus. FLYGT AB. ноябрь, 1995. - 22 с.

203. Мешенгиссер Ю.М. Высокоэффективные пневматические аэраторы (конструкция и технология изготовления) // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. ХГПУ, 1998. - Вып. № 25,- С.55-57.

204. Мешенгиссер Ю.М. Динамическая модель образования пузырьков газа при барботаже сквозь жидкость // Химическая технология. 2002. - №12. -С. 39-42.

205. Мешенгиссер Ю.М. Закономерности диспергирования воздуха пористыми трубчатыми аэраторами // Коммунальное хозяйство городов / Респ. межв. научн.-техн. сб.- К.: Технша, 2000. Вып.22. - С.143-148.

206. Мешенгиссер Ю.М. Исследование процесса диспергирования воздуха в воду // Научный вестник строительства. Харьков: Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры: ХОТВ АБУ, 1999.- Вып. 6.-С.134-137.

207. Мешенгиссер Ю.М. Математическая модель формирования пузырьков воздуха при аэрации воды// Химия и технология воды. 1999. - Т.21, № 2.2471. С.122-129.

208. Ф 218. Мешенгиссер Ю.М. Новые разработки НПФ "Экополимер" в технологии очистки сточных вод // Тез. докл. III Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" "ЭКВАТЕК-98". Москва, 1998. - С. 428.

209. Мешенгиссер Ю.М. Расчет межфазной поверхности газ-жидкость при аэрации воды //Вода и экология. Проблемы и решения.- 2002.- №2.-С.68-71.

210. Ф 223. Мешенгиссер Ю.М., Вербицкий Г.П., Курнилович О.Б. Удалениеаммонийного азота при использовании мелкопузырчатых полиэтиленовых аэраторов // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. - № 7. - С. 30-31.

211. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А. Аэрационные системы "Экополимер": в чем причина успеха? // Вода / Ежемесячный журнал Белорусской республиканской водной ассоциации. 2000. - № 6 (45). - С. 4-5.

212. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А. НПФ "Экополимер" признанныйлидер в разработке, производстве и реконструкции современных аэрационных систем // Вода / Ежемесячный журнал Белорусской республиканской водной ассоциации.-1997. № 4 (12).-С.10-11.

213. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А., Марченко Ю.Г. Трубчатые пневматические аэраторы и аэрационные системы Экополимер // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. - №12, ч. 2. - С. 5-7.

214. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А., Марченко Ю.Г., Чернуха В.А. Аэраторы АКВА-ТОР и комбинированные системы аэрации // Водоснабжение и са-# нитарная техника. 2000. - №12, ч. 2. - С. 11-13.

215. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А., Щетинин А.И., Марченко Ю.Г. Особенности расчета системы аэрации "Экополимер"// Сб. докл. Междунар. конгр. "ЕТЕВК-97". Ялта, 1997. - С. 75-76.

216. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г. Метод расчета массобменных характеристик мембранных аэраторов // Мелиорация и водное хозяйство. -2003.-№1.-С. 39-41.

217. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г. Моделирование процесса мас-0 сопередачи при аэрации воды // Водоснабжение и санитарная техника. 2000.6.- С. 20-21.

218. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г. Структурные характеристики трубчатых полимерных аэраторов // Коммунальное хозяйство городов / Респ. межв. научн.-техн. сб.-К.: Технпса, 1998.-Вып.15.- С. 108-111.

219. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г., Бондина Н.Н., Михайлов В.М. Алгоритм анализа трубопроводной сети, основанный на преобразованиях схемной модели //Электронное моделирование /Междунар. научно-теор. журнал РАН и НАНУ, 2000.-Т.22, №4.- С.74-83.

220. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г., Лось В.Ю., Михайлов В.К. Методика испытаний и массообменные характеристики аэраторов АКВА-ПЛАСТ // Водоснабжение и санитарная техника. 2001,- №5, 4.1. - С. 26-28.

221. Л 236. Мешенгиссер Ю.М., Марченко Ю.Г., Смирнов Н.С., Ганзий И.С.

222. Гидравлические характеристики трубчатых пневматических аэраторов // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. ХГПУ,2000. -Вып. 81.-С.45-46.

223. Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И. Влияние эффективных систем аэрации на качество очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. - № 12, ч. 2. - С. 7-9.

224. Мешенгиссер Ю.М., Щетинин А.И. Методика расчета аэрационных систем // Водоснабжение и санитарная техника. -1998. № 12. - С. 19-21.

225. Милн-Томсон JI. Теоретическая гидродинамика / Пер. с англ. М.: Мир, 1964.-655 с.ф 240. Митропольский А.К. Техника статических вычислений. М.: Наука,1971.-576 с.

226. Мюллер П., Нойман П., Шторм Р. Таблицы по математической статистике. М.: Финансы и статистика, 1982. - 272 с.

227. Мякишев В.А., Коваленко В.М. Применение новой аэрационной системы в Водоканале Анжеро-Судженска// Водоснабжение и санитарная техника.- 2004. №6. - С.39.ф 243. Непаридзе Р.Ш. Мелкопузырчатая система аэрации в аэротенках

228. Водоснабжение и санитарная техника .- 2001.- №2.- С. 12-16.

229. Пат. 08103789А Япония, МКИ6 С 02 F 3/20, В 05 В 1/02. Air diffuser / Yamamoto Akihiro (Япония), Yamashita Kenichiro (Япония); Kubota Corp (Япо• ния). № 06242588; Заявл. 06.10.94; Опубл. 23.04.96.

230. Пат. 09253685А Япония, МКИ6 С 02 F 3/20, В 01 F 3/04. Aerationapparatus / Uryu Katsuji (Япония), Shimizu Yasutoshi (Япония), Okuno Yuichi » (Япония); Toto Ltd. (Япония). № 08106048; Заявл. 22.03.96; Опубл. 30.09.97.

231. Пат. 11138191А Япония, МКИ6 С 02 F 3/20, В 01 F 3/04. Aeration tank aerator / Nishimura Kaname (Япония), Toshiba Corp (Япония). № 09308688; Заявл. 11.11.97; Опубл. 25.05.99.

232. Пат. 11216488А Япония, МКИ6 С 02 F 3/20. Diffuser pipe / Kasahara Kazushi (Япония); Matsushita Electric Corp. Ltd. (Япония). № 10121797; Заявл. 03.02.98; Опубл. 10.08.99.

233. Пат. 1138056А Япония, МКИ6 В 05 1/20,С 02 F 3/20. Microporous pipe / Monobe Chiyoujiyun (Япония), Takayanagi Bunriyuu (Япония), Kato Koichi (Япония); Monobe Engineering: KK (Япония). № 09305787; Заявл. 07.11.97; Опубл. 25.05.99.

234. Пат. 11179394А Япония, МКИ6 С 02 F 3/20, В 01 F 3/04, В 05 В 1/02, В05 В 1/20. Aeration apparatus / Kitamura Fusaetsu (Япония), Inax Corp. (Япония). -№ 09348754; Заявл. 18.12.97; Опубл. 06.07.99.

235. Пат. 1803391 Россия, МКИ5 С 02 F 3/20. Трубчатый аэратор / Мешенгиссер Ю.М. (Украина), Галич Р.А. (Украина), Коннов В.Н. (Россия). -№4876923/26; Заяв. 9.07.90; Опубл. 23.03.93, Бюл. № 11; Приоритет 9.07.90, №4876923 (Россия). 3 е., 2 ил.

236. Ш № 98116576 (Россия). 10 е., 5 ил.

237. Пат. 2138450 Россия, МКИ6 С 02 F 3/20. Система аэрации / Мешен» гиссер Ю.М. (Украина). № 97121052/12; Заяв. 02.12.97; Опубл. 27.09.99, Бюл.27; Приоритет 15.07.97, № 97121052 (Россия). 4 е., 3 ил.

238. Пат. 4478766 США, МКИ3 В 01 F 3/04. Air diffuser for waste water treatment / Hiroyuki Horikita (Япония), Tetsuo Kataoka (Япония); NGK Insulators Ltd. (Япония). № 477401; Заявл. 21.03.83; Опубл. 23.10.84; НКИ 261/124.

239. Пат. 4639314 США, МКИ4 В 01 F 3/04. Fine bubble diffuser and system having filtered blow-down tube / R.R. Tyer (США). № 692919; Заявл. 18.01.85; Опубл. 27.01.87; НКИ 210/220.

240. Пат. 4818446 США, МКИ4 В 01 F 3/04. Apparatus for introducing a gas т into a fluid /Berthold Schreiber (ФРГ), Erhard Schreiber (ФРГ); Schreiber Corporation Inc. (США). -№ 113972; Заявл. 29.10.87; Опубл. 04.04.89; НКИ 261/122.

241. Пат. 4842732 США, МКИ6 С 02 F 3/00. Apparatus for aerating and mixing waste water / C.E. Tharp (США). № 471768; Заявл. 06.06.95; Опубл. 24.12.96; НКИ 210/220.

242. Пат. 4960546 США, МКИ5 В 01 F 3/04. Diffuser mounting arrangement ш for waste water aeration / C.E. Tharp (США); C.E. Tharp (США). № 340265; Заявл. 19.04.89; Опубл. 02.10.90; НКИ 261/122.

243. Пат. 5013493 США, МКИ5 В 01 F 3/04. Staggered diffuser arrangement for waste water treatment systems / C.E. Tharp (США); Environmental Dynamics Inc. (США). -№ 468190; Заявл. 22.01.90; Опубл. 07.05.91; НКИ 261/122.

244. Пат. 55081793А Япония, МКИ6 С 02 F 3/20. Diffusing pipe for polluted * water treatment apparatus / Miyazaki (Япония), Matsushita Electric Corp. Ltd.

245. Япония). -№ 53155261; Заявл. 15.12.78; Опубл. 20.06.80.• 265. Пат. 5560875 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Aerating device / J.M. Meshengisser; R.A. Galich (Украина); TOO "EKOPOLIMER" (Россия). -№489807; Заяв. 13.06.95; Опубл. 1.10.96; НКИ 261/122.1.

246. Пат. 5587114 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Aeration system employing retrievable aeration modules / C.E. Tharp (США); Environmental Dynamics Inc. (США). -№ 471768; Заявл. 06.06.95; Опубл. 24.12.96; НКИ 261/124.

247. Пат. 5676890 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Aeration device / Wilfried Ott (ФРГ); Rita Ott (ФРГ). № 663210; Заявл. РСТ 10.12.94; Опубл. 14.10.97; НКИ261/122.2.

248. Пат. 5690864 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Retrievable aeration system / R.R. Туег (США). -№ 746299; Заявл. 08.11.96; Опубл. 25.11.97; НКИ 261/122.1.

249. Пат. 5693265 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Water aerator / Arnold Jager (ФРГ), Andreas Jager (ФРГ), Sebastian Jager (ФРГ). № 642450; Заявл. 03.05.96; Опубл. 02.12.97; НКИ 261/122.2.

250. Пат. 5762835 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Aerator / Hans-Joachim Bass-it feld (ФРГ); Envicon Klartechnik Verwaltungs-Gesellschaft GmbH (ФРГ).756652; Заявл. 26.11.96; Опубл. 09.01.98; НКИ 261/122.1.

251. Пат. 5788847 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Diffuser construction and mounting arrangement / C.E. Tharp (США); Environmental Dynamics Inc. (США). № 747006; Заявл. 07.11.96; Опубл. 04.08.98; НКИ 210/220.

252. Пат. 5846412 США, МКИ6 С 02 F 3/20, В 01 F 3/04. Diffuser construc-ф tion and mounting arrangement / C.E. Tharp (США); Environmental Dynamics Inc.

253. США). -№ 560442; Заявл. 17.11.95; Опубл. 08.12.98; НКИ 210/220.

254. Пат. 5851448 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Single guide member retrievable aeration system / R.R. Туег (США); Aer Research Inc. (США). № 977571; Заявл. 25.11.97; Опубл. 22.12.98; НКИ 261/122.1.

255. J.M. Meshengisser; J.G. Marchenko; V.A. Chernukha (Украина); TOO "Ekopolimer" (Россия). № 800269; Заяв. 13.02.97; Опубл. 9.02.99; НКИ 261/122.1; 261/124.

256. Пат. 5888391 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Aerating device / J.M. Meshengisser; R.A. Galich; J.G. Marchenko; V.A. Chernukha (Украина); ООО NPF "Ekopolimer" (Россия). № 153196; Заяв. 15.09.98; Опубл. 30.03.99; НКИ 210/220; 261/122; 261/124.

257. Пат. 5938983 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Aeration device / R.C. Sheaffer (США), J.R. Sheaffer (США), M.D. Sheaffer (США). № 08/989808; Заявл. 12.12.97; Опубл. 17.08.99; НКИ 261/122.1.

258. Пат. RE33899 США, МКИ6 В 01 F 3/04. Fine bubble diffuser and system having filtered blow-down tube / R.R. Tyer (США). № 288616; Заявл. 21.12.88; Опубл. 28.04.92; НКИ 210/220.

259. ПДК и ОБУВ вредных веществ для воды рыбохозяйственных водо-т емов: Сб.-М., 1995.- 124с.

260. Перепелкин К. Е., Матвеев В. С. Газовые эмульсии. JL: Химия, 1979.-200 с.

261. Перри Дж. Справочник инженера-химика/Пер. с англ.- JL: Химия, 1968.-Т. 2.-504 с.

262. Петров Г.А. Гидравлика переменной массы. Харьков: изд. ХГУ, т 1964.-223 с.

263. Плотников Н.А, Алексеев B.C. Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод. М.: Стройиздат, 1990.-256 с.

264. Пономарев В.В. Плавающий водомерно-эжекторный аэратор новый тип аэрационного оборудования биологических прудов // Новые методы и сооружения для водоотведения и очистки сточных вод: Межвузовский тематиче• ский сб. трудов. -Л., 1980. С.67-72.

265. Попкович Г.С., Репин Б.Н. Системы аэрации сточных вод. М.:1. Стройиздат, 1986. 136 с.

266. Проблемы современного города: Обзорная информация. Вып.8: Системы аэрации для сооружений биологической очистки сточных вод. М.: МГЦНТИ, 1991.-25С.

267. Протодьяконов И. О., Чесноков Ю. Г. Гидромеханические основы процессов химической технологии: Учеб. пос. для вузов. JL: Химия, 1987. -360 с.

268. Протодьяконов И.О., Глинский В.А. Экспериментальные методы исследования гидродинамики двухфазных систем в инженерной химии. JL: Изд. ЛГУ, 1982.-196 с.

269. Пухов Г.Е. Декомпозиционные методы уравновешивания нелинейных сетевых систем//Электронное моделирование. 1984.-№2.-С.3-12.

270. Разумовский Э.С., Непаридзе Р.Ш. и др. Экспериментальные исследования водоструйной аэрации для аэротенков. Эффективные технологические процессы, оборудование для очистки сточных вод. М., 1989. - 32с.

271. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. - 656 с.

272. Репин Б.Н. Развитие теоретических основ массопередачи кислорода в жидкость при воздушном барботаже. //Изв. вузов. Строительство 1997.-№ 4. -С. 120-125.

273. Рябов А.К., Сиренко Л.А. Искусственная аэрация природных вод. -К.: Наукова думка, 1982. 202 с.

274. Сальников Б.Ф. Разработка гидравлических и пневматических аэраторов для биологической очистки сточных вод: Дис. . канд. техн. наук. 05.23.04, Москва, 1986,- 124 с.

275. Сивак В.М., Янушевский Н.Е. Аэраторы для очистки природных и сточных вод. Львов: Вища школа, 1984. - 124 с.

276. Скирдов И.В., Клячко И.Л. Направления развития пневматической аэрации (обзор)// Водоснабжение и санитарная техника.- 1985.- №2.- С.4-7.

277. Смирнова К.А. Пористая керамика для фильтрации и аэрации. М.: Стройиздат, 1968. - 169 с.

278. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1986. - 72 с.

279. СНиП 11-32-74. Канализация. Наружные сети и сооружения.- М.: Стройиздат, 1975. 89 с.

280. СНиП П-Г.6-62. Канализация. Нормы проектирования М.: Стройиздат, 1962. - 72 с.

281. Coy С. Гидродинамика многофазных систем /Пер. с англ. М.: Мир, 1971.-536с.

282. Справочник по гидравлике / Под ред. В.А Большакова. 2-е изд., пе-рераб. и доп. Киев: Вища шк. Головное изд-во, 1984.- 343 с.

283. Справочник по очистке природных и сточных вод/ JI.JI. Пааль, Я. Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин.- М.: Высш. шк., 1994. 336с.

284. Степанюк И.А. Океанологические измерительные преобразователи. -JL: Гидрометеоиздат, 1986. 271 с.

285. Таршиш М.С., Скирдов И.В. Оптимизация системы подвода воздуха к пневматическим аэраторам аэротенка // Водоснабжение и санитарная техника.-1982.-№ 4.- С.27-30.

286. Таршиш М.С., Скирдов И.В., Клячко И.Л. Особенности применения и методика расчета пневматических аэраторов из пористых труб (в помощь проектировщику)// Водоснабжение и санитарная техника. 1984.- №3.- С.9-10.

287. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. А.В. Клименко и В.М. Зорина.- 3-е изд., пе-рераб. и доп. М.: Издательство МЭИ, 2001. - 564 с.

288. Тюкленкова Е.П. Разработка и исследование высокоэффективных конструкций гидроструйных аппаратов для целей очистки сточных вод: Авто-реф. дис. . канд. техн. наук. Пенза, 2001.- 23с.

289. Ульянов В. М., Муштаев В. И., Поляковский А. Н. К расчету гидродинамики дисперсных двухфазных потоков // Теор. основы хим. технологии. -1997. Т. 11, № 5. - С. 716-723.

290. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения /Пер. с англ.- М.: Мир,1972.-440 с.• 311. Фазлетдинов И.К. О работе аэрационной системы на БОС ОАО

291. Уфанефтехим» // Водоснабжение и санитарная техника.- 2000.- №12, ч.2.-С.32.

292. Худенко Б.М., Шпирт Е.А. Аэраторы для очистки сточных вод. М.: Стройиздат, 1973.-112с.

293. Худякова Т.А., Крешков А.П. Кондуктометрический метод анализа.- М.: Высшая школа, 1975. 207 с.

294. Циборовский Я. Процессы химической технологии. JL: Госхимиз-дат, 1958. -932 с. - С. 174-178.

295. Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. Изд. 5-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1977. - 229 с.

296. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982.- 696 с.

297. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация: Учебник для вузов. Изд. 5-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1975. -632 с.

298. Ф 318. Яковлев С.В., Карюхина Т.А. Биохимические процессы в очисткесточных вод. М.: Стройиздат, 1980. - 200 с.

299. Яковлев С.В., Скирдов И.В., Швецов В.Н. и др. Биологическая очистка производственных сточных вод: Процессы, аппараты и сооружения. М.: Стройиздат, 1985. - 208 с.т